WO2018231029A1 - 무선 통신 시스템에서 단말의 등록 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말의 등록 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2018231029A1
WO2018231029A1 PCT/KR2018/006851 KR2018006851W WO2018231029A1 WO 2018231029 A1 WO2018231029 A1 WO 2018231029A1 KR 2018006851 W KR2018006851 W KR 2018006851W WO 2018231029 A1 WO2018231029 A1 WO 2018231029A1
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WO
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registration
message
network
amf
terminal
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PCT/KR2018/006851
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박상민
류진숙
김현숙
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엘지전자(주)
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    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/02—Processing of mobility data, e.g. registration information at HLR [Home Location Register] or VLR [Visitor Location Register]; Transfer of mobility data, e.g. between HLR, VLR or external networks
    • H04W8/06—Registration at serving network Location Register, VLR or user mobility server
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    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/16—Discovering, processing access restriction or access information
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    • H04W68/00—User notification, e.g. alerting and paging, for incoming communication, change of service or the like
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    • H04W8/08—Mobility data transfer
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    • H04W80/10—Upper layer protocols adapted for application session management, e.g. SIP [Session Initiation Protocol]
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a PDU session establishment request / instruction method using a terminal registration procedure and an apparatus therefor.
  • Mobile communication systems have been developed to provide voice services while ensuring user activity.
  • the mobile communication system has expanded not only voice but also data service.As a result of the explosive increase in traffic, a shortage of resources and users are demanding higher speed services, a more advanced mobile communication system is required. have.
  • the RM function and the SM function are defined separately, there may be a case in which the connected PDU session does not exist even when the terminal is in the RM-registered state (that is, decoupling of the RM grant and the SM grant). In this case, in the case of a terminal requiring establishment of a PDU session, only a battery may be consumed without receiving a service function from a network.
  • an object of the present specification is to propose an efficient registration procedure for a terminal in which establishment of a PDU session is essential to solve such a problem.
  • a terminal registration method of an access and mobility management function (AMF) in a wireless communication system comprising: receiving a registration request message requesting registration of the terminal from the terminal; And transmitting a registration response message to the terminal to the registration request message.
  • the registration request message may include a session management (SM) message requesting establishment of a packet data unit (PDU) session for the terminal and an indicator indicating whether the establishment of the PDU session is essential. It may include.
  • SM session management
  • PDU packet data unit
  • the SM message may be determined whether the SM message is delivered to a Session Management Function (SMF) based on the transition of the registration management (RM) state of the terminal according to the registration request message.
  • SMF Session Management Function
  • the determining of whether to transmit the SM message may include transmitting the SM message to the SMF when the RM state of the terminal is changed from RM-DEREGISTERED to RM-REGISTERED according to the registration request message.
  • the step of transmitting a registration rejection message as the registration response message to the terminal without transmitting the SM message to the SMF.
  • transmitting the registration response message may include, after receiving the SM response message for the SM message, when the indicator indicates that the establishment of the PDU session is essential. If the indicator indicates that the establishment of the PDU session is not essential, the indicator may be performed regardless of whether the SM response message is received.
  • the SM response message may include information on whether to approve the PDU session establishment request and / or the reason for rejection when the PDU session establishment request is rejected.
  • the type of the registration response message may be determined based on the SM response message.
  • the type of the registration response message is determined to be a registration accept message, and when the SM response message indicates the rejection of the establishment of the PDU session.
  • the type of the registration response message may be determined as a registration rejection message.
  • the indicator may be included in a request type field, a user equipment (UE) network capability field, or a session management (SM) payload type field in the registration request message.
  • UE user equipment
  • SM session management
  • AMF Access and Mobility Management Function
  • AMF Access and Mobility Management Function
  • the processor Receiving a registration request message requesting the registration of the terminal from the terminal, and transmits a registration response message for the registration request message to the terminal,
  • the registration request message, the terminal It may include a Session Management (SM) message requesting establishment of a packet data unit (PDU) session and an indicator indicating whether establishment of the PDU session is essential.
  • SM Session Management
  • PDU packet data unit
  • the processor may determine whether to deliver the SM message to a Session Management Function (SMF) based on the transition of a registration management (RM) state of the terminal according to the registration request message.
  • SMF Session Management Function
  • RM registration management
  • the processor transmits the SM message to the SMF when the RM state of the terminal is changed from RM-DEREGISTERED to RM-REGISTERED according to the registration request message.
  • the registration rejection message may be transmitted as the registration response message to the terminal without transmitting the SM message to the SMF.
  • the processor transmits the registration message after receiving the SM response message for the SM message. If the indicator indicates that the establishment of the PDU session is not essential, the registration message may be transmitted regardless of whether the SM response message is received.
  • the SM response message may include information on whether to approve the PDU session establishment request and / or the reason for rejection when the PDU session establishment request is rejected.
  • the type of the registration response message may be determined based on the SM response message.
  • the type of the registration response message is determined to be a registration accept message, and when the SM response message indicates the rejection of the establishment of the PDU session.
  • the type of the registration response message may be determined as a registration rejection message.
  • the terminal that is required to establish / connect / establish a PDU session can be prevented from entering the RM-REGISTERED state that the PDU session does not exist.
  • FIG. 1 is a view briefly illustrating an EPS (Evolved Packet System) to which the present invention can be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • E-UTRAN evolved universal terrestrial radio access network
  • FIG. 3 illustrates the structure of an E-UTRAN and an EPC in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 shows a structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5 shows an S1 interface protocol structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6 is a diagram exemplarily illustrating a structure of a physical channel in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating EMM and ECM states in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a contention-based random access procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG 9 illustrates a 5G system architecture using a reference point representation.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a 5G system architecture using a service-based representation.
  • FIG. 11 illustrates an NG-RAN architecture to which the present invention may be applied.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a radio protocol stack to which the present invention can be applied.
  • FIG. 13 illustrates an end-to-core network protocol stack of a 5G / NR system to which the present invention may be applied.
  • FIG. 14 illustrates an RM state model to which the present invention may be applied.
  • 16 illustrates classification and user plane marking for QoS flows, and mapping of QoS flows to AN resources in accordance with an embodiment of the present invention.
  • 17 is a flowchart illustrating a registration procedure applicable to the present invention.
  • FIG. 18 illustrates a UE-request PDU session establishment procedure for roaming and non-roaming with local breakout that may be applied to the present invention.
  • 19 is a flowchart illustrating a registration procedure of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a 'base station (BS)' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point (AP), and the like. .
  • a 'terminal' may be fixed or mobile, and may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), and an AMS ( Advanced Mobile Station (WT), Wireless Terminal (WT), Machine-Type Communication (MTC) Device, Machine-to-Machine (M2M) Device, Device-to-Device (D2D) Device, etc.
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • MSS mobile subscriber station
  • SS subscriber station
  • AMS Advanced Mobile Station
  • WT Wireless Terminal
  • MTC Machine-Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • downlink means communication from a base station to a terminal
  • uplink means communication from a terminal to a base station.
  • a transmitter may be part of a base station, and a receiver may be part of a terminal.
  • a transmitter may be part of a terminal and a receiver may be part of a base station.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802, 3GPP and 3GPP2. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • Evolved Packet System A network system consisting of an Evolved Packet Core (EPC), which is a packet switched core network based on Internet Protocol (IP), and an access network such as LTE and UTRAN.
  • EPC Evolved Packet Core
  • IP Internet Protocol
  • UMTS is an evolutionary network.
  • NodeB base station of UMTS network. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • eNodeB base station of EPS network. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • -Home NodeB Base station of UMTS network installed indoors, coverage of micro cell size
  • Base station of EPS network installed indoors and coverage is micro cell size
  • a terminal may be referred to in terms of terminal, mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the terminal may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smartphone, a multimedia device, or the like, or may be a non-portable device such as a personal computer (PC) or a vehicle-mounted device.
  • the term "terminal” or “terminal” in the MTC related content may refer to an MTC terminal.
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • Machine Type Communication Communication performed by a machine without human intervention. It may also be referred to as M2M (Machine to Machine) communication.
  • MTC terminal (MTC UE or MTC device or MTC device): a terminal having a function of communicating via a mobile communication network (for example, communicating with an MTC server through a Public Land Mobile Network (PLMN)) and performing an MTC function ( Vending machines, meter reading, etc.).
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • MTC server A server on a network that manages an MTC terminal. It may exist inside or outside the mobile communication network. It may have an interface that an MTC user can access. In addition, the MTC server may provide MTC related services to other servers (Services Capability Server (SCS)), or the MTC server may be an MTC application server.
  • SCS Services Capability Server
  • MTC mobile broadband
  • services e.g., remote meter reading, volume movement tracking, weather sensors, etc.
  • (MTC) application server a server on a network where (MTC) applications run
  • MTC feature A function of a network to support an MTC application.
  • MTC monitoring is a feature for preparing for loss of equipment in an MTC application such as a remote meter reading
  • low mobility is a feature for an MTC application for an MTC terminal such as a vending machine.
  • the MTC user uses a service provided by the MTC server.
  • MTC subscriber An entity having a connection relationship with a network operator and providing a service to one or more MTC terminals.
  • MTC group A group of MTC terminals that share at least one MTC feature and belongs to an MTC subscriber.
  • SCS Services Capability Server
  • MTC-IWF MTC InterWorking Function
  • HPLMN Home PLMN
  • SCS provides the capability for use by one or more MTC applications.
  • External Identifier An identifier used by an external entity (e.g., an SCS or application server) of a 3GPP network to point to (or identify) an MTC terminal (or a subscriber to which the MTC terminal belongs). Globally unique.
  • the external identifier is composed of a domain identifier and a local identifier as follows.
  • Domain Identifier An identifier for identifying a domain in a control term of a mobile communication network operator.
  • One provider may use a domain identifier for each service to provide access to different services.
  • Local Identifier An identifier used to infer or obtain an International Mobile Subscriber Identity (IMSI). Local identifiers must be unique within the application domain and are managed by the mobile telecommunications network operator.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • RAN Radio Access Network: a unit including a Node B, a Radio Network Controller (RNC), and an eNodeB controlling the Node B in a 3GPP network. It exists at the terminal end and provides connection to the core network.
  • RNC Radio Network Controller
  • HLR Home Location Register
  • HSS Home Subscriber Server
  • RANAP RAN Application Part: between the RAN and the node in charge of controlling the core network (ie, Mobility Management Entity (MME) / Serving General Packet Radio Service (GPRS) Supporting Node) / MSC (Mobile Switching Center) Interface.
  • MME Mobility Management Entity
  • GPRS General Packet Radio Service
  • MSC Mobile Switching Center
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Non-Access Stratum A functional layer for transmitting and receiving signaling and traffic messages between a terminal and a core network in a UMTS and EPS protocol stack. The main function is to support the mobility of the terminal and to support the session management procedure for establishing and maintaining an IP connection between the terminal and the PDN GW.
  • SEF Service Capability Exposure Function
  • Mobility Management Entity A network node of an EPS network that performs mobility management and session management functions.
  • -PDN-GW Packet Data Network Gateway
  • Network node of EPS network that performs UE IP address allocation, packet screening and filtering, charging data collection
  • Serving GW A network node of an EPS network that performs mobility anchor, packet routing, Idle mode packet buffering, and triggers paging for a UE of an MME.
  • -PCRF Policy and Charging Rule Function
  • OMA DM Open Mobile Alliance Device Management
  • Operation Administration and Maintenance A group of network management functions that provide network fault indication, performance information, and data and diagnostics.
  • NAS configuration MO Management Object: A MO (management object) used to configure parameters related to NAS functionalities to the UE.
  • PDN Packet Data Network
  • servers eg, MMS server, WAP server, etc.
  • connection from the terminal to the PDN that is, association (connection) of the terminal represented by the IP address with the PDN represented by the APN
  • APN Access Point Name: A string indicating or identifying a PDN.
  • PDN Access Point Name
  • HLR Home Location Register
  • HSS Home Subscriber Server
  • Non-Access-Stratum Upper stratum of a control plane between a UE and an MME. Supports mobility management (MM), session management (SM) and IP address management between UE and network
  • -AS Access-Stratum: Includes protocol stack between UE and radio (or access) network, and is responsible for transmitting data and network control signals.
  • FIG. 1 is a diagram briefly illustrating an EPS (Evolved Packet System) to which the present invention may be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • the network structure diagram of FIG. 1 briefly reconstructs a structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • EPC Evolved Packet Core
  • SAE System Architecture Evolution
  • SAE is a research project to determine network structure supporting mobility between various kinds of networks.
  • SAE aims to provide an optimized packet-based system, for example, supporting various radio access technologies on an IP basis and providing improved data transfer capability.
  • the EPC is a core network of an IP mobile communication system for a 3GPP LTE system and may support packet-based real-time and non-real-time services.
  • a conventional mobile communication system i.e., a second generation or third generation mobile communication system
  • the core network is divided into two distinct sub-domains of circuit-switched (CS) for voice and packet-switched (PS) for data.
  • CS circuit-switched
  • PS packet-switched
  • the function has been implemented.
  • the sub-domains of CS and PS have been unified into one IP domain.
  • the EPC may include various components, and in FIG. 1, some of them correspond to a Serving Gateway (SGW) (or S-GW), PDN GW (Packet Data Network Gateway) (or PGW or P-GW), A mobility management entity (MME), a Serving General Packet Radio Service (GPRS) Supporting Node (SGSN), and an enhanced Packet Data Gateway (ePDG) are shown.
  • SGW Serving Gateway
  • PDN GW Packet Data Network Gateway
  • MME mobility management entity
  • GPRS General Packet Radio Service
  • SGSN Serving General Packet Radio Service
  • ePDG enhanced Packet Data Gateway
  • the SGW acts as a boundary point between the radio access network (RAN) and the core network, and is an element that functions to maintain a data path between the eNodeB and the PDN GW.
  • the SGW serves as a local mobility anchor point. That is, packets may be routed through the SGW for mobility in the E-UTRAN (Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later).
  • E-UTRAN Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later.
  • SGW also provides mobility with other 3GPP networks (RANs defined before 3GPP Release-8, such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • EDGE Enhanced Data rates for Global Evolution
  • the PDN GW corresponds to the termination point of the data interface towards the packet data network.
  • the PDN GW may support policy enforcement features, packet filtering, charging support, and the like.
  • untrusted networks such as 3GPP networks and non-3GPP networks (e.g., Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), trusted divisions such as Code Division Multiple Access (CDMA) networks or Wimax). It can serve as an anchor point for mobility management with the network.
  • I-WLANs Interworking Wireless Local Area Networks
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • FIG. 1 shows that the SGW and the PDN GW are configured as separate gateways, two gateways may be implemented according to a single gateway configuration option.
  • the MME is an element that performs signaling and control functions for supporting access to a network connection, allocation of network resources, tracking, paging, roaming, handover, and the like.
  • the MME controls the control plane functions related to subscriber and session management.
  • the MME manages a number of eNodeBs and performs signaling for the selection of a conventional gateway for handover to other 2G / 3G networks.
  • the MME also performs functions such as security procedures, terminal-to-network session handling, and idle terminal location management.
  • SGSN handles all packet data, such as user's mobility management and authentication to other 3GPP networks (eg GPRS networks).
  • 3GPP networks eg GPRS networks.
  • the ePDG acts as a secure node for untrusted non-3GPP networks (eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.).
  • untrusted non-3GPP networks eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.
  • a terminal having IP capability includes an IP service network provided by an operator (ie, an operator) via various elements in the EPC, based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • an operator ie, an operator
  • 3GPP access based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • IMS IMS
  • FIG. 1 illustrates various reference points (eg, S1-U, S1-MME, etc.).
  • a conceptual link defining two functions existing in different functional entities of E-UTRAN and EPC is defined as a reference point.
  • Table 1 below summarizes the reference points shown in FIG. 1.
  • various reference points may exist according to the network structure.
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility resources between trusted non-3GPP access and PDN GW.
  • S2b is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between the ePDG and the PDN GW.
  • E-UTRAN evolved universal terrestrial radio access network
  • the E-UTRAN system is an evolution from the existing UTRAN system and may be, for example, a 3GPP LTE / LTE-A system.
  • Communication networks are widely deployed to provide various communication services, such as voice (eg, Voice over Internet Protocol (VoIP)) over IMS and packet data.
  • voice eg, Voice over Internet Protocol (VoIP)
  • VoIP Voice over Internet Protocol
  • an E-UMTS network includes an E-UTRAN, an EPC, and one or more UEs.
  • the E-UTRAN consists of eNBs providing a control plane and a user plane protocol to the UE, and the eNBs are connected through an X2 interface.
  • X2 user plane interface (X2-U) is defined between eNBs.
  • the X2-U interface provides non-guaranteed delivery of user plane PDUs (Packet Data Units or Protocol Data Units).
  • An X2 control plane interface (X2-CP) is defined between two neighboring eNBs. X2-CP performs functions such as context transfer between eNBs, control of user plane tunnel between source eNB and target eNB, delivery of handover related messages, and uplink load management.
  • the eNB is connected to the terminal through a wireless interface and is connected to an evolved packet core (EPC) through the S1 interface.
  • EPC evolved packet core
  • the S1 user plane interface (S1-U) is defined between the eNB and the serving gateway (S-GW).
  • the S1 control plane interface (S1-MME) is defined between the eNB and the mobility management entity (MME).
  • the S1 interface performs an evolved packet system (EPS) bearer service management function, a non-access stratum (NAS) signaling transport function, network sharing, and MME load balancing function.
  • EPS evolved packet system
  • NAS non-access stratum
  • the S1 interface supports a many-to-many-relation between eNB and MME / S-GW.
  • MME provides NAS signaling security, access stratum (AS) security control, inter-CN inter-CN signaling to support mobility between 3GPP access networks, and performing and controlling paging retransmission.
  • PWS Public Alert System
  • FIG. 3 illustrates the structure of an E-UTRAN and an EPC in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • an eNB may select a gateway (eg, MME), route to the gateway during radio resource control (RRC) activation, scheduling of a broadcast channel (BCH), and the like. Dynamic resource allocation to the UE in transmission, uplink and downlink, and may perform the function of mobility control connection in the LTE_ACTIVE state.
  • the gateway is responsible for paging initiation, LTE_IDLE state management, ciphering of the user plane, System Architecture Evolution (SAE) bearer control, and NAS signaling encryption. It can perform the functions of ciphering and integrity protection.
  • FIG. 4 shows a structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 (a) shows the radio protocol structure for the control plane and FIG. 4 (b) shows the radio protocol structure for the user plane.
  • the layers of the air interface protocol between the terminal and the E-UTRAN are based on the lower three layers of the open system interconnection (OSI) standard model known in the art of communication systems. It may be divided into a first layer L1, a second layer L2, and a third layer L3.
  • the air interface protocol between the UE and the E-UTRAN consists of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally, and vertically stacks a protocol stack for transmitting data information. (protocol stack) It is divided into a user plane and a control plane, which is a protocol stack for transmitting control signals.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by the terminal and the network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • an application layer for example, voice data or Internet packet data
  • a physical layer which is a first layer (L1), provides an information transfer service to a higher layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer located at a higher level through a transport channel, and data is transmitted between the MAC layer and the physical layer through the transport channel.
  • Transport channels are classified according to how and with what characteristics data is transmitted over the air interface.
  • data is transmitted between different physical layers through a physical channel between a physical layer of a transmitter and a physical layer of a receiver.
  • the physical layer is modulated by an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • a physical downlink control channel is a resource allocation of a paging channel (PCH) and a downlink shared channel (DL-SCH) and uplink shared channel (UL-SCH) to the UE.
  • PCH paging channel
  • DL-SCH downlink shared channel
  • UL-SCH uplink shared channel
  • the PDCCH may carry an UL grant that informs the UE of resource allocation of uplink transmission.
  • PDFICH physical control format indicator channel informs the UE of the number of OFDM symbols used for PDCCHs and is transmitted every subframe.
  • a physical HARQ indicator channel (PHICH) carries a HARQ acknowledgment (ACK) / non-acknowledge (NACK) signal in response to uplink transmission.
  • the physical uplink control channel (PUCCH) carries uplink control information such as HARQ ACK / NACK, downlink request and channel quality indicator (CQI) for downlink transmission.
  • a physical uplink shared channel (PUSCH) carries a UL-SCH.
  • the MAC layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the MAC layer multiplexes / demultiplexes into a transport block provided as a physical channel on a transport channel of a MAC service data unit (SDU) belonging to the logical channel and mapping between the logical channel and the transport channel.
  • SDU MAC service data unit
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission. Functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs.
  • the RLC layer In order to guarantee the various quality of service (QoS) required by the radio bearer (RB), the RLC layer has a transparent mode (TM), an unacknowledged mode (UM) and an acknowledgment mode (AM). There are three modes of operation: acknowledge mode.
  • AM RLC provides error correction through an automatic repeat request (ARQ). Meanwhile, when the MAC layer performs an RLC function, the RLC layer may be included as a functional block of the MAC layer.
  • the packet data convergence protocol (PDCP) layer of the second layer (L2) performs user data transmission, header compression, and ciphering functions in the user plane.
  • Header compression is relatively large and large in order to allow efficient transmission of Internet protocol (IP) packets, such as IPv4 (internet protocol version 4) or IPv6 (internet protocol version 6), over a small bandwidth wireless interface. It means the function to reduce the IP packet header size that contains unnecessary control information.
  • IP Internet protocol
  • IPv4 Internet protocol version 4
  • IPv6 Internet protocol version 6
  • a radio resource control (RRC) layer located at the lowest part of the third layer L3 is defined only in the control plane.
  • the RRC layer serves to control radio resources between the terminal and the network.
  • the UE and the network exchange RRC messages with each other through the RRC layer.
  • the RRC layer controls the logical channel, transport channel and physical channel with respect to configuration, re-configuration and release of radio bearers.
  • the radio bearer means a logical path provided by the second layer (L2) for data transmission between the terminal and the network.
  • Establishing a radio bearer means defining characteristics of a radio protocol layer and a channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method.
  • the radio bearer may be further divided into two signaling radio bearers (SRBs) and data radio bearers (DRBs).
  • SRB is used as a path for transmitting RRC messages in the control plane
  • DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
  • a non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • NAS non-access stratum
  • One cell constituting the base station is set to one of the bandwidth, such as 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz to provide a downlink or uplink transmission service to multiple terminals.
  • Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • a downlink transport channel for transmitting data from a network to a terminal includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a PCH for transmitting a paging message, and a DL-SCH for transmitting user traffic or control messages.
  • BCH broadcast channel
  • PCH for transmitting a paging message
  • DL-SCH for transmitting user traffic or control messages.
  • Traffic or control messages of the downlink multicast or broadcast service may be transmitted through the DL-SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • an uplink transport channel for transmitting data from a terminal to a network includes a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message, and an UL-SCH (uplink shared) for transmitting user traffic or a control message. channel).
  • RACH random access channel
  • UL-SCH uplink shared
  • the logical channel is on top of the transport channel and is mapped to the transport channel.
  • the logical channel may be divided into a control channel for transmitting control region information and a traffic channel for delivering user region information.
  • the control channel includes a broadcast control channel (BCCH), a paging control channel (PCCH), a common control channel (CCCH), a dedicated control channel (DCCH), multicast And a control channel (MCCH: multicast control channel).
  • Traffic channels include a dedicated traffic channel (DTCH) and a multicast traffic channel (MTCH).
  • PCCH is a downlink channel that carries paging information and is used when the network does not know the cell to which the UE belongs.
  • CCCH is used by a UE that does not have an RRC connection with the network.
  • the DCCH is a point-to-point bi-directional channel used by a terminal having an RRC connection for transferring dedicated control information between the UE and the network.
  • DTCH is a point-to-point channel dedicated to one terminal for transmitting user information that may exist in uplink and downlink.
  • MTCH is a point-to-multipoint downlink channel for carrying traffic data from the network to the UE.
  • the DCCH may be mapped to the UL-SCH
  • the DTCH may be mapped to the UL-SCH
  • the CCCH may be mapped to the UL-SCH.
  • the BCCH may be mapped with the BCH or DL-SCH
  • the PCCH may be mapped with the PCH
  • the DCCH may be mapped with the DL-SCH.
  • the DTCH may be mapped with the DL-SCH
  • the MCCH may be mapped with the MCH
  • the MTCH may be mapped with the MCH.
  • FIG. 5 shows an S1 interface protocol structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5A illustrates a control plane protocol stack in an S1 interface
  • FIG. 5B illustrates a user plane interface protocol structure in an S1 interface.
  • the S1 control plane interface (S1-MME) is defined between the base station and the MME. Similar to the user plane, the transport network layer is based on IP transport. However, it is added to the SCTP (Stream Control Transmission Protocol) layer above the IP layer for reliable transmission of message signaling.
  • SCTP Stream Control Transmission Protocol
  • the application layer signaling protocol is referred to as S1-AP (S1 application protocol).
  • the SCTP layer provides guaranteed delivery of application layer messages.
  • Point-to-point transmission is used at the transport IP layer for protocol data unit (PDU) signaling transmission.
  • PDU protocol data unit
  • a single SCTP association per S1-MME interface instance uses a pair of stream identifiers for the S-MME common procedure. Only some pairs of stream identifiers are used for the S1-MME dedicated procedure.
  • the MME communication context identifier is assigned by the MME for the S1-MME dedicated procedure, and the eNB communication context identifier is assigned by the eNB for the S1-MME dedicated procedure.
  • the MME communication context identifier and the eNB communication context identifier are used to distinguish the UE-specific S1-MME signaling transmission bearer. Communication context identifiers are each carried in an S1-AP message.
  • the MME changes the state of the terminal that used the signaling connection to the ECM-IDLE state. And, the eNB releases the RRC connection of the terminal.
  • S1 user plane interface (S1-U) is defined between the eNB and the S-GW.
  • the S1-U interface provides non-guaranteed delivery of user plane PDUs between the eNB and the S-GW.
  • the transport network layer is based on IP transmission, and a GPRS Tunneling Protocol User Plane (GTP-U) layer is used above the UDP / IP layer to transfer user plane PDUs between the eNB and the S-GW.
  • GTP-U GPRS Tunneling Protocol User Plane
  • FIG. 6 is a diagram exemplarily illustrating a structure of a physical channel in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • a physical channel transmits signaling and data through a radio resource including one or more subcarriers in a frequency domain and one or more symbols in a time domain.
  • One subframe having a length of 1.0 ms is composed of a plurality of symbols.
  • the specific symbol (s) of the subframe eg, the first symbol of the subframe
  • the PDCCH carries information about dynamically allocated resources (eg, a resource block, a modulation and coding scheme (MCS), etc.).
  • MCS modulation and coding scheme
  • EMM EPS mobility management
  • ECM EPS connection management
  • FIG. 7 is a diagram illustrating EMM and ECM states in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • an EMM registered state (EMM-REGISTERED) according to whether a UE is attached or detached from a network in order to manage mobility of the UE in a NAS layer located in a control plane of the UE and the MME.
  • EMM deregistration state (EMM-DEREGISTERED) may be defined.
  • the EMM-REGISTERED state and the EMM-DEREGISTERED state may be applied to the terminal and the MME.
  • the initial terminal is in the EMM-DEREGISTERED state, and the terminal performs a process of registering with the corresponding network through an initial attach procedure to access the network. If the access procedure is successfully performed, the UE and the MME are transitioned to the EMM-REGISTERED state. In addition, when the terminal is powered off or the radio link fails (when the packet error rate exceeds the reference value on the wireless link), the terminal is detached from the network and transitioned to the EMM-DEREGISTERED state.
  • ECM-connected state and an ECM idle state may be defined to manage a signaling connection between the terminal and the network.
  • ECM-CONNECTED state and ECM-IDLE state may also be applied to the UE and the MME.
  • the ECM connection consists of an RRC connection established between the terminal and the base station and an S1 signaling connection established between the base station and the MME. In other words, when the ECM connection is set / released, it means that both the RRC connection and the S1 signaling connection are set / released.
  • the RRC state indicates whether the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station are logically connected. That is, when the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is connected, the terminal is in the RRC connected state (RRC_CONNECTED). If the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is not connected, the terminal is in the RRC idle state (RRC_IDLE).
  • the network can grasp the existence of the terminal in the ECM-CONNECTED state in units of cells and can effectively control the terminal.
  • the network cannot grasp the existence of the UE in the ECM-IDLE state, and manages the core network (CN) in a tracking area unit that is a larger area than the cell.
  • the terminal When the terminal is in the ECM idle state, the terminal performs Discontinuous Reception (DRX) set by the NAS using an ID assigned only in the tracking area. That is, the UE may receive broadcast of system information and paging information by monitoring a paging signal at a specific paging occasion every UE-specific paging DRX cycle.
  • DRX Discontinuous Reception
  • the network does not have context information of the terminal. Accordingly, the UE in the ECM-IDLE state may perform a terminal-based mobility related procedure such as cell selection or cell reselection without receiving a command from the network.
  • the terminal In the ECM idle state, when the location of the terminal is different from the location known by the network, the terminal may inform the network of the location of the terminal through a tracking area update (TAU) procedure.
  • TAU tracking area update
  • the network knows the cell to which the UE belongs. Accordingly, the network may transmit and / or receive data to or from the terminal, control mobility such as handover of the terminal, and perform cell measurement on neighbor cells.
  • the terminal needs to transition to the ECM-CONNECTED state in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data.
  • the initial terminal is in the ECM-IDLE state as in the EMM state, and when the terminal is successfully registered in the network through an initial attach procedure, the terminal and the MME are in the ECM connection state. Transition is made.
  • the terminal is registered in the network but the traffic is inactivated and the radio resources are not allocated, the terminal is in the ECM-IDLE state, and if a new traffic is generated uplink or downlink to the terminal, a service request procedure UE and MME is transitioned to the ECM-CONNECTED state through.
  • the random access procedure is used for the terminal to obtain uplink synchronization with the base station or to receive uplink radio resources.
  • the terminal After the terminal is powered on, the terminal acquires downlink synchronization with the initial cell and receives system information. From the system information, a set of available random access preambles and information about radio resources used for transmission of the random access preambles are obtained.
  • the radio resource used for the transmission of the random access preamble may be specified by a combination of at least one subframe index and an index on the frequency domain.
  • the terminal transmits a random access preamble selected randomly from the set of random access preambles, and the base station receiving the random access preamble sends a timing alignment (TA) value for uplink synchronization to the terminal through a random access response. As a result, the terminal acquires uplink synchronization.
  • TA timing alignment
  • the random access procedure is a common procedure in frequency division duplex (FDD) and time division duplex (TDD).
  • FDD frequency division duplex
  • TDD time division duplex
  • the random access procedure is irrelevant to the cell size, and is independent of the number of serving cells when carrier aggregation (CA) is configured.
  • a case where the UE performs a random access procedure may be as follows.
  • a common consideration is to apply a timing advance (TA) value applicable to one specific cell (eg, a Pcell) to a plurality of cells in a wireless access system supporting carrier aggregation.
  • the UE may merge a plurality of cells belonging to different frequency bands (that is, largely spaced on the frequency) or a plurality of cells having different propagation characteristics.
  • a small cell or a secondary base station such as a remote radio header (RRH) (ie, a repeater), a femto cell, or a pico cell may be used to expand coverage or remove coverage holes.
  • RRH remote radio header
  • a secondary eNB (SeNB: secondary eNB)
  • the terminal communicates with a base station (ie, macro eNB) through one cell, and when communicating with a secondary base station through another cell, Cells may have different propagation delay characteristics.
  • a base station ie, macro eNB
  • Cells may have different propagation delay characteristics.
  • it may be desirable to have a plurality of TAs in a CA situation in which a plurality of cells are merged.
  • 3GPP Rel-11 it is considered that an TA is independently allocated to a specific cell group unit to support multiple TAs. do.
  • the TAG may include one or more cells, and the same TA may be commonly applied to one or more cells included in the TAG.
  • a MAC TA command control element is composed of a 2-bit TAG identifier (TAG ID) and a 6-bit TA command field.
  • the UE When the UE for which carrier aggregation is configured performs the random access procedure described above with respect to the PCell, the UE performs the random access procedure.
  • a TAG ie, a pTAG: primary TAG
  • all cell (s) in the pTAG are replaced with a TA determined based on the Pcell or adjusted through a random access procedure accompanying the Pcell.
  • a TA determined based on a specific S cell in the sTAG may be applied to all cell (s) in the sTAG, where the TA Can be obtained by a random access procedure.
  • the SCell is configured as an RACH resource, and the base station requests an RACH access from the SCell to determine the TA. That is, the base station initiates the RACH transmission on the S cells by the PDCCH order transmitted in the P cell.
  • the response message for the SCell preamble is transmitted through the PCell using a random access radio network temporary identifier (RA-RNTI).
  • RA-RNTI random access radio network temporary identifier
  • the UE may apply the TA determined based on the SCell that has successfully completed the random access to all cell (s) in the corresponding sTAG.
  • the random access procedure may be performed in the SCell to obtain a timing alignment of the sTAG to which the SCell belongs.
  • a contention-based random access procedure in which the UE randomly selects and uses one preamble within a specific set And a non-contention based random access procedure using a random access preamble allocated by a base station only to a specific terminal.
  • the non- contention based random access procedure may be used only for the terminal positioning and / or the timing advance alignment for the sTAG when requested by the above-described handover procedure, a command of the base station.
  • general uplink / downlink transmission occurs.
  • a relay node also supports both a contention-based random access procedure and a contention-free random access procedure.
  • the relay node performs a random access procedure, it suspends the RN subframe configuration at that point. In other words, this means temporarily discarding the RN subframe configuration. Thereafter, the RN subframe configuration is resumed when the random access procedure is completed successfully.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a contention-based random access procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the UE randomly selects one random access preamble (RACH preamble) from a set of random access preambles indicated through system information or a handover command, and A physical RACH (PRACH) resource capable of transmitting a random access preamble is selected and transmitted.
  • RACH preamble random access preamble
  • PRACH physical RACH
  • the random access preamble is transmitted in 6 bits in the RACH transmission channel, and the 6 bits are 5 bits of a random identity for identifying the UE transmitting the RACH, and 1 bit (eg, a third for indicating additional information). Message (indicating the size of Msg 3).
  • the base station receiving the random access preamble from the terminal decodes the preamble and obtains an RA-RNTI.
  • the RA-RNTI associated with the PRACH in which the random access preamble is transmitted is determined according to the time-frequency resource of the random access preamble transmitted by the corresponding UE.
  • the base station transmits a random access response addressed to the RA-RNTI obtained through the preamble on the first message to the terminal.
  • the random access response includes a random access preamble index / identifier (UL preamble index / identifier), an UL grant indicating an uplink radio resource, a Temporary Cell RNTI (TC-RNTI), and a time synchronization value (TC-RNTI).
  • TAC time alignment commands
  • the TAC is information indicating a time synchronization value that the base station sends to the terminal to maintain uplink time alignment.
  • the terminal updates the uplink transmission timing by using the time synchronization value. When the terminal updates the time synchronization, a time alignment timer is started or restarted.
  • the UL grant includes an uplink resource allocation and a transmit power command (TPC) used for transmission of a scheduling message (third message), which will be described later. TPC is used to determine the transmit power for the scheduled PUSCH.
  • TPC transmit power command
  • the base station After the UE transmits the random access preamble, the base station attempts to receive its random access response within the random access response window indicated by the system information or the handover command, and PRACH
  • the PDCCH masked by the RA-RNTI corresponding to the PDCCH is detected, and the PDSCH indicated by the detected PDCCH is received.
  • the random access response information may be transmitted in the form of a MAC packet data unit (MAC PDU), and the MAC PDU may be transmitted through a PDSCH.
  • the PDCCH preferably includes information of a terminal that should receive the PDSCH, frequency and time information of a radio resource of the PDSCH, a transmission format of the PDSCH, and the like. As described above, once the UE successfully detects the PDCCH transmitted to the UE, the UE can properly receive the random access response transmitted to the PDSCH according to the information of the PDCCH.
  • the random access response window refers to a maximum time period in which a terminal that transmits a preamble waits to receive a random access response message.
  • the random access response window has a length of 'ra-ResponseWindowSize' starting from subframes after three subframes in the last subframe in which the preamble is transmitted. That is, the UE waits to receive a random access response during the random access window obtained after three subframes from the subframe in which the preamble is terminated.
  • the terminal may acquire a random access window size ('ra-ResponseWindowsize') parameter value through system information, and the random access window size may be determined as a value between 2 and 10.
  • the monitoring stops the random access response.
  • the random access response message is not received until the random access response window ends, or if a valid random access response having the same random access preamble identifier as the random access preamble transmitted to the base station is not received, the random access response is received. Is considered to have failed, and then the UE may perform preamble retransmission.
  • the reason why the random access preamble identifier is needed in the random access response is that the UL grant, the TC-RNTI, and the TAC are used by any terminal because one random access response may include random access response information for one or more terminals. This is because we need to know if it is valid.
  • the terminal When the terminal receives a valid random access response to the terminal, it processes each of the information included in the random access response. That is, the terminal applies the TAC, and stores the TC-RNTI. In addition, by using the UL grant, data stored in the buffer of the terminal or newly generated data is transmitted to the base station.
  • an RRC connection request generated in the RRC layer and delivered through the CCCH may be included in the third message and transmitted.
  • the RRC connection reestablishment request delivered through the RRC connection reestablishment request may be included in the third message and transmitted. It may also include a NAS connection request message.
  • the third message should include the identifier of the terminal.
  • the contention-based random access procedure it is not possible to determine which terminals perform the random access procedure in the base station, because the terminal needs to be identified for future collision resolution.
  • the UE There are two methods for including the identifier of the terminal.
  • C-RNTI valid cell identifier
  • the UE transmits its cell identifier through an uplink transmission signal corresponding to the UL grant. do.
  • SAE unique identifier
  • Terminal specific scrambling is used for transmission on the UL-SCH. If the UE is assigned a C-RNTI, scrambling is performed based on the C-RNTI, but if the UE is not yet assigned a C-RNTI, scrambling cannot be based on the C-RNTI and is instead received in a random access response. One TC-RNTI is used. If the UE transmits data corresponding to the UL grant, it starts a timer for contention resolution (contention resolution timer).
  • the base station When the base station receives the C-RNTI of the terminal through the third message from the terminal, the base station transmits a fourth message to the terminal using the received C-RNTI.
  • the unique identifier ie, S-TMSI or random number
  • the fourth message is transmitted using the TC-RNTI allocated to the terminal in the random access response.
  • the fourth message may include an RRC connection setup message.
  • the terminal After transmitting the data including its identifier through the UL grant included in the random access response, the terminal waits for an instruction of the base station to resolve the collision. That is, it attempts to receive a PDCCH to receive a specific message.
  • the third message transmitted in response to the UL grant is its C-RNTI
  • the identifier is a unique identifier (that is, In the case of S-TMSI or a random number, it attempts to receive the PDCCH using the TC-RNTI included in the random access response.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure is normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal acquires the C-RNTI through the fourth message, and then the terminal and the network transmit and receive a terminal-specific message using the C-RNTI.
  • the reason for collision in performing random access is basically because the number of random access preambles is finite. That is, since the base station cannot grant the UE-specific random access preamble to all the UEs, the UE randomly selects and transmits one of the common random access preambles. Accordingly, when two or more terminals select and transmit the same random access preamble through the same radio resource (PRACH resource), the base station determines that one random access preamble is transmitted from one terminal. For this reason, the base station transmits a random access response to the terminal and predicts that the random access response will be received by one terminal. However, as described above, since collision may occur, two or more terminals receive one random access response, and thus, each terminal performs an operation according to reception of a random access response.
  • PRACH resource radio resource
  • a problem occurs in that two or more terminals transmit different data to the same radio resource by using one UL Grant included in the random access response. Accordingly, all of the data transmission may fail, or only the data of a specific terminal may be received at the base station according to the location or transmission power of the terminals. In the latter case, since both of the two or more terminals assume that the transmission of their data was successful, the base station should inform the terminals that have failed in the competition information about the fact of the failure. That is, contention of failure or success of the competition is called contention resolution.
  • One method is to use a contention resolution timer, and the other is to transmit an identifier of a successful terminal to the terminals.
  • the former case is used when the terminal already has a unique C-RNTI before the random access procedure. That is, the terminal already having the C-RNTI transmits data including its C-RNTI to the base station according to the random access response, and operates the collision resolution timer.
  • the UE determines that the UE has succeeded in the competition and ends the random access normally.
  • the collision resolution method that is, a method of transmitting an identifier of a successful terminal is used when the terminal does not have a unique cell identifier before the random access procedure. That is, when the UE itself does not have a cell identifier, the UE transmits data including an identifier higher than the cell identifier (S-TMSI or random number) according to UL Grant information included in the random access response, and the UE operates a collision resolution timer. Let's do it.
  • the terminal determines that the random access procedure is successful. On the other hand, if the conflict resolution timer is not expired, if the data including its higher identifier is not transmitted to the DL-SCH, the UE is determined that the random access process has failed.
  • the random access procedure is terminated by only transmitting the first message and transmitting the second message.
  • the terminal before the terminal transmits the random access preamble to the base station as the first message, the terminal is allocated a random access preamble from the base station, and transmits the allocated random access preamble to the base station as a first message, and sends a random access response from the base station.
  • the random access procedure is terminated by receiving.
  • 3GPP has defined service requirements through a study called Services and Markets Technology Enablers (SMARTER).
  • SMARTER Services and Markets Technology Enablers
  • SA2 is conducting a FS_NextGen (Study on Architecture for Next Generation System) study based on this.
  • Evolved Packet System A network system consisting of an Evolved Packet Core (EPC), which is a packet switched core network based on Internet Protocol (IP), and an access network such as LTE and UTRAN.
  • EPC Evolved Packet Core
  • IP Internet Protocol
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • eNodeB base station of EPS network. Installed outdoors and coverage is macro cell size;
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Evolved E-UTRA RAT in which the E-UTRA air interface has evolved to operate in the NextGen system;
  • Network capability A configuration that is not normally used as a separate or standalone “end user service” but can be combined into a telecommunications service provided to an “end user”.
  • a 3GPP specific feature used as an element, and the network provided e.g., location services are generally not used by a "end user” to simply query the location of another UE.
  • Location service as a feature or network capability Is used (eg, by a tracking application) and is provided as a “user end service.”
  • Network capabilities can be used internally in the network and / or exposed to external users (called '3rd parties'). May be);
  • a network function is a function adopted by 3GPP or a processing function defined by 3GPP in a network, and defines a functional operation and a 3GPP defined interface.
  • the network function may be implemented as a network element on dedicated hardware, as a software instance running on dedicated hardware, or as a virtualized function instantiated on an appropriate platform (eg, in a cloud infrastructure);
  • NextGen means next generation as used herein;
  • NextGen core network a core network connected to the NextGen access network
  • NextGen RAN Indicates a radio access network that supports one or more of the following options:
  • Standalone new radio is an anchor with evolved E-UTRA extension
  • Evolved E-UTRA is an anchor with a new radio extension
  • NextGen Access Network means NextGen RAN or non-3GPP access network, interface with next generation core;
  • NextGen System means a NextGen system that includes a NextGen Access Network (NG AN) and a NextGen core;
  • NG AN NextGen Access Network
  • NextGen core NextGen core
  • NextGen UE UE connected to the NextGen system
  • PDU connectivity service A service that provides PDU exchange between the UE and the data network.
  • PDU session association between UE and data network providing PDU connection service, the type of association including IP type, Ethernet type and non-IP type; Association between the UE and the data network providing the PDU Connectivity Service.
  • the association type may be Internet Protocol (IP), Ethernet or unstructured;
  • IP type PDU session association between UE and IP data network
  • Service continuity user experience without interruption of service, including when IP addresses and / or anchor points change;
  • 5G system 5G system: A system consisting of a 5G access network (AN), a 5G core network, and a user equipment (UE)
  • AN 5G access network
  • 5G core network 5G core network
  • UE user equipment
  • 5G access network 5G-AN: 5G Access Network (or AN): 5G radio access network (5G-RAN: 5G Radio Access Network) and / or non-5G access network (non-5G) connected to 5G core network -AN: access network consisting of non-5G Access Network).
  • 5G-RAN may be referred to as a new generation access network (NG-RAN).
  • NG-RAN new generation access network
  • 5G Radio Access Network (or RAN): A radio access network having the common feature of being connected to 5GC and supporting one or more of the following options:
  • 5G Core Network A core network connected to a 5G access network.
  • NF Network Function
  • NF service A function exposed by the NF through a service-based interface and consumed by other authorized NF (s).
  • Network Slice Logical network providing specific network capability (s) and network feature (s).
  • Network Slice instance A set of NF instance (s) and required resource (s) (e.g. compute, storage and networking resources) forming a network slice to be deployed.
  • PDU Packet Data Unit
  • PDU Connectivity Service A service that provides for the exchange of PDU (s) between a UE and a data network.
  • PDU Connectivity Service A service that provides the exchange of PDU (s) between the UE and the data network.
  • Non-Access Stratum A functional layer for exchanging signaling and traffic messages between a terminal and a core network in an EPS and 5GS protocol stack. The main function is to support the mobility of the terminal and to support the session management procedure.
  • the 5G system is an advanced technology from the 4th generation LTE mobile communication technology, and is a new radio access technology (RAT) and long-term LTE (Lvolution) through the evolution or clean-state structure of the existing mobile communication network structure.
  • Term Evolution (Extended LTE) technology supports extended LTE (eLTE), non-3GPP (eg WLAN) access, and the like.
  • the 5G system is defined as service-based, and the interaction between network functions (NF) in the architecture for the 5G system can be expressed in two ways as follows.
  • NF network functions
  • FIG. 9 Point-to-point reference point (eg, between two NFs (eg, Access and Mobility Management Function (AMF) and Session Management Function (SMF)) Interoperation between NF services in the NFs described by N11).
  • AMF Access and Mobility Management Function
  • SMF Session Management Function
  • Service-based representation (FIG. 10): Network functions (eg AMF) in the Control Plane (CP) allow other authorized network functions to access their services. This expression also includes a point-to-point reference point if necessary.
  • AMF Network functions
  • CP Control Plane
  • FIG 9 illustrates a 5G system architecture using a reference point representation.
  • the 5G system architecture may include various components (ie, a network function (NF)), and in this figure, an authentication server function (AUSF) corresponding to some of them may be illustrated.
  • Function Access and Mobility Management Function (AMF), Session Management Function (SMF), Policy Control Function (PCF), Application Function (AF) ), Unified Data Management (UDM), Data Network (DN), User Plane Function (UPF), (Wireless) Access Network ((R) AN: (Radio) Access Network ) Illustrates a user equipment (UE).
  • Each NF supports the following functions.
  • AUSF stores data for authentication of the UE.
  • AMF provides a function for UE-level access and mobility management and can be connected to one AMF basically per UE.
  • AMF includes CN inter-node signaling for mobility between 3GPP access networks, termination of Radio Access Network (RAN) CP interface (ie, N2 interface), termination of NAS signaling (N1), NAS signaling security (NAS ciphering and integrity protection), AS security control, registration management (registration area management), connection management, idle mode UE reachability (control of paging retransmission and Mobility management controls (subscription and policy), intra-system mobility and inter-system mobility support, network slicing support, SMF selection, Lawful Intercept (AMF events and LI systems) Interface), providing delivery of session management (SM) messages between the UE and the SMF, transparent proxy for routing SM messages, access Access Authentication, access authorization including roaming authorization checks, delivery of SMS messages between the UE and the Short Message Service (SMSF) function, Security Anchor Function (SEA) and / or Functions such as Security Context Management (SCM) are supported.
  • RAN Radio Access Network
  • N1 termination of NAS signaling
  • AMF Access Management Function
  • DN Data Network
  • the DN transmits a downlink protocol data unit (PDU) to the UPF or receives a PDU transmitted from the UE from the UPF.
  • PDU downlink protocol data unit
  • PCF receives the packet flow information from the application server and provides the function to determine the policy of mobility management, session management, etc.
  • PCF supports a unified policy framework for controlling network behavior, providing policy rules for CP function (s) (eg, AMF, SMF, etc.) to enforce policy rules, and user data store (UDR).
  • policy rules for CP function (s) (eg, AMF, SMF, etc.) to enforce policy rules, and user data store (UDR).
  • UDR user data store
  • the SMF provides a session management function, and when the UE has a plurality of sessions, the SMF can be managed by different SMFs for each session.
  • the SMF is responsible for session management (eg, establishing, modifying, and tearing down sessions, including maintaining tunnels between UPF and AN nodes), assigning and managing UE IP addresses (optionally including authentication), and selecting UP functionality. And control, setting traffic steering to route traffic to the appropriate destination in the UPF, terminating the interface towards policy control functions, enforcing the control portion of policy and QoS, and lawful intercept ( For SM events and interfaces to the LI system), termination of the SM portion of NAS messages, downlink data notification, initiator of AN specific SM information (delivered to the AN via N2 via AMF), It supports functions such as determining the SSC mode of the session and roaming functions.
  • session management eg, establishing, modifying, and tearing down sessions, including maintaining tunnels between UPF and AN nodes
  • assigning and managing UE IP addresses optionally including authentication
  • selecting UP functionality e.g., setting traffic steering to route traffic to the appropriate destination in the UPF, terminating the interface towards policy
  • Some or all functions of an SMF may be supported within a single instance of one SMF.
  • UDM stores user subscription data, policy data, etc.
  • the UDM includes two parts: an application front end (FE) and a user data repository (UDR).
  • FE application front end
  • UDR user data repository
  • the FE includes a UDM FE responsible for location management, subscription management, credential processing, and the PCF responsible for policy control.
  • the UDR stores the data required for the functions provided by the UDM-FE and the policy profile required by the PCF.
  • Data stored in the UDR includes user subscription data and policy data, including subscription identifiers, security credentials, access and mobility related subscription data, and session related subscription data.
  • UDM-FE accesses subscription information stored in the UDR and supports features such as Authentication Credential Processing, User Identification Handling, Access Authentication, Registration / Mobility Management, Subscription Management, and SMS Management. do.
  • the UPF delivers the downlink PDU received from the DN to the UE via the (R) AN and the uplink PDU received from the UE via the (R) AN to the DN.
  • the UPF includes anchor points for intra / inter RAT mobility, external PDU session points of the interconnect to the Data Network, packet routing and forwarding, packet inspection and User plane part of policy rule enforcement, lawful intercept, traffic usage reporting, uplink classifier and multi-homed PDU sessions to support routing of traffic flow to data network.
  • Branching point to support, QoS handling for user plane eg packet filtering, gating, uplink / downlink rate enforcement
  • uplink traffic verification service data flow (SDF) : SDF mapping between service data flow and QoS flow)
  • uplink and downlink transport level packet marking downlink packet buffering and downlink data notification Functions such as triggering function are supported.
  • Some or all of the functions of the UPF may be supported within a single instance of one UPF.
  • AF interacts with the 3GPP core network to provide services (e.g. application impact on traffic routing, access to Network Capability Exposure, and interaction with policy frameworks for policy control). It works.
  • -(R) AN is a new radio that supports both evolved E-UTRA (e-UTRA) and New Radio (NR) (e.g. gNB), an evolution of the 4G radio access technology. Collectively, the access network.
  • e-UTRA evolved E-UTRA
  • NR New Radio
  • the network node responsible for transmitting and receiving radio signals with the terminal is gNB and performs the same role as an eNB in EPS.
  • the gNB is capable of dynamic resource allocation to the UE in radio resource management functions (ie, radio bearer control, radio admission control, connection mobility control, uplink / downlink). Dynamic allocation of resources (i.e., scheduling), IP (Internet Protocol) header compression, encryption and integrity protection of user data streams, and routing from the information provided to the UE to the AMF is not determined.
  • radio resource management functions ie, radio bearer control, radio admission control, connection mobility control, uplink / downlink.
  • Dynamic allocation of resources i.e., scheduling
  • IP (Internet Protocol) header compression i.e., IP (Internet Protocol) header compression
  • encryption and integrity protection of user data streams i.e., encryption and integrity protection of user data streams
  • AMF Access Management Function
  • s routing user plane data to UPF (s)
  • routing control plane information to AMF
  • connection setup and teardown scheduling and transmission of paging messages
  • AMF system broadcast Scheduling and transmission of cast information
  • measurement and measurement reporting setup for mobility and scheduling upstream Transport level packet marking on the link
  • session management support for network slicing
  • QoS flow management and mapping to data radio bearers support for UEs in inactive mode
  • NAS messages Distribution capabilities NAS node selection, radio access network sharing, dual connectivity, and tight interworking between NR and E-UTRA.
  • the UE means user equipment.
  • the user device may be referred to in terms of terminal, mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the user device may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smartphone, a multimedia device, or the like, or may be a non-portable device such as a personal computer (PC) or a vehicle-mounted device.
  • a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smartphone, a multimedia device, or the like
  • PC personal computer
  • Unstructured Data Storage Network Function (UDSF), Structured Data Storage Network Function (SDSF), Network Exposure Function (NEF) ) And an NF Repository Function (NRF) are not shown, but all NFs shown in this figure may interoperate with UDSF, NEF, and NRF as needed.
  • UDSF Unstructured Data Storage Network Function
  • SDSF Structured Data Storage Network Function
  • NEF Network Exposure Function
  • NRF NF Repository Function
  • NEF is provided by 3GPP network functions, for example, for 3rd party, internal exposure / re-exposure, application function, edge computing It provides a means to securely expose services and capabilities.
  • the NEF receives information (based on the exposed capability (s) of the other network function (s)) from the other network function (s).
  • the NEF may store the received information as structured data using a standardized interface to the data storage network function. The stored information is re-exposed to other network function (s) and application function (s) by the NEF and may be used for other purposes such as analysis.
  • NRF supports service discovery. Receives an NF discovery request from an NF instance and provides the NF instance with information about the found NF instance. It also maintains the available NF instances and the services they support.
  • -SDSF is an optional feature to support the ability to store and retrieve information as structured data by any NEF.
  • -UDSF is an optional feature to support the ability to store and retrieve information as unstructured data by any NF.
  • the node and the node in charge of wireless transmission / reception are gNBs and perform the same role as the eNB in EPS.
  • the terminal When the terminal is simultaneously connected to the 3GPP connection and the non-3GPP connection, the terminal receives a service through one AMF as shown in FIG.
  • FIG. 9 illustrates that the UE is connected to one same UPF when connected to a non-3GPP connection and connected to a 3GPP connection, it is not necessarily required and may be connected to a plurality of different UPFs.
  • the AMF managing the 3GPP connection is located in the VPLMN and the non-3GPP.
  • the AMF managing the connection can be located in the HPLMN.
  • the non-3GPP access network is connected to the 5G core network via N3IWK / N3IWF.
  • the N3IWK / N3IWF interfaces 5G core network control plane functions and user plane functions, respectively, via the N2 and N3 interfaces.
  • a representative example of a non-3GPP connection referred to herein may be a WLAN connection.
  • the UE may simultaneously access two (ie, local and central) data networks using multiple PDU sessions.
  • two SMFs may be selected for different PDU sessions.
  • each SMF may have the ability to control both the local UPF and the centralized UPF in the PDU session. It can be activated independently for each PDU session.
  • the UE may simultaneously access two (ie local and central) data networks provided within a single PDU session.
  • a conceptual link connecting NFs in a 5G system is defined as a reference point.
  • the following illustrates reference points included in the 5G system architecture represented in this figure.
  • N1 reference point between UE and AMF
  • N2 reference point between (R) AN and AMF
  • N3 reference point between (R) AN and UPF
  • N6 reference point between UPF and data network
  • N8 reference point between UDM and AMF
  • N10 reference point between UDM and SMF
  • N11 reference point between AMF and SMF
  • N12 reference point between AMF and AUSF
  • N13 reference point between UDM and Authentication Server function (AUSF)
  • N15 reference point between PCF and AMF in non-roaming scenario, reference point between PCF and AMF in visited network in roaming scenario
  • N16 reference point between two SMFs (in a roaming scenario, a reference point between an SMF in a visited network and an SMF in a home network)
  • N18 reference point between any NF and UDSF
  • N19 reference point between NEF and SDSF
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a 5G system architecture using a service-based representation.
  • the service-based interface illustrated in this figure represents a set of services provided / exposed by a given NF. Service-based interfaces are used within the control plane. The following illustrates a service-based interface included in the 5G system architecture represented as this figure.
  • Nnef service-based interface exposed by NEF
  • Npcf service-based interface exposed by PCF
  • Nnrf service-based interface exposed by NRF
  • Nausf service-based interface exposed by AUSF
  • An NF service is a type of ability exposed by a NF (ie, an NF service provider) to another NF (ie, an NF service consumer) via a service-based interface.
  • the NF may expose one or more NF service (s). The following criteria apply to defining an NF service:
  • NF services are derived from an information flow to describe end-to-end functionality.
  • Control plane NF_B i.e., NF service provider
  • NF_B is responsible for providing a specific NF service (performation of action and / or providing information) from another control plane Request to provide).
  • NF_B responds with NF service results based on the information provided by NF_A in the request.
  • the NF_B may in turn consume NF services from other NF (s).
  • NF NF
  • the request-response mechanism communication is performed one-to-one between two NFs (ie, consumer and supplier).
  • Control plane NF_A subscribes to the NF service provided by another control plane NF_B (ie, NF service provider). Multiple control plane NF (s) may subscribe to the same control plane NF service. NF_B notifies the NF (s) of interest subscribed to this NF service of the results of this NF service.
  • the subscription request from the consumer may include a notification request for notification triggered through periodic updates or certain events (eg, change in requested information, reaching a certain threshold, etc.). This mechanism also includes the case where the NF (s) (eg NF_B) implicitly subscribed to a particular notification without an explicit subscription request (eg, due to a successful registration procedure).
  • FIG. 11 illustrates an NG-RAN architecture to which the present invention may be applied.
  • NG-RAN New Generation Radio Access Network
  • gNB NR NodeB
  • eNodeB eNodeB
  • gNB gNB
  • eNB eNB
  • 5GC 5th Generation Core network
  • the gNB (s) and eNB (s) are also connected to the 5GC using the NG interface, and more specifically to the AMF using the NG-C interface (ie, N2 reference point), which is the control plane interface between the NG-RAN and 5GC. It is connected to the UPF using the NG-U interface (ie, N3 reference point), which is a user plane interface between NG-RAN and 5GC.
  • NG-C interface ie, N2 reference point
  • N3 reference point a user plane interface between NG-RAN and 5GC.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a radio protocol stack to which the present invention can be applied.
  • FIG. 12 (a) illustrates the air interface user plane protocol stack between the UE and gNB
  • FIG. 12 (b) illustrates the air interface control plane protocol stack between the UE and gNB.
  • the control plane means a path through which control messages used by the UE and the network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • a user plane protocol stack may be divided into a first layer (Layer 1) (ie, a physical layer (PHY) layer) and a second layer (Layer 2).
  • Layer 1 ie, a physical layer (PHY) layer
  • Layer 2 a second layer
  • the control plane protocol stack includes a first layer (ie, PHY layer), a second layer, and a third layer (ie, radio resource control (RRC) layer). It may be divided into a non-access stratum (NAS) layer.
  • a first layer ie, PHY layer
  • a second layer ie, a third layer
  • RRC radio resource control
  • NAS non-access stratum
  • the second layer includes a medium access control (MAC) sublayer, a radio link control (RLC) sublayer, a packet data convergence protocol (PDC) sublayer, a service data adaptation protocol ( SDAP: Service Data Adaptation Protocol (SDAP) sublayer (in case of user plane).
  • MAC medium access control
  • RLC radio link control
  • PDC packet data convergence protocol
  • SDAP Service Data Adaptation Protocol
  • Radio bearers are classified into two groups: a data radio bearer (DRB) for user plane data and a signaling radio bearer (SRB) for control plane data.
  • DRB data radio bearer
  • SRB signaling radio bearer
  • the first layer provides an information transfer service to a higher layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a MAC sublayer located at a higher level through a transport channel, and data is transmitted between the MAC sublayer and the PHY layer through the transport channel.
  • Transport channels are classified according to how and with what characteristics data is transmitted over the air interface.
  • data is transmitted between different physical layers through a physical channel between a PHY layer of a transmitter and a PHY layer of a receiver.
  • the MAC sublayer includes a mapping between logical channels and transport channels; Multiplexing / demultiplexing of MAC Service Data Units (SDUs) belonging to one or different logical channels to / from a transport block (TB) delivered to / from the PHY layer via the transport channel; Reporting scheduling information; Error correction through hybrid automatic repeat request (HARQ); Priority handling between UEs using dynamic scheduling; Priority handling between logical channels of one UE using logical channel priority; Padding is performed.
  • SDUs Service Data Units
  • TB transport block
  • HARQ hybrid automatic repeat request
  • Each logical channel type defines what type of information is conveyed.
  • Logical channels are classified into two groups: Control Channel and Traffic Channel.
  • control channel is used to convey only control plane information and is as follows.
  • BCCH Broadcast Control Channel
  • PCCH Paging Control Channel
  • CCCH Common Control Channel
  • DCCH Dedicated Control Channel
  • the traffic channel is used to use only user plane information:
  • DTCH Dedicated Traffic Channel
  • connection between a logical channel and a transport channel is as follows.
  • BCCH may be mapped to BCH.
  • BCCH may be mapped to the DL-SCH.
  • PCCH may be mapped to PCH.
  • CCCH may be mapped to the DL-SCH.
  • DCCH may be mapped to DL-SCH.
  • DTCH may be mapped to the DL-SCH.
  • CCCH may be mapped to UL-SCH.
  • DCCH may be mapped to UL-SCH.
  • DTCH may be mapped to UL-SCH.
  • the RLC sublayer supports three transmission modes: transparent mode (TM), unacknowledged mode (UM), and acknowledgment mode (AM).
  • TM transparent mode
  • UM unacknowledged mode
  • AM acknowledgment mode
  • the RLC configuration may be applied for each logical channel.
  • TM or AM mode is used for SRB, while UM or AM mode is used for DRB.
  • the RLC sublayer is passed in upper layer PDU; Sequence numbering independent of PDCP; Error correction through automatic repeat request (ARQ); Segmentation and re-segmentation; Reassembly of SDUs; RLC SDU discard; RLC re-establishment is performed.
  • Sequence numbering independent of PDCP Error correction through automatic repeat request (ARQ); Segmentation and re-segmentation; Reassembly of SDUs; RLC SDU discard; RLC re-establishment is performed.
  • PDCP sublayer for user plane includes sequence numbering; Header compression and decompression (only for Robust Header Compression (RoHC)); User data delivery; Reordering and duplicate detection (if delivery to a layer higher than PDCP is required); PDCP PDU routing (for split bearer); Retransmission of PDCP SDUs; Ciphering and deciphering; Discarding PDCP SDUs; PDCP re-establishment and data recovery for RLC AM; Perform replication of PDCP PDUs.
  • Header compression and decompression only for Robust Header Compression (RoHC)
  • User data delivery Reordering and duplicate detection (if delivery to a layer higher than PDCP is required)
  • PDCP PDU routing for split bearer
  • Retransmission of PDCP SDUs Ciphering and deciphering
  • Discarding PDCP SDUs PDCP re-establishment and data recovery for RLC AM
  • Perform replication of PDCP PDUs
  • the PDCP sublayer for the control plane additionally includes sequence numbering; Ciphering, decryption, and integrity protection; Control plane data transfer; Replication detection; Perform replication of PDCP PDUs.
  • Replication in PDCP involves sending the same PDCP PDU (s) twice. One is delivered to the original RLC entity, the second to an additional RLC entity. At this time, the original PDCP PDU and the corresponding copy are not transmitted in the same transport block.
  • Two different logical channels may belong to the same MAC entity (for CA) or may belong to different MAC entities (for DC). In the former case, logical channel mapping restrictions are used to ensure that the original PDCP PDU and its copy are not transmitted in the same transport block.
  • the SDAP sublayer performs i) mapping between QoS flows and data radio bearers, ii) QoS flow identifier (ID) marking in downlink and uplink packets.
  • a single protocol entity of SDAP is configured for each individual PDU session.
  • two SDAP entities may be configured in the case of dual connectivity (DC).
  • DC dual connectivity
  • the RRC sublayer is a broadcast of system information related to an access stratum (AS) and a non-access stratum (NAS); Paging initiated by 5GC or NG-RAN; Establishing, maintaining, and releasing RRC connections between the UE and the NG-RAN (in addition, modifying and releasing carrier aggregation), and additionally, dual connectivity between the E-UTRAN and the NR or within the NR.
  • AS access stratum
  • NAS non-access stratum
  • Security functions including key management; Establishment, establishment, maintenance, and release of SRB (s) and DRB (s); Handover and context transfer; Control of UE cell selection and disaster recovery and cell selection / reselection; Mobility functionality including inter-RAT mobility; QoS management functions, UE measurement reporting and report control; Detection of radio link failures and recovery from radio link failures; NAS message delivery from NAS to UE and NAS message delivery from UE to NAS are performed.
  • FIG. 13 illustrates an end-to-core network protocol stack of a 5G / NR system to which the present invention may be applied.
  • N1 may perform a similar role to NAS protocol of EPS and N2 to S1-AP of EPS.
  • the 5G RRC and 5G AS correspond to the conventional LTE RRC and the LTE AS or the NR RRC and NR AS of the newly standardized NR, respectively, and both RATs are expected to be based on the current LTE RRC.
  • TS 23.122 may be aggregated with this document.
  • PLMN selection There are two modes for PLMN selection: automatic and manual.
  • the MS shall perform registration with the PLMN when a service requiring registration is available.
  • the concept of registration for PLMN can be used in both automatic and manual modes.
  • the MS is successfully registered with the PLMN in the following cases.
  • LR Local Register
  • Registration and location registration for the selected PLMN is only necessary if the service for which the MS requires registration is available. Otherwise, the PLMN selection procedure is performed without registration.
  • the ME utilizes all the information stored in the subscriber identification module (SIM) related to PLMN selection (eg, "HPLMN selector with access technology”, “Operator controlled PLMN selector with access technology”, “User with access technology”). Control PLMN selector ",” forbidden PLMN “,” equivalent HPLMN “, etc.).
  • SIM subscriber identification module
  • the SIMHP HPLMN Selector with Access Technology, User Controlled PLMN Selector with Access Technology, and Operator Controlled PLMN Selector with Access Technology data files contain the associated access technology for each PLMN entry.
  • PLMN / access technology combinations may be listed in order of priority. If an entry represents more than one access technology, no priority is defined for the access technology within this entry, and the priority applied to each access technology in this entry is an implementation issue. If a particular access technology is not indicated in the item, then it should be assumed that all access technologies supported by the ME apply to the item. If the item represents only access technologies not supported by the ME, then that item shall be ignored. If the item represents at least one access technology supported by the ME, then the item must be used in the PLMN selection procedure if other criteria defined for the particular PLMN selection procedure are met.
  • the mobile device stores a list of "equivalent PLMNs.” This list is replaced or deleted at the end of each location update procedure, routing area update procedure, GPRS attach procedure, tracking area update procedure, and EPS attach procedure. This list is deleted after detach by the MS attached to the emergency bearer service.
  • the stored list consists of the equivalent PLMN list downloaded from the network and the PLMN code of the registered PLMN that downloaded the list. All PLMNs in the stored list are considered equal for PLMN selection, cell selection / reselection and handover in all access technologies supported by the PLMN.
  • the MS If the MS reselects a cell in the shared network, and the cell is a cell suitable for multiple PLMN identifiers received on BCCH or Extended Coverage (BC-BCCH), it instructs the NAS on multiple PLMN identifiers. The MS must select one of these PLMNs. If a registered PLMN is available between these PLMNs, the MS shall not select another PLMN.
  • BCCH BCCH or Extended Coverage
  • the MS shall not use the PLMN code contained in the "HPLMN Access Technology Selector" data file.
  • the home network operator may identify the alternative network ID as an HPLMN. If there is an EHPLMN (EHPLMN) list and it is not empty, the items in the EHPLMN list are used for the network selection procedure. When trying to select a network, the highest priority EHPLMN available should be selected. If there is an EHPLMN list but it is empty, or there is no EHPLMN list, then the HPLMN derived from IMSI is used for the network selection procedure.
  • EHPLMN EHPLMN
  • the "HPLMN selector with access technology" data file is used only to obtain the HPLMN access technology associated with the HPLMN code corresponding to the PLMN code included in IMSI if the MS does not have an EHPLMN list or is empty. If there is an EHPLMN list, this data field applies to all items in the EHPLMN list.
  • GSM frequency bands e.g., 900, 1800, 1900, 400 are all considered GSM access technologies. MSs that support more than one band must scan all bands they support when searching for GSM frequencies. However, the GSM COMPACT system using the GSM frequency band with the CBPCCH broadcast channel is considered a separate access technology in GSM.
  • the EHPLMN list may include HPLMNs derived from IMSI.
  • the priority of HPLMNs derived from IMSI is provided by their position in the EHPLMN list.
  • the user may request the MS to initiate reselection and registration with the PLMN available according to the following procedure, depending on the mode of operation.
  • the MS may select and attempt registration for the PLMN / Access Technology combination (if available and allowed) in all operating bands in the following order.
  • HPLMN if no EHPLMN list is present or empty
  • highest priority EHPLMN available if there is an EHPLMN list
  • PLMN / access technology combinations contained in the "User Controlled PLMN Selector with Access Control Technology" data file (according to priority) of the SIM, except for the previously selected PLMN / Access Technology combination;
  • PLMN / access technology combinations included in the "Operator Controlled PLMN Selector with Access Technology" data file (according to priority) of the SIM, except for the PLMN / Access Technology combination previously selected;
  • the previously selected PLMN / access technology combination is the PLMN / access technology combination that the MS selected before beginning the user reselection procedure.
  • the equivalent PLMN list shall not apply to user reselection in automatic network selection mode.
  • the MS In iv), v) and vi), the MS must search through all possible access technologies before deciding which PLMN / access technology combination to choose.
  • 5G system introduces network slicing technology that provides network resources and network functions as independent slices according to each service.
  • Network slicing allows the operator to provide a customized network. For example, there may be differences in requirements for functionality (eg priority, billing, policy control, security, and mobility), or performance requirements (eg latency, mobility, availability) ), Reliability and data rate), or specific users (e.g., Multiple Projections System (MPS) users, public safety users, corporate customers, roamers or Mobile Virtual Network Operator (MVNO) hosting)
  • the service may be provided only for.
  • the network slice may provide the functionality of a complete network, including radio access network functionality and core network functionality (eg, potentially from another vendor).
  • One network may support more than one network slice.
  • 5G systems should allow operators to create, modify and delete network slices.
  • 5G systems must allow operators to define and update the set of services and features supported by the network slice.
  • the 5G system should allow the operator to set up information that associates the UE with the network slice.
  • 5G systems should allow operators to set up information that associates services with network slices.
  • the 5G system allows an operator to assign a UE to a network slice, to move the UE from one network slice to another network slice, and to remove the UE from the network slice according to subscriptions, UE capabilities, operators' policies and services provided by the network slice. You must allow it.
  • 5G systems must support the mechanism by which VPLMN assigns UEs to the network slices that have the necessary services and are approved by HPLMNs, or to the default network slices.
  • the 5G system must allow the UE to be simultaneously assigned to two or more network slices of one operator and to be accessible to the services of the assigned network slice.
  • Traffic and services on one network slice do not affect traffic and services on other network slices on the same network.
  • Creation, modification, and deletion of network slices have no or minimal impact on traffic and services in other network slices of the same network.
  • 5G systems must support adaptation of capacity (ie, capacity elasticity of network slices).
  • 5G systems allow network operators to define the minimum available capacity for a network slice. Capacity elasticity of other network slices on the same network does not affect the availability of the minimum capacity for that network slice.
  • 5G systems allow network operators to define the maximum capacity for a network slice.
  • 5G systems must allow network operators to define priorities between different network slices when multiple network slices compete for resources on the same network.
  • 5G systems support a method for adding and removing network functions to and from the network by the operator so that the network functions can be used in the network slice.
  • 5G systems must support ways in which operators can differentiate the policies, features, and performance provided by different network slices.
  • 5G systems must support providing connectivity to home and roaming users on the same network slice.
  • each operator should be able to apply all of these requirements to the assigned network resources.
  • a network slice is a complete logical network that contains a set of network functions and corresponding resources needed to provide specific network functions and network characteristics. This includes both 5G-AN and 5G CN.
  • Network Slice Instance means an instantiation of a network slice, that is, a set of deployed network functions that deliver the intended network slice service according to the network slice template.
  • each slice can provide network function, isolation of network resources, and independent management. Therefore, by selecting and combining network functions of the 5G system according to services, users, etc., it is possible to provide independent and more flexible services for each service and user.
  • a network slice refers to a network that logically integrates an access network and a core network.
  • the network slice may include one or more of the following:
  • Non-3GPP InterWorking Function (N3IWF) to non-3GPP access network
  • Supported functions and network function optimizations may be different for each network slice.
  • Multiple network slice instances may provide the same functionality to groups of different UEs.
  • One UE may be simultaneously connected to one or more network slice instances via 5G-AN.
  • One UE may be serviced simultaneously by up to eight network slices.
  • the AMF instance serving the UE may belong to each network slice instance serving the UE. That is, this AMF instance can be common to the network slice instances serving the UE.
  • the CN portion of the network slice instance (s) serving the UE is selected by the CN.
  • the AMF search and selection for the set of slices for the UE is triggered by the first contacted AMF in the registration procedure, which can lead to a change in the AMF.
  • SMF discovery and selection is initiated by the AMF when an SM message for establishing a PDU session is received from the UE.
  • NRF is used to assist with search and selection.
  • One PDU session belongs to only one network slice instance specific to each PLMN. Different network slice instances do not share a single PDU session.
  • One PDU session belongs to one specific network slice instance per PLMN. Different slices may have slice-specific PDU sessions using the same Data Network Name (DNN), but different network slice instances do not share one PDU session.
  • DNN Data Network Name
  • S-NSSAI Single Network Slice Selection Assistance Information identifies a network slice.
  • Each S-NSSAI is supplementary information used by the network to select a particular network slice instance.
  • NSSAI is a set of S-NSSAI (s).
  • S-NSSAI includes:
  • SST Slice / Service type
  • SD is optional information that complements the SST (s) for selecting a network slice instance from a plurality of potential network slice instances that comply with all of the indicated SSTs.
  • S-NSSAI may have a standard value or a PLMN-specific value.
  • the S-NSSAI with the PLMN-specific value is associated with the PLMN ID of the PLMN that assigns the PLMN-specific value.
  • the S-NSSAI shall not be used by the UE in an access stratum procedure other than the PLMN associated with the S-NSSAI.
  • NSSAI is a collection of S-NSSAIs. In NSSAI, up to 8 S-NSSAIs are transmitted as signaling messages between a UE and a network. Each S-NSSAI assists the network in selecting a particular network slice instance.
  • the same network slice instance can be selected using different S-NSSAIs.
  • multiple network slice instances of the network slice may be deployed in the same or different registration areas for the same S-NSSAI.
  • the UE may be serviced by only one instance at any time of the corresponding deployed multiple network slice instances.
  • the CN portion of the network slice instance (s) serving the UE is selected by the CN.
  • the (R) AN may use the requested NSSAI in access stratum signaling to handle the UE control plane connection before 5GC informs the (R) AN of the allowed NSSAI.
  • the requested NSSAI is not used by the RAN for routing when the UE also provides a temporary user ID.
  • the CN informs the (R) AN by providing the entire allowed NSSAI for the control plane side.
  • the CN may provide the (R) AN with the S-NSSAI corresponding to the slice instance to which this PDU session belongs, so that the RAN may perform access specific functions.
  • the standardized SST values provide a way to establish global interoperability for slicing so that PLMN can support roaming use cases more efficiently for the most commonly used slice / service types.
  • the subscription information includes the S-NSSAI of the network slice to which the UE subscribed.
  • One or more S-NSSAIs may be marked as basic S-NSSAIs. Up to eight S-NSSAIs can be marked as basic S-NSSAIs. However, the UE may subscribe to 8 or more S-NSSAIs. If the S-NSSAI is marked as default, the network expects the UE to serve the UE with the relevant network slice without having to send any S-NSSAI to the network in the registration request.
  • the UE subscription data may include a basic DNN value for a given S-NSSAI.
  • the NSSAI provided by the UE in the registration request is verified for the user's subscription data.
  • the UE may be configured to configure NSSAI (Configured NSSAI) by the home PLMN (HPLMN) for each PLMN.
  • Configured NSSAI is PLMN-specific, and HPLMN indicates the PLMN (s) to which each Configured NSSAI applies.
  • the RAN uses the NSSAI to select an initial network slice to carry the message.
  • the UE provides a requested NSSAI (NSSAI) to the network.
  • NSSAI NSSAI
  • the UE in the predetermined PLMN uses only S-NSSAIs belonging to the configured NSSAI of the PLMN.
  • the RAN may select a default network slice.
  • the subscription data includes the S-NSSAI (s) of the network slice (s) to which the UE is subscribed.
  • One or more S-NSSAI (s) may be marked as a default S-NSSAI. If S-NSSAI is marked as a base, the network can serve the UE with the associated network slice, even if the UE does not send any S-NSSAI to the network within the Registration request.
  • the UE subscription data may include a default DNN for a given S-NSSAI.
  • the NSSAI provided by the UE in the registration request is verified for the user's subscription data.
  • the CN informs the (R) AN by providing the entire allowed NSSAI (including one or more S-NSSAIs).
  • the UE may obtain an Allowed NSSAI for this PLMN from the AMF.
  • Allowed NSSAI takes precedence over Configured NSSAI for this PLMN.
  • the UE uses only the S-NSSAI (s) in the Allowed NSSAI corresponding to the network slice for the procedure related to network slice selection in the serving PLMN.
  • the UE For each PLMN, the UE stores the Configured NSSAI and Allowed NSSAI (if present). When the UE receives the Allowed NSSAI for the PLMN, it overrides the previously stored Allowed NSSAI for this PLMN.
  • the network may change the network slice instance already selected according to local policy, mobility of the UE, change of subscription information, and the like. That is, the set of network slices of the UE can be changed at any time while the UE is registered with the network. In addition, the change of the set of network slices of the UE may be initiated by the UE under the network or under certain conditions.
  • the network may change the set of allowed network slice (s) to which the UE is registered.
  • the network may make this change during the registration procedure, or may inform the UE of a change in the supported network slice (s) using a procedure that may trigger the registration procedure.
  • the network may provide the UE with a new Allowed NSSAI and Tracking Area list.
  • the UE includes a new NSSAI and transmits the signaling according to the mobility management procedure to cause reselection of the slice instance.
  • the AMF that supports it may change.
  • the core network releases the PDU session for the S-NSSAI corresponding to the network slice that is no longer available through the PDU session release procedure.
  • the UE uses the UE policy to determine whether existing traffic can be routed through a PDU session belonging to another slice.
  • the UE For changing the set of S-NSSAI (s) used, the UE initiates a registration procedure.
  • PCF provides a Network Slice Selection Policy (NSSP) to the UE.
  • NSSP is used by the UE to associate the UE with the S-NSSAI and to determine the PDU session to which traffic will be routed.
  • the network slice selection policy is provided for each application of the UE, and includes a rule for mapping S-NSSAI for each UE application.
  • AMF selects SMF for PDU session management by using subscriber information, local operator policy, etc. together with SM-NSSAI and DNN information delivered by UE.
  • the CN When a PDU session for a particular slice instance is established, the CN provides the (R) AN with the S-NSSAI corresponding to the slice instance to which this PDU session belongs, so that the RAN can access the specific functionality of the slice instance.
  • the UE may be configured by the HPLMN with a configured NSSAI (NSSAI) configured for each PLMN.
  • the configured NSSAI may be PLMN-specific, and the HPLMN indicates which PLMN (s) each configured NSSAI applies to, including whether the configured NSSAI applies to all PLMNs (ie, the configured NSSI is The same information is delivered regardless of the PLMN to which the UE is connected (for example, this may be possible for NSSAIs containing only standardized S-NSSAIs).
  • the UE of the PLMN should only use the S-NSSAI belonging to the established NSSAI, if the PLMN is present ..
  • the UE Upon successful completion of the UE registration procedure, the UE shall accept the allowed NSSAI for this PLMN, which may include one or more S-NSSAIs.
  • This S-NSSAI is valid for the current registration area provided by the serving AMF registered by the UE and can be used simultaneously by the UE (up to the maximum number of concurrent network slices or PDU sessions). ).
  • the allowed NSSAI takes precedence over the NSSAI set for this PLMN.
  • the UE should only use the S-NSSAI of the allowed NSSAI corresponding to the network slice for the procedure related to the subsequent network slice selection of the serving PLMN.
  • the UE For each PLMN, the UE should store the established NSSAI and (if available) the allowed NSSAI. When the UE receives the allowed NSSAI for the PLMN, the UE should save the allowed NSSAI for the PLMN and override the allowed NSSAI previously stored for this PLMN.
  • the UE When a UE registers with the PLMN, the UE, if stored in the UE, must provide the set-NSSAI, authorized NSSAI, or a subset thereof in the network of the RRC and NAS layers.
  • NSSAI is used to select AMF, while S-NSSAI is used to help select network slice instances.
  • the UE should store the established and / or approved NSSAI per PLMN.
  • the configured NSSAI is set up in the UE by the HPLMN to be used in the PLMN when the PLMN-specific grant NSSAI is not stored in the UE.
  • the approved NSSAI is the NSSAI provided to the UE by the PLMN in the registration procedure, and the UE must use it in the PLMN until the next registration from the PLMN.
  • the registration approval message may include an approved NSSAI.
  • the approved NSSAI may be updated by subsequent registration procedures.
  • the UE should include this NSSAI in the RRC connection establishment and NAS.
  • the RAN uses the provided NSSAI to route initial access to the AMF.
  • the UE may provide an RRC connection establishment and NSSAI or a subset set for the NAS.
  • the RAN uses NSSAI to route initial access to AMF.
  • the RAN sends the NAS signaling to the default AMF.
  • the UE is provided with a Globally Unique Temporary UE Identity (GUTI) by the serving AMF.
  • GUI Globally Unique Temporary UE Identity
  • the UE includes the local unique temporary ID in the RRC connection establishment during subsequent initial access, so that the RAN can route the NAS message to the appropriate AMF as long as the Temp ID is valid.
  • the serving PLMN may return a recently approved NSSAI of the slices allowed by the serving PLMN for the UE.
  • the approved NSSAI contains the S-NSSAI values of the slices allowed by the serving PLMN of the UE.
  • the RAN When receiving an NSSAI and a fully local unique temporary ID at the RRC, if the RAN can reach the AMF corresponding to the locally unique temporary ID, the RAN forwards the request to that AMF. Otherwise, the RAN selects the appropriate AMF based on the NSSAI provided by the UE and sends the request to the selected AMF. If the RAN cannot select an AMF based on the provided NSSAI, the request is sent to the base AMF.
  • the network operator may provide a network slice selection policy (NSSP) to the UE.
  • NSSPs contain one or more NSSP rules, each of which associates one application with a particular S-NSSAI.
  • Basic rules for matching all applications to S-NSSAI may also be included.
  • the UE routes the user data of this application in one of those PDU sessions unless other conditions of the UE prohibit the use of the PDU session. do. If the application provides a DNN, the UE considers the DNN to determine which PDU session to use.
  • the UE If the UE does not have a PDU session established with this particular S-NSSAI, the UE requests a new PDU session with this S-NSSAI and the DNN that may be provided by the application.
  • the RAN In order for the RAN to select an appropriate resource to support network slicing in the RAN, the RAN needs to be aware of the network slice used by the UE.
  • the network may change the set of network slices used by the UE by providing the UE with an approved NSSAI change notification indicating a new value of NSSAI. This triggers a UE-initiated re-registration procedure that includes the value of the new NSSAI provided by the network for RRC and NAS signaling.
  • Changing the set of network slices that a UE can access will terminate the set of original network slices and the ongoing PDU session if such slices are no longer used (some slices are potentially maintained).
  • the AMF that first received the initial registration request may forward the initial registration request to another AMF through the RAN or through direct signaling between the initial AMF and the target AMF. You can redirect.
  • the redirect message sent by the AMF via the RAN must contain information about the new AMF to service the UE.
  • the system For a UE already registered, the system must support redirection initiated from the serving AMF to the target AMF by the UE's network.
  • the operator policy determines whether redirection between AMFs is allowed.
  • the network decides to redirect the UE due to an NSSAI change, the network sends an updated / new NSSAI to the UE using the RM procedure and instructs the UE to start the registration update procedure with the updated / new NSSAI. Send it.
  • the UE initiates a registration update procedure with the updated / new NSSAI.
  • the AMF selects an SMF from the network slice instance based on the S-NSSAI, DNN, and other information (eg, UE subscription and local operator policy).
  • the selected SMF establishes a PDU session based on the S-NSSAI and the DNN.
  • network slice specific network functions of VPLMN and HPLMN are selected as follows based on the S-NSSAI provided by the UE during PDU connection establishment:
  • selection of slice specific NF instances is performed by each PLMN based on the provided S-NSSAI.
  • VPLMN maps HPLMN's S-NSSAI to VPLMN's S-NSSAI based on the roaming agreement (including the mapping to VPLMN's default S-NSSAI).
  • the selection of slice specific NF instances in the VPLMN is based on the S-NSSAI of the VPLMN, and the selection of slice specific NF instances of the HPLMN is based on the S-NSSAI of the HPLMN.
  • a UE When a UE registers with a PLMN, if it has NSSAI or NSSAI f allowed for this PLMN, then the UE requests S-NSSAI (s) to the network of the RRC and NAS layers (eg, for the UE). Provided NSSAI.
  • the S-NSSAI (s) may correspond to the slice (s) to which the UE intends to register, in addition to the temporary user ID.
  • the requested NSSAI can be one of the following:
  • the NSSAI set or a subset thereof as described below;
  • the allowed NSSAI or its subset as described below;
  • the subset of established NSSAI is one of the configured NSSAIs applicable to this PLMN. It consists of a combination of S-NSSAI including the above S-NSSAI (s).
  • the subset of allowed NSSAI consists of a combination of S-NSSAIs including one or more S-NSSAIs in the last allowed NSSAI for this PLMN.
  • the UE may provide the S-NSSAI from the set NSSAI, which the UE previously provided to the serving PLMN in the current registration area, in the requested NSSAI.
  • the UE shall include the requested NSSAI in the RRC connection establishment and NAS message.
  • the RAN must route the NAS signal between this UE and the selected AMF using the requested NSSAI obtained during RRC connection establishment. If the RAN cannot select an AMF based on the requested NSSAI, it may route NAS signaling from the set of basic AMFs to the AMF.
  • the network operation is the same as that described below with respect to the "UE having no NSSAI for PLMN".
  • the UE Upon successful registration, the UE is provided with a temporary ID by the serving AMF.
  • the UE must include this temporary ID in all RRC connection establishments during subsequent initial access to enable the RAN to route NAS signaling between the UE and the appropriate AMF.
  • the serving PLMN takes into account the subscription information, the RAN capabilities within the registration area, and other locally available information to identify new network slices allowed by the serving PLMN for the UE in the current registration area provided by the serving AMF. NSSAI can also be returned. The UE may store this new allowed NSSAI and override the allowed NSSAI previously stored for this PLMN.
  • the network may individually reject the S-NSSAI provided by the UE in the requested NSSAI with the cause of rejection.
  • the network also does not indicate whether the rejection is permanent (eg, the S-NSSAI is not supported by the PLMN at least in the current registration area) or is temporary (eg, the network slice corresponding to the S-NSSAI is temporarily unavailable. Not used).
  • the RAN When receiving the requested NSSAI and temporary ID in RRC, if the RAN can reach the AMF corresponding to the temporary ID, the RAN forwards the request to this AMF. Otherwise, the RAN selects the appropriate AMF based on the requested NSSAI provided by the UE and sends the request to the selected AMF. If the RAN cannot select an AMF based on the requested NSSAI, the request is sent to the base AMF.
  • the RAN When a UE registers with a PLMN, if the UE does not have NSSAI or NSSAI allowed for this PLMN, then the RAN must route all NAS signaling to / from the base AMF.
  • the UE shall not indicate any NSSAI in the RRC connection establishment or initial NAS message if there is no NSSAI or NSSAI allowed for that PLMN. If registration is successful, the UE will be provided with an allowed NSSAI that identifies the slice allowed by the serving PLMN for the UE that is part of the base S-NSSAI (s), as well as the temporary ID by the AMF in the PLMN. Can be.
  • the UE must include this temporary ID in all RRC connection establishments during subsequent initial access to enable the RAN to route NAS signaling between the UE and the appropriate AMF.
  • the set of network slices for a UE may be changed at any time while the UE is registered with the network and may be initiated by the network or the UE under certain conditions as described below. It is assumed herein that the registration area allocated to the UE by the AMF should have homogeneous support for the network slices.
  • a network based on local policy, subscription change and / or UE mobility may change the set of allowed network slice (s) with which the UE is registered.
  • the network may make this change during the registration procedure or use the RM procedure (which may trigger the registration procedure) to trigger a notification to the UE regarding the change of the supported network slice.
  • the network provides the UE with a new allowed NSSAI and tracking area list.
  • the CN releases the PDU session to the S-NSSAI corresponding to the slice that is no longer available through a network-triggered PDU session release procedure. can do.
  • the UE uses the UE policy to determine if existing traffic can be routed through the PDU session belonging to another slice.
  • the UE In order to change the S-NSSAI set used, the UE must start the registration procedure.
  • Changes in the S-NSSAI set in which the UE is registered may result in AMF changes in accordance with operator policy.
  • the AMF that receives the registration request first sends a registration request to the RAN or direct signaling between the initial AMF and the target AMF. Must be retransmitted to another AMF.
  • the redirection message sent by the AMF via the RAN must contain information for selecting a new AMF for servicing the UE.
  • the system For a UE already registered, the system must support the redirection initiated from the serving AMF to the target AMF by the network of the UE due to network slice considerations.
  • the operator policy may determine whether redirection between AMFs is allowed.
  • the establishment of a PDU session for the DN in the network slice allows data transmission in the network slice.
  • the data network is associated with the S-NSSAI and the DNN.
  • the network operator may provide a network slice selection policy (NSSP) to the UE.
  • NSSP contains one or more NSSP rules, each of which associates a specific S-NSSAI with an application. Basic rules for matching all applications to S-NSSAI may also be included.
  • the UE will route user data of this application in one of these PDU sessions unless other conditions of the UE prohibit the use of these PDU sessions. do. If the application provides a DNN, the UE considers the DNN to determine which PDU session to use.
  • the UE If the UE does not have a PDU session established with this particular S-NSSAI, the UE requests a new PDU session corresponding to the DNN that may be provided by this S-NSSAI and the application.
  • the RAN In order for the RAN to select an appropriate resource to support network slicing in the RAN, the RAN needs to be aware of the network slice used by the UE.
  • the AMF selects an SMF from the network slice instance based on the S-NSSAI, DNN and other information (eg, UE subscription information and local operator policy) when the UE triggers the establishment of a PDU session.
  • the selected SMF establishes a PDU session based on the S-NSSAI and the DNN.
  • the UE recognizes or is set that privacy considerations apply to NSSAI, to support network-controlled privacy of slice information for the slice that the UE accesses:
  • -UE shall not include NSSAI in NAS signaling unless there is NAS security context.
  • -UE should not include NSSAI in unprotected RRC signaling.
  • PDU Packet Data Management Service
  • DNN Data Network Name
  • API Access Point Name
  • Each PDU session supports a single PDU session type. That is, it supports the exchange of a single type of PDU requested by the UE in establishing a PDU session.
  • the following PDU session types are defined. IP version 4 (IPv4: IP version4), IP version 6 (IPv6: IP version6), Ethernet, unstructured.
  • IPv4 IP version 4
  • IP version 6 IP version 6
  • Ethernet unstructured.
  • the types of PDUs exchanged between the UE and the DN are completely transparent in the 5G system.
  • the PDU session is established (on UE request), modified (on UE and 5GC request), and released (on UE and 5GC request) using NAS SM signaling exchanged over N1 between the UE and SMF.
  • 5GC may trigger a specific application in the UE.
  • the UE receives the trigger message, the UE forwards the message to the identified application, and the identified application can establish a PDU session with a specific DNN.
  • the SMF checks whether the UE request conforms to user subscription information. To this end, the SMF obtains SMF level subscription data from the UDM. This data may indicate the type of PDU session allowed per DNN:
  • a UE registered with multiple accesses selects an access to establish a PDU session.
  • the UE may request to move a PDU session between 3GPP and non-3GPP access.
  • the decision to move a PDU session between 3GPP and non-3GPP access is made per PDU session. That is, the UE may have a PDU session using 3GPP access while another PDU session uses non-3GPP access.
  • the UE provides a PDU Session Id (PDU Session Id).
  • PDU Session Id PDU Session Id
  • the UE may also provide PDU session type, slicing information, DNN, service and session continuity (SSC) mode.
  • SSC session continuity
  • the UE may establish multiple PDU sessions simultaneously with the same DN or with different DNs, via 3GPP access and / or via non-3GPP access.
  • the UE may establish multiple PDU sessions with the same DN serviced by different UPF end N6.
  • UEs having multiple established PDU sessions may be serviced by different SMFs.
  • User plane paths of different PDU sessions (with the same or different DNNs) belonging to the same UE may be completely separated between the UPF and the AN interfacing with the DN.
  • the 5G system architecture supports session and service continuity (SCC), which can meet various continuity requirements of different applications / services in the UE.
  • 5G systems support different SSC modes.
  • SSC mode associated with the PDU session anchor does not change while the PDU session is established.
  • the network For PDU sessions to which SSC mode 1 is applied, the network maintains the continuity service provided to the UE. For PDU sessions of IP type, the IP address is maintained.
  • the network may release the continuity service delivered to the UE and may also release the corresponding PDU session.
  • the network may release the IP address (s) that were assigned to the UE.
  • SSC mode 3 the change to the user plane is known to the UE, but the network ensures that the UE does not lose connectivity. To allow better service continuity, a connection is established through a new PDU session anchor point before the previous connection is terminated. For PDU sessions of IP type, the IP address is not maintained during anchor relocation.
  • the SSC mode selection policy is used to determine the type of SSC mode associated with the application (or group of applications) of the UE.
  • the operator may preset the SSC mode selection policy to the UE.
  • This policy includes one or more SSC mode selection policy rules that the UE can use to determine the type of SSC mode associated with the application (or group of applications).
  • this policy may include a default SSC mode selection policy rule that may be applied to all applications of the UE.
  • the SMF chooses whether to accept the requested SSC mode or to modify the requested SSC mode based on subscription information and / or local settings. If the UE does not provide an SSC mode when requesting a new PDU session, the SMF selects a default SSC mode for the data network listed in the subscription information or applies a local configuration for selecting the SSC mode.
  • the SMF informs the UE of the SSC mode selected for the PDU session.
  • RM Registration Management
  • the UE / user needs to register with the network to receive the service requiring registration. Once registered, the UE, if applicable, periodically maintains reachable (periodic registration update), or on the move (mobility registration update), or updates its capabilities or renegotiates protocol parameters. You can update your registration in the network to do so.
  • the initial registration procedure includes the execution of a network access control function (ie user authentication and access authentication based on a subscription profile in the UDM).
  • a network access control function ie user authentication and access authentication based on a subscription profile in the UDM.
  • FIG. 14 illustrates an RM state model to which the present invention may be applied.
  • FIG. 14A illustrates the RM state model in the UE
  • FIG. 14B illustrates the RM state model in the AMF.
  • two RM states are used in the UE and the AMF to reflect the registration state of the UE in the selected PLMN.
  • the UE In the RM DEREGISTERED state, the UE is not registered with the network.
  • the UE context in AMF does not maintain valid location or routing information for the UE and therefore the UE is not reachable by the AMF.
  • some UE context may still be stored in the UE and AMF.
  • the UE In the RM DEREGISTERED state, if the UE needs to receive a service requiring registration, the UE attempts to register with the selected PLMN using the initial registration procedure. Or, upon receiving a Registration Reject upon initial registration, the UE remains in the RM DEREGISTERED state. On the other hand, when receiving a Registration Accept, the UE enters the RM-REGISTERED state.
  • the AMF approves the initial registration of the UE by sending a Registration Accept to the UE and enters the RM-REGISTERED state. Or, when applicable, rejects the initial registration of the UE by sending a Registration Reject to the UE.
  • the UE In the RM REGISTERED state, the UE is registered with the network. In the RM-REGISTERED state, the UE may receive a service requiring registration in the network.
  • the UE In the RM-REGISTERED state, if the Tracking Area Identity (TAI) of the current serving cell is not in the list of TAIs received by the UE from the network, the UE maintains registration and allows the AMF to page the UE. Performs a mobility registration update procedure. Or, to inform the network that the UE is still active, the UE performs a periodic Registration Update procedure triggered by the expiration of the periodic update timer. Or, to update its capability information or renegotiate network and protocol parameters, the UE performs a Registration Update procedure. Or, when the UE no longer needs to register with the PLMN, the UE performs a deregistration procedure and enters the RM-DEREGISTERED state.
  • TAI Tracking Area Identity
  • the UE may decide to deregister from the network at any time. Or, the UE enters the RM-DEREGISTERED state when receiving a Registration Reject message, a Deregistration message, or when performing a local deregistraion procedure without initiating any signaling.
  • the AMF performs a deregistration procedure and enters the RM-DEREGISTERED state.
  • the AMF may decide to deregister the UE at any time. Or, after the implicit deregistration timer expires, the AMF performs an implicit deregistration at any time.
  • AMF enters the RM-DEREGISTERED state after implicit deregistration. Alternatively, local deregistraion is performed for the UE negotiated to perform deregistration at the end of the communication.
  • AMF enters the RM-DEREGISTERED state after local deregistraion. Or, when applicable, the AMF approves or rejects a Registration Update from the UE. When the AMF rejects a Registration Update from the UE, the AMF may reject the UE registration.
  • Registration area management includes the ability to assign and reassign a registration area to the UE.
  • the registration area is managed by access type (ie, 3GPP access or non-3GPP access).
  • the AMF allocates a set of tracking area (TA) in the TAI list to the UE.
  • TA tracking area
  • the AMF can consider various information (eg, mobility patterns and allowed / non-allowed areas, etc.).
  • An AMF having a whole PLMN (all PLMN) as a serving area may allocate the entire PLMN as a registration area to a UE in a mobile originated communication only mode (MICO) mode.
  • MICO mobile originated communication only mode
  • the 5G system supports the assignment of TAI lists containing different 5G-RAT (s) in a single TAI list.
  • the registration area for non-3GPP access corresponds to a unique reserved TAI value (ie, dedicated to non-3GPP access).
  • TAI a unique TA for non-3GPP access to 5GC, which is referred to as N3GPP TAI.
  • the AMF When generating a TAI list, the AMF includes only the TAI (s) applicable to the access to which the TAI list is sent.
  • Connection Management is used to establish and release a signaling connection between the UE and the AMF.
  • the CM includes the function of establishing and releasing a signaling connection between the UE and the AMF over N1.
  • This signaling connection is used to enable NAS signaling exchange between the UE and the core network.
  • This signaling connection includes both an AN signaling connection for the UE between the UE and the AN and an N2 connection for the UE between the AN and AMF.
  • FIG. 15 illustrates a CM state model to which the present invention can be applied.
  • FIG. 15A illustrates a CM state transition in a UE
  • FIG. 15B illustrates a CM state transition in an AMF.
  • CM-IDLE CM-CONNECTED
  • CM-CONNECTED two CM states are used, CM-IDLE and CM-CONNECTED, to reflect the NAS signaling connection of the UE with the AMF.
  • the UE in the CM-IDLE state is in the RM-REGISTERED state and does not have an established NAS signaling connection with the AMF over N1.
  • the UE performs cell selection, cell reselection and PLMN selection.
  • the UE responds to paging (if received) by performing a service request procedure, unless in MICO mode.
  • a service request procedure is performed.
  • the UE enters a CM-CONNECTED state.
  • the transmission of the initial NAS message (Registration Request, Service Request, or Deregistration Request) initiates a transition from the CM-IDLE state to the CM-CONNECTED state.
  • CM-IDLE state if the UE is not in MICO mode, when the AMF has signaling or mobile-terminated data to be sent to the UE, by sending a paging request to the UE, Perform a network triggered service request procedure triggered by. Each time an N2 connection is established between the AN and the AMF for that UE, the AMF enters the CM-CONNECTED state.
  • the UE in CM-CONNECTED state has a NAS signaling connection with AMF through N1.
  • the UE In the CM-CONNECTED state, whenever the AN signaling connection is released, the UE enters the CM-IDLE state.
  • the AMF In the CM-CONNECTED state, whenever the N2 signaling connection and the N3 connection for the UE are released, the AMF enters the CM-IDLE state.
  • the AMF may decide to release the NAS signaling connection of the UE.
  • the CM state in the UE is changed to CM-IDLE.
  • the CM state for the UE in AMF is changed to CM-IDLE.
  • the AMF may keep the UE in CM-CONNECTED state until the UE de-registers from the core network.
  • the UE in the CM-CONNECTED state may be in an RRC inactive state.
  • the UE reachability is managed by the RAN using assistance information from the core network.
  • UE paging is managed by the RAN.
  • the RRC Inactive state is applied to the NG-RAN (ie, to NR and E-UTRA connected to the 5G CN).
  • the AMF Based on the network configuration, the AMF provides assistance information to the NG-RAN in order to assist the NG-RAN in determining whether to switch the UE to the RRC Inactive state.
  • the RRC Inactive assistance information includes a UE specific DRX (Discontinuous Reception) value for RAN paging during the RRC Inactive state, and a registration area provided to the UE.
  • UE specific DRX Discontinuous Reception
  • CN assistance information is provided to the serving NG RAN node during N2 activation (ie, during registration, service request, path switch).
  • the state of the N2 and N3 reference points is not changed by the UE entering the CM-CONNECTED state involving RRC Inactive.
  • the UE in the RRC Inactive state knows the RAN notification area.
  • the UE When the UE is in a CM-CONNECTED state with RRC Inactive, the UE is in an uplink data pending, a mobile initiated signaling procedure (ie, periodic registration update), a response to RAN paging, or the UE is in a RAN
  • the RRC connection may be resumed due to a notification to the network that the notification area is out of the notification area.
  • the UE AS context is recovered from the old NG RAN node and the procedure is triggered towards the CN.
  • the UE When the UE is in CM-CONNECTED state with RRC Inactive, the UE performs cell selection with GERAN / UTRAN / EPS and follows the idle mode procedure.
  • the UE in the CM-CONNECTED state with RRC Inactive enters the CM-IDLE mode and follows the relevant NAS procedure in the following cases.
  • NAS signaling connection management includes the ability to establish and release NAS signaling connections.
  • the NAS signaling connection establishment function is provided by the UE and the AMF to establish a NAS signaling connection of the UE in CM-IDLE state.
  • the UE When a UE in CM-IDLE state needs to send a NAS message, the UE initiates a service request or registration procedure to establish a signaling connection to the AMF.
  • the AMF can maintain the NAS signaling connection until the UE de-registers from the network.
  • the procedure of the release of the NAS signaling connection is initiated by the 5G (R) AN node or AMF.
  • the UE determines that the NAS signaling connection is released. If the AMF detects that the N2 context has been released, the AMF determines that the NAS signaling connection has been released.
  • Mobility restriction limits service access or mobility control of the UE in the 5G system. Mobility restriction functionality is provided by the UE, RAN and core network.
  • Mobility restrictions apply only to 3GPP access, not to non-3GPP access.
  • mobility restriction is performed by the UE based on the information received from the core network.
  • mobility mobility is performed by the RAN and the core network.
  • the core network In the CM-CONNECTED state, the core network provides the RAN with a Handover Restriction List for mobility restriction.
  • Mobility restrictions include RAT restrictions, Forbidden areas, and service area restrictions as follows:
  • RAT Restriction is defined as 3GPP RAT (s) in which UE's access is not allowed. The UE in the restricted RAT is not allowed to initiate any communication with the network based on the subscription information.
  • Prohibited Area Within the Prohibited Area under the given RAT, the UE is not allowed the UE to initiate any communication with the network based on the subscription information.
  • Service Area Restriction Defines the area where the UE may or may not initiate communication with the network as follows:
  • Allowed area Within the allowed area under the given RAT, the UE is allowed to initiate communication with the network if allowed by the subscription information.
  • Non-allowed area Within the non-allowed area under a given RAT, the UE is limited in service area based on subscription information. The UE and the network are not allowed to initiate session management signaling (both CM-IDLE and CM-CONNECTED states) for acquiring a service request or user service. The RM procedure of the UE is the same as in the allowed area. The UE in the disallowed area responds with a service request to paging of the core network.
  • session management signaling both CM-IDLE and CM-CONNECTED states
  • the core network determines the service area limitation based on the UE subscription information.
  • the allowed zones can be fine-tuned by the PCF (eg, based on UE location, Permanent Equipment Identifier (PEI), network policy, etc.).
  • Service area limitations may change due to, for example, subscription information, location, PEI and / or policy changes.
  • the service area restriction may be updated during the registration procedure.
  • the UE proceeds according to the following priorities:
  • the evaluation of the RAT restriction takes precedence over the evaluation of any other mobility restriction
  • the UE may indicate a preference of the MICO mode during initial registration or registration update.
  • the AMF determines whether the MICO mode is allowed to the UE based on the Local setting, preference indicated by the UE, UE subscription information and network policy, or a combination thereof, and informs the UE during the registration procedure.
  • the UE and the core network re-initiate or exit the MICO mode in the next registration signaling. If the MICO mode is not explicitly indicated within the registration procedure and the registration procedure is successfully completed, the UE and AMF do not use the MICO mode. That is, the UE operates as a general UE, and the network also treats the UE as a general UE.
  • the AMF allocates a registration area to the UE during the registration procedure. If the AMF instructs the UE in the MICO mode, the registration area is not limited to the paging area size. If the AMF serving area is the entire PLMN, then the AMF may provide the UE with an "All PLMN" registration area. In this case, re-registration with the same PLMN due to mobility does not apply. If mobility restrictions apply to the UE in MICO mode, the AMF assigns the allowed / unallowed areas to the UE.
  • the AMF If the AMF instructs the UE in the MICO mode, the AMF assumes that it is always unreachable while the UE is in CM-IDLE state. AMF rejects any request for downlink data delivery for the UE in MICO mode and CM-IDLE state. AMF also delays downlink transport, such as SMS, location services, etc. over the NAS.
  • the UE in the MICO mode is accessible for mobile terminated data or signaling only when the UE is in CM-CONNECTED mode.
  • the AMF may provide a Pending Data indication to the RAN node so that the UE in MICO mode can immediately deliver mobile terminated data and / or signaling when switching to CM-CONNECTED mode.
  • the RAN node receives this indication, the RAN node considers this information when determining user inactivity.
  • the UE in MICO mode does not need to listen to the paging during the CM-IDLE state.
  • the UE may abort any AS procedure within the CM-IDLE state until the UE in MICO mode initiates the transition from CM-IDLE to CM-CONNECTED mode for one of the following reasons:
  • QoS Quality of Service
  • QoS is a technology for smoothly delivering various services (mail, data transmission, voice, video) to users according to their characteristics.
  • the 5G QoS model supports framework-based QoS flows.
  • the 5G QoS model supports both QoS flows that require Guaranteed Flow Bit Rate (GFBR) and QoS flows that do not require GFBR.
  • GFBR Guaranteed Flow Bit Rate
  • QoS flow is the finest granularity for QoS differentiation in a PDU session.
  • QoS Flow Identifiers are used to identify QoS flows within 5G systems.
  • QFI is unique within a PDU session.
  • User plane traffic with the same QFI in the PDU session receives the same traffic forwarding process (eg, scheduling, admission threshold, etc.).
  • QFI is carried in an encapsulation header on N3 (and N9).
  • QFI can be applied to PDUs of different payload types (ie, IP packets, unstructured packets, Ethernet frames).
  • QoS may mean “QoS flow”
  • QoS may be interpreted to mean “QoS flow.”
  • QoS flows may be controlled by the SMF upon PDU session establishment or QoS flow establishment / modification.
  • SDF classification and QoS related information eg, Session-Aggregate Maximum Bit Rate (AMBR)
  • AMBR Session-Aggregate Maximum Bit Rate
  • the QoS flow may be 'guaranteed bit rate' or 'non-guaranteed bit rate' (GBR) depending on the QoS profile.
  • the QoS profile of the QoS flow contains the following QoS parameters:
  • QoS parameters may include:
  • 5G QoS Indicator 5G QoS Indicator: 5QI specifies 5G QoS characteristics (i.e., control QoS forwarding handling access node-specific parameters for QoS flow, e.g. scheduling weight, admission threshold, queue management threshold, Scalar to refer to link layer protocol configuration, etc.).
  • 5G QoS characteristics i.e., control QoS forwarding handling access node-specific parameters for QoS flow, e.g. scheduling weight, admission threshold, queue management threshold, Scalar to refer to link layer protocol configuration, etc.
  • ARP Allocation and Retention Priority: ARP includes priority levels, pre-emption capabilities and preemption vulnerabilities. The priority level defines the relative importance of the resource request. This is used to determine if a new QoS flow can be accepted or denied if the resource is limited, and also to determine whether an existing QoS flow preempts the resource while the resource is limited.
  • QoS parameters may further include:
  • MFBR Maximum Flow Bit Rate
  • the QoS parameters may further include: Reflective QoS Attribute (RQA).
  • RQA Reflective QoS Attribute
  • the 5QI value is used as the QFI of the QoS flow.
  • the basic ARP is transmitted to the RAN when a PDU session is established, and a UP (User Plane) of the PDU session is activated whenever the NG-RAN is used;
  • the assigned QFI is used.
  • the 5QI value can be standardized, preset or unstandardized.
  • the QoS profile and QFI of the QoS flow can be provided to (R) AN through N2 at the time of PDU session establishment or QoS flow establishment / change, and UP (User Plane) of PDU session is activated whenever NG-RAN is used. .
  • the UE may perform marking and classification of UL user plane traffic (ie, association of UL traffic to QoS flows) based on QoS rules. These rules may be explicitly provided to the UE (when establishing a PDU session or QoS flow), preset in the UE, or implicitly derived by the UE by applying reflective QoS.
  • QoS rules may include unique QoS rule identifiers within the PDU session, QFIs of associated QoS flows, one or more packet filters, and precedence values.
  • the QoS rule may include QoS parameters associated with the UE. There may be one or more QoS rules associated with the same QoS flow (ie, having the same QFI).
  • the default QoS rule may be the only QoS rule of a PDU session that may not include a packet filter (in this case, the highest priority value (ie, the lowest priority) should be used). If the basic QoS rule does not include a packet filter, the basic QoS rule defines the processing of packets that do not match other QoS rules in the PDU session.
  • the SMF performs binding between SDFs for QoS flows according to QoS and service requirements of the SDF.
  • the SMF allocates QFI for the new QoS flow and derives QoS parameters of the new QoS flow from the information provided by the PCF. If applicable, the SMF may provide the QFI with the QoS profile to the (R) AN.
  • SMF classifies, bandwidths, and marks user plane traffic using SDF priority, QoS-related information, and corresponding packet marking information (ie, QFI, Differentiated Services Code Point (DSCP) values, and optionally reflective QoS indications for UPF). Together with the SDF template (ie, a set of packet filters associated with the SDF received from the PCF).
  • DSCP Differentiated Services Code Point
  • the SMF assigns unique QoS rule identifiers within the PDU session that added the QFI of the QoS flow, sets packet filter (s) for the UL portion of the SDF template, and prioritizes QoS rule for SDF priority. Setting the rank creates the QoS rule (s) for the PDU session.
  • QoS rules are provided to the UE to enable classification and marking of UL user plane traffic.
  • 16 illustrates classification and user plane marking for QoS flows, and mapping of QoS flows to AN resources in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the SMF allocates a QFI for every QoS flow.
  • the SMF then derives QoS parameters from the information provided by the PCF.
  • the SMF provides the (R) AN with the QFI along with a QoS profile that contains the QoS parameters of the QoS flow. And, when a PDU session or QoS flow is established, the QoS parameters of the QoS flow are provided to the (R) AN as a QoS profile via N2.
  • the user plane is activated whenever NG-RAN is used.
  • QoS parameters may be preset in the (R) AN for non-GBR QoS flows.
  • the SMF UPF together with the SDF preferences and corresponding QFIs, the SDF template (that is, a set of packet filters associated with the SDF received from the PCF).
  • the SDF template that is, a set of packet filters associated with the SDF received from the PCF.
  • Downlink incoming data packets are classified based on the SDF template according to the SDF preference (without additional N4 signaling initiation).
  • the CN classifies user plane traffic belonging to the QoS flow through N3 (and N9) user plane marking using QFI.
  • the AN binds the QoS flow to the AN resource (ie DRB for 3GPP RAN). At this time, the relationship between the QoS flow and the AN resource is not limited to 1: 1. It is up to the AN to set up the AN resources needed to map the QoS flow to the DRB so that the UE can receive QFI (and reflective QoS may be applied).
  • the UPF may discard the DL data packet.
  • UPF maps user plane traffic to QoS flows based on the SDF template.
  • UPF performs session-AMBR enforcement and PDU counting to support charging.
  • UPF can transmit PDUs of PDU session in a single tunnel between 5GC and (A) AN, and UPF can include QFI in the encapsulation header.
  • the UPF performs transport level packet marking on the downlink (eg, sets a DiffServ code in an outer IP header). Transport level packet marking is based on ARP of 5QI and associated QoS flows.
  • -(R) AN considers the N3 tunnel associated with the downlink packet and maps PDUs from the QoS flow to access-specific resources based on QFI and associated 5G QoS characteristics and parameters.
  • the UE may create a new derived QoS rule (or may be referred to as a 'UE derived QoS rule').
  • the packet filter in the Derived QoS rule may be derived from a DL packet (ie, a header of the DL packet), and the QFI of the derived QoS rule may be set according to the QFI of the DL packet.
  • the SMF assigns a QoS rule identifier, adds a QFI of the QoS flow, sets the packet filter (s) in the uplink portion of the SDF template, and sets the QoS rule precedence in the SDF precedence, thereby creating a QoS rule for the PDU session.
  • Generate the The SMF can provide the QoS rules to the UE so that the UE can perform classification and marking.
  • QoS rules include a QoS rule identifier, a QFI of a QoS flow, one or more packet filters, and a precedence value.
  • the same QFI (ie, same QoS flow) and one or more QoS rules may be associated.
  • the basic QoS rule is the QoS rule of the PDU session that does not include a packet filter (in this case, the highest precedence value (ie, the lowest priority) is used). If the base QoS rule does not include a packet filter, the base QoS rule defines the processing of packets that do not match any other QoS rule in the PDU session.
  • the UE performs classification and marking of uplink user plane traffic. That is, the uplink traffic is associated with the QoS flow based on the QoS rule.
  • This rule may be explicitly signaled via N1 (when establishing a PDU session or establishing a QoS flow), or may be preset in the UE, or implicitly derived by the UE from the reflected QoS.
  • the UE determines the QoS rules based on the priority value of the QoS rules (ie, in order of increasing precedence value) until a matching QoS rule (i.e. packet filter matches UL packet) is found. Evaluate the UL packet for a packet filter of. The UE binds the UL packet to the QoS flow using QFI in the corresponding matching QoS rule. The UE binds the QoS flow to the AN resource.
  • the UE may discard the UL data packet.
  • the UE may use the stored QoS rules to determine the mapping between UL user plane traffic and QoS flow.
  • the UE may mark the UL PDU as a QFI of a QoS rule including a matching packet filter and transmit the UL PDU using the corresponding access specific resource for the QoS flow based on the mapping provided by the RAN.
  • (R) AN transmits PDU over N3 tunnel for UPF.
  • (R) AN includes the QFI in the encapsulation header of the UL PDU and selects the N3 tunnel.
  • transport level packet marking may be based on ARP of 5QI and associated QoS flow.
  • the UPF confirms whether the QFIs of UL PDUs are aligned with QoS rules provided to the UE or implicitly derived by the UE (eg in the case of reflective QoS).
  • UPF performs session-AMBF enforcement and counts packets for charging.
  • UL and DL session-AMBR should be implemented in the UPF supporting the UL classifier function.
  • DL session-AMBR must be implemented separately in all UPFs terminating the N6 interface (ie, do not require interaction between UPFs).
  • UL and DL session-AMBR are applied to the UPF supporting the branch point function.
  • DL session-AMBR must be implemented separately in all UPFs terminating the N6 interface (ie, do not require interaction between UPFs).
  • R shall enforce maximum bit rate (UE-AMBR) restriction in UL and DL for each non-GBR QoS flow.
  • UE-AMBR maximum bit rate restriction
  • the UE should perform the PDU session based UL rate restriction for non-GBR traffic using the session-AMBR.
  • Rate limit enforcement per PDU session applies to flows that do not require a guaranteed flow bit rate.
  • the MBR per SDF is mandatory for GBR QoS flows but optional for non-GBR QoS flows. MBR is implemented in the UPF.
  • QoS control for unstructured PDUs is performed at the PDU session level.
  • the SMF provides QF to the UPF and the UE to be applied to any packet of the PDU session.
  • network nodes for managing mobility and network nodes (SMF) for managing sessions are separated into separate functions.
  • MMF network nodes
  • SMF network nodes
  • entity / node is modularized and separated by major functions in 5GC. That is, in 5GS, it can be seen that the conventional MME is divided into an AMF for mobility management and an SMF for session management.
  • the SM-related NAS layer messages and procedures are handled by the SMF that manages each session, and overall mobility management (MM) management, including registration management (RM) and connection management (CM), is performed by AMF. You will be in charge.
  • MM mobility management
  • RM registration management
  • CM connection management
  • AMF includes the following features: Some or all of the AMF functionality may be supported in a single instance of AMF:
  • SEA Security Anchor Function
  • the SEA interacts with the AUSF and the UE and receives an intermediate key established as a result of the UE authentication procedure.
  • AMF retrieves security material from AUSF.
  • SCM Security Context Management
  • NAS interface instance per access network between the UE and the CN, regardless of the number of network functions, and terminated at least in one of the network functions implementing NAS security and mobility management.
  • AMF may include the following functions to support non-3GPP access networks:
  • 3GPP cell identification 3GPP cell identification
  • procedures e.g. hand-over related
  • NAS signaling to UE via N3IWF.
  • Some procedures supported by NAS signaling over 3GPP access may not be applicable to unreliable non-3GPP (eg paging) access.
  • SMF includes the following features: Some or all of the SMF functionality may be supported by a single instance of SMF:
  • Session management eg, establishing, modifying, and tearing down sessions, including maintaining tunnels between UPF and AN nodes
  • VLMN Handle local enforcement
  • the CM-CONNECTED state i.e., the secure signaling connection between the UE and the CN
  • SM NAS messages must go through AMF, where SM NAS messages are transparent to AMF. That is, the AMF cannot decrypt or recognize the contents of the SM NAS message itself passing through it.
  • the AMF needs to be instructed separately on which SMF to forward this NAS message to. To this end, information for forwarding / routing may be added separately to the SM NAS message.
  • the PDU session ID of that PDU session may be displayed in the part that AMF can decrypt (especially outside the SM NAS message), and the AMF will forward the SMF based on it. Can be found / recognized. In this case, a mapping table method may be used. If the PDU session is not created, the AMF may perform the SMF selection function in consideration of information such as DNN and S-NSSAI in order to select an appropriate SMF. Information for the AMF to select the appropriate SMF, the terminal can be provided to the AMF is displayed in the part that AMF can be decrypted / recognized.
  • the 5G system uses the existing access and TAU procedures.
  • the registration procedure will be performed as a single procedure, and the registration procedure is defined in TS 23.502 as follows. However, depending on the purpose, the registration procedure may be classified / called as an initial registration procedure (attachment), a registration update procedure (TAU), or a periodic registration update procedure (p-TAU).
  • session establishment can be performed during the current registration procedure is currently under discussion, and there may be a method of entering the SM procedure immediately after the end of the RM procedure, and a method of piggybacking and transmitting an SM message like the EPC technology.
  • 17 is a flowchart illustrating a registration procedure applicable to the present invention.
  • AN message (AN parameter, registration request (registration type, subscriber permanent identifier (SUPI) or temporary user ID, security parameter, NSSAI, UE 5GCN capability, PDU session status)) .
  • registration request registration type, subscriber permanent identifier (SUPI) or temporary user ID, security parameter, NSSAI, UE 5GCN capability, PDU session status
  • the AN parameter includes, for example, SUPI, temporary user ID, selected network and / or NSSAI.
  • the registration type may be defined by a UE as "initial registration (ie, UE is in a non-registration state)", "mobility registration update (ie, UE is in a registered state and initiates a registration procedure due to mobility)” May indicate whether to perform a "cyclic registration update (i.e., the UE is in a registered state and initiates the registration procedure due to a periodic update timer expiration)." If included, the temporary user ID may indicate the last serving AMF. If a UE has already registered via a non-3GPP access in a PLMN different from the PLMN of the 3GPP access, the UE should not provide the UE temporary ID assigned by the AMF during the registration procedure via the non-3GPP access.
  • NSSAI indicates network slice selection assistance information.
  • PDU session state indicates (previously established) PDU sessions available at the UE.
  • the AMF is selected based on (R) AT and NSSAI.
  • (R) AN selects AMF as described in TS 23.501. If the (R) AN cannot select an AMF, it forwards the registration request to the default AMF.
  • the base AMF is responsible for selecting the appropriate AMF for the UE. The relocation between the base AMF and the selected AMF is described in Section 4.2.2.2.3, where the initial AMF refers to the base AMF and the target AMF refers to the selected AMF.
  • N2 message N2 parameter, registration request (registration type, subscriber permanent identifier or temporary user ID, security parameter, NSSAI)).
  • the N2 parameter includes location information, cell identifier and RAT type associated with the cell the UE is camping on.
  • steps 4 to 17 may be omitted.
  • the new AMF sends an information request to the old AMF containing a complete registration request Information Element (IE) to request the SUPI and MM context of the UE.
  • IE registration request Information Element
  • the identification request procedure is initiated by the AMF sending an identity request message to the UE.
  • the UE responds with an identification response message containing SUPI.
  • the AMF may decide to invoke AUSF.
  • AMF may select AUSF based on SUPI.
  • the AUSF shall initiate authentication of the UE and NAS security functions.
  • the AMF relocation procedure (eg due to network slicing) can occur after step 9.
  • the new AMF acknowledges delivery of the UE MM context. If the authentication / security process fails, registration is rejected, and new AMF sends a rejection indication to old AMF. The old AMF continues the procedure as if no information request was received.
  • the identification request procedure is initiated by the AMF sending an identity request message to the UE to retrieve the PEI.
  • AMF initiates ME identification.
  • PEI verification is performed as described in Section 4.7.
  • step 14 AMF selects the UDM based on SUPI.
  • AMF selects the UDM as described in TS 23.501.
  • the AMF may initiate the location update procedure. This includes the case where the UDM initiates a cancel location for the old AMF.
  • the old AMF removes the MM context and notifies all possible associated SMF (s), and the new AMF may create an MM context for the UE after obtaining AMF related subscription data from the UDM.
  • the update location procedure may be performed according to TS 23.501.
  • PEI is provided to the UDM in the update location procedure.
  • AMF selects PCF.
  • the AMF selects the PCF as described in TS 23.501 [2].
  • AMF to PCF UE context establishment request ().
  • the AMF asks the PCF to apply the operator policy for the UE.
  • the PCF acknowledges the UE context establishment request message.
  • the new AMF informs each SMF of the new AMF serving the UE.
  • the AMF verifies the PDU session state from the UE with the available SMF information.
  • the available SMF information may be received from the old AMF.
  • the AMF may request that the SMF release all network resources associated with a PDU session that is not active at the UE.
  • the SMF can, for example, determine the trigger of the UPF relocation. If the registration type indicated by the UE is a periodic registration update, steps 20 and 21 can be omitted.
  • old AMF terminates the UE context at the PCF.
  • AMF to UE Registration Approval (Temporary User ID, Registration Area, Mobility Restriction, PDU Session Status, NSSAI, Periodic Registration Update Timer).
  • the AMF sends a registration grant message to the UE indicating that the registration has been approved. If AMF assigns a new temporary user ID, the temporary user ID is included. Mobility restrictions are included where mobility restrictions apply to the UE.
  • the AMF indicates the PDU session state to the UE. The UE removes any internal resources associated with the PDU session that are not marked as active in the received PDU session state. If PDU session state information is present in the registration request, the AMF should indicate the PDU session state to the UE.
  • NSSAI includes approved S-NSSAIs.
  • the UE sends a registration complete message to the AMF to confirm that a new temporary user ID has been assigned.
  • PDU session establishment procedure There are two types of PDU session establishment for the PDU session establishment procedure.
  • Procedure for establishing a network initiated PDU session the network sends a device trigger message to the application (s) on the UE side.
  • the trigger payload included in the device trigger request message includes information that the application on the UE side is expected to trigger a PDU session establishment request. Based on that information, the application (s) on the UE side triggers a PDU session establishment procedure.
  • the functional entity of the following procedure is located at the PLMN of the 3GPP access for the non-roaming and LBO scenario.
  • FIG. 18 illustrates a UE-request PDU session establishment procedure for roaming and non-roaming with local breakout that may be applied to the present invention.
  • This procedure specifies PDU session establishment in roaming and non-roaming with local breakout. This procedure not only establishes a new PDU session, but is also used to hand over an existing PDU session between 3GPP access and non-3GPP access.
  • the AMF determines whether a PDU session is established at local breakout (LBO) or home routing.
  • LBO local breakout
  • the procedure is the same as for non-roaming except for the difference that SMF, UPF and PCF are located in the visited network.
  • This procedure assumes that the UE has already registered on the AMF, so that the AMF has already retrieved user subscription data from the UDM.
  • UE to AMF NAS message (S-NSSAI, DNN, PDU session ID, request type, N1 SM information).
  • the UE To establish a new PDU session, the UE generates a new PDU session ID.
  • the UE initiates a UE requested PDU session establishment procedure by sending a NAS message including a PDU session establishment request in the N1 SM information.
  • the PDU session establishment request may include a PDU type, an SSC mode, and a protocol configuration option.
  • the request type indicates an "initial request” if the PDU session establishment is a request to establish a new PDU session, and an "existing PDU session” if the request indicates an existing PDU session between 3GPP access and non-3GPP access. .
  • the NAS message sent by the UE is encapsulated by the AN with an N2 message to the AMF that should contain user location information and access technology type information.
  • the N1 SM information may include an SM PDU DN request container including information on PDU session authorization by an external DN.
  • the AMF receives a NAS SM message (created in step 1) at the AN along with the user location information (eg, cell ID in the case of the RAN).
  • the user location information eg, cell ID in the case of the RAN.
  • the AMF may determine the PDU session ID that the message corresponds to a request for that new PDU session as the request type indicates an "initial request" and is not used for any existing PDU session of the UE. If the NAS message does not include the S-NSSAI, the AMF may determine a default S-NSSAI for the requested PDU session according to the UE subscription. AMF selects SMF. AMF stores the association of PDU session ID with SMF ID.
  • SMF in AMF SM Request (Submanent ID, DNN, S-NSSAI, PDU Session ID, AMF ID, N1 SM Information (PDU Session ID, PDU Session Setup Request), User Location Information, Access Technology Type , PEI).
  • the AMF ID uniquely identifies the AMF that serves the UE.
  • the N1 SM information includes a PDU session establishment request received from the UE.
  • SMF to UDM Subscription Information Data Request (Subscriber Permanent ID, DNN).
  • the SMF determines that the request is due to a handover between 3GPP access and non-3GPP access.
  • the SMF identifies the existing PDU session based on the PDU session ID.
  • the SMF If the SMF has not yet retrieved SM related subscription data for the UE associated with the DNN, the SMF requests this subscription data.
  • the subscription information data includes an authenticated PDU type, an authenticated SSC mode, and a basic QoS profile.
  • the SMF checks whether the UE request is compatible with user subscription and local policy. If incompatible, the SMF rejects the UE request via NAS SM signaling relayed by the AMF (including the relevant SM rejection cause), and the SMF should be considered to have released the PDU session ID to the AMF and skip the remaining procedures. To instruct.
  • the SMF If the SMF needs to authorize / authenticate the PDU session establishment, the SMF selects the UPF and triggers the PDU session establishment authorization / authentication.
  • the SMF terminates the PDU session establishment procedure and instructs the UE to reject.
  • the SMF may begin establishing a PDU-CAN session towards the PCF to obtain basic PCC rules for the PDU session. If the request type in step 3 indicates an "existing PDU session", the PCF instead starts modifying the PDU-CAN session.
  • step 5 The purpose of step 5 is to receive PCC rules before selecting a UPF. Step 5 may be skipped if no PCC rule is required as input for UPF selection.
  • step 7 If the request type in step 3 indicates "initial request", the SMF selects the SSC mode for the PDU session. If step 5 is not performed, the SMF also selects UPF. For the PDU type IPv4 or IPv6, the SMF assigns an IP address / prefix for the PDU session. In the case of an unstructured PDU type, the SMF can assign IPv6 prefix and N6 point-to-point tunneling (UDP / IPv6 based) for the PDU session.
  • the SMF begins establishing a PDU-CAN session towards the PCF to obtain basic PCC rules for the PDU session. Otherwise, if the request type is "initial request" and the dynamic PCC is deployed and the PDU type is IPv4 or IPv6, the SMF starts modifying the PDU-CAN session and provides the PCF with the assigned UE IP address / prefix.
  • step 5 the SMF starts the N4 session establishment procedure with the selected UPF, otherwise it starts the N4 session modification procedure with the selected UPF:
  • the SMF sends an N4 session establishment / modification request to the UPF and provides packet detection, enforcement and reporting rules to be installed in the UPF for this PDU session. If the SMF allocates CN tunnel information, then CN tunnel information is provided to the UPF at this stage.
  • the UPF acknowledges by sending an N4 session establishment / modification response. If CN tunnel information is allocated by the UPF, CN tunnel information is provided to the SMF at this stage.
  • SM Response (Cause, N2 SM Information (PDU Session ID, QoS Profile, CN Tunnel Information), N1 SM Information (PDU Session Establishment Approval (Authenticated QoS Rules, SSC Mode, S-NSSAI, Assignment) IPv4 address))).
  • N2 SM Information PDU Session ID, QoS Profile, CN Tunnel Information
  • N1 SM Information PDU Session Establishment Approval (Authenticated QoS Rules, SSC Mode, S-NSSAI, Assignment) IPv4 address)
  • N2 SM information contains information that AMF must pass to the (R) AN, including:
  • the CN tunnel information corresponds to the core network address of the N3 tunnel corresponding to the PDU session.
  • the QoS profile provides (R) AN with a mapping between QoS parameters and QoS flow identifiers. Multiple QoS profiles may be provided to the (R) AN.
  • the PDU session ID may be used to indicate to the UE an association between the AN resources for the UE and the PDU session by AN signaling for the UE.
  • the N1 SM information includes the PDU session establishment grant that the AMF should provide to the UE.
  • the plurality of authorized QoS rules may be included in the PDU session establishment grant in the N1 SM information and the N2 SM information.
  • the SM response also includes the PDU session ID and information for determining which access is used by the AMF to the target UE as well as the target UE.
  • the access information deals with the case where the UE is simultaneously connected via 3GPP and non-3GPP access.
  • N2 PDU session request N2 SM information, NAS message (PDU session ID, PDU session establishment approval)).
  • the AMF sends to the (R) AN a NAS message containing the PDU session ID and the PDU session establishment grant to the UE and the N2 SM information received from the SMF in the N2 PDU session request.
  • (R) AN may issue a specific signaling exchange with the UE related to the information received from the SMF. For example, in the case of 3GPP RAN, RRC connection reconfiguration may occur where the UE establishes the necessary RAN resources associated with the authorized QoS rules for the PDU session request received in step 10.
  • (R) AN also assigns (R) AN N3 tunnel information for the PDU session.
  • the (R) AN forwards the NAS message (PDU session ID, N1 SM information (PDU session establishment approval)) provided in step 10 to the UE.
  • the (R) AN should provide the NAS message to the UE only if the necessary RAN resources are established and the allocation of the (R) AN tunnel information is successful.
  • N2 PDU session response PDU session ID, reason, N2 SM information (PDU session ID, (R) AN tunnel information, allowed / rejected QoS profile list)).
  • the (R) AN tunnel information corresponds to the access network address of the N3 tunnel corresponding to the PDU session.
  • the AMF delivers the N2 SM information received from the (R) AN to the SMF.
  • the SMF starts the N4 session establishment procedure with the UPF. If not, the SMF uses the UPF to start the N4 session modification procedure.
  • SMF provides AN tunnel information and CN tunnel information. CN tunnel information needs to be provided only when the SMF selects CN tunnel information in step 8.
  • the downlink data path is switched to the target access at this stage.
  • the UPF provides NMF session establishment / modification responses to the SMF.
  • AMF forwards the relevant events to the SMF.
  • R AN Occurs on handover when tunnel information is changed or AMF is relocated.
  • SMF to UE via UPF In case of PDU type IPv6, the SMF generates an IPv6 Router Advertisement and sends it to the UE via N4 and UPF.
  • the SMF will use the user plane via source access (3GPP or non-3GPP access). Perform certain steps to terminate it.
  • the SMF invokes the "UF_Register UE NF" service, including the SMF address and the DNN.
  • UDM stores the SMF ID, address and associated DNN.
  • the SMF informs AMF.
  • the SMF associates an SMF with a PDU session ID
  • the SMF automatically subscribes to the notification of incoming N1 signaling associated with this PDU session ID. This notification automatically provides any user location information and access type that AMF received from the (R) AN with respect to N1 signaling.
  • network nodes for managing mobility and network nodes (SMF) for managing sessions are separated into separate functions.
  • MMF network nodes
  • SMF network nodes
  • entity / node is modularized and separated by major functions in 5GC. That is, in 5GS, it can be seen that the conventional MME is divided into an AMF for mobility management and an SMF for session management.
  • the SM-related NAS layer messages and procedures are handled by the SMF that manages each session, and overall mobility management (MM) management, including registration management (RM) and connection management (CM), is performed by AMF. You will be in charge.
  • MM mobility management
  • RM registration management
  • CM connection management
  • AMF includes the following features: Some or all of the AMF functionality may be supported in a single instance of AMF:
  • SEA Security Anchor Function
  • the SEA interacts with the AUSF and the UE and receives an intermediate key established as a result of the UE authentication procedure.
  • AMF retrieves security material from AUSF.
  • SCM Security Context Management
  • NAS interface instance per access network between the UE and the CN, regardless of the number of network functions, and terminated at least in one of the network functions implementing NAS security and mobility management.
  • AMF may include the following functions to support non-3GPP access networks:
  • 3GPP cell identification 3GPP cell identification
  • procedures e.g. hand-over related
  • NAS signaling to UE via N3IWF.
  • Some procedures supported by NAS signaling over 3GPP access may not be applicable to unreliable non-3GPP (eg paging) access.
  • SMF includes the following features: Some or all of the SMF functionality may be supported by a single instance of SMF:
  • Session management eg, establishing, modifying, and tearing down sessions, including maintaining tunnels between UPF and AN nodes
  • VLMN Handle local enforcement
  • the CM-CONNECTED state i.e., the secure signaling connection between the UE and the CN
  • SM NAS messages must go through AMF, where SM NAS messages are transparent to AMF. That is, the AMF cannot decrypt or recognize the contents of the SM NAS message itself passing through it.
  • the AMF needs to be instructed separately on which SMF to forward this NAS message to. To this end, information for forwarding / routing may be added separately to the SM NAS message.
  • the PDU session ID of that PDU session may be displayed in the part that AMF can decrypt (especially outside the SM NAS message), and the AMF will forward the SMF based on it. Can be found / recognized. In this case, a mapping table method may be used. If the PDU session is not created, the AMF may perform the SMF selection function in consideration of information such as DNN and S-NSSAI in order to select an appropriate SMF. Information for the AMF to select the appropriate SMF, the terminal can be provided to the AMF is displayed in the part that AMF can be decrypted / recognized.
  • the N1-related interactions are as follows:
  • One N1 NAS connection is used for each access to which the UE is connected.
  • -Single N1 NAS connection is used for registration management and connection management (RM / CM) and UE related SM related messages and procedures.
  • a single N1 termination point is in the AMF.
  • AMF delivers SM related NAS information to SMF.
  • SM NAS exchanges eg, SM NAS message responses
  • access eg, 3GPP access or non-3GPP access
  • the serving PLMN will have more SM NAS exchanges (e.g. SM NAS message responses) for N1 NAS signaling received by the AMF via access (e.g., 3GPP access or non-3GPP access). Can be sent over the same access.
  • SM NAS exchanges e.g. SM NAS message responses
  • access e.g., 3GPP access or non-3GPP access
  • AMF handles the registration management and connection management part of the NAS signaling exchanged with the UE.
  • the SMF handles the session management portion of NAS signaling exchanged with the UE.
  • RM / CM NAS message, SM NAS message and the corresponding procedure are separated so that the NAS routing function inside AMF can easily know if a single NAS message should be routed to SMF or processed locally in AMF.
  • This may send an SM NAS message with an RM / CM NAS message.
  • -AMF shall withhold SM procedures during the registration process until AMF decides whether to approve the registration request.
  • -AMF can decide whether to accept RM / CM part of NAS request without recognizing connected SM part of the same NAS signal content.
  • the AMF must ensure that all NAS signaling related to this PDU session is handled by the same SMF instance.
  • the AMF reports the reachability of the UE based on subscription information from the SMF (eg, for the UE location for the LADN availability area).
  • SMF notifies AMF when a PDU session is released.
  • the AMF Upon establishment of a successful PDU session, the AMF stores the identifier of the serving SMF of the UE and the SMF stores the identifier of the serving AMF of the UE.
  • N2 related interactions are:
  • N2 signaling associated with the UE is terminated in the AMF. That is, there is a unique N2 termination for a given UE regardless of the number of PDU sessions (may be 0) of the UE.
  • Some N2 signaling may require the operation of AMF and SMF.
  • the AMF is responsible for ensuring coordination between the AMF and the SMF.
  • SMF supports independent activation of UE-CN user plane connections per PDU session.
  • N4 related interactions are:
  • SMF supports end-to-end control of PDU sessions (including the N4 interface to control the UPF).
  • the SMF does not enter the PDU session unless it recognizes that the UE is unreachable and that the DL data notification does not need to be sent to the AMF. Triggers activation of user plane resources for If the UE is in CM-IDLE state and the UE is not in MICO mode, AMF can trigger UE paging from AN (depending on the type of AN). If the UE is in MICO mode, the AMF may notify the SMF that the UE cannot reach and that DL data notifications do not need to be sent to the AMF.
  • the terminal In the conventional EPS, the terminal always establishes / establishes at least one PDN connection when the terminal performs an attach procedure according to the premise of Always on IP connectivity. To this end, when the UE initiates the access procedure, it piggybacks the PDN connection request message in the access request message and transmits it to the network. Will be sent. In this case, the network may indicate (eg, # 19 ESM failure) that the rejection is caused by the SM layer problem, not the MM layer problem, as a reject cause with the PDN connection rejection message.
  • the network may indicate (eg, # 19 ESM failure) that the rejection is caused by the SM layer problem, not the MM layer problem, as a reject cause with the PDN connection rejection message.
  • PDN connection-free connection or EMM-REGISTERED with a PDN connection as a feature for CIoT. If it is capable, it may not request a PDN connection at the connection stage. If the network also has the capability and the terminal is allowed to use this feature / capability, the network can also allow access without creating a PDN connection.
  • the decoupling of the MM or RM process and the SM process is also discussed. Basically, like the philosophy of EPS without PDN connection, it is not necessary to piggyback the PDU session establishment request message in the Initial Registration message corresponding to the conventional connection, but follow up depending on whether to allow the piggyback itself. This may vary. In addition, even if piggyback is allowed, there may or may not be a coupled or decoupled whether the piggybacked SM procedure / message is approved / successful and the RM procedure / message is approved / successful.
  • a terminal e.g., a smartphone
  • the registration procedure succeeds / approves the SM.
  • the request may fail / disapprove.
  • the terminal cannot receive any service but is registered in the network.
  • a terminal such as a smartphone, which requires an IP connection, is in a virtually disabled state, consuming only a battery.
  • the terminal requests a requested NSSAI through a registration procedure to receive a network slice service, and the network gives an allowed NSSAI allowed to the terminal. If the terminal requests a necessary service but the corresponding network does not support the service or does not allow the terminal, the terminal cannot receive the requested service. That is, in this case, the terminal is registered but is in a state of receiving necessary services.
  • the UE may want to find a new PLMN. If the creation and registration of a PDU session is decoupled, the RM state may be RM-REGISTERED, but may not receive the required PDU session or the required network slice, in which case the UE may not be able to receive any services. have. In addition, since the terminal is already in the RM-REGISTERED state, the terminal is placed in the PLMN search sub-state of the RM-REGISTERED. In this case, however, even if the UE searches for the PLMN again, it is highly likely that the currently camped PLMN is the PLMN having the highest priority, unless the geographical area is greatly changed.
  • the present specification proposes a method for solving the above problems 1 to 3.
  • the terminal may necessarily require a PDU session (for example, when the terminal is a smartphone), or may use the PDU session without requiring a PDU session, or may not require a PDU session at all (for example, a mIoT (massive IoT terminal).
  • a mIoT massive IoT terminal
  • the characteristics of the correlation between the registration procedure and the establishment of the PDU session may be different.
  • a UE attempting registration with 5GS starts a registration procedure, it may piggyback a PDU session establishment request message when an optional feature or UE needs to piggyback PDU session establishment request message.
  • the UE may select “PDU session required” or “Always-on PDU connectivity” in a specific field / IE of a specific message transmitted to the network in the registration procedure. It may include an indication that the creation of the PDU session is required. For convenience of description, hereinafter, this indication is referred to as 'PDU required info / indication / flag'.
  • PDU mandatory information / directives / flags are transmitted in a field / IE such as a request type, UE network capability or SM payload type in a registration request message, or fields defined separately for PDU mandatory information / directives / flags / It may be included in the IE and transmitted.
  • a field / IE such as a request type, UE network capability or SM payload type in a registration request message, or fields defined separately for PDU mandatory information / directives / flags / It may be included in the IE and transmitted.
  • the network may preferentially perform a system registration procedure prior to processing the piggybacked SM request (in the past, a request for SM and RM / MM is simultaneously handled, and the MME integrates SM and MM together). Managed / processed).
  • the AMF may forward an SM request (PDU session establishment request) received from the terminal to the SMF.
  • the network may consider this (optionally) when generating a PDU session for this UE.
  • the AMF may wait to receive the result of the PDU session establishment procedure without sending a response to the registration request immediately (eg, pending a response message).
  • the SMF may send a PDU session establishment rejection message to the AMF.
  • the SMF informs that the SM procedure has failed through a message of the N11 layer.
  • the reason for rejection of SM is solved by AMF information update such as wrong forwarding of AMF, or if it is necessary for other reasons, the reason for rejection can be delivered to AMF.
  • the AMF considers the registration failure, and may piggyback / include the reason for rejection in the registration rejection message to the terminal.
  • the (deny) reason value of the registration rejection message may be set to specify that the PDU session creation fails, such as an SM request failure.
  • the SMF forwards the PDU session establishment acknowledgment message to the AMF.
  • the AMF may piggyback / include this in the registration approval message and deliver it to the terminal.
  • the AMF registers immediately without waiting for a response to the PDU session establishment procedure. An approval can be sent (as long as the registration is approved). In this case, instead of going directly to the CM-IDLE state, the network may maintain the NAS signaling connection or the N1 connection until the SM response is received. Or, the AMF waits for the response of the PDU session establishment procedure and includes / piggybacks this response in the registration approval message and delivers the response to the terminal.
  • the network may approve the registration procedure, in which case the PDU session establishment rejection message may be piggybacked / included in the registration approval message.
  • the AMF may return the registration rejection to the terminal immediately without transmitting the SM message to the SMF.
  • the UE requests a slice for a PDU session or a specific service
  • the request may be rejected and may be in a RM-REGISTERED state but not in service.
  • the terminal is excluded from candidates that can be considered when selecting a PLMN such as a "PLMN selection Exemption List” or a "Service Unavailable PLMN list” (hereinafter, 'New list (New) can be created / stored / managed. If all of the services requested by the terminal are rejected through the registration process or the like, the terminal may add the current PLMN and / or RAT information to this new list. In this case, the UE may store a service descriptor regarding a service rejected in the corresponding PLMN and / or RAT combination (for example, DNN, S-NSSAI, etc. related to the rejected service).
  • a service descriptor regarding a service rejected in the corresponding PLMN and / or RAT combination for example, DNN, S-NSSAI, etc. related to the rejected service.
  • the UE may perform PLMN selection except for the PLMN included in the 'new list' from the candidate PLMN list to be considered for PLMN selection.
  • PLMN selection the PLMN included in the 'new list' from the candidate PLMN list to be considered for PLMN selection.
  • the UE When a new PLMN is selected, the UE camps on the new PLMN, where it may send an explicit deregistration to the previous PLMN, or implicit deregistration via UDM location update. You can also proceed.
  • the network may give the UE retry restriction timer information with rejection information.
  • the retry limit timer information may be indicated by an explicit timer value or may be indicated by a descriptor of a specific range.
  • the UE can find a new PLMN as in 2-1).
  • the retry limit timer information may be stored in the 'new list' proposed in 2-1). This may be implemented in the form of an actual timer value or timestamp according to the timer embodiment.
  • the terminal may delete the corresponding PLMN on the new list.
  • the UE may periodically search for the Home PLMN or a higher priority PLMN. If a PLMN that has not been previously serviced is deleted from the new list, reselection is possible because the PLMN is a higher priority PLMN during periodic PLMN search.
  • the terminal manages a PLMN Selector with Access Technology having an access technology, and thereby manages the priority of PLMNs excluding HPLMN, EPLMN, and the like. If the network rejects all the services requested by the terminal, the terminal may update the current PLMN to the lowest priority on the user control PLMN selector having the access technology. If the current PLMN is HPLMN or EHPLMN, this embodiment does not apply.
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating a registration procedure of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the above-described embodiments of the present flowchart may be applied in the same or similar manner, and redundant descriptions are omitted.
  • at least one step may be deleted or a new step may be added in the present flowchart.
  • the AMF may receive a registration request message requesting registration of the terminal from the terminal (S1910).
  • the registration request message may include an SM message requesting establishment of a PDU session for the terminal and an indicator indicating whether establishment of a PDU session is essential.
  • the indicator may collectively indicate whether it is necessary to establish a requested PDU session or may indicate for each PDU session.
  • the indicator may be included in a request type field, a user equipment (UE) network capability field, or a session management (SM) payload type field in a registration request message.
  • UE user equipment
  • SM session management
  • the AMF may transmit a registration response message for the registration request message to the terminal (S1920).
  • the AMF may determine whether to deliver the SM message to the SMF based on the RM state transition of the terminal according to the registration request message. More specifically, the AMF may transmit the SM message to the SMF when the RM state of the terminal is switched from RM-DEREGISTERED to RM-REGISTERED according to the registration request message. On the contrary, when the RM state of the terminal is maintained as RM-DEREGISTERED according to the registration request message, the AMF may transmit a registration rejection message to the terminal as a registration response message without transmitting the SM message to the SMF.
  • the AMF may transmit a registration response message after receiving the SM response message for the SM message.
  • the AMF may transmit a registration response message regardless of whether an SM response message is received.
  • the SM response message may be configured to include information on whether the PDU session establishment request is approved and / or the reason for rejection when the PDU session establishment request is rejected.
  • the type of the registration response message may be determined based on the SM response message. More specifically, when the SM response message indicates the approval of the establishment of the PDU session, the type of the registration response message is determined to be a registration accept message, and when the SM response message indicates the rejection of the establishment of the PDU session, registration is performed. The type of response message may be determined as a registration rejection message.
  • FIG. 20 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless communication system includes a network node 2010 and a plurality of terminals (UEs) 2020.
  • UEs terminals
  • the network node 2010 includes a processor 2011, a memory 2012, and a communication module 2013.
  • the processor 2011 implements the functions, processes and / or methods proposed above. Layers of the wired / wireless interface protocol may be implemented by the processor 2011.
  • the memory 2012 is connected to the processor 2011 and stores various information for driving the processor 2011.
  • the communication module 2013 is connected to the processor 2011 and transmits and / or receives a wired / wireless signal.
  • a base station, an MME, an HSS, an SGW, a PGW, an application server, and the like may correspond thereto.
  • the communication module 2013 may include a radio frequency unit (RF) for transmitting / receiving a radio signal.
  • RF radio frequency unit
  • the terminal 2020 includes a processor 2021, a memory 2022, and a communication module (or RF unit) 2023.
  • the processor 2021 implements the functions, processes, and / or methods proposed above. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 2021.
  • the memory 2022 is connected to the processor 2021 and stores various information for driving the processor 2021.
  • the communication module 2023 is connected to the processor 2021 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the memories 2012 and 2022 may be inside or outside the processors 2011 and 2021, and may be connected to the processors 2011 and 2021 by various well-known means.
  • the network node 2010 (when the base station) and / or the terminal 2020 may have a single antenna or multiple antennas.
  • FIG. 21 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating the terminal of FIG. 20 in more detail.
  • a terminal may include a processor (or a digital signal processor (DSP) 2110, an RF module (or RF unit) 2135, and a power management module 2105). ), Antenna 2140, battery 2155, display 2115, keypad 2120, memory 2130, SIM card Subscriber Identification Module card) 2125 (this configuration is optional), a speaker 2145, and a microphone 2150.
  • the terminal may also include a single antenna or multiple antennas. Can be.
  • the processor 2110 implements the functions, processes, and / or methods proposed above.
  • the layer of the air interface protocol may be implemented by the processor 2110.
  • the memory 2130 is connected to the processor 2110 and stores information related to the operation of the processor 2110.
  • the memory 2130 may be inside or outside the processor 2110 and may be connected to the processor 2110 by various well-known means.
  • the user enters command information such as a telephone number, for example, by pressing (or touching) a button on the keypad 2120 or by voice activation using the microphone 2150.
  • the processor 2110 receives the command information, processes the telephone number, and performs a proper function. Operational data may be extracted from the SIM card 2125 or the memory 2130. In addition, the processor 2110 may display command information or driving information on the display 2115 for the user to recognize and for convenience.
  • the RF module 2135 is connected to the processor 2110 to transmit and / or receive an RF signal.
  • the processor 2110 passes command information to the RF module 2135 to transmit, for example, a radio signal constituting voice communication data to initiate communication.
  • the RF module 2135 consists of a receiver and a transmitter for receiving and transmitting a radio signal.
  • the antenna 2140 functions to transmit and receive radio signals.
  • the RF module 2135 may forward the signal and convert the signal to baseband for processing by the processor 2110.
  • the processed signal may be converted into audible or readable information output through the speaker 2145.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • 'A and / or B' may mean at least one of A and / or B.

Abstract

본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 AMF(Access and Mobility management Function)의 단말 등록(registration) 방법에 있어서, 상기 단말의 등록을 요청하는 등록 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계; 및 상기 등록 요청 메시지에 대한 등록 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계; 를 포함하되, 상기 등록 요청 메시지는, 상기 단말에 대한 PDU(Packet Data Unit) 세션의 확립(establish)을 요청하는 SM(Session Management) 메시지 및 상기 PDU 세션의 확립이 필수적인지 여부를 지시하는 지시자를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말의 등록 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단말의 등록 절차를 이용한 PDU 세션 확립 요청/지시 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
특히, 최근에는 전력 소모가 기기의 수명에 큰 영향을 미치는 기기를 위하여, 전력 소모를 줄이기 위한 다양한 기술들이 활발하게 연구되고 있는 실정이다.
5G 시스템에서 RM 기능과 SM 기능이 분리되어 정의된 바, 단말이 RM-등록 상태임에도 연결된 PDU 세션이 존재하지 않는 경우가 발생할 수 있다(즉, RM 승인과 SM 승인의 분리(decoupling)). 이 경우, PDU 세션의 확립이 필수적인 단말의 경우, 네트워크로부터 서비스 기능을 제공받지 못한 채 배터리만 소모하게 되는 상태가 될 수 있다.
따라서, 본 명세서에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 PDU 세션의 확립이 필수적인 단말을 위한 효율적인 등록 절차를 제안하기 위함이 목적이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 방법 및 장치에 관한 실시예를 제안한다. 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 AMF(Access and Mobility management Function)의 단말 등록(registration) 방법에 있어서, 상기 단말의 등록을 요청하는 등록 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계; 및 상기 등록 요청 메시지에 대한 등록 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계; 를 포함하되, 상기 등록 요청 메시지는, 상기 단말에 대한 PDU(Packet Data Unit) 세션의 확립(establish)을 요청하는 SM(Session Management) 메시지 및 상기 PDU 세션의 확립이 필수적인지 여부를 지시하는 지시자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 등록 요청 메시지에 따른 상기 단말의 RM(Registration Management) 상태 전환에 기초하여 SMF(Session Management Function)로 상기 SM 메시지의 전달 여부를 결정할 수 있다.
또한, 상기 SM 메시지의 전달 여부를 결정하는 단계는, 상기 등록 요청 메시지에 따라 상기 단말의 RM 상태가 RM-DEREGISTERED에서 RM-REGISTERED로 전환된 경우, 상기 SM 메시지를 상기 SMF로 전달하고, 상기 등록 요청 메시지에 따라 상기 단말의 RM 상태가 상기 RM-DEREGISTERED로 유지되는 경우, 상기 SM 메시지를 상기 SMF로 전달하지 않고 상기 등록 응답 메시지로서 등록 거절 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 SM 메시지가 상기 SMF로 전달된 경우, 상기 등록 응답 메시지를 전송하는 단계는, 상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적임을 지시한 경우, 상기 SM 메시지에 대한 SM 응답 메시지를 수신한 후에 수행되고, 상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적이지 않음을 지시한 경우, 상기 SM 응답 메시지 수신 여부와 무관하게 수행될 수 있다.
또한, 상기 SM 응답 메시지는, 상기 PDU 세션 확립 요청의 승인 여부 및/또는 상기 PDU 세션 확립 요청이 거절되는 경우 거절 이유에 관한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적임을 지시한 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 상기 SM 응답 메시지에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 상기 SM 응답 메시지가 상기 PDU 세션 확립의 승인을 지시하는 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 등록 승인(accept) 메시지로 결정되며, 상기 SM 응답 메시지가 상기 PDU 세션 확립의 거절을 지시하는 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 등록 거절 메시지로 결정될 수 있다.
또한, 상기 지시자는 상기 등록 요청 메시지 내의 요청 타입 필드, UE(User Equipment) 네트워크 능력(capability) 필드 또는 SM(Session Management) 페이로드 타입 필드에 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양상은, 무선 통신 시스템에서 단말 등록 방법을 수행하는 AMF(Access and Mobility management Function)에 있어서, 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및 상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서; 를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 단말의 등록을 요청하는 등록 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하고, 상기 등록 요청 메시지에 대한 등록 응답 메시지를 상기 단말로 전송하되, 상기 등록 요청 메시지는, 상기 단말에 대한 PDU(Packet Data Unit) 세션의 확립(establish)을 요청하는 SM(Session Management) 메시지 및 상기 PDU 세션의 확립이 필수적인지 여부를 지시하는 지시자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 등록 요청 메시지에 따른 상기 단말의 RM(Registration Management) 상태 전환에 기초하여 SMF(Session Management Function)로 상기 SM 메시지의 전달 여부를 결정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 SM 메시지의 전달 여부를 결정하는 경우, 상기 등록 요청 메시지에 따라 상기 단말의 RM 상태가 RM-DEREGISTERED에서 RM-REGISTERED로 전환된 경우, 상기 SM 메시지를 상기 SMF로 전달하고, 상기 등록 요청 메시지에 따라 상기 단말의 RM 상태가 상기 RM-DEREGISTERED로 유지되는 경우, 상기 SM 메시지를 상기 SMF로 전달하지 않고 상기 등록 응답 메시지로서 등록 거절 메시지를 상기 단말로 전송할 수 있다.
또한, 상기 SM 메시지가 상기 SMF로 전달된 경우, 상기 프로세서는, 상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적임을 지시한 경우, 상기 SM 메시지에 대한 SM 응답 메시지를 수신한 후에 상기 등록 메시지를 전송하고, 상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적이지 않음을 지시한 경우, 상기 SM 응답 메시지 수신 여부와 무관하게 상기 등록 메시지를 전송할 수 있다.
또한, 상기 SM 응답 메시지는, 상기 PDU 세션 확립 요청의 승인 여부 및/또는 상기 PDU 세션 확립 요청이 거절되는 경우 거절 이유에 관한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적임을 지시한 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 상기 SM 응답 메시지에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 상기 SM 응답 메시지가 상기 PDU 세션 확립의 승인을 지시하는 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 등록 승인(accept) 메시지로 결정되며, 상기 SM 응답 메시지가 상기 PDU 세션 확립의 거절을 지시하는 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 등록 거절 메시지로 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 등록 절차를 이용한 PDU 세션의 확립이 가능하다는 효과가 발생한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, PDU 세션의 확립/연결/설정이 필수적인 단말이 PDU 세션이 존재하지 않는 RM-REGISTERED 상태가 되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 발생한다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS(Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 S1 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 참조 포인트 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 10은 서비스-기반 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 NG-RAN 아키텍처를 예시한다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 스택을 예시한 도면이다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 5G/NR 시스템의 단말-코어 네트워크간 프로토콜 스택을 예시한다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 RM 상태 모델을 예시한다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 CM 상태 모델을 예시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 QoS 플로우를 위한 분류 및 사용자 평면 마킹, QoS 플로우의 AN 자원에의 매핑을 예시한다.
도 17은 본 발명에 적용 가능한 등록 절차를 예시한 순서도이다.
도 18은 본 발명에 적용될 수 있는 로컬 브레이크아웃을 갖는 로밍 및 비-로밍을 위한 UE-요청 PDU 세션 확립 절차를 예시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 등록 절차를 예시한 순서도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 21는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 문서에서 사용될 수 있는 용어들은 다음과 같이 정의된다.
- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술
- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 패킷 교환(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE, UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: UMTS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB: EPS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- Home NodeB: UMTS 망의 Base station으로 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀 규모
- Home eNodeB: EPS 망의 Base station으로 옥내에 설치하며 coverage는 마이크로 셀 규모
- 단말(User Equipment): 사용자 기기. 단말은 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 단말은 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 단말 또는 단말이라는 용어는 MTC 단말을 지칭할 수 있다.
- IMS(IP Multimedia Subsystem): 멀티미디어 서비스를 IP 기반으로 제공하는 서브시스템.
- IMSI(International Mobile Subscriber Identity): 이동 통신 네트워크에서 국제적으로 고유하게 할당되는 사용자 식별자.
- MTC(Machine Type Communication): 사람의 개입 없이 머신에 의해 수행되는 통신. M2M(Machine to Machine) 통신이라고 지칭할 수도 있다.
- MTC 단말(MTC UE 또는 MTC device 또는 MTC 장치): 이동 통신 네트워크를 통한 통신(예를 들어, PLMN(Public Land Mobile Network)을 통해 MTC 서버와 통신) 기능을 가지고, MTC 기능을 수행하는 단말(예를 들어, 자판기, 검침기 등).
- MTC 서버(MTC server): MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버. 이동 통신 네트워크의 내부 또는 외부에 존재할 수 있다. MTC 사용자가 접근(access)할 수 있는 인터페이스를 가질 수 있다. 또한, MTC 서버는 다른 서버들에게 MTC 관련 서비스를 제공할 수도 있고(SCS(Services Capability Server) 형태), 자신이 MTC 어플리케이션 서버일 수도 있다.
- (MTC) 어플리케이션(application): (MTC가 적용되는) 서비스(예를 들어, 원격 검침, 물량 이동 추적, 기상 관측 센서 등)
- (MTC) 어플리케이션 서버: (MTC) 어플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버
- MTC 특징(MTC feature): MTC 어플리케이션을 지원하기 위한 네트워크의 기능. 예를 들어, MTC 모니터링(monitoring)은 원격 검침 등의 MTC 어플리케이션에서 장비 분실 등을 대비하기 위한 특징이고, 낮은 이동성(low mobility)은 자판기와 같은 MTC 단말에 대한 MTC 어플리케이션을 위한 특징이다.
- MTC 사용자(MTC User): MTC 사용자는 MTC 서버에 의해 제공되는 서비스를 사용한다.
- MTC 가입자(MTC subscriber): 네트워크 오퍼레이터와 접속 관계를 가지고 있으며, 하나 이상의 MTC 단말에게 서비스를 제공하는 엔티티(entity)이다.
- MTC 그룹(MTC group): 적어도 하나 이상의 MTC 특징을 공유하며, MTC 가입자에 속한 MTC 단말의 그룹을 의미한다.
- 서비스 역량 서버(SCS: Services Capability Server): HPLMN(Home PLMN) 상의 MTC-IWF(MTC InterWorking Function) 및 MTC 단말과 통신하기 위한 엔티티로서, 3GPP 네트워크와 접속되어 있다. SCS는 하나 이상의 MTC 어플리케이션에 의한 사용을 위한 능력(capability)를 제공한다.
- 외부 식별자(External Identifier): 3GPP 네트워크의 외부 엔티티(예를 들어, SCS 또는 어플리케이션 서버)가 MTC 단말(또는 MTC 단말이 속한 가입자)을 가리키기(또는 식별하기) 위해 사용하는 식별자(identifier)로서 전세계적으로 고유(globally unique)하다. 외부 식별자는 다음과 같이 도메인 식별자(Domain Identifier)와 로컬 식별자(Local Identifier)로 구성된다.
- 도메인 식별자(Domain Identifier): 이동 통신 네트워크 사업자의 제어 항에 있는 도메인을 식별하기 위한 식별자. 하나의 사업자는 서로 다른 서비스로의 접속을 제공하기 위해 서비스 별로 도메인 식별자를 사용할 수 있다.
- 로컬 식별자(Local Identifier): IMSI(International Mobile Subscriber Identity)를 유추하거나 획득하는데 사용되는 식별자. 로컬 식별자는 어플리케이션 도메인 내에서는 고유(unique)해야 하며, 이동 통신 네트워크 사업자에 의해 관리된다.
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 Node B 및 이를 제어하는 RNC(Radio Network Controller), eNodeB를 포함하는 단위. 단말 단에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.
- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 식별자 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- RANAP(RAN Application Part): RAN과 코어 네트워크의 제어를 담당하는 노드(즉, MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node)/MSC(Mobile Switching Center)) 사이의 인터페이스.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동 통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- NAS(Non-Access Stratum): UMTS, EPS 프로토콜 스택에서 단말과 코어 네트워크 간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층. 단말의 이동성을 지원하고, 단말과 PDN GW 간의 IP 연결을 수립 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.
- SCEF(Service Capability Exposure Function): 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 서비스 및 능력(capability)를 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공하는 서비스 능력 노출(service capability exposure)을 위한 3GPP 아키텍쳐 내 엔티티.
- MME(Mobility Management Entity): 이동성 관리 및 세션 관리 기능을 수행하는 EPS 망의 네트워크 노드
- PDN-GW(Packet Data Network Gateway): UE IP 주소 할당, 패킷 스크리닝 및 필터링, 충전 데이터 수집(Charging data collection) 기능을 수행하는 EPS 망의 네트워크 노드
- Serving GW(Serving Gateway): 이동성 앵커, 패킷 라우팅, Idle 모드 패킷 버퍼링, MME의 UE에 대한 페이징을 트리거링하는 등의 기능을 수행하는 EPS망의 네트워크 노드
- PCRF (Policy and Charging Rule Function): 서비스 플로우별로 차별화된 QoS 및 과금 정책을 동적(dynamic)으로 적용하기 위한 정책 결정(Policy decision)을 수행하는 EPS 망의 노드
- OMA DM(Open Mobile Alliance Device Management): 핸드폰, PDA, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 모바일 디바이스들 관리를 위해 디자인된 프로토콜로서, 디바이스 설정(configuration), 펌웨어 업그레이드(firmware upgrade), 에러 보고 (Error Report)등의 기능을 수행
- OAM(Operation Administration and Maintenance): 네트워크 결함 표시, 성능 정보, 그리고 데이터와 진단 기능을 제공하는 네트워크 관리 기능군
- NAS configuration MO(Management Object): NAS 기능(Functionality)과 연관된 파라미터들을 UE에게 설정(configuration)하는 데 사용하는 MO (Management object)
- PDN(Packet Data Network): 특정 서비스를 지원하는 서버(예를 들어, MMS server, WAP server 등)가 위치하고 있는 네트워크.
- PDN 연결: 단말에서 PDN으로의 연결, 즉, ip 주소로 표현되는 단말과 APN으로 표현되는 PDN과의 연관(연결)
- APN (Access Point Name): PDN을 지칭하거나 구분하는 문자열. 요청한 서비스나 망(PDN)에 접속하기 위해서는 해당 P-GW를 거치게 되는데, 이 P-GW를 찾을 수 있도록 망 내에서 미리 정의한 이름(문자열)(예를 들어, internet.mnc012.mcc345.gprs)
- HLR(Home Location Register)/HSS (Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 나타내는 데이터베이스(DB)
- NAS(Non-Access-Stratum): UE와 MME간의 제어 플레인(control plane)의 상위 stratum. UE와 네트워크간의 이동성 관리(Mobility management; MM)와 세션 관리 (Session management; SM), IP 주소 관리 (IP address maintenance) 등을 지원
- AS (Access-Stratum): UE와 radio(혹은 access) 네트워크간의 프로토콜 스텍을 포함하며, 데이터 및 네트워크 제어 신호 전송 등을 담당
이하, 위와 같이 정의된 용어를 바탕으로 본 발명에 대하여 기술한다.
본 발명이 적용될 수 있는 시스템 일반
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS (Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 1의 네트워크 구조도는 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 구조를 이를 간략하게 재구성 한 것이다.
EPC(Evolved Packet Core)는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 능력을 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.
구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크(Core Network)이며, 패킷-기반 실시간 및 비실시간 서비스를 지원할 수 있다. 기존의 이동 통신 시스템(즉, 2 세대 또는 3 세대 이동 통신 시스템)에서는 음성을 위한 CS(Circuit-Switched) 및 데이터를 위한 PS(Packet-Switched)의 2 개의 구별되는 서브-도메인을 통해서 코어 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 능력(capability)을 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS)을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway)(또는 S-GW), PDN GW(Packet Data Network Gateway)(또는 PGW 또는 P-GW), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNodeB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종단점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP(non-3GPP) 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 Wimax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME는, 단말의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNodeB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.
ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력을 가지는 단말은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트(reference point)들이 존재할 수 있다.
Figure PCTKR2018006851-appb-T000001
도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 자원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. 통신 네트워크는 IMS 및 패킷 데이터를 통해 음성(voice)(예를 들어, VoIP(Voice over Internet Protocol))과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위하여 광범위하게 배치된다.
도 2를 참조하면, E-UMTS 네트워크는 E-UTRAN, EPC 및 하나 이상의 UE를 포함한다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane) 프로토콜을 제공하는 eNB들로 구성되고, eNB들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다.
X2 사용자 평면 인터페이스(X2-U)는 eNB들 사이에 정의된다. X2-U 인터페이스는 사용자 평면 PDU(Packet Data Unit 또는 Protocol Data Unit)의 보장되지 않은 전달(non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 eNB 사이에 정의된다. X2-CP는 eNB 간의 컨텍스트(context) 전달, 소스 eNB와 타겟 eNB 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다.
eNB은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC(evolved packet core)에 연결된다.
S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB와 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 eNB와 이동성 관리 개체(MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS(evolved packet system) 베어러 서비스 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 eNB와 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
MME는 NAS 시그널링 보안(security), AS(Access Stratum) 보안(security) 제어, 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성을 지원하기 위한 CN(Core Network) 노드 간(Inter-CN) 시그널링, (페이징 재전송의 수행 및 제어 포함하여) 아이들(IDLE) 모드 UE 도달성(reachability), (아이들 및 액티브 모드 단말을 위한) 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity) 관리, PDN GW 및 SGW 선택, MME가 변경되는 핸드오버를 위한 MME 선택, 2G 또는 3G 3GPP 액세스 네트워크로의 핸드오버를 위한 SGSN 선택, 로밍(roaming), 인증(authentication), 전용 베어러 확립(dedicated bearer establishment)를 포함하는 베어러 관리 기능, 공공 경고 시스템(PWS: Public Warning System)(지진 및 쓰나미 경고 시스템(ETWS: Earthquake and Tsunami Warning System) 및 상용 모바일 경고 시스템(CMAS: Commercial Mobile Alert System) 포함) 메시지 전송의 지원 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 3을 참조하면, eNB는 게이트웨이(예를 들어, MME)의 선택, 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 활성(activation) 동안 게이트웨이로의 라우팅, 방송 채널(BCH: broadcast channel)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향링크에서 UE로 동적 자원 할당, 그리고 LTE_ACTIVE 상태에서 이동성 제어 연결의 기능을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, EPC 내에서 게이트웨이는 페이징 개시(orgination), LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면(user plane)의 암호화(ciphering), 시스템 구조 진화(SAE: System Architecture Evolution) 베어러 제어, 그리고 NAS 시그널링의 암호화(ciphering) 및 무결성(intergrity) 보호의 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 4(a)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타내고, 도 4(b)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속(OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제1 계층(L1), 제2 계층 (L2) 및 제3 계층 (L3)으로 분할될 수 있다. 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(physical layer), 데이터링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack) 사용자 평면(user plane)과 제어신호(signaling) 전달을 위한 프로토콜 스택인 제어 평면(control plane)으로 구분된다.
제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명한다.
제1 계층(L1)인 물리 계층(PHY: physical layer)은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 매체 접속 제어(MAC: medium access control) 계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 물리 계층과 수신단의 물리 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.
물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이징 채널(PCH: paging channel)와 하향링크 공유 채널(DL-SCH: downlink shared channel)의 자원 할당 및 상향링크 공유 채널(UL-SCH: uplink shared channel)과 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. 또한, PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 승인(UL grant)를 나를 수 있다. 물리 제어 포맷 지시자 채널(PDFICH: physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심볼의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. 물리 HARQ 지시자 채널(PHICH: physical HARQ indicator channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non-acknowledge) 신호를 나른다. 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH: physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 채널 품질 지시자(CQI: channel quality indicator) 등과 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.
제2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속하는 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: service data unit)의 전송 채널 상에 물리 채널로 제공되는 전송 블록(transport block)으로의 다중화/역다중화 기능을 포함한다.
제2 계층(L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)을 포함한다. 무선 베어러(RB: radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS(quality of service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM: transparent mode), 비확인 모드(UM: unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM: acknowledge mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다. 한편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블록으로 포함될 수 있다.
제2 계층(L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering) 기능을 수행한다. 헤더 압축 기능은 작은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4(internet protocol version 4) 또는 IPv6(internet protocol version 6)와 같은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 패킷을 효율적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄이는 기능을 의미한다. 제어 평면에서의 PDCP 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)을 포함한다.
제3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제2 계층(L2)에 의하여 제공되는 논리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무선 베어러(SRB: signaling RB)와 데이터 무선 베어러(DRB: data RB) 두 가지로 나눠 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.
기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널(downlink transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 방송 채널(BCH: broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH, 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 멀티캐스트 채널(MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널(uplink transport channel)로는 초기 제어메시지를 전송하는 랜덤 액세스 채널(RACH: random access channel), 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(uplink shared channel)가 있다.
논리 채널(logical channel)은 전송 채널의 상위에 있으며, 전송 채널에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 구분될 수 있다. 제어 채널로는 방송 제어 채널(BCCH: broadcast control channel), 페이징 제어 채널(PCCH: paging control channel), 공통 제어 채널(CCCH: common control channel), 전용 제어 채널(DCCH: dedicated control channel), 멀티캐스트 제어 채널(MCCH: multicast control channel) 등이 있다. 트래픽 채널로는 전용 트래픽 채널(DTCH: dedicated traffic channel), 멀티캐스트 트래픽 채널(MTCH: multicast traffic channel) 등이 있다. PCCH는 페이징 정보를 전달하는 하향링크 채널이고, 네트워크가 UE가 속한 셀을 모를 때 사용된다. CCCH는 네트워크와의 RRC 연결을 가지지 않는 UE에 의해 사용된다. MCCH 네트워크로부터 UE로의 MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service) 제어 정보를 전달하기 위하여 사용되는 점-대-다점(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다. DCCH는 UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전달하는 RRC 연결을 가지는 단말에 의해 사용되는 일-대-일(point-to-point) 양방향(bi-directional) 채널이다. DTCH는 상향링크 및 하향링크에서 존재할 수 있는 사용자 정보를 전달하기 위하여 하나의 단말에 전용되는 일-대-일(point-to-point) 채널이다. MTCH는 네트워크로부터 UE로의 트래픽 데이터를 전달하기 위하여 일-대-다(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다.
논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 상향링크 연결의 경우, DCCH는 UL-SCH과 매핑될 수 있고, DTCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있으며, CCCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있다. 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 하향링크 연결의 경우, BCCH는 BCH 또는 DL-SCH와 매핑될 수 있고, PCCH는 PCH와 매핑될 수 있으며, DCCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, DTCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, MCCH는 MCH와 매핑될 수 있으며, MTCH는 MCH와 매핑될 수 있다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 S1 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 5(a)는 S1 인터페이스에서 제어 평면(control plane) 프로토콜 스택을 예시하고, 도 5(b)는 S1 인터페이스에서 사용자 평면(user plane) 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 5를 참조하면, S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 기지국과 MME 간에 정의된다. 사용자 평면과 유사하게 전송 네트워크 계층(transport network layer)은 IP 전송에 기반한다. 다만, 메시지 시그널링의 신뢰성이 있는 전송을 위해 IP 계층 상위에 SCTP(Stream Control Transmission Protocol) 계층에 추가된다. 어플리케이션 계층(application layer) 시그널링 프로토콜은 S1-AP(S1 application protocol)로 지칭된다.
SCTP 계층은 어플리케이션 계층 메시지의 보장된(guaranteed) 전달을 제공한다.
프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit) 시그널링 전송을 위해 전송 IP 계층에서 점대점 (point-to-point) 전송이 사용된다.
S1-MME 인터페이스 인스턴스(instance) 별로 단일의 SCTP 연계(association)는 S-MME 공통 절차를 위한 한 쌍의 스트림 식별자(stream identifier)를 사용한다. 스트림 식별자의 일부 쌍만이 S1-MME 전용 절차를 위해 사용된다. MME 통신 컨텍스트 식별자는 S1-MME 전용 절차를 위한 MME에 의해 할당되고, eNB 통신 컨텍스트 식별자는 S1-MME 전용 절차를 위한 eNB에 의해 할당된다. MME 통신 컨텍스트 식별자 및 eNB 통신 컨텍스트 식별자는 단말 특정한 S1-MME 시그널링 전송 베어러를 구별하기 위하여 사용된다. 통신 컨텍스트 식별자는 각각 S1-AP 메시지 내에서 전달된다.
S1 시그널링 전송 계층이 S1AP 계층에게 시그널링 연결이 단절되었다고 통지한 경우, MME는 해당 시그널링 연결을 사용하였던 단말의 상태를 ECM-IDLE 상태로 변경한다. 그리고, eNB은 해당 단말의 RRC 연결을 해제한다.
S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB과 S-GW 간에 정의된다. S1-U 인터페이스는 eNB와 S-GW 간에 사용자 평면 PDU의 보장되지 않은(non guaranteed) 전달을 제공한다. 전송 네트워크 계층은 IP 전송에 기반하고, eNB와 S-GW 간의 사용자 평면 PDU를 전달하기 위하여 UDP/IP 계층 상위에 GTP-U(GPRS Tunneling Protocol User Plane) 계층이 이용된다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 물리 채널은 주파수 영역(frequency domain)에서 하나 이상의 서브캐리어와 시간 영역(time domain)에서 하나 이상의 심볼로 구성되는 무선 자원을 통해 시그널링 및 데이터를 전달한다.
1.0ms 길이를 가지는 하나의 서브프레임은 복수의 심볼로 구성된다. 서브프레임의 특정 심볼(들)(예를 들어, 서브프레임의 첫번째 심볼)은 PDCCH를 위해 사용될 수 있다. PDCCH는 동적으로 할당되는 자원에 대한 정보(예를 들어, 자원 블록(Resource Block), 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme) 등)를 나른다.
EMM 및 ECM 상태
EMM(EPS mobility management), ECM(EPS connection management) 상태에 대하여 살펴본다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 단말과 MME의 제어 평면에 위치한 NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 단말이 네트워크에 어태치(attach)되었는지 디태치(detach)되었는지에 따라 EMM 등록 상태(EMM-REGISTERED) 및 EMM 등록 해제 상태(EMM-DEREGISTERED)가 정의될 수 있다. EMM-REGISTERED 상태 및 EMM-DEREGISTERED 상태는 단말과 MME에게 적용될 수 있다.
단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태에 있으며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접속 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말의 전원이 꺼지거나 무선 링크 실패인 경우(무선 링크 상에서 패킷 에러율이 기준치를 넘은 경우), 단말은 네트워크에서 디태치(detach)되어 EMM-DEREGISTERED 상태로 천이된다.
또한, 단말과 네트워크 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM 연결 상태(ECM-CONNECTED) 및 ECM 아이들 상태(ECM-IDLE)가 정의될 수 있다. ECM-CONNECTED 상태 및 ECM-IDLE 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다. ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. 즉, ECM 연결이 설정/해제되었다는 것은 RRC 연결과 S1 시그널링 연결이 모두 설정/해제되었다는 것을 의미한다.
RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적으로 연결(connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)에 있게 된다.
네트워크는 ECM-CONNECTED 상태에 있는 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다.
반면, 네트워크는 ECM-IDLE 상태에 있는 단말의 존재를 파악할 수 없으며, 코어 네트워크(CN: core network)가 셀보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(tracking area) 단위로 관리한다. 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 단말은 트래킹 영역에서 유일하게 할당된 ID를 이용하여 NAS에 의해 설정된 불연속 수신(DRX: Discontinuous Reception)을 수행한다. 즉, 단말은 단말-특정 페이징 DRX 사이클 마다 특정 페이징 시점(paging occasion)에 페이징 신호를 모니터링함으로써 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다.
또한, 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 네트워크는 단말의 컨텍스트(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(cell reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행할 수 있다. ECM 아이들 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라지는 경우, 단말은 트래킹 영역 업데이트(TAU: tracking area update) 절차를 통해 네트워크에 해당 단말의 위치를 알릴 수 있다.
반면, 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-CONNECTED 상태에서 네트워크는 단말이 속한 셀을 안다. 따라서, 네트워크는 단말로 또는 단말로부터 데이터를 전송 및/또는 수신하고, 단말의 핸드오버와 같은 이동성을 제어하고, 주변 셀에 대한 셀 측정을 수행할 수 있다.
위와 같이, 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 ECM-CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 상태와 마찬가지로 ECM-IDLE 상태에 있으며, 단말이 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말이 네트워크에 등록되어 있으나 트래픽이 비활성화되어 무선 자원이 할당되어 있지 않은 경우 단말은 ECM-IDLE 상태에 있으며, 해당 단말에 상향링크 혹은 하향링크 새로운 트래픽이 발생되면 서비스 요청(service request) 절차를 통해 단말 및 MME는 ECM-CONNECTED 상태로 천이(transition)된다.
랜덤 액세스 절차(Random Access Procedure)
이하에서는 LTE/LTE-A 시스템에서 제공하는 랜덤 액세스 절차(random access procedure)에 대해 살펴본다.
랜덤 액세스 절차는 단말이 기지국과 상향링크 동기를 얻거나 상향링크 무선 자원을 할당 받기 위해 사용된다. 단말의 전원이 켜진 후, 단말은 초기 셀과의 하향링크 동기를 획득하고 시스템 정보를 수신한다. 시스템 정보로부터 사용 가능한 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)의 집합과 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원에 관한 정보를 얻는다. 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원은 적어도 하나 이상의 서브프레임 인덱스와 주파수 영역 상의 인덱스의 조합으로 특정될 수 있다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블의 집합으로부터 임의로 선택한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 상향링크 동기를 위한 타이밍 정렬(TA: timing alignment) 값을 랜덤 액세스 응답을 통해 단말로 보낸다. 이로써 단말은 상향링크 동기를 획득하는 것이다.
랜덤 액세스 절차는 FDD(frequency division duplex)와 TDD(time division duplex)에서 공통적인 절차이다. 랜덤 액세스 절차는 셀 사이즈에 무관하며, 캐리어 병합(CA: carrier aggregation)이 설정된 경우 서빙 셀(serving cell)의 개수와도 무관하다.
먼저, 단말이 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우로는 다음과 같은 경우가 있다.
- 단말이 기지국과의 RRC 연결(RRC Connection)이 없어, RRC 아이들 상태에서 초기 접속 (initial access)을 수행하는 경우
- RRC 연결 재-확립 절차(RRC connection re-establishment procedure)를 수행하는 경우
- 단말이 핸드오버 과정에서, 타겟(target) 셀로 처음 접속하는 경우
- 기지국의 명령에 의해 랜덤 액세스 절차가 요청되는 경우
- RRC 연결 상태 중, 상향링크 시간 동기가 맞지 않은 상황에서(non-synchronized) 하향링크로 전송될 데이터가 발생하는 경우
- RRC 연결 상태 중, 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나(non-synchronized), 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로 전송할 데이터가 발생하는 경우
- RRC 연결 상태 중, 타이밍 어드밴스(timing advance)가 필요한 상황에서 단말의 위치 결정(positioning)을 수행하는 경우
- 무선 연결 실패(radio link failure) 또는 핸드오버 실패(handover failure) 시 복구 과정을 수행하는 경우
3GPP Rel-10에서는 캐리어 병합을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하나의 특정 셀(예를 들어, P셀)에 적용 가능한 TA(timing advance) 값을 복수의 셀에 공통으로 적용하는 것을 고려하였다. 다만, 단말이 서로 다른 주파수 밴드에 속한(즉, 주파수 상에서 크게 이격된) 복수의 셀들 혹은 전파(propagation) 특성이 다른 복수의 셀들을 병합할 수 있다. 또한 특정 셀의 경우 커버리지 확대 혹은 커버리지 홀의 제거를 위해 RRH(remote radio header)(즉, 리피터), 펨토 셀(femto cell) 혹은 피코 셀(pico cell) 등과 같은 스몰 셀(small cell) 또는 세컨더리 기지국(SeNB: secondary eNB)이 셀 내에 배치되는 상황에서 단말은 하나의 셀을 통해 기지국(즉, 매크로 기지국(macro eNB))과 통신을 수행하고, 다른 셀을 통해 세컨더리 기지국과 통신을 수행하는 경우 복수의 셀들이 서로 다른 전파 지연 특성을 가지게 될 수 있다. 이 경우, 하나의 TA 값을 복수의 셀들에 공통으로 적용하는 방식으로 사용하는 상향링크 전송을 수행할 경우 복수의 셀들 상에서 전송되는 상향링크 신호의 동기에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 복수의 셀들이 병합된 CA 상황에서 복수의 TA를 가지는 것이 바람직할 수 있으며, 3GPP Rel-11에서는 다중 TA(multiple TA)를 지원하기 위하여 특정 셀 그룹 단위로 TA를 독립적으로 할당하는 것을 고려한다. 이를 TA 그룹(TAG: TA group)이라 하며, TAG는 하나 이상의 셀들을 포함할 수 있으며, TAG 내 포함된 하나 이상의 셀에는 동일한 TA가 공통적으로 적용될 수 있다. 이러한 다중 TA를 지원하기 위하여, MAC TA 명령 제어 요소(element)는 2 비트의 TAG 식별자(TAG ID)와 6 비트의 TA 명령 필드로 구성된다.
캐리어 병합이 설정된 단말은 P셀과 관련되어 앞서 설명한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우가 발생되면 랜덤 액세스 절차를 수행하게 된다. P셀이 속한 TAG(즉, pTAG: primary TAG)의 경우, 기존과 동일하게 P셀을 기준으로 결정되는, 혹은 P셀에 수반되는 랜덤 액세스 절차를 통해 조정되는 TA를 pTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 반면, S셀로만 구성되는 TAG(즉, sTAG: secondary TAG)의 경우, sTAG 내 특정 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있으며, 이 때 TA는 기지국에 의해 개시되 랜덤 액세스 절차에 의해 획득될 수 있다. 구체적으로, sTAG 내에서 S셀은 RACH 자원으로 설정되고, 기지국은 TA를 결정하기 위하여 S셀에서 RACH 접속을 요청한다. 즉, 기지국은 P셀에서 전송되는 PDCCH 오더에 의해 S셀들 상에서 RACH 전송을 개시시킨다. S셀 프리앰블에 대한 응답 메시지는 랜덤 액세스 무선 네트워크 임시 식별자(RA-RNTI: Random Access Radio Network Temporary Identifier)를 사용하여 P셀을 통해 전송된다. 단말은 랜덤 액세스를 성공적으로 마친 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 이와 같이, 랜덤 액세스 절차는 S셀에서도 해당 S셀이 속한 sTAG의 타이밍 정렬(timing alignment)을 획득하기 위하여 S셀에서도 수행될 수 있다.
LTE/LTE-A 시스템에서는 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나의 프리앰블을 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(non-contention based random access procedure)을 모두 제공한다. 다만, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차는, 상술한 핸드오버 과정, 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우, 단말 위치 결정(positioning) 및/또는 sTAG을 위한 타이밍 어드밴스 정렬에 한하여 사용될 수 있다. 랜덤 액세스 절차가 완료된 후에 일반적인 상향링크/하향링크 전송이 발생된다.
한편, 릴레이 노드(RN: relay node) 또한 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차와 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 모두 지원한다. 릴레이 노드가 랜덤 액세스 절차를 수행할 때, 그 시점에서 RN 서브프레임 구성(configuration)을 중단시킨다(suspend). 즉, 이는 일시적으로 RN 서브프레임 구성을 폐기하는 것으로 의미한다. 이후, 성공적으로 랜덤 액세스 절차가 완료되는 시점에서 RN 서브프레임 구성이 재개된다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
(1) 제1 메시지(Msg 1, message 1)
먼저, 단말은 시스템 정보(system information) 또는 핸드오버 명령(handover command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(physical RACH) 자원을 선택하여 전송한다.
랜덤 액세스 프리앰블은 RACH 전송 채널에서 6비트로 전송되고, 6비트는 RACH 전송한 단말을 식별하기 위한 5비트의 임의 식별자(radom identity)와, 추가 정보를 나타내기 위한 1비트(예를 들어, 제3 메시지(Msg 3)의 크기를 지시)로 구성된다.
단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 프리앰블을 디코딩하고, RA-RNTI를 획득한다. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 PRACH와 관련된 RA-RNTI는 해당 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블의 시간-주파수 자원에 따라 결정된다.
(2) 제2 메시지(Msg 2, message 2)
기지국은 제1 메시지 상의 프리앰블을 통해서 획득한 RA-RNTI로 지시(address)되는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 단말로 전송한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자(RA preamble index/identifier), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인(UL grant), 임시 셀 식별자(TC-RNTI: Temporary Cell RNTI) 그리고 시간 동기 값(TAC: time alignment command)들이 포함될 수 있다. TAC는 기지국이 단말에게 상향링크 시간 정렬(time alignment)을 유지하기 위해 보내는 시간 동기 값을 지시하는 정보이다. 단말은 상기 시간 동기 값을 이용하여, 상향링크 전송 타이밍을 갱신한다. 단말이 시간 동기를 갱신하면, 시간 동기 타이머(time alignment timer)를 개시 또는 재시작한다. UL grant는 후술하는 스케줄링 메시지(제3 메시지)의 전송에 사용되는 상향링크 자원 할당 및 TPC(transmit power command)를 포함한다. TPC는 스케줄링된 PUSCH를 위한 전송 파워의 결정에 사용된다.
단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 윈도우(random access response window) 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답(random access response)의 수신을 시도하며, PRACH에 대응되는 RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출하고, 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH를 수신하게 된다. 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU(MAC packet data unit)의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH을 통해 전달될 수 있다. PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선 자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 검출에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신할 수 있다.
랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블을 전송한 단말이 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하기 위해서 대기하는 최대 시구간을 의미한다. 랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블이 전송되는 마지막 서브프레임에서 3개의 서브프레임 이후의 서브프레임으로부터 시작하여 'ra-ResponseWindowSize'의 길이를 가진다. 즉, 단말은 프리앰블을 전송이 종료된 서브프레임으로부터 3개의 서브프레임 이후부터 확보한 랜덤 액세스 윈도우 동안 랜덤 액세스 응답을 수신하기 위해 대기한다. 단말은 시스템 정보(system information)을 통해 랜덤 액세스 윈도우 사이즈('ra-ResponseWindowsize') 파라미터 값을 획득할 수 있으며, 랜덤 액세스 윈도우 사이즈는 2부터 10 사이의 값으로 결정될 수 있다.
단말은 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자를 가지는 랜덤 액세스 응답을 성공적으로 수신하면, 랜덤 액세스 응답의 모니터링을 중지한다. 반면, 랜덤 액세스 응답 윈도우가 종료될 때까지 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하지 못하거나, 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자를 가지는 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 응답의 수신은 실패하였다고 간주되고, 이후 단말은 프리앰블 재전송을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 랜덤 액세스 응답에서 랜덤 액세스 프리앰블 구분자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 UL grant, TC-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위는 것이 필요하기 때문이다.
(3) 제3 메시지(Msg 3, message 3)
단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, TC-RNTI를 저장한다. 또한, UL grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 단말의 최초 접속의 경우, RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 요청(RRC Connection Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있으며, RRC 연결 재확립 절차의 경우 RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 재확립 요청(RRC Connection Re-establishment Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 또한, NAS 접속 요청 메시지를 포함할 수도 있다.
제3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌 해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.
단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 절차 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자(C-RNTI)를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL grant에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 절차 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S(SAE)-TMSI 또는 임의 값(random number))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 C-RNTI보다 길다.
UL-SCH 상의 전송에서는 단말 특정 스크램블링이 사용된다. 단말이 C-RNTI를 할당 받은 경우라면 스크램블링은 C-RNTI에 기반하여 수행되나, 단말이 아직 C-RNTI를 할당받지 못한 경우라면, 스크램블링은 C-RNTI에 기반할 수 없으며 대신 랜덤 액세스 응답에서 수신한 TC-RNTI가 사용된다. 단말은 상기 UL grant에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머(contention resolution timer)를 개시한다.
(4) 제4 메시지(Msg 4, message 4)
기지국은 단말로부터 제3 메시지를 통해 해당 단말의 C-RNTI를 수신한 경우 수신한 C-RNTI를 이용하여 단말에게 제4 메시지를 전송한다. 반면, 단말로부터 제3 메시지를 통해 상기 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 수신한 경우, 랜덤 액세스 응답에서 해당 단말에게 할당한 TC-RNTI를 이용하여 제4 메시지를 단말에게 전송한다. 일례로, 제4 메시지는 RRC 연결 설정 메시지(RRC Connection Setup)가 포함할 수 있다.
단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL grant를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL grant에 대응하여 전송된 제3 메시지가 자신의 식별자가 C-RNTI인 경우, 자신의 C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 TC-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 C-RNTI를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 TC-RNTI를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 제4 메시지를 통해 단말은 C-RNTI를 획득하고, 이후 단말과 네트워크는 C-RNTI를 이용하여 단말 특정 메시지(dedicated message)를 송수신하게 된다.
다음은 랜덤 액세스에서 충돌 해결을 위한 방법에 대하여 설명한다.
랜덤 액세스를 수행함에 있어서 충돌이 발생하는 이유는 기본적으로 랜덤 액세스 프리앰블의 수가 유한하기 때문이다. 즉, 기지국은 모든 단말들에게 단말 고유의 랜덤 액세스 프리앰블을 부여할 수 없기 때문에, 단말은 공통의 랜덤 액세스 프리앰블들 중에서 임의적으로 하나를 선택해서 전송하게 된다. 이에 따라 동일한 무선 자원(PRACH 자원)을 통해 둘 이상의 단말들이 같은 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하여 전송하게 되는 경우가 발생하지만, 기지국에서는 하나의 단말에게서 전송되는 하나의 랜덤 액세스 프리앰블로 판단하게 된다. 이로 인해, 기지국은 랜덤 액세스 응답을 단말에게 전송하고 랜덤 액세스 응답은 하나의 단말이 수신할 것으로 예측한다. 하지만, 상술한 바와 같이 충돌이 발생할 수 있기 때문에, 둘 이상의 단말들이 하나의 랜덤 액세스 응답을 수신하게 되며, 이에 따라 단말마다 각각 랜덤 액세스 응답의 수신에 따른 동작을 수행하게 된다. 즉, 랜덤 액세스 응답에 포함된 하나의 UL Grant를 이용하여, 둘 이상의 단말들이 서로 다른 데이터를 동일한 무선자원에 전송하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 이에 따라, 상기 데이터의 전송은 모두 실패할 수 도 있고, 단말들의 위치 또는 전송파워에 따라 특정 단말의 데이터만을 기지국에서 수신할 수도 있다. 후자의 경우, 둘 이상의 단말들은 모두 자신의 데이터의 전송이 성공했다고 가정하기 때문에, 기지국은 경쟁에서 실패한 단말들에게 실패 사실에 대한 정보를 알려주어야 한다. 즉, 상기 경쟁의 실패 또는 성공에 대한 정보를 알려주는 것을 충돌 해결(contention resolution)라 한다.
충돌 해결 방법에는 두 가지 방법이 있는데 한 가지 방법은, 충돌 해결 타이머(contention resolution timer)를 이용하는 방법과, 다른 한가지 방법은 성공한 단말의 식별자를 단말들에게 전송하는 방법이다. 전자의 경우는, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 이미 고유의 C-RNTI를 가지고 있는 경우에 사용된다. 즉, 이미 C-RNTI를 가지고 있는 단말은 랜덤 액세스 응답에 따라 자신의 C-RNTI를 포함한 데이터를 기지국으로 전송하고, 충돌 해결 타이머를 작동한다. 그리고, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH 정보가 수신되면, 단말은 자신이 경쟁에서 성공했다고 판단하고, 랜덤 액세스를 정상적으로 마치게 된다. 반대로, 만약 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH를 전송 받지 못한 경우는, 자신이 경쟁에서 실패했다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 다시 수행하거나, 상위 계층으로 실패 사실을 통보할 수 있다. 충돌 해소 방법 중 후자의 경우, 즉 성공한 단말의 식별자를 전송하는 방법은, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 고유의 셀 식별자가 없는 경우에 사용된다. 즉, 단말 자신이 셀 식별자가 없는 경우, 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL Grant 정보에 따라 데이터에 셀 식별자 보다 상위 식별자(S-TMSI 또는 random number)를 포함하여 전송하고, 단말은 충돌 해결 타이머를 작동시킨다. 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터가 DL-SCH로 전송된 경우, 단말은 랜덤 액세스 과정이 성공했다고 판단한다. 반면에, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터를 DL-SCH로 전송 받지 못하는 경우에는, 단말은 랜덤 액세스 과정이 실패했다고 판단하게 되는 것이다.
한편, 비경쟁 기반 임의접속 과정에서의 동작은 도 11에 도시된 경쟁 기반 임의접속 과정과 달리 제1 메시지 전송 및 제2 메시지 전송만으로 임의접속 절차가 종료되게 된다. 다만, 제1 메시지로서 단말이 기지국에 임의접속 프리앰블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 임의접속 프리앰블을 할당받게 되며, 이 할당받은 임의접속 프리앰블을 기지국에 제1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 임의접속 응답을 수신함으로써 임의접속 절차가 종료되게 된다.
차세대 시스템(Next Generation System; NGS )
차세대 모바일 네트워크 시스템, 즉 5G 코어 네트워크에 대한 디자인을 위해 3GPP에서는 SMARTER(Services and Markets Technology Enablers)라는 스터디를 통해 서비스 요구 사항을 정의해오고 있다. 또한 SA2에서는 이를 바탕으로 FS_NextGen(Study on Architecture for Next Generation System) 스터디를 진행하고 있다.
NGS에 대하여 다음과 같은 정의들이 TR 23.799에서 정의되었다.
- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 패킷 교환(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE, UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)가 진화된 형태의 네트워크;
- eNodeB: EPS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모;
- IMSI(International Mobile Subscriber Identity): 이동 통신 네트워크에서 국제적으로 고유하게 할당되는 사용자 식별자;
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동 통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있음;
- 진화된(Evolved) E-UTRA: NextGen 시스템에서 동작하기 위하여 E-UTRA 무선 인터페이스가 진화된 RAT;
- 네트워크 능력(capability): 일반적으로 별도의 또는 독립형(standalone) “사용자 종단 서비스(end user service)”로 사용되지 않으나 “종단 사용자(end user)”에게 제공되는 원격 통신 서비스로 결합될 수 있는 구성 요소로서 사용되는 3GPP 특정 특징이자, 제공되는 네트워크(예를 들어, 위치 서비스는 일반적으로 “종단 사용자”가 단순히 다른 UE의 위치를 문의(query)하는 데 사용되지 않는다. 특징 또는 네트워크 능력으로서 위치 서비스가 (예를 들어, 추적 어플리케이션에 의해) 사용되며, “사용자 종단 서비스”로서 제공된다. 네트워크 능력은 내부적으로 네트워크에서 사용될 수 있으며, 그리고/또는 (‘3rd 파티’라고 지칭되는) 외부 사용자에게 노출될 수도 있다. );
- 네트워크 기능(Function): 네트워크 기능은 3GPP가 채택한 기능 또는 네트워크에서 3GPP가 정의한 처리 기능으로, 기능적 동작 및 3GPP 정의 인터페이스를 정의함. 네트워크 기능은 전용 하드웨어(dedicated hardware) 상의 네트워크 요소로서, 전용 하드웨어 상에서 실행되는 소프트웨어 인스턴스로서 또는 적절한 플랫폼(예를 들어, 클라우드 인프라 스트럭처에서) 상에서 인스턴스화된 가상화 기능으로서 구현될 수 있음;
- NextGen: 본 명세서에서 사용되는 차세대를 의미함;
- NextGen 코어 네트워크: NextGen 액세스 네트워크에 연결되는 코어 네트워크;
- NextGen RAN(NG RAN): 다음 옵션 중 하나 이상을 지원하는 무선 액세스 네트워크를 나타냄:
2) 독립형(standalone) 새로운 무선
4) 독립형 새로운 무선은 진화된 E-UTRA 확장을 갖는 앵커(anchor)임
5) 진화된 E-UTRA
7) 진화된 E-UTRA는 새로운 무선 확장을 갖는 앵커임
차세대 코어와 접속(interface)하는 RAN이라는 공통점을 가짐;
- NextGen 액세스 네트워크(NG AN): NextGen RAN 또는 비-3GPP 접속 네트워크를 의미하며, 차세대 코어와 접속(interface)함;
- NextGen System(NG 시스템): NextGen 접속 네트워크(NG AN) 및 NextGen 코어를 포함하는 NextGen 시스템을 의미함;
- NextGen UE: NextGen 시스템에 연결되는 UE;
- PDU 연결(connectivity) 서비스: UE 및 데이터 네트워크 사이의 PDU 교환을 제공하는 서비스
- PDU 세션: UE와 PDU 연결 서비스를 제공하는 데이터 네트워크 사이의 연계(association), 연계의 타입은 IP 타입, 이더넷(Ethernet) 타입 및 non-IP 타입을 포함함; PDU Connectivity Service를 제공하는 UE와 데이터 네트워크 간의 연계(association). 연계 타입은 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol), 이더넷(Ethernet) 또는 비구조화(unstructured)될 수 있음;
- IP 타입의 PDU 세션: UE와 IP 데이터 네트워크 사이의 연계;
- 서비스 연속성: IP 주소 및/또는 앵커 포인트가 변경되는 경우를 포함하여 서비스의 중단이 없는 사용자 경험;
- 세션 연속성: PDU 세션의 연속성, IP 타입 PDU 세션에 대하여 “세션 연속성”은 PDU 세션의 수명 동안 IP 주소가 보존됨(preserved)을 의미함;
- 5G 시스템(5GS: 5G System): 5G 액세스 네트워크(AN: Access Network), 5G 코어 네트워크 및 사용자 장치(UE: User Equipment)로 구성되는 시스템
- 5G 액세스 네트워크(5G-AN: 5G Access Network)(또는 AN): 5G 코어 네트워크에 연결되는 5G 무선 액세스 네트워크(5G-RAN: 5G Radio Access Network) 및/또는 비-5G 액세스 네트워크(non-5G-AN: non-5G Access Network)로 구성되는 액세스 네트워크. 5G-RAN은 차세대 액세스 네트워크(NG-RAN: New Generation Access Network)로 지칭될 수 있다.
- 5G 무선 액세스 네트워크(5G-RAN: 5G Radio Access Network)(또는 RAN): 5GC에 연결된다는 공통의 특징을 가지며, 다음의 옵션 중 하나 이상을 지원하는 무선 액세스 네트워크:
1) 스탠드얼론 새로운 무선(Standalone New Radio).
2) E-UTRA 확장을 지원하는 앵커(anchor)인 새로운 무선(new radio).
3) 스탠드얼론 E-UTRA(예를 들어, eNodeB).
4) 새로운 무선(new radio) 확장을 지원하는 앵커(anchor)
- 5G 코어 네트워크(5GC: 5G Core Network): 5G 액세스 네트워크에 연결되는 코어 네트워크
- 네트워크 기능(NF: Network Function): 네트워크 내 3GPP에서 채택(adopted)되거나 또는 3GPP에서 정의된 처리 기능을 의미하고, 이러한 처리 기능은 정의된 기능적인 동작(functional behavior)과 3GPP에서 정의된 인터페이스를 포함한다.
- NF 서비스(NF service): 서비스-기반 인터페이스를 통해 NF에 의해 노출되고, 다른 인증된 NF(들)에 의해 이용되는(consumed) 기능
- 네트워크 슬라이스(Network Slice): 특정 네트워크 능력(들) 및 네트워크 특징(들)을 제공하는 논리적인 네트워크
- 네트워크 슬라이스 인스턴스(Network Slice instance): 배치되는 네트워크 슬라이스를 형성하는 NF 인스턴스(들) 및 요구되는 자원(들)(예를 들어, 계산, 저장 및 네트워킹 자원)의 세트
- 패킷 데이터 유닛(PDU: Packet Data Unit) 연결 서비스(PDU Connectivity Service): UE와 데이터 네트워크 간의 PDU(들)의 교환을 제공하는 서비스.
- PDU 연결 서비스(PDU Connectivity Service): UE와 데이터 네트워크 간의 PDU(들)의 교환을 제공하는 서비스
- NAS(Non-Access Stratum): EPS, 5GS 프로토콜 스택에서 단말과 코어 네트워크 간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층. 단말의 이동성을 지원하고, 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.
본 발명이 적용될 수 있는 5G 시스템 아키텍처
5G 시스템은 4세대 LTE 이동통신 기술로부터 진보된 기술로서 기존 이동 통신망 구조의 개선(Evolution) 혹은 클린-스테이트(Clean-state) 구조를 통해 새로운 무선 액세스 기술(RAT: Radio Access Technology), LTE(Long Term Evolution)의 확장된 기술로서 eLTE(extended LTE), non-3GPP(예를 들어, WLAN) 액세스 등을 지원한다.
5G 시스템은 서비스-기반으로 정의되고, 5G 시스템을 위한 아키텍처(architecture) 내 네트워크 기능(NF: Network Function)들 간의 상호동작(interaction)은 다음과 같이 2가지 방식으로 나타낼 수 있다.
- 참조 포인트 표현(representation)(도 9): 2개의 NF들(예를 들어, AMF(Access and Mobility management Function) 및 SMF(Session Management Function)) 간의 점-대-점 참조 포인트(예를 들어, N11)에 의해 기술되는 NF들 내 NF 서비스들 간의 상호 동작을 나타낸다.
- 서비스-기반 표현(representation)(도 10): 제어 평면(CP: Control Plane) 내 네트워크 기능들(예를 들어, AMF)은 다른 인증된 네트워크 기능들이 자신의 서비스에 액세스하는 것을 허용한다. 이 표현은 필요한 경우 점-대-점(point-to-point) 참조 포인트(reference point)도 포함한다.
도 9는 참조 포인트 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 5G 시스템 아키텍처는 다양한 구성 요소들(즉, 네트워크 기능(NF: network function))을 포함할 수 있으며, 본 도면에는 그 중 일부에 해당하는, 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server Function), 액세스 및 이동성 관리 기능(AMF: (Core) Access and Mobility Management Function), 세션 관리 기능(SMF: Session Management Function), 정책 제어 기능(PCF: Policy Control function), 어플리케이션 기능(AF: Application Function), 통합된 데이터 관리(UDM: Unified Data Management), 데이터 네트워크(DN: Data network), 사용자 평면 기능(UPF: User plane Function), (무선) 액세스 네트워크((R)AN: (Radio) Access Network), 사용자 장치(UE: User Equipment)를 예시한다.
각 NF들은 다음과 같은 기능을 지원한다.
- AUSF는 UE의 인증을 위한 데이터를 저장한다.
- AMF는 UE 단위의 접속 및 이동성 관리를 위한 기능을 제공하며, 하나의 UE 당 기본적으로 하나의 AMF에 연결될 수 있다.
구체적으로, AMF는 3GPP 액세스 네트워크들 간의 이동성을 위한 CN 노드 간 시그널링, 무선 액세스 네트워크(RAN: Radio Access Network) CP 인터페이스(즉, N2 인터페이스)의 종단(termination), NAS 시그널링의 종단(N1), NAS 시그널링 보안(NAS 암호화(ciphering) 및 무결성 보호(integrity protection)), AS 보안 제어, 등록 관리(등록 영역(Registration Area) 관리), 연결 관리, 아이들 모드 UE 접근성(reachability) (페이징 재전송의 제어 및 수행 포함), 이동성 관리 제어(가입 및 정책), 인트라-시스템 이동성 및 인터-시스템 이동성 지원, 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)의 지원, SMF 선택, 합법적 감청(Lawful Intercept)(AMF 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), UE와 SMF 간의 세션 관리(SM: session management) 메시지의 전달 제공, SM 메시지 라우팅을 위한 트랜스패런트 프록시(Transparent proxy), 액세스 인증(Access Authentication), 로밍 권한 체크를 포함한 액세스 허가(Access Authorization), UE와 SMSF(SMS(Short Message Service) function) 간의 SMS 메시지의 전달 제공, 보안 앵커 기능(SEA: Security Anchor Function) 및/또는 보안 컨텍스트 관리(SCM: Security Context Management) 등의 기능을 지원한다.
AMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 AMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
- DN(Data Network)은 예를 들어, 운영자 서비스, 인터넷 접속 또는 서드파티(3rd party) 서비스 등을 의미한다. DN은 UPF로 하향링크 프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit)을 전송하거나, UE로부터 전송된 PDU를 UPF로부터 수신한다.
- PCF는 어플리케이션 서버로부터 패킷 흐름에 대한 정보를 수신하여, 이동성 관리, 세션 관리 등의 정책을 결정하는 기능을 제공한다. 구체적으로, PCF는 네트워크 동작을 통제하기 위한 단일화된 정책 프레임워크 지원, CP 기능(들)(예를 들어, AMF, SMF 등)이 정책 규칙을 시행할 수 있도록 정책 규칙 제공, 사용자 데이터 저장소(UDR: User Data Repository) 내 정책 결정을 위해 관련된 가입 정보에 액세스하기 위한 프론트 엔드(Front End) 구현 등의 기능을 지원한다.
- SMF는 세션 관리 기능을 제공하며, UE가 다수 개의 세션을 가지는 경우 각 세션 별로 서로 다른 SMF에 의해 관리될 수 있다.
구체적으로, SMF는 세션 관리(예를 들어, UPF와 AN 노드 간의 터널(tunnel) 유지를 포함하여 세션 확립, 수정 및 해제), UE IP 주소 할당 및 관리(선택적으로 인증 포함), UP 기능의 선택 및 제어, UPF에서 트래픽을 적절한 목적지로 라우팅하기 위한 트래픽 스티어링(traffic steering) 설정, 정책 제어 기능(Policy control functions)를 향한 인터페이스의 종단, 정책 및 QoS의 제어 부분 시행, 합법적 감청(Lawful Intercept)(SM 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), NAS 메시지의 SM 부분의 종단, 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification), AN 특정 SM 정보의 개시자(AMF를 경유하여 N2를 통해 AN에게 전달), 세션의 SSC 모드 결정, 로밍 기능 등의 기능을 지원한다.
SMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 SMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
- UDM은 사용자의 가입 데이터, 정책 데이터 등을 저장한다. UDM은 2개의 부분, 즉 어플리케이션 프론트 엔드(FE: front end) 및 사용자 데이터 저장소(UDR: User Data Repository)를 포함한다.
FE는 위치 관리, 가입 관리, 자격 증명(credential)의 처리 등을 담당하는 UDM FE와 정책 제어를 담당하는 PCF를 포함한다. UDR은 UDM-FE에 의해 제공되는 기능들을 위해 요구되는 데이터와 PCF에 의해 요구되는 정책 프로필을 저장한다. UDR 내 저장되는 데이터는 가입 식별자, 보안 자격 증명(security credential), 액세스 및 이동성 관련 가입 데이터 및 세션 관련 가입 데이터를 포함하는 사용자 가입 데이터와 정책 데이터를 포함한다. UDM-FE는 UDR에 저장된 가입 정보에 액세스하고, 인증 자격 증명 처리(Authentication Credential Processing), 사용자 식별자 핸들링(User Identification Handling), 액세스 인증, 등록/이동성 관리, 가입 관리, SMS 관리 등의 기능을 지원한다.
- UPF는 DN으로부터 수신한 하향링크 PDU를 (R)AN을 경유하여 UE에게 전달하며, (R)AN을 경유하여 UE로부터 수신한 상향링크 PDU를 DN으로 전달한다.
구체적으로, UPF는 인트라(intra)/인터(inter) RAT 이동성을 위한 앵커 포인트, 데이터 네트워크(Data Network)로의 상호연결(interconnect)의 외부 PDU 세션 포인트, 패킷 라우팅 및 포워딩, 패킷 검사(inspection) 및 정책 규칙 시행의 사용자 평면 부분, 합법적 감청(Lawful Intercept), 트래픽 사용량 보고, 데이터 네트워크로의 트래픽 플로우의 라우팅을 지원하기 위한 상향링크 분류자(classifier), 멀티-홈(multi-homed) PDU 세션을 지원하기 위한 브랜치 포인트(Branching point), 사용자 평면을 위한 QoS 핸들링(handling)(예를 들어 패킷 필터링, 게이팅(gating), 상향링크/하향링크 레이트 시행), 상향링크 트래픽 검증 (서비스 데이터 플로우(SDF: Service Data Flow)와 QoS 플로우 간 SDF 매핑), 상향링크 및 하향링크 내 전달 레벨(transport level) 패킷 마킹, 하향링크 패킷 버퍼링 및 하향링크 데이터 통지 트리거링 기능 등의 기능을 지원한다. UPF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 UPF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
- AF는 서비스 제공(예를 들어, 트래픽 라우팅 상에서 어플리케이션 영향, 네트워크 능력 노출(Network Capability Exposure) 접근, 정책 제어를 위한 정책 프레임워크와의 상호동작 등의 기능을 지원)을 위해 3GPP 코어 네트워크와 상호 동작한다.
- (R)AN은 4G 무선 액세스 기술의 진화된 버전인 진화된 E-UTRA(evolved E-UTRA)와 새로운 무선 액세스 기술(NR: New Radio)(예를 들어, gNB)을 모두 지원하는 새로운 무선 액세스 네트워크를 총칭한다.
5G 시스템에서 단말과 무선 신호 송수신을 담당하는 네트워크 노드는 gNB이며 EPS에서의 eNB와 같은 역할을 수행한다.
gNB은 무선 자원 관리를 위한 기능들(즉, 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허락 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 상향링크/하향링크에서 UE에게 자원의 동적 할당(Dynamic allocation of resources)(즉, 스케줄링)), IP(Internet Protocol) 헤더 압축, 사용자 데이터 스트림의 암호화(encryption) 및 무결성 보호(integrity protection), UE에게 제공된 정보로부터 AMF로의 라우팅이 결정되지 않는 경우, UE의 접속(attachment) 시 AMF의 선택, UPF(들)로의 사용자 평면 데이터 라우팅, AMF로의 제어 평면 정보 라우팅, 연결 셋업 및 해제, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송(AMF로부터 발생된), 시스템 브로드캐스트 정보의 스케줄링 및 전송(AMF 또는 운영 및 유지(O&M: operating and maintenance)로부터 발생된), 이동성 및 스케줄링을 위한 측정 및 측정 보고 설정, 상향링크에서 전달 레벨 패킷 마킹(Transport level packet marking), 세션 관리, 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)의 지원, QoS 흐름 관리 및 데이터 무선 베어러로의 매핑, 비활동 모드(inactive mode)인 UE의 지원, NAS 메시지의 분배 기능, NAS 노드 선택 기능, 무선 액세스 네트워크 공유, 이중 연결성(Dual Connectivity), NR과 E-UTRA 간의 밀접한 상호동작(tight interworking) 등의 기능을 지원한다.
- UE는 사용자 기기를 의미한다. 사용자 장치는 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 사용자 장치는 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다.
본 도면에서는 설명의 명확성을 위해 비구조화된 데이터 저장 네트워크 기능(UDSF: Unstructured Data Storage network function), 구조화된 데이터 저장 네트워크 기능(SDSF: Structured Data Storage network function), 네트워크 노출 기능(NEF: Network Exposure Function) 및 NF 저장소 기능(NRF: NF Repository Function)가 도시되지 않았으나, 본 도면에 도시된 모든 NF들은 필요에 따라 UDSF, NEF 및 NRF와 상호 동작을 수행할 수 있다.
- NEF는 3GPP 네트워크 기능들에 의해 제공되는, 예를 들어, 제3자(3rd party), 내부 노출(internal exposure)/재노출(re-exposure), 어플리케이션 기능, 에지 컴퓨팅(Edge Computing)을 위한 서비스들 및 능력들을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공한다. NEF는 다른 네트워크 기능(들)로부터 (다른 네트워크 기능(들)의 노출된 능력(들)에 기반한) 정보를 수신한다. NEF는 데이터 저장 네트워크 기능으로의 표준화된 인터페이스를 이용하여 구조화된 데이터로서 수신된 정보를 저장할 수 있다. 저장된 정보는 NEF에 의해 다른 네트워크 기능(들) 및 어플리케이션 기능(들)에게 재노출(re-expose)되고, 분석 등과 같은 다른 목적으로 이용될 수 있다.
- NRF는 서비스 디스커버리 기능을 지원한다. NF 인스턴스로부터 NF 디스커버리 요청 수신하고, 발견된 NF 인스턴스의 정보를 NF 인스턴스에게 제공한다. 또한, 이용 가능한 NF 인스턴스들과 그들이 지원하는 서비스를 유지한다.
- SDSF는 어떠한 NEF에 의한 구조화된 데이터로서 정보를 저장 및 회수(retrieval)하는 기능을 지원하기 위한 선택적인 기능이다.
- UDSF은 어떠한 NF에 의한 비구조적 데이터로서 정보를 저장 및 회수(retrieval)하는 기능을 지원하기 위한 선택적인 기능이다.
5G 시스템에서 단말과 무선 전송/수신을 담당하는 노드는 gNB이며 EPS에서의 eNB와 같은 역할을 수행한다. 단말이 3GPP 접속과 비-3GPP 접속에 동시에 연결되어 있는 경우, 단말은 도 9와 같이 하나의 AMF를 통해서 서비스를 받게 된다. 도 9에서는 비-3GPP 접속으로 접속하는 경우와 3GPP 접속으로 접속하는 경우 하나의 동일한 UPF로 연결됨을 도시하였으나, 반드시 그럴 필요는 없으며 서로 다른 복수의 UPF로 연결될 수 있다.
단, 단말이 로밍 시나리오에서 HPLMN에 있는 N3IWK(‘N3IWF(Non-3GPP InterWorking Function)’로도 지칭 가능)를 선택하여 비-3GPP 접속에 연결된 경우에는 3GPP 접속을 관리하는 AMF는 VPLMN에 위치하고 비-3GPP 접속을 관리하는 AMF는 HPLMN에 위치할 수 있다.
비-3GPP 액세스 네트워크는 N3IWK/N3IWF을 통해 5G 코어 네트워크에 연결된다. N3IWK/N3IWF는 N2 및 N3 인터페이스를 통해 5G 코어 네트워크 제어 평면 기능 및 사용자 평면 기능을 각각 인터페이스한다.
본 명세서에서 언급하는 비-3GPP 접속의 대표적인 예로는 WLAN 접속이 있을 수 있다.
한편, 본 도면에서는 설명의 편의상 UE가 하나의 PDU 세션을 이용하여 하나의 DN에 엑세스하는 경우에 대한 참조 모델을 예시하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
UE는 다중의 PDU 세션을 이용하여 2개의(즉, 지역적(local) 그리고 중심되는(central)) 데이터 네트워크에 동시에 액세스할 수 있다. 이때, 서로 다른 PDU 세션을 위해 2개의 SMF들이 선택될 수 있다. 다만, 각 SMF는 PDU 세션 내 지역적인 UPF 및 중심되는 UPF를 모두 제어할 수 있는 능력을 가질 수 있다. 각 PDU 세션별로 독립적으로 활성화될 수 있다.
또한, UE는 단일의 PDU 세션 내에서 제공되는 2개의(즉, 지역적인 그리고 중심되는) 데이터 네트워크에 동시에 액세스할 수도 있다.
3GPP 시스템에서는 5G 시스템 내 NF들 간을 연결하는 개념적인 링크를 참조 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음은 본 도면에서 표현된 5G 시스템 아키텍처에 포함되는 참조 포인트를 예시한다.
- N1: UE와 AMF 간의 참조 포인트
- N2: (R)AN과 AMF 간의 참조 포인트
- N3: (R)AN과 UPF 간의 참조 포인트
- N4: SMF와 UPF 간의 참조 포인트
- N5: PCF와 AF 간의 참조 포인트
- N6: UPF와 데이터 네트워크 간의 참조 포인트
- N7: SMF와 PCF 간의 참조 포인트
- N24(N7r): 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 홈 네트워크(home network) 내 PCF 간의 참조 포인트
- N8: UDM과 AMF 간의 참조 포인트
- N9: 2개의 코어 UPF들 간의 참조 포인트
- N10: UDM과 SMF 간의 참조 포인트
- N11: AMF와 SMF 간의 참조 포인트
- N12: AMF와 AUSF 간의 참조 포인트
- N13: UDM과 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server function) 간의 참조 포인트
- N14: 2개의 AMF들 간의 참조 포인트
- N15: 비-로밍 시나리오의 경우, PCF와 AMF 간의 참조 포인트, 로밍 시나리오의 경우 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 AMF 간의 참조 포인트
- N16: 2개의 SMF들 간의 참조 포인트 (로밍 시나리오의 경우, 방문 네트워크(visited network) 내 SMF와 홈 네트워크(home network) 내 SMF 간의 참조 포인트)
- N17: AMF와 EIR 간의 참조 포인트
- N18: 어떠한 NF와 UDSF 간의 참조 포인트
- N19: NEF와 SDSF 간의 참조 포인트
도 10은 서비스-기반 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
본 도면에서 예시된 서비스-기반 인터페이스는 소정의 NF에 의해 제공되는/노출되는 서비스의 세트를 나타낸다. 서비스-기반 인터페이스는 제어 평면 내에서 사용된다. 다음은 본 도면과 같이 표현된 5G 시스템 아키텍처에 포함되는 서비스-기반 인터페이스를 예시한다.
- Namf: AMF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nsmf: SMF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nnef: NEF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Npcf: PCF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nudm: UDM에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Naf: AF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nnrf: NRF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nausf: AUSF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
NF 서비스는 NF(즉, NF 서비스 공급자)에 의해 다른 NF(즉, NF 서비스 소비자)에게 서비스-기반 인터페이스를 통해 노출되는 능력의 일종이다. NF는 하나 이상의 NF 서비스(들)을 노출할 수 있다. NF 서비스를 정의하기 위하여 다음과 같은 기준이 적용된다:
- NF 서비스들은 종단 간(end-to-end) 기능을 설명하기 위한 정보 흐름으로부터 도출된다.
- 완전한 종단 간(end-to-end) 메시지 흐름은 NF 서비스 호출(invocation)의 시퀀스에 의해 설명된다.
- NF(들)이 자신들의 서비스를 서비스-기반 인터페이스를 통해 제공하는 2가지의 동작은 다음과 같다:
i) "요청-응답(Request-response)": 제어 평면 NF_B (즉, NF 서비스 공급자)는 또 다른 제어 평면 NF_A (즉, NF 서비스 소비자)로부터 특정 NF 서비스(동작의 수행 및/또는 정보의 제공을 포함)의 제공을 요청 받는다. NF_B는 요청 내에서 NF_A에 의해 제공된 정보에 기반한 NF 서비스 결과를 응답한다.
요청을 충족시키기 위하여, NF_B는 교대로 다른 NF(들)로부터의 NF 서비스를 소비할 수 있다. 요청-응답 메커니즘에서, 통신은 두 개의 NF들(즉, 소비자 및 공급자) 간의 일대일로 수행된다.
ii) "가입-통지(Subscribe-Notify)"
제어 평면 NF_A (즉, NF 서비스 소비자)는 또 다른 제어 평면 NF_B (즉, NF 서비스 공급자)에 의해 제공되는 NF 서비스에 가입한다. 다수의 제어 평면 NF(들)은 동일한 제어 평면 NF 서비스에 가입할 수 있다. NF_B는 이 NF 서비스의 결과를 이 NF 서비스에 가입된 관심있는 NF(들)에게 통지한다. 소비자로부터 가입 요청은 주기적인 업데이트 또는 특정 이벤트(예를 들어, 요청된 정보의 변경, 특정 임계치 도달 등)를 통해 트리거되는 통지를 위한 통지 요청을 포함할 수 있다. 이 메커니즘은 NF(들)(예를 들어, NF_B)이 명시적인 가입 요청없이 암묵적으로 특정 통지에 가입한 경우(예를 들어, 성공적인 등록 절차로 인하여)도 포함한다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 NG-RAN 아키텍처를 예시한다.
도 11을 참조하면, 차세대 액세스 네트워크(NG-RAN: New Generation Radio Access Network)는 UE를 향한 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜의 종단을 제공하는, gNB(NR NodeB)(들) 및/또는 eNB(eNodeB)(들)로 구성된다.
gNB(들) 간에, 또한 gNB(들)과 5GC(5th Generation Core network)에 연결되는 eNB(들) 간에 Xn 인터페이스를 이용하여 상호 연결된다. gNB(들) 및 eNB(들)은 또한 5GC에 NG 인터페이스를 이용하여 연결되고, 더욱 구체적으로 NG-RAN과 5GC 간의 제어 평면 인터페이스인 NG-C 인터페이스(즉, N2 참조 포인트)를 이용하여 AMF에 연결되고, NG-RAN과 5GC 간의 사용자 평면 인터페이스인 NG-U 인터페이스(즉, N3 참조 포인트)를 이용하여 UPF에 연결된다.
무선 프로토콜 아키텍처
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 스택을 예시한 도면이다. 특히, 도 12(a)는 UE와 gNB간의 무선 인터페이스 사용자 평면 프로토콜 스택을 예시하고, 도 12(b)는 UE와 gNB 간의 무선 인터페이스 제어 평면 프로토콜 스택을 예시한다.
제어 평면은 UE와 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 어플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
도 12(a)를 참조하면, 사용자 평면 프로토콜 스택은 제1 계층(Layer 1)(즉, 물리(PHY: physical layer) 계층), 제2 계층(Layer 2)으로 분할될 수 있다.
도 12(b)를 참조하면, 제어 평면 프로토콜 스택은 제1 계층(즉, PHY 계층), 제2 계층, 제3 계층(즉, 무선 자원 제어 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층), 넌-액세스 스트라텀(NAS: Non-Access Stratum) 계층으로 분할될 수 있다.
제2 계층은 매체 액세스 제어(MAC: Medium Access Control) 서브계층, 무선 링크 제어(RLC: Radio Link Control) 서브계층, 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDC: Packet Data Convergence Protocol) 서브계층, 서비스 데이터 적응 프로토콜(SDAP: Service Data Adaptation Protocol) 서브계층(사용자 평면의 경우)으로 분할된다.
무선 베어러는 2가지 그룹으로 분류된다: 사용자 평면 데이터를 위한 데이터 무선 베어러(DRB: data radio bearer)과 제어 평면 데이터를 위한 시그널링 무선 베어러(SRB: signalling radio bearer)
이하, 무선 프로토콜의 제어 평면과 사용자 평면의 각 계층을 설명한다.
1) 제1 계층인 PHY 계층은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 MAC 서브계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 서브계층과 PHY 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 PHY 계층과 수신단의 PHY 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다.
2) MAC 서브계층은 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간의 매핑; 전송 채널을 통해 PHY 계층으로/으로부터 전달되는 전송 블록(TB: transport block)으로/으로부터 하나 또는 상이한 논리 채널에 속한 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: Service Data Unit)의 다중화/역다중화; 스케줄링 정보 보고; HARQ(hybrid automatic repeat request)를 통한 에러 정정; 동적 스케줄링을 이용한 UE들 간의 우선 순위 핸들링; 논리 채널 우선순위를 이용하여 하나의 UE의 논리 채널들 간의 우선 순위 핸들링; 패딩(Padding)을 수행한다.
서로 다른 종류의 데이터는 MAC 서브계층에 의해 제공되는 서비스를 전달한다. 각 논리 채널 타입은 어떠한 타입의 정보가 전달되는지 정의한다.
논리 채널은 2가지의 그룹으로 분류된다: 제어 채널(Control Channel) 및 트래픽 채널(Traffic Channel).
i) 제어 채널은 제어 평면 정보만을 전달하기 위하여 사용되며 다음과 같다.
- 브로드캐스트 제어 채널(BCCH: Broadcast Control Channel): 시스템 제어 정보를 브로드캐스팅하기 위한 하향링크 채널.
- 페이징 제어 채널(PCCH: Paging Control Channel): 페이징 정보 및 시스템 정보 변경 통지를 전달하는 하향링크 채널.
- 공통 제어 채널(CCCH: Common Control Channel): UE와 네트워크 간의 제어 정보를 전송하기 위한 채널. 이 채널은 네트워크와 RRC 연결을 가지지 않는 UE들을 위해 사용된다.
- 전용 제어 채널(DCCH: Dedicated Control Channel): UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전송하기 위한 점-대-점(point-to-point) 쌍방향 채널. RRC 연결을 가지는 UE에 의해 사용된다.
ii) 트래픽 채널은 사용자 평면 정보만을 사용하기 위하여 사용된다:
- 전용 트래픽 채널(DTCH: Dedicated Traffic Channel: 사용자 정보를 전달하기 위한, 단일의 UE에게 전용되는, 점-대-점(point-to-point) 채널. DTCH는 상향링크 및 하향링크 모두 존재할 수 있다.
하향링크에서, 논리 채널과 전송 채널 간의 연결은 다음과 같다.
BCCH는 BCH에 매핑될 수 있다. BCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. PCCH는 PCH에 매핑될 수 있다. CCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. DCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. DTCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다.
상향링크에서, 논리 채널과 전송 채널 간의 연결은 다음과 같다. CCCH는 UL-SCH에 매핑될 수 있다. DCCH는 UL- SCH에 매핑될 수 있다. DTCH는 UL-SCH에 매핑될 수 있다.
3) RLC 서브계층은 3가지의 전송 모드를 지원한다: 트랜스패런트 모드(TM: Transparent Mode), 비확인 모드(UM: Unacknowledged Mode), 확인 모드(AM: Acknowledged Mode).
RLC 설정은 논리 채널 별로 적용될 수 있다. SRB의 경우 TM 또는 AM 모드가 이용되고, 반면 DRB의 경우 UM 또는 AM 모드가 이용된다.
RLC 서브계층은 상위 계층 PDU의 전달; PDCP와 독립적인 시퀀스 넘버링; ARQ(automatic repeat request)를 통한 에러 정정; 분할(segmentation) 및 재-분할(re-segmentation); SDU의 재결합(reassembly); RLC SDU 폐기(discard); RLC 재-확립(re-establishment)을 수행한다.
4) 사용자 평면을 위한 PDCP 서브계층은 시퀀스 넘버링(Sequence Numbering); 헤더 압축 및 압축-해제(decompression)(강인한 헤더 압축(RoHC: Robust Header Compression)의 경우만); 사용자 데이터 전달; 재배열(reordering) 및 복사 검출(duplicate detection) (PDCP 보다 상위의 계층으로 전달이 요구되는 경우); PDCP PDU 라우팅 (분할 베어러(split bearer)의 경우); PDCP SDU의 재전송; 암호화(ciphering) 및 해독화(deciphering); PDCP SDU 폐기; RLC AM를 위한 PDCP 재-확립 및 데이터 복구(recovery); PDCP PDU의 복제를 수행한다.
제어 평면을 위한 PDCP 서브계층은 추가적으로 시퀀스 넘버링(Sequence Numbering); 암호화(ciphering), 해독화(deciphering) 및 무결성 보호(integrity protection); 제어 평면 데이터 전달; 복제 검출; PDCP PDU의 복제를 수행한다.
RRC에 의해 무선 베어러를 위한 복제(duplication)이 설정될 때, 복제된 PDCP PDU(들)을 제어하기 위하여 추가적인 RLC 개체 및 추가적인 논리 채널이 무선 베어러에 추가된다. PDCP에서 복제는 동일한 PDCP PDU(들)을 2번 전송하는 것을 포함한다. 한번은 원래의 RLC 개체에게 전달되고, 두 번째는 추가적인 RLC 개체에게 전달된다. 이때, 원래의 PDCP PDU 및 해당 복제본은 동일한 전송 블록(transport block)에 전송되지 않는다. 서로 다른 2개의 논리 채널이 동일한 MAC 개체에 속할 수도 있으며(CA의 경우) 또는 서로 다른 MAC 개체에 속할 수도 있다(DC의 경우). 전자의 경우, 원래의 PDCP PDU와 해당 복제본이 동일한 전송 블록(transport block)에 전송되지 않도록 보장하기 위하여 논리 채널 매핑 제한이 사용된다.
5) SDAP 서브계층은 i) QoS 흐름과 데이터 무선 베어러 간의 매핑, ii) 하향링크 및 상향링크 패킷 내 QoS 흐름 식별자(ID) 마킹을 수행한다.
SDAP의 단일의 프로토콜 개체가 각 개별적인 PDU 세션 별로 설정되나, 예외적으로 이중 연결성(DC: Dual Connectivity)의 경우 2개의 SDAP 개체가 설정될 수 있다.
6) RRC 서브계층은 AS(Access Stratum) 및 NAS(Non-Access Stratum)과 관련된 시스템 정보의 브로드캐스트; 5GC 또는 NG-RAN에 의해 개시된 페이징(paging); UE와 NG-RAN 간의 RRC 연결의 확립, 유지 및 해제(추가적으로, 캐리어 병합(carrier aggregation)의 수정 및 해제를 포함하고, 또한, 추가적으로, E-UTRAN과 NR 간에 또는 NR 내에서의 이중 연결성(Dual Connectivity)의 수정 및 해제를 포함함); 키 관리를 포함한 보안 기능; SRB(들) 및 DRB(들)의 확립, 설정, 유지 및 해제; 핸드오버 및 컨텍스트 전달; UE 셀 선택 및 재해제 및 셀 선택/재선택의 제어; RAT 간 이동성을 포함하는 이동성 기능; QoS 관리 기능, UE 측정 보고 및 보고 제어; 무선 링크 실패의 검출 및 무선 링크 실패로부터 회복; NAS로부터 UE로의 NAS 메시지 전달 및 UE로부터 NAS로의 NAS 메시지 전달을 수행한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 5G/NR 시스템의 단말-코어 네트워크간 프로토콜 스택을 예시한다.
N1은 EPS의 NAS 프로토콜, N2는 EPS의 S1-AP와 유사한 역할을 수행할 수 있다. 5G RRC 및 5G AS는 각각 종래의 LTE RRC 및 LTE AS, 혹은 새롭게 표준화 진행중인 NR의 NR RRC 및 NR AS에 해당되며, 두 가지 RAT 모두 RRC는 현재의 LTE RRC를 기반으로 할 것으로 예상된다.
PLMN 선택 절차
이하에서는 PLMN 선택 절차에 대해 후술한다. 본 절차와 관련하여 TS 23.122가 본 문서와 병합될(aggregated) 수 있다.
PLMN 선택에는 자동 및 수동의 두 가지 모드가 있다.
MS는 등록(registration)이 필요한 서비스가 가능한 경우 PLMN에 등록을 수행해야 한다. 자동 및 수동 모드 모두에서 PLMN에 대한 등록 개념이 사용될 수 있다. 다음의 경우에 MS는 PLMN에 성공적으로 등록된다.
a) MS가 캠핑할 PLMN의 적절한 셀을 발견한 경우; 과
b) MS로부터의 LR(Local Register) 요청이 MS가 캠핑된 셀의 등록 영역에서 수용된 경우.
선택된 PLMN에 대한 등록 및 위치 등록은 MS가 등록을 요구하는 서비스가 가능한 경우에만 필요하다. 그렇지 않으면, PLMN 선택 절차는 등록없이 수행된다.
ME는 PLMN 선택과 관련된 SIM(subscriber identification module)에 저장된 모든 정보를 활용한다(예를 들어, "액세스 기술이 있는 HPLMN 선택자", "액세스 기술이 있는 운영자 제어 PLMN 선택자", "액세스 기술이 있는 사용자 제어 PLMN 선택기", "금지된(forbidden) PLMN", "동등한(equivalent) HPLMN" 등).
SIM의 "액세스 기술이 있는 HPLMN 선택자", "액세스 기술이 있는 사용자 제어 PLMN 선택자" 및 "액세스 기술이 있는 운영자 제어 PLMN 선택자" 데이터 파일에는 각 PLMN 항목에 대한 관련 액세스 기술이 포함되어 있다. PLMN/액세스 기술 조합은 우선 순위에 따라 나열될 수 있다. 엔트리가 둘 이상의 액세스 기술을 나타내면, 이 엔트리 내의 액세스 기술에 대해 우선 순위가 정의되지 않으며, 이 엔트리 내의 각 액세스 기술에 적용되는 우선 순위는 구현 이슈이다. 항목에서 특정 액세스 기술이 지시되지 않는다면, ME가 지원하는 모든 액세스 기술이 항목에 적용된다고 가정해야 한다. 항목이 ME에 의해 지원되지 않는 액세스 기술만을 나타내는 경우, 해당 항목은 무시되어야 한다. 항목이 ME에서 지원하는 적어도 하나의 액세스 기술을 나타내면, 특정 PLMN 선택 절차에 대해 정의된 다른 기준이 충족되면 항목을 PLMN 선택 절차에서 사용해야 한다.
모바일 장비는 "동등한(equivalent) PLMN" 목록을 저장한다. 이 목록은 각 위치 업데이트 절차, 라우팅 영역 업데이트 절차, GPRS 연결 절차, 트래킹 영역 업데이트 절차 및 EPS 접속(attach) 절차가 끝날 때 대체되거나 삭제된다. 이 목록은 분리(detach) 후 응급 베어러 서비스에 첨부된 MS에 의해 삭제된다. 저장된 목록은 네트워크에서 다운로드한 동등한 PLMN 목록과, 목록을 다운로드한 등록된 PLMN의 PLMN 코드로 구성된다. 저장된 리스트의 모든 PLMN은 PLMN에 의해 지원되는 모든 액세스 기술에서 PLMN 선택, 셀 선택/재선택 및 핸드오버를 위해 서로 동등한 것으로 간주된다.
MS가 공유 네트워크 내의 셀을 재선택하고, 셀이 BCCH 또는 EC(Extended Coverage)-BCCH 상에서 수신된 다수의 PLMN 식별자들에 적합한 셀이면, 다수의 PLMN 식별자들을 NAS에 지시한다. MS는 이들 PLMN 중 하나를 선택해야 한다. 등록 된 PLMN이 이들 PLMN들 사이에서 이용 가능한 경우, MS는 다른 PLMN을 선택하지 않아야 한다.
MS는 "HPLMN 액세스 기술 선택자" 데이터 파일에 포함된 PLMN 코드를 사용해서는 안된다.
홈 네트워크 운영자는 대체(alternative) 네트워크 ID를 HPLMN으로 식별할 수 있다. EHPLMN(Equivalent HPLMN) 목록이 있고 비어 있지 않으면, EHPLMN 목록의 항목이 네트워크 선택 절차에 사용된다. 네트워크를 선택하려고 할 때, 이용 가능한 가장 높은 우선 순위의 EHPLMN이 선택되어야 한다. EHPLMN 목록이 있지만 비어 있거나, EHPLMN 목록이 없는 경우, IMSI에서 파생된 HPLMN이 네트워크 선택 절차에 사용된다.
"액세스 기술이 있는 HPLMN 선택자" 데이터 파일은 MS가 EHPLMN 목록이 없거나 비어있는 경우 IMSI에 포함된 PLMN 코드에 해당하는 HPLMN 코드와 관련된 HPLMN 액세스 기술을 획득하기 위해서만 사용된다. EHPLMN 목록이 있으면 이 데이터 필드는 EHPLMN 목록의 모든 항목에 적용된다.
다른 GSM 주파수 대역(예를 들어, 900, 1800, 1900, 400)은 모두 GSM 액세스 기술로 간주된다. 둘 이상의 밴드를 지원하는 MS는 GSM 주파수를 검색할 때 지원하는 모든 밴드를 스캔해야 한다. 그러나, GSM 주파수 대역을 CBPCCH 방송 채널과 함께 사용하는 GSM COMPACT 시스템은 GSM에서 별도의 액세스 기술로 간주된다.
EHPLMN 목록에 IMSI에서 파생된 HPLMN이 포함될 수 있다. IMSI에서 파생된 HPLMN의 우선 순위는 EHPLMN 목록에서의 위치에 의해 제공된다.
언제든지 사용자는 동작 모드에 따라 다음 절차에 따라 사용 가능한(available) PLMN으로 재선택 및 등록을 개시하도록 MS에 요청할 수 있다.
MS는 다음 순서에 따라 모든 동작 대역에서 PLMN/액세스 기술 조합(사용 가능하고 허용되는 경우)에 대한 등록을 선택하고 시도할 수 있다.
i) HPLMN(EHPLMN 목록이 없거나 비어있는 경우) 또는 사용 가능한 최우선 EHPLMN(EHPLMN 목록이 있는 경우);
ii) 이전에 선택된 PLMN/액세스 기술 조합을 제외한 SIM의 (우선 순위에 따라) "액세스 제어 기술이 있는 사용자 제어 PLMN 선택자" 데이터 파일에 포함된 PLMN / 액세스 기술 조합;
iii) 이전에 선택된 PLMN/액세스 기술 조합을 제외하고 SIM의 (우선 순위에 따라) "액세스 기술을 갖는 운영자 제어 PLMN 선택자" 데이터 파일에 포함된 PLMN/액세스 기술 조합;
iv) 이전에 선택된 PLMN/액세스 기술 조합을 제외한 무작위 순서로 수신된 고품질 신호와 다른 PLMN/액세스 기술 조합;
v) 감소된 신호 품질의 순서로 이전에 선택된 PLMN/액세스 기술 조합을 제외한 다른 PLMN/액세스 기술 조합, 또는 이전에 선택된 PLMN/액세스 기술 조합이 신호 품질을 무시하고 선택될 수 있음;
vi) 이전에 선택된 PLMN/액세스 기술 조합.
이전에 선택된 PLMN/액세스 기술 조합은 MS가 사용자 재선택 절차를 시작하기 전에 선택한 PLMN/액세스 기술 조합이다.
이전에 선택된 PLMN이 선택되고 다른 PLMN에 대한 등록이 시도되지 않았다면 MS는 이미 PLMN에 등록되어 있으므로 등록할 필요가 없다.
동등한 PLMN 목록은 자동 네트워크 선택 모드에서 사용자 재선택에 적용되지 않아야 한다.
iv), v) 및 vi)에서, MS는 선택할 PLMN/액세스 기술 조합을 결정하기 전에 가능한 모든 액세스 기술을 검색해야 한다.
네트워크 슬라이싱 (Network Slicing)
5G 시스템은 네트워크 자원과 네트워크 기능들을 각 서비스에 따라 독립적인 슬라이스(slice)로 제공하는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 기술을 도입하였다.
네트워크 슬라이싱을 통해 오퍼레이터는 사용자 지정된(customised) 네트워크를 제공할 수 있다. 예를 들어, 기능(예를 들어, 우선 순위, 청구, 정책 제어, 보안 및 이동성)에 대한 요구 사항(requirement)의 차이가 있거나, 성능 요구 사항(예를 들어, 지연 시간, 이동성, 가용성(availability), 신뢰성 및 데이터 속도)에 대한 차이가 있거나, 특정 사용자(예를 들어, MPS(Multiple Projections System) 사용자, 공공 안전 사용자, 기업 고객, 로머(roamer) 또는 MVNO(Mobile Virtual Network Operator) 호스팅)들에 대해서만 서비스가 제공될 수도 있다.
네트워크 슬라이스는 무선 액세스 네트워크 기능 및 코어 네트워크 기능(예를 들어, 잠재적으로 다른 벤더로부터의)을 포함하는 완전한 네트워크의 기능을 제공할 수 있다. 하나의 네트워크가 하나 이상의 네트워크 슬라이스를 지원할 수 있다.
이하에서는 5G 시스템에서의 네트워크 슬라이싱에 대한 요구 사항에 대해 살펴본다.
5G 시스템은 오퍼레이터가 네트워크 슬라이스를 생성, 수정 및 삭제할 수 있도록 허용해야 한다.
5G 시스템은 오퍼레이터가 네트워크 슬라이스에서 지원되는 일련의 서비스와 기능을 정의하고 업데이트할 수 있도록 허용해야 한다.
5G 시스템은 오퍼레이터가 UE를 네트워크 슬라이스에 연관시키는 정보를 설정할 수 있도록 허용해야 한다.
5G 시스템은 오퍼레이터가 서비스를 네트워크 슬라이스에 연관시키는 정보를 설정할 수 있도록 허용해야 한다.
5G 시스템은 오퍼레이터가 UE를 네트워크 슬라이스에 할당하고, UE를 하나의 네트워크 슬라이스에서 다른 네트워크 슬라이스로 이동시키고, 네트워크 슬라이스에 의해 제공된 가입, UE 기능, 오퍼레이터의 정책 및 서비스에 따라 네트워크 슬라이스에서 UE를 제거할 수 있도록 허용해야 한다.
5G 시스템은 VPLMN가 UE를, 필요한 서비스를 가지며 HPLMN에 의해 승인되는 네트워크 슬라이스, 또는 기본 네트워크 슬라이스에 할당하는 메커니즘을 지원해야 한다.
5G 시스템은 UE가 하나의 오퍼레이터의 둘 이상의 네트워크 슬라이스에 동시에 할당되고 할당된 네트워크 슬라이스의 서비스들에 액세스 가능하도록 해야 한다.
하나의 네트워크 슬라이스에있는 트래픽과 서비스는 동일한 네트워크에 있는 다른 네트워크 슬라이스의 트래픽과 서비스에 영향을 주지 않는다.
네트워크 슬라이스의 생성, 수정 및 삭제는 동일한 네트워크의 다른 네트워크 슬라이스에 있는 트래픽 및 서비스에 영향을 미치지 않거나 최소한의(minimal) 영향을 미친다.
5G 시스템은 용량(capacity)(즉, 네트워크 슬라이스의 용량 탄력성(elasticity))의 적응을 지원해야 한다.
5G 시스템은 네트워크 오퍼레이터가 네트워크 슬라이스에 대한 최소 가용(available) 용량을 정의할 수 있게 한다. 동일한 네트워크상의 다른 네트워크 슬라이스의 용량 탄력성은 해당 네트워크 슬라이스에 대한 최소 용량의 가용성에 영향을 주지 않는다.
5G 시스템은 네트워크 운영자가 네트워크 슬라이스에 대한 최대 용량을 정의할 수 있도록 한다.
5G 시스템은 여러 네트워크 슬라이스가 동일한 네트워크의 자원을 두고 경쟁할 경우 네트워크 오퍼레이터가 다른 네트워크 슬라이스들간에 우선 순위를 정의할 수 있도록 해야 한다.
5G 시스템은 네트워크 기능이 네트워크 슬라이스에서 사용될 수 있도록 오퍼레이터에 의해 네트워크 기능을 네트워크에 추가 및 제거하는 방법을 지원한다.
5G 시스템은 운영자가 다른 네트워크 슬라이스에서 제공되는 정책, 기능 및 성능을 차별화할 수 있는 방법을 지원해야 한다.
5G 시스템은 동일한 네트워크 슬라이스에 있는 홈과 로밍 사용자에게 연결성을 제공을 지원해야 한다.
공유 5G 네트워크 설정에서 각 오퍼레이터는 상기 모든 요구 사항을 할당된 네트워크 자원에 적용할 수 있어야 한다.
네트워크 슬라이스는 특정 네트워크 기능 및 네트워크 특성을 제공하는 데 필요한 네트워크 기능 세트 및 대응하는 자원을 포함하는 완전한 논리 네트워크이다. 여기에는 5G-AN 및 5G CN이 모두 포함된다. 네트워크 슬라이스 인스턴스(Network Slice Instance; NSI)는 네트워크 슬라이스의 인스턴스화(instantiation), 즉 네트워크 슬라이스 템플릿에 따라 의도된 네트워크 슬라이스 서비스를 전달하는 배치된(deployed) 네트워크 기능 세트를 의미한다.
네트워크 슬라이싱이 도입됨에 따라 각 슬라이스 별로 네트워크 기능 및 네트워크 자원의 분리(Isolation), 독립적인 관리(independent management) 등을 제공할 수 있다. 이로 인하여 서비스, 사용자 등에 따라 5G 시스템의 네트워크 기능들을 선택하여 이를 조합함으로써 서비스, 사용자 별로 독립적이고 보다 유연한 서비스를 제공할 수 있다.
네트워크 슬라이스는 액세스 네트워크와 코어 네트워크를 논리적으로 통합한 네트워크를 지칭한다.
네트워크 슬라이스(Network Slice)는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
- 코어 네트워크 제어 평면 및 사용자 평면 기능
- NG-RAN
- 비-3GPP 액세스 네트워크로의 비-3GPP 상호동작 기능(N3IWF: Non-3GPP InterWorking Function)
각 네트워크 슬라이스 별로 지원되는 기능 및 네트워크 기능 최적화가 상이할 수 있다. 다수의 네트워크 슬라이스 인스턴스(instance)(NSI)가 동일한 기능을 서로 다른 UE의 그룹에게 제공할 수 있다.
하나의 UE는 5G-AN을 경유하여 하나 이상의 네트워크 슬라이스 인스턴스에 동시에 연결될 수 있다. 하나의 UE는 최대 8개의 네트워크 슬라이스에 의해 동시에 서비스 받을 수 있다. UE를 서빙하는 AMF 인스턴스는 UE를 서빙하는 각 네트워크 슬라이스 인스턴스에 속할 수 있다. 즉, 이 AMF 인스턴스는 UE를 서빙하는 네트워크 슬라이스 인스턴스에 공통될 수 있다. UE를 서빙하는 네트워크 슬라이스 인스턴스(들)의 CN 부분은 CN에 의해 선택된다.
UE에 대한 슬라이스들의 세트에 대한 AMF 탐색 및 선택은 등록 절차에서 첫 번째로 접촉된 AMF에 의해 트리거되고, 이는 AMF의 변경으로 이어질 수 있다. SMF 탐색 및 선택은 PDU 세션을 확립하기 위한 SM 메시지가 UE로부터 수신될 때 AMF에 의해 개시된다. NRF는 탐색 및 선택 작업을 돕기 위해 사용된다.
하나의 PDU 세션은 PLMN 별로 특정한 하나의 네트워크 슬라이스 인스턴스에만 속한다. 서로 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스는 하나의 PDU 세션을 공유하지 않는다.
하나의 PDU 세션은 PLMN 별로 특정 하나의 네트워크 슬라이스 인스턴스에 속한다. 서로 다른 슬라이스가 동일한 DNN(Data Network Name)를 이용하는 슬라이스-특정 PDU 세션을 가질 수 있지만, 서로 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스는 하나의 PDU 세션을 공유하지 않는다.
단일 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보(S-NSSAI: Single Network Slice Selection Assistance information)는 네트워크 슬라이스를 식별한다. 각 S-NSSAI는 네트워크가 특정 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택하기 위해 이용되는 보조 정보이다. NSSAI는 S-NSSAI(들)의 집합이다. S-NSSAI는 다음을 포함한다:
- 슬라이스/서비스 타입(SST: Slice/Service type): SST는 기능과 서비스 측면에서 예상되는 네트워크 슬라이스의 동작을 나타낸다.
- 슬라이스 구분자(SD: Slice Differentiator): SD는 지시된 SST를 모두 준수하는 잠재적인 복수의 네트워크 슬라이스 인스턴스들로부터 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택하기 위한 SST(들)를 보완하는 선택적인 정보이다.
S-NSSAI는 표준 값 또는 PLMN-특정 값을 가질 수 있다. PLMN-특정 값을 갖는 S-NSSAI는 PLMN-특정 값을 할당하는 PLMN의 PLMN ID와 연계된다. S-NSSAI는 S-NSSAI와 관련된 PLMN 이외의 액세스 스트라텀 절차에서 UE에 의해 사용되어서는 안된다.
NSSAI는 S-NSSAI의 모음(collection)이다. NSSAI에서 UE와 네트워크 사이의 시그널링 메시지로 전송되는 S-NSSAI는 최대 8개까지이다. 각 S-NSSAI는 특정 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택할 때 네트워크를 보조(assist)한다.
서로 다른 S-NSSAI를 사용하여 동일한 네트워크 슬라이스 인스턴스가 선택될 수 있다.
오퍼레이터의 운영 또는 배치 필요성에 따라, 동일한 S-NSSAI에 대해 동일한 또는 다른 등록 영역에 네트워크 슬라이스의 여러 네트워크 슬라이스 인스턴스들이 배치될 수 있다. UE가 S-NSSAI와 연관될 때마다, UE는 대응하는 배치된 다수의 네트워크 슬라이스 인스턴스들 중 임의의 시간에서 단지 하나의 인스턴스에 의해서만 서비스될 수 있다.
UE를 서비스하는 네트워크 슬라이스 인스턴스(들)의 CN 부분은 CN에 의해 선택된다.
(R)AN은 5GC가 허용된 NSSAI을 (R)AN에 알리기 전에, UE 제어 평면 연결을 처리하기 위해 액세스 스트라텀 시그널링에서 요청된 NSSAI를 사용할 수 있다. 요청된 NSSAI는 UE가 임시 사용자 ID를 또한 제공할 때 라우팅을 위해 RAN에 의해 사용되지 않는다.
UE가 성공적으로 등록되면, CN은 제어 평면 측면에 대해 허용된 NSSAI 전체를 제공함으로써 (R)AN에게 알린다.
특정 슬라이스 인스턴스에 대한 PDU 세션이 확립(establlish)되면, CN은 RAN이 액세스 특정 기능을 수행할 수 있도록 이 PDU 세션이 속한 슬라이스 인스턴스에 해당하는 S-NSSAI를 (R)AN에 제공할 수 있다.
표준화된 SST 값은 PLMN이 가장 일반적으로 사용되는 슬라이스/서비스 타입에 대해 보다 효율적으로 로밍 사용 사례를 지원할 수 있도록 슬라이싱에 대한 전역 상호 운용성(global interoperability)을 확립하는 방법을 제공한다.
표준화된 SST 값은 다음의 표 2와 같다.
Figure PCTKR2018006851-appb-T000002
이러한 모든 표준화 된 SST 값들의 지원은 PLMN에서 요구되지 않는다.
가입 정보(subscriptoin)는 UE가 가입한 네트워크 슬라이스의 S-NSSAI를 포함한다. 하나 이상의 S-NSSAI가 기본 S-NSSAI로 마킹될 수 있다. 최대 8개까지의 S-NSSAI가 기본 S-NSSAI로 마킹될 수 있다. 그러나, UE는 8개 이상의 S-NSSAI에 가입할 수 있다. S-NSSAI가 기본(default)로 마킹된다면, 네트워크는 UE가 등록 요청에서 임의의 S-NSSAI를 네트워크에 전송하지 않아도 관련 네트워크 슬라이스로 UE를 서비스할 것을 기대한다.
UE 가입 데이터는 주어진 S-NSSAI에 대한 기본 DNN 값을 포함할 수 있다.
UE가 등록 요청에서 제공하는 NSSAI는 사용자의 가입 데이터에 대해 검증(verified)된다.
1) 초기 접속 시 네트워크 슬라이스 선택
UE는 PLMN 별로 홈 PLMN(HPLMN: Home PLMN)에 의해 설정 NSSAI(Configured NSSAI)를 설정 받을 수 있다. Configured NSSAI는 PLMN-특정되고, HPLMN는 각 Configured NSSAI이 적용되는 PLMN(들)을 지시한다.
UE의 초기 연결 시, RAN은 NSSAI를 이용해서 메시지를 전달할 초기 네트워크 슬라이스를 선택한다. 이를 위해, 등록 절차에서 UE는 네트워크에 요청 NSSAI(Requested NSSAI)를 제공한다. 이때, UE가 네트워크에 Requested NSSAI를 제공할 때, 소정의 PLMN 내 UE는 해당 PLMN의 Configured NSSAI에 속한 S-NSSAI들만을 사용한다.
만약 UE가 RAN에 NSSAI를 제공하지 않거나, 제공된 NSSAI에 따라 적절한 네트워크 슬라이스를 RAN이 선택하지 못할 때, RAN은 디폴트(Default) 네트워크 슬라이스를 선택할 수 있다.
가입 데이터는 UE가 가입된 네트워크 슬라이스(들)의 S-NSSAI(들)을 포함한다. 하나 이상의 S-NSSAI(들)은 기본(default) S-NSSAI로서 마킹될 수 있다. S-NSSAI이 기본으로서 마킹되면, UE가 등록 요청(Registration request) 내에서 네트워크에게 어떠한 S-NSSAI도 전송하지 않더라도, 네트워크는 관련된 네트워크 슬라이스로 UE에게 서비스할 수 있다. UE 가입 데이터는 주어진 S-NSSAI에 대한 기본(default) DNN을 포함할 수 있다. UE가 등록 요구에서 제공하는 NSSAI는 사용자의 가입 데이터에 대해 검증(verify)된다.
UE가 성공적으로 등록되면, CN은 전체의 허용 NSSAI(Allowed NSSAI)(하나 이상의 S-NSSAI를 포함)를 제공함으로써 (R)AN에게 알려준다. 또한, UE의 등록 절차가 성공적으로 완료될 때, UE는 이 PLMN을 위한 Allowed NSSAI를 AMF로부터 획득할 수 있다.
Allowed NSSAI는 이 PLMN을 위한 Configured NSSAI에 우선한다. UE는 이후 서빙 PLMN 내 네트워크 슬라이스 선택 관련 절차를 위한 네트워크 슬라이스에 해당되는 Allowed NSSAI 내 S-NSSAI(들)만을 사용한다.
각 PLMN에 있어서, UE는 Configured NSSAI 및 Allowed NSSAI(존재하는 경우)를 저장한다. UE가 PLMN를 위한 Allowed NSSAI를 수신할 때, 이 PLMN를 위한 이전에 저장된 Allowed NSSAI를 대체(override)한다.
2) 슬라이스 변경
네트워크는 로컬 정책, UE의 이동성, 가입 정보 변경 등에 따라 이미 선택된 네트워크 슬라이스 인스턴스를 변경할 수 있다. 즉, UE의 네트워크 슬라이스의 세트는 UE가 네트워크에 등록되어 있는 동안 어느 때이든 변경될 수 있다. 또한, UE의 네트워크 슬라이스의 세트의 변경은 네트워크 또는 특정 조건 하의 UE에 의해 개시될 수도 있다.
지역(local) 정책, 가입 정보 변경 및/또는 UE의 이동성을 기반으로, 네트워크는 UE가 등록된 허용되는 네트워크 슬라이스(들)의 세트를 변경할 수 있다. 네트워크는 등록 절차 중에 이러한 변경을 수행할 수 있으며, 또는 등록 절차를 트리거할 수 있는 절차를 이용하여 지원되는 네트워크 슬라이스(들)의 변경을 UE에게 통지할 수 있다.
네트워크 슬라이스 변경 시 네트워크는 새로운 Allowed NSSAI 및 트래킹 영역 리스트(Tracking Area list)를 UE에게 제공할 수 있다. UE는 이동성 관리 절차(Mobility Management Procedure)에 따른 시그널링에 새로운 NSSAI를 포함시켜 전송함으로써 슬라이스 인스턴스의 재선택을 유발한다. 슬라이스 인스턴스의 변경에 따라 이를 지원하는 AMF도 변경될 수 있다.
UE가 네트워크 슬라이스가 더 이상 이용 가능하지 않은 영역으로 진입하면, 코어 네트워크는 PDU 세션 해제 절차를 통해 더 이상 이용 가능하지 않은 네트워크 슬라이스에 상응하는 S-NSSAI에 대한 PDU 세션을 해제한다.
더 이상 이용 가능하지 않은 슬라이스에 상응하는 PDU 세션이 해제될 때, UE는 UE 정책을 이용하여 기존의 트래픽이 다른 슬라이스에 속한 PDU 세션을 통해 라우팅될 수 있는지 여부를 결정한다.
사용되는 S-NSSAI(들)의 세트의 변경을 위해, UE는 등록 절차를 개시한다.
3) SMF 선택
PCF는 네트워크 슬라이스 선택 정책(NSSP: Network Slice Selection Policy)을 UE에게 제공한다. NSSP는 UE를 S-NSSAI과의 연계시키고, 트래픽이 라우팅될 PDU 세션을 결정하기 위하여 UE에 의해 사용된다.
네트워크 슬라이스 선택 정책은 UE의 어플리케이션 별로 제공하고, 이는 UE 어플리케이션별로 S-NSSAI를 매핑할 수 있는 규칙을 포함한다. AMF는 UE가 전달한 SM-NSSAI 및 DNN 정보와 함께 가입자 정보, 로컬 사업자 정책 등을 이용해서 PDU 세션 관리를 위한 SMF을 선택한다.
특정 슬라이스 인스턴스를 위한 PDU 세션이 확립될 때, RAN이 슬라이스 인스턴스의 특정 기능에 액세스할 수 있도록, CN은 이 PDU 세션이 속한 슬라이스 인스턴스에 해당하는 S-NSSAI를 (R)AN에게 제공한다.
4) UE NSSAI 설정 및 NSSAI 저장 영역(aspect)
UE는 PLMN별로 설정된 NSSAI(configured NSSAI)로 HPLMN에 의해 설정될 수 있다. 설정된 NSSAI는 PLMN-특정적일(specific) 수 있으며, HPLMN은 설정된 NSSAI가 모든 PLMN에 적용되는지 여부를 포함하여, 각각의 설정된 NSSAI가 어떤 PLMN(들)에 적용되는지를 지시한다(즉, 설정된 NSSI는 UE가 접속한 PLMN과 무관하게 동일한 정보를 전달함(예를 들어, 이는 표준화 된 S-NSSAI들만을 포함하는 NSSAI들에 대해 가능할 수 있다). 등록 시, 요청된 NSSAI를 네트워크에 제공할 때 주어진 PLMN의 UE는 해당 PLMN이 있는 경우 설정된 NSSAI에 속한 S-NSSAI만 사용해야 한다. UE의 등록 절차가 성공적으로 완료되면, UE는 하나 이상의 S-NSSAI를 포함할 수 있는 이 PLMN에 대한 허용된 NSSAI를 AMF로부터 얻을 수 있다. 이러한 S-NSSAI는 UE가 등록한 서빙 AMF에 의해 제공되는 현재 등록 영역에 대해 유효하며, UE에 의해 동시에 사용될 수 있다(최대 동시 네트워크 슬라이스 또는 PDU 세션 수까지).
허용된 NSSAI는 이 PLMN에 대해 설정된 NSSAI보다 우선한다. UE는 서빙 PLMN의 후속(subsequent) 네트워크 슬라이스 선택 관련 절차에 대해 네트워크 슬라이스에 해당하는 허용된 NSSAI의 S-NSSAI만 사용해야 한다.
각각의 PLMN에 대해, UE는 설정된 NSSAI 및 (가능한 경우) 허용된 NSSAI를 저장해야한다. UE가 PLMN에 대해 허용된 NSSAI를 수신하면, UE는 PLMN에 대한 허용된 NSSAI를 저장하고 이 PLMN에 대해 이전에 저장되어 있던 허용된 NSSAI를 오버라이드해야 한다.
네트워크 슬라이스 인스턴스를 통한 데이터 네트워크에 대한 사용자 평면 연결의 설정은 두 단계로 구성된다:
- 필요한 네트워크 슬라이스를 지원하는 AMF를 선택하기 위해 RM 절차를 수행.
- 네트워크 슬라이스 인스턴스(들)를 통해 요구된 데이터 네트워크에 하나 이상의 PDU 세션을 확립.
5) 세부 동작 개요
UE가 PLMN에 등록할 때, UE는, UE에 저장되어 있는 경우, RRC 및 NAS 계층의 네트워크에 설정된-NSSAI, 승인된 NSSAI 또는 이들의 서브셋을 제공해야 한다.
RRC와 NAS의 NSSAI가 정확히 동일한 지 여부가 결정될 수 있다. NSSAI는 AMF를 선택하는 데 사용되는 반면, S-NSSAI는 네트워크 슬라이스 인스턴스 선택을 돕는 데 사용된다.
UE는 PLMN마다 설정된 및/또는 승인된 NSSAI를 저장해야 한다.
- 설정된 NSSAI는 PLMN-특정 승인 NSSAI가 UE에 저장되어 있지 않을 때 PLMN에서 사용되도록 HPLMN에 의해 UE에 설정된다.
- 승인된 NSSAI는 등록 절차에서 PLMN에 의해 UE에 제공되는 NSSAI이며, UE는 해당 PLMN으로부터의 다음 등록까지 해당 PLMN에서 이를 사용해야 한다. 등록 승인 메시지에는 승인된 NSSAI가 포함될 수 있다. 승인된 NSSAI는 후속 등록 절차에 의해 업데이트될 수 있다.
UE가 선택된 PLMN에 대해 설정된 NSSAI를 제공 받았다면, UE는 이 NSSAI를 RRC 연결 확립 및 NAS에 포함시켜야 한다. RAN은 제공된 NSSAI를 사용하여 AMF에 초기 액세스를 라우팅한다.
UE가 아직 선택된 PLMN에 대해 어떠한 수락된 NSSAI를 수신하지 않았지만, UE가 선택된 PLMN에 대해 설정된 NSSAI를 제공 받았다면, UE는 RRC 연결 확립 및 NAS에 설정된 NSSAI 또는 서브-세트를 제공할 수 있다. RAN은 AMF에 대한 초기 액세스를 라우팅하기 위해 NSSAI를 사용한다.
UE가 RRC 연결 확립 및 NAS에서 선택된 PLMN에 대해 어떠한 NSSAI(승인된 또는 설정된)도 제공하지 않으면, RAN은 NAS 시그널링을 기본(default) AMF로 전송한다.
등록이 성공적으로 이루어지면, UE는 서빙 AMF에 의해 GUTI(Globally Unique Temporary UE Identity)를 제공받는다. UE는 Temp ID가 유효한 한 RAN이 적절한 AMF로 NAS 메시지를 라우팅 할 수 있도록 하기 위해, 후속 초기 액세스 동안 RRC 연결 확립에 로컬 고유 임시 ID를 포함시킨다. 또한, 서빙 PLMN은 UE에 대한 서빙 PLMN에 의해 허용된 슬라이스들의 최근 승인된 NSSAI를 리턴할 수 있다. 승인된 NSSAI는 UE의 서빙 PLMN에 의해 허용된 슬라이스들의 S-NSSAI 값들을 포함한다.
RRC에서 NSSAI 및 완전한 로컬 고유의 임시 ID를 수신할 때, RAN이 국부적으로 고유한 임시 ID에 대응하는 AMF에 도달할 수 있으면, RAN은 해당 AMF에 요청을 전달한다. 그렇지 않으면, RAN은 UE에 의해 제공되는 NSSAI에 기초하여 적절한 AMF를 선택하고, 그 요청을 선택된 AMF에 전송한다. 만일, RAN이 제공된 NSSAI를 기반으로 AMF를 선택할 수 없는 경우, 요청은 기본 AMF로 전송된다.
네트워크 오퍼레이터는 UE에게 네트워크 슬라이스 선택 정책(NSSP)을 제공할 수 있다. NSSP는 각각 하나의 어플리케이션과 특정 S-NSSAI을 연계시키는 하나 이상의 NSSP 규칙을 포함한다. 모든 어플리케이션들을 S-NSSAI와 매칭시키는 기본 규칙도 포함될 수 있다. 특정 S-NSSAI와 연계된 UE 어플리케이션이 데이터 전송을 요청할 때:
- UE가 이 특정 S-NSSAI로 확립된 하나 이상의 PDU 세션을 갖는 경우, UE의 다른 조건들이 PDU 세션의 사용을 금지하지 않는 한, UE는 해당 PDU 세션들 중 하나에서 이 어플리케이션의 사용자 데이터를 라우팅한다. 어플리케이션이 DNN을 제공하면, UE는 이 DNN을 고려하여 사용할 PDU 세션을 결정한다.
UE가 이러한 특정 S-NSSAI로 확립된 PDU 세션을 갖지 않으면, UE는 이 S-NSSAI과 어플리케이션에 의해 제공될 수 있는 DNN과 함께 새로운 PDU 세션을 요청한다. RAN이 RAN에서 네트워크 슬라이싱을 지원하기 위한 적절한 자원을 선택하기 위해서, RAN은 UE에 의해 사용되는 네트워크 슬라이스를 인식 할 필요가 있다.
로컬 정책, 가입 변경 및/또는 UE 이동성에 기초하여, 네트워크는 NSSAI의 새로운 값을 나타내는 승인된 NSSAI 변경 통지를 UE에 제공함으로써, UE에 의해 사용되는 네트워크 슬라이스 세트를 변경할 수 있다. 이는, RRC 및 NAS 시그널링에 네트워크가 제공한 새로운 NSSAI의 값을 포함하는 UE-개시 재등록 절차를 트리거한다.
UE에 의해 사용되는 슬라이스 세트의 변경(UE 또는 네트워크 개시 여부)은 운영자 정책에 따라 AMF 변경을 초래할 수 있다.
UE가 액세스할 수 있는 네트워크 슬라이스 집합을 변경하면, 이러한 슬라이스가 더 이상 사용되지 않는 경우(일부 슬라이스가 잠재적으로 유지되는 경우), 원본 네트워크 슬라이스들의 세트와 진행중인(ongoing) PDU 세션이 종료된다.
초기 등록 절차 동안, 네트워크가 UE가 다른 AMF에 의해 서비스되어야 한다고 결정하면, 초기 등록 요청을 처음 수신한 AMF는 RAN을 통해 또는 초기 AMF 및 타겟 AMF 사이의 직접 시그널링을 통해 초기 등록 요청을 다른 AMF로 리다이렉트(redirect)할 수 있다. RAN을 통해 AMF에 의해 전송된 리다이렉션 메시지는 UE를 서비스할 새로운 AMF에 관한 정보를 포함해야 한다.
이미 등록된 UE에 대하여, 시스템은 UE의 네트워크에 의해 서빙 AMF로부터 타겟 AMF로 개시되는 리다이렉트(redirection)를 지원해야 한다.
- 오퍼레이터 정책은 AMF들간의 리디렉션이 허용되는지 여부를 결정한다.
- 만일, 네트워크가 NSSAI 변경으로 인해 UE를 리다이렉트하기로 결정하면, 네트워크는 RM 절차를 사용하여 업데이트된/새로운 NSSAI를 UE에 전송하고, UE가 업데이트된/새로운 NSSAI로 등록 업데이트 절차를 시작하라는 지시를 보낸다. UE는 업데이트된/새로운 NSSAI로 등록 업데이트 절차를 개시한다.
AMF는 S-NSSAI, DNN 및 기타 정보(예를 들어, UE 가입 및 로컬 운영자 정책)을 기반으로 네트워크 슬라이스 인스턴스에서 SMF를 선택한다. 선택된 SMF는 S-NSSAI 및 DNN을 기반으로 PDU 세션을 확립한다.
로밍 시나리오에서, VPLMN 및 HPLMN의 네트워크 슬라이스 특정 네트워크 기능은 PDU 연결 확립 동안 UE에 의해 제공되는 S-NSSAI에 기초하여 다음과 같이 선택된다:
- 표준화된 S-NSSAI가 사용된다면, 슬라이스 특정 NF 인스턴스의 선택은 제공된 S-NSSAI에 기초하여 각 PLMN에 의해 수행된다.
- 그렇지 않은 경우, VPLMN은 로밍 합의(VPLMN의 기본 S-NSSAI에 대한 매핑 포함)을 기반으로 HPLMN의 S-NSSAI를 VPLMN의 S-NSSAI에 매핑한다. VPLMN에서의 슬라이스 특정 NF 인스턴스의 선택은 VPLMN의 S-NSSAI를 기반으로 이루어지며, HPLMN의 슬라이스 특정 NF 인스턴스 선택은 HPLMN의 S-NSSAI를 기반으로 한다.
PLMN에 대해 설정된 또는 허용된 NSSAI를 갖는 UE
UE가 PLMN에 등록할 때, 이 PLMN에 대해 설정된 NSSAI 또는 허용된 NSSAI f를 가지면, UE는 RRC 및 NAS 계층의 네트워크에 (예를 들어, UE에 대한) S-NSSAI(들)를 포함하는 요청된 NSSAI를 제공해야 한다. 이때, 상기 S-NSSAI(들)는 임시 사용자 ID가 UE에 할당 되었다면, 임시 사용자 ID에 더하여, UE가 등록하고자 하는 슬라이스(들)에 대응할 수 있다.
요청된 NSSAI는 다음 중 하나일 수 있다:
- UE가 현재의 PLMN에 대해 허용된 NSSAI를 갖지 않는 경우, 설정된 NSSAI 또는 아래에 기술된 바와 같은 그 서브셋; 또는
- UE가 현재의 PLMN에 대해 허용된 NSSAI를 갖는 경우, 허용된 NSSAI 또는 아래에 기술된 바와 같은 그 서브셋; 또는
- 허용된 NSSAI 또는 아래에 기술된 바와 같은 그 서브셋과, 허용된 NSSAI 내에 상응하는 S-NSSAI가 존재하지 않고 이전에 현재 트래킹 영역에 대해 네트워크에 의해 영구적으로 거부되지 않은 설정된 NSSAI로부터의 하나 이상의 S-NSSAI.
만일, S-NSSAI가 현재의 트래킹 영역에 대해 네트워크에 의해 영구적으로 이전에 거절되었다거나 요청된 NSSAI에서 UE에 의해 이전에 추가되지 않았던 경우, 설정된 NSSAI의 서브셋은 이 PLMN에 적용 가능한 설정된 NSSAI의 하나 이상의 S-NSSAI(들)를 포함하는 S-NSSAI의 조합으로 구성된다.
허용된 NSSAI의 서브셋은 이 PLMN에 대해 마지막으로 허용된 NSSAI에 하나 이상의 S-NSSAI를 포함하는 S-NSSAI의 조합으로 구성된다.
UE는 요청된 NSSAI에서, UE가 현재 등록 영역에서 서빙 PLMN에 이전에 제공한 설정된 NSSAI로부터 S-NSSAI를 제공할 수 있다.
UE는 요청된 NSSAI를 RRC 연결 확립과 NAS 메시지에 포함시켜야 한다. RAN은 이 UE와, RRC 연결 확립 중에 획득된 요청된 NSSAI를 사용하여 선택된 AMF 사이에서 NAS 신호를 라우팅해야 한다. RAN이 요청된 NSSAI를 기반으로 AMF를 선택할 수 없는 경우, 기본 AMF들의 세트에서 AMF로 NAS 시그널링을 라우팅할 수 있다.
UE가 요청된 NSSAI를 제공하지 않으면 네트워크 동작은 ‘PLMN에 대한 NSSAI를 갖지 않는 UE’와 관련하여 후술할 내용과 동일하다.
성공적인 등록 시, UE는 서빙 AMF에 의해 임시 ID를 제공 받는다. UE는 RAN이 UE와 적절한 AMF간에 NAS 시그널링을 라우팅할 수 있도록 하기 위해 후속 초기 액세스 동안 이 임시 ID를 모든 RRC 연결 확립에 포함시켜야 한다.
서빙 PLMN은 가입 정보, 등록 영역 내의 RAN 능력 및 다른 로컬하게 이용 가능한 정보를 고려하여, 서빙 AMF에 의해 제공되는 현재 등록 영역에서의 UE에 대한 서빙 PLMN에 의해 허용된 네트워크 슬라이스를 식별하는 새로운 허용된 NSSAI를 또한 리턴할 수 있다. UE는 이 새로운 허용된 NSSAI를 저장하고 이 PLMN에 대해 이전에 저장된 허용된 NSSAI에 덮어쓸(override) 수 있다.
네트워크는 거절된 원인을 갖는 요청된 NSSAI에서 UE에 의해 제공되는 S-NSSAI를 개별적으로 거절할 수 있다. 네트워크는 또한 거절이 영구적인지(예를 들어, S-NSSAI가 적어도 현재 등록 영역에서 PLMN에 의해 지원되지 않음) 또는 임시적인지(예를 들어, S-NSSAI에 대응하는 네트워크 슬라이스가 일시적으로 이용 가능하지 않음)를 지시할 수 있다.
요청된 NSSAI 및 임시 ID를 RRC에서 수신할 때, RAN이 임시 ID에 대응하는 AMF에 도달할 수 있으면, RAN은이 AMF에 요청을 전달한다. 그렇지 않으면, RAN은 UE에 의해 제공된 요청된 NSSAI에 기초하여 적절한 AMF를 선택하고 그 요청을 선택된 AMF에 전송한다. RAN이 요청된 NSSAI를 기반으로 AMF를 선택할 수 없는 경우, 요청은 기본 AMF로 전송된다.
PLMN에 대한 NSSAI가 없는 UE
UE가 PLMN에 등록할 때, 이 PLMN에 대해 UE가 설정된 NSSAI 또는 허용된 NSSAI를 갖고 있지 않으면, RAN은 이 UE로부터/로 모든 NAS 시그널링을 기본 AMF로/로부터 라우팅해야 한다. UE는 해당 PLMN에 대해 설정된 NSSAI 또는 허용된 NSSAI가 없으면 RRC 연결 확립 또는 초기 NAS 메시지에 어떠한 NSSAI도 지시해서는 안된다. 등록이 성공적으로 이루어지면, UE는 상기 PLMN 내의 AMF에 의한 임시 ID뿐만 아니라 가입된, 기본 S-NSSAI(s)의 일부인 UE에 대한 서빙 PLMN에 의해 허용된 슬라이스를 식별하는 허용된 NSSAI를 제공받을 수 있다. UE는 RAN이 UE와 적절한 AMF간에 NAS 시그널링을 라우팅할 수 있도록 하기 위해, 후속 초기 액세스 동안 이 임시 ID를 모든 RRC 연결 확립에 포함시켜야 한다.
UE에 대한 네트워크 슬라이스 세트의 변경(modification)
UE에 대한 네트워크 슬라이스들의 세트는 UE가 네트워크에 등록되어 있는동안 언제든지 변경될 수 있고, 후술되는 바와 같이 특정 조건 하에서 네트워크 또는 UE에 의해 개시될 수 있다. 본 명세서에서는 AMF에 의해 UE에 할당된 등록 영역이 네트워크 슬라이스들에 대해 homogeneous한 지원을 가져야한다고 가정된다.
로컬 정책, 가입 변경 및/또는 UE 이동성에 기초한 네트워크는 UE가 등록 된 허용된 네트워크 슬라이스(들)의 세트를 변경할 수 있다. 네트워크는 등록 절차동안 이러한 변경을 수행하거나 또는 RM 절차(등록 절차를 트리거할 수 있는)를 사용하여 지원되는 네트워크 슬라이스의 변경에 관한 UE에 대한 통지를 트리거할 수 있다. 네트워크는 새로운 허용된 NSSAI 및 트래킹 영역 목록을 UE에 제공한다.
만일, UE가 네트워크 슬라이스가 더 이상 이용 가능하지 않은 영역에 진입하면, CN은 네트워크-트리거(triggered) PDU 세션 해제 절차를 통해 더 이상 이용 가능하지 않은 슬라이스에 대응하는 S-NSSAI로 PDU 세션을 해제할 수 있다.
더 이상 이용 가능하지 않은 슬라이스에 대응하는 PDU 세션이 해제될 때, UE는 UE 정책을 사용하여 기존의 트래픽이 다른 슬라이스에 속하는 PDU 세션을 통해 라우팅될 수 있는지를 결정한다.
사용되는 S-NSSAI 세트를 변경하기 위해, UE는 등록 절차를 시작해야 한다.
UE가 등록된 S-NSSAI 세트의 변경(UE 또는 네트워크 개시 여부)은 오퍼레이터 정책에 따라 AMF 변경을 초래할 수 있다.
네트워크 슬라이스 지원으로 인한 AMF 재배치(relocation)
PLMN의 등록 절차 동안, 네트워크가 네트워크 슬라이스 측면에 기초하여 상이한 AMF에 의해 서비스되어야 한다고 네트워크가 결정하는 경우, 먼저 등록 요청을 수신한 AMF는 등록 요청을 RAN 또는 초기 AMF 및 타겟 AMF 사이의 직접적인 시그널링을 통해 다른 AMF로 재전송해야 한다. RAN을 통해 AMF에 의해 전송된 리다이렉션 메시지는 UE를 서비스하기 위한 새로운 AMF를 선택하기 위한 정보를 포함해야 한다.
이미 등록된 UE의 경우, 시스템은 네트워크 슬라이스 고려 사항 때문에 UE의 네트워크에 의해 서빙 AMF에서 타겟 AMF로 개시된 리다이렉션을 지원해야 한다. 오퍼레이터 정책은 AMF간의 리디렉션이 허용되는지 여부를 결정할 수 있다.
필요한 네트워크 슬라이스 인스턴스(들)에 대한 PDU 세션 연결 확립
네트워크 슬라이스에서 DN에 대한 PDU 세션의 확립은 네트워크 슬라이스에서 데이터 전송을 허용한다. 데이터 네트워크는 S-NSSAI 및 DNN과 연계된다.
네트워크 오퍼레이터는 네트워크 슬라이스 선택 정책(NSSP)을 UE에 제공할 수 있다. NSSP는 하나 이상의 NSSP 규칙을 포함하며, 각 NSSP 규칙은 특정 S-NSSAI와 어플리케이션을 연계시킨다. 모든 어플리케이션들을 S-NSSAI와 매칭시키는 기본 규칙도 포함될 수 있다. 특정 S-NSSAI와 관련된 UE 어플리케이션이 데이터 전송을 요구할 때:
- UE가 특정 S-NSSAI에 대응하여 설정된 하나 이상의 PDU 세션을 갖는 경우, UE의 다른 조건들이 이들 PDU 세션의 사용을 금지하지 않는 한, UE는 이 PDU 세션 중 하나에서 이 어플리케이션의 사용자 데이터를 라우팅한다. 어플리케이션이 DNN을 제공하면, UE는 이 DNN을 고려하여 사용할 PDU 세션을 결정한다.
UE가 이 특정 S-NSSAI으로 확립된 PDU 세션을 갖지 않으면, UE는 이 S-NSSAI 및 어플리케이션에 의해 제공될 수 있는 DNN에 대응하는 새로운 PDU 세션을 요청한다. RAN이 RAN에서 네트워크 슬라이싱을 지원하기 위한 적절한 자원을 선택하기 위해서, RAN은 UE에 의해 사용되는 네트워크 슬라이스를 인식할 필요가 있다.
AMF는, UE가 PDU 세션의 확립을 트리거할 때, S-NSSAI, DNN 및 기타 정보(예를 들어, UE 가입 정보 및 로컬 오퍼레이터 정책)를 기반으로 네트워크 슬라이스 인스턴스에서 SMF를 선택한다. 선택된 SMF는 S-NSSAI 및 DNN을 기반으로 PDU 세션을 확립한다.
슬라이스 프라이버시 고려 사항
UE가 프라이버시 고려 사항이 NSSAI에 적용된다는 것을 인지하거나 설정된 경우, UE가 액세스하는 슬라이스에 대한 슬라이스 정보의 네트워크-제어 프라이버시를 지원하기 위해:
- UE는 NAS 보안 컨텍스트가 없는 한 NAS 시그널링에 NSSAI를 포함하지 않아야 한다.
- UE는 비보호(unprotected) RRC 시그널링에 NSSAI를 포함해서는 안된다.
세션 관리(Session Management)
5GC는 PDU 연결 서비스(PDU Connectivity Service) 즉, UE와 데이터 네트워크 명칭(DNN: Data Network Name)(또는 액세스 포인트 명칭(APN: Access Point Name))에 의해 식별되는 DN 간에 PDU(들)의 교환을 제공하는 서비스를 지원한다. PDU 연결 서비스는 UE로부터 요청 시 확립되는 PDU 세션을 통해 지원된다.
각 PDU 세션은 단일의 PDU 세션 타입을 지원한다. 즉, PDU 세션의 확립 시 UE에 의해 요청된 단일의 타입의 PDU의 교환을 지원한다. 다음과 같은 PDU 세션 타입이 정의된다. IP 버전 4(IPv4: IP version4), IP 버전 6(IPv6: IP version6), 이더넷(Ethernet), 비구조화(unstructured). 여기서, UE와 DN 간에 교환되는 PDU의 타입은 5G 시스템에서 완전히 트랜스패런트(transparent)하다.
PDU 세션은 UE와 SMF 간에 N1을 통해 교환되는 NAS SM 시그널링을 이용하여 (UE 요청 시) 확립되고, (UE 및 5GC 요청 시) 수정되고, (UE 및 5GC 요청 시) 해제된다. 어플리케이션 서버로부터 요청 시, 5GC는 UE 내 특정 어플리케이션을 트리거할 수 있다. UE는 트리거 메시지를 수신하면 해당 메시지를 식별된 어플리케이션으로 전달하고, 식별된 어플리케이션은 특정 DNN으로 PDU 세션을 확립할 수 있다.
SMF는 UE 요청이 사용자 가입 정보에 따르는지 여부를 체크한다. 이를 위해, SMF는 UDM으로부터 SMF 레벨 가입 데이터(SMF level subscription data)를 획득한다. 이러한 데이터는 DNN 별로 허용된 PDU 세션 타입을 지시할 수 있다:
다수의 액세스를 통해 등록된 UE는 PDU 세션을 확립하기 위한 액세스를 선택한다.
UE는 3GPP와 비-3GPP 액세스 간에 PDU 세션을 이동하기 위해 요청할 수 있다. 3GPP와 비-3GPP 액세스 간에 PDU 세션을 이동하기 위한 결정은 PDU 세션 별로 만들어진다. 즉, UE는 다른 PDU 세션이 비-3GPP 액세스를 이용하는 중에 3GPP 액세스를 이용한 PDU 세션을 가질 수 있다.
네트워크에서 전송되는 PDU 세션 확립 요청 내에서, UE는 PDU 세션 식별자(PDU Session Id(identity))를 제공한다. UE는 또한 PDU 세션 타입, 슬라이싱(slicing) 정보, DNN, 서비스 및 세션 연속성(SSC: Service and Session Continuity) 모드를 제공할 수 있다.
UE는 동일한 DN으로 또는 서로 다른 DN으로, 3GPP 액세스를 경유하여 및/또는 비-3GPP 액세스를 경유하여, 다수의 PDU 세션을 동시에 확립할 수 있다.
UE는 서로 다른 UPF 종단 N6에 의해 서비스되는 동일한 DN으로 다수의 PDU 세션을 확립할 수 있다.
다수의 확립된 PDU 세션을 가지는 UE는 서로 다른 SMF에 의해 서비스될 수 있다.
동일한 UE에게 속한 (동일한 또는 서로 다른 DNN으로) 서로 다른 PDU 세션의 사용자 평면 경로는 DN과 접속(interfacing)한 UPF와 AN 간에 완전하게 분리될 수 있다.
5G 시스템 아키텍처는 세션 및 서비스 연속성(SCC: session and service continuity)을 지원함으로써, UE 내 서로 다른 어플리케이션/서비스의 다양한 연속성 요구사항을 만족시킬 수 있다. 5G 시스템은 서로 다른 SSC 모드를 지원한다. PDU 세션 앵커(anchor)와 연관된 SSC 모드는 PDU 세션이 확립되어 있는 동안 변경되지 않는다.
- SSC 모드 1이 적용되는 PDU 세션의 경우, 네트워크는 UE에게 제공되는 연속성 서비스를 유지한다. IP 타입의 PDU 세션의 경우, IP 주소가 유지된다.
- SSC 모드 2가 이용되는 경우, 네트워크는 UE에게 전달되는 연속성 서비스를 해제할 수 있으며, 또한 해당 PDU 세션을 해제할 수 있다. IP 타입의 PDU 세션의 경우, 네트워크는 UE에게 할당되었던 IP 주소(들)을 해제할 수 있다.
- SSC 모드 3이 이용되는 경우, 사용자 평면에 대한 변경은 UE가 알 수 있지만, 네트워크는 UE가 연결성을 잃지 않도록 보장한다. 더 나은 서비스 연속성을 허용하기 위하여, 이전의 연결이 종료되기 전에 새로운 PDU 세션 앵커 포인트를 통한 연결이 확립된다. IP 타입의 PDU 세션의 경우, 앵커 재배치 동안에 IP 주소는 유지되지 않는다.
SSC 모드 선택 정책은 UE의 어플리케이션(또는 어플리케이션 그룹)과 연관된 SSC 모드의 타입을 결정하기 위하여 사용된다. 운영자는 SSC 모드 선택 정책을 UE에게 미리 설정할 수 있다. 이 정책은 UE가 어플리케이션(또는 어플리케이션의 그룹)과 연관된 SSC 모드의 타입을 결정하기 위하여 사용될 수 있는 하나 또는 그 이상의 SSC 모드 선택 정책 규칙을 포함한다. 또한, 이 정책은 UE의 모든 어플리케이션에 적용될 수 있는 기본(default) SSC 모드 선택 정책 규칙을 포함할 수 있다.
UE가 새로운 PDU 세션을 요청할 때 SSC 모드를 제공하면, SMF는 요청된 SSC 모드를 수락할 지 또는 요청된 SSC 모드를 가입 정보 및/또는 지역(local) 설정에 기반하여 수정할 지 선택한다. UE가 새로운 PDU 세션을 요청할 때 SSC 모드를 제공하지 않으면, SMF는 가입 정보 내 열거된 데이터 네트워크를 위한 default SSC 모드를 선택하거나 또는 SSC 모드를 선택하기 위한 local 설정을 적용한다.
SMF는 UE에게 PDU 세션에 대하여 선택된 SSC 모드를 알려준다.
이동성 관리(Mobility Management)
등록 관리(RM: Registration Management)는 UE/사용자를 네트워크에 등록(register) 또는 등록-해제(de-register)하기 위하여 그리고 사용자 컨텍스트를 네트워크 내 확립하기 위하여 이용된다.
1) 등록 관리
UE/사용자는 등록을 요구하는 서비스를 받기 위하여 네트워크에 등록할 필요가 있다. 한번 등록이 된 후, 적용 가능하다면, UE는 주기적으로 접근가능(reachable)을 유지하기 위하여(주기적인 등록 업데이트), 또는 이동 시(이동성 등록 업데이트), 또는 자신의 능력을 업데이트하거나 프로토콜 파라미터를 재협상하기 위하여 네트워크에 자신의 등록을 업데이트할 수 있다.
최초 등록 절차는 네트워크 액세스 제어 기능(Network Access Control function)의 실행(즉, UDM 내 가입 프로필에 기반한 사용자 인증 및 액세스 인증)을 포함한다. 등록 절차의 결과로서, 서빙 AMF의 식별자가 UDM 내 등록된다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 RM 상태 모델을 예시한다. 특히, 도 14(a)는 UE 내 RM 상태 모델을 나타내고, 도 14(b)는 AMF 내 RM 상태 모델을 나타낸다.
도 14를 참조하면, 선택된 PLMN 내 UE의 등록 상태를 반영하기 위하여 UE 및 AMF 내에서 RM-DEREGISTERED 및 RM-REGISTERED 2가지의 RM 상태가 사용된다.
RM DEREGISTERED 상태에서, UE는 네트워크에 등록되지 않는다. AMF 내 UE 컨텍스트는 UE에 대한 유효한 위치 또는 라우팅 정보가 유지되지 않으며, 따라서 UE는 AMF에 의해 접근가능(reachable)하지 않다. 그러나, 예를 들어, 매 등록 절차 동안에 인증 절차가 수행되는 것을 방지하기 위하여, 일부 UE 컨텍스트는 여전히 UE 및 AMF 내 저장될 수 있다.
- RM DEREGISTERED 상태에서, UE가 등록을 요구하는 서비스를 받을 필요가 있으면, UE는 최초 등록 절차를 이용하여 선택된 PLMN에 등록을 시도한다. 또는, 최초 등록 시 등록 거절(Registration Reject)을 수신하면, UE는 RM DEREGISTERED 상태로 남는다. 반면, 등록 승인(Registration Accept)을 수신할 때, UE는 RM-REGISTERED 상태로 진입한다.
- RM DEREGISTERED 상태에서, 적용 가능할 때, AMF는 등록 승인(Registration Accept)을 UE에게 전송함으로써 UE의 최초 등록을 승인하고, RM-REGISTERED 상태로 진입한다. 또는, 적용 가능할 때, 등록 거절(Registration Reject)을 UE에게 전송함으로써 UE의 최초 등록을 거절한다.
RM REGISTERED 상태에서, UE는 네트워크에 등록된다. RM-REGISTERED 상태에서, UE는 네트워크에 등록을 요구하는 서비스를 받을 수 있다.
- RM-REGISTERED 상태에서, 현재 서빙 셀의 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity)가 네트워크로부터 UE가 수신하였던 TAI의 리스트 내 없으면, UE의 등록을 유지하고 AMF가 UE에게 페이징할 수 있도록, UE는 이동성 등록 업데이트 절차(mobility Registration Update procedure)를 수행한다. 또는, UE가 여전히 활동(active) 상태라고 네트워크에게 알리기 위하여, UE는 주기적인 업데이트 타이머의 만료됨으로써 트리거된 주기적인 등록 업데이트 절차(periodic Registration Update procedure)를 수행한다. 또는, 자신의 능력 정보를 업데이트하거나 네트워크와 프로토콜 파라미터를 재협상하기 위하여, UE는 등록 업데이트 절차(Registration Update procedure)를 수행한다. 또는, UE가 더 이상 PLMN에 등록될 필요가 없을 때, UE는 등록-해제 절차(Deregistration procedure)를 수행하고, RM-DEREGISTERED 상태로 진입한다. UE는 어느 때이든 네트워크로부터 등록-해제(deregister)를 결정할 수 있다. 또는, UE는 등록 거절(Registration Reject) 메시지, 등록해제(Deregistration) 메시지를 수신할 때 또는 어떠한 시그널링의 개시없이 로컬 등록해제(local deregistraion) 절차를 수행할 때, RM-DEREGISTERED 상태에 진입한다.
- RM-REGISTERED 상태에서, UE가 더 이상 PLMN에 등록될 필요가 없을 때, AMF는 등록-해제 절차(Deregistration procedure)를 수행하고, RM-DEREGISTERED 상태로 진입한다. AMF는 어느 때이든 UE의 등록-해제(deregister)를 결정할 수 있다. 또는, 암묵적인 등록-해제 타이머(Implicit Deregistration timer)가 만료된 후, AMF는 어느 때이든 암묵적인 등록-해제(Implicit Deregistration)를 수행한다. AMF는 암묵적인 등록-해제(Implicit Deregistration) 이후에 RM-DEREGISTERED 상태에 진입한다. 또는 통신의 종단(end)에서 등록해제(deregistraion)를 수행하기 위해 협상하였던 UE를 위해 지역 등록해제(local deregistraion)을 수행한다. AMF는 지역 등록해제(local deregistraion) 후에 RM-DEREGISTERED 상태로 진입한다. 또는, 적용 가능할 때, AMF는 UE로부터 등록 업데이트(Registration Update)를 승인하거나 거절한다. AMF는 UE로부터 등록 업데이트(Registration Update)를 거절할 때, UE 등록을 거절할 수 있다.
등록 영역 관리는 UE에게 등록 영역을 할당 및 재할당하는 기능을 포함한다. 등록 영역은 액세스 타입(즉, 3GPP 액세스 또는 비-3GPP 액세스) 별로 관리된다.
UE가 3GPP 액세스를 통해 네트워크에 등록될 때, AMF는 UE에게 TAI 리스트 내 트래킹 영역(TA: Tracking Area)(들)의 세트를 할당한다. AMF가 등록 영역을 할당할 때(즉, TAI 리스트 내 TA의 세트), AMF는 다양한 정보(예를 들어, 이동성 패턴 및 허용된/비-허용된 영역 등)를 고려할 수 있다. 서빙 영역으로서 전체 PLMN(whole PLMN, all PLMN)을 가지는 AMF는 MICO(Mobile Originated Communication Only mode) 모드인 UE에게 등록 영역으로서 전체 PLMN을 할당할 수 있다.
5G 시스템은 단일의 TAI 리스트 내 서로 다른 5G-RAT(들)을 포함하는 TAI 리스트의 할당을 지원한다.
UE가 비-3GPP 액세스를 통해 네트워크에 등록될 때, 비-3GPP 액세스를 위한 등록 영역은 고유한 예약된 TAI 값(즉, 비-3GPP 액세스에 전용된)에 해당한다. 따라서, 5GC로의 비-3GPP 액세스를 위한 고유한 TA가 존재하며, 이를 N3GPP TAI로 지칭한다.
TAI 리스트를 생성할 때, AMF는 TAI 리스트가 전송된 액세스에 적용 가능한 TAI(들)만을 포함시킨다.
2) 연결 관리
연결 관리(CM: Connection Management)는 UE와 AMF 간의 시그널링 연결을 확립 및 해제하기 위하여 이용된다. CM은 N1을 통한 UE와 AMF 간의 시그널링 연결을 확립 및 해제하는 기능을 포함한다. 이 시그널링 연결은 UE와 코어 네트워크 간에 NAS 시그널링 교환을 가능하도록 하기 위하여 이용된다. 이 시그널링 연결은 UE와 AN 간의 UE를 위한 AN 시그널링 연결 및 AN와 AMF 간의 UE를 위한 N2 연결 모두를 포함한다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 CM 상태 모델을 예시한다. 특히, 도 15(a)는 UE 내 CM 상태 천이를 나타내고, 도 15(b)는 AMF 내 CM 상태 천이를 나타낸다.
도 15를 참조하면, AMF와의 UE의 NAS 시그널링 연결을 반영하기 위하여 CM-IDLE 및 CM-CONNECTED 2가지의 CM 상태가 사용된다.
CM-IDLE 상태 내 UE는 RM-REGISTERED 상태이고, N1을 통한 AMF과 확립된 NAS 시그널링 연결을 가지지 않는다. UE는 셀 선택, 셀 재선택 및 PLMN 선택을 수행한다.
CM-IDLE 상태 내 UE에 대한 AN 시그널링 연결, N2 연결 및 N3 연결이 존재하지 않는다.
- CM-IDLE 상태에서, UE는 MICO 모드가 아니라면, 서비스 요청 절차(service request procedure)를 수행함으로써 페이징에 응답한다(수신한 경우). 또는, UE가 전송할 상향링크 시그널링 또는 사용자 데이터를 가질 때, 서비스 요청 절차(service request procedure)를 수행한다. 또는, AN 시그널링 연결이 UE와 AN 간에 확립될 때마다 UE는 CM-CONNECTED 상태에 진입한다. 또는, 최초 NAS 메시지(Initial NAS message)(등록 요청(Registration Request), 서비스 요청(Service Request) 또는 등록-해제 요청(Deregistration Request))의 전송은 CM-IDLE 상태로부터 CM-CONNECTED 상태로 천이를 개시한다.
- CM-IDLE 상태에서, UE가 MICO 모드가 아니라면, AMF가 UE에게 전송될 시그널링 또는 단말-종단(mobile-terminated) 데이터를 가질 때, 페이징 요청(Paging Request)을 해당 UE에게 전송함으로써, 네트워크에 의해 트리거된 서비스 요청 절차(network triggered service request procedure)를 수행한다. AN와 AMF 간의 해당 UE에 대한 N2 연결이 확립될 때마다, AMF는 CM-CONNECTED 상태에 진입한다.
CM-CONNECTED 상태인 UE는 N1을 통해 AMF와의 NAS 시그널링 연결을 가진다.
CM-CONNECTED 상태에서, AN 시그널링 연결이 해제될 때마다 UE는 CM-IDLE 상태에 진입한다.
- CM-CONNECTED 상태에서, UE를 위한 N2 시그널링 연결 및 N3 연결이 해제될 때마다 AMF는 CM-IDLE 상태에 진입한다.
- NAS 시그널링 절차가 완료될 때, AMF는 UE의 NAS 시그널링 연결을 해제하도록 결정할 수 있다. AN 시그널링 연결 해제가 완료될 때, UE 내 CM 상태는 CM-IDLE로 변경된다. N2 컨텍스트 해제 절차가 완료될 때, AMF 내 UE를 위한 CM 상태는 CM-IDLE로 변경된다.
AMF는 UE가 코어 네트워크로부터 등록-해제(de-register)할 때까지 UE를 CM-CONNECTED 상태로 유지시킬 수 있다.
CM-CONNECTED 상태인 UE는 RRC 비활성(RRC Inactive) 상태일 수 있다. UE가 RRC Inactive 상태일 때, UE 접근가능성(reachability)은 코어 네트워크로부터의 보조 정보를 이용하여 RAN에 의해 관리된다. 또한, UE가 RRC Inactive 상태일 때, UE 페이징은 RAN에 의해 관리된다. 또한, UE가 RRC Inactive 상태일 때, UE는 UE의 CN 및 RAN 식별자를 이용하여 페이징을 모니터한다.
RRC Inactive 상태는 NG-RAN에 적용된다(즉, 5G CN에 연결되는 NR 및 E-UTRA에 적용된다.).
네트워크 설정에 기초하여, UE를 RRC Inactive 상태로 전환할지 여부에 대한 NG-RAN의 결정을 보조하기 위하여 AMF는 보조 정보를 NG-RAN에게 제공한다.
RRC Inactive 보조 정보는 RRC Inactive 상태 중에 RAN 페이징을 위한 UE 특정 DRX(Discontinuous Reception) 값, 그리고 UE에게 제공되는 등록 영역을 포함한다.
CN 보조 정보는 N2 활성화(activation) 중에(즉, 등록, 서비스 요청, 경로 스위치 중에) 서빙 NG RAN 노드에게 제공된다.
N2 및 N3 참조 포인트의 상태는 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태에 진입하는 UE에 의해 변경되지 않는다. RRC Inactive 상태인 UE는 RAN 통지 영역을 알고 있다.
UE가 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태일 때, UE는 상향링크 데이터 대기(pending), 단말 개시(Mobile initiated) 시그널링 절차(즉, 주기적인 등록 업데이트), RAN 페이징에 대한 응답 또는 UE가 RAN 통지 영역을 벗어났음을 네트워크로의 알림으로 인하여 RRC 연결을 재개(resume)할 수 있다.
UE가 동일한 PLMN 내 서로 다른 NG-RAN 노드에서 연결이 재개되면, UE AS 컨텍스트는 이전(old) NG RAN 노드로부터 회수되고, 절차는 CN을 향해 트리거된다.
UE가 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태일 때, UE는 GERAN/UTRAN/EPS로 셀 선택을 수행하고, 아이들 모드 절차를 따른다.
또한, RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태인 UE는 CM-IDLE 모드로 진입하고, 다음과 같은 경우에 관련된 NAS 절차를 따른다.
- RRC 재개 절차가 실패하는 경우,
- RRC Inactive 모드 내에서 해결될 수 없는 실패 시나리오 내에서 UE의 CM-IDLE 모드로의 이동이 요구되는 경우.
NAS 시그널링 연결 관리는 NAS 시그널링 연결을 확립 및 해제하는 기능을 포함한다.
NAS 시그널링 연결 확립 기능은 CM-IDLE 상태인 UE의 NAS 시그널링 연결을 확립하기 위하여 UE 및 AMF에 의해 제공된다.
CM-IDLE 상태인 UE가 NAS 메시지를 전송할 필요가 있을 때, UE는 AMF로의 시그널링 연결을 확립하기 위하여 서비스 요청(Service Request) 또는 등록(registration) 절차를 개시한다.
UE의 선호도, UE 가입 정보, UE 이동성 패턴 및 네트워크 설정에 기반하여, AMF는 UE가 네트워크로부터 등록-해제(de-register)할 때까지 NAS 시그널링 연결을 유지할 수 있다.
NAS 시그널링 연결의 해제의 절차는 5G (R)AN 노드 또는 AMF에 의해 개시된다.
UE가 AN 시그널링 연결이 해제됨을 감지하면, UE는 NAS 시그널링 연결이 해제되었다고 판단한다. AMF가 N2 컨텍스트가 해제되었다고 감지하면, AMF는 NAS 시그널링 연결이 해제되었다고 판단한다.
3) UE 이동성 제한(Mobility Restriction)
이동성 제한은 5G 시스템 내 UE의 서비스 액세스 또는 이동성 제어를 제한한다. 이동성 제한 기능은 UE, RAN 및 코어 네트워크에 의해 제공된다.
이동성 제한은 3GPP 액세스에만 적용되고, 비-3GPP 액세스에는 적용되지 않는다.
CM-IDLE 상태 그리고 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태에서 이동성 제한은 코어 네트워크로부터 수신된 정보에 기반하여 UE에 의해 수행된다. CM-CONNECTED 상태에서 이동성 제한은 RAN 및 코어 네트워크에 의해 수행된다.
CM-CONNECTED 상태에서, 코어 네트워크는 RAN에게 이동성 제한을 위한 핸드오버 제한 리스트(Handover Restriction List)로 제공한다.
이동성 제한은 다음과 같이 RAT 제한, 금지된 영역(Forbidden area) 및 서비스 영역 제한을 포함한다:
- RAT 제한: RAT 제한은 UE의 액세스가 허용되지 않는 3GPP RAT(들)로 정의된다. 제한된 RAT 내 UE는 가입 정보에 기반하여 네트워크와의 어떠한 통신을 개시하도록 허용되지 않는다.
- 금지된 영역: 소정의 RAT 하의 금지된 영역 내에서, UE는 UE는 가입 정보에 기반하여 네트워크와의 어떠한 통신을 개시하도록 허용되지 않는다.
- 서비스 영역 제한: UE가 다음과 같이 네트워크와의 통신을 개시할 수 있거나 또는 개시할 수 없는 영역을 정의한다:
- 허용된 영역(Allowed area): 소정의 RAT 하의 허용된 영역 내에서 UE는 가입 정보에 의해 허용되면 네트워크와의 통신을 개시하도록 허용된다.
- 허용되지 않은 영역(Non-allowed area): 소정의 RAT 하의 허용되지 않은 영역 내에서 UE는 가입 정보에 기반하여 서비스 영역이 제한된다. UE 및 네트워크는 서비스 요청(Service Request) 또는 사용자 서비스를 획득하기 위한 (CM-IDLE 및 CM-CONNECTED 상태 모두) 세션 관리 시그널링을 개시하도록 허용되지 않는다. UE의 RM procedure는 Allowed area에서와 동일하다. 허용되지 않은 영역 내 UE는 코어 네트워크의 페이징에 서비스 요청(Service Request)으로 응답한다.
소정의 UE에 있어서, 코어 네트워크는 UE 가입 정보에 기반하여 서비스 영역 제한을 결정한다. 선택적으로, 허용된 영역은 PCF에 의해 정교하게 조정(fine-tuned)(예를 들어, UE 위치, 영구적인 기기 식별자(PEI: Permanent Equipment Identifier), 네트워크 정책 등에 기반하여) 될 수 있다. 서비스 영역 제한은 예를 들어, 가입 정보, 위치, PEI 및/또는 정책 변경으로 인하여 변경될 수 있다. 서비스 영역 제한은 등록(Registration) 절차 중에 업데이트될 수 있다.
UE가 RAT 제한, 금지된 영역, 허용된 영역, 허용되지 않은 영역 또는 이들의 조합 간에 중첩되는 영역을 가지면, UE는 다음과 같은 우선순위에 따라 진행한다:
- RAT 제한의 평가는 어떠한 다른 이동성 제한의 평가보다 우선한다;
- 금지된 영역의 평가는 허용된 영역 및 허용되지 않은 영역의 평가보다 우선한다; 및
- 허용되지 않은 영역의 평가는 허용된 영역의 평가보다 우선한다.
4) 단말 개시 연결 전용(MICO: Mobile Initiated Connection Only) 모드
UE는 최초 등록 또는 등록 업데이트 중에 MICO 모드의 선호(preference)를 지시할 수 있다. AMF는 Local 설정, UE가 지시한 preference, UE 가입 정보 및 네트워크 정책 또는 이들의 조합에 기반하여 MICO 모드가 UE에게 허용되는지 여부를 결정하고, 등록 절차 중에 UE에게 알려준다.
UE 및 코어 네트워크는 다음의 등록 시그널링에서 MICO 모드를 재개시(re-initiate)하거나 또는 종료(exit)한다. MICO 모드가 등록 절차 내에서 명확히 지시되지 않고 등록 절차가 성공적으로 완료되면, UE 및 AMF는 MICO 모드를 사용하지 않는다. 즉, UE는 일반 UE로서 동작하고, 네트워크도 해당 UE는 일반 UE로서 취급한다.
AMF는 등록 절차 중에 UE에게 등록 영역을 할당한다. AMF가 UE에게 MICO 모드를 지시하면, 등록 영역은 페이징 영역 크기로 제한되지 않는다. AMF 서빙 영역이 전체 PLMN라면, AMF는 UE에게 “모든 PLMN” 등록 영역을 제공할 수 있다. 이 경우, 이동성으로 인한 동일한 PLMN로의 재-등록은 적용하지 않는다. MICO 모드인 UE에게 이동성 제한이 적용되면, AMF는 허용된 영역/허용되지 않은 영역을 UE에게 할당한다.
AMF가 UE에게 MICO 모드를 지시하면, AMF는 UE가 CM-IDLE 상태인 동안에는 항상 접근 가능하지 않다고(unreachable) 간주한다. AMF는 MICO 모드이며 CM-IDLE 상태인 해당 UE에 대한 하향링크 데이터 전달을 위한 어떠한 요청도 거절한다. AMF는 또한 NAS를 통한 SMS, 위치 서비스 등과 같은 하향링크 전달(transport)을 지연시킨다. MICO 모드 내 UE는, UE가 CM-CONNECTED 모드일 때만, 단말 종단(mobile terminated) 데이터 또는 시그널링을 위해 접근 가능하다(reachable).
MICO 모드인 UE가 CM-CONNECTED 모드로 전환할 때 mobile terminated 데이터 및/또는 시그널링을 즉시 전달할 수 있도록, AMF는 계류 중인 데이터 지시(Pending Data indication)을 RAN 노드에게 제공할 수 있다. RAN 노드가 이 지시를 수신하면, RAN 노드는 사용자 비활동성(inactivity)를 결정할 때 이 정보를 고려한다.
MICO 모드인 UE는 CM-IDLE 상태 동안에 페이징을 청취할 필요가 없다. MICO 모드인 UE가 다음과 같은 이유 중 하나로 인하여 CM-IDLE로부터 CM-CONNECTED 모드로의 전환을 개시할 때까지, UE는 CM-IDLE 상태 내에서 어떠한 AS 절차를 중단할 수 있다:
- UE 내 변경(예를 들어, 설정 변경)이 네트워크로의 등록 업데이트를 요구하는 경우
- 주기적인 등록 타이머가 만료하는 경우
- MO(Mobile Originating) 데이터가 계류 중(pending)인 경우
- MO 시그널링이 계류 중(pending)인 경우
서비스의 품질(QoS: Quality of Service) 모델
QoS란 다양한 트래픽(메일, 데이터전송, 음성, 영상)을 각각의 성격에 따라 사용자에게 원활한 서비스 전달을 하기 위한 기술이다.
5G QoS 모델(model)은 프레임 워크 기반 QoS 플로우(flow)을 지원한다. 5G QoS model은 보장된 플로우 비트 레이트(GFBR: Guaranteed Flow Bit Rate)를 요구하는 QoS 플로우 및 GFBR를 요구하지 않는 QoS 플로우를 모두 지원한다.
QoS 플로우는 PDU 세션에서 QoS 구별을 위한 가장 정밀한 단위(finest granularity)이다.
QoS 플로우 식별자(QFI: QoS 플로우 ID)는 5G 시스템 내에서 QoS 플로우를 식별하기 위해 사용된다. QFI는 PDU 세션 내에서 고유하다. PDU 세션 내 동일한 QFI를 가지는 사용자 평면 트래픽은 동일한 트래픽 전달 처리(예를 들어, 스케줄링, 승인 임계치(admission threshold) 등)를 수신한다. QFI는 N3 (및 N9) 상에서 캡슐화 헤더(encapsulation header) 내에서 전달된다. QFI는 서로 다른 페이로드의 타입의 PDU(즉, IP 패킷, unstructured 패킷, 이더넷 프레임)에 적용될 수 있다.
다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, ‘QoS’와 ‘QoS 플로우’를 혼용하여 사용한다. 따라서, 본 명세서에서 ‘QoS’는 ‘QoS 플로우’를 의미하거나, ‘QoS’는 ‘QoS 플로우’를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
5G 시스템 내에서, QoS 플로우들은 PDU 세션 확립(establishment) 또는 QoS 플로우 확립/변경(modification) 시 SMF에 의해 제어될 수 있다.
적용 가능한 경우, 모든 QoS 플로우는 다음과 같은 특징을 갖는다:
- 미리 AN에 설정되거나, 또는 N2 참조 포인트를 통해 SMF로부터 AMF를 거쳐 AN으로 제공되는 QoS 프로필;
- N1 참조 포인트를 통해 AMF를 거쳐 SMF로부터 UE로 제공된 하나 이상의 네트워크-제공 QoS 규칙(들) 및/또는 하나 이상의 UE 도출(derived) QoS 규칙(들)
- N4 참조 포인트를 통해 SMF로부터 UPF로 제공된 SDF 분류 및 QoS 관련 정보(예를 들어, 세션-AMBR(Aggregate Maximum Bit Rate)).
QoS 플로우는 QoS 프로필에 따라 ‘보장된 비트 레이트(GBR: Guaranteed Bit Rate)’ 또는 ‘보장되지 않은 비트 레이트(Non-GBR: Non-Guaranteed Bit Rate)’가 될 수 있다. QoS 플로우의 QoS 프로필은 다음과 같은 QoS 파라미터들을 포함한다:
i) 각각의 QoS 플로우에 대하여, QoS 파라미터들은 다음을 포함할 수 있다:
- 5G QoS 지시자(5QI: 5G QoS Indicator): 5QI는 5G QoS 특징들(즉, QoS 플로우를 위한 제어 QoS 전달 취급 액세스 노드-특정 파라미터들, 예를 들어, 스케줄링 가중치, 승인 임계치, 큐 관리 임계치, 링크 계층 프로토콜 설정 등)을 참조하기 위한 스칼라이다.
- 할당 및 보유 우선순위(ARP: Allocation and Retention Priority): ARP는 우선순위 레벨, 선점(pre-emption) 능력 및 선점 취약성(vulnerability)을 포함한다. 우선순위 레벨은 자원 요청의 상대적인 중요성을 정의한다. 이는 자원이 제한된 경우 새로운 QoS 플로우가 수락될 수 있는지 거절될 필요가 있는지 결정하기 위하여 이용되고, 또한 자원이 제한된 동안에 기존의 QoS 플로우가 자원을 선점할지 여부를 결정하기 위하여 이용된다.
ii) 또한, 각 GBR QoS 플로우의 경우에만, QoS 파라미터들은 추가로 다음을 포함할 수 있다:
- GFBR - 상향링크 및 하향링크;
- 최대 플로우 비트 레이트(MFBR: Maximum Flow Bit Rate) - 상향링크 및 하향링크; 및
- 통지 제어(Notification control).
iii) Non-GBR QoS 플로우의 경우에만, QoS 파라미터들은 추가로 다음을 포함할 수 있다: Reflective QoS 속성(RQA: Reflective QoS Attribute)
다음과 같은 QoS 플로우를 제어하는 방법들이 지원된다:
1) non-GBR QoS 플로우의 경우: 표준화된 5QI 또는 미리 설정된 5QI가 사용되는 경우, 상기 5QI 값은 QoS 플로우의 QFI로서 이용되고, 기본 ARP가 AN에 미리 설정된다;
2) GBR QoS 플로우의 경우: 표준화된 5QI 또는 미리 설정된 5QI가 사용되는 경우, 상기 5QI 값은 QoS 플로우의 QFI로서 이용된다. 기본 ARP는 PDU 세션 확립 시 RAN으로 전송되며, NG-RAN이 사용될 때마다 PDU 세션의 UP(User Plane)가 활성화된다;
3) GBR 및 non-GBR QoS 플로우의 경우: 할당된 QFI가 사용된다. 5QI 값은 규격화, 미리 설정 또는 비규격화될 수 있다. QoS 플로우의 QoS 프로필 및 QFI는 PDU 세션 확립 시 또는 QoS 플로우 확립/변경 시 N2를 통해 (R)AN으로 제공될 수 있으며, NG-RAN이 사용될 때마다 PDU 세션의 UP(User Plane)가 활성화된다.
UE는 QoS 규칙에 기초하여 UL 사용자 평면 트래픽의 마킹 및 분류(즉, QoS 플로우에 대한 UL 트래픽의 연계(association))를 수행할 수 있다. 이러한 규칙들은 명시적으로 UE에 제공되거나(PDU 세션 확립 또는 QoS 플로우 확립 시), UE에 미리 설정되어 있거나, 또는 reflective QoS를 적용함으로써 UE에 의해 암시적으로 도출될 수 있다.
QoS 규칙은 PDU 세션 내에서 고유한 QoS 규칙 식별자, 연관된 QoS 플로우의 QFI, 하나 이상의 패킷 필터 및 우선 순위 값(precedence value)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 할당된 QFI에 대하여, QoS 규칙은 UE와 관련된 QoS 파라미터들을 포함할 수 있다. 동일한 QoS 플로우(즉, 동일한 QFI를 갖는)와 연관된 QoS 규칙이 하나 이상 존재할 수 있다.
기본(default) QoS 규칙은 모든 PDU 세션에 필요할 수 있다. 기본 QoS 규칙은 패킷 필터를 포함하지 않을 수 있는 PDU 세션의 유일한 QoS 규칙일 수 있다(이 경우, 가장 높은 우선 순위 값(즉, 가장 낮은 우선 순위)이 사용되어야 함). 만일, 기본 QoS 규칙이 패킷 필터를 포함하지 않으면, 기본 QoS 규칙은 PDU 세션에서 다른 QoS 규칙과 매칭되지 않는 패킷들의 처리를 정의한다.
SMF는 SDF의 QoS 및 서비스 요구 사항에 따라 QoS 플로우에 대한 SDF들간의 바인딩(binding)을 수행한다. SMF는 새로운 QoS 플로우에 대하여 QFI를 할당하고, PCF에 의해 제공된 정보로부터 새로운 QoS 플로우의 QoS 파라미터를 도출한다. 적용 가능한 경우, SMF는 (R)AN에게 QoS 프로필과 함께 QFI를 제공할 수 있다. SMF는 SDF 우선 순위, QoS 관련 정보 및 대응하는 패킷 마킹 정보(즉, QFI, DSCP(Differentiated Services Code Point) 값 및 선택적으로 UPF에 대한 reflective QoS 지시를 사용하여 사용자 평면 트래픽의 분류, 대역폭 적용 및 마킹을 가능하게 함)와 함께 SDF 템플릿(즉, PCF로부터 수신된 SDF와 연관된 패킷 필터들의 셋트)을 제공한다. 적용 가능한 경우, SMF는 QoS 플로우의 QFI를 추가한 PDU 세션 내에서 고유한 QoS 규칙 식별자들을 할당하고, SDF 템플릿의 UL 부분에 대한 패킷 필터(들)를 설정하고, SDF 우선 순위에 대해 QoS 규칙 우선 순위를 설정함으로써 PDU 세션에 대한 QoS 규칙(들)을 생성한다. QoS 규칙은 UL 사용자 평면 트래픽의 분류 및 마킹을 가능하게 하는 UE에 제공된다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 QoS 플로우를 위한 분류 및 사용자 평면 마킹, QoS 플로우의 AN 자원에의 매핑을 예시한다.
1) 하향링크
SMF는 매 QoS 플로우를 위한 QFI를 할당한다. 그리고, SMF는 PCF에 의해 제공된 정보로부터 QoS 파라미터를 도출한다.
SMF는 QoS 플로우의 QoS 파라미터를 포함하는 QoS 프로필과 함께 QFI를 함께 (R)AN에게 제공한다. 그리고, PDU 세션 또는 QoS 플로우가 확립될 때 N2를 통해 QoS 프로필로서 QoS 플로우의 QoS 파라미터가 (R)AN에게 제공된다. 또한, NG-RAN이 사용될 때마다 사용자 평면은 활성화된다. 또한 non-GBR QoS 플로우를 위해 QoS 파라미터는 (R)AN에 미리 설정될 수 있다.
또한, UPF가 하향링크 사용자 평면 패킷의 분류 및 마킹을 수행할 수 있도록, SMF는 SDF 선호(precedence)와 해당 QFI와 함께 SDF template(즉, PCF로부터 수신한 SDF와 연관된 패킷 필터의 세트)를 UPF에게 제공한다.
하향링크 유입 데이터 패킷은 SDF 선호(precedence)(추가적인 N4 시그널링 개시 없이)에 따른 SDF 템플릿에 기반하여 분류된다. CN은 QFI를 이용한 N3(및 N9) 사용자 평면 마킹을 통해 QoS 플로우에 속하는 사용자 평면 트래픽을 분류한다. AN은 QoS 플로우를 AN 자원(즉, 3GPP RAN의 경우 DRB)에 바이딩(bind)한다. 이때, QoS 플로우와 AN 자원 간에 관계는 1:1로 제한되지 않는다. UE가 QFI를 수신할 수 있도록 QoS 플로우를 DRB에 매핑하기 위해 필요한 AN 자원을 설정하는 것은 AN에 달려있다(그리고 reflective QoS가 적용될 수 있음).
만일, 매칭이 발견되지 않고, 모든 QoS 플로우들이 하나 이상의 DL 패킷 필터들과 관련된 경우, UPF는 DL 데이터 패킷을 폐기할 수 있다.
하향링크 트래픽을 처리하는 데 적용되는 특징들은 이하와 같다:
- UPF는 SDF 템플릿을 기반으로 사용자 평면 트래픽을 QoS 플로우에 매핑한다.
- UPF는 세션-AMBR 시행을 수행하고, 충전 지원을 위해 PDU 카운팅을 수행한다.
- UPF는 5GC와 (A)AN 사이의 단일 터널에서 PDU 세션의 PDU들을 전송할 수 있으며, UPF는 QFI를 캡슐화 헤더에 포함시킬 수 있다.
- UPF는 하향링크에서 전송 레벨 패킷 마킹을 수행한다(예를 들어, 외부(outer) IP 헤더에 DiffServ 코드를 설정함). 전송 레벨 패킷 마킹은 5QI 및 연관된 QoS 플로우의 ARP를 기반으로 한다.
- (R)AN은 하향링크 패킷과 연관된 N3 터널을 고려하여, QFI 및 관련 5G QoS 특성 및 파라미터에 기초하여 QoS 플로우로부터의 PDU들을 액세스-특정 자원들로 매핑한다.
- 만일, reflective QoS가 적용되는 경우, UE는 새로운 derived QoS 규칙(또는 ‘UE derived QoS 규칙’이라 지칭 가능)을 생성할 수 있다. Derived QoS 규칙 내 패킷 필터는 DL 패킷(즉, DL 패킷의 헤더)으로부터 도출될 수 있으며, derived QoS 규칙의 QFI는 DL 패킷의 QFI에 따라 설정될 수 있다.
2) 상향링크
SMF는 QoS 규칙 식별자를 할당하고, QoS 플로우의 QFI를 추가하고, SDF template의 상향링크 부분에 패킷 필터(들)을 셋팅하고, SDF precedence에 QoS 규칙 precedence를 셋팅함으로써, PDU 세션을 위한 QoS 규칙(들)을 생성한다. UE가 분류 및 마킹을 수행할 수 있도록, SMF는 QoS 규칙들을 UE에게 제공할 수 있다.
QoS 규칙은 QoS 규칙 식별자, QoS 플로우의 QFI, 하나 또는 그 이상의 패킷 필터 및 선호값(precedence value)을 포함한다. 동일한 QFI(즉, 동일한 QoS 플로우)와 하나 이상의 QoS 규칙이 연관될 수 있다.
기본 QoS 규칙은 매 PDU 세션에 요구된다. 기본 QoS 규칙은 패킷 필터를 포함하지 않는(이 경우, 가장 높은 precedence value(즉, 가장 낮은 우선순위(priority))이 사용됨) PDU 세션의 QoS 규칙이다. 기본 QoS 규칙이 패킷 필터를 포함하지 않으면, 기본 QoS 규칙은 PDU 세션 내 어떠한 다른 QoS 규칙과도 매칭되지 않는 패킷의 처리를 정의한다.
UE는 상향링크 사용자 평면 트래픽의 분류 및 마킹을 수행한다. 즉, QoS 규칙에 기반하여 상향링크 트래픽을 QoS 플로우에 연계시킨다. 이 규칙은 N1을 통해 명시적으로 시그널링될 수도 있으며(PDU 세션 확립 시 또는 QoS 플로우 확립 시), 또는 UE 내 미리 설정될 수도 있으며, 또는 반영되는 QoS로부터 UE에 의해 암묵적으로 도출될 수도 있다.
UL에서, UE는 매칭 QoS 규칙(즉, 패킷 필터가 UL 패킷과 매칭)이 발견 될 때까지 QoS 규칙의 우선 순위 값(precedence value)에 기초하여(즉, precedence value가 증가되는 순서로) QoS 규칙의 패킷 필터에 대해 UL 패킷을 평가한다. UE는 상응하는 매칭 QoS 규칙에서의 QFI를 사용하여 UL 패킷을 QoS 흐름에 바인딩한다. UE는 QoS 플로우를 AN 자원에 바인딩(bind)한다.
만일, 매칭이 발견되지 않고, 기본 QoS 규칙이 하나 이상의 UL 패킷 필터를 포함하고 있는 경우, UE는 UL 데이터 패킷을 폐기할 수 있다.
상향링크 트래픽을 처리하는 데 적용되는 특징들은 이하와 같다:
- UE는 UL 사용자 평면 트래픽과 QoS 플로우 사이의 매핑을 결정하기 위해 저장된 QoS 규칙들을 사용할 수 있다. UE는 UL PDU를 매칭 패킷 필터를 포함하는 QoS 규칙의 QFI로 마킹하고, 상기 UL PDU를 RAN에 의해 제공된 매핑을 기반으로 QoS 플로우를 위한 대응하는 액세스 특정 자원을 이용하여 전송할 수 있다.
- (R)AN은 UPF에 대해 N3 터널을 통해 PDU를 전송한다. UL 패킷이 (R)AN으로부터 CN을 통과할 때, (R)AN은 QFI를 UL PDU의 캡슐화 헤더에 포함시키며, N3 터널을 선택한다.
- (R)AN은 상향링크에서 전송 레벨 패킷 마킹을 수행할 수 있으며, 전송 레벨 패킷 마킹은 5QI 및 연계된 QoS 플로우의 ARP에 기초할 수 있다.
- UPF는 UL PDU들의 QFI들이, UE에게 제공되거나, UE에 의해 암시적으로 도출된(예를 들어, reflective QoS의 경우) QoS 규칙들과 정렬되는지를 확인한다.
- UPF는 세션-AMBF 시행을 수행하고, 충전을 위한 패킷을 카운팅한다.
UL 분류자(classifier) PDU 세션의 경우, UL 분류자 기능을 지원하는 UPF에 UL 및 DL 세션-AMBR이 시행되어야 한다. 또한, DL 세션-AMBR은 N6 인터페이스를 종단하는 모든 UPF에서 별도로 시행되어야 한다(즉, UPF간의 상호 작용(interaction)을 필요로 하지 않음).
멀티 홈 PDU 세션의 경우, 분기점 기능을 지원하는 UPF에 UL 및 DL 세션-AMBR이 적용된다. 또한, DL 세션-AMBR은 N6 인터페이스를 종단하는 모든 UPF에서 별도로 시행되어야 한다(즉, UPF간의 상호 작용(interaction)을 필요로 하지 않음).
(R)AN은 non-GBR QoS 플로우별로 UL 및 DL에서 최대 비트 레이트(UE-AMBR) 제한을 시행해야 한다. UE는 세션-AMBR을 수신하면, 세션-AMBR을 사용하여 non-GBR 트래픽을 위한 PDU 세션 기반의 UL 레이트 제한을 수행해야 한다. PDU 세션당 레이트 제한 시행은 보장된 플로우 비트 레이트를 요구하지 않는 플로우에 적용한다. SDF당 MBR은 GBR QoS 플로우에 의무적(mandatory)이나 non-GBR QoS 플로우에 대해서는 선택적(optional)이다. MBR은 UPF에서 시행된다.
비구조적(unstructured) PDU에 대한 QoS 제어는 PDU 세션 레벨에서 수행된다. PDU 세션이 비구조적 PDU의 전송을 위해 셋업될 때, SMF는 PDU 세션의 어느(any) 패킷에 적용될 QFI를 UPF 및 UE에 제공한다.
MM/SM 분리(separation)
5GS(5th Generation System)의 코어 네트워크에서 이동성을 관리하는 네트워크 노드(AMF)와 세션을 관리하는 네트워크 노드(SMF)가 별개의 기능으로 분리되었다. 종래의 EPC 등에서의 MME가 제어 평면의 중심 역할을 해왔다면, 5GC에서는 주요 기능별로 엔티티/노드가 모듈화되어 분리되었다. 즉, 5GS에서는 종래의 MME가 이동성 관리 기능을 담당하는 AMF 및 세션 관리 기능을 담당하는 SMF로 분리되었다고 볼 수 있다.
SM 관련 NAS 계층 메시지 및 절차는 각 세션을 관리하는 SMF가 담당하며, 단말 자체의 등록 관리(Registration Management; RM) 및 연결 관리(Connection Management; CM)를 포함한 전반적인 MM(Mobility Management) 관리는 AMF가 담당하게 된다. 현재 TS 23.501에 정의된 AMF와 SMF의 역할은 다음과 같다.
1. AMF
AMF는 다음 기능을 포함한다. AMF 기능의 일부 또는 전부는 AMF의 단일 인스턴스에서 지원될 수 있다:
- RAN CP 인터페이스(N2)의 종단(termination)
- NAS(N1)의 종단, NAS 암호화(ciphering) 및 무결성(omtegrity) 보호
- 등록 관리
- 연결 관리
- 접근성(reachability) 관리
- 이동성 관리
- 합법적인(Lawful) intercept(AMF 이벤트 및 LI 시스템과의 인터페이스를 위한)
- SM 메시지 라우팅을 위한 transparent proxy
- 접속 인증(authentication)
- 접속 승인(authorization)
- 보안 앵커 기능(SEA): SEA는 AUSF 및 UE와 상호 작용하며, UE 인증 절차의 결과로서 확립된 중간(intermediate) 키를 수신한다. USIM 기반 인증의 경우, AMF는 AUSF에서 보안 자료(sequrity material)를 검색(retrieve)한다.
- 보안 컨텍스트 관리(SCM): SCM은 SEA에서 액세스-네트워크 특정(specific) 키를 추출하는 데 사용하는 키를 수신한다.
네트워크 기능 수에 관계없이 UE와 CN 사이의 액세스 네트워크 당 단 하나의 NAS 인터페이스 인스턴스가 있으며, 적어도 NAS 보안 및 이동성 관리를 구현하는 네트워크 기능 중 하나에서 종단(terminated)된다.
전술한 AMF의 기능에 더하여, AMF는 비-3GPP 액세스 네트워크를 지원하기 위해 다음 기능을 포함할 수 있다:
- N3IWF와의 N2 인터페이스 지원. 이 인터페이스를 통해 3GPP 액세스를 통해 정의된 일부 정보(예를 들어, 3GPP 셀 식별) 및 절차(예를 들어, 핸드-오버 관련)가 적용되지 않을 수 있으며, 3GPP 액세스에 적용되지 않는 비-3GPP 액세스 특정 정보가 적용될 수 있다.
- N3IWF를 통한 UE로 NAS 시그널링 지원. 3GPP 액세스를 통한 NAS 시그널링에 의해 지원되는 일부 절차는 신뢰할 수 없는 비-3GPP(예를 들어, 페이징) 액세스에 적용될 수 없다.
- N3IWF를 통해 연결된 UE의 인증의 지원.
- 비-3GPP 접속을 통해 접속되거나 3GPP 및 비-3GPP 접속을 통해 접속된 UE의 이동성 및 인증/보안 콘텍스트 상태(들)의 관리.
- 3GPP 및 비-3GPP 접속을 통해 유효한 조정된(co-ordinated) RM 관리 컨텍스트의 지원
- 비-3GPP 접속을 통한 연결을 위한 UE에 대한 전용(dedicated) CM 관리 컨텍스트의 지원.
모든 기능이 네트워크 슬라이스의 인스턴스에서 지원될 필요는 없다.
2. SMF
SMF는 다음 기능을 포함한다. SMF 기능의 일부 또는 전부는 SMF의 단일 인스턴스에서 지원될 수 있다:
- 세션 관리(예를 들어, UPF와 AN 노드간 터널 유지를 포함한 세션 확립, 수정 및 해제)
- UE IP 주소 할당 및 관리 (선택적 승인(authorization) 포함).
- UP 기능의 선택 및 제어.
- 트래픽을 적절한 대상으로 라우트하기 위해 UPF에서 트래픽 조정(steering)을 설정한다.
- 정책 제어 기능에 대한 인터페이스의 종료.
- 정책 적용(enforcement) 및 QoS의 일부를 제어한다.
- 합법적인(Lawful) intercept(SM 이벤트 및 LI 시스템과의 인터페이스를 위한)
- NAS 메시지의 SM 부분 종단.
- 다운링크 데이터 통지.
- AN에 N2 및 AMF를 통해 전송된 AN 특정 SM 정보의 개시자.
- 세션의 SSC 모드 결정(IP 타입 PDU 세션의 경우)
- 로밍 기능:
- QoS SLA를 적용하기 위한 로컬 수행 처리(handle local enforcement)(VPLMN).
- 충전(charging) 데이터 수집 및 충전 인터페이스(VPLMN).
- 합법적인(Lawful) intercept(VPLMN에서 SM 이벤트 및 LI 시스템과의 인터페이스를 위한)
- 외부 DN에 의한 PDU 세션 인증/승인을 위한 시그널링의 전달을 위해 외부 DN과의 상호 작용을 지원한다.
모든 기능이 네트워크 슬라이스의 인스턴스에서 지원될 필요는 없다.
SM 절차를 시작하기 위해서는 종래와 마찬가지로 반드시 CM-CONNECTED 상태, 즉 단말과 CN 사이에 안전한(secure) 시그널링 연결이 확립된 상태여야 한다. SM NAS 메시지는 AMF를 거쳐야 하는데, 이때 SM NAS 메시지는 AMF에 투명(transparent)하다. 즉, AMF는 자신을 통과하는 SM NAS 메시지 자체의 내용을 해독하거나 인식할 수 없다. 따라서, 여러 SMF가 있을 경우, AMF는 이 NAS 메시지를 어떤 SMF로 포워딩/라우팅할 것인지에 대해 별도로 지시받을 필요가 있다. 이를 위해, SM NAS 메시지 외부에 별도로 포워딩/라우팅을 위한 정보가 추가될 수 있다.
만일, PDU 세션이 이미 생성된 경우라면, 해당 PDU 세션의 PDU 세션 ID가 AMF가 해독 가능한 부분(특히, SM NAS 메시지 외부)에 표시될 수 있으며, AMF는 이를 기초로 메시지를 포워딩/라우팅 할 SMF를 찾을/인식할 수 있다. 이때, 매핑 테이블 방식 등이 사용될 수 있다. 만일 PDU 세션이 생성되지 않은 경우라면, AMF는 적절한 SMF를 선택하기 위해 DNN 및 S-NSSAI 등의 정보를 고려하여 SMF 선택 기능을 수행할 수 있다. AMF가 적절한 SMF를 선택하기 위한 정보는, 단말이 AMF가 해독/인식 가능한 부분에 표시되어 AMF에 제공될 수 있다.
등록(Registration) 절차
4세대 통신의 경우 단말이 EPS/LTE 시스템을 통해 시스템에 등록하기 위해 그리고 등록 상태를 유지하기 위해, 접속(Attach), TAU 절차를(in TS 23.401) 수행했다면, 5G 시스템에서는 기존 접속과 TAU 절차를 하나의 절차로 통합한 등록 절차를 수행하게 되고 해당 등록 절차가 TS 23.502에 아래와 같이 정의 되었다. 다만, 등록 절차는 목적에 따라 초기 등록 절차(어태치), 등록 업데이트 절차(TAU), 주기적 등록 업데이트 절차(p-TAU) 등으로 구분될/불릴 수 있다.
현재 등록 절차 중에 세션 확립이 수행될 수 있는지는 현재 논의 중에 있으며, RM 절차가 끝난 후 바로 SM 절차로 진입하는 방안과, EPC 기술과 마찬가지로 SM 메시지를 피기백하여 전송하는 방안이 있을 수 있다.
현재 TS 23.502 v0.2.0 에 반영된 등록 절차는 도 17과 같다.
도 17은 본 발명에 적용 가능한 등록 절차를 예시한 순서도이다.
1. UE 대 (R)AN: AN 메시지(AN 파라미터, 등록 요청(등록 타입, 가입자 영구 식별자(subscriber permanent identifier; SUPI) 또는 임시 사용자 ID, 보안 파라미터, NSSAI, UE 5GCN 능력, PDU 세션 상태)).
5G-RAN의 경우, AN 파라미터는, 예를 들어, SUPI, 임시 사용자 ID, 선택된 네트워크 및/또는 NSSAI를 포함한다.
등록 타입은, UE가 "초기(initial) 등록(즉, UE가 비-등록 상태에 있음)”, "이동성 등록 업데이트(즉, UE가 등록된 상태에 있고 이동성으로 인해 등록 절차를 개시)” 또는 "주기적 등록 업데이트(즉, UE가 등록된 상태에 있으며 주기적인 업데이트 타이머 만료로 인해 등록 절차 개시)” 수행을 원하는지 여부를 지시할 수 있다. 만일 포함된다면, 임시 사용자 ID는 마지막 서빙 AMF를 지시할 수 있다. UE가 3GPP 액세스의 PLMN과 다른 PLMN에서 비-3GPP 액세스를 통해 이미 등록된 경우, UE는 비-3GPP 액세스를 통한 등록 절차 동안 AMF에 의해 할당된 UE 임시 ID를 제공하지 않아야 한다.
보안 파라미터는 인증 및 무결성(integrity) 보호에 사용된다. NSSAI는 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보를 지시한다. PDU 세션 상태는 UE에서 사용 가능한 (이전에 확립된) PDU 세션들을 지시한다.
2. SUPI가 포함되거나 임시 사용자 ID가 유효한 AMF 및/또는 (R)AN을 지시하지 않는 경우, (R) AT 및 NSSAI에 기초하여 AMF가 선택된다. (R)AN은 TS 23.501에 설명된대로 AMF를 선택한다. (R)AN이 AMF를 선택할 수 없는 경우, 등록 요청을 기본(default) AMF로 전달한다. 기본 AMF는 UE를 위한 적절한 AMF의 선택을 담당한다. 기본 AMF와 선택된 AMF 간의 재배치(relocation)는 4.2.2.2.3절에 설명되어 있으며, 초기(initial) AMF는 기본 AMF를 참조하고 타겟 AMF는 선택된 AMF를 참조한다.
3. (R)AN에서 AMF로: N2 메시지(N2 파라미터, 등록 요청(등록 타입, 가입자 영구 식별자 또는 임시 사용자 ID, 보안 파라미터, NSSAI)).
5G-RAN이 사용될 때, N2 파라미터는 UE가 캠핑하고있는 셀과 관련된 위치 정보, 셀 식별자 및 RAT 타입을 포함한다.
UE에 의해 지시된 등록 타입이 주기적 등록 업데이트이면, 4 내지 17 단계는은 생략될 수 있다.
4. [조건부] new AMF에서 old AMF로: 정보 요청(완전한(complete) 등록 요청).
UE의 임시 사용자 ID가 등록 요청에 포함되고 서빙 AMF가 마지막 등록 이후 변경된 경우, 새로운 AMF는 UE의 SUPI 및 MM 컨텍스트를 요청하기 위해 완전한 등록 요청 IE(Information element)를 포함하는 old AMF로 정보 요청을 전송할 수 있다.
5. [조건부] old AMF에서 new AMF로: 정보 응답(SUPI, MM 컨텍스트, SMF 정보). old AMF는 UE의 SUPI 및 MM 컨텍스트를 포함하는 새로운 AMF에 대해 정보 응답으로 응답한다. old AMF에 활성화된 PDU 세션에 대한 정보가 있는 경우, old AMF는 SMF ID 및 PDU 세션 ID가 포함된 SMF 정보를 포함한다.
6. [조건부] AMF가 UE에게: 식별 요청 ().
SUPI가 UE에 의해 제공되지 않거나 old AMF로부터 검색되지 않으면, 식별 요청 절차는 신원 요청 메시지를 UE에 전송하는 AMF에 의해 개시된다.
7. [조건부] UE에서 AMF로: 식별 응답 ().
UE는 SUPI를 포함하는 식별 응답 메시지로 응답한다.
8. AMF는 AUSF를 호출(invoke)하기로 결정할 수 있다. 이 경우, AMF는 SUPI를 기초로 AUSF를 선택할 수 있다.
9. AUSF는 UE 및 NAS 보안 기능의 인증을 개시해야 한다.
AMF 재배치 절차(예를 들어. 네트워크 슬라이싱으로 인한)는 9단계 이후에 발생할 수 있다.
10. [조건부] new AMF에서 old AMF로: 정보 수신 확인(acknowledged) ().
AMF가 변경된 경우, new AMF는 UE MM 컨텍스트의 전달을 수신 확인한다. 인증/보안 절차가 실패하면 등록은 거절되고, new AMF는 old AMF에 거절 지시를 보낸다. old AMF는 정보 요청이 수신되지 않았던 것처럼 절차를 계속 진행한다.
11. [조건부] AMF에서 UE로: 식별 요청 ().
만일, PEI가 UE에 의해 제공되지 않았거나 old AMF로부터 검색되지 않은 경우, 식별 요청 절차는 AMF가 PEI를 검색하기 위해 신원 요청 메시지를 UE에 전송함으로써 개시된다.
12. 선택적으로 AMF는 ME 식별을 개시한다. PEI 확인은 4.7절에 설명된대로 수행된다.
13. 14 단계가 수행될 경우, SUPI에 기초하여 AMF는 UDM을 선택한다.
AMF는 TS 23.501에 설명된대로 UDM을 선택한다.
14. 마지막 등록 이후에 AMF가 변경되거나, AMF에서 UE에 대한 유효한 가입 컨텍스트가 없거나, UE가 AMF에서 유효한 컨텍스트를 참조하지 않는 SUPI를 제공하면, AMF는 위치 업데이트 절차를 개시할 수 있다. 이는 UDM이 old AMF에 대한 위치 취소(cancel location)를 개시하는 경우가 포함된다. old AMF는 MM 컨텍스트를 제거하고 가능한 모든 연계된 SMF(들)을 통지하며, new AMF는 AMF 관련 가입 데이터를 UDM으로부터 획득한 후에 UE에 대한 MM 컨텍스트를 생성할 수 있다. 업데이트 위치 절차는 TS 23.501에 따라 수행될 수 있다.
PEI는 업데이트 위치 절차에서 UDM에 제공된다.
15. 조건부로, SUPI에 기초하여 AMF는 PCF를 선택한다. AMF는 TS 23.501[2]에 설명된대로 PCF를 선택한다.
16. [선택 사항(optional)] AMF에서 PCF로: UE 컨텍스트 확립 요청 ().
AMF는 PCF에게 UE에 대한 운영자 정책을 적용할 것을 요청한다.
17. PCF에서 AMF로: UE 컨텍스트 확립 확인 ().
PCF는 UE 컨텍스트 확립 요청 메시지를 확인 응답한다.
18. [조건부] AMF에서 SMF로: N11 요청 ().
AMF가 변경되면, new AMF는 각 SMF에게 UE를 서빙하는 new AMF를 통지한다.
AMF는 이용 가능한 SMF 정보로 UE로부터의 PDU 세션 상태를 검증한다. AMF가 변경된 경우, 사용 가능한 SMF 정보가 old AMF로부터 수신될 수 있다. AMF는 UE에서 활성 상태가 아닌 PDU 세션과 관련된 모든 네트워크 자원들을 SMF가 해지(release)하도록 요청할 수 있다.
19. SMF에서 AMF로: N11 응답 ().
SMF는, 예를 들어, UPF 재배치의 트리거를 결정할 수 있다. 만일, UE에 의해 지시된 등록 타입이 주기적 등록 업데이트이면, 20 및 21 단계들은 생략될 수 있다.
20. [조건부] AMF에서 PCF로: UE 컨텍스트 종료 요청 ().
old AMF가 이전에 PCF에서 UE 컨텍스트가 확립되도록 요청했던 경우, old AMF는 PCF에서 UE 컨텍스트를 종료한다.
21. AMF에서 PCF로: UE 컨텍스트 종료 확인 ().
22. AMF에서 UE로: 등록 승인(임시 사용자 ID, 등록 영역, 이동성 제한, PDU 세션 상태, NSSAI, 주기적 등록 업데이트 타이머).
AMF는 등록이 승인되었음을 지시하는 등록 승인 메시지를 UE에 전송한다. AMF가 새로운 임시 사용자 ID를 할당하는 경우, 임시 사용자 ID가 포함된다. 이동성 제한이 UE에 적용되는 경우에 이동성 제한이 포함된다. AMF는 UE에게 PDU 세션 상태를 지시한다. UE는 수신된 PDU 세션 상태에서 활성으로 마킹되지 않은 PDU 세션과 관련된 임의의 내부 자원들을 제거한다. PDU 세션 상태 정보가 등록 요청에 존재하면, AMF는 UE에게 PDU 세션 상태를 지시해야 한다. NSSAI에는 승인된 S-NSSAI가 포함된다.
23. [조건부] UE에서 AMF로: 등록 완료 ().
UE는 새로운 임시 사용자 ID가 할당되었는지를 확인하기 위해, AMF에 등록 완료 메시지를 전송한다.
5G를 위한 PDU 세션 확립(establishment)
PDU 세션 설정 절차의 경우 두 가지 유형의 PDU 세션 설정이 존재한다.
- UE 개시 PDU 세션 확립 절차
- 네트워크 개시 PDU 세션 설확립 절차. 이 경우, 네트워크는 장치 트리거 메시지를 UE 측의 애플리케이션(들)에 전송한다. 장치 트리거 요청 메시지에 포함된 트리거 페이로드는 UE측의 애플리케이션이 PDU 세션 확립 요청을 트리거할 것으로 예상되는 정보를 포함한다. 그 정보에 기초하여, UE측의 애플리케이션(들)은 PDU 세션 확립 절차를 트리거링한다.
UE가 3GPP 액세스의 PLMN과 다른 PLMN에 위치하는 N3IWF를 통해 비-3GPP 액세스에 동시에 등록되면, 다음 절차의 기능 엔티티는 비(non)-로밍 및 LBO 시나리오에 대한 3GPP 액세스의 PLMN에 위치한다.
도 18은 본 발명에 적용될 수 있는 로컬 브레이크아웃을 갖는 로밍 및 비-로밍을 위한 UE-요청 PDU 세션 확립 절차를 예시한다.
본 절차는 로컬 브레이크아웃을 갖는 로밍 및 비-로밍에서의 PDU 세션 확립을 특정한다. 이 절차는 새로운 PDU 세션을 확립할 뿐만 아니라, 3GPP 액세스와 비-3GPP 액세스간에 기존 PDU 세션을 핸드오버하는 데 사용된다.
로밍의 경우, AMF는 PDU 세션이 LBO(Local breakout) 또는 홈 라우팅에서 확립되는지 결정한다. LBO의 경우, 절차는 SMF, UPF 및 PCF가 방문(visited) 네트워크에 위치한다는 차이점을 제외하고 비-로밍의 경우와 동일하다.
본 절차는 UE가 AMF 상에 이미 등록되어, AMF는 이미 UDM으로부터 사용자 가입 데이터를 검색한 것으로 가정한다.
1. UE에서 AMF로: NAS 메시지(S-NSSAI, DNN, PDU 세션 ID, 요청 타입, N1 SM 정보).
새로운 PDU 세션을 확립하기 위해, UE는 새로운 PDU 세션 ID를 생성한다.
UE는 N1 SM 정보 내의 PDU 세션 확립 요청을 포함하는 NAS 메시지의 전송에 의해 UE 요청(requested) PDU 세션 확립 절차를 개시한다. PDU 세션 확립 요청은 PDU 유형, SSC 모드, 프로토콜 설정(configuration) 옵션을 포함할 수 있다.
요청 타입은 PDU 세션 확립이 새로운 PDU 세션을 확립하라는 요청인 경우 "초기 요청"을 지시하고, 상기 요청이 3GPP 액세스와 비-3GPP 액세스 사이의 기존 PDU 세션을 나타내는 경우 "기존 PDU 세션"을 지시한다.
UE에 의해 전송된 NAS 메시지는 사용자 위치 정보 및 액세스 기술 타입 정보를 포함해야 하는 AMF에 대한 N2 메시지로 AN에 의해 캡슐화된다.
N1 SM 정보는 외부 DN에 의한 PDU 세션 권한 부여에 대한 정보가 포함 된 SM PDU DN 요청 컨테이너를 포함할 수 있다.
AMF는 사용자 위치 정보(예를 들어, RAN의 경우 셀 ID)와 함께 NAS SM 메시지(1 단계에서 작성)를 AN에서 수신한다.
2. AMF는 요청 타입이 "초기 요청"을 지시함에 따라 해당 메시지가 그 새로운 PDU 세션에 대한 요청에 해당하며, UE의 어떠한 기존 PDU 세션에 사용되지 않는 PDU 세션 ID을 결정할 수 있다. NAS 메시지가 S-NSSAI를 포함하지 않으면, AMF는 UE 가입 정보(subscription)에 따라 요청된 PDU 세션에 대한 기본(default) S-NSSAI를 결정할 수있다. AMF는 SMF를 선택한다. AMF는 PDU 세션 ID와 SMF ID의 연관을 저장한다.
요청 타입이 "기존 PDU 세션"을 지시하고 AMF가 PDU 세션 ID를 인식하지 못하거나 UDM의 구독 컨텍스트에 DNN에 해당하는 SMF ID가 포함되어 있지 않은 경우, 오류가 발생한다.
3. AMF에서 SMF: SM 요청(가입자 영구(permanant) ID, DNN, S-NSSAI, PDU 세션 ID, AMF ID, N1 SM 정보(PDU 세션 ID, PDU 세션 설정 요청), 사용자 위치 정보, 액세스 기술 유형, PEI).
AMF ID는 UE를 서비스하는 AMF를 고유하게 식별한다. N1 SM 정보는 UE로부터 수신된 PDU 세션 확립 요청을 포함한다.
4a. SMF에서 UDM으로: 가입 정보 데이터 요청(가입자 영구 ID, DNN).
3 단계의 요청 타입이 "기존 PDU 세션"을 나타내는 경우, SMF는 요청이 3GPP 액세스와 비-3GPP 액세스 사이의 핸드 오버로 인한 것임을 결정한다. SMF는 PDU 세션 ID를 기반으로 기존 PDU 세션을 식별한다.
SMF가 DNN과 관련된 UE에 대한 SM 관련 가입 데이터를 아직 검색하지 않은 경우, SMF는 이 가입 데이터를 요청한다.
4b. UDM에서 SMF로: 가입 정보 데이터 응답.
가입 정보 데이터에는 인증된 PDU 타입, 인증된 SSC 모드, 기본 QoS 프로파일이 포함된다.
SMF는 UE 요청이 사용자 가입 및 로컬 정책과 호환되는지를 검사한다. 호환되지 않는 경우, SMF는 AMF에 의해 중계된 NAS SM 시그널링(관련 SM 거절 원인 포함)을 통해 UE 요청을 거절하고, SMF는 AMF에게 PDU 세션 ID가 해제된 것으로 간주되어야 하며, 남은 절차를 건너뛸 것을 지시한다.
5. UPF를 통하여 SMF에서 DN로
SMF가 PDU 세션 확립을 승인(authorize)/인증(authenticate)해야 하는 경우, SMF는 UPF를 선택하고 PDU 세션 확립 승인/인증을 트리거한다.
PDU 세션 확립 승인/인증이 실패하면, SMF는 PDU 세션 확립 절차를 종료하고 UE에 대한 거절을 지시한다.
6a. 동적(dynamic) PCC(policy and charging control)가 배포되면 SMF는 PCF 선택을 수행한다.
6b. SMF는 PDU 세션에 대한 기본 PCC 규칙을 얻기 위해 PCF쪽으로 PDU-CAN 세션 확립을 시작할 수 있다. 3 단계의 요청 타입이 "기존 PDU 세션"을 지시하면, PCF는 대신 PDU-CAN 세션 수정을 시작한다.
5단계의 목적은 UPF를 선택하기 전에 PCC 규칙을 받는 것이다. PCC 규칙이 UPF 선택에 대한 입력으로 필요하지 않으면 5단계는 스킵될 수 있다.
7. 3단계의 요청 타입이 "초기 요청"을 지시하면, SMF는 PDU 세션에 대한 SSC 모드를 선택한다. 5단계가 수행되지 않으면 SMF는 UPF도 선택한다. PDU 타입 IPv4 또는 IPv6의 경우, SMF는 PDU 세션에 대한 IP 주소/prefix를 할당한다. 비구조적(unstructured) PDU 타입의 경우, SMF는 PDU 세션에 대한 IPv6 prefix와 N6 지점 간(point-to-point) 터널링(UDP/IPv6 기반)을 할당할 수 있다.
8. 동적 PCC가 배포되고 PDU-CAN 세션 확립이 아직 완료되지 않은 경우, SMF는 PDU 세션에 대한 기본 PCC 규칙을 얻기 위해 PCF쪽으로 PDU-CAN 세션 확립을 시작한다. 그렇지 않으면, 요청 타입이 "초기 요청"이고 동적 PCC가 배포되고 PDU 유형이 IPv4 또는 IPv6인 경우, SMF는 PDU-CAN 세션 수정을 시작하고 할당된 UE IP 주소/prefix를 PCF에 제공한다.
9. 요청 타입이 "초기 요청"을 지시하고 5단계가 수행되지 않은 경우, SMF는 선택된 UPF로 N4 세션 확립 절차를 시작하고, 그렇지 않으면 선택한 UPF로 N4 세션 수정 절차를 시작한다:
9a. SMF는 UPF에 N4 세션 확립/수정 요청을 보내고, 이 PDU 세션에 대해 UPF에 설치될 패킷 탐지, 시행(enforcement) 및 보고 규칙을 제공한다. SMF가 CN 터널 정보를 할당하면, 이 단계에서 CN 터널 정보가 UPF에 제공된다.
9b. UPF는 N4 세션 확립/수정 응답을 보내어 수신 확인한다(acknowledge). CN 터널 정보가 UPF에 의해 할당되면 이 단계에서 CN 터널 정보가 SMF에 제공된다.
10. SMF에서 AMF로: SM 응답(원인, N2 SM 정보(PDU 세션 ID, QoS 프로파일, CN 터널 정보), N1 SM 정보(PDU 세션 확립 승인(인가된 QoS 규칙, SSC 모드, S-NSSAI, 할당된 IPv4 주소))).
N2 SM 정보는 AMF가 다음을 포함하는 (R) AN에게 전달해야 하는 정보를 담고있다.
CN 터널 정보는 PDU 세션에 해당하는 N3 터널의 코어 네트워크 주소에 해당한다.
QoS 프로파일은 (R)AN에 QoS 파라미터와 QoS 흐름 식별자 간의 매핑을 제공한다. 다수의 QoS 프로파일들이 (R)AN에 제공될 수 있다.
PDU 세션 ID는 UE에 대한 AN 시그널링에 의해 UE에 대한 AN 자원들과 PDU 세션 간의 연관을 UE에 지시하기 위해 사용될 수 있다.
N1 SM 정보는 AMF가 UE에게 제공해야 하는 PDU 세션 확립 승인을 포함한다.
복수의 인가 된 QoS 규칙들은 N1 SM 정보 및 N2 SM 정보 내의 PDU 세션 확립 승인에 포함될 수 있다.
SM 응답은 또한 PDU 세션 ID 및 AMF가 타겟 UE뿐만 아니라 해당 타겟 UE로 어떤 액세스가 사용되는지를 결정하기 위한 정보를 포함한다.
액세스 정보는 UE가 3GPP 및 비-3GPP 액세스를 통해 동시에 접속되는 경우를 다룬다.
11. AMF에서 (R)AN으로: N2 PDU 세션 요청(N2 SM 정보, NAS 메시지(PDU 세션 ID, PDU 세션 확립 승인)).
AMF는 UE로 향하는 PDU 세션 ID 및 PDU 세션 확립 승인을 포함하는 NAS 메시지 및 N2 PDU 세션 요청 내의 SMF로부터 수신된 N2 SM 정보를 (R)AN에 전송한다.
12. (R)AN에서 UE로: (R) AN은 SMF로부터 수신된 정보와 관련된 UE와의 특정 시그널링 교환을 발행할 수 있다. 예를 들어, 3GPP RAN의 경우, 10단계에서 수신된 PDU 세션 요청에 대해 인가된 QoS 규칙과 관련된 필요한 RAN 자원을 UE가 확립하는 RRC 연결 재구성이 발생할 수 있다.
(R)AN은 또한 PDU 세션에 대해 (R)AN N3 터널 정보를 할당한다.
(R)AN은 10단계에서 제공된 NAS 메시지(PDU 세션 ID, N1 SM 정보(PDU 세션 확립 승인))를 UE에 포워딩한다. (R)AN은 필요한 RAN 자원이 확립되고 (R)AN 터널 정보의 할당이 성공적인 경우에만 NAS 메시지를 UE에 제공해야 한다.
13. (R)AN에서 AMF로: N2 PDU 세션 응답(PDU 세션 ID, 이유, N2 SM 정보(PDU 세션 ID, (R)AN 터널 정보, 허용/거절 된 QoS 프로파일 목록)).
(R)AN 터널 정보는 PDU 세션에 대응하는 N3 터널의 액세스 네트워크 주소에 해당한다.
14. AMF에서 SMF로: SM 요청(N2 SM 정보).
AMF는 (R)AN에서 수신한 N2 SM 정보를 SMF로 전달한다.
15a. 이 PDU 세션에 대한 N4 세션이 이미 확립되지 않은 경우, SMF는 UPF와 함께 N4 세션 확립 절차를 시작한다. 그렇지 않은 경우, SMF는 UPF를 사용하여 N4 세션 수정 절차를 시작한다. SMF는 AN 터널 정보와 CN 터널 정보를 제공한다. CN 터널 정보는 SMF가 8단계에서 CN 터널 정보를 선택한 경우에만 제공하면 된다.
PDU 세션 확립 요청이 3GPP와 비-3GPP 액세스 사이의 이동성(mobility)으로 인한 것이면, 이 단계에서 다운링크 데이터 경로는 타겟 액세스쪽으로 전환된다.
15b. UPF는 SMF에 N4 세션 확립/수정 응답을 제공한다.
16. SMF에서 AMF로: SM 응답(이유).
이 단계가 끝나면 AMF는 관련 이벤트를 SMF에 전달한다. (R)AN 터널 정보가 변경되거나 AMF가 재배치되는 핸드 오버 시에 발생한다.
17. UPF를 통하여 SMF에서 UE로: PDU 타입 IPv6의 경우 SMF는 IPv6 라우터 광고(Advertisement)를 생성하고 이를 N4와 UPF를 통해 UE로 보낸다.
18. PDU 세션 확립 요청가 3GPP 액세스과 비-3GPP 액세스 사이의 핸드 오버에 기인하는 경우, 즉 요청 타입이 "기존 PDU 세션"으로 설정된 경우, SMF는 소스 액세스(3GPP 또는 비-3GPP 액세스)를 통한 사용자 평면을 해지하기 위해 특정 단계를 수행한다.
네트워크가 시작한 PDU 세션 해제 절차의 단계에 대한 정확한 참조는 절차가 이용 가능할 때 정의된다.
19. SMF ID가 DNN 가입 컨텍스트의 UDM에 의해 4b 단계에 포함되지 않은 경우 SMF는 SMF 주소 및 DNN을 포함하여 "UF_Register UE NF" 서비스를 호출한다. UDM은 SMF ID, 주소 및 관련 DNN을 저장한다.
절차 중에 PDU 세션 확립이 성공적이지 않으면 SMF는 AMF에 알린다. AMF가 SMF를 PDU 세션 ID와 연관 시키면, SMF는 이 PDU 세션 ID와 관련된 수신(incoming) N1 시그널링의 통지에 자동으로 가입한다. 이러한 통지는 AMF가 N1 시그널링과 관련하여 (R)AN으로부터 수신한 임의의 사용자 위치 정보 및 액세스 타입을 자동으로 제공한다.
MM/SM 분리(separation)
5GS(5th Generation System)의 코어 네트워크에서 이동성을 관리하는 네트워크 노드(AMF)와 세션을 관리하는 네트워크 노드(SMF)가 별개의 기능으로 분리되었다. 종래의 EPC 등에서의 MME가 제어 평면의 중심 역할을 해왔다면, 5GC에서는 주요 기능별로 엔티티/노드가 모듈화되어 분리되었다. 즉, 5GS에서는 종래의 MME가 이동성 관리 기능을 담당하는 AMF 및 세션 관리 기능을 담당하는 SMF로 분리되었다고 볼 수 있다.
SM 관련 NAS 계층 메시지 및 절차는 각 세션을 관리하는 SMF가 담당하며, 단말 자체의 등록 관리(Registration Management; RM) 및 연결 관리(Connection Management; CM)를 포함한 전반적인 MM(Mobility Management) 관리는 AMF가 담당하게 된다. 현재 TS 23.501에 정의된 AMF와 SMF의 역할은 다음과 같다.
1. AMF
AMF는 다음 기능을 포함한다. AMF 기능의 일부 또는 전부는 AMF의 단일 인스턴스에서 지원될 수 있다:
- RAN CP 인터페이스(N2)의 종단(termination)
- NAS(N1)의 종단, NAS 암호화(ciphering) 및 무결성(omtegrity) 보호
- 등록 관리
- 연결 관리
- 접근성(reachability) 관리
- 이동성 관리
- 합법적인(Lawful) intercept(AMF 이벤트 및 LI 시스템과의 인터페이스를 위한)
- SM 메시지 라우팅을 위한 transparent proxy
- 접속 인증(authentication)
- 접속 승인(authorization)
- 보안 앵커 기능(SEA): SEA는 AUSF 및 UE와 상호 작용하며, UE 인증 절차의 결과로서 확립된 중간(intermediate) 키를 수신한다. USIM 기반 인증의 경우, AMF는 AUSF에서 보안 자료(sequrity material)를 검색(retrieve)한다.
- 보안 컨텍스트 관리(SCM): SCM은 SEA에서 액세스-네트워크 특정(specific) 키를 추출하는 데 사용하는 키를 수신한다.
네트워크 기능 수에 관계없이 UE와 CN 사이의 액세스 네트워크 당 단 하나의 NAS 인터페이스 인스턴스가 있으며, 적어도 NAS 보안 및 이동성 관리를 구현하는 네트워크 기능 중 하나에서 종단(terminated)된다.
전술한 AMF의 기능에 더하여, AMF는 비-3GPP 액세스 네트워크를 지원하기 위해 다음 기능을 포함할 수 있다:
- N3IWF와의 N2 인터페이스 지원. 이 인터페이스를 통해 3GPP 액세스를 통해 정의된 일부 정보(예를 들어, 3GPP 셀 식별) 및 절차(예를 들어, 핸드-오버 관련)가 적용되지 않을 수 있으며, 3GPP 액세스에 적용되지 않는 비-3GPP 액세스 특정 정보가 적용될 수 있다.
- N3IWF를 통한 UE로 NAS 시그널링 지원. 3GPP 액세스를 통한 NAS 시그널링에 의해 지원되는 일부 절차는 신뢰할 수 없는 비-3GPP(예를 들어, 페이징) 액세스에 적용될 수 없다.
- N3IWF를 통해 연결된 UE의 인증의 지원.
- 비-3GPP 접속을 통해 접속되거나 3GPP 및 비-3GPP 접속을 통해 접속된 UE의 이동성 및 인증/보안 콘텍스트 상태(들)의 관리.
- 3GPP 및 비-3GPP 접속을 통해 유효한 조정된(co-ordinated) RM 관리 컨텍스트의 지원
- 비-3GPP 접속을 통한 연결을 위한 UE에 대한 전용(dedicated) CM 관리 컨텍스트의 지원.
모든 기능이 네트워크 슬라이스의 인스턴스에서 지원될 필요는 없다.
2. SMF
SMF는 다음 기능을 포함한다. SMF 기능의 일부 또는 전부는 SMF의 단일 인스턴스에서 지원될 수 있다:
- 세션 관리(예를 들어, UPF와 AN 노드간 터널 유지를 포함한 세션 확립, 수정 및 해제)
- UE IP 주소 할당 및 관리 (선택적 승인(authorization) 포함).
- UP 기능의 선택 및 제어.
- 트래픽을 적절한 대상으로 라우트하기 위해 UPF에서 트래픽 조정(steering)을 설정한다.
- 정책 제어 기능에 대한 인터페이스의 종료.
- 정책 적용(enforcement) 및 QoS의 일부를 제어한다.
- 합법적인(Lawful) intercept(SM 이벤트 및 LI 시스템과의 인터페이스를 위한)
- NAS 메시지의 SM 부분 종단.
- 다운링크 데이터 통지.
- AN에 N2 및 AMF를 통해 전송된 AN 특정 SM 정보의 개시자.
- 세션의 SSC 모드 결정(IP 타입 PDU 세션의 경우)
- 로밍 기능:
- QoS SLA를 적용하기 위한 로컬 수행 처리(handle local enforcement)(VPLMN).
- 충전(charging) 데이터 수집 및 충전 인터페이스(VPLMN).
- 합법적인(Lawful) intercept(VPLMN에서 SM 이벤트 및 LI 시스템과의 인터페이스를 위한)
- 외부 DN에 의한 PDU 세션 인증/승인을 위한 시그널링의 전달을 위해 외부 DN과의 상호 작용을 지원한다.
모든 기능이 네트워크 슬라이스의 인스턴스에서 지원될 필요는 없다.
SM 절차를 시작하기 위해서는 종래와 마찬가지로 반드시 CM-CONNECTED 상태, 즉 단말과 CN 사이에 안전한(secure) 시그널링 연결이 확립된 상태여야 한다. SM NAS 메시지는 AMF를 거쳐야 하는데, 이때 SM NAS 메시지는 AMF에 투명(transparent)하다. 즉, AMF는 자신을 통과하는 SM NAS 메시지 자체의 내용을 해독하거나 인식할 수 없다. 따라서, 여러 SMF가 있을 경우, AMF는 이 NAS 메시지를 어떤 SMF로 포워딩/라우팅할 것인지에 대해 별도로 지시받을 필요가 있다. 이를 위해, SM NAS 메시지 외부에 별도로 포워딩/라우팅을 위한 정보가 추가될 수 있다.
만일, PDU 세션이 이미 생성된 경우라면, 해당 PDU 세션의 PDU 세션 ID가 AMF가 해독 가능한 부분(특히, SM NAS 메시지 외부)에 표시될 수 있으며, AMF는 이를 기초로 메시지를 포워딩/라우팅 할 SMF를 찾을/인식할 수 있다. 이때, 매핑 테이블 방식 등이 사용될 수 있다. 만일 PDU 세션이 생성되지 않은 경우라면, AMF는 적절한 SMF를 선택하기 위해 DNN 및 S-NSSAI 등의 정보를 고려하여 SMF 선택 기능을 수행할 수 있다. AMF가 적절한 SMF를 선택하기 위한 정보는, 단말이 AMF가 해독/인식 가능한 부분에 표시되어 AMF에 제공될 수 있다.
AMF 및 SMF간의 상호작용(interaction)
N1 관련 상호 작용은 다음과 같다:
- 하나의 N1 NAS 연결은 UE가 연결된 각 액세스에 사용된다.
- 단일 N1 NAS 연결은 등록 관리 및 연결 관리(RM / CM)와 UE 관련 SM 관련 메시지 및 절차에 사용된다. 단일 N1 종단점(termination point)은 AMF에 있다. AMF는 SM 관련 NAS 정보를 SMF로 전달한다. 또한, 액세스(예를 들어, 3GPP 액세스 또는 비-3GPP 액세스)를 통해 AMF에 의해 수신된 N1개의 NAS 시그널링에 대한 SM NAS 교환(예를 들어, SM NAS 메시지 응답들)은 동일한 액세스를 통해 전송된다.
UE가 다수의 (3GPP/비-3GPP) 액세스를 통해 접속되어있는 동안 단일 AMF에 의해 UE가 서비스되는 경우, 액세스당 N1개의 NAS 접속이 존재한다. 이 경우, 서빙 PLMN은 액세스(예를 들어, 3GPP 액세스 또는 비-3GPP 액세스)를 통해 AMF에 의해 수신된 N1 개의 NAS 시그널링에 대해, 더 많은 SM NAS 교환(예를 들어, SM NAS 메시지 응답)이 동일한 액세스를 통해 전송되도록 할 수 있다.
- AMF는 UE와 교환된 NAS 시그널링의 등록 관리 및 연결 관리 부분을 처리한다. SMF는 UE와 교환된 NAS 시그널링의 세션 관리 부분을 처리한다.
- RM/CM NAS 메시지, SM NAS 메시지와 해당 절차가 분리되어 AMF 내부의 NAS 라우팅 기능이 하나의 NAS 메시지가 SMF로 라우팅되거나 AMF에서 로컬로 처리되어야하는지 쉽게 알 수 있다. 이는, RM/CM NAS 메시지와 함께 SM NAS 메시지를 전송할 수 있다.
- AMF는 AMF가 등록 요청을 승인할지 여부를 결정할 때까지 등록 절차 중 SM 절차들을 보류해야 한다.
- AMF는 동일한 NAS 신호 내용의 연결된 SM 부분을 인식하지 않고 NAS 요청의 RM/CM 부분을 승인할지 여부를 결정할 수 있다.
- 특정 PDU 세션을 제공하기 위해 SMF가 선택되면 AMF는 이 PDU 세션과 관련된 모든 NAS 시그널링이 동일한 SMF 인스턴스에 의해 처리되도록 보장해야 한다.
AMF는 (예를 들어, LADN 가용 영역(availability area)에 대한 UE 위치에 대한) SMF로부터의 가입 정보에 기초하여 UE의 도달성(reachability)을 보고한다.
- SMF는 PDU 세션이 해제되었을 때 AMF에 알린다.
- 성공적인 PDU 세션 확립 시, AMF는 UE의 서빙 SMF의 식별자를 저장하고, SMF는 UE의 서빙 AMF의 식별자를 저장한다.
N2 관련 상호 작용은 다음과 같다:
- UE와 관련된 N2 시그널링은 AMF에서 종결된다. 즉, UE의 PDU 세션들의 수(0 일 수도 있음)에 관계없이 주어진 UE에 대한 고유한 N2 종결이 존재한다.
- 일부 N2 시그널링(예를 들어, 핸드 오버 관련 시그널링)은 AMF와 SMF의 동작을 요구할 수 있다. 이 경우, AMF는 AMF와 SMF간의 조정(coordination)을 보장할 책임을 진다.
N3 관련 상호 작용은 다음과 같다:
- 다수의 UPF를 사용하여 다수의 확립된 PDU 세션을 갖는 UE의 경우, SMF는 PDU 세션당 UE-CN 사용자 평면 연결의 독립적인 활성화를 지원한다.
N4 관련 상호 작용은 다음과 같다:
- SMF는 PDU 세션(UPF를 제어하기 위한 N4 인터페이스 포함)에 대한 종단간 제어 기능을 지원한다.
- 다운링크 N3 터널 정보없이 UE에 대해 어떤 DL 데이터가 도착했다는 것을 UPF가 인지하게 되면, UE가 도달 불가능하며, DL 데이터 통지가 AMF로 전송될 필요가 없다는 것을 인식하지 않는 한 SMF는 PDU 세션에 대한 사용자 평면 자원의 활성화를 트리거한다. UE가 CM-IDLE 상태에 있고 UE가 MICO 모드에 있지 않으면, AMF는 (AN의 유형에 따라) AN으로부터 UE 페이징을 트리거할 수 있다. UE가 MICO 모드에 있으면, AMF는 UE가 도달할 수 없으며 DL 데이터 통지가 AMF로 전송될 필요가 없다는 것을 SMF에 통지할 수 있다.
RM 및 SM 절차의 핸들링 방법
문제점 1.
기존 EPS에서는 항상 IP 연결(Always on IP connectivity)이라는 전제에 따라 단말이 망에 접속(Attach) 절차를 수행 시 반드시 최소한 하나의 PDN 연결을 설정/확립하도록 하였다. 이를 위해, 단말이 접속 절차를 시작할 때 접속 요청 메시지 안에 PDN 연결 요청 메시지를 피기백하여 네트워크에 전송하며, 네트워크는 만일 PDN 연결 절차가 실패했을 경우에는 접속 절차 자체를 실패로 판단하여 단말에 접속 거절을 송신하게 된다. 이때, 네트워크는 PDN 연결 거절 메시지와 함께 거절 이유(Reject Cause)로 MM 계층의 문제가 아닌 SM 계층 문제로 인한 거절임을 지시(예를 들어, #19 ESM failure)할 수 있다.
한 가지 예외 사항은 CIoT를 위한 특징으로 추가된 PDN 연결 없는 접속 혹은 PDN 연결을 갖는 EMM-REGISTERED인데, PDN 연결을 쓰지 않는 IoT 단말(예를 들어, SMS 등만을 사용하는 단말)에 PDN 연결없는 접속 능력이 있다면 접속 단계에서 PDN 연결을 요청하지 않을 수 있다. 네트워크에 역시 해당 능력이 있고 단말이 이 특징/능력을 사용하도록 허용된 경우라면 네트워크 역시 PDN 연결 생성 없이 접속을 허용할 수 있다.
5G에서도 이러한 MM 혹은 RM 과정과, SM 과정의 분리(decoupling)가 논의되고 있다. 기본적으로는 EPS의 PDN 연결 없는 접속의 철학처럼 종래 접속에 해당하는 초기 등록(Initial Registration) 메시지에 PDU 세션 확립 요청 메시지를 반드시 피기백할 필요는 없으나, 피기백 자체를 허용할지 여부에 따라 후속 동작이 달라질 수 있다. 또한 피기백을 허용하더라도 피기백된 SM 절차/메시지의 승인/성공 여부와 RM 절차/메시지의 승인/성공 여부가 연관 관계가 있을(coupled) 수도 있고, 없을(decoupled) 수도 있다.
만일 IP 연결이 필수적으로 필요한 단말(예를 들어, 스마트폰)이 5G 시스템에 접속하기 위하여 등록 절차를 수행하였으나 RM과 SM 절차가 분리(decoupled)되어 있을 경우, 등록 절차는 성공하였으나/승인되었음에도 SM 요청(PDU 세션 확립 요청)은 실패할/비승인될 수 있다.
이 경우, 단말은 어떠한 서비스도 받을 수 없으나 망에는 등록되어 있는 상태이다. 이 경우, 특히 IP 연결이 필수적인 스마트폰과 같은 단말은 사실상 배터리만 소모하는 불능 상태에 놓이게 된다.
문제점 2.
단말은 네트워크 슬라이스 서비스를 받기 위하여 등록 절차를 통해 요청(Requested) NSSAI를 요청하고, 네트워크는 단말에 허용된 허용(Allowed) NSSAI를 주게 된다. 만일 단말이 필요한 서비스를 요청하였으나 해당 네트워크가 그 서비스를 지원하지 못하거나 해당 단말에 허용하지 않을 경우, 단말은 요청한 서비스를 받을 수 없게 된다. 즉, 이 경우 단말은 등록은 되었으나 필요한 서비스를 받지는 상태에 놓이게 된다.
문제점 3.
문제점 1 혹은 2의 이유로 인하여 거절된 서비스를 재요청하기 위해 단말은 새로운 PLMN을 찾고자 할 수 있다. 만일 PDU 세션의 생성과 등록이 분리(decoupled)되어 있다면 RM 상태는 RM-REGISTERED일 수 있으나, 필요한 PDU 세션 혹은 필요한 네트워크 슬라이스를 받지 못할 수 있으며 이러한 경우 단말은 어떠한 서비스도 받을 수 없는 상태에 놓일 수 있다. 또한, 단말은 이미 RM-REGISTERED 상태이므로 RM-REGISTERED의 PLMN 검색 부-상태(sub-state)에 놓이게 된다. 그러나 이 경우, 단말이 PLMN을 다시 검색하더라도 지리적 영역이 크게 바뀌지 않은 이상 현재 캠핑한 PLMN이 가장 높은 우선 순위의 PLMN일 가능성이 높다.
따라서, 본 명세서에서는 상술한 문제점 1 내지 3을 해결하기 위한 방법에 대해 제안한다.
1. 발명 1
단말은 사용 특성/능력에 따라 PDU 세션이 필수적으로 필요하거나(예를 들어, 단말이 스마트폰인 경우), 사용할 능력은 되나 PDU 세션이 반드시 필요하지 않거나, 아예 PDU 세션이 필요하지 않을 수 있다(예를 들어, mIoT(massive IoT) 단말). 이러한 단말의 특성에 따라 등록 절차와 PDU 세션 확립간 상관 관계의 특성이 다를 수 있다.
기본적으로 5GS에 등록을 시도하는 단말이 등록 절차를 시작할 때, PDU 세션 확립 요청 메시지를 피기백할지 말지는 optional feature이나 단말이 필요한 경우 PDU 세션 확립 요청 메시지를 피기백하여 보낼 수 있다. 이때 만일, PDU 세션이 반드시 필요할 경우, 단말은 등록 절차 내에서 네트워크로 전송하는 특정 메시지의 특정 필드/IE 등에 “PDU 세션 필수(PDU session required)” 혹은 “항상 PDU 연결 필수(Always-on PDU connectivity required)” 등과 같이 PDU 세션의 생성이 반드시 필요하다는 의미의 지시를 포함시킬 수 있다. 설명의 편의를 위해, 이하에서 이러한 지시는 ‘PDU 필수 정보/지시/플래그(PDU required info/indication/flag)’라 지칭한다. 이러한 PDU 필수 정보/지시/플래그는 등록 요청 메시지 내의 요청 타입, UE 네트워크 능력 혹은 SM 페이로드 타입 등과 같은 필드/IE에 포함되어 전송되거나, 혹은 PDU 필수 정보/지시/플래그를 위해 별도로 정의된 필드/IE에 포함되어 전송될 수 있다.
네트워크는 등록 요청을 받았을 때, 피기백된 SM 요청 처리에 앞서 시스템 등록 절차를 우선적으로 수행할 수 있다(종래에는 SM과 RM/MM에 대한 요청을 동시에 처리함, MME에서 통합적으로 SM 및 MM을 관리/처리하였기 때문). AMF에서의 UE RM 상태가 RM-REGISTERED가 되면, AMF는 SMF로 단말로부터 수신한 SM 요청(PDU 세션 확립 요청)를 포워딩할 수 있다.
등록 요청 메시지에 PDU 필수 정보/지시/플래그가 포함되어 있을 경우, 네트워크(특히, SMF)는 이 단말에 대한 PDU session 생성 시 (선택적으로) 이를 고려할 수 있다. 이때, AMF는 바로 등록 요청에 대한 응답을 보내지 않고 PDU 세션 확립 절차의 결과를 수신할 때까지 대기할 수 있다(예를 들어, 응답 메시지를 펜딩).
만일, PDU 필수 정보/지시/플래그를 수신하였으나 PDU 세션 확립 과정이 실패하였다면, SMF는 PDU 세션 확립 거절 메시지를 AMF에게 전송할 수 있다. 이때, SMF는 N11 계층의 메시지를 통해 SM 절차가 실패했음을 알려준다. 만일 SM 거절 이유가 AMF의 잘못된 포워딩 등과 같이 AMF의 정보 업데이트로 해결 가능한 경우, 혹은 그 외의 이유로 필요할 경우 거절 이유(cause)를 AMF에 전달할 수 있다. 이 경우, AMF는 등록 실패를 간주하며, 거절 이유를 등록 거절 메시지에 피기백/포함하여 단말에게 전달할 수 있다. 이때 등록 거절 메시지의 (거절) 이유 값은 SM 요청 실패 등과 같이 PDU 세션 생성의 실패임을 명시하도록 설정될 수 있다.
반대로, PDU 세션 확립이 성공하였다면 SMF는 PDU 세션 확립 승인 메시지를 AMF에게 전달한다. AMF는 이를 등록 승인 메시지에 피기백/포함하여 단말에게 전달할 수 있다.
만일, 등록 요청 메시지에 PDU 필수 정보/지시/플래그가 포함되어 있지 않거나, PDU 세션이 필수적이지 않음을 지시하는 정보/지시/플래그가 포함되었다면, AMF는 PDU 세션 확립 절차의 응답을 기다리지 않고 바로 등록 승인을 전송할 수 있다(등록이 승인되는 한). 이 경우, 네트워크는 바로 CM-IDLE 상태로 가는 대신 SM 응답이 오기까지 NAS 시그널링 연결 혹은 N1 연결을 유지할 수 있다. 혹은, AMF는 PDU 세션 확립 절차의 응답을 기다렸다가 이 응답을 등록 승인 메시지에 포함/피기백하여 단말에게 전달한다.
PDU 세션 확립 절차가 실패하더라도 네트워크(AMF)는 등록 절차에 대해서는 승인할 수 있으며, 이 경우 등록 승인 메시지에 PDU 세션 확립 거절 메시지를 피기백/포함하여 보낼 수 있다.
어떠한 경우라도 만일 세션과 무관하게 RM 관련 절차가 실패할 경우, AMF는 SMF로 SM 메시지를 전달하지 않고 바로 등록 거절을 단말에게 반환할 수 있다.
2. 발명 2 - 서비스 사용 불가로 인한 PLMN 재선택(PLMN re-selection due to the service unavailability)
단말은 PDU 세션 혹은 특정 서비스를 위한 슬라이스를 요청했으나, 요청이 거절되어 RM-REGISTERED 상태이면서도 서비스를 받을 수 없는 상태에 놓일 수 있다.
2-1) 단말은 “PLMN 선택 면제 리스트(PLMN selection Exemption List)” 혹은 “서비스 불가 PLMN 리스트(Service Unavailable PLMN list)” 등 PLMN 선택 시 고려 가능한 후보에서 제외되는 리스트(이하, ‘새로운 리스트(New list)’라 지칭)를 생성/저장/관리할 수 있다. 만일 등록 과정 등을 통해서 단말이 요청하는 서비스가 모두 거절되었을 경우, 단말은 현재의 PLMN 및/또는 RAT 정보를 이 새로운 리스트에 추가할 수 있다. 이때, 단말은 해당 PLMN 및/또는 RAT 조합에서 거절된 서비스에 관한 서비스 descriptor를 저장할 수 있다(예를 들어, 거절된 서비스와 관련된 DNN, S-NSSAI 등). 단말은 PLMN 선택을 위해 고려할 후보 PLMN 리스트에서 ‘새로운 리스트’에 포함된 PLMN을 제외하고 PLMN 선택을 수행할 수 있다. 새로운 PLMN이 선택되면 단말은 새로운 PLMN에 캠핑하게 되는데, 이때 이전 PLMN에 대해서 명시적 등록 해제(explicit deregistration)을 보낼 수도 있고, 혹은 UDM 위치 업데이트(location update)를 통한 암시적 등록 해제(implicit deregistration)를 진행할 수도 있다.
2-2) 만일 단말이 요청한 서비스가 일정 시간 동안만 허용되지 않을 경우, 네트워크는 단말에 거절 정보와 함께 재시도 제한 타이머(retry restriction timer) 정보를 줄 수 있다. 이때 재시도 제한 타이머 정보는 명시적인 타이머 값으로 지시될 수도 있고, 특정 범위의 descriptor로 지시될 수도 있다.
단말은 원하는 서비스를 일정 시간동안 받을 수 없고 이러한 재시도 제한 타이머 정보를 지시받은 경우, 2-1)과 마찬가지로 새로운 PLMN을 찾을 수 있다. 단, 이 경우 2-1)에서 제안된 ‘새로운 리스트’에 재시도 제한 타이머 정보도 저장할 수 있다. 이는 타이머 실시예에 따라 실제 타이머 값 혹은 timestamp의 형태로 구현될 수 있다.
만일 새로운 리스트 상의 PLMN에 대한 타이머가 만료되거나 혹은 timestamp 기재 시간 경과 시, 단말은 해당 PLMN을 새로운 리스트 상에서 삭제할 수 있다.
새로운 PLMN을 통해 서비스를 받더라도 단말은 주기적으로 Home PLMN 혹은 더 높은 우선 순위의 PLMN을 검색할 수 있다. 만일, 이전에 서비스를 받을 수 없던 PLMN이 새로운 리스트에서 지워진 후에는 주기적인 PLMN 검색 시 해당 PLMN이 더 높은 우선 순위의 PLMN이므로 재선택이 가능하다.
2-3) 단말은 액세스 기술을 갖는 사용자 제어 PLMN 선택자(PLMN Selector with Access Technology)를 관리하고 있으며, 이를 통해 HPLMN, EPLMN 등을 제외한 PLMN들의 우선 순위를 관리한다. 만일 네트워크가 단말이 요청한 서비스를 모두 거절할 경우 단말은 액세스 기술을 갖는 사용자 제어 PLMN 선택자 상에서 현재 PLMN을 가장 낮은 우선 순위로 업데이트할 수 있다. 만일 현재 PLMN이 HPLMN 혹은 EHPLMN일 경우에, 본 실시예는 적용되지 않는다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 등록 절차를 예시한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 실시예들이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략된다. 또한, 본 순서도에서 적어도 하나의 단계가 삭제되거나 새로운 단계가 추가될 수 있다.
우선, AMF는 단말의 등록을 요청하는 등록 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신할 수 있다(S1910). 이때, 등록 요청 메시지에는, 상기 단말에 대한 PDU 세션의 확립을 요청하는 SM 메시지 및 PDU 세션의 확립이 필수적인지 여부를 지시하는 지시자가 포함되어 있을 수 있다. 이때, 지시자는 요청된 PDU 세션 확립에 대한 필수 여부를 통합적으로 지시하거나 PDU 세션별로 지시할 수도 있다. 또한, 지시자는 등록 요청 메시지 내의 요청 타입 필드, UE(User Equipment) 네트워크 능력(capability) 필드 또는 SM(Session Management) 페이로드 타입 필드에 포함될 수 있다.
다음으로, AMF는 상기 등록 요청 메시지에 대한 등록 응답 메시지를 단말로 전송할 수 있다(S1920).
또한, 본 순서도에는 도시하지 않았으나, AMF는 등록 요청 메시지에 따른 상기 단말의 RM 상태 전환에 기초하여 SMF로 SM 메시지의 전달 여부를 결정할 수 있다. 보다 상세하게는, AMF는 등록 요청 메시지에 따라 단말의 RM 상태가 RM-DEREGISTERED에서 RM-REGISTERED로 전환된 경우, SM 메시지를 SMF로 전달할 수 있다. 반대로, 등록 요청 메시지에 따라 단말의 RM 상태가 RM-DEREGISTERED로 유지되는 경우, AMF는 SM 메시지를 SMF로 전달하지 않고 등록 응답 메시지로서 등록 거절 메시지를 단말로 전송할 수 있다.
SM 메시지가 SMF로 전달된 경우, AMF는 지시자가 PDU 세션의 확립이 필수적임을 지시한 경우, SM 메시지에 대한 SM 응답 메시지를 수신한 후에 등록 응답 메시지를 전송할 수 있다. 반대로, 지시자가 PDU 세션의 확립이 필수적이지 않음을 지시한 경우, AMF는 SM 응답 메시지 수신 여부와 무관하게 등록 응답 메시지를 전송할 수 있다. 여기서 SM 응답 메시지는, PDU 세션 확립 요청의 승인 여부 및/또는 PDU 세션 확립 요청이 거절되는 경우 거절 이유에 관한 정보를 포함하도록 구성될 수 있다.
지시자가 PDU 세션의 확립이 필수적임을 지시한 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 상기 SM 응답 메시지에 기초하여 결정될 수 있다. 보다 상세하게는, SM 응답 메시지가 PDU 세션 확립의 승인을 지시하는 경우, 등록 응답 메시지의 타입은 등록 승인(accept) 메시지로 결정되며, SM 응답 메시지가 PDU 세션 확립의 거절을 지시하는 경우, 등록 응답 메시지의 타입은 등록 거절 메시지로 결정될 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 20를 참조하면, 무선 통신 시스템은 네트워크 노드(2010)와 다수의 단말(UE)(2020)을 포함한다.
네트워크 노드(2010)는 프로세서(processor, 2011), 메모리(memory, 2012) 및 통신 모듈(communication module, 2013)을 포함한다. 프로세서(2011)는 앞서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2011)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2012)는 프로세서(2011)와 연결되어, 프로세서(2011)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(2013)은 프로세서(2011)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 네트워크 노드(2010)의 일례로, 기지국, MME, HSS, SGW, PGW, 어플리케이션 서버 등이 이에 해당될 수 있다. 특히, 네트워크 노드(2010)가 기지국인 경우, 통신 모듈(2013)은 무선 신호를 송/수신하기 위한 RF부(radio frequency unit)을 포함할 수 있다.
단말(2020)은 프로세서(2021), 메모리(2022) 및 통신 모듈(또는 RF부)(2023)을 포함한다. 프로세서(2021)는 앞서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2021)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2022)는 프로세서(2021)와 연결되어, 프로세서(2021)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(2023)는 프로세서(2021)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(2012, 2022)는 프로세서(2011, 2021) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2011, 2021)와 연결될 수 있다. 또한, 네트워크 노드(2010)(기지국인 경우) 및/또는 단말(2020)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
도 21는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
특히, 도 21에서는 앞서 도 20의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.
도 21를 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(2110), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(2135), 파워 관리 모듈(power management module)(2105), 안테나(antenna)(2140), 배터리(battery)(2155), 디스플레이(display)(2115), 키패드(keypad)(2120), 메모리(memory)(2130), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(2125)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(2145) 및 마이크로폰(microphone)(2150)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.
프로세서(2110)는 앞서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서(2110)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(2130)는 프로세서(2110)와 연결되고, 프로세서(2110)의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(2130)는 프로세서(2110) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2110)와 연결될 수 있다.
사용자는 예를 들어, 키패드(2120)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(2150)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서(2110)는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(2125) 또는 메모리(2130)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(2110)는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(2115) 상에 디스플레이할 수 있다.
RF 모듈(2135)는 프로세서(2110)에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(2110)는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈(2135)에 전달한다. RF 모듈(2135)은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(2140)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈(2135)은 프로세서(2110)에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(2145)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 명세서에서 ‘A 및/또는 B’는 A 및/또는 B 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 3GPP LTE/LTE-A/NR(5G) 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A/NR(5G) 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 AMF(Access and Mobility management Function)의 단말 등록(registration) 방법에 있어서,
    상기 단말의 등록을 요청하는 등록 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계; 및
    상기 등록 요청 메시지에 대한 등록 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계; 를 포함하되,
    상기 등록 요청 메시지는, 상기 단말에 대한 PDU(Packet Data Unit) 세션의 확립(establish)을 요청하는 SM(Session Management) 메시지 및 상기 PDU 세션의 확립이 필수적인지(required) 여부를 지시하는 지시자를 포함하는, 등록 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 등록 요청 메시지에 따른 상기 단말의 RM(Registration Management) 상태 전환에 기초하여 SMF(Session Management Function)로 상기 SM 메시지의 전달 여부를 결정하는 단계; 를 더 포함하는, 등록 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 SM 메시지의 전달 여부를 결정하는 단계는,
    상기 등록 요청 메시지에 따라 상기 단말의 RM 상태가 RM-DEREGISTERED에서 RM-REGISTERED로 전환된 경우, 상기 SM 메시지를 상기 SMF로 전달하고,
    상기 등록 요청 메시지에 따라 상기 단말의 RM 상태가 상기 RM-DEREGISTERED로 유지되는 경우, 상기 SM 메시지를 상기 SMF로 전달하지 않고 상기 등록 응답 메시지로서 등록 거절 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계인, 등록 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 SM 메시지가 상기 SMF로 전달된 경우, 상기 등록 응답 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적임을 지시한 경우, 상기 SM 메시지에 대한 SM 응답 메시지를 수신한 후에 수행되고,
    상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적이지 않음을 지시한 경우, 상기 SM 응답 메시지 수신 여부와 무관하게 수행되는, 등록 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 SM 응답 메시지는,
    상기 PDU 세션 확립 요청의 승인 여부 및/또는 상기 PDU 세션 확립 요청이 거절되는 경우 거절 이유에 관한 정보를 포함하는, 등록 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적임을 지시한 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 상기 SM 응답 메시지에 기초하여 결정되는, 등록 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 SM 응답 메시지가 상기 PDU 세션 확립의 승인을 지시하는 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 등록 승인(accept) 메시지로 결정되며,
    상기 SM 응답 메시지가 상기 PDU 세션 확립의 거절을 지시하는 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 등록 거절 메시지로 결정되는, 등록 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 지시자는 상기 등록 요청 메시지 내의 요청 타입 필드, UE(User Equipment) 네트워크 능력(capability) 필드 또는 SM(Session Management) 페이로드 타입 필드에 포함되는, 등록 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 단말 등록 방법을 수행하는 AMF(Access and Mobility management Function)에 있어서,
    신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및
    상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서; 를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 단말의 등록을 요청하는 등록 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하고,
    상기 등록 요청 메시지에 대한 등록 응답 메시지를 상기 단말로 전송하되,
    상기 등록 요청 메시지는, 상기 단말에 대한 PDU(Packet Data Unit) 세션의 확립(establish)을 요청하는 SM(Session Management) 메시지 및 상기 PDU 세션의 확립이 필수적인지 여부를 지시하는 지시자를 포함하는, AMF.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 등록 요청 메시지에 따른 상기 단말의 RM(Registration Management) 상태 전환에 기초하여 SMF(Session Management Function)로 상기 SM 메시지의 전달 여부를 결정하는, AMF.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 SM 메시지의 전달 여부를 결정하는 경우,
    상기 등록 요청 메시지에 따라 상기 단말의 RM 상태가 RM-DEREGISTERED에서 RM-REGISTERED로 전환된 경우, 상기 SM 메시지를 상기 SMF로 전달하고,
    상기 등록 요청 메시지에 따라 상기 단말의 RM 상태가 상기 RM-DEREGISTERED로 유지되는 경우, 상기 SM 메시지를 상기 SMF로 전달하지 않고 상기 등록 응답 메시지로서 등록 거절 메시지를 상기 단말로 전송하는, AMF.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 SM 메시지가 상기 SMF로 전달된 경우, 상기 프로세서는,
    상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적임을 지시한 경우, 상기 SM 메시지에 대한 SM 응답 메시지를 수신한 후에 상기 등록 메시지를 전송하고,
    상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적이지 않음을 지시한 경우, 상기 SM 응답 메시지 수신 여부와 무관하게 상기 등록 메시지를 전송하는, AMF.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 SM 응답 메시지는,
    상기 PDU 세션 확립 요청의 승인 여부 및/또는 상기 PDU 세션 확립 요청이 거절되는 경우 거절 이유에 관한 정보를 포함하는, AMF.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 지시자가 상기 PDU 세션의 확립이 필수적임을 지시한 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 상기 SM 응답 메시지에 기초하여 결정되는, AMF.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 SM 응답 메시지가 상기 PDU 세션 확립의 승인을 지시하는 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 등록 승인(accept) 메시지로 결정되며,
    상기 SM 응답 메시지가 상기 PDU 세션 확립의 거절을 지시하는 경우, 상기 등록 응답 메시지의 타입은 등록 거절 메시지로 결정되는, AMF.
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