WO2020017880A1 - 무선 통신 시스템에서의 데이터 전달 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서의 데이터 전달 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2020017880A1
WO2020017880A1 PCT/KR2019/008814 KR2019008814W WO2020017880A1 WO 2020017880 A1 WO2020017880 A1 WO 2020017880A1 KR 2019008814 W KR2019008814 W KR 2019008814W WO 2020017880 A1 WO2020017880 A1 WO 2020017880A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
data
information
network
node
terminal
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/008814
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
천성덕
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to US17/260,197 priority Critical patent/US20210321320A1/en
Publication of WO2020017880A1 publication Critical patent/WO2020017880A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/22—Processing or transfer of terminal data, e.g. status or physical capabilities
    • H04W8/24—Transfer of terminal data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02—Arrangements for optimising operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/08—Testing, supervising or monitoring using real traffic
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/24—Accounting or billing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/14—Spectrum sharing arrangements between different networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/02—Access restriction performed under specific conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system and to a method and apparatus for transmitting / receiving data.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • a wireless communication system is a multiple access system capable of supporting communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency (SC-FDMA).
  • 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
  • MCD division multiple access
  • MCDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • MC-FDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • M2M machine-to-machine
  • smart phones and tablet PCs which require high data transfer rates
  • M2M machine-to-machine
  • carrier aggregation technology, cognitive radio technology, etc. to efficiently use more frequency bands, and increase the data capacity transmitted within a limited frequency Multi-antenna technology, multi-base station cooperation technology, and the like are developing.
  • a node is a fixed point capable of transmitting / receiving a radio signal with a UE having one or more antennas.
  • a communication system with high density nodes can provide higher performance communication services to the UE by cooperation between nodes.
  • An object of the present invention is to propose a method for the terminal to effectively transmit data in a wireless communication system.
  • an object of the present invention is to measure a data usage of the terminal in the network, through which the terminal proposes a method for effectively transmitting data in a wireless communication system.
  • a data transmission method of a terminal in a wireless communication system comprising: transmitting a data maximum usage value set in the terminal to a first node of a network; Receiving setting update information from the first node when the data usage value measured at the second node of the network reaches the maximum data usage value; And updating, based on the configuration update information, a configuration related to data use, wherein the configuration update information is reset by a core network, the communication environment is reset, and is included in the network based on the communication environment. If the setting of these is changed, it may be information received.
  • the terminal may communicate using an unlicensed band or Wi-fi (Wireless Fidelity).
  • Wi-fi Wireless Fidelity
  • the configuration change of the nodes included in the network may be to prohibit data transmission using the mobile network to the terminal, or may allow only data transmission using an unlicensed band.
  • the configuration update information may include quality of service (QoS) information of the provided communication service or the measured data usage value.
  • QoS quality of service
  • the QoS information may include information indicating that the quality of the communication service may be deteriorated due to the use of an unlicensed band.
  • the setting related to the data use may be for blocking data transmission on the uplink.
  • the method may further include transmitting, to the first node, information about an access method indicating a radio access technology that may be applied for using a communication service.
  • the connection between the terminal and the network may be set by the first node.
  • a result value for connection establishment between the terminal and the network may be received from the first node.
  • the communication environment reset may transmit information to a policy and charging rule function (PCRF) or an online charging system (OCS) / offline charging system (OFCS) node.
  • PCRF policy and charging rule function
  • OCS online charging system
  • OFCS offline charging system
  • the second node may be a packet data network gateway (P-GW) or a node associated with a charging system.
  • P-GW packet data network gateway
  • the information on the access method may include a priority value for the radio access technology that can be applied for using the communication service.
  • the transmitting of the information on the access method may be delivered during a radio resource control (RRC) connection process with a base station or a service request process with the first node.
  • RRC radio resource control
  • a terminal for transmitting data in a wireless communication system comprising: a communication module; A display unit; Memory; A processor controlling the communication module, the display unit, and the memory; Wherein the processor transmits the data maximum usage value stored in the memory to the first node of the network through the communication module, and the data usage value measured at the second node of the network reaches the data maximum usage value.
  • the configuration update information may be determined by the core network. When the configuration of nodes included in the network is reset and changed based on the communication environment, the received information may be received.
  • the processor may communicate through the communication module using an unlicensed band or Wi-fi (Wireless Fidelity).
  • Wi-fi Wireless Fidelity
  • the configuration change of the nodes included in the network may be to prohibit data transmission using the mobile network to the terminal, or may allow only data transmission using an unlicensed band.
  • the setting related to the data use may be for blocking data transmission on the uplink.
  • the processor may transmit information on a connection method indicating a wireless access technology that may be applied for using a communication service through the communication module to the first node.
  • the processor may receive a result value of the first node establishing a connection between the terminal and the network, based on the information on the connection method, through the communication module.
  • a terminal can effectively transmit data in a wireless communication system.
  • FIG 1 illustrates an AI device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 illustrates an AI server according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 illustrates an AI system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • 5 is an exemplary diagram showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • FIG. 6A illustrates an example of additionally utilizing only NR, that is, 5G radio access technology, in an existing EPS system.
  • FIG. 6B is an exemplary diagram in which an LTE radio connection is additionally added in a situation where NG RAN and NGC are utilized.
  • 6C is a block diagram of a 5G architecture that can be applied to the present invention.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a control plane.
  • FIG. 8 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a user plane.
  • LTE Long Term Evolution
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a random access process.
  • RRC 11 is a diagram illustrating a connection process in a radio resource control (RRC) layer.
  • RRC radio resource control
  • FIG. 12 illustrates the flow of (downlink / uplink) signal between a UE and a network node (s) in a conventional system.
  • Figure 13 illustrates the flow of (downlink / uplink) signal between the UE and the network node (s) in the improved system to which the present invention is applied.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a case of blocking data use when a user reaches a set maximum usage amount according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram illustrating a case in which a user blocks data use according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram illustrating a case of blocking data use when a user reaches a set maximum usage amount according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a data transmission / reception process according to the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of a node device applied to the proposal of the present invention.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some of the components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment, or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the IEEE 802.xx system, the 3GPP system, the 3GPP LTE system, and the 3GPP2 system. That is, obvious steps or parts which are not described among the embodiments of the present invention may be described with reference to the above documents.
  • the present specification provides 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321, 3GPP TS 36.322, 3GPP TS 36.323, 3GPP TS 36.331, 3GPP TS 23.203, 3GPP TS 23.401, 3GPP TS 24.301, 3GPP TS 23.228, 3GPP TS 29.228 , 3GPP TS 23.218, 3GPP TS 22.011, 3GPP TS 36.413 may be incorporate by reference.
  • a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal. Certain operations 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 apparent 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.
  • the term 'base station (BS)' refers to a fixed station, a Node B, an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point (AP), and a general NB (gNB).
  • 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. may be replaced.
  • 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.
  • the three key requirements areas for 5G are: (1) Enhanced Mobile Broadband (eMBB) area, (2) massive Machine Type Communication (mMTC) area, and (3) ultra-reliability and It includes the area of Ultra-reliable and Low Latency Communications (URLLC).
  • eMBB Enhanced Mobile Broadband
  • mMTC massive Machine Type Communication
  • URLLC Ultra-reliable and Low Latency Communications
  • KPI key performance indicator
  • eMBB goes far beyond basic mobile Internet access and covers media and entertainment applications in rich interactive work, cloud or augmented reality.
  • Data is one of the key drivers of 5G and may not see dedicated voice services for the first time in the 5G era.
  • voice is expected to be treated as an application simply using the data connection provided by the communication system.
  • the main reasons for the increased traffic volume are the increase in content size and the increase in the number of applications requiring high data rates.
  • Streaming services audio and video
  • interactive video and mobile Internet connections will become more popular as more devices connect to the Internet. Many of these applications require always-on connectivity to push real-time information and notifications to the user.
  • Cloud storage and applications are growing rapidly in mobile communication platforms, which can be applied to both work and entertainment.
  • cloud storage is a special use case that drives the growth of uplink data rates.
  • 5G is also used for remote work in the cloud and requires much lower end-to-end delays to maintain a good user experience when tactile interfaces are used.
  • Entertainment For example, cloud gaming and video streaming are another key factor in increasing the need for mobile broadband capabilities. Entertainment is essential in smartphones and tablets anywhere, including in high mobility environments such as trains, cars and airplanes.
  • Another use case is augmented reality and information retrieval for entertainment.
  • augmented reality requires very low latency and instantaneous amount of data.
  • one of the most anticipated 5G use cases relates to the ability to seamlessly connect embedded sensors in all applications, namely mMTC.
  • potential IoT devices are expected to reach 20 billion.
  • Industrial IoT is one of the areas where 5G plays a major role in enabling smart cities, asset tracking, smart utilities, agriculture and security infrastructure.
  • URLLC includes new services that will transform the industry through ultra-reliable / low latency available links such as remote control of key infrastructure and self-driving vehicles.
  • the level of reliability and latency is essential for smart grid control, industrial automation, robotics, drone control and coordination.
  • 5G can complement fiber-to-the-home (FTTH) and cable-based broadband (or DOCSIS) as a means of providing streams that are rated at hundreds of megabits per second to gigabits per second. This high speed is required to deliver TVs in 4K and higher resolutions (6K, 8K and higher) as well as virtual and augmented reality.
  • Virtual Reality (AVR) and Augmented Reality (AR) applications include nearly immersive sporting events. Certain applications may require special network settings. For example, for VR games, game companies may need to integrate core servers with network operator's edge network servers to minimize latency.
  • Automotive is expected to be an important new driver for 5G, with many use cases for mobile communications to vehicles. For example, entertainment for passengers requires simultaneous high capacity and high mobility mobile broadband. This is because future users continue to expect high quality connections regardless of their location and speed.
  • Another use case in the automotive sector is augmented reality dashboards. It identifies objects in the dark above what the driver sees through the front window and overlays information that tells the driver about the distance and movement of the object.
  • wireless modules enable communication between vehicles, information exchange between the vehicle and the supporting infrastructure, and information exchange between the vehicle and other connected devices (eg, devices carried by pedestrians).
  • the safety system guides alternative courses of action to help drivers drive safer, reducing the risk of an accident.
  • the next step will be a remotely controlled or self-driven vehicle.
  • Smart cities and smart homes will be embedded in high-density wireless sensor networks.
  • the distributed network of intelligent sensors will identify the conditions for cost and energy-efficient maintenance of the city or home. Similar settings can be made for each hypothesis.
  • Temperature sensors, window and heating controllers, burglar alarms and appliances are all connected wirelessly. Many of these sensors are typically low data rates, low power and low cost. However, for example, real time HD video may be required in certain types of devices for surveillance.
  • Smart grids interconnect these sensors using digital information and communication technologies to collect information and act accordingly. This information can include the behavior of suppliers and consumers, allowing smart grids to improve the distribution of fuels such as electricity in efficiency, reliability, economics, sustainability of production and in an automated manner. Smart Grid can be viewed as another sensor network with low latency.
  • the health sector has many applications that can benefit from mobile communications.
  • the communication system can support telemedicine, providing clinical care at a distance. This can help reduce barriers to distance and improve access to healthcare services that are not consistently available in remote rural areas. It is also used to save lives in critical care and emergencies.
  • a mobile communication based wireless sensor network can provide remote monitoring and sensors for parameters such as heart rate and blood pressure.
  • Wireless and mobile communications are becoming increasingly important in industrial applications. Wiring is expensive to install and maintain. Thus, the possibility of replacing the cables with reconfigurable wireless links is an attractive opportunity in many industries. However, achieving this requires that the wireless connection operate with cable-like delay, reliability, and capacity, and that management is simplified. Low latency and very low error probability are new requirements that need to be connected in 5G.
  • Logistics and freight tracking are important examples of mobile communications that enable the tracking of inventory and packages from anywhere using a location-based information system.
  • the use of logistics and freight tracking typically requires low data rates but requires wide range and reliable location information.
  • Machine learning refers to the field of researching methodologies to define and solve various problems dealt with in the field of artificial intelligence. do.
  • Machine learning is defined as an algorithm that improves the performance of a task through a consistent experience with a task.
  • ANN Artificial Neural Network
  • the artificial neural network may be defined by a connection pattern between neurons of different layers, a learning process of updating model parameters, and an activation function generating an output value.
  • the artificial neural network may include an input layer, an output layer, and optionally one or more hidden layers. Each layer contains one or more neurons, and the artificial neural network may include synapses that connect neurons to neurons. In an artificial neural network, each neuron may output a function value of an active function for input signals, weights, and deflections input through a synapse.
  • the model parameter refers to a parameter determined through learning and includes weights of synaptic connections and deflection of neurons.
  • the hyperparameter means a parameter to be set before learning in the machine learning algorithm, and includes a learning rate, the number of iterations, a mini batch size, an initialization function, and the like.
  • the purpose of learning artificial neural networks can be seen as determining model parameters that minimize the loss function.
  • the loss function can be used as an index for determining an optimal model parameter in the learning process of an artificial neural network.
  • Machine learning can be categorized into supervised learning, unsupervised learning, and reinforcement learning.
  • Supervised learning refers to a method of learning artificial neural networks with a given label for training data, and a label indicates a correct answer (or result value) that the artificial neural network must infer when the training data is input to the artificial neural network.
  • Unsupervised learning may refer to a method of training artificial neural networks in a state where a label for training data is not given.
  • Reinforcement learning can mean a learning method that allows an agent defined in an environment to learn to choose an action or sequence of actions that maximizes cumulative reward in each state.
  • Machine learning which is implemented as a deep neural network (DNN) including a plurality of hidden layers among artificial neural networks, is called deep learning (Deep Learning), which is part of machine learning.
  • DNN deep neural network
  • Deep Learning Deep Learning
  • machine learning is used to mean deep learning.
  • a robot can mean a machine that automatically handles or operates a given task by its own ability.
  • a robot having a function of recognizing the environment, judging itself, and performing an operation may be referred to as an intelligent robot.
  • Robots can be classified into industrial, medical, household, military, etc. according to the purpose or field of use.
  • the robot may include a driving unit including an actuator or a motor to perform various physical operations such as moving a robot joint.
  • the movable robot includes a wheel, a brake, a propeller, and the like in the driving unit, and can travel on the ground or fly in the air through the driving unit.
  • Autonomous driving means a technology that drives by itself, and an autonomous vehicle means a vehicle that runs without a user's manipulation or with minimal manipulation of a user.
  • the technology of maintaining a driving lane the technology of automatically adjusting speed such as adaptive cruise control, the technology of automatically driving along a predetermined route, the technology of automatically setting a route when a destination is set, etc. All of these may be included.
  • the vehicle includes a vehicle having only an internal combustion engine, a hybrid vehicle having both an internal combustion engine and an electric motor together, and an electric vehicle having only an electric motor, and may include not only automobiles but also trains and motorcycles.
  • the autonomous vehicle may be viewed as a robot having an autonomous driving function.
  • Extended reality collectively refers to virtual reality (VR), augmented reality (AR), and mixed reality (MR).
  • VR technology provides real world objects and backgrounds only in CG images
  • AR technology provides virtual CG images on real objects images
  • MR technology mixes and combines virtual objects in the real world.
  • Graphic technology
  • MR technology is similar to AR technology in that it shows both real and virtual objects.
  • virtual objects are used as complementary objects to real objects, whereas in MR technology, virtual objects and real objects are used in an equivalent nature.
  • HMD Head-Mount Display
  • HUD Head-Up Display
  • mobile phone tablet PC, laptop, desktop, TV, digital signage, etc. It can be called.
  • FIG 1 illustrates an AI device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the AI device 100 includes a TV, a projector, a mobile phone, a smartphone, a desktop computer, a notebook computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation device, a tablet PC, a wearable device, and a set-top box (STB). ), A DMB receiver, a radio, a washing machine, a refrigerator, a desktop computer, a digital signage, a robot, a vehicle, or the like.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • STB set-top box
  • the terminal 100 includes a communication unit 110, an input unit 120, a running processor 130, a sensing unit 140, an output unit 150, a memory 170, a processor 180, and the like. It may include.
  • the communicator 110 may transmit / receive data to / from external devices such as the other AI devices 100a to 100e or the AI server 200 using wired or wireless communication technology.
  • the communicator 110 may transmit / receive sensor information, a user input, a learning model, a control signal, and the like with external devices.
  • the communication technology used by the communication unit 110 includes Global System for Mobile communication (GSM), Code Division Multi Access (CDMA), Long Term Evolution (LTE), 5G, Wireless LAN (WLAN), and Wireless-Fidelity (Wi-Fi). ), Bluetooth (Bluetooth®), Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), ZigBee, Near Field Communication (NFC), and the like.
  • GSM Global System for Mobile communication
  • CDMA Code Division Multi Access
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G Fifth Generation
  • Wi-Fi Wireless-Fidelity
  • Bluetooth Bluetooth
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • ZigBee ZigBee
  • NFC Near Field Communication
  • the input unit 120 may acquire various types of data.
  • the input unit 120 may include a camera for inputting an image signal, a microphone for receiving an audio signal, a user input unit for receiving information from a user, and the like.
  • a signal obtained from the camera or microphone may be referred to as sensing data or sensor information by treating the camera or microphone as a sensor.
  • the input unit 120 may acquire input data to be used when acquiring an output using training data and a training model for model training.
  • the input unit 120 may obtain raw input data, and in this case, the processor 180 or the running processor 130 may extract input feature points as preprocessing on the input data.
  • the learning processor 130 may train a model composed of artificial neural networks using the training data.
  • the learned artificial neural network may be referred to as a learning model.
  • the learning model may be used to infer a result value with respect to new input data other than the training data, and the inferred value may be used as a basis for judgment to perform an operation.
  • the running processor 130 may perform AI processing together with the running processor 240 of the AI server 200.
  • the running processor 130 may include a memory integrated with or implemented in the AI device 100.
  • the running processor 130 may be implemented using the memory 170, an external memory directly coupled to the AI device 100, or a memory held in the external device.
  • the sensing unit 140 may acquire at least one of internal information of the AI device 100, surrounding environment information of the AI device 100, and user information using various sensors.
  • the sensors included in the sensing unit 140 include a proximity sensor, an illumination sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a gyro sensor, an inertial sensor, an RGB sensor, an IR sensor, a fingerprint sensor, an ultrasonic sensor, an optical sensor, a microphone, and a li. , Radar and so on.
  • the output unit 150 may generate an output related to visual, auditory, or tactile.
  • the output unit 150 may include a display unit for outputting visual information, a speaker for outputting auditory information, and a haptic module for outputting tactile information.
  • the memory 170 may store data supporting various functions of the AI device 100.
  • the memory 170 may store input data, training data, training model, training history, and the like acquired by the input unit 120.
  • the processor 180 may determine at least one executable operation of the AI device 100 based on the information determined or generated using the data analysis algorithm or the machine learning algorithm. In addition, the processor 180 may control the components of the AI device 100 to perform a determined operation.
  • the processor 180 may request, search for, receive, or utilize data of the running processor 130 or the memory 170, and may perform an operation predicted or determined to be preferable among the at least one executable operation.
  • the components of the AI device 100 may be controlled to execute.
  • the processor 180 may generate a control signal for controlling the corresponding external device and transmit the generated control signal to the corresponding external device.
  • the processor 180 may obtain intention information about the user input, and determine the user's requirements based on the obtained intention information.
  • the processor 180 uses at least one of a speech to text (STT) engine for converting a voice input into a string or a natural language processing (NLP) engine for obtaining intention information of a natural language. Intent information corresponding to the input can be obtained.
  • STT speech to text
  • NLP natural language processing
  • At least one or more of the STT engine or the NLP engine may be configured as an artificial neural network, at least partly learned according to a machine learning algorithm. At least one of the STT engine or the NLP engine may be learned by the running processor 130, learned by the running processor 240 of the AI server 200, or may be learned by distributed processing thereof. It may be.
  • the processor 180 collects history information including operation contents of the AI device 100 or feedback of a user about the operation, and stores the information in the memory 170 or the running processor 130, or the AI server 200. Can transmit to external device. The collected historical information can be used to update the learning model.
  • the processor 180 may control at least some of the components of the AI device 100 to drive an application program stored in the memory 170. In addition, the processor 180 may operate by combining two or more of the components included in the AI device 100 to drive the application program.
  • FIG 2 illustrates an AI server 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the AI server 200 may refer to an apparatus for learning an artificial neural network using a machine learning algorithm or using an learned artificial neural network.
  • the AI server 200 may be composed of a plurality of servers to perform distributed processing, or may be defined as a 5G network.
  • the AI server 200 may be included as a part of the AI device 100 to perform at least some of the AI processing together.
  • the AI server 200 may include a communication unit 210, a memory 230, a running processor 240, a processor 260, and the like.
  • the communication unit 210 may transmit / receive data with an external device such as the AI device 100.
  • the memory 230 may include a model storage unit 231.
  • the model storage unit 231 may store a trained model or a trained model (or artificial neural network 231a) through the running processor 240.
  • the running processor 240 may train the artificial neural network 231a using the training data.
  • the learning model may be used while mounted in the AI server 200 of the artificial neural network, or may be mounted and used in an external device such as the AI device 100.
  • the learning model can be implemented in hardware, software or a combination of hardware and software. When some or all of the learning model is implemented in software, one or more instructions constituting the learning model may be stored in the memory 230.
  • the processor 260 may infer a result value with respect to the new input data using the learning model, and generate a response or control command based on the inferred result value.
  • FIG 3 shows an AI system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the AI system 1 may include at least one of an AI server 200, a robot 100a, an autonomous vehicle 100b, an XR device 100c, a smartphone 100d, or a home appliance 100e.
  • This cloud network 10 is connected.
  • the robot 100a to which the AI technology is applied, the autonomous vehicle 100b, the XR device 100c, the smartphone 100d or the home appliance 100e may be referred to as the AI devices 100a to 100e.
  • the cloud network 10 may refer to a network that forms part of the cloud computing infrastructure or exists in the cloud computing infrastructure.
  • the cloud network 10 may be configured using a 3G network, 4G or Long Term Evolution (LTE) network or a 5G network.
  • LTE Long Term Evolution
  • the devices 100a to 100e and 200 constituting the AI system 1 may be connected to each other through the cloud network 10.
  • the devices 100a to 100e and 200 may communicate with each other through the base station, but may communicate with each other directly without passing through the base station.
  • the AI server 200 may include a server that performs AI processing and a server that performs operations on big data.
  • the AI server 200 includes at least one or more of the AI devices constituting the AI system 1, such as a robot 100a, an autonomous vehicle 100b, an XR device 100c, a smartphone 100d, or a home appliance 100e. Connected via the cloud network 10, the AI processing of the connected AI devices 100a to 100e may help at least a part.
  • the AI devices constituting the AI system 1 such as a robot 100a, an autonomous vehicle 100b, an XR device 100c, a smartphone 100d, or a home appliance 100e.
  • the AI processing of the connected AI devices 100a to 100e may help at least a part.
  • the AI server 200 may train the artificial neural network according to the machine learning algorithm on behalf of the AI devices 100a to 100e and directly store the learning model or transmit the training model to the AI devices 100a to 100e.
  • the AI server 200 receives input data from the AI devices 100a to 100e, infers a result value with respect to the received input data using a learning model, and generates a response or control command based on the inferred result value. Can be generated and transmitted to the AI device (100a to 100e).
  • the AI devices 100a to 100e may infer a result value from input data using a direct learning model and generate a response or control command based on the inferred result value.
  • the AI devices 100a to 100e to which the above-described technology is applied will be described.
  • the AI devices 100a to 100e illustrated in FIG. 3 may be viewed as specific embodiments of the AI device 100 illustrated in FIG. 1.
  • the robot 100a may be applied to an AI technology, and may be implemented as a guide robot, a transport robot, a cleaning robot, a wearable robot, an entertainment robot, a pet robot, an unmanned flying robot, or the like.
  • the robot 100a may include a robot control module for controlling an operation, and the robot control module may refer to a software module or a chip implemented in hardware.
  • the robot 100a acquires state information of the robot 100a by using sensor information obtained from various types of sensors, detects (recognizes) the surrounding environment and an object, generates map data, or moves a route and travels. You can decide on a plan, determine a response to a user interaction, or determine an action.
  • the robot 100a may use sensor information obtained from at least one sensor among a rider, a radar, and a camera to determine a movement route and a travel plan.
  • the robot 100a may perform the above operations by using a learning model composed of at least one artificial neural network.
  • the robot 100a may recognize the surrounding environment and the object using the learning model, and determine the operation using the recognized surrounding environment information or the object information.
  • the learning model may be directly learned by the robot 100a or may be learned by an external device such as the AI server 200.
  • the robot 100a may perform an operation by generating a result using a direct learning model, but transmits sensor information to an external device such as the AI server 200 and receives the result generated accordingly to perform an operation. You may.
  • the robot 100a determines a movement route and a travel plan by using at least one of map data, object information detected from sensor information, or object information obtained from an external device, and controls the driving unit to determine the movement path and the travel plan. Accordingly, the robot 100a may be driven.
  • the map data may include object identification information for various objects arranged in a space in which the robot 100a moves.
  • the map data may include object identification information about fixed objects such as walls and doors and movable objects such as flower pots and desks.
  • the object identification information may include a name, type, distance, location, and the like.
  • the robot 100a may control the driving unit based on the control / interaction of the user, thereby performing an operation or driving.
  • the robot 100a may acquire the intention information of the interaction according to the user's motion or voice utterance, and determine the response based on the obtained intention information to perform the operation.
  • the autonomous vehicle 100b may be implemented by an AI technology and implemented as a mobile robot, a vehicle, an unmanned aerial vehicle, or the like.
  • the autonomous vehicle 100b may include an autonomous driving control module for controlling the autonomous driving function, and the autonomous driving control module may refer to a software module or a chip implemented in hardware.
  • the autonomous driving control module may be included inside as a configuration of the autonomous driving vehicle 100b, but may be configured as a separate hardware and connected to the outside of the autonomous driving vehicle 100b.
  • the autonomous vehicle 100b obtains state information of the autonomous vehicle 100b by using sensor information obtained from various types of sensors, detects (recognizes) an environment and an object, generates map data, A travel route and a travel plan can be determined, or an action can be determined.
  • the autonomous vehicle 100b may use sensor information acquired from at least one sensor among a lidar, a radar, and a camera, similarly to the robot 100a, to determine a movement route and a travel plan.
  • the autonomous vehicle 100b may receive or recognize sensor information from external devices or receive information directly recognized from external devices. .
  • the autonomous vehicle 100b may perform the above operations by using a learning model composed of at least one artificial neural network.
  • the autonomous vehicle 100b may recognize a surrounding environment and an object using a learning model, and determine a driving line using the recognized surrounding environment information or object information.
  • the learning model may be learned directly from the autonomous vehicle 100b or may be learned from an external device such as the AI server 200.
  • the autonomous vehicle 100b may perform an operation by generating a result using a direct learning model, but transmits sensor information to an external device such as the AI server 200 and receives the result generated accordingly. You can also do
  • the autonomous vehicle 100b determines a moving route and a driving plan by using at least one of map data, object information detected from sensor information, or object information obtained from an external device, and controls the driving unit to determine the moving route and the driving plan. According to the plan, the autonomous vehicle 100b can be driven.
  • the map data may include object identification information for various objects arranged in a space (eg, a road) on which the autonomous vehicle 100b travels.
  • the map data may include object identification information about fixed objects such as street lights, rocks, buildings, and movable objects such as vehicles and pedestrians.
  • the object identification information may include a name, type, distance, location, and the like.
  • the autonomous vehicle 100b may perform an operation or drive by controlling the driving unit based on the user's control / interaction.
  • the autonomous vehicle 100b may acquire the intention information of the interaction according to the user's motion or voice utterance, and determine the response based on the obtained intention information to perform the operation.
  • AI technology is applied to the XR device 100c, and a head-mount display (HMD), a head-up display (HUD) provided in a vehicle, a television, a mobile phone, a smartphone, a computer, a wearable device, a home appliance, and a digital signage It may be implemented as a vehicle, a fixed robot or a mobile robot.
  • HMD head-mount display
  • HUD head-up display
  • the XR apparatus 100c analyzes three-dimensional point cloud data or image data acquired through various sensors or from an external device to generate location data and attribute data for three-dimensional points, thereby providing information on the surrounding space or reality object. It can obtain and render XR object to output. For example, the XR apparatus 100c may output an XR object including additional information about the recognized object in correspondence with the recognized object.
  • the XR apparatus 100c may perform the above-described operations using a learning model composed of at least one artificial neural network.
  • the XR apparatus 100c may recognize a reality object in 3D point cloud data or image data using a learning model, and may provide information corresponding to the recognized reality object.
  • the learning model may be learned directly from the XR device 100c or learned from an external device such as the AI server 200.
  • the XR apparatus 100c may perform an operation by generating a result using a direct learning model, but transmits sensor information to an external device such as the AI server 200 and receives the result generated accordingly. It can also be done.
  • the robot 100a may be implemented using an AI technology and an autonomous driving technology, such as a guide robot, a transport robot, a cleaning robot, a wearable robot, an entertainment robot, a pet robot, an unmanned flying robot, or the like.
  • an autonomous driving technology such as a guide robot, a transport robot, a cleaning robot, a wearable robot, an entertainment robot, a pet robot, an unmanned flying robot, or the like.
  • the robot 100a to which the AI technology and the autonomous driving technology are applied may mean a robot itself having an autonomous driving function, a robot 100a interacting with the autonomous vehicle 100b, and the like.
  • the robot 100a having an autonomous driving function may collectively move devices according to a given copper line or determine a copper line by itself without controlling the user.
  • the robot 100a and the autonomous vehicle 100b having the autonomous driving function may use a common sensing method to determine one or more of a movement route or a driving plan.
  • the robot 100a and the autonomous vehicle 100b having the autonomous driving function may determine one or more of the movement route or the driving plan by using information sensed through the lidar, the radar, and the camera.
  • the robot 100a which interacts with the autonomous vehicle 100b, is present separately from the autonomous vehicle 100b and is linked to the autonomous driving function inside or outside the autonomous vehicle 100b, or the autonomous vehicle 100b. ) May perform an operation associated with the user who boarded.
  • the robot 100a interacting with the autonomous vehicle 100b may acquire sensor information on behalf of the autonomous vehicle 100b and provide the sensor information to the autonomous vehicle 100b or obtain sensor information and display the surrounding environment information or the like.
  • the autonomous vehicle function of the autonomous vehicle 100b can be controlled or assisted.
  • the robot 100a interacting with the autonomous vehicle 100b may monitor a user in the autonomous vehicle 100b or control a function of the autonomous vehicle 100b through interaction with the user. .
  • the robot 100a may activate the autonomous driving function of the autonomous vehicle 100b or assist the control of the driver of the autonomous vehicle 100b.
  • the function of the autonomous vehicle 100b controlled by the robot 100a may include not only an autonomous vehicle function but also a function provided by a navigation system or an audio system provided in the autonomous vehicle 100b.
  • the robot 100a interacting with the autonomous vehicle 100b may provide information or assist a function to the autonomous vehicle 100b outside the autonomous vehicle 100b.
  • the robot 100a may provide traffic information including signal information to the autonomous vehicle 100b, such as a smart signal light, or may interact with the autonomous vehicle 100b, such as an automatic electric charger of an electric vehicle. You can also automatically connect an electric charger to the charging port.
  • the robot 100a may be applied to an AI technology and an XR technology, and may be implemented as a guide robot, a transport robot, a cleaning robot, a wearable robot, an entertainment robot, a pet robot, an unmanned flying robot, a drone, or the like.
  • the robot 100a to which the XR technology is applied may mean a robot that is the object of control / interaction in the XR image.
  • the robot 100a may be distinguished from the XR apparatus 100c and interlocked with each other.
  • the robot 100a When the robot 100a that is the object of control / interaction in the XR image acquires sensor information from sensors including a camera, the robot 100a or the XR apparatus 100c generates an XR image based on the sensor information. In addition, the XR apparatus 100c may output the generated XR image. The robot 100a may operate based on a control signal input through the XR apparatus 100c or user interaction.
  • the user may check an XR image corresponding to the viewpoint of the robot 100a that is remotely linked through an external device such as the XR device 100c, and may adjust the autonomous driving path of the robot 100a through interaction. You can control the movement or driving, or check the information of the surrounding objects.
  • the autonomous vehicle 100b may be implemented by an AI technology and an XR technology, such as a mobile robot, a vehicle, an unmanned aerial vehicle, and the like.
  • the autonomous vehicle 100b to which the XR technology is applied may mean an autonomous vehicle having a means for providing an XR image, or an autonomous vehicle that is the object of control / interaction in the XR image.
  • the autonomous vehicle 100b, which is the object of control / interaction in the XR image is distinguished from the XR apparatus 100c and may be linked with each other.
  • the autonomous vehicle 100b having means for providing an XR image may acquire sensor information from sensors including a camera and output an XR image generated based on the obtained sensor information.
  • the autonomous vehicle 100b may provide a passenger with an XR object corresponding to a real object or an object in a screen by outputting an XR image with a HUD.
  • the XR object when the XR object is output to the HUD, at least a part of the XR object may be output to overlap the actual object to which the occupant's eyes are directed.
  • the XR object when the XR object is output on the display provided inside the autonomous vehicle 100b, at least a portion of the XR object may be output to overlap the object in the screen.
  • the autonomous vehicle 100b may output XR objects corresponding to objects such as a road, another vehicle, a traffic light, a traffic sign, a motorcycle, a pedestrian, a building, and the like.
  • the autonomous vehicle 100b that is the object of control / interaction in the XR image acquires sensor information from sensors including a camera
  • the autonomous vehicle 100b or the XR apparatus 100c may be based on the sensor information.
  • the XR image may be generated, and the XR apparatus 100c may output the generated XR image.
  • the autonomous vehicle 100b may operate based on a user's interaction or a control signal input through an external device such as the XR apparatus 100c.
  • IP Multimedia Subsystem or IP Multimedia Core Network Subsystem An architectural framework for providing standardization for delivering voice or other multimedia services over IP.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • PS packet switched core network based on Internet Protocol (IP)
  • IP Internet Protocol
  • UMTS is an evolved network.
  • NodeB base station of GERAN / UTRAN. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • eNodeB / eNB base station of the E-UTRAN. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • UE User Equipment
  • the UE may be referred to in terms of terminal (UE), mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the UE may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smart phone, a multimedia device, or the like, or may be a non-portable device such as a personal computer (PC) or a vehicle-mounted device.
  • the term UE or terminal may refer to an MTC device.
  • HNB Home NodeB
  • HeNB Home eNodeB: A base station of an EPS network, which is installed indoors and its coverage is micro cell size.
  • Mobility Management Entity A network node of an EPS network that performs mobility management (MM) and session management (SM) functions.
  • Packet Data Network-Gateway (PDN-GW) / PGW / P-GW A network node of an EPS network that performs UE IP address allocation, packet screening and filtering, charging data collection, and the like.
  • SGW Serving Gateway
  • S-GW network node of EPS network that performs mobility anchor, packet routing, idle mode packet buffering, and triggers MME to page UE .
  • -PCRF Policy and Charging Rule Function
  • -OMA DM Open Mobile Alliance Device Management: A protocol designed for the management of mobile devices such as mobile phones, PDAs, portable computers, etc., including device configuration, firmware upgrade, error report, etc. Performs the function of.
  • OAM Operaation Administration and Maintenance
  • a group of network management functions that provides network fault indication, performance information, and data and diagnostics.
  • Non-Access Stratum Upper stratum of the control plane between the UE and the MME.
  • EMM EPS Mobility Management: A sub-layer of the NAS layer, in which the EMM is in "EMM-Registered” or “EMM-Deregistered” state depending on whether the UE is network attached or detached. There may be.
  • ECM (EMM Connection Management) connection A signaling connection for the exchange of NAS messages, established between the UE and the MME.
  • the ECM connection is a logical connection consisting of an RRC connection between the UE and the eNB and an S1 signaling connection between the eNB and the MME. Once the ECM connection is established / terminated, the RRC and S1 signaling connections are established / terminated as well.
  • the established ECM connection means that the UE has an RRC connection established with the eNB, and the MME means having an S1 signaling connection established with the eNB.
  • the ECM may have an "ECM-Connected" or "ECM-Idle" state.
  • AS Access-Stratum: Contains a protocol stack between the UE and a wireless (or access) network, and is responsible for transmitting data and network control signals.
  • NAS configuration MO Management Object: A MO (Management object) used in the process of setting parameters related to NAS functionalities to the UE.
  • Packet Data Network A network in which a server supporting a particular service (for example, a Multimedia Messaging Service (MMS) server, a Wireless Application Protocol (WAP) server, etc.) is located.
  • MMS Multimedia Messaging Service
  • WAP Wireless Application Protocol
  • PDN connection A logical connection between the UE and the PDN, represented by one IP address (one IPv4 address and / or one IPv6 prefix).
  • APN Access Point Name: A string indicating or identifying a PDN. In order to access the requested service or network, it goes through a specific P-GW, which means a predefined name (string) in the network to find the P-GW. (For example, internet.mnc012.mcc345.gprs)
  • RAN Radio Access Network: a unit including a NodeB, an eNodeB and a Radio Network Controller (RNC) controlling them in a 3GPP network. It exists between UEs and provides a connection to the core network.
  • RNC Radio Network Controller
  • HLR Home Location Register
  • HSS Home Subscriber Server
  • the HSS may perform functions such as configuration storage, identity management, and user state storage.
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • ANDSF Access Network Discovery and Selection Function: Provides a policy that allows a UE to discover and select an available access on an operator basis as a network entity.
  • EPC path (or infrastructure data path): user plane communication path through EPC
  • E-UTRAN Radio Access Bearer refers to the concatenation of the S1 bearer and the corresponding data radio bearer. If there is an E-RAB, there is a one-to-one mapping between the E-RAB and the EPS bearer of the NAS.
  • GTP GPRS Tunneling Protocol
  • GTP A group of IP-based communications protocols used to carry general packet radio service (GPRS) within GSM, UMTS and LTE networks.
  • GTP and proxy mobile IPv6-based interfaces are specified on various interface points.
  • GTP can be decomposed into several protocols (eg, GTP-C, GTP-U, and GTP ').
  • GTP-C is used within a GPRS core network for signaling between Gateway GPRS Support Nodes (GGSN) and Serving GPRS Support Nodes (SGSN).
  • GGSN Gateway GPRS Support Nodes
  • SGSN Serving GPRS Support Nodes
  • GTP-C allows the SGSN to activate a session (eg PDN context activation) for the user, to deactivate the same session, to adjust the quality of service parameters.
  • GTP-U is used to carry user data within the GPRS core network and between the radio access network and the core network.
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • the 3GPP LTE / LTE-A system uses the concept of a cell to manage radio resources, wherein a cell associated with a radio resource is a cell of a geographic area. It is distinguished from.
  • a "cell" associated with a radio resource is defined as a combination of DL resources and UL resources, that is, a combination of a DL carrier and an UL carrier.
  • the cell may be configured with DL resources alone or with a combination of DL resources and UL resources.
  • a linkage between a carrier frequency of a DL resource and a carrier frequency of a UL resource may be indicated by system information.
  • the carrier frequency refers to the center frequency (center frequency) of each cell or carrier.
  • a cell operating on the primary frequency is referred to as a primary cell (Pcell), and a cell operating on the secondary frequency (Secondary frequency) is referred to as a secondary cell (Scell).
  • Scell refers to a cell that can be configured after RRC (Radio Resource Control) connection establishment is made and can be used for providing additional radio resources.
  • RRC Radio Resource Control
  • the Scell may form a set of serving cells for the UE with the Pcell.
  • the "cell” of the geographic area may be understood as the coverage (coverage) that the node can provide a service using a carrier
  • the "cell” of radio resources is a frequency range configured by the carrier It is associated with bandwidth (BW).
  • BW bandwidth
  • Downlink coverage which is a range in which a node can transmit valid signals
  • uplink coverage which is a range in which a valid signal can be received from a UE, depends on a carrier carrying the signal, so that the coverage of the node is determined by the radio resources used by the node. It is also associated with the coverage of the "cell”.
  • the term "cell” can sometimes be used to mean coverage of a service by a node, sometimes a radio resource, and sometimes a range within which a signal using the radio resource can reach a valid strength.
  • 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 capabilities.
  • 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.
  • a connection between a UE having IP capability and a UE may include an IP-based base station (eg, evolved Node B (eNodeB)), an EPC, an application domain (eg, IMS (eg, IMS). IP Multimedia Subsystem)).
  • eNodeB evolved Node B
  • EPC an application domain
  • IMS eg, IMS
  • IP Multimedia Subsystem IP Multimedia Subsystem
  • the EPC may include various components, and in FIG. 1, some of them correspond to a Serving Gateway (SGW), a PDN Packet Data Network Gateway (GW), a Mobility Management Entity (MME), and a Serving General Packet Radio Service (GPRS). Radio Service (Supporting Node) and Enhanced Packet Data Gateway (ePDG) are shown.
  • SGW Serving Gateway
  • GW Packet Data Network Gateway
  • MME Mobility Management Entity
  • GPRS General Packet Radio Service
  • Radio Service Serving Node
  • 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 eNB and the PDN GW.
  • the SGW serves as a local mobility anchor point. That is, packets may be routed through the SGW for mobility in the E-UTRAN (Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later).
  • E-UTRAN Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later.
  • SGW also provides mobility with other 3GPP networks (RANs defined before 3GPP Release-8, such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • RANs defined before 3GPP Release-8 such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • EDGE Enhanced Data rates for Global Evolution
  • the PDN GW corresponds to the termination point of the data interface towards the packet data network.
  • the PDN GW may support policy enforcement features, packet filtering, charging support, and the like.
  • mobility management between 3GPP networks and non-3GPP networks e.g., untrusted networks such as Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), trusted networks such as Code Division Multiple Access (CDMA) networks or WiMax
  • 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 to support access to the network connection of the UE, allocation of network resources, tracking, paging, roaming and handover, and the like.
  • the MME controls control plane functions related to subscriber and session management.
  • the MME manages numerous eNBs and performs signaling for the selection of a conventional gateway for handover to other 2G / 3G networks.
  • the MME performs security procedures, terminal-to-network session handling, idle terminal location management, and the like.
  • the SGSN handles all packet data, such as mobility management and authentication of the user to other 3GPP networks (eg, GPRS networks).
  • 3GPP networks eg, GPRS networks.
  • the ePDG acts as a secure node for untrusted non-3GPP networks (eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.).
  • untrusted non-3GPP networks eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.
  • a UE having IP capability is an IP provided by an operator (ie, an operator) via various elements in the EPC, based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • Access to a service network eg, IMS.
  • FIG. 4 also shows various reference points (eg, S1-U, S1-MME, etc.).
  • reference points eg, S1-U, S1-MME, etc.
  • Table 1 summarizes the reference points shown in FIG. 4. In addition to the examples of Table 1, there may be various reference points according to the network structure.
  • S1-MME Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME S1-U Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunneling and inter eNodeB path switching during handover
  • S3 Reference point between MME and SGSN that provides user and bearer information exchange for mobility between 3GPP access networks in idle and / or active state.
  • This reference point can be used in PLMN-to-PLMN-to-for example (for PLMN-to-PLMN handovers) (It enables user and bearer information exchange for inter 3GPP access network mobility in idle and / or active state This reference point can be used intra-PLMN or inter-PLMN (eg in the case of Inter-PLMN HO).)
  • S5 Reference point providing user plane tunneling and tunnel management between the SGW and the PDN GW. It is used for SGW relocation because of UE mobility and when a connection to the PDN GW where the SGW is not located is required for the required PDN connectivity.It provides user plane tunneling and tunnel management between Serving GW and PDN GW.
  • PDN Mobility Management Entity
  • IMS service an IMS service
  • Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, eg for provision of IMS services.This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between trusted non-3GPP access and PDN GW.
  • S2b is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between the ePDG and the PDN GW.
  • 5 is an exemplary diagram showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • the eNB is responsible for routing to the gateway, scheduling and transmission of paging messages, scheduling and transmission of broadcast channels (BCH), and uplink and downlink resources while the Radio Resource Control (RRC) connection is active.
  • Functions for dynamic allocation to the UE, configuration and provision for measurement of the eNB, radio bearer control, radio admission control, and connection mobility control may be performed.
  • paging can occur, LTE_IDLE state management, user plane encryption, SAE bearer control, NAS signaling encryption and integrity protection.
  • Annex J of 3GPP TR 23.799 shows a variety of architectures combining 5G and 4G.
  • 3GPP TS 23.501 shows an architecture using NR and NGC.
  • FIG. 6A illustrates an example of additionally utilizing only NR, that is, 5G radio access technology, in an existing EPS system.
  • FIG. 6A in addition to radio resource management using LTE, the eNB additionally manages radio resources using NR. Therefore, such eNB can provide various access opportunities by utilizing both LTE and NR.
  • FIG. 6A (a) illustrates a case in which an NR cell is connected to a core network via an eNB
  • FIG. 6A (b) illustrates a case in which an NR cell is directly connected to a core network.
  • FIG. 6B illustrates an example of a case where an LTE radio connection is additionally added in a situation in which NG RAN and NGC are utilized in the opposite situation of FIG. 6A.
  • FIG. 6B in addition to radio resource management using NR, the NR node additionally manages radio resources using LTE using eNB. Therefore, such NR node can provide various access opportunities by utilizing both LTE and NR.
  • FIG. 6B (a) illustrates a case where traffic of an eNB is connected to a core network through an NR node
  • FIG. 6B (b) illustrates a case where traffic of an eNB is directly connected to a core network.
  • 6C shows an example of a typical architecture of 5G. The following is a description of each reference interface and node in FIG. 6C.
  • Access and Mobility Management Functions include CN inter-node signaling for mobility between 3GPP access networks, termination of Radio Access Network (RAN) CP interfaces (N2), NAS It supports functions such as termination of signaling (N1), registration management (registration area management), idle mode UE accessibility, support for network slicing, and SMF selection.
  • RAN Radio Access Network
  • N2 Radio Access Network CP interfaces
  • NAS It supports functions such as termination of signaling (N1), registration management (registration area management), idle mode UE accessibility, support for network slicing, and SMF selection.
  • AMF Access Management Function
  • the data network means, for example, an operator service, an internet connection, or a third party service.
  • 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
  • the policy control function provides a function of receiving a packet flow information from an application server and determining a policy such as mobility management and session management.
  • the Session Management Function provides a session management function.
  • the session management function may be managed by different SMFs for each session.
  • Some or all functions of an SMF may be supported within a single instance of one SMF.
  • Unified Data Management stores user subscription data, policy data, and the like.
  • the user plane function transmits a downlink PDU received from the DN to the UE via (R) AN and an uplink PDU received from the UE via (R) AN to the DN. .
  • AFs Application functions
  • services e.g., support for application impact on traffic routing, access to Network Capability Exposure, and interaction with policy frameworks for policy control). Interoperate with the 3GPP core network.
  • (Radio) Access Network ((R) AN: (Radio) Access Network) is an evolved version of 4G radio access technology, evolved E-UTRA (E-UTRA) and new radio access technology (NR) ( For example, generically refers to a new radio access network that supports all gNB).
  • E-UTRA evolved E-UTRA
  • NR new radio access technology
  • the gNB is capable of dynamic resource allocation to the UE in functions for radio resource management (ie, radio bearer control, radio admission control, connection mobility control, uplink / downlink). It supports functions such as dynamic allocation of resources (ie, scheduling).
  • radio resource management ie, radio bearer control, radio admission control, connection mobility control, uplink / downlink. It supports functions such as dynamic allocation of resources (ie, scheduling).
  • User equipment means a user equipment.
  • a conceptual link connecting NFs in a 5G system is defined as a reference point.
  • N1 is a reference point between UE and AMF
  • N2 is a reference point between (R) AN and AMF
  • N3 is a reference point between (R) AN and UPF
  • N4 is a reference point between SMF and UPF
  • N6 is a reference point between UPF and data network
  • N9 is a reference point between two core UPFs
  • N5 is a reference point between PCF and AF
  • N7 is a reference point between SMF and PCF
  • N24 is between PCF in visited network and PCF in home network.
  • N8 is a reference point between UDM and AMF
  • N10 is a reference point between UDM and SMF
  • N11 is a reference point between AMF and SMF
  • N12 is a reference point between AMF and Authentication Server function (AUSF)
  • N13 is Reference point between UDM and AUSF
  • N14 is the reference point between two AMFs
  • N15 is the reference point between PCF and AMF for non-roaming scenarios
  • N16 is two Reference point between the SMFs in the roaming scenario (SMF in the visited network and SMFs between the home network in the roaming scenario)
  • N17 is the reference point between the AMF and the 5G Equipment Identity Register (EIR)
  • N18 is the AMF and the Unstructured Data Storage Function
  • N22 is the reference point between AMF and Network Slice Selection Function (NSSF)
  • N23 is the reference point between PCF and Network Data Analytics Function (NWDAF)
  • N24 is the reference point between NSSF and NWDAF
  • N24 is
  • 6C illustrates a reference model for a case where a UE accesses one DN using one PDU session, but is not limited thereto.
  • the eNB is described based on the EPS system.
  • the eNB is a gNB
  • the MM (mobility management) function of the MME is AMF
  • the SM function of the S / P-GW is SMF
  • User plane related functions of GW can be replaced with components of 5G system using UPF and PCRF.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a control plane between a UE and an eNB
  • FIG. 8 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a user plane between a UE and an eNB. .
  • the air interface protocol is based on the 3GPP radio access network standard.
  • the air interface protocol is composed of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally, and a user plane and control for data information transmission vertically. It is divided into a control plane for signal transmission.
  • the protocol layers are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems, and includes L1 (first layer), L2 (second layer), and L3 (third layer). ) Can be separated.
  • OSI Open System Interconnection
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control layer on the upper side through a transport channel, and data between the medium access control layer and the physical layer is transmitted through the transport channel.
  • data is transferred between different physical layers, that is, between physical layers of a transmitting side and a receiving side through a physical channel.
  • the physical channel is composed of several subframes on the time axis and several subcarriers on the frequency axis.
  • one subframe includes a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers on the time axis.
  • One subframe consists of a plurality of resource blocks, and one resource block consists of a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers.
  • Transmission time interval (TTI) which is a unit time for transmitting data, is 1 ms corresponding to one subframe.
  • the physical channels present in the physical layer of the transmitting side and the receiving side are physical downlink shared channel (PDSCH), physical uplink shared channel (PUSCH) and physical downlink control channel (PDCCH), which are control channels, according to 3GPP LTE, It may be divided into a Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), a Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH), and a Physical Uplink Control Channel (PUCCH).
  • PCFICH Physical Control Format Indicator Channel
  • PHICH Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer serves to map various logical channels to various transport channels, and also logical channels to map several logical channels to one transport channel. Perform the role of multiplexing.
  • the MAC layer is connected to the upper layer RLC layer by a logical channel, and the logical channel includes a control channel for transmitting information of a control plane according to the type of information to be transmitted. It is divided into a traffic channel that transmits user plane information.
  • the Radio Link Control (RLC) layer of the second layer adjusts the data size so that the lower layer is suitable for transmitting data to the radio section by segmenting and concatenating data received from the upper layer. It plays a role.
  • RLC Radio Link Control
  • the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer of the second layer is an IP containing relatively large and unnecessary control information for efficient transmission in a low bandwidth wireless section when transmitting IP packets such as IPv4 or IPv6. Header Compression, which reduces the packet header size.
  • the PDCP layer also performs a security function, which is composed of encryption (Ciphering) to prevent the third party data interception and integrity protection (Integrity protection) to prevent the third party data manipulation.
  • the radio resource control layer (hereinafter abbreviated as RRC) layer located at the top of the third layer is defined only in the control plane, and the configuration and reconfiguration of radio bearers (abbreviated as RB) are performed. It is responsible for the control of logical channels, transport channels and physical channels in relation to configuration and release.
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the UE and the E-UTRAN.
  • the UE If an RRC connection is established between the RRC of the UE and the RRC layer of the wireless network, the UE is in an RRC connected mode, otherwise it is in an RRC idle mode. .
  • the RRC state refers to whether or not the RRC of the UE is in a logical connection with the RRC of the E-UTRAN.
  • the RRC_CONNECTED state is called. Since the UE in the RRC_CONNECTED state has an RRC connection, the E-UTRAN can determine the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus can effectively control the UE.
  • the UE in the RRC_IDLE state cannot identify the existence of the UE by the E-UTRAN, but is managed by the core network in units of a tracking area (TA), which is a larger area than the cell.
  • TA tracking area
  • the UE in the RRC_IDLE state is only detected whether the UE exists in a larger area than the cell, and the UE should transition to the RRC_CONNECTED state in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data.
  • Each TA is identified through a tracking area identity (TAI).
  • the UE may configure a TAI through a tracking area code (TAC), which is information broadcast in a cell.
  • TAI tracking area identity
  • the UE When the user first powers on the UE, the UE first searches for an appropriate cell, then establishes an RRC connection in the cell, and registers information of the UE in the core network. Thereafter, the UE stays in the RRC_IDLE state. The UE staying in the RRC_IDLE state (re) selects a cell as needed and looks at system information or paging information. This is called camping on the cell.
  • the UE staying in the RRC_IDLE state needs to establish an RRC connection, the UE establishes an RRC connection with the RRC of the E-UTRAN through the RRC connection procedure and transitions to the RRC_CONNECTED state.
  • a non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • NAS non-access stratum
  • Evolved Session Management belonging to the NAS layer performs functions such as default bearer management and dedicated bearer management, so that the UE is in charge of controlling the PS service from the network.
  • the default bearer resource is characterized in that it is allocated from the network when the network is first connected to a specific Packet Data Network (PDN).
  • PDN Packet Data Network
  • the network allocates the IP address available to the UE so that the UE can use the data service, and also allocates the QoS of the default bearer.
  • LTE supports two types of bearers having a guaranteed bit rate (GBR) QoS characteristic that guarantees a specific bandwidth for data transmission / reception and a non-GBR bearer having a best effort QoS characteristic without guaranteeing bandwidth.
  • GBR guaranteed bit rate
  • a non-GBR bearer is allocated.
  • the bearer allocated to the UE in the network is called an evolved packet service (EPS) bearer, and when the EPS bearer is allocated, the network allocates one ID. This is called EPS bearer ID.
  • EPS bearer ID This is called EPS bearer ID.
  • One EPS bearer has a QoS characteristic of a maximum bit rate (MBR) or / and a guaranteed bit rate (GBR).
  • FIG. 9 illustrates LTE protocol stacks for the user plane and the control plane.
  • FIG. 9 (a) illustrates user plane protocol stacks over UE-eNB-SGW-PGW-PDN
  • FIG. 9 (b) illustrates control plane protocol stacks over UE-eNB-MME-SGW-PGW.
  • the GTP-U protocol is used to forward user IP packets over the S1-U / S5 / X2 interface. If a GTP tunnel is established for data forwarding during LTE handover, an End Marker Packet is transferred over the GTP tunnel as the last packet.
  • the S1AP protocol is applied to the S1-MME interface.
  • the S1AP protocol supports functions such as S1 interface management, E-RAB management, NAS signaling delivery and UE context management.
  • the S1AP protocol conveys the initial UE context to the eNB to set up the E-RAB (s) and then manages the modification or release of the UE context.
  • the GTP-C protocol is applied to the S11 / S5 interfaces.
  • the GTP-C protocol supports the exchange of control information for the creation, modification and termination of GTP tunnel (s).
  • the GTP-C protocol creates data forwarding tunnels in case of LTE handover.
  • 10 is a flowchart illustrating a random access procedure in 3GPP LTE.
  • the random access procedure is performed for the UE to obtain UL synchronization with the base station or to be allocated UL radio resources.
  • the UE receives a root index and a physical random access channel (PRACH) configuration index from the eNB.
  • PRACH physical random access channel
  • Each cell has 64 candidate random access (RA) preambles defined by a Zadoff-Chu (ZC) sequence, and the root index is a logical index for the UE to generate 64 candidate random access preambles. .
  • RA random access
  • ZC Zadoff-Chu
  • the transmission of the random access preamble is limited to a specific time and frequency resource for each cell.
  • the PRACH configuration index indicates a specific subframe and preamble format capable of transmitting a random access preamble.
  • the random access process in particular the contention-based random access process, includes three steps.
  • the messages transmitted in the following steps 1, 2, and 3 may also be referred to as msg1, msg2, and msg4, respectively.
  • the UE transmits a randomly selected random access preamble to the eNB.
  • the UE selects one of the 64 candidate random access preambles.
  • the corresponding subframe is selected by the PRACH configuration index.
  • the UE transmits the selected random access preamble in the selected subframe.
  • the eNB that receives the random access preamble sends a random access response (RAR) to the UE.
  • the random access response is detected in two stages. First, the UE detects a PDCCH masked with a random access-RNTI (RA-RNTI). The UE receives a random access response in a Medium Access Control (MAC) Protocol Data Unit (PDU) on the PDSCH indicated by the detected PDCCH.
  • the RAR includes timing advance (TA) information indicating timing offset information for UL synchronization, UL resource allocation information (UL grant information), a temporary UE identifier (eg, temporary cell-RNTI, TC-RNTI), and the like. .
  • TA timing advance
  • the UE may perform UL transmission according to resource allocation information (ie, scheduling information) and the TA value in the RAR.
  • HARQ is applied to UL transmission corresponding to the RAR. Therefore, after performing the UL transmission, the UE may receive reception response information (eg, PHICH) corresponding to the UL transmission.
  • RRC 11 shows a connection process in a radio resource control (RRC) layer.
  • RRC radio resource control
  • the RRC state is shown depending on whether the RRC is connected.
  • the RRC state refers to whether or not an entity of the RRC layer of the UE is in a logical connection with the entity of the RRC layer of the eNB.
  • the RRC state is called an RRC connected state.
  • the non-state is called the RRC idle state.
  • the E-UTRAN can grasp the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus can effectively control the UE.
  • the idle state of the UE is not known by the eNB
  • the core network is managed by the tracking area (Tracking Area) unit that is larger than the cell unit.
  • the tracking area is a unit of cells. That is, the idle state (UE) state is identified only in a large area unit, and in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data, the UE must transition to the connected state (connected state).
  • the UE When a user first powers up a UE, the UE first searches for an appropriate cell and then stays in an idle state in that cell. When the UE staying in the idle state needs to establish an RRC connection, the UE establishes an RRC connection with the RRC layer of the eNB through an RRC connection procedure and transitions to an RRC connected state. .
  • the UE in the idle state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt or an uplink data transmission is necessary, or a paging message is received from EUTRAN. In this case, the response message may be transmitted.
  • a UE in an idle state should proceed with an RRC connection procedure as described above.
  • the RRC connection process is largely performed by a UE transmitting an RRC connection request message to an eNB, an eNB transmitting an RRC connection setup message to the UE, and a UE completing the RRC connection setup to the eNB. (RRC connection setup complete) message is included. This process will be described in more detail with reference to FIG. 11 as follows.
  • a UE in idle mode attempts to establish an RRC connection due to a call attempt, a data transmission attempt, or a response to an eNB paging, the UE first sends an RRC connection request message. Send to eNB.
  • the eNB accepts the RRC connection request of the UE when radio resources are sufficient, and transmits an RRC connection setup message, which is a response message, to the UE. .
  • the UE When the UE successfully transmits an RRC connection establishment message, the UE establishes an RRC connection with the eNB and transitions to the RRC connected mode.
  • a service request process is performed in order for a new traffic to be generated and the UE in the idle state transitions to an active state capable of transmitting / receiving traffic.
  • the UE is registered in the network but the S1 connection is released due to traffic deactivation and no radio resources are allocated, that is, the UE is in the EMM-Registered state but in the ECM-Idle state.
  • the UE transitions to an ECM-connected state when the UE requests a service to the network and successfully completes the service request process.
  • ECM connection RRC connection + S1 signaling connection
  • ECM-Idle ECM-Idle
  • the UE first notifies the UE that there is traffic to be transmitted, so that the UE can make a service request.
  • FIG. 12 illustrates the flow of (downlink / uplink) signal between a UE and a network node (s) in a conventional system.
  • the P-GW sends a signal to the LTE technology to the S-GW / eNB, and a signal to the WiFi technology (without passing through the S-GW and eNB) to the WiFi access point (AP).
  • the UE receives a signal for the UE on one or more licensed bands using LTE technology, or receives a signal for the UE on an unlicensed band using WiFi technology.
  • the signal using the LTE technology is transmitted to the P-GW via the eNB and the S-GW on the licensed band, and the signal using the WiFi technology is the AP on the unlicensed band (without passing through the eNB and the S-GW). It is delivered to P-GW via.
  • Figure 13 illustrates the flow of (downlink / uplink) signal between the UE and the network node (s) in the improved system to which the present invention is applied.
  • Figure 13 (a) is shown to explain the concept of a licensed assisted access (LAA)
  • Figure 13 (b) is shown to illustrate the concept of LTE-WLAN aggregation (LWA).
  • LAA licensed assisted access
  • LWA LTE-WLAN aggregation
  • LAA licensed band
  • an eNB transmits a downlink signal directed to the UE on band A, which is a licensed band, or band B, which is an unlicensed band. Can be transmitted to the UE using LTE technology.
  • band A which is a licensed band
  • band B which is an unlicensed band
  • an uplink signal transmitted to the network by the UE is transmitted from the UE to an eNB (e.g. Or, it may be transmitted using LTE technology to a remote radio header (RRH) / remote radio unit (RRU) of the eNB.
  • RRH remote radio header
  • RRU remote radio unit
  • LTE link As another method for reducing congestion on the licensed band, it is considered that communication between the UE and the network node is performed by simultaneously using the LTE technology and the WiFi technology at different frequencies.
  • This technique is called LWA.
  • WLAN radio spectrum and WLAN AP are used for communication with a UE together with LTE radio spectrum and LTE nodes (eg, eNB, RRH, RRU, etc.).
  • the eNB may directly transmit a downlink signal for the UE to the UE or use the LTE technology on the band A, which is a license band configured for the UE, to the AP.
  • the eNB may send LTE data to the AP and control the AP.
  • the AP may transmit a downlink signal for the UE under the control of the eNB to the UE using WiFi technology on band B, which is an unlicensed band.
  • band A which is a licensed band
  • band B which is an unlicensed band
  • the UE transmits an uplink signal directly to the eNB using LTE technology on the band A, or uses WiFi technology on the band B. Can be transmitted to the AP.
  • the AP transmits an uplink signal from the UE to an eNB controlling the AP.
  • an unlicensed band can be used for communication with a licensed band, the operator may consider the following scenario:
  • Use cellular technology e.g., LTE
  • use technology such as WiFi in the unlicensed band (see FIG. 13 (b)).
  • the operator may want to use both technologies at the same time.
  • the frequency assigned to him in the case of the frequency assigned to him, he pays a lot of money to obtain the frequency, but in the unlicensed band does not pay money for his assignment. Therefore, when providing a service to customers, it is necessary to charge the service when the service is provided at the frequency assigned to it (hereinafter referred to as a licensed band or LB), and to make the charge system of service different when using an unlicensed band (hereinafter referred to as UB).
  • LB licensed band
  • UB unlicensed band
  • the eNB directly sends and receives data with the UE through the cellular technology through the LB, and at the same time, the eNB may exchange data with the UE through the WiFi technology through the AP connected to the eNB.
  • the eNB decides which technology to use for the UE by considering only the quality of the radio channel, so that the user of the UE has to pay more wireless data fees than necessary. This happens.
  • charging is done in the core (e.g., P-GW), is simply charged by calculating the amount of data, and does not take into account the technology used between the eNB and the UE (section 5.3.6A of 3GPP TS 23.401). And 5.6a, 3GPP TS 23.203).
  • L-GW local GW
  • downlink data packets 4 and 5 are transmitted / received on an unlicensed band.
  • downlink data packets 1 to 3 of the downlink data packets 1 to 5 are eNBs in the P-GW which is a charging node. Branching and downlink data packets 4 and 5 branch to the AP. Therefore, the charging node P-GW can know how much data packets use the licensed band of the LTE network, and can exclude data packets to be transmitted on the unlicensed band from charging.
  • the charging node P-GW can know how much data packets use the licensed band of the LTE network, and can exclude data packets to be transmitted on the unlicensed band from charging.
  • the P-GW sends downlink data packets 1, 2, 3, 4, and 5 toward the S-GW and the eNB, and the eNB transmits downlink data packets 1, 2, 3, 4, Since 5 is allocated on the licensed band and the unlicensed band, there is a problem that the P-GW cannot perform accurate charging and quota deduction for the UE.
  • the present invention proposes a system and method for charging differently according to the wireless technology used, especially for a device which simultaneously uses / supports a wireless technology such as WiFi and a cellular based wireless technology such as LTE.
  • a wireless technology such as WiFi
  • a cellular based wireless technology such as LTE.
  • the load on the UE can be effectively controlled according to the radio access technology and / or the type of the radio band.
  • the P-GW collects or processes information on billing, and the storage of the actual billing information is performed in the billing system.
  • the P-GW cannot store all the billing information that occurs during a month, the P-GW generates / processes the billing information, and the actual storage and the fee conversion are performed in the billing system.
  • the P-GW and the billing system may be implemented as one.
  • the charging node may mean a node provided with a charging system or a node connected to the charging system.
  • the present invention will be mainly described assuming a P-GW as a charging node, but if the network node has a charging function, the present invention associated with the P-GW is applied regardless of the name.
  • the charging node may be an existing P-GW, or may be another node, for example a local GW (L-GW), having a charging function or connected to the charging system.
  • L-GW local GW
  • the present invention is described on the premise that the communication using the LTE technology goes through the charging GW, the LTE communication using the unlicensed band can also be applied to the present invention through the charging GW.
  • the present invention proposes to allow an eNB to send and receive information related to a radio access technology for processing traffic between network nodes in order to efficiently perform scheduling to a UE.
  • the information related to the radio access technology may include the following information.
  • Radio access technologies eg, LTE, WiFI, etc.
  • the information related to the radio access technology may indicate that the MME conveys the context of the UE to the eNB. Can be delivered in the process.
  • the eNB or each network node or UE that has received the information operates as intended.
  • the terminal when the user sets the maximum data usage (for various cases), and when the actual usage of the data used by the terminal reaches the maximum data usage set as described above, the terminal is the first node of the network first. Informs that the maximum amount of data used is reached, and enables the network to reset the communication environment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a case of blocking data use when a user reaches a set maximum usage amount according to an embodiment of the present invention.
  • the maximum data usage value of the terminal is set by the user.
  • the terminal transmits and receives data with the base station (eNB), the terminal measures the data usage value.
  • the amount of data used by the terminal reaches the value set in step 0 by the user.
  • the terminal informs the first node of the network that the amount of data set by the user has been reached.
  • a NAS message may be used, and the first node may be formed of an MME.
  • the message transmitted by the terminal to the first node may be expressed in various ways. For example, information indicating that the amount of data set by the user has been reached may be transmitted, or a network configuration or QoS (You can also request a change in Quality of Service. For example, it is possible to set up another RAT instead of a mobile network (e.g., LTE, 5G RAN), or other representation of setting up a low QoS bearer.
  • a mobile network e.g., LTE, 5G RAN
  • the first node can additionally transmit the information received through step 3 to the second node in the network. For example, you can determine the routing of bearer mapping or bearer mapping for PCRF, a node that manages policies that set communication environment values, or an online charging system (OCS) / offline charging system (OFCS), or actual data routing.
  • OCS online charging system
  • OFCS offline charging system
  • the first node receiving the first information from the terminal may forward the information to the second node.
  • the representation of the information may be different.
  • step 5 It is the same purpose as step 4 above, and is a process of transmitting information to additional nodes. If Step 4 is sufficient, step 5 may be omitted.
  • the nodes of the network recognize that the maximum data usage amount set by the terminal has been reached, and change the communication configuration based on this. For example, data transmission using no more mobile networks (eg, LTE, 5G RAN) may be prohibited, or future data transmission may use an unlicensed band.
  • no more mobile networks eg, LTE, 5G RAN
  • the configuration change information received in Step 6 may be used, or based on the information received in Step 4, the second node may start configuration change by itself. Information about this is additionally delivered to the first node through step 7.
  • the first node updates the UE setting through step 8. For example, in the future, QoS information of the provided communication service may be informed. For example, the use of an unlicensed band may indicate that the quality of a service such as a voice call may be deteriorated.
  • the first node also notifies the node managing the radio resource of the configuration change.
  • a node managing radio resources may be a base station (eNB), whereby the node managing radio resources stops radio resource allocation through a mobile network (eg, LTE, 5G RAN).
  • eNB base station
  • a mobile network eg, LTE, 5G RAN
  • only unlicensed bands may be used for future data transmission and reception according to configuration changes.
  • the terminal when the user sets the maximum data usage (for various cases), and when the actual usage of the data used by the terminal reaches the maximum data usage set as described above, the terminal first performs data transmission in the upward direction. Block, and additionally inform the first node that the data transmission is blocked, and allow the nodes of the network to reset the communication environment.
  • this method has an effect of preventing the additional use of data that may occur while the nodes of the network reconfigure the environment because the terminal actively blocks data use. However, it may lead to a deterioration of the user experience due to the loss of communication that may occur while the nodes of the network reestablish the communication environment.
  • 15 is a diagram illustrating a case in which a user blocks data use according to an embodiment of the present invention.
  • the maximum data usage value of the terminal is set by the user.
  • the terminal transmits and receives data with the base station (eNB), the terminal measures the data usage value
  • the amount of data used by the terminal reaches the value set in step 0 by the user.
  • the terminal immediately blocks data transmission in the upward direction.
  • the terminal informs the first node of the network that the data transmission is blocked because the amount of data set by the user has been reached.
  • a NAS message may be used, and the first node may be formed of an MME.
  • the message transmitted by the terminal to the first node may be expressed in various ways. For example, information indicating that the data transmission is blocked due to the amount of data set by the user may be transmitted, or the communication environment may be configured or May request a change in QoS.
  • the terminal may directly transmit a message to the core network, the terminal may transmit a message to a node that manages radio resources, or both may be used.
  • the terminal may block the uplink data on its own, but since the node managing the radio resource that is not aware of the uplink data may continuously transmit the downlink data until the reset is performed, the terminal may manage the radio resource to prevent this.
  • the node requesting the node to stop transmitting the downlink data and managing the radio resource receiving the node may stop the downlink data transmission. Based on this, the node managing the radio resource may additionally inform the core network of this fact and trigger the core network to reset the communication environment.
  • the first node can additionally transmit the information received through step 3 to the second node of the network.
  • a node managing a policy for setting communication environment values, an OCS / OFCS in charge of charging, or a P-GW for determining routing of data or performing bearer mapping may forward the information to the second node.
  • the representation of the information may be different.
  • nodes such as P-GW and S-GW may temporarily stop transmitting data until the communication environment is reset.
  • step 5 It is the same purpose as step 4 above, and is a process of transmitting information to additional nodes. If Step 4 is sufficient, step 5 may be omitted.
  • step 5 the nodes of the network recognize that the terminal has blocked data transmission, and starts to change the communication configuration based on this. For example, it is possible to prohibit further data transmission using LTE, or use an unlicensed band for future data transmission.
  • the configuration change information received in Step 6 may be used, or based on the information received in Step 4, the second node may start configuration change by itself. Information about this is additionally delivered to the first node through step 7.
  • the first node updates the UE setting through step 8. For example, in the future, QoS information of the provided communication service may be informed. For example, the use of an unlicensed band may indicate that the quality of a service such as a voice call may be deteriorated. In particular, through this process, the terminal receiving the message may release the block of uplink transmission and start transmission again.
  • the first node also notifies the node managing the radio resource of the configuration change.
  • a node managing radio resources may be a base station (eNB), whereby a node managing radio resources stops radio resource allocation through a mobile network (eg, LTE, 5G RAN).
  • a mobile network eg, LTE, 5G RAN
  • only unlicensed bands may be used for future data transmission and reception according to configuration changes.
  • the terminal may inform the first node of the network of the maximum data usage information set by the user, and the nodes of the network may update the communication environment when a certain criterion is reached. That is, due to differences in propagation delays and data usage calculation methods in the up and down directions, the amount of data used by the nodes of the network and the amount of data used by the terminal may be different.
  • the billing is based on the usage of the data being calculated, the nodes of the network monitor the usage, and when the usage reaches the value set by the user, the nodes of the network reset the communication environment.
  • 16 is a diagram illustrating a case of blocking data use when a user reaches a set maximum usage amount according to an embodiment of the present invention.
  • the maximum data usage value of the terminal is set by the user.
  • the terminal delivers configuration information including the maximum data usage value set by the user to the first node of the network.
  • the first node may be an MME.
  • Such setting information may include information related to a method of accessing a terminal.
  • the first node of the network delivers configuration information set by the user to the subscriber information management module.
  • the subscriber information management module may be a home subscriber server (HSS). Based on this, the subscriber information management module updates the terminal related items.
  • the first node may transfer a value set by the user to a PCRF, a node managing a policy for setting a communication environment value, or an OCS / OFCS in charge of charging.
  • the first node of the network receiving the information in Step 1 delivers the user's setting values to other necessary second nodes.
  • the second node may be p-GW and / or s-GW.
  • the second node measures the data usage of the terminal and reaches a value designated by the user.
  • the second node notifies other nodes of the network that the data usage has reached the value specified by the user. Based on this, the core network may be triggered to update the communication environment. For example, information may be transferred to a PCRF, which is a node managing a policy for setting a communication environment value, or an OCS / OFCS, which is in charge of charging, and the communication environment update may be triggered based on this.
  • a PCRF which is a node managing a policy for setting a communication environment value
  • OCS / OFCS which is in charge of charging
  • the nodes of the network start to change the communication configuration. For example, data transmission using no more mobile networks (eg, LTE, 5G RAN) may be prohibited, or future data transmission may use an unlicensed band.
  • no more mobile networks eg, LTE, 5G RAN
  • Step 7 You can use the configuration change information received in Step 6, or the node that recognized step 4 can start changing the configuration itself. Information about this is additionally delivered to the first node through step 7.
  • the first node updates the UE setting through step 8. For example, in the future, QoS information of the provided communication service may be informed. For example, the use of an unlicensed band may indicate that the quality of a service such as a voice call may be deteriorated. In particular, through this process, the terminal receiving the message may release the block of uplink transmission and start transmission again.
  • the first node also notifies the node managing the radio resource of the configuration change.
  • the node managing the radio resource may be a base station (eNB), whereby the node managing the radio resource may be, for example, wireless over a mobile network (eg, LTE, 5G RAN). Resource allocation may be stopped, and only unlicensed band may be used for future data transmission and reception according to configuration change.
  • the node managing the radio resource that has blocked the downlink data transmission can resume data transmission.
  • downlink data arriving at the P-GW is transmitted to the eNB via the S-GW, and uplink data transmitted by the UE is passed through the P-GW via the eNB and the S-GW.
  • data filtering, packet classification, and charging information management are performed by the S-GW or P-GW. This may be based on an access method that the UE is currently using or intends to use, and information related to the access method of the terminal may be obtained by a packet transmitted from the UE.
  • the S-GW or the P-GW may exchange information related to the radio connection between the eNB and the S-GW / P-GW so that the S-GW or the P-GW may appropriately determine the data processing.
  • the P-GW or S-GW may exchange information related to a wireless connection with the data packet.
  • Information related to the wireless connection may include the following information.
  • Radio access technology information that can be used when the data packet is delivered to the UE: information, for example, whether the eNB should use only LTE or only WiFi.
  • Information about the frequency bands that can be used when the data packet is delivered to the UE for example, whether the eNB should use only LB or only UB.
  • the eNB, S-GW or P whenever a certain criterion meets the information on the amount of data packets delivered to the user via LTE or WiFi Deliver to GW or MME.
  • the eNB delivers information on the amount of data packets delivered to the user through the LB or UB to the S-GW or P-GW or MME whenever a certain criterion is satisfied.
  • the P-GW or S-GW may change information about data that is transmitted in downlink. For example, the P-GW or S-GW may instruct the eNB not to use a particular radio access technology or specific frequency for data delivery. Alternatively, the information that is transmitted with the data packet can be marked in consideration of the above situation. In this case, the P-GW or the S-GW may transmit a command to the eNB through the MME. Whenever the eNB receives an uplink user data packet from the UE and delivers the uplink user data packet to the P-GW / S-GW, the eNB may transmit the following information together with each data packet.
  • Radio access technical information used when the data packet was received from the UE information, for example, whether the packet was received from the UE using LTE or using WiFi.
  • Information on the frequency band used when the data packet was received from the UE information, for example, whether the packet was received from the UE using LB or using UB.
  • the P-GW or S-GW should not use LTE anymore, for example if it exceeds the amount of data that can be delivered using LTE assigned to a UE. I can order it.
  • the eNB or each network node and the UE, which have received the aforementioned radio access information, operate as intended.
  • the UE knows when the user has exhausted the cellular radio access technology or the radio data transmission / reception quota through the LB and informs the user appropriately. For example, the UE may inform information such as whether there is a UB available.
  • the UE can indicate this to the user. For example, the UE expresses the signal indication of the cellular network and the WiFi indication together on the display device. Or when using cellular communication using a LAA, for example, UB, the UE displays this on the display device of the UE.
  • the eNB may inform whether each cell supports LAA / LWA in a corresponding cell through a system information block (SIB) or RRC signaling. For example, the eNB may inform the UE attached to it that the cell operating on the unlicensed band can be configured as a serving cell for the UE.
  • SIB system information block
  • RRC Radio Resource Control
  • a UE can use UB or WiFi technology even if it has exhausted its cellular radio resource quota, and if the quota for UB or WiFi is still available, allows the UE to access the network using UB or WiFi with the remaining quota It is good to be.
  • the UE transmits configuration information, or performs RRC connection with the eNB, or in the MME and the service request process (see section 5.3.4 of 3GPP TS 23.401), to transmit information about their preferred connection method. Can be.
  • the information on the access method preferred by the UE may include the following information.
  • Radio access technical information that the UE intends to use for transmission of data packets for example, whether it wants to use only LTE, only WiFi or prefers to use WiFi.
  • Information about the frequency band that the UE wants to use for transmitting data packets for example, whether it wants to use only LB, only UB or prefers.
  • the eNB or MME may establish a connection with the UE based on the information on the access method preferred by the UE.
  • the eNB or MME may inform the UE of the setting result. For example, the eNB or MME may inform the UE whether actual user data transmission / reception uses only LTE, only WiFi, or both. For example, the eNB or MME may inform the UE whether actual user data transmission / reception uses only LB, only UB, or both.
  • the UE connects to a network using a specific radio technology A, it informs the network that it wants to transmit data using another specific radio technology B.
  • the UE performs a wireless connection process of LTE, and then performs data transmission / reception using a WiFi wireless technology other than LTE through an eNB, and a control signal may be provided through LTE.
  • the eNB or each network node and the UE which have received the information about the UE's preferred access method, operate as intended.
  • the corresponding VoLTE call is used for the purpose of stable service management and QoS control.
  • Information on which radio access technology is transmitted is needed in the IMS network or core network and needs to be controlled accordingly.
  • the eNB may utilize information on whether data of the corresponding EPS bearer should be transmitted only over WiFi or LTE only, or which wireless technology may be used.
  • the MME delivers information about the EPS bearer to be set to the eNB, at the same time, information about the preferred radio access technology (eg, LTE, WiFi) for the EPS bearer, preferred radio band (eg, LB) , UB) can be proposed to provide information.
  • the eNB for each EPS bearer after the configuration and update process, and the information about the radio access technology (eg, LTE, WiFi, etc.) that the EPS bearer is transmitted to the MME, S- GW, P-GW, PCRF, CSCF, PCEF, etc. can be informed.
  • the eNB may deliver information about the EPS bearer directly or indirectly via other nodes.
  • the proposal of the present invention may be similarly applied to a radio bearer which is a bearer connecting an eNB and a UE instead of an EPS bearer that is a bearer connecting a UE and a P-GW.
  • This transfer of information is not only MME, S-GW, P-GW, PCRF, CSCF, PCEF, but also IMS nodes (eg P-CSCF, S-CSCF, I-CSCF, etc.), AS nodes (eg core network top). It can also be done at the application node in the stage).
  • the information intended in the above process for example, information on the type of band used (eg, LB or UB), the radio access technology used, and the like may be additionally delivered for each service provided in the IMS domain. .
  • Services provided through the IMS domain include a voice call service through IMS voice call (MMTEL Voice), and a video call service provided through IMS video call (MMTel Video) IMS.
  • MMTEL Voice voice call service
  • MMTel Video video call service provided through IMS video call
  • the information intended in the above process is not specified for all services provided through IMS, but for each IMS voice and IMS video, for example, preference for LB / UB or designation for WiFI / LTE. Information about may be conveyed.
  • the UE does not have a limit of the LTE (quota), but there may be a limit of the WiFI (quota).
  • the UE should be able to perform a connection with the eNB.
  • the eNB should be able to prevent passing data to the UE via LTE.
  • the UE in the process of establishing an RRC connection, transmits information about the UE to the eNB or the MME whether the UE wants to use only LTE, only WiFi, or both. Suggest that.
  • the billing node (or billing system) of the present invention may be based on the radio access technology (eg, LTE, WiFi) and / or the type of band (eg, LB, UB) used between the eNB and the UE for data transmission / reception.
  • the billing for the UE may be different.
  • the present invention provides the above charging assistance information to the charging node.
  • the charging assistance information may include an amount of data transmitted / received through a specific radio access technology, an amount of data transmitted / received through a specific type of band, and the like.
  • FIG. 17 illustrates a data transmission / reception process according to the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a UL data transmission / reception process.
  • the UE generates UL data to send to the network.
  • the UE informs the eNB that there is data generated in step 0, that is, there is, there is uplink data (UL) data to send to the network.
  • UL uplink data
  • the eNB allocates radio resources for UL data transmission to the UE. For example, the eNB may instruct the UE to transmit data through the LB.
  • the UE may display charging information (that is, charging information on data use when transmitting UL data through the LB) using a popup window or the like. .
  • the UE transmits data through the radio resource indicated in step 2. For example, when the eNB instructs the UE to transmit data through the LB, that is, when the LB is allocated as a data transmission resource, the UE transmits UL data through the LB as indicated in step 2. .
  • the eNB forwards the UL data received in step 3 to the S-GW / P-GW. In this case, the eNB transmits information indicating that UL data has been received through the LB as charging assistance info.
  • the P-GW / S-GW forwards the UL data received from the eNB to the external network, and at the same time, using the charging assistance information received together with the UL data, the data is transmitted along with information on the amount of data transmitted. Information to inform the billing system that has been delivered using the.
  • 6.UL data to be transmitted to the UE may be generated back to the network.
  • the UE informs the eNB that there is data generated in step 6, that is, there is UL data to send to the network.
  • the eNB allocates radio resources for transmission of UL data generated in step 6. For example, in step 8, if the UE informs the UB that the channel quality is better than the LB, the eNB instructs the UE to transmit data through the UB.
  • the UE may display charging information (that is, charging information on data use when transmitting UL data through the UB) using a popup window or the like. .
  • the UE transmits UL data on the UB as instructed in step 8.
  • the eNB forwards the data received in step 9 to the S-GW / P-GW. In this case, the eNB transmits information indicating that the corresponding UL data is received through the UB as charging assistance info.
  • the P-GW / S-GW forwards the data received from the eNB to the external network, and at the same time, using the charging assistance information received with the data, the data uses the UB along with the information on the amount of data delivered. Information is sent to the charging system.
  • FIG. 18 shows another example of a data transmission / reception process according to the present invention.
  • FIG. 18 illustrates a process of transmitting / receiving DL data.
  • the UE measures the channel quality of the licensed band (LB) and unlicensed band (UB).
  • Channel quality measurement by the UE may be performed periodically or at the request of the eNB.
  • the UE delivers the channel quality information measured in step 0 to the eNB. Reporting of channel quality information by the UE may be performed periodically or at the request of the eNB.
  • the eNB allocates a radio resource for DL data transmission (delivered from S-GW / P-GW) to the UE based on the channel quality information received in step 1. For example, the eNB may inform the UE that it will transmit data through the LB.
  • the UE when the UE can receive the DL data through the LB, the UE can display the charging information (that is, the charging information for data use when receiving the DL data through the LB) using a pop-up window or the like. have.
  • the charging information that is, the charging information for data use when receiving the DL data through the LB
  • the UE receives data through the radio resource indicated in step 2. For example, when the eNB informs the UE that it will transmit data through the LB, that is, when the LB is allocated as a DL data transmission resource, the UE receives UL data through the LB as indicated in step 2. .
  • the eNB delivers charging assistance information for the DL data transmitted in step 3 to the S-GW / P-GW. For example, the eNB provides charging assistance information to the P-GW via the S-GW that the corresponding DL data is transmitted through the LB.
  • the S-GW / P-GW uses the charging assistance information for the DL data transmitted from the S-GW / P-GW to the eNB, and the corresponding DL data together with information on the amount of DL data delivered. Use the LB to inform the billing system that it has been delivered.
  • the UE again measures the channel quality of the LB and UB.
  • Channel quality measurement by the UE may be performed periodically or at the request of an eNB.
  • the eNB allocates a radio resource for DL data transmission (delivered from S-GW / P-GW) to the UE based on the channel quality information received in step 6. For example, the eNB may inform the UE that it will transmit data through the UB.
  • the UE when the UE can receive the DL data through the UB, the UE can display the charging information (that is, the charging information about the data use when receiving the DL data through the UB) using a pop-up window or the like. have.
  • the charging information that is, the charging information about the data use when receiving the DL data through the UB
  • the UE transmits DL data on the radio resource indicated in step 7. For example, when the eNB informs the UE that it will transmit data through the UB, that is, when the UB is allocated as a DL data transmission resource, the UE transmits the DL data through the UB as indicated in step 7. .
  • the UE receives DL data via the UB, as instructed in step 8.
  • the eNB delivers charging assistance information for the DL data transmitted in step 9 to the S-GW / P-GW. For example, the eNB provides charging assistance information to the P-GW via the S-GW that the corresponding DL data is transmitted through the UB.
  • the S-GW / P-GW uses the charging assistance information for the DL data delivered from the S-GW / P-GW to the eNB, and the DL data is displayed together with information on the amount of DL data delivered. Delivers the information to the billing system to inform that it has been delivered using the UB.
  • the UE when the UE ends UL data transmission and / or DL data reception through the LB (ie, when the UE is disconnected from the base station through the LB),
  • the UE may display data usage information (that is, data usage when transmitting UL data and / or data usage when receiving DL data) using a pop-up window or the like.
  • data usage information that is, data usage when transmitting UL data and / or data usage when receiving DL data
  • the UE may display data usage information (ie, data usage when transmitting UL data and / or data usage when receiving DL data) using a popup window or the like.
  • the UE may set whether to allow UL / DL data transmission / reception through the LB and / or UL / DL data transmission / reception through the UB by receiving an input from the user. This will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of a node device applied to the proposal of the present invention.
  • the UE device X100 may include a transceiver X110, a processor X120, and a memory X130.
  • the transceiver X110 may also be referred to as a radio frequency (RF) unit.
  • the transceiver X110 may be configured to transmit various signals, data and information to an external device, and to receive various signals, data and information to an external device.
  • the transceiver X110 may be implemented by being separated into a transmitter and a receiver.
  • the UE device X100 may be connected to an external device by wire and / or wirelessly.
  • the processor X120 may control the overall operation of the UE device X100, and may be configured to perform a function of the UE device X100 to process and process information to be transmitted and received with an external device. In addition, the processor X120 may be configured to perform the UE operation proposed in the present invention. The processor X120 may control the transceiver X110 to transmit data or a message according to the proposal of the present invention.
  • the memory X130 may store the processed information and the like for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer.
  • a network node device X200 may include a transceiver X210, a processor X220, and a memory X230.
  • the transceiver X210 may also be referred to as a radio frequency (RF) unit.
  • the transceiver X210 may be configured to transmit various signals, data and information to an external device, and to receive various signals, data and information to an external device.
  • the network node device X200 may be connected to an external device by wire and / or wirelessly.
  • the transceiver X210 may be implemented by being separated into a transmitter and a receiver.
  • the processor X220 may control the overall operation of the network node device X200, and may be configured to perform a function of the network node device X200 to process and process information to be transmitted and received with an external device. In addition, the processor X220 may be configured to perform a network node operation proposed in the present invention. The processor X220 may control the transceiver X110 to transmit data or a message to the UE or another network node according to the proposal of the present invention.
  • the memory X230 may store the processed information for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer.
  • the specific configuration of the UE device (X100) and the network device (X200) as described above, may be implemented to be applied independently or two or more embodiments are applied at the same time, the details described in the various embodiments of the present invention, overlapping The description is omitted for clarity.
  • the wireless device includes a base station, a network node, a transmitting terminal, a receiving terminal, a wireless device, a wireless communication device, a vehicle, a vehicle equipped with an autonomous driving function, an unmanned aerial vehicle (UAV), an artificial intelligence (AI) module, Robots, Augmented Reality (AR) devices, Virtual Reality (VR) devices, MTC devices, IoT devices, medical devices, fintech devices (or financial devices), security devices, climate / environmental devices, or other areas of the fourth industrial revolution, or It may be a device related to the 5G service.
  • a drone may be a vehicle in which humans fly by radio control signals.
  • the MTC device and the IoT device are devices that do not require human intervention or manipulation, and may be smart meters, bending machines, thermometers, smart bulbs, door locks, various sensors, and the like.
  • a medical device is a device used for the purpose of inspecting, replacing, or modifying a device, structure, or function used for diagnosing, treating, alleviating, treating, or preventing a disease. In vitro) diagnostic devices, hearing aids, surgical devices, and the like.
  • the security device is a device installed to prevent a risk that may occur and maintain safety, and may be a camera, a CCTV, a black box, or the like.
  • the fintech device is a device that can provide financial services such as mobile payment, and may be a payment device or a point of sales (POS).
  • the climate / environmental device may mean a device for monitoring and predicting the climate / environment.
  • the mobile terminal described herein includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant, a portable multimedia player, a navigation, a slate PC , Tablet PCs, ultrabooks, wearable devices, such as smartwatches, glass glasses, head mounted displays, and the like. have. Furthermore, it may be used for controlling at least one device in an IoT (Internet of Things) environment or a smart greenhouse.
  • IoT Internet of Things
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • the method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of an apparatus, procedure, or function for performing the above-described functions or operations.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • the present invention described above can be embodied as computer readable codes on a medium on which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include hard disk drives (HDDs), solid state disks (SSDs), silicon disk drives (SDDs), ROMs, RAM, CD-ROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and the like. This also includes those implemented in the form of carrier waves (eg, transmission over the Internet).
  • the computer may also include a processor Y120 of the terminal. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
  • the communication method as described above can be applied not only to 3GPP systems but also to various wireless communication systems including IEEE 802.16x and 802.11x systems. Furthermore, the proposed method can be applied to mmWave communication system using ultra high frequency band.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

무선 통신 시스템에서의 데이터 전달 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 단말의 데이터 전달 방법에 있어서, 상기 단말에 설정된 데이터 최대 사용량 값을 네트워크의 제1노드로 전송하는 단계; 상기 네트워크의 제2노드에서 측정된 데이터 사용량 값이 상기 데이터 최대 사용량 값에 도달되는 경우, 상기 제1노드로부터 설정 업데이트 정보를 수신하는 단계; 및 상기 설정 업데이트 정보에 근거하여, 데이터 사용과 관계된 설정을 업데이트하는 단계를 포함하며, 상기 설정 업데이트 정보는 코어 네트워크에 의하여, 통신 환경이 재설정되고, 상기 통신 환경에 근거하여 상기 네트워크에 포함된 노드들의 설정이 변경되는 경우, 수신되는 정보일 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서의 데이터 전달 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서 데이터를 전송/수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
기기 간(Machine-to-Machine, M2M) 통신과, 높은 데이터 전송량을 요구하는 스마트폰, 태블릿 PC 등의 다양한 장치 및 기술이 출현 및 보급되고 있다. 이에 따라, 셀룰러 네트워크에서 처리될 것이 요구되는 데이터 양이 매우 빠르게 증가하고 있다. 이와 같이 빠르게 증가하는 데이터 처리 요구량을 만족시키기 위해, 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집성(carrier aggregation) 기술, 인지무선(cognitive radio) 기술 등과, 한정된 주파수 내에서 전송되는 데이터 용량을 높이기 위한 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등이 발전하고 있다.
한편, 사용자기기(user equipment, UE)가 주변에서 접속(access)할 수 있는 노드(node)의 밀도가 높아지는 방향으로 통신 환경이 진화하고 있다. 노드라 함은 하나 이상의 안테나를 구비하여 UE와 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 높은 밀도의 노드를 구비한 통신 시스템은 노드들 간의 협력에 의해 더 높은 성능의 통신 서비스를 UE에게 제공할 수 있다.
본 발명의 목적은, 단말이 무선 통신 시스템에서 효과적으로 데이터를 전달하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 네트워크에서 단말의 데이터 사용량을 측정하고, 이를 통해 단말이 무선 통신 시스템에서 효과적으로 데이터를 전달하는 방법을 제안한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 단말의 데이터 전달 방법에 있어서, 상기 단말에 설정된 데이터 최대 사용량 값을 네트워크의 제1노드로 전송하는 단계; 상기 네트워크의 제2노드에서 측정된 데이터 사용량 값이 상기 데이터 최대 사용량 값에 도달되는 경우, 상기 제1노드로부터 설정 업데이트 정보를 수신하는 단계; 및 상기 설정 업데이트 정보에 근거하여, 데이터 사용과 관계된 설정을 업데이트하는 단계를 포함하며, 상기 설정 업데이트 정보는 코어 네트워크에 의하여, 통신 환경이 재설정되고, 상기 통신 환경에 근거하여 상기 네트워크에 포함된 노드들의 설정이 변경되는 경우, 수신되는 정보일 수 있다.
또한, 상기 단말은 비면허 대역(unlicensed band) 또는 Wi-fi(Wireless Fidelity)를 이용하여, 통신 할 수 있다.
또한, 상기 네트워크에 포함된 노드들의 설정 변경은 상기 단말로 모바일 네트워크를 이용한 데이터 전송을 금지하기 위한 것이거나, 비면허 대역(unlicensed band)을 이용한 데이터 전송만을 허용하기 위한 것일 수 있다.
또한, 상기 설정 업데이트 정보는 제공되는 통신 서비스의 QoS(Quality of Service) 정보 또는 상기 측정된 데이터 사용량 값을 포함할 수 있다.
또한, 상기 QoS 정보는 비면허 대역 사용으로 인하여, 상기 통신 서비스의 품질이 악화될 수 있음을 알리는 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 데이터 사용과 관계된 설정은 상향 링크(Up-link)로의 데이터 전송을 차단하기 위한 것일 수 있다.
또한, 통신 서비스 이용을 위해 적용될 수 있는 무선 접속 기술을 지시하는 접속 방법에 대한 정보를 상기 제1노드로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 접속 방법에 대한 정보에 근거하여, 상기 단말과 상기 네트워크 사이의 접속은 상기 제1노드에 의해 설정될 수 있다.
또한, 상기 제1노드로부터 상기 단말과 상기 네트워크 사이의 접속 설정에 대한 결과값을 수신할 수 있다.
또한, 상기 통신 환경 재설정은 PCRF(Policy and Charging Rule Function) 또는 OCS(Online Charging System)/OFCS(Offline Charging System) 노드에 정보를 전달할 수 있다.
또한, 상기 제2노드는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(packet data network gateway, P-GW) 또는 과금 시스템과 연관된 노드일 수 있다.
또한, 상기 접속 방법에 대한 정보는 상기 통신 서비스 이용을 위해 적용될 수 있는 무선 접속 기술에 대한 우선순위 값을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접속 방법에 대한 정보를 전달하는 단계는 기지국과의 무선 자원 제어(radio resource control, RRC) 연결 과정 또는 상기 제1노드와의 서비스 요청 과정에서 전달될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양상은, 무선 통신 시스템에서의 데이터 전달하는 단말에 있어서, 통신 모듈(communication module); 디스플레이부; 메모리; 및 상기 통신 모듈, 상기 디스플레이부, 및 상기 메모리를 제어하는 프로세서; 를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 데이터 최대 사용량 값을 상기 통신 모듈을 통해 네트워크의 제1노드로 전송하며, 상기 네트워크의 제2노드에서 측정된 데이터 사용량 값이 상기 데이터 최대 사용량 값에 도달되는 경우, 상기 제1노드로부터 상기 통신 모듈을 통해 설정 업데이트 정보를 수신하고, 상기 설정 업데이트 정보에 근거하여, 데이터 사용과 관련된 설정을 업데이트 하되, 상기 설정 업데이트 정보는 코어 네트워크에 의하여, 통신 환경이 재설정되고, 상기 통신 환경에 근거하여 상기 네트워크에 포함된 노드들의 설정이 변경되는 경우, 수신되는 정보일 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 통신모듈을 통해, 비면허 대역(unlicensed band) 또는 Wi-fi(Wireless Fidelity)를 이용하여, 통신 할 수 있다.
또한, 상기 네트워크에 포함된 노드들의 설정 변경은 상기 단말로 모바일 네트워크를 이용한 데이터 전송을 금지하기 위한 것이거나, 비면허 대역(unlicensed band)을 이용한 데이터 전송만을 허용하기 위한 것일 수 있다.
또한, 상기 데이터 사용과 관계된 설정은 상향 링크(Up-link)로의 데이터 전송을 차단하기 위한 것일 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 통신모듈을 통해 통신 서비스 이용을 위해 적용될 수 있는 무선 접속 기술을 지시하는 접속 방법에 대한 정보를 상기 제1노드로 전송할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 통신 모듈을 통해, 상기 접속 방법에 대한 정보에 근거하여, 상기 제1노드가 상기 단말과 상기 네트워크 사이의 접속을 설정한 결과값을 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단말이 무선 통신 시스템에서 효과적으로 데이터를 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 네트워크에서 단말의 데이터 사용량을 측정하고, 이를 통해 단말이 무선 통신 시스템에서 효과적으로 데이터를 전달하는 방법을 제공할 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 서버를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템을 나타낸다.
도 4은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도 6a은 기존의 EPS 시스템에서, NR, 즉 5G의 무선접속 기술만 추가적으로 활용하는 경우의 예시도이다.
도 6b는 NG RAN과 NGC가 활용되는 상황에서, 추가적으로 LTE 무선 접속이 추가되는 경우의 예시도이다.
도 6c은 본 발명에 적용될 수 있는 5G 아키텍쳐의 블록도이다.
도 7은 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 8는 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 9는 사용자 평면 및 제어 평면을 위한 LTE(Long Term Evolution) 프로토콜 스택들을 예시한 것이다.
도 10은 임의 접속(random access) 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 무선 자원 제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타내는 도면이다.
도 12는 종래 시스템에서 UE와 네트워크 노드(들) 간 (하향링크/상향링크) 신호의 흐름을 예시한 것이다.
도 13는 본 발명이 적용되는 개선 시스템에서 UE와 네트워크 노드(들) 간 (하향링크/상향링크) 신호의 흐름을 예시한 것이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자가 설정된 최대 사용량 도달 시 데이터 사용을 차단하는 케이스를 예시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자가 데이터 사용을 차단하는 케이스를 예시하는 도면이다.
도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자가 설정된 최대 사용량 도달 시 데이터 사용을 차단하는 케이스를 예시하는 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 데이터 전송/수신 과정을 예시한 것이다.
도 18은 본 발명에 따른 데이터 전송/수신 과정의 다른 예를 도시한 것이다.
도 19는 본 발명의 제안에 적용되는 노드 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다.
또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서는 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321, 3GPP TS 36.322, 3GPP TS 36.323, 3GPP TS 36.331, 3GPP TS 23.203, 3GPP TS 23.401, 3GPP TS 24.301, 3GPP TS 23.228, 3GPP TS 29.228, 3GPP TS 23.218, 3GPP TS 22.011, 3GPP TS 36.413의 표준 문서들 중 하나 이상에 의해 뒷받침될(incorporate by reference) 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
또한, 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
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), gNB(general NB) 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.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A/NR(New Radio)를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
5G의 세 가지 주요 요구 사항 영역은 (1) 개선된 모바일 광대역 (Enhanced Mobile Broadband, eMBB) 영역, (2) 다량의 머신 타입 통신 (massive Machine Type Communication, mMTC) 영역 및 (3) 초-신뢰 및 저 지연 통신 (Ultra-reliable and Low Latency Communications, URLLC) 영역을 포함한다.
일부 사용 예(Use Case)는 최적화를 위해 다수의 영역들이 요구될 수 있고, 다른 사용 예는 단지 하나의 핵심 성능 지표 (Key Performance Indicator, KPI)에만 포커싱될 수 있다. 5G는 이러한 다양한 사용 예들을 유연하고 신뢰할 수 있는 방법으로 지원하는 것이다.
eMBB는 기본적인 모바일 인터넷 액세스를 훨씬 능가하게 하며, 풍부한 양방향 작업, 클라우드 또는 증강 현실에서 미디어 및 엔터테인먼트 애플리케이션을 커버한다. 데이터는 5G의 핵심 동력 중 하나이며, 5G 시대에서 처음으로 전용 음성 서비스를 볼 수 없을 수 있다. 5G에서, 음성은 단순히 통신 시스템에 의해 제공되는 데이터 연결을 사용하여 응용 프로그램으로서 처리될 것이 기대된다. 증가된 트래픽 양(volume)을 위한 주요 원인들은 콘텐츠 크기의 증가 및 높은 데이터 전송률을 요구하는 애플리케이션 수의 증가이다. 스트리밍 서비스 (오디오 및 비디오), 대화형 비디오 및 모바일 인터넷 연결은 더 많은 장치가 인터넷에 연결될수록 더 널리 사용될 것이다. 이러한 많은 응용 프로그램들은 사용자에게 실시간 정보 및 알림을 푸쉬하기 위해 항상 켜져 있는 연결성이 필요하다. 클라우드 스토리지 및 애플리케이션은 모바일 통신 플랫폼에서 급속히 증가하고 있으며, 이것은 업무 및 엔터테인먼트 모두에 적용될 수 있다. 그리고, 클라우드 스토리지는 상향링크 데이터 전송률의 성장을 견인하는 특별한 사용 예이다. 5G는 또한 클라우드의 원격 업무에도 사용되며, 촉각 인터페이스가 사용될 때 우수한 사용자 경험을 유지하도록 훨씬 더 낮은 단-대-단(end-to-end) 지연을 요구한다. 엔터테인먼트 예를 들어, 클라우드 게임 및 비디오 스트리밍은 모바일 광대역 능력에 대한 요구를 증가시키는 또 다른 핵심 요소이다. 엔터테인먼트는 기차, 차 및 비행기와 같은 높은 이동성 환경을 포함하는 어떤 곳에서든지 스마트폰 및 태블릿에서 필수적이다. 또 다른 사용 예는 엔터테인먼트를 위한 증강 현실 및 정보 검색이다. 여기서, 증강 현실은 매우 낮은 지연과 순간적인 데이터 양을 필요로 한다.
또한, 가장 많이 예상되는 5G 사용 예 중 하나는 모든 분야에서 임베디드 센서를 원활하게 연결할 수 있는 기능 즉, mMTC에 관한 것이다. 2020년까지 잠재적인 IoT 장치들은 204 억 개에 이를 것으로 예측된다. 산업 IoT는 5G가 스마트 도시, 자산 추적(asset tracking), 스마트 유틸리티, 농업 및 보안 인프라를 가능하게 하는 주요 역할을 수행하는 영역 중 하나이다.
URLLC는 주요 인프라의 원격 제어 및 자체-구동 차량(self-driving vehicle)과 같은 초 신뢰 / 이용 가능한 지연이 적은 링크를 통해 산업을 변화시킬 새로운 서비스를 포함한다. 신뢰성과 지연의 수준은 스마트 그리드 제어, 산업 자동화, 로봇 공학, 드론 제어 및 조정에 필수적이다.
다음으로, 다수의 사용 예들에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
5G는 초당 수백 메가 비트에서 초당 기가 비트로 평가되는 스트림을 제공하는 수단으로 FTTH (fiber-to-the-home) 및 케이블 기반 광대역 (또는 DOCSIS)을 보완할 수 있다. 이러한 빠른 속도는 가상 현실과 증강 현실뿐 아니라 4K 이상(6K, 8K 및 그 이상)의 해상도로 TV를 전달하는데 요구된다. VR(Virtual Reality) 및 AR(Augmented Reality) 애플리케이션들은 거의 몰입형(immersive) 스포츠 경기를 포함한다. 특정 응용 프로그램은 특별한 네트워크 설정이 요구될 수 있다. 예를 들어, VR 게임의 경우, 게임 회사들이 지연을 최소화하기 위해 코어 서버를 네트워크 오퍼레이터의 에지 네트워크 서버와 통합해야 할 수 있다.
자동차(Automotive)는 차량에 대한 이동 통신을 위한 많은 사용 예들과 함께 5G에 있어 중요한 새로운 동력이 될 것으로 예상된다. 예를 들어, 승객을 위한 엔터테인먼트는 동시의 높은 용량과 높은 이동성 모바일 광대역을 요구한다. 그 이유는 미래의 사용자는 그들의 위치 및 속도와 관계 없이 고품질의 연결을 계속해서 기대하기 때문이다. 자동차 분야의 다른 활용 예는 증강 현실 대시보드이다. 이는 운전자가 앞면 창을 통해 보고 있는 것 위에 어둠 속에서 물체를 식별하고, 물체의 거리와 움직임에 대해 운전자에게 말해주는 정보를 겹쳐서 디스플레이 한다. 미래에, 무선 모듈은 차량들 간의 통신, 차량과 지원하는 인프라구조 사이에서 정보 교환 및 자동차와 다른 연결된 디바이스들(예를 들어, 보행자에 의해 수반되는 디바이스들) 사이에서 정보 교환을 가능하게 한다. 안전 시스템은 운전자가 보다 안전한 운전을 할 수 있도록 행동의 대체 코스들을 안내하여 사고의 위험을 낮출 수 있게 한다. 다음 단계는 원격 조종되거나 자체 운전 차량(self-driven vehicle)이 될 것이다. 이는 서로 다른 자체 운전 차량들 사이 및 자동차와 인프라 사이에서 매우 신뢰성이 있고, 매우 빠른 통신을 요구한다. 미래에, 자체 운전 차량이 모든 운전 활동을 수행하고, 운전자는 차량 자체가 식별할 수 없는 교통 이상에만 집중하도록 할 것이다. 자체 운전 차량의 기술적 요구 사항은 트래픽 안전을 사람이 달성할 수 없을 정도의 수준까지 증가하도록 초 저 지연과 초고속 신뢰성을 요구한다.
스마트 사회(smart society)로서 언급되는 스마트 도시와 스마트 홈은 고밀도 무선 센서 네트워크로 임베디드될 것이다. 지능형 센서의 분산 네트워크는 도시 또는 집의 비용 및 에너지-효율적인 유지에 대한 조건을 식별할 것이다. 유사한 설정이 각 가정을 위해 수행될 수 있다. 온도 센서, 창 및 난방 컨트롤러, 도난 경보기 및 가전 제품들은 모두 무선으로 연결된다. 이러한 센서들 중 많은 것들이 전형적으로 낮은 데이터 전송 속도, 저전력 및 저비용이다. 하지만, 예를 들어, 실시간 HD 비디오는 감시를 위해 특정 타입의 장치에서 요구될 수 있다.
열 또는 가스를 포함한 에너지의 소비 및 분배는 고도로 분산화되고 있어, 분산 센서 네트워크의 자동화된 제어가 요구된다. 스마트 그리드는 정보를 수집하고 이에 따라 행동하도록 디지털 정보 및 통신 기술을 사용하여 이런 센서들을 상호 연결한다. 이 정보는 공급 업체와 소비자의 행동을 포함할 수 있으므로, 스마트 그리드가 효율성, 신뢰성, 경제성, 생산의 지속 가능성 및 자동화된 방식으로 전기와 같은 연료들의 분배를 개선하도록 할 수 있다. 스마트 그리드는 지연이 적은 다른 센서 네트워크로 볼 수도 있다.
건강 부문은 이동 통신의 혜택을 누릴 수 있는 많은 응용 프로그램을 보유하고 있다. 통신 시스템은 멀리 떨어진 곳에서 임상 진료를 제공하는 원격 진료를 지원할 수 있다. 이는 거리에 대한 장벽을 줄이는데 도움을 주고, 거리가 먼 농촌에서 지속적으로 이용하지 못하는 의료 서비스들로의 접근을 개선시킬 수 있다. 이는 또한 중요한 진료 및 응급 상황에서 생명을 구하기 위해 사용된다. 이동 통신 기반의 무선 센서 네트워크는 심박수 및 혈압과 같은 파라미터들에 대한 원격 모니터링 및 센서들을 제공할 수 있다.
무선 및 모바일 통신은 산업 응용 분야에서 점차 중요해지고 있다. 배선은 설치 및 유지 비용이 높다. 따라서, 케이블을 재구성할 수 있는 무선 링크들로의 교체 가능성은 많은 산업 분야에서 매력적인 기회이다. 그러나, 이를 달성하는 것은 무선 연결이 케이블과 비슷한 지연, 신뢰성 및 용량으로 동작하는 것과, 그 관리가 단순화될 것이 요구된다. 낮은 지연과 매우 낮은 오류 확률은 5G로 연결될 필요가 있는 새로운 요구 사항이다.
물류(logistics) 및 화물 추적(freight tracking)은 위치 기반 정보 시스템을 사용하여 어디에서든지 인벤토리(inventory) 및 패키지의 추적을 가능하게 하는 이동 통신에 대한 중요한 사용 예이다. 물류 및 화물 추적의 사용 예는 전형적으로 낮은 데이터 속도를 요구하지만 넓은 범위와 신뢰성 있는 위치 정보가 필요하다.
본 명세서에서 후술할 본 발명은 전술한 5G의 요구 사항을 만족하도록 각 실시예를 조합하거나 변경하여 구현될 수 있다.
이하에서는 후술할 본 발명이 응용될 수 있는 기술분야와 관련하여 구체적으로 설명한다.
인공 지능(AI: Artificial Intelligence)
인공 지능은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미하며, 머신 러닝(기계 학습, Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다. 머신 러닝은 어떠한 작업에 대하여 꾸준한 경험을 통해 그 작업에 대한 성능을 높이는 알고리즘으로 정의하기도 한다.
인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 머신 러닝에서 사용되는 모델로써, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다. 인공 신경망은 다른 레이어의 뉴런들 사이의 연결 패턴, 모델 파라미터를 갱신하는 학습 과정, 출력값을 생성하는 활성화 함수(Activation Function)에 의해 정의될 수 있다.
인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 하나 이상의 은닉층(Hidden Layer)를 포함할 수 있다. 각 층은 하나 이상의 뉴런을 포함하고, 인공 신경망은 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스를 포함할 수 있다. 인공 신경망에서 각 뉴런은 시냅스를 통해 입력되는 입력 신호들, 가중치, 편향에 대한 활성 함수의 함숫값을 출력할 수 있다.
모델 파라미터는 학습을 통해 결정되는 파라미터를 의미하며, 시냅스 연결의 가중치와 뉴런의 편향 등이 포함된다. 그리고, 하이퍼파라미터는 머신 러닝 알고리즘에서 학습 전에 설정되어야 하는 파라미터를 의미하며, 학습률(Learning Rate), 반복 횟수, 미니 배치 크기, 초기화 함수 등이 포함된다.
인공 신경망의 학습의 목적은 손실 함수를 최소화하는 모델 파라미터를 결정하는 것으로 볼 수 있다. 손실 함수는 인공 신경망의 학습 과정에서 최적의 모델 파라미터를 결정하기 위한 지표로 이용될 수 있다.
머신 러닝은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.
지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다. 비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다. 강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.
인공 신경망 중에서 복수의 은닉층을 포함하는 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)으로 구현되는 머신 러닝을 딥 러닝(심층 학습, Deep Learning)이라 부르기도 하며, 딥 러닝은 머신 러닝의 일부이다. 이하에서, 머신 러닝은 딥 러닝을 포함하는 의미로 사용된다.
로봇(Robot)
로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계를 의미할 수 있다. 특히, 환경을 인식하고 스스로 판단하여 동작을 수행하는 기능을 갖는 로봇을 지능형 로봇이라 칭할 수 있다.
로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류할 수 있다.
로봇은 액츄에이터 또는 모터를 포함하는 구동부를 구비하여 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 이동 가능한 로봇은 구동부에 휠, 브레이크, 프로펠러 등이 포함되어, 구동부를 통해 지상에서 주행하거나 공중에서 비행할 수 있다.
자율 주행(Self-Driving, Autonomous-Driving)
자율 주행은 스스로 주행하는 기술을 의미하며, 자율 주행 차량은 사용자의 조작 없이 또는 사용자의 최소한의 조작으로 주행하는 차량(Vehicle)을 의미한다.
예컨대, 자율 주행에는 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정하여 주행하는 기술 등이 모두 포함될 수 있다.
차량은 내연 기관만을 구비하는 차량, 내연 기관과 전기 모터를 함께 구비하는 하이브리드 차량, 그리고 전기 모터만을 구비하는 전기 차량을 모두 포괄하며, 자동차뿐만 아니라 기차, 오토바이 등을 포함할 수 있다.
이때, 자율 주행 차량은 자율 주행 기능을 가진 로봇으로 볼 수 있다.
확장 현실(XR: eXtended Reality)
확장 현실은 가상 현실(VR: Virtual Reality), 증강 현실(AR: Augmented Reality), 혼합 현실(MR: Mixed Reality)을 총칭한다. VR 기술은 현실 세계의 객체나 배경 등을 CG 영상으로만 제공하고, AR 기술은 실제 사물 영상 위에 가상으로 만들어진 CG 영상을 함께 제공하며, MR 기술은 현실 세계에 가상 객체들을 섞고 결합시켜서 제공하는 컴퓨터 그래픽 기술이다.
MR 기술은 현실 객체와 가상 객체를 함께 보여준다는 점에서 AR 기술과 유사하다. 그러나, AR 기술에서는 가상 객체가 현실 객체를 보완하는 형태로 사용되는 반면, MR 기술에서는 가상 객체와 현실 객체가 동등한 성격으로 사용된다는 점에서 차이점이 있다.
XR 기술은 HMD(Head-Mount Display), HUD(Head-Up Display), 휴대폰, 태블릿 PC, 랩탑, 데스크탑, TV, 디지털 사이니지 등에 적용될 수 있고, XR 기술이 적용된 장치를 XR 장치(XR Device)라 칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 장치(100)를 나타낸다.
AI 장치(100)는 TV, 프로젝터, 휴대폰, 스마트폰, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), DMB 수신기, 라디오, 세탁기, 냉장고, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.
도 1을 참조하면, 단말기(100)는 통신부(110), 입력부(120), 러닝 프로세서(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(170) 및 프로세서(180) 등을 포함할 수 있다.
통신부(110)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 장치(100a 내지 100e)나 AI 서버(200) 등의 외부 장치들과 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(110)는 외부 장치들과 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등을 송수신할 수 있다.
이때, 통신부(110)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth쪠), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다.
입력부(120)는 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다.
이때, 입력부(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라, 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라나 마이크로폰을 센서로 취급하여, 카메라나 마이크로폰으로부터 획득한 신호를 센싱 데이터 또는 센서 정보라고 할 수도 있다.
입력부(120)는 모델 학습을 위한 학습 데이터 및 학습 모델을 이용하여 출력을 획득할 때 사용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(120)는 가공되지 않은 입력 데이터를 획득할 수도 있으며, 이 경우 프로세서(180) 또는 러닝 프로세서(130)는 입력 데이터에 대하여 전처리로써 입력 특징점(input feature)을 추출할 수 있다.
러닝 프로세서(130)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 여기서, 학습된 인공 신경망을 학습 모델이라 칭할 수 있다. 학습 모델은 학습 데이터가 아닌 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론해 내는데 사용될 수 있고, 추론된 값은 어떠한 동작을 수행하기 위한 판단의 기초로 이용될 수 있다.
이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)과 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다.
이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 장치(100)에 통합되거나 구현된 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 러닝 프로세서(130)는 메모리(170), AI 장치(100)에 직접 결합된 외부 메모리 또는 외부 장치에서 유지되는 메모리를 사용하여 구현될 수도 있다.
센싱부(140)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 장치(100) 내부 정보, AI 장치(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.
이때, 센싱부(140)에 포함되는 센서에는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 라이다, 레이더 등이 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다.
이때, 출력부(150)에는 시각 정보를 출력하는 디스플레이부, 청각 정보를 출력하는 스피커, 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈 등이 포함될 수 있다.
메모리(170)는 AI 장치(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(170)는 입력부(120)에서 획득한 입력 데이터, 학습 데이터, 학습 모델, 학습 히스토리 등을 저장할 수 있다.
프로세서(180)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 장치(100)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(180)는 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다.
이를 위해, 프로세서(180)는 러닝 프로세서(130) 또는 메모리(170)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 상기 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다.
이때, 프로세서(180)는 결정된 동작을 수행하기 위하여 외부 장치의 연계가 필요한 경우, 해당 외부 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 해당 외부 장치에 전송할 수 있다.
프로세서(180)는 사용자 입력에 대하여 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 사용자의 요구 사항을 결정할 수 있다.
이때, 프로세서(180)는 음성 입력을 문자열로 변환하기 위한 STT(Speech To Text) 엔진 또는 자연어의 의도 정보를 획득하기 위한 자연어 처리(NLP: Natural Language Processing) 엔진 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여, 사용자 입력에 상응하는 의도 정보를 획득할 수 있다.
이때, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 적어도 일부가 머신 러닝 알고리즘에 따라 학습된 인공 신경망으로 구성될 수 있다. 그리고, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 러닝 프로세서(130)에 의해 학습된 것이나, AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)에 의해 학습된 것이거나, 또는 이들의 분산 처리에 의해 학습된 것일 수 있다.
프로세서(180)는 AI 장치(100)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리(170) 또는 러닝 프로세서(130)에 저장하거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.
프로세서(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, AI 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, AI 장치(100)에 포함된 구성 요소들 중 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 서버(200)를 나타낸다.
도 2를 참조하면, AI 서버(200)는 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 인공 신경망을 학습시키거나 학습된 인공 신경망을 이용하는 장치를 의미할 수 있다. 여기서, AI 서버(200)는 복수의 서버들로 구성되어 분산 처리를 수행할 수도 있고, 5G 네트워크로 정의될 수 있다. 이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100)의 일부의 구성으로 포함되어, AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행할 수도 있다.
AI 서버(200)는 통신부(210), 메모리(230), 러닝 프로세서(240) 및 프로세서(260) 등을 포함할 수 있다.
통신부(210)는 AI 장치(100) 등의 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.
메모리(230)는 모델 저장부(231)를 포함할 수 있다. 모델 저장부(231)는 러닝 프로세서(240)을 통하여 학습 중인 또는 학습된 모델(또는 인공 신경망, 231a)을 저장할 수 있다.
러닝 프로세서(240)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망(231a)을 학습시킬 수 있다. 학습 모델은 인공 신경망의 AI 서버(200)에 탑재된 상태에서 이용되거나, AI 장치(100) 등의 외부 장치에 탑재되어 이용될 수도 있다.
학습 모델은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 학습 모델의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 구현되는 경우 학습 모델을 구성하는 하나 이상의 명령어(instruction)는 메모리(230)에 저장될 수 있다.
프로세서(260)는 학습 모델을 이용하여 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템(1)을 나타낸다.
도 3을 참조하면, AI 시스템(1)은 AI 서버(200), 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상이 클라우드 네트워크(10)와 연결된다. 여기서, AI 기술이 적용된 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 등을 AI 장치(100a 내지 100e)라 칭할 수 있다.
클라우드 네트워크(10)는 클라우드 컴퓨팅 인프라의 일부를 구성하거나 클라우드 컴퓨팅 인프라 안에 존재하는 네트워크를 의미할 수 있다. 여기서, 클라우드 네트워크(10)는 3G 네트워크, 4G 또는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 또는 5G 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다.
즉, AI 시스템(1)을 구성하는 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 클라우드 네트워크(10)를 통해 서로 연결될 수 있다. 특히, 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 기지국을 통해서 서로 통신할 수도 있지만, 기지국을 통하지 않고 직접 서로 통신할 수도 있다.
AI 서버(200)는 AI 프로세싱을 수행하는 서버와 빅 데이터에 대한 연산을 수행하는 서버를 포함할 수 있다.
AI 서버(200)는 AI 시스템(1)을 구성하는 AI 장치들인 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상과 클라우드 네트워크(10)을 통하여 연결되고, 연결된 AI 장치들(100a 내지 100e)의 AI 프로세싱을 적어도 일부를 도울 수 있다.
이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)를 대신하여 머신 러닝 알고리즘에 따라 인공 신경망을 학습시킬 수 있고, 학습 모델을 직접 저장하거나 AI 장치(100a 내지 100e)에 전송할 수 있다.
이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)로부터 입력 데이터를 수신하고, 학습 모델을 이용하여 수신한 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성하여 AI 장치(100a 내지 100e)로 전송할 수 있다.
또는, AI 장치(100a 내지 100e)는 직접 학습 모델을 이용하여 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수도 있다.
이하에서는, 상술한 기술이 적용되는 AI 장치(100a 내지 100e)의 다양한 실시 예들을 설명한다. 여기서, 도 3에 도시된 AI 장치(100a 내지 100e)는 도 1에 도시된 AI 장치(100)의 구체적인 실시 예로 볼 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 AI 및 로봇
로봇(100a)은 AI 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.
로봇(100a)은 동작을 제어하기 위한 로봇 제어 모듈을 포함할 수 있고, 로봇 제어 모듈은 소프트웨어 모듈 또는 이를 하드웨어로 구현한 칩을 의미할 수 있다.
로봇(100a)은 다양한 종류의 센서들로부터 획득한 센서 정보를 이용하여 로봇(100a)의 상태 정보를 획득하거나, 주변 환경 및 객체를 검출(인식)하거나, 맵 데이터를 생성하거나, 이동 경로 및 주행 계획을 결정하거나, 사용자 상호작용에 대한 응답을 결정하거나, 동작을 결정할 수 있다.
여기서, 로봇(100a)은 이동 경로 및 주행 계획을 결정하기 위하여, 라이다, 레이더, 카메라 중에서 적어도 하나 이상의 센서에서 획득한 센서 정보를 이용할 수 있다.
로봇(100a)은 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 학습 모델을 이용하여 주변 환경 및 객체를 인식할 수 있고, 인식된 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 이용하여 동작을 결정할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 로봇(100a)에서 직접 학습되거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.
이때, 로봇(100a)은 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.
로봇(100a)은 맵 데이터, 센서 정보로부터 검출한 객체 정보 또는 외부 장치로부터 획득한 객체 정보 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 이동 경로와 주행 계획을 결정하고, 구동부를 제어하여 결정된 이동 경로와 주행 계획에 따라 로봇(100a)을 주행시킬 수 있다.
맵 데이터에는 로봇(100a)이 이동하는 공간에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 벽, 문 등의 고정 객체들과 화분, 책상 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.
또한, 로봇(100a)은 사용자의 제어/상호작용에 기초하여 구동부를 제어함으로써, 동작을 수행하거나 주행할 수 있다. 이때, 로봇(100a)은 사용자의 동작이나 음성 발화에 따른 상호작용의 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 응답을 결정하여 동작을 수행할 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 AI 및 자율주행
자율 주행 차량(100b)은 AI 기술이 적용되어, 이동형 로봇, 차량, 무인 비행체 등으로 구현될 수 있다.
자율 주행 차량(100b)은 자율 주행 기능을 제어하기 위한 자율 주행 제어 모듈을 포함할 수 있고, 자율 주행 제어 모듈은 소프트웨어 모듈 또는 이를 하드웨어로 구현한 칩을 의미할 수 있다. 자율 주행 제어 모듈은 자율 주행 차량(100b)의 구성으로써 내부에 포함될 수도 있지만, 자율 주행 차량(100b)의 외부에 별도의 하드웨어로 구성되어 연결될 수도 있다.
자율 주행 차량(100b)은 다양한 종류의 센서들로부터 획득한 센서 정보를 이용하여 자율 주행 차량(100b)의 상태 정보를 획득하거나, 주변 환경 및 객체를 검출(인식)하거나, 맵 데이터를 생성하거나, 이동 경로 및 주행 계획을 결정하거나, 동작을 결정할 수 있다.
여기서, 자율 주행 차량(100b)은 이동 경로 및 주행 계획을 결정하기 위하여, 로봇(100a)과 마찬가지로, 라이다, 레이더, 카메라 중에서 적어도 하나 이상의 센서에서 획득한 센서 정보를 이용할 수 있다.
특히, 자율 주행 차량(100b)은 시야가 가려지는 영역이나 일정 거리 이상의 영역에 대한 환경이나 객체는 외부 장치들로부터 센서 정보를 수신하여 인식하거나, 외부 장치들로부터 직접 인식된 정보를 수신할 수 있다.
자율 주행 차량(100b)은 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 자율 주행 차량(100b)은 학습 모델을 이용하여 주변 환경 및 객체를 인식할 수 있고, 인식된 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 이용하여 주행 동선을 결정할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 자율 주행 차량(100b)에서 직접 학습되거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.
이때, 자율 주행 차량(100b)은 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.
자율 주행 차량(100b)은 맵 데이터, 센서 정보로부터 검출한 객체 정보 또는 외부 장치로부터 획득한 객체 정보 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 이동 경로와 주행 계획을 결정하고, 구동부를 제어하여 결정된 이동 경로와 주행 계획에 따라 자율 주행 차량(100b)을 주행시킬 수 있다.
맵 데이터에는 자율 주행 차량(100b)이 주행하는 공간(예컨대, 도로)에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 가로등, 바위, 건물 등의 고정 객체들과 차량, 보행자 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.
또한, 자율 주행 차량(100b)은 사용자의 제어/상호작용에 기초하여 구동부를 제어함으로써, 동작을 수행하거나 주행할 수 있다. 이때, 자율 주행 차량(100b)은 사용자의 동작이나 음성 발화에 따른 상호작용의 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 응답을 결정하여 동작을 수행할 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 AI 및 XR
XR 장치(100c)는 AI 기술이 적용되어, HMD(Head-Mount Display), 차량에 구비된 HUD(Head-Up Display), 텔레비전, 휴대폰, 스마트 폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지, 차량, 고정형 로봇이나 이동형 로봇 등으로 구현될 수 있다.
XR 장치(100c)는 다양한 센서들을 통해 또는 외부 장치로부터 획득한 3차원 포인트 클라우드 데이터 또는 이미지 데이터를 분석하여 3차원 포인트들에 대한 위치 데이터 및 속성 데이터를 생성함으로써 주변 공간 또는 현실 객체에 대한 정보를 획득하고, 출력할 XR 객체를 렌더링하여 출력할 수 있다. 예컨대, XR 장치(100c)는 인식된 물체에 대한 추가 정보를 포함하는 XR 객체를 해당 인식된 물체에 대응시켜 출력할 수 있다.
XR 장치(100c)는 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, XR 장치(100c)는 학습 모델을 이용하여 3차원 포인트 클라우드 데이터 또는 이미지 데이터에서 현실 객체를 인식할 수 있고, 인식한 현실 객체에 상응하는 정보를 제공할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 XR 장치(100c)에서 직접 학습되거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.
이때, XR 장치(100c)는 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 AI, 로봇 및 자율주행
로봇(100a)은 AI 기술 및 자율 주행 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.
AI 기술과 자율 주행 기술이 적용된 로봇(100a)은 자율 주행 기능을 가진 로봇 자체나, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a) 등을 의미할 수 있다.
자율 주행 기능을 가진 로봇(100a)은 사용자의 제어 없이도 주어진 동선에 따라 스스로 움직이거나, 동선을 스스로 결정하여 움직이는 장치들을 통칭할 수 있다.
자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정하기 위해 공통적인 센싱 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 라이다, 레이더, 카메라를 통해 센싱된 정보를 이용하여, 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정할 수 있다.
자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)과 별개로 존재하면서, 자율 주행 차량(100b)의 내부 또는 외부에서 자율 주행 기능에 연계되거나, 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자와 연계된 동작을 수행할 수 있다.
이때, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)을 대신하여 센서 정보를 획득하여 자율 주행 차량(100b)에 제공하거나, 센서 정보를 획득하고 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 생성하여 자율 주행 차량(100b)에 제공함으로써, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 제어하거나 보조할 수 있다.
또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자를 모니터링하거나 사용자와의 상호작용을 통해 자율 주행 차량(100b)의 기능을 제어할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 운전자가 졸음 상태인 경우로 판단되는 경우, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 활성화하거나 자율 주행 차량(100b)의 구동부의 제어를 보조할 수 있다. 여기서, 로봇(100a)이 제어하는 자율 주행 차량(100b)의 기능에는 단순히 자율 주행 기능뿐만 아니라, 자율 주행 차량(100b)의 내부에 구비된 네비게이션 시스템이나 오디오 시스템에서 제공하는 기능도 포함될 수 있다.
또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)의 외부에서 자율 주행 차량(100b)에 정보를 제공하거나 기능을 보조할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 스마트 신호등과 같이 자율 주행 차량(100b)에 신호 정보 등을 포함하는 교통 정보를 제공할 수도 있고, 전기 차량의 자동 전기 충전기와 같이 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하여 충전구에 전기 충전기를 자동으로 연결할 수도 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 AI, 로봇 및 XR
로봇(100a)은 AI 기술 및 XR 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇, 드론 등으로 구현될 수 있다.
XR 기술이 적용된 로봇(100a)은 XR 영상 내에서의 제어/상호작용의 대상이 되는 로봇을 의미할 수 있다. 이 경우, 로봇(100a)은 XR 장치(100c)와 구분되며 서로 연동될 수 있다.
XR 영상 내에서의 제어/상호작용의 대상이 되는 로봇(100a)은 카메라를 포함하는 센서들로부터 센서 정보를 획득하면, 로봇(100a) 또는 XR 장치(100c)는 센서 정보에 기초한 XR 영상을 생성하고, XR 장치(100c)는 생성된 XR 영상을 출력할 수 있다. 그리고, 이러한 로봇(100a)은 XR 장치(100c)를 통해 입력되는 제어 신호 또는 사용자의 상호작용에 기초하여 동작할 수 있다.
예컨대, 사용자는 XR 장치(100c) 등의 외부 장치를 통해 원격으로 연동된 로봇(100a)의 시점에 상응하는 XR 영상을 확인할 수 있고, 상호작용을 통하여 로봇(100a)의 자율 주행 경로를 조정하거나, 동작 또는 주행을 제어하거나, 주변 객체의 정보를 확인할 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 AI, 자율주행 및 XR
자율 주행 차량(100b)은 AI 기술 및 XR 기술이 적용되어, 이동형 로봇, 차량, 무인 비행체 등으로 구현될 수 있다.
XR 기술이 적용된 자율 주행 차량(100b)은 XR 영상을 제공하는 수단을 구비한 자율 주행 차량이나, XR 영상 내에서의 제어/상호작용의 대상이 되는 자율 주행 차량 등을 의미할 수 있다. 특히, XR 영상 내에서의 제어/상호작용의 대상이 되는 자율 주행 차량(100b)은 XR 장치(100c)와 구분되며 서로 연동될 수 있다.
XR 영상을 제공하는 수단을 구비한 자율 주행 차량(100b)은 카메라를 포함하는 센서들로부터 센서 정보를 획득하고, 획득한 센서 정보에 기초하여 생성된 XR 영상을 출력할 수 있다. 예컨대, 자율 주행 차량(100b)은 HUD를 구비하여 XR 영상을 출력함으로써, 탑승자에게 현실 객체 또는 화면 속의 객체에 대응되는 XR 객체를 제공할 수 있다.
이때, XR 객체가 HUD에 출력되는 경우에는 XR 객체의 적어도 일부가 탑승자의 시선이 향하는 실제 객체에 오버랩되도록 출력될 수 있다. 반면, XR 객체가 자율 주행 차량(100b)의 내부에 구비되는 디스플레이에 출력되는 경우에는 XR 객체의 적어도 일부가 화면 속의 객체에 오버랩되도록 출력될 수 있다. 예컨대, 자율 주행 차량(100b)은 차로, 타 차량, 신호등, 교통 표지판, 이륜차, 보행자, 건물 등과 같은 객체와 대응되는 XR 객체들을 출력할 수 있다.
XR 영상 내에서의 제어/상호작용의 대상이 되는 자율 주행 차량(100b)은 카메라를 포함하는 센서들로부터 센서 정보를 획득하면, 자율 주행 차량(100b) 또는 XR 장치(100c)는 센서 정보에 기초한 XR 영상을 생성하고, XR 장치(100c)는 생성된 XR 영상을 출력할 수 있다. 그리고, 이러한 자율 주행 차량(100b)은 XR 장치(100c) 등의 외부 장치를 통해 입력되는 제어 신호 또는 사용자의 상호작용에 기초하여 동작할 수 있다.
먼저, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다음과 같이 정의된다.
- IMS(IP Multimedia Subsystem or IP Multimedia Core Network Subsystem): IP 상으로 음성 또는 다른 멀티미디어 서비스를 배달하기 위한 표준화를 제공하기 위한 구조적(architectural) 프레임워크(framework).
- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술.
- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 PS(packet switched) 코어(core) 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE/UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: GERAN/UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB/eNB: E-UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- UE(User Equipment): 사용자 기기. UE는 UE(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수도 있다. 또한, UE는 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 UE 또는 단말이라는 용어는 MTC 디바이스를 지칭할 수 있다.
- HNB(Home NodeB): UMTS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀(micro cell) 규모이다.
- HeNB(Home eNodeB): EPS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀 규모이다.
- MME(Mobility Management Entity): 이동성 관리(Mobility Management; MM), 세션 관리(Session Management; SM) 기능을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- PDN-GW(Packet Data Network-Gateway)/PGW/P-GW: UE IP 주소 할당, 패킷 스크리닝(screening) 및 필터링, 과금 데이터 취합(charging data collection) 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- SGW(Serving Gateway)/S-GW: 이동성 앵커(mobility anchor), 패킷 라우팅(routing), 휴지(idle) 모드 패킷 버퍼링, MME가 UE를 페이징하도록 트리거링하는 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- PCRF (Policy and Charging Rule Function): 서비스 플로우(service flow)별로 차별화된 QoS 및 과금 정책을 동적(dynamic) 으로 적용하기 위한 정책 결정(Policy decision)을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- OMA DM (Open Mobile Alliance Device Management): 핸드폰, PDA, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 모바일 디바이스들 관리를 위해 디자인 된 프로토콜로써, 디바이스 설정(configuration), 펌웨어 업그레이드(firmware upgrade), 오류 보고 (Error Report)등의 기능을 수행함.
- OAM (Operation Administration and Maintenance): 네트워크 결함 표시, 성능정보, 그리고 데이터와 진단 기능을 제공하는 네트워크 관리 기능군.
- NAS(Non-Access Stratum): UE와 MME 간의 제어 플레인(control plane)의 상위 단(stratum). LTE/UMTS 프로토콜 스택에서 UE와 코어(core) 네트워크간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층으로서, UE의 이동성을 지원하고, UE와 PDN GW 간의 IP 연결을 수립(establish) 및 유지하는 세션 관리 절차 및 IP 주소 관리 등을 지원한다.
- EMM (EPS Mobility Management): NAS 계층의 서브-계층으로서, UE가 네트워크 어태치(attach)되어 있는지 디태치(detach)되어 있는지에 따라 EMM은 "EMM-Registered" 아니면 "EMM-Deregistered" 상태에 있을 수 있다.
- ECM (EMM Connection Management) 연결(connection): UE와 MME가 사이에 수립(establish)된, NAS 메시지의 교환(exchange)을 위한 시그널링 연결(connection). ECM 연결은 UE와 eNB 사이의 RRC 연결과 상기 eNB와 MME 사이의 S1 시그널링 연결로 구성된 논리(logical) 연결이다. ECM 연결이 수립(establish)/종결(terminate)되면, 상기 RRC 및 S1 시그널링 연결은 마찬가지로 수립/종결된다. 수립된 ECM 연결은 UE에게는 eNB와 수립된 RRC 연결을 갖는 것을 의미하며, MME에게는 상기 eNB와 수립된 S1 시그널링 연결을 갖는 것을 의미한다. NAS 시그널링 연결, 즉, ECM 연결이 수립되어 있는지에 따라, ECM은 "ECM-Connected" 아니면 "ECM-Idle" 상태를 가질 수 있다.
- AS (Access-Stratum): UE와 무선(혹은 접속) 네트워크 간의 프로토콜 스택을 포함하며, 데이터 및 네트워크 제어 신호 전송 등을 담당한다.
- NAS 설정(configuration) MO (Management Object): NAS 기능(Functionality)과 연관된 파라미터들(parameters)을 UE에게 설정하는 과정에서 사용되는 MO (Management object).
- PDN(Packet Data Network): 특정 서비스를 지원하는 서버(예를 들어, MMS(Multimedia Messaging Service) 서버, WAP(Wireless Application Protocol) 서버 등)가 위치하고 있는 네트워크.
- PDN 연결: 하나의 IP 주소(하나의 IPv4 주소 및/또는 하나의 IPv6 프리픽스)로 표현되는, UE와 PDN 간의 논리적인 연결.
- APN (Access Point Name): PDN을 지칭하거나 구분하는 문자열. 요청한 서비스나 네트워크에 접속하기 위해서는 특정 P-GW를 거치게 되는데, 이 P-GW를 찾을 수 있도록 네트워크 내에서 미리 정의한 이름(문자열)을 의미한다. (예를 들어, internet.mnc012.mcc345.gprs)
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 NodeB, eNodeB 및 이들을 제어하는 RNC(Radio Network Controller)를 포함하는 단위. UE 간에 존재하며 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.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function): 하나의 네트워크 엔티티(entity)로서 사업자 단위로 UE가 사용 가능한 접속(access)을 발견하고 선택하도록 하는 Policy를 제공.
- EPC 경로(또는 infrastructure data path): EPC를 통한 사용자 평면 커뮤니케이션 경로
- E-RAB (E-UTRAN Radio Access Bearer): S1 베어러와 해당 데이터 무선 베어러의 연결(concatenation)을 말한다. E-RAB가 존재하면 상기 E-RAB와 NAS의 EPS 베어러 사이에 일대일 매핑이 있다.
- GTP (GPRS Tunneling Protocol): GSM, UMTS 및 LTE 네트워크들 내에서 일반 패킷 무선 서비스(general packet radio service, GPRS)를 나르기 위해 사용되는 IP-기반 통신들 프로토콜들의 그룹. 3GPP 아키텍쳐 내에는, GTP 및 프록시 모바일 IPv6 기반 인터페이스들이 다양한 인터페이스 포인트 상에 특정(specify)되어 있다. GTP는 몇몇 프로토콜들(예, GTP-C, GTP-U 및 GTP')으로 분해(decompose)될 수 있다. GTP-C는 게이트웨이 GPRS 지원 노드들(GGSN) 및 서빙 GPRS 지원 노드들(SGSN) 간 시그널링을 위해 GPRS 코어(core) 네트워크 내에서 사용된다. GTP-C는 상기 SGSN이 사용자를 위해 세션을 활성화(activate)(예, PDN 컨텍스트 활성화(activation))하는 것, 동일 세션을 비활성화(deactivate)하는 것, 서비스 파라미터들의 품질(quality)를 조정(adjust)하는 것, 또는 다른 SGSN으로부터 막 동작한 가입자(subscriber)를 위한 세션을 갱신하는 것을 허용한다. GTP-U는 상기 GPRS 코어 네트워크 내에서 그리고 무선 접속 네트워크 및 코어 네트워크 간에서 사용자 데이터를 나르기 위해 사용된다. 도 1은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
- 무선 자원으로서의 셀(cell): 3GPP LTE/LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용하고 있는데, 무선 자원과 연관된 셀(cell)은 지리적 영역의 셀(cell)과 구분된다. 무선 자원과 연관된 "셀"이라 함은 하향링크 자원(DL resources)와 상향링크 자원(UL resources)의 조합, 즉, DL 반송파와 UL 반송파의 조합으로 정의된다. 셀은 DL 자원 단독, 또는 DL 자원과 UL 자원의 조합으로 설정될(configured) 수 있다. 반송파 집성이 지원되는 경우, DL 자원의 반송파 주파수(carrier frequency)와 UL 자원의 반송파 주파수(carrier frequency) 사이의 링키지(linkage)는 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 여기서, 반송파 주파수라 함은 각 셀 혹은 반송파의 중심 주파수(center frequency)를 의미한다. 특히 1차 주파수(primary frequency) 상에서 동작하는 셀을 1차 셀(primary cell, Pcell)로 지칭되고, 2차 주파수(Secondary frequency) 상에서 동작하는 셀을 2차 셀(secondary cell, Scell)로 지칭된다. Scell이라 함은 RRC(Radio Resource Control) 연결 개설(connection establishment)이 이루어진 이후에 설정 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공을 위해 사용될 수 있는 셀을 의미한다. UE의 성능(capabilities)에 따라, Scell이 Pcell과 함께, 상기 UE를 위한 서빙 셀의 모음(set)을 형성할 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 반송파 집성이 설정되지 않았거나 반송파 집성을 지원하지 않는 UE의 경우, Pcell로만 설정된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 한편, 지리적 영역의 "셀"은 노드가 반송파를 이용하여 서비스를 제공할 수 있는 커버리지(coverage)라고 이해될 수 있으며, 무선 자원의 "셀"은 상기 반송파에 의해 설정(configure)되는 주파수 범위인 대역폭(bandwidth, BW)와 연관된다. 노드가 유효한 신호를 전송할 수 있는 범위인 하향링크 커버리지와 UE로부터 유효한 신호를 수신할 수 있는 범위인 상향링크 커버리지는 해당 신호를 나르는 반송파에 의해 의존하므로 노드의 커버리지는 상기 노드가 사용하는 무선 자원의 "셀"의 커버리지와 연관되기도 한다. 따라서 "셀"이라는 용어는 때로는 노드에 의한 서비스의 커버리지를, 때로는 무선 자원을, 때로는 상기 무선 자원을 이용한 신호가 유효한 세기로 도달할 수 있는 범위를 의미하는 데 사용될 수 있다.
EPC는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 캐퍼빌리티를 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.
구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크이며, 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 캐퍼빌리티(capability)를 가지는 UE와 UE 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS(IP Multimedia Subsystem))을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway), PDN GW(Packet Data Network Gateway), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW(또는 S-GW)는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, UE가 eNB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW(또는 P-GW)는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME는, UE의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면(control plane) 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 휴지 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 4를 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력(capability)를 가지는 UE는, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 운영자(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 4는 다양한 참조 포인트(reference point)들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 엔티티(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 참조 포인트라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 4에 도시된 참조 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 참조 포인트들이 존재할 수 있다.
reference point 설명(description)
S1-MME E-UTRAN와 MME 간의 제어 평면 프로토콜에 대한 레퍼런스 포인트(Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME)
S1-U 핸드오버 동안 eNB 간 경로 스위칭 및 베어러 당 사용자 평면 터널링에 대한 E-UTRAN와 SGW 간의 레퍼런스 포인트 (Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunneling and inter eNodeB path switching during handover)
S3 유휴(idle) 및/또는 활성화 상태에서 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성에 대한 사용자 및 베어러 정보 교환을 제공하는 MME와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 이 레퍼런스 포인트는 PLMN-내 또는 PLMN-간(예를 들어, PLMN-간 핸드오버의 경우)에 사용될 수 있음) (It enables user and bearer information exchange for inter 3GPP access network mobility in idle and/or active state. This reference point can be used intra-PLMN or inter-PLMN (e.g. in the case of Inter-PLMN HO).)
S4 GPRS 코어와 SGW의 3GPP 앵커 기능 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 제공하는 SGW와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 또한, 직접 터널이 수립되지 않으며, 사용자 플레인 터널링을 제공함 (It provides related control and mobility support between GPRS Core and the 3GPP Anchor function of Serving GW. In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunneling.)
S5 SGW와 PDN GW 간의 사용자 평면 터널링 및 터널 관리를 제공하는 레퍼런스 포인트. 단말 이동성으로 인해, 그리고 요구되는 PDN 연결성을 위해서 SGW가 함께 위치하지 않은 PDN GW로의 연결이 필요한 경우, SGW 재배치를 위해서 사용됨 (It provides user plane tunneling and tunnel management between Serving GW and PDN GW. It is used for Serving GW relocation due to UE mobility and if the Serving GW needs to connect to a non-collocated PDN GW for the required PDN connectivity.)
S11 MME와 SGW 간의 제어 평면 프로토콜에 대한 레퍼런스 포인트
SGi PDN GW와 PDN 간의 레퍼런스 포인트. 여기서, PDN은, 오퍼레이터 외부 공용 또는 사설 PDN이거나 오퍼레이터-내 PDN(예를 들어, IMS 서비스)이 해당될 수 있음. 이 레퍼런스 포인트는 3GPP 액세스의 Gi에 해당함 (It is the reference point between the PDN GW and the packet data network. Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, e.g. for provision of IMS services. This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.)
도 4에 도시된 참조 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 참조 포인트다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 참조 포인트다.
도 5는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도시된 바와 같이, eNB는 RRC(Radio Resource Control) 연결이 활성화되어 있는 동안 게이트웨이로의 라우팅, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송, 방송 채널(BCH)의 스케줄링 및 전송, 업링크 및 다운링크에서의 자원을 UE에게 동적 할당, eNB의 측정을 위한 설정 및 제공, 무선 베어러 제어, 무선 허가 제어(radio admission control), 그리고 연결 이동성 제어 등을 위한 기능을 수행할 수 있다. EPC 내에서는 페이징 발생, LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면의 암호화, SAE 베어러 제어, NAS 시그널링의 암호화 및 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.
3GPP TR 23.799의 Annex J에는 5G 및 4G를 조합한 다양한 아키텍쳐를 보여주고 있다. 그리고 3GPP TS 23.501에는 NR 및 NGC를 이용한 아키텍쳐가 나와 있다.
도 6a은 기존의 EPS 시스템에서, NR, 즉 5G의 무선접속 기술만 추가적으로 활용하는 경우의 예시이다.
도 6a에서 eNB는 LTE를 이용한 무선 자원 관리에 더하여, NR을 이용하여 추가적으로 무선 자원을 관리한다. 따라서, 이런 eNB에서는 LTE와 NR을 모두 활용하여 다양한 접속 기회를 제공할 수 있다. 도 6a (a)는 NR cell이 eNB를 거쳐서 코어 네트워크(core network)에 접속되는 경우이고, 도 6a (b)는 NR이 직접 코어 네트워크(core network)에 접속되는 경우이다.
도 6b는 도 6a의 반대 상황으로, NG RAN과 NGC가 활용되는 상황에서, 추가적으로 LTE 무선 접속이 추가되는 경우의 예시이다.
도 6b에서 NR node는 NR를 이용한 무선 자원 관리에 더하여, eNB를 이용하여LTE을 이용하여 추가적으로 무선 자원을 관리한다. 따라서, 이런 NR node에서는 LTE와 NR을 모두 활용하여 다양한 접속 기회를 제공할 수 있다. 도 6b(a)는 eNB의 트래픽이 NR node를 거쳐서 코어 네트워크(core network)에 접속되는 경우이고, 도 6b(b)는 eNB의 트래픽이 직접 코어 네트워크(core network)에 접속되는 경우이다.
도 6c는 5G의 일반적인 아키텍쳐의 예를 보여주고 있다. 다음은 도 6c에서의 각 참조 인터페이스(reference interface)및 node에 대한 설명이다.
액세스 및 이동성 관리 기능(AMF: Access and Mobility Management Function)은 3GPP 액세스 네트워크들 간의 이동성을 위한 CN 노드 간 시그널링, 무선 액세스 네트워크(RAN: Radio Access Network) CP 인터페이스(N2)의 종단(termination), NAS 시그널링의 종단(N1), 등록 관리(등록 영역(Registration Area) 관리), 아이들 모드 UE 접근성(reachability), 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)의 지원, SMF 선택 등의 기능을 지원한다.
AMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 AMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
데이터 네트워크(DN: Data network)는 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.
정책 제어 기능(PCF: Policy Control function)은 어플리케이션 서버로부터 패킷 흐름에 대한 정보를 수신하여, 이동성 관리, 세션 관리 등의 정책을 결정하는 기능을 제공한다.
세션 관리 기능(SMF: Session Management Function)은 세션 관리 기능을 제공하며, UE가 다수 개의 세션을 가지는 경우 각 세션 별로 서로 다른 SMF에 의해 관리될 수 있다.
SMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 SMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
통합된 데이터 관리(UDM: Unified Data Management)는 사용자의 가입 데이터, 정책 데이터 등을 저장한다.
사용자 평면 기능(UPF: User plane Function)은 DN으로부터 수신한 하향링크 PDU를 (R)AN을 경유하여 UE에게 전달하며, (R)AN을 경유하여 UE로부터 수신한 상향링크 PDU를 DN으로 전달한다.
어플리케이션 기능(AF: Application Function)은 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 상호동작한다.
(무선) 액세스 네트워크((R)AN: (Radio) Access Network)는 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.
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)) 등의 기능을 지원한다.
사용자 장치(UE: User Equipment)는 사용자 기기를 의미한다.
3GPP 시스템에서는 5G 시스템 내 NF들 간을 연결하는 개념적인 링크를 참조 포인트(reference point)라고 정의한다.
N1는 UE와 AMF 간의 참조 포인트, N2는 (R)AN과 AMF 간의 참조 포인트, N3는 (R)AN과 UPF 간의 참조 포인트, N4는 SMF와 UPF 간의 참조 포인트, N6 UPF와 데이터 네트워크 간의 참조 포인트, N9는 2개의 코어 UPF들 간의 참조 포인트, N5는 PCF와 AF 간의 참조 포인트, N7는 SMF와 PCF 간의 참조 포인트, N24는 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 홈 네트워크(home network) 내 PCF 간의 참조 포인트, N8는 UDM과 AMF 간의 참조 포인트, N10는 UDM과 SMF 간의 참조 포인트, N11는 AMF와 SMF 간의 참조 포인트, N12는 AMF와 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server function) 간의 참조 포인트, N13는 UDM과 AUSF 간의 참조 포인트, N14는 2개의 AMF들 간의 참조 포인트, N15는 비-로밍 시나리오의 경우, PCF와 AMF 간의 참조 포인트, 로밍 시나리오의 경우 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 AMF 간의 참조 포인트, N16은 두 개의 SMF 간의 참조 포인트(로밍 시나리오에서는 방문 네트워크 내 SMF와 홈 네트워크 간의 SMF 간의 참조 포인트), N17은 AMF와 5G-EIR(Equipment Identity Register) 간의 참조 포인트, N18은 AMF와 UDSF(Unstructured Data Storage Function) 간의 참조 포인트, N22는 AMF와 NSSF(Network Slice Selection Function) 간의 참조 포인트, N23은 PCF와 NWDAF(Network Data Analytics Function) 간의 참조 포인트, N24는 NSSF와 NWDAF 간의 참조 포인트, N27은 방문 네트워크 내 NRF(Network Repository Function)와 홈 네트워크 내 NRF 간의 참조 포인트, N31은 방문 네트워크 내 NSSF와 홈 네트워크 내 NSSF 간의 참조 포인트, N32는 방문 네트워크 내 SEPP(SEcurity Protection Proxy)와 홈 네트워크 내 SEPP 간의 참조 포인트, N33은 NEF(Network Exposure Function)와 AF 간의 참조 포인트, N40은 SMF와 CHF(charging function) 간의 참조 포인트, N50은 AMF와 CBCF(Circuit Bearer Control Function) 간의 참조 포인트를 의미한다.
한편, 도 6c에서는 설명의 편의 상 UE가 하나의 PDU 세션을 이용하여 하나의 DN에 액세스하는 경우에 대한 참조 모델을 예시하나 이에 한정되지 않는다.
하기에서는 설명의 편의를 위해서 eNB를 이용하여 EPS 시스템을 기준으로 설명하고 있는데, eNB는 gNB로, MME의 MM(mobility management)기능은 AMF, S/P-GW의 SM기능는 SMF, S/P-GW의 user plane관련 기능은 UPF , PCRF등의 기능은 PCF등을 이용하여 5G 시스템의 구성요소로 대체될 수 있다.
도 7은 UE와 eNB 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이고, 도 8는 UE와 eNB 사이의 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
상기 무선 인터페이스 프로토콜은 3GPP 무선 접속 네트워크 규격을 기반으로 한다. 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling) 전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다.
상기 프로토콜 계층들은 통신 시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.
이하에서, 상기 도 7에 도시된 제어 평면의 무선프로토콜과, 도 8에 도시된 사용자 평면에서의 무선 프로토콜의 각 계층을 설명한다.
제1 계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 상기 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송 채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 상기 전송 채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 전달된다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 전송측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 전달된다.
물리채널(Physical Channel)은 시간 축 상에 있는 여러 개의 서브프레임과 주파수축상에 있는 여러 개의 부반송파(subcarrier)로 구성된다. 여기서, 하나의 서브프레임(subframe)은 시간 축 상에 복수의 OFDM 심볼 (symbol)들과 복수의 부반송파들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 OFDM 심볼(Symbol)들과 복수의 부반송파들로 구성된다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 1개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.
상기 전송 측과 수신 측의 물리계층에 존재하는 물리 채널들은 3GPP LTE에 따르면, 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 및 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 등으로 나눌 수 있다.
제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저, 제2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면(Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널(Control Channel)과 사용자평면(User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널(Traffic Channel)로 나뉜다.
제2 계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다.
제2 계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더 압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.
제3 계층의 가장 상부에 위치한 무선 자원 제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선 베어러(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 UE와 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.
UE의 RRC와 무선 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC connection)이 수립된(established) 경우 UE는 RRC 연결 모드(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 모드(Idle Mode)에 있게 된다.
이하 UE의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 UE의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC_CONNECTED 상태(state), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC_IDLE 상태라고 부른다. RRC_CONNECTED 상태의 UE는 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 UE의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE를 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 UE는 E-UTRAN이 UE의 존재를 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA(Tracking Area) 단위로 코어 네트워크가 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 UE는 셀에 비하여 큰 지역 단위로 해당 UE의 존재 여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 해당 UE가 RRC_CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 각 TA는 TAI(Tracking area identity)를 통해 구분된다. UE는 셀에서 방송(broadcasting)되는 정보인 TAC(Tracking area code)를 통해 TAI를 구성할 수 있다.
사용자가 UE의 전원을 맨 처음 켰을 때, UE는 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 연결을 맺고, 코어 네트워크에 UE의 정보를 등록한다. 이 후, UE는 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 UE는 필요에 따라서 셀을 (재)선택하고, 시스템 정보(System information)나 페이징 정보를 살펴본다. 이를 셀에 캠프 온(Camp on)한다고 한다. RRC_IDLE 상태에 머물러 있던 UE는 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정 (RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED 상태로 천이한다. RRC_IDLE 상태에 있던 UE가 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도, 데이터 전송 시도 등이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
상기 RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management)등의 기능을 수행한다.
아래는 도 7에 도시된 NAS 계층에 대하여 상세히 설명한다.
NAS 계층에 속하는 ESM (Evolved Session Management)은 디폴트 베어러(default bearer) 관리, 전용 베어러(dedicated bearer) 관리와 같은 기능을 수행하여, UE가 네트워크로부터 PS 서비스를 이용하기 위한 제어를 담당한다. 디폴트 베어러 자원은 특정 Packet Data Network(PDN)에 최초 접속 할 시에 네트워크에 접속될 때 네트워크로부터 할당 받는다는 특징을 가진다. 이때, 네트워크는 UE가 데이터 서비스를 사용할 수 있도록 UE가 사용 가능한 IP 주소를 할당하며, 또한 디폴트 베어러의 QoS를 할당해준다. LTE에서는 크게 데이터 전송/수신을 위한 특정 대역폭을 보장해주는 GBR(Guaranteed bit rate) QoS 특성을 가지는 베어러와 대역폭의 보장 없이 Best effort QoS 특성을 가지는 Non-GBR 베어러의 두 종류를 지원한다. 디폴트 베어러의 경우 Non-GBR 베어러를 할당 받는다. 전용 베어러의 경우에는 GBR 또는 Non-GBR의 QoS 특성을 가지는 베어러를 할당 받을 수 있다.
네트워크에서 UE에게 할당한 베어러를 EPS(evolved packet service) 베어러라고 부르며, EPS 베어러를 할당할 때 네트워크는 하나의 ID를 할당하게 된다. 이를 EPS 베어러 ID라고 부른다. 하나의 EPS 베어러는 MBR(maximum bit rate) 또는/그리고 GBR(guaranteed bit rate)의 QoS 특성을 가진다.
도 9는 사용자 평면 및 제어 평면을 위한 LTE 프로토콜 스택들을 예시한 것이다. 도 9(a)는 사용자 평면 프로토콜 스택들을 UE-eNB-SGW-PGW-PDN에 걸쳐 예시한 것이고, 도 9(b)는 제어 평면 프로토콜 스택들을 UE-eNB-MME-SGW-PGW에 걸쳐 예시한 것이다. 프로토콜 스택들의 키(key) 계층들의 기능(function)들을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 9(a)를 참조하면, GTP-U 프로토콜은 S1-U/S5/X2 인터페이스 상으로(over) 사용자 IP 패킷들을 포워드하기 위해 사용된다. GTP 터널이 LTE 핸드오버동안 데이터 포워딩을 위해 수립되면 종단 마커 패킷(End Marker Packet)이 마지막 패킷으로서 상기 GTP 터널 상으로 전달(transfer)된다.
도 9(b)를 참조하면, S1AP 프로토콜은 S1-MME 인터페이스에 적용된다. S1AP 프로토콜은 S1 인터페이스 관리, E-RAB 관리, NAS 시그널링 전달 및 UE 컨텍스트 관리와 같은 기능을 지원한다. S1AP 프로토콜은 E-RAB(들)을 셋업하기 위해 초기 UE 컨텍스트를 eNB에게 전달하고, 그 후 상기 UE 컨텍스트의 수정 혹은 해제를 관리한다. S11/S5 인터페이스들에는 GTP-C 프로토콜이 적용된다. GTP-C 프로토콜은 GTP 터널(들)의 생성, 수정(modification) 및 종료(termination)를 위한 제어 정보의 교환(exchange)를 지원한다. GTP-C 프로토콜은 LTE 핸드오버의 경우에 데이터 포워딩 터널들을 생성한다.
도 7 및 도 8에서 예시된 프로토콜 스택들 및 인터페이스들에 대한 설명은 도 9의 동일 프로토콜 스택들 및 인터페이스들에도 그대로 적용될 수 있다.
도 10은 3GPP LTE에서 임의 접속 과정을 나타낸 흐름도이다.
임의 접속 과정은 UE가 기지국과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당 받기 위해 수행된다.
UE는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 eNB로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 임의 접속(random access, RA) 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 UE가 64개의 후보 임의 접속 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
임의 접속 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 임의 접속 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
임의 접속 과정, 특히, 경쟁-기반 임의 접속 과정은 다음의 3 단계를 포함한다. 다음의 단계 1, 2, 3에서 전송되는 메시지는 각각 msg1, msg2, msg4로 지칭되기도 한다.
1. UE는 임의로 선택된 임의접속 프리앰블을 eNB로 전송한다. UE는 64개의 후보 임의 접속 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE는 은 선택된 임의 접속 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
2. 상기 임의 접속 프리앰블을 수신한 eNB는 임의 접속 응답(random access response, RAR)을 UE로 보낸다. 임의 접속 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE는 RA-RNTI(random access-RNTI)로 마스킹된 PDCCH를 검출한다. UE는 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 임의 접속 응답을 수신한다. RAR은 UL 동기화를 위한 타이밍 오프셋 정보를 나타내는 타이밍 어드밴스(timing advance, TA) 정보, UL 자원 할당 정보(UL 그랜트 정보), 임시 UE 식별자(예, temporary cell-RNTI, TC-RNTI) 등을 포함한다.
3. UE는 RAR 내의 자원 할당 정보(즉, 스케줄링 정보) 및 TA 값에 따라 UL 전송을 수행할 수 있다. RAR에 대응하는 UL 전송에는 HARQ가 적용된다. 따라서, UE는 UL 전송을 수행한 후, 상기 UL 전송에 대응하는 수신 응답 정보(예, PHICH)를 수신할 수 있다.
도 11은 무선자원제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타낸다.
도 11에 도시된 바와 같이 RRC 연결 여부에 따라 RRC 상태가 나타나 있다. 상기 RRC 상태란 UE의 RRC 계층의 엔티티(entity)가 eNB의 RRC 계층의 엔티티와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(connected state)라고 하고, 연결되어 있지 않은 상태를 RRC 휴지 상태(idle state)라고 부른다.
상기 연결 상태(Connected state)의 UE는 RRC 연결(connection)이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 UE의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE를 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 휴지 모드(idle state)의 UE는 eNB가 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 지역(Tracking Area) 단위로 코어 네트워크가 관리한다. 상기 트래킹 지역(Tracking Area)은 셀들의 집합단위이다. 즉, 휴지 모드(idle state) UE는 큰 지역 단위로 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 UE는 연결 상태(connected state)로 천이해야 한다.
사용자가 UE의 전원을 맨 처음 켰을 때, 상기 UE는 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 휴지 모드(idle state)에 머무른다. 상기 휴지 모드(idle state)에 머물러 있던 UE는 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 eNB의 RRC 계층과 RRC 연결을 맺고 RRC 연결 상태(connected state)로 천이한다.
상기 휴지 모드(Idle state)에 있던 UE가 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 또는 상향 데이터 전송 등이 필요하다거나, 아니면 EUTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
휴지 모드(idle state)의 UE가 상기 eNB와 RRC 연결을 맺기 위해서는 상기한 바와 같이 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 진행해야 한다. RRC 연결 과정은 크게, UE가 eNB로 RRC 연결 요청 (RRC connection request) 메시지 전송하는 과정, eNB가 UE로 RRC 연결 설정 (RRC connection setup) 메시지를 전송하는 과정, 그리고 UE가 eNB로 RRC 연결 설정 완료 (RRC connection setup complete) 메시지를 전송하는 과정을 포함한다. 이와 같은 과정에 대해서 도 11을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
1. 휴지 모드(Idle state)의 UE는 통화 시도, 데이터 전송 시도, 또는 eNB의 페이징에 대한 응답 등의 이유로 RRC 연결을 맺고자 할 경우, 먼저 상기 UE는 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지를 eNB로 전송한다.
2. 상기 UE로부터 RRC 연결 요청 메시지를 수신하면, 상기 eNB는 무선 자원이 충분한 경우에는 상기 UE의 RRC 연결 요청을 수락하고, 응답 메시지인 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 상기 UE로 전송한다.
3. 상기 UE가 상기 RRC 연결 설정 메시지를 수신하면, 상기 eNB로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송한다.
상기 UE가 RRC 연결 설정 메시지를 성공적으로 전송하면, 비로소 상기 UE는 eNB과 RRC 연결을 맺게 되고 RRC 연결 모드로 천이한다.
새로운 트래픽이 발생하여 휴지 상태에 있는 UE가 트래픽 전송/수신이 가능한 활성화 상태로 천이하기 위해서 서비스 요청 과정이 수행된다. UE가 네트워크에 등록은 되어 있으나 트래픽 비활성화로 S1 연결이 해제되고 무선 자원이 할당되어 있지 않은 상태에서, 즉 UE가 EMM 등록 상태(EMM-Registered)에 있으나 ECM 휴지 상태(ECM-Idle)에 있을 때, UE가 전송할 트래픽이 발생하거나 네트워크에서 UE에게 전송할 트래픽이 발생하면, 상기 UE는 상기 네트워크로 서비스를 요청하여 그 서비스 요청 과정을 성공적으로 마치면 ECM 연결 상태(ECM-Connected)로 천이하고, 제어 평면에서 ECM 연결(RRC 연결 + S1 시그널링 연결)을 사용자 평면에서 E-RAB(DRB 및 S1 베어러)을 설정하여 트래픽을 전송/수신한다. 네트워크가 ECM 휴지 상태(ECM-Idle)에 있는 UE에게 트래픽을 전송하고자 경우, 먼저 상기 UE에게 전송할 트래픽이 있음을 페이징 메시지로 알려서 상기 UE가 서비스 요청을 할 수 있도록 한다.
도 12는 종래 시스템에서 UE와 네트워크 노드(들) 간 (하향링크/상향링크) 신호의 흐름을 예시한 것이다.
하향링크 신호 전달의 경우, P-GW는 LTE 기술로 보낼 신호는 S-GW/eNB로 보내고, WiFi 기술로 보낼 신호는 (S-GW와 eNB를 거치지 않고) WiFi 접속 포인트(access point, AP)로 보낸다. UE는 하나 이상의 면허 대역 상에서 상기 UE를 위한 신호를 LTE 기술을 이용하여 수신하거나, 아니면 비면허 대역 상에서 상기 UE를 위한 신호를 WiFi 기술을 이용하여 수신한다.
상향링크 신호 전달의 경우, LTE 기술을 이용한 신호는 면허 대역 상에서 eNB와 S-GW를 거쳐 P-GW로 전달되며, WiFi 기술을 이용한 신호는 비면허 대역 상에서 (eNB와 S-GW를 거치지 않고) AP를 거쳐 P-GW로 전달된다.
도 13는 본 발명이 적용되는 개선 시스템에서 UE와 네트워크 노드(들) 간 (하향링크/상향링크) 신호의 흐름을 예시한 것이다. 특히 도 13(a)는 LAA(licensed assisted access) 개념을 설명하기 위해 도시된 것이고, 도 13(b)는 LWA(LTE-WLAN aggregation) 개념을 설명하기 위해 도시된 것이다.
현재 WiFi 시스템에서는 특정 사업자(operator)에게 전용되지 않는 비면허 대역(unlicensed band)이 통신에 사용되고 있다. 이러한 비면허 대역 상에서는 일정 기준, 예를 들어, 무선 채널에 간섭을 일으키지 않거나 최소화하는 기술을 채택하고 있는 경우, 그리고 일정한 출력 파워 이하를 사용하는 경우, 어떤 무선 기술도 사용될 수 있다. 따라서, 현재 셀룰러 네트워크에서 사용되는 기술을 비면허 대역에 적용하려는 움직임이 있으며 이를 LAA라고 부른다. 현재 각 무선 통신 서비스 사업자들이 보유하고 있는 주파수(즉, 면허 대역(들))에 비해, 모바일 데이터를 사용하는 사용자가 폭발적으로 늘어남에 따라, 비면허 대역에서도 서비스를 제공함으로써 사용자의 만족도를 높이기 위해, LTE 시스템에 LAA를 도입하는 것이 고려되고 있다. LAA에 의하면, LTE 무선 주파수를 3GPP에 의해 특정되지 않은 주파수 대역, 즉, 비면허 대역으로 확장될 수 있다. WLAN 대역이 LAA의 주요 적용 대상이 될 수 있다.
도 13(a)를 참조하면, UE를 위해 면허 대역인 대역 A와 비면허 대역인 대역 B가 집성된 경우, eNB는 상기 UE를 향한 하향링크 신호를 면허 대역인 대역 A 상에서 혹은 비면허 대역인 대역 B 상에서 LTE 기술을 이용하여 상기 UE에게 전송할 수 있다. 마찬가지로, UE를 위해 면허 대역인 대역 A와 비면허 대역인 대역 B가 집성된 경우, UE에 의해 네트워크로 전송되는 상향링크 신호는, 면허 대역인 대역 A 혹은 비면허 대역인 대역 B 상에서 상기 UE로부터 eNB (혹은 상기 eNB의 리모트 무선 헤더(remote radio header, RRH)/리모트 무선 유닛(remote radio unit, RRU))으로 LTE 기술을 사용하여 전송될 수 있다.
한편, 기존 LTE 시스템에서는 UE와의 통신을 위해 복수의 주파수 대역들을 집성(aggregation)되더라도 상기 복수의 주파수 대역들 상에서 LTE 기술만을 사용하여 UE와 네트워크 노드 간 상향링크/하향링크 통신이 수행되었다. 다시 말해 UE가 서로 다른 주파수들에서 동시에 사용할 수 있는 통신 링크는 LTE 링크만이었다. 면허 대역 상의 혼잡을 줄이기 위한 다른 방법으로, 서로 다른 주파수들에서 LTE 기술과 WiFi 기술을 동시에 사용하여 UE와 네트워크 노드 간 통신이 수행되는 것이 고려되고 있다. 이러한 기술을 LWA이라 한다. LWA에 의하면, WLAN 무선 스펙트럼 및 WLAN AP가 LTE 무선 스펙트럼 및 LTE 노드(예, eNB, RRH, RRU 등)와 함께 UE와의 통신에 사용된다.
도 13(b)를 참조하면, eNB는 UE를 위한 하향링크 신호를 상기 UE를 위해 설정된 면허 대역인 대역 A 상에서 LTE 기술을 사용하여 상기 UE에게 직접 전송하거나, AP에 전달할 수 있다. 상기 eNB는 LTE 데이터를 상기 AP에 보내고 상기 AP를 제어할 수 있다. 상기 AP는 상기 eNB의 제어에 따라 UE를 위한 하향링크 신호를 비면허 대역인 대역 B 상에서 WiFi 기술을 사용하여 상기 UE에게 전송할 수 있다. 마찬가지로, 면허 대역인 대역 A와 비면허 대역인 대역 B가 UE에 설정된 경우, 상기 UE는 상향링크 신호를 상기 대역 A 상에서 LTE 기술을 사용하여 상기 eNB에게 직접 전송하거나, 상기 대역 B 상에서 WiFi 기술을 사용하여 상기 AP에 전송할 수 있다. 상기 AP는 상기 UE로부터의 상향링크 신호를 상기 AP를 제어하는 eNB에 전달한다.
비면허 대역이 면허 대역과 함께 통신에 사용될 수 있는 경우, 사업자는 다음의 시나리오를 고려할 수 있다:
- 자신이 할당 받은 주파수에서는 셀룰러 기술(예, LTE)을 이용하고, 비면허 대역에서도 셀룰러 기술을 이용(도 13(a) 참조); 및
- 자신이 할당 받은 주파수에서는 셀룰러 기술(예, LTE)을 이용하고, 비면허 대역에서 WiFi와 같은 기술을 이용(도 13(b) 참조).
어느 경우든 사업자는 두 가지 기술을 동시에 사용하려고 할 수 있다. 그런데 사업자 입장에서, 자신이 할당 받은 주파수의 경우, 자신이 상기 주파수를 획득하기 위해서 많은 돈을 지불하나, 비면허 대역에서는 자신이 할당 받기 위해서 돈을 지불하지 않는다. 따라서, 고객들에게 서비스를 제공할 때, 자신이 할당 받은 주파수(이하, 면허 대역 또는 LB)에서 서비스를 제공할 때 과금하는 것과, 비면허 대역(이하, UB)를 사용할 때 서비스의 과금 체계를 다르게 하기를 원할 수도 있다.
그런데, LAA/LWA의 구조에 따르면, eNB가 자신이 직접 LB를 통해서 셀룰러 기술을 통해 UE와 데이터를 주고 받음과 동시에, eNB에 연결된 AP 등을 통해서 WiFi 기술을 통해서 UE와 데이터를 주고 받기도 한다. 그런데 현재까지의 eNB는 UE에게 가장 빠르게 데이터를 제공하기 위해서, 무선 채널의 품질만 고려하여, UE에게 어떤 기술을 사용할지 결정하고 있어서, UE의 사용자가 필요 이상의 많은 무선 데이터 요금을 지불해야 하는 문제점이 발생한다.
즉, 현재 표준 기술에 의하면, 과금이 코어(예, P-GW)에서 이루어지며, 단순히 데이터 양만 계산해서 과금되고, eNB와 UE 사이에 사용한 기술을 고려하지 않는다(3GPP TS 23.401의 섹션 5.3.6A 및 5.6a, 3GPP TS 23.203 참조). 또한, 기존에 WiFi 기술을 사용하여 데이터 전송/수신을 수행한 경우, 이 데이터가 로컬 GW(L-GW)를 사용하고 코어(P-GW)를 거치지 않은 경우에는 과금이 되지 않았다. 예를 들어, UE를 위한 하향링크 데이터 패킷 1, 2, 3, 4, 5 중 하향링크 데이터 패킷 1~3은 면허 대역 상에서 전송/수신되고, 하향링크 데이터 패킷 4 및 5는 비면허 대역 상에서 전송/수신된다고 가정하자. 현재 LTE 네트워크에서는 P-GW에서 과금이 이루어지므로, 도 12을 참조하면, 현재까지의 시스템에 의하면, 하향링크 데이터 패킷 1~5 중 하향링크 데이터 패킷 1~3은 과금 노드인 P-GW에서 eNB를 향해 분기되고 하향링크 데이터 패킷 4 및 5는 AP로 분기된다. 따라서 과금 노드인 P-GW가 얼마만큼의 데이터 패킷이 LTE 네트워크의 면허 대역을 사용하는지 알 수 있고, 비면허 대역 상에서 전송될 데이터 패킷은 과금에서 제외시킬 수 있다. 반면, 도 13를 참조하면, P-GW는 S-GW 및 eNB를 향해 하향링크 데이터 패킷 1, 2, 3, 4, 5를 모두 보내고, eNB가 하향링크 데이터 패킷 1, 2, 3, 4, 5를 면허 대역과 비면허 대역 상으로 할당하므로, P-GW가 UE에 대한 정확한 과금 및 할당량 차감을 수행할 수 없는 문제점이 발생한다.
본 발명은 특히 WiFi와 같은 무선 기술과 LTE와 같은 셀룰러 기반 무선 기술을 동시에 사용/지원하는 장치에 대해, 사용된 무선 기술에 따라서 과금을 다르게 하는 시스템 및 방법을 제안한다. 본 발명에 의하면 무선 접속 기술 및/또는 무선 대역의 종류에 따라, UE에 대한 부하가 효과적으로 제어될 수 있다.
참고로, 현재 표준 기술에 의하면, P-GW가 과금에 대한 정보를 수집하거나 가공하고, 실제 과금 정보의 저장은 과금 시스템에서 이루어진다. 통상 한달의 기간동안 발생하는 모든 과금 정보를 P-GW가 저장할 수는 없기 때문에, P-GW는 과금 정보의 생성/처리를 하고, 실제 저장 및 요금 변환 등은 과금 시스템에서 수행된다. 물리적으로는 P-GW와 과금 시스템이 하나로 구현될 수도 있다. 본 발명에서 과금 노드는 과금 시스템이 구비된 노드 혹은 과금 시스템과 연결된 노드를 의미할 수 있다. 이하에서 본 발명은 P-GW를 과금 노드로 가정하여 주로 설명되나, 과금 기능이 있는 네트워크 노드라면 명칭에 관계없이 P-GW와 연관된 본 발명이 적용된다. 따라서 과금 노드는 기존 P-GW가 될 수도 있고, 과금 기능을 갖는 혹은 과금 시스템과 연결된, 다른 노드, 예, 로컬 GW(L-GW)가 될 수도 있다. 아울러 본 발명은 LTE 기술을 이용한 통신이 과금 GW를 거친다고 전제하여 설명되나, 비면허 대역을 이용한 LTE 통신도 과금 GW를 거치면 본 발명이 적용될 수 있다.
본 발명은, eNB가 UE에게 효율적으로 스케줄링을 수행하도록 하기 위해서, 네트워크 노드들 간에 트래픽의 처리를 위한 무선 접속 기술에 관련된 정보를 주고 받도록 할 것을 제안한다. 예를 들어, 무선 접속 기술에 관련된 정보에는 다음과 같은 정보가 있을 수 있다.
* UE가 사용하도록 허가된 무선 접속 기술(예를 들어, LTE, WiFI 등)에 관련된 정보:
eNB가 상기 UE와 데이터를 주고 받는 과정에서, LTE만 사용하여 데이터를 전송/수신해야 하는지의 정보;
eNB가 상기 UE와 데이터를 주고 받는 과정에서, WiFi만 사용하여 데이터를 전송/수신하여야 하는지의 정보; 및/또는
eNB가 상기 UE와 데이터를 주고 받는 과정에서, LB 또는 UB만 사용하여 데이터를 전송/수신하여야 하는지의 정보.
* 상기 UE가 사용하도록 허가된 무선 주파수/밴드에 관련된 정보.
* 상기 무선 접속 기술 및 무선 주파수/밴드의 조합에 대해서, 상기 UE가 사용할 수 있는 데이터의 양:
상기 UE에게 하향링크로 또는 상향링크로, LB 또는 UB를 사용하여, LTE 기술을 사용하여 전송할 수 있는 데이터의 총량; 및/또는
상기 UE에게 하향링크로 또는 상향링크로, LB 또는 UB를 사용하여, WiFi 기술을 사용하여 전송할 수 있는 데이터의 총량.
* 상기 UE의 데이터 전송/수신과 관련하여, 이벤트를 검사하고 보고하는 기준:
eNB가 상기 UE와 데이터를 주고 받는 과정에서, 얼마만큼의 데이터가 전송될 때마다, MME 또는 S-GW 등으로 보고를 수행하여야 하는지에 관련된 정보; 및/또는
eNB가 상기 UE와 데이터를 주고 받는 과정에서, 하향링크별/상향링크별로, LTE 기술별/WiFi 기술별로, LB별/UB별로, 얼마만큼의 데이터가 전송될 때마다, MME 또는 S-GW 등으로 보고를 수행하여야 하는지에 관련된 정보.
예를 들어, eNB가 상기 UE와 데이터를 주고 받은 데이터의 총량이, 상기 지정된 전송이 허용된 데이터의 총량에 도달한 경우, 상기 무선 접속 기술에 관련된 정보는 MME가 eNB에게 상기 UE의 컨텍스트를 전달하는 과정에서 전달될 수 있다. 상기 정보를 전달 받은 eNB 또는 각 네트워크 노드, UE는 상기에서 언급한 대로, 해당 정보가 의도한대로 동작한다.
1) 최대 사용량 도달 시 데이터 사용이 차단되는 케이스
상기 과정에서, 사용자가 (여러 경우에 대해서) 데이터 최대 사용량을 설정한 경우, 그리고 실제 단말이 사용한 데이터의 사용량이 위와 같이 설정된 데이터 최대 사용량에 도달한 경우, 단말은 우선 네트워크의 제1노드로 사용자가 설정한 데이터 최대 사용량에 도달했음을 알리고, 상기 네트워크가 통신 환경을 재설정할 수 있도록 할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자가 설정된 최대 사용량 도달 시 데이터 사용을 차단하는 케이스를 예시하는 도면이다.
0. 사용자에 의해 단말의 데이터 최대 사용량 값이 설정된다.
1. 단말이 기지국(eNB)과 데이터를 송수신하고, 단말은 데이터 사용량 값을 측정한다.
2. 단말에서 사용한 데이터 양이 사용자가 앞서 step 0에서 설정한 값 에 도달한다.
3. 단말에서는 사용자가 설정한 데이터 양에 도달했다는 정보를 네트워크의 제1노드에 전달한다. 예를 들어, NAS메시지 등이 이용될 수 있으며, 상기 제1노드는 MME로 이루어질 수 있다. 단말이 제 1노드에 전송하는 메시지는, 다양한 방법으로 표현될 수 있는데, 예를 들어, 사용자가 설정한 데이터 양에 도달했다라는 정보가 전달될 수도 있으며, 또는 네트워크에게 통신 환경의 설정 또는 QoS(Quality of Service)의 변경을 요청할 수도 있다. 예를 들어, 모바일 네트워크(예를 들어, LTE, 5G RAN) 대신 다른 RAT을 설정해 달라던지, 혹은 낮은 QoS의 베어러를 설정해 달라는 식의 다른 표현도 가능하다.
4. 상기 step 3을 통해서 받은 정보를, 제1노드는 네트워크내의 제2노드로 추가 전달할 수 있다. 예를 들어, 통신 환경 값을 설정하는 정책을 관리하는 노드인 PCRF, 또는 과금을 담당하는 OCS(Online Charging System)/OFCS(Offline Charging System), 또는 실제 데이터의 라우팅(routing)을 결정하거나 베어러 매핑(bearer mapping)을 수행하는 P-GW등에 정보를 전달하기 위해서, 단말로부터 처음 정보를 받은 제1노드는 제2노드에게 정보를 포워딩할 수 있다. 상기 step 3에서 기술된 것처럼, 같은 효과를 이루기 위해서, 정보의 표현이 달라질 수도 있다.
5. 상기 step 4와 같은 용도이며, 추가적인 노드에 정보를 전달하는 과정이다. Step 4로 충분할 경우, step 5는 생략될 수 있다.
6. 상기 step 5를 바탕으로, 네트워크의 노드들은 단말이 설정한 데이터 최대 사용량에 도달했음을 인지하고, 이를 바탕으로 통신 설정의 변경을 시작한다. 예를 들어, 더 이상의 모바일 네트워크(예를 들어, LTE, 5G RAN)를 이용한 데이터 전송을 금지하거나, 혹은 향후 데이터 송신은 비면허 대역(unlicensed band)을 사용할 수 있다.
7. Step 6을 통해서 받은 설정 변경 정보를 이용할 수도 있고, step 4를 통해서 전달 받은 정보를 바탕으로, 제2노드가 스스로 설정 변경을 시작할 수도 있다. 이에 대한 정보는 추가적으로 step 7을 통해서 제1노드에게 전달된다.
8. 설정의 변경에 대해서, 단말에게 알려야 하는 경우, 제1노드는 step 8을 통해서, 단말 설정을 업데이트 한다. 예를 들어, 향후, 제공되는 통신 서비스의 QoS정보를 알려줄 수도 있다. 예를 들어, 비면허 대역(unlicensed band)사용으로 인하여, 음성 통화 같은 서비스의 품질이 악화 될 수 있음을 알려줄 수도 있다.
9. 제1노드는 무선자원을 관리하는 노드에게도 설정 변경을 알린다. 예를 들어, 무선자원을 관리하는 노드는 기지국(eNB)이 될 수 있고, 이를 통해서, 무선자원을 관리하는 노드는, 모바일 네트워크(예를 들어, LTE, 5G RAN)를 통한 무선 자원 할당은 중단하고, 향후의 데이터 송수신에는 설정 변경 사항에 따라서, 비면허 대역(unlicensed band)만 사용할 수도 있다.
2) 사용자가 데이터 사용을 차단하는 케이스
상기 과정에서, 사용자가 (여러 경우에 대해서) 데이터 최대 사용량을 설정한 경우, 그리고 실제 단말이 사용한 데이터의 사용량이 위와 같이 설정된 데이터 최대 사용량에 도달한 경우, 단말은 우선 상향 방향으로의 데이터 송신을 차단하고, 추가적으로 이렇게 데이터 송신의 차단이 되었음을 제1노드로 알리고, 네트워크의 노드들이 통신 환경을 재설정할 수 있도록 할 수 있다. 이 방법은 상기 1)의 방법에 비해서, 단말이 적극적으로 데이터 사용을 차단함으로 인하여, 네트워크의 노드들이 환경을 재설정을 하는 동안 발생할 수 있는 데이터의 추가 사용을 막는 효과가 있다. 그러나, 네트워크의 노드들이 통신 환경을 재설정하는 동안 발생할 수 있는 통신의 단절로 인한 사용자 경험의 악화를 불러 올 수도 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자가 데이터 사용을 차단하는 케이스를 예시하는 도면이다.
0. 사용자에 의해 단말의 데이터 최대 사용량 값이 설정된다.
1. 단말이 기지국(eNB)과 데이터를 송수신하고, 단말은 데이터 사용량 값을 측정한다
2. 단말에서 사용한 데이터 양이 사용자가 앞서 step 0에서 설정한 값에 도달한다. 단말은 즉시 상향 방향으로의 데이터 전송을 차단한다.
3. 단말에서는 사용자가 설정한 데이터 양에 도달해서 데이터 전송을 차단했다는 정보를 네트워크의 제1노드에 전달한다. 예를 들어, NAS메시지 등이 이용될 수 있으며, 상기 제1노드는 MME로 이루어질 수 있다. 단말이 제1노드에 전송하는 메시지는, 다양한 방법으로 표현될 수 있는데, 예를 들어, 사용자가 설정한 데이터 양에 도달해서 데이터 전송을 차단했다는 정보가 전달될 수도 있으며, 또는 통신 환경의 설정 또는 QoS의 변경을 요청할 수도 있다. 예를 들어, 모바일 네트워크(예를 들어, LTE, 5G RAN) 대신 다른 RAT을 설정해 달라던지, 혹은 낮은 QoS의 베어러를 설정해 달라는 식의 다른 표현도 가능하다.
그런데, step 3에서, 단말이 직접 코어 네트워크로 메시지를 전송할 수도 있고, 단말이 무선자원을 관리하는 노드에게 메시지를 전송할 수도 있고, 둘다 이용할 수 도 있다. 단말은 스스로 상향 방향 데이터를 차단할 수 있지만, 이를 인지하지 못한 무선자원을 관리하는 노드는 재설정이 이루어지기 전까지 지속적으로 하향 방향 데이터를 전송할 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위해서, 단말은 무선자원을 관리하는 노드에게 하향 방향 데이터의 전송을 중지할 것을 요청하고, 이를 수신한 무선 자원을 관리하는 노드는 하향 방향의 데이터 전송을 멈출수 있다. 이를 바탕으로, 무선자원을 관리하는 노드는 추가적으로 코어 네트워크에 이런 사실을 알리고, 코어 네트워크가 통신 환경을 재설정하도록 트리거할 수도 있다.
4. 상기 step 3을 통해서 받은 정보를, 제1노드는 네트워크의 제2노드로 추가 전달할 수 있다. 예를 들어, 통신 환경 값을 설정하는 정책을 관리하는 노드인 PCRF, 또는 과금을 담당하는 OCS/OFCS, 또는 실제 데이터의 routing을 결정하거나 bearer mapping을 수행하는 P-GW등에 정보를 전달하기 위해서, 단말로부터 처음 정보를 받은 제1노드는 제2노드에게 정보를 포워딩 할 수 있다. 상기 step 3에서 기술된 것처럼, 같은 효과를 이루기 위해서, 정보의 표현이 달라질 수도 있다. 이를 바탕으로 P-GW, S-GW같은 노드들은 일시적으로 통신 환경 재설정이 이루어질 때까지 데이터 전송을 중지할 수 있다.
5. 상기 step 4와 같은 용도이며, 추가적인 노드에 정보를 전달하는 과정이다. Step 4로 충분할 경우, step 5는 생략될 수 있다.
6. 상기 step 5를 바탕으로, 네트워크의 노드들은 단말이 데이터 전송을 차단했음을 인지하고, 이를 바탕으로 통신 설정의 변경을 시작한다. 예를 들어, 더 이상의 LTE를 이용한 데이터 전송을 금지하거나, 혹은 향후 데이터 송신은 비면허 대역(unlicensed band)을 사용 할 수 있다.
7. Step 6을 통해서 받은 설정 변경 정보를 이용할 수도 있고, step 4를 통해서 전달 받은 정보를 바탕으로, 제2노드가 스스로 설정 변경을 시작할 수도 있다. 이에 대한 정보는 추가적으로 step 7을 통해서 제1노드에게 전달된다.
8. 설정의 변경에 대해서, 단말에게 알려야 하는 경우, 제1노드는 step 8을 통해서, 단말 설정을 업데이트 한다. 예를 들어, 향후, 제공되는 통신 서비스의 QoS정보를 알려줄 수도 있다. 예를 들어, 비면허 대역(unlicensed band)사용으로 인하여, 음성 통화 같은 서비스의 품질이 악화 될 수 있음을 알려줄 수도 있다. 특히 이 과정을 통해서, 해당 메시지를 수신한 단말은 상향 방향의 전송의 차단을 해제하고, 다시 송신을 시작할 수 있다.
9. 제1노드는 무선자원을 관리하는 노드에게도 설정 변경을 알린다. 예를 들어, 무선자원을 관리하는 노드는 기지국(eNB)이 될 수 있고, 이를 통해서, 무선자원을 관리하는 노드는, 모바일 네트워크(예를 들어, LTE, 5G RAN)를 통한 무선 자원 할당은 중단하고, 향후의 데이터 송수신에는 설정 변경 사항에 따라서, 비면허 대역(unlicensed band)만 사용할 수도 있다. 단말의 지시에 의해서, 하향 방향 데이터 전송을 차단한 무선자원을 관리하는 노드는 데이터 송신을 재개할 수 있다.
3) 단말이 데이터 사용량 설정 정보를 네트워크에게 알려주는 케이스
상기 1)과 2)는 단말의 계산을 중심으로 데이터의 차단 여부, 또는 데이터의 최대 사용량의 도달 여부를 판단하였다. 그러나 이와는 다른 방법으로, 사용자가 설정한 데이터 최대 사용량 정보를 단말이 네트워크의 제1노드로 알리고, 네트워크의 노드들은 이를 기준으로 일정 기준에 도달하면 통신 환경을 갱신하는 방법을 사용할 수 있다. 즉, 상향 및 하향 방향의 전달 지연 또는 데이터 사용량 계산 방법의 차이로 인하여, 네트워크의 노드가 계산하고 있는 데이터의 사용량과 단말이 사용하고 있는 데이터의 양이 상이할 경우가 있으며, 특히 네트워크의 노드가 계산하고 있는 데이터의 사용량을 기준으로 과금이 이루지는 것을 고려하면, 네트워크의 노드가 사용량을 모니터링 하고, 이 사용량이 사용자가 설정한 값에 도달하면, 네트워크의 노드가 통신 환경을 재설정하는 방법이다.
도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자가 설정된 최대 사용량 도달 시 데이터 사용을 차단하는 케이스를 예시하는 도면이다.
0. 사용자에 의해 단말의 데이터 최대 사용량 값이 설정된다.
1. 사용자가 설정한 데이터 최대 사용량 값이 포함된 설정 정보를 단말이 네트워크의 제1노드로 전달한다. 예를 들어, 제1노드는 MME가 될 수 있다. 이러한 설정 정보에는 단말의 접속방법에 관련된 정보가 포함될 수 있다.
2. 네트워크의 제1노드는 가입자 정보 관리 모듈에, 사용자가 설정한 설정 정보를 전달한다. 예를 들면, 가입자 정보 관리 모듈은 HSS(Home Subscriber Server) 일 수 있다. 이를 바탕으로, 가입자 정보 관리 모듈은 상기 단말 관련 항목을 업데이트 한다. 또한, 제 1노드는 필요할 경우 통신 환경 값을 설정하는 정책을 관리하는 노드인 PCRF, 또는 과금을 담당하는 OCS/OFCS 등에 사용자가 설정한 값을 전달할 수 있다.
3. Step 1에서 정보를 받은 네트워크의 제1노드는 필요한 다른 제2노드에게 상기 사용자의 설정 값을 전달한다. 예를 들어, 제2노드는 p-GW 및/또는 s-GW 가 될 수 있다.
4. 제2노드는 상기 단말의 데이터 사용량을 측정하고, 사용자가 지정한 값에 도달한다.
5. 제2노드는 네트워크의 다른 노드에게, 상기 사용자가 지정한 값에 데이터 사용량이 도달했음을 통지한다. 이를 바탕으로, 코어 네트워크가 통신 환경을 갱신하도록 트리거할 수도 있다. 예를 들어, 통신 환경 값을 설정하는 정책을 관리하는 노드인 PCRF, 또는 과금을 담당하는 OCS/OFCS 등에 정보를 전달할 수 있고, 이를 근거로 통신 환경 갱신이 트리거 될 수 있다.
6. 상기 step 5를 바탕으로, 네트워크의 노드들은, 통신 환경 설정의 변경을 시작한다. 예를 들어, 더 이상의 모바일 네트워크(예를 들어, LTE, 5G RAN)를 이용한 데이터 전송을 금지하거나, 혹은 향후 데이터 송신은 비면허 대역(unlicensed band)을 사용할 수 있다.
7. Step 6을 통해서 받은 설정 변경 정보를 이용할 수도 있고, step 4를 인지한 노드가 자체적으로 설정 변경을 시작할 수도 있다. 이에 대한 정보는 추가적으로 step 7을 통해서 제1노드에게 전달된다.
8. 설정의 변경에 대해서, 단말에게 알려야 하는 경우, 제1노드는 step 8을 통해서, 단말 설정을 업데이트 한다. 예를 들어, 향후, 제공되는 통신 서비스의 QoS정보를 알려줄 수도 있다. 예를 들어, 비면허 대역(unlicensed band)사용으로 인하여, 음성 통화 같은 서비스의 품질이 악화 될 수 있음을 알려줄 수도 있다. 특히 이 과정을 통해서, 해당 메시지를 수신한 단말은 상향 방향의 전송의 차단을 해제하고, 다시 송신을 시작할 수 있다.
9. 제1노드는 무선자원을 관리하는 노드에게도 설정 변경을 알린다. 예를 들어, 무선자원을 관리하는 노드는 기지국(eNB)이 될 수 있고, 이를 통해서, 무선 자원을 관리하는 노드는, 예를 들어, 모바일 네트워크(예를 들어, LTE, 5G RAN)를 통한 무선 자원 할당은 중단하고, 향후의 데이터 송수신에는 설정 변경 사항에 따라서, 비면허 대역(unlicensed band)만 사용할 수도 있다. 단말의 지시에 의해서, 하향 방향 데이터 전송을 차단한 무선자원을 관리하는 노드는 데이터 송신을 재개할 수 있다.
한편, 기존 LTE 시스템에서 P-GW에 도착한 하향링크 데이터는 S-GW를 거쳐서, eNB에 전달되고, UE가 전송한 상향링크 데이터는 eNB 및 S-GW를 거쳐서, P-GW를 거치게 된다. 이 과정에서 데이터의 필터링, 패킷 분류, 과금 정보 관리는 S-GW 또는 P-GW가 수행한다. 이는 UE이 현재 사용하고 있는 또는 사용하고자 하는 접속방법에 근거할 수 있으며, 이러한 단말의 접속방법에 관련된 정보는 UE로부터 전달되는 패킷에 의해 획득될 수 있다. 그런데 UE에 대한 LTE 등의 셀룰러 기술을 통한 데이터 전송이 미리 지정한 한계치(예, 데이터 할당량)에 도달한 경우, 상기 UE가 WiFi를 쓸 수 있거나, 혹은 UB를 사용할 수 있다면, 상기 UE에 대한 데이터 전송이 차단 혹은 필터링되지 않는 것이 좋다. 따라서 S-GW 또는 P-GW가 적절하게 데이터 처리에 대한 판단을 할 수 있도록, eNB와 S-GW/P-GW 사이에 무선 접속에 관련된 정보를 주고 받을 수 있다. P-GW 또는 S-GW가 eNB에게 사용자 데이터 패킷을 전달할 때마다, P-GW 또는 S-GW는 상기 데이터 패킷과 함께 무선 접속에 관련된 정보를 주고 받을 수 있다. 상기 무선 접속에 관련된 정보에는 다음과 같은 정보가 있을 수 있다.
* 상기 데이터 패킷이 UE에게 전달될 때 사용할 수 있는 무선 접속 기술 정보: 예를 들어, eNB가 LTE만 사용해야 하는지, 또는 WiFi만 사용해야 하는지에 대한 정보.
* 상기 데이터 패킷이 UE에게 전달될 때, 사용할 수 있는 주파수 밴드에 대한 정보: 예를 들어, eNB가 LB만 사용해야 하는지, 또는 UB만 사용하는지에 대한 정보.
* 실제 무선 구간에서 데이터 패킷에 사용된 자원에 대한 정보: 예를 들어, eNB는 LTE 또는 WiFi를 통해 사용자에게 전달된 데이터 패킷의 양에 대한 정보를 일정 기준이 만족할 때마다, S-GW 또는 P-GW 또는 MME에게 전달한다. 예를 들어, eNB는 LB 또는 UB를 통해 사용자에게 전달된 데이터 패킷의 양에 대한 정보를 일정 기준이 만족할 때마다, S-GW 또는 P-GW 또는 MME에게 전달한다.
이러한 무선 접속 관련 정보를 바탕으로, P-GW또는 S-GW는 자신이 하향링크로 보내는 데이터에 대한 정보를 변경할 수 있다. 예를 들어, P-GW또는 S-GW는 eNB에게, 특정 무선 접속 기술 또는 특정 주파수를 데이터 전달에 사용하지 말라고 명령할 수 있다. 또는 자신이 데이터 패킷과 함께 전달하는 정보를 상기 상황을 고려하여 마킹할 수 있다. 이 경우 P-GW 또는 S-GW는 MME를 통해서 eNB에게 명령을 전달할 수 있다. eNB가 UE로부터 상향링크 사용자 데이터 패킷을 수신하여 P-GW/S-GW에 전달할 때마다, 각 데이터 패킷과 함께 다음의 정보를 전달할 수 있다.
* 상기 데이터 패킷이 UE로부터 수신될 때 사용한 무선 접속 기술 정보: 예를 들어, UE로부터 상기 패킷이 LTE를 사용하여 수신되었는지, 또는 WiFi를 사용하여 수신되었는지에 대한 정보.
* 상기 데이터 패킷이 UE로부터 수신될 때 사용된 주파수 밴드에 대한 정보: 예를 들어, UE로부터 상기 패킷이 LB를 사용하여 수신되었는지, 또는 UB를 사용하여 수신되었는지에 대한 정보.
전술한 무선 접속 관련 정보를 바탕으로, P-GW또는 S-GW는, 예를 들어, 어떤 UE에게 할당된 LTE 를 사용하여 전달될 수 있는 데이터의 양을 초과된 경우, 더 이상 LTE를 쓰지 말라고 명령할 수 있다. 전술한 무선 접속 관련 정보를 전달 받은 eNB 또는 각 네트워크 노드, UE는 상기에서 언급한 대로, 해당 정보가 의도한대로 동작한다.
UE는 자신이 셀룰러 무선 접속 기술 또는 LB를 통한 무선 데이터 전송/수신 할당량을 모두 소진한 경우를 파악하여 이를 적절하게 사용자에게 알리는 것이 좋다. 예를 들어, UE는 사용 가능한 UB가 있는지 없는지 등의 정보를 알릴 수 있다. LTE와 동시에 LAA/LWA를 사용할 경우, UE는 이를 사용자에게 표시할 수 있다. 예를 들어, UE는 셀룰러 네트워크의 신호 표시와 WiFi 표시를 같이 표시 장치에 표출한다. 또는 LAA, 예를 들어, UB를 이용한 셀룰러 통신을 이용하는 경우, UE는 이를 상기 UE의 표시 장치에 표시한다. eNB는 각 셀에서 해당 셀에서 LAA/LWA를 지원하는지 시스템 정보 블록(system information block, SIB) 또는 RRC 시그널링 등을 통해서 알릴 수 있다. 예를 들어, eNB는 자신에게 어태치한 UE에게 비면허 대역 상에서 동작하는 셀을 상기 UE를 위한 서빙 셀로서 설정해 줄 수 있음을 알려줄 수 있다.
UE는 자신이 셀룰러 무선 자원 할당량을 모두 소진하더라도 UB 또는 WiFi 기술을 이용할 수 있고, UB 혹은 WiFi에 대한 할당량이 아직 남아 있다면 할당량이 남아 있는 UB 혹은 WiFi를 이용하여 상기 UE가 네트워크에 접속하는 것이 허용되는 것이 좋다. 이를 위해 UE는 설정정보 전송을 통해서, 또는 eNB과 RRC연결 과정을 수행하거나, 또는 MME와 서비스 요청 과정(3GPP TS 23.401의 섹션 5.3.4 참조)에서, 자신이 선호하는 접속 방법에 대한 정보를 전달할 수 있다. UE가 선호하는 접속방법에 대한 정보에는 다음의 정보가 포함될 수 있다.
* UE가 데이터 패킷의 전송에 사용하고자 하는 무선 접속 기술 정보: 예를 들어, LTE만 사용하고 싶은지, 또는 WiFi만 사용하고 싶은지 또는 어느 쪽을 선호하는지에 대한 정보.
* UE가 데이터 패킷의 전송에 사용하고자 하는 주파수 밴드에 대한 정보: 예를 들어, LB만 사용하고 싶은지 또는 UB만 사용하고 싶은지 또는 어느 쪽을 선호하는지에 대한 정보.
eNB 또는 MME는 UE가 선호하는 접속 방법에 대한 정보를 바탕으로, 상기 UE와 접속을 설정할 수 있다. 상기 eNB 또는 MME는 설정 결과를 UE에게 알릴 수 있다. 예를 들어, 상기 eNB 또는 MME는 상기 UE에게 실제 사용자 데이터 전송/수신이 LTE만 이용하는지, WiFi만 이용하는지 아니면 모두 이용하는지를 알릴 수 있다. 예를 들어, 상기 eNB 또는 MME는 상기 UE에게 실제 사용자 데이터 전송/수신이 LB만 이용하는지, UB만 이용하는지 아니면 모두 이용하는지를 알릴 수 있다. 다시 말해, UE는 특정 무선 기술 A를 사용하여 네트워크에 접속할 때, 다른 특정 무선 기술 B를 사용하여 데이터 전송을 하고 싶다는 것을 상기 네트워크에 알리는 것이다. 예를 들어, UE는 LTE의 무선 연결 과정을 수행하고, 이후 eNB를 통해서 LTE가 아닌 WiFi 무선 기술을 이용하여 데이터 전송/수신을 수행하면서, 제어 신호는 LTE를 통해서 제공받을 수 있다. UE가 선호하는 접속 방법에 대한 정보를 전달 받은 eNB 또는 각 네트워크 노드, UE는 상기에서 언급한 대로, 해당 정보가 의도한대로 동작한다.
P-GW <-> S-GW <-> eNB <-> UE의 경로를 거치는, VoLTE 통화(call)과 같은 VoIP 통화의 경우, 안정적인 서비스의 관리 및 QoS의 제어의 목적으로, 해당 VoLTE 통화가 어떤 무선 접속 기술로 전송되는지에 대한 정보가 IMS 네트워크 또는 코어 네트워크에서 필요하고 이에 맞춰 제어될 필요가 있다. EPS 베어러에 대해서 eNB는 해당 EPS 베어러의 데이터가 WiFi로만 전송되어야 하는지 또는 LTE로만 전송되어야 하는지, 또는 어느 무선 기술을 쓰더라도 상관없는지에 대한 정보를 활용할 수 있다. 이를 위해서, MME는 eNB에게 설정해야 하는 EPS 베어러에 대한 정보를 전달함과 동시에, 해당 EPS 베어러에 대해 선호하는 무선 접속 기술(예, LTE, WiFi)에 대한 정보, 선호하는 무선 대역(예, LB, UB)에 대한 정보 등을 제공할 것을 제안할 수 있다. 또 다른 방법으로, eNB는 각각의 EPS 베어러에 대해서, 설정 및 갱신과정을 거친 후, 해당 EPS 베어러가 어떤 무선 접속 기술(예, LTE, WiFi 등)로 전송되고 있는지에 대한 정보를 MME, S-GW, P-GW, PCRF, CSCF, PCEF 등에게 알려줄 수 있다. 상기 과정에서, eNB는 직접적으로, 또는 다른 노드들을 거쳐서 간접적으로 EPS 베어러에 대한 정보를 전달할 수도 있다. 여기서 본 발명의 제안은 UE와 P-GW를 잇는 베어러인 EPS 베어러 대신에 eNB와 UE를 잇는 베어러인 무선 베어러에 대해서도 마찬가지로 적용될 수도 있다. 이러한 정보 전달은 MME, S-GW, P-GW, PCRF, CSCF, PCEF뿐만 아니라 IMS 노드들(예, P-CSCF, S-CSCF, I-CSCF 등), AS 노드들(예, 코어 네트워크 상위 단에 있는 어플리케이션 노드)에서도 이루어질 수 있다. 상기 과정에서 의도된 정보, 예를 들어, 사용되는 밴드의 종류(예, LB인지, UB인지), 사용되는 무선 접속 기술 등에 관한 정보는 IMS 도메인에서 제공되는 서비스별로 추가적으로 전달되는 과정을 거칠 수 있다. IMS 도메인을 통해서 제공되는 서비스로는IMS 음성 통화(MMTEL Voice)를 통한 음성 통화 서비스, IMS 영상 통화(MMTel Video) IMS를 통해 제공되는 영상 통화 서비스 등이 있다. 상기 과정에서 의도된 정보는 IMS를 통해서 제공되는 모든 서비스에 대해서 일괄적으로 지정하는 것이 아니라, IMS 음성 및 IMS 영상 각각에 대해서, 예를 들어, LB/UB에 대한 선호 또는 WiFI/LTE에 대한 지정에 관한 정보가 전달될 수 있다.
한편 UE는 LTE의 한도량(quota)이 없으나, WiFI의 한도량(quota)은 없을 수 있다. 이 경우, WiFi를 지원하는 eNB가 있다면, UE는 상기 eNB와 연결을 수행할 수 있어야 한다. 상기 eNB는 상기 UE에게 데이터를 LTE를 통해서 전달하는 것을 막을 수 있어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 UE가 RRC 연결을 수립하는 과정에서, 상기 UE에 대해서, 자신이 LTE만 사용하고 싶은지, 혹은 WiFi만 사용하고 싶은지, 혹은 둘 다를 사용하고 싶은지에 대한 정보를 eNB 혹은 MME에 전달할 것을 제안한다.
본 발명의 과금 노드(혹은 과금 시스템)은 데이터 전송/수신을 위해 eNB와 UE 사이에서 사용된 무선 접속 기술(예, LTE, WiFi) 및/또는 대역의 종류(예, LB, UB)에 따라 상기 UE에 대한 과금을 달리할 수 있다. 이를 위해 본 발명은 과금 노드에 전술한 과금 보조 정보가 제공된다. 상기 과금 보조 정보에는 특정 무선 접속 기술로 전송/수신된 데이터의 양, 특정 종류의 대역을 통해 전송/수신된 데이터의 양 등이 포함될 수 있다.
도 17은 본 발명에 따른 데이터 전송/수신 과정을 예시한 것이다. 특히, 도 17은 UL 데이터의 전송/수신 과정을 예시한 것이다.
0. UE에 네트워크로 전송할 UL 데이터가 발생한다.
1. UE는 단계 0에서 발생한 데이터가 있음을, 즉, 네트워크로 전송할 상향링크(uplink data, UL) 데이터가 있음을 eNB에게 알린다.
2. eNB는 UE에게 UL 데이터 전송을 위한 무선 자원을 할당한다. 예를 들어, 상기 eNB는 UE에게 LB를 통해서 데이터를 전송할 것을 명령할 수 있다.
이 단계를 마치고, UE가 LB를 통해서 UL 데이터 전송이 가능할 때, UE는 팝업창 등을 이용하여 과금 정보(즉, LB를 통해 UL 데이터를 전송할 때의 데이터 사용에 대한 과금 정보)를 표시할 수 있다.
3. 상기 UE는 단계 2에서 지시된 무선 자원을 통해 데이터를 전송한다. 예를 들어, 상기 eNB가 UE에게 LB를 통해서 데이터를 전송하라고 명령한 경우, 즉, LB를 데이터 전송 자원으로 할당한 경우, 상기 UE는 단계 2에서 지시된 대로, LB를 통해서 UL 데이터를 전송한다.
4. 상기 eNB는 단계3에 수신한 UL 데이터를 S-GW/P-GW로 전달한다. 이때 상기 eNB는 해당 UL 데이터가 LB를 통해서 수신되었다는 정보를 과금 보조 정보(charging assistance info.)로서 함께 전달한다.
5. P-GW/S-GW는 eNB로부터 전달 받은 UL 데이터를 외부 네트워크로 포워딩하고, 동시에 상기 UL 데이터와 함께 전달받은 과금 보조 정보를 이용하여, 전달한 데이터 양에 대한 정보와 함께 해당 데이터가 LB를 이용하여 전달되었음을 알리는 정보를 과금 시스템에 전달한다.
6.상기 UE에 다시 네트워크로 전송할 UL 데이터가 발생할 수 있다.
7. 상기 UE는 단계 6에서 발생한 데이터가 있음을, 즉, 네트워크로 전송할 UL 데이터가 있음을 eNB에게 알린다.
8. 상기 eNB는 단계 6에서 발생한 UL 데이터의 전송을 위한 무선 자원을 할당한다. 예를 들어, 단계 8에서 UE가 UB가 LB보다 채널 품질이 우수하다고 알려온 경우, eNB는 UE에게 UB를 통해서 데이터를 전송하라고 명령한다.
이 단계를 마치고, UE가 UB를 통해서 UL 데이터 전송이 가능할 때, UE는 팝업창 등을 이용하여 과금 정보(즉, UB를 통해 UL 데이터를 전송할 때의 데이터 사용에 대한 과금 정보)를 표시할 수 있다.
9. UE는 단계 8에서 지시 받은 대로, UB를 통해서 UL 데이터를 전송한다.
10. eNB는 단계 9에서 수신한 데이터를 S-GW/P-GW로 전달한다. 이때 상기 eNB는 해당 UL 데이터가 UB를 통해서 수신되었다는 정보를 과금 보조 정보(charging assistance info.)로서 함께 전달한다.
11. P-GW/S-GW는 eNB로부터 전달 받은 데이터를 외부 네트워크로 포워딩하고, 동시에 상기 데이터와 함께 전달받은 과금 보조 정보를 이용하여, 전달한 데이터 양에 대한 정보와 함께 해당 데이터가 UB를 이용하여 전달되었음을 알리지는 정보를 과금 시스템(charging system)에 전달한다.
도 18은 본 발명에 따른 데이터 전송/수신 과정의 다른 예를 도시한 것이다. 특히, 도 18은 DL 데이터의 전송/수신 과정을 예시한 것이다.
0. UE는 면허 대역(licensed band, LB)와 비면허 대역(unlicensed band, UB)의 채널 품질을 측정한다. UE에 의한 채널 품질 측정은 주기적으로 혹은 eNB의 요청 시에 수행될 수 있다.
1. UE는 단계 0에서 측정된 채널 품질 정보를 eNB에게 전달한다. UE에 의한 채널 품질 정보의 보고는 주기적으로 혹은 eNB의 요청 시에 수행될 수 있다.
2. eNB는 단계 1에서 수신한 채널 품질 정보를 바탕으로, (S-GW/P-GW로부터 전달된) DL 데이터 전송을 위한 무선 자원을 상기 UE에게 할당한다. 예를 들어, 상기 eNB는 UE에게 LB를 통해서 데이터를 전송할 것임을 알릴 수 있다.
이 단계를 마치고, UE가 LB를 통해서 DL 데이터 수신이 가능할 때, UE는 팝업창 등을 이용하여 과금 정보(즉, LB를 통해 DL 데이터를 수신할 때의 데이터 사용에 대한 과금 정보)를 표시할 수 있다.
3. 상기 UE는 단계 2에서 지시된 무선 자원을 통해 데이터를 수신한다. 예를 들어, 상기 eNB가 UE에게 LB를 통해서 데이터를 전송할 것임을 알린 경우, 즉, LB를 DL 데이터 전송 자원으로 할당한 경우, 상기 UE는 단계 2에서 지시된 대로, LB를 통해서 UL 데이터를 수신한다.
4. 상기 eNB는 단계3에서 전송한 DL 데이터에 대한 과금 보조 정보(charging assistance info.)를 S-GW/P-GW로 전달한다. 예를 들어, 상기 eNB는 해당 DL 데이터가 LB를 통해서 전송되었다는 정보를 과금 보조 정보를 S-GW를 거쳐 P-GW에게 제공한다.
5. 상기 S-GW/P-GW는 상기 S-GW/P-GW로부터 상기 eNB에게 전달된 상기 DL 데이터에 대한 과금 보조 정보를 이용하여, 전달한 DL 데이터 양에 대한 정보와 함께 해당 DL 데이터가 LB를 이용하여 전달되었음을 알리는 정보를 과금 시스템에 전달한다.
6. 상기 UE는 다시 LB와 UB의 채널 품질을 측정한다. 상기 UE에 의한 채널 품질 측정은 주기적으로 혹은 eNB의 요청 시에 수행될 수 있다.
7. 상기 eNB는 단계 6에서 수신한 채널 품질 정보를 바탕으로, (S-GW/P-GW로부터 전달된) DL 데이터 전송을 위한 무선 자원을 상기 UE에게 할당한다. 예를 들어, 상기 eNB는 UE에게 UB를 통해서 데이터를 전송할 것임을 알릴 수 있다.
이 단계를 마치고, UE가 UB를 통해서 DL 데이터 수신이 가능할 때, UE는 팝업창 등을 이용하여 과금 정보(즉, UB를 통해 DL 데이터를 수신할 때의 데이터 사용에 대한 과금 정보)를 표시할 수 있다.
8. 상기 UE는 단계 7에서 지시된 무선 자원을 통해 DL 데이터를 전송한다. 예를 들어, 상기 eNB가 UE에게 UB를 통해서 데이터를 전송할 것임을 알린 경우, 즉, UB를 DL 데이터 전송 자원으로 할당한 경우, 상기 UE는 단계 7에서 지시된 대로, UB를 통해서 DL 데이터를 전송한다.
9. UE는 단계 8에서 지시 받은 대로, UB를 통해서 DL 데이터를 수신한다.
10. 상기 eNB는 단계9에서 전송한 DL 데이터에 대한 과금 보조 정보(charging assistance info.)를 S-GW/P-GW로 전달한다. 예를 들어, 상기 eNB는 해당 DL 데이터가 UB를 통해서 전송되었다는 정보를 과금 보조 정보를 S-GW를 거쳐 P-GW에게 제공한다.
11. 상기 S-GW/P-GW는 상기 S-GW/P-GW로부터 상기 eNB에게 전달된 상기 DL 데이터에 대한 과금 보조 정보를 이용하여, 전달한 DL 데이터 양에 대한 정보와 함께 해당 DL 데이터가 UB를 이용하여 전달되었음을 알리는 정보를 과금 시스템에 전달한다.
한편, 앞서 도 17 및 도 18에 따른 실시예에서, UE가 LB를 통한 UL 데이터 송신 및/또는 DL 데이터 수신이 종료되었을 때(즉, UE가 LB를 통한 기지국과의 연결이 해제되었을 때), UE는 팝업창 등을 이용하여 데이터 사용량 정보(즉, LB를 통해 UL 데이터 송신할 때의 데이터 사용량 및/또는 DL 데이터 수신할 때의 데이터 사용량)를 표시할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 앞서 도 17 및 도 18에 따른 실시예에서, UE가 UB를 통한 UL 데이터 송신 및/또는 DL 데이터 수신이 종료되었을 때(즉, UE가 UB를 통한 기지국과의 연결이 해제되었을 때), UE는 팝업창 등을 이용하여 데이터 사용량 정보(즉, UB를 통해 UL 데이터 송신할 때의 데이터 사용량 및/또는 DL 데이터 수신할 때의 데이터 사용량)를 표시할 수 있다.
또한, 앞서 도 17 및 도 18에 따른 실시예에서, UE는 사용자로부터 입력을 받아 LB를 통한 UL/DL 데이터 송수신 및/또는 UB를 통한 UL/DL 데이터 송수신을 허용 여부를 설정할 수 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 19은 본 발명의 제안에 적용되는 노드 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
제안하는 실시 예에 따른 UE 장치(X100)는, 송수신장치(X110), 프로세서(X120) 및 메모리(X130)를 포함할 수 있다. 송수신장치(X110)은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛으로 칭해지기도 한다. 송수신장치(X110)은 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 또는, 송수신장치(X110)는 전송부와 수신부로 분리되어 구현될 수도 있다. UE 장치(X100)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 프로세서(X120)는 UE 장치(X100) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, UE 장치(X100)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(X120)는 본 발명에서 제안하는 UE 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(X120)은 본 발명의 제안에 따라 데이터 혹은 메시지를 전송하도록 송수신장치(X110)을 제어할 수 있다. 메모리(X130)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
도 19를 참조하면 제안하는 실시 예에 따른 네트워크 노드 장치(X200)는, 송수신장치(X210), 프로세서(X220) 및 메모리(X230)를 포함할 수 있다. 송수신장치(X210)은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛으로 칭해지기도 한다. 송수신장치(X210)는 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 네트워크 노드 장치(X200)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 송수신장치(X210)는 전송부와 수신부로 분리되어 구현될 수도 있다. 프로세서(X220)는 네트워크 노드 장치(X200) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 네트워크 노드 장치(X200)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(X220)는 본 발명에서 제안하는 네트워크 노드 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(X220)은 본 발명의 제안에 따라 데이터 혹은 메시지를 UE 혹은 다른 네트워크 노드에 전송하도록 송수신장치(X110)을 제어할 수 있다. 메모리(X230)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
또한, 위와 같은 UE 장치(X100) 및 네트워크 장치(X200)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
본 명세서에서 무선 장치는 기지국, 네트워크 노드, 전송 단말, 수신 단말, 무선 장치, 무선 통신 장치, 차량, 자율주행 기능을 탑재한 차량, 드론(Unmanned Aerial Vehicle, UAV), AI(Artificial Intelligence) 모듈, 로봇, AR(Augmented Reality) 장치, VR(Virtual Reality) 장치, MTC 장치, IoT 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치 또는 그 이외 4차 산업 혁명 분야 또는 5G 서비스와 관련된 장치 등일 수 있다. 예를 들어, 드론은 사람이 타지 않고 무선 컨트롤 신호에 의해 비행하는 비행체일 수 있다. 예를 들어, MTC 장치 및 IoT 장치는 사람의 직접적인 개입이나 또는 조작이 필요하지 않는 장치로서, 스마트 미터, 벤딩 머신, 온도계, 스마트 전구, 도어락, 각종 센서 등일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 질병을 진단, 치료, 경감, 처치 또는 예방할 목적으로 사용되는 장치, 구조 또는 기능을 검사, 대체 또는 변형할 목적으로 사용되는 장치로서, 진료용 장비, 수술용 장치, (체외) 진단용 장치, 보청기, 시술용 장치 등일 수 있다. 예를 들어, 보안 장치는 발생할 우려가 있는 위험을 방지하고, 안전을 유지하기 위하여 설치한 장치로서, 카메라, CCTV, 블랙박스 등일 수 있다. 예를 들어, 핀테크 장치는 모바일 결제 등 금융 서비스를 제공할 수 있는 장치로서, 결제 장치, POS(Point of Sales) 등일 수 있다. 예를 들어, 기후/환경 장치는 기후/환경을 모니터링, 예측하는 장치를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다. 나아가, IoT (Internet of Things) 환경이나 스마트 온실(Smart Greenhouse)에서 적어도 하나의 디바이스를 제어하기 위한 용도로 사용될 수도 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 통상의 기술자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기에서는 이와 같이 구성된 이동 단말기에서 구현될 수 있는 제어 방법과 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명되었다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 장치, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 프로세서(Y120)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 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.
상술한 바와 같은 통신 방법은 3GPP 시스템뿐 아니라, 그 외에도 IEEE 802.16x, 802.11x 시스템을 포함하는 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말의 데이터 전달 방법에 있어서,
    상기 단말에 설정된 데이터 최대 사용량 값을 네트워크의 제1노드로 전송하는 단계;
    상기 네트워크의 제2노드에서 측정된 데이터 사용량 값이 상기 데이터 최대 사용량 값에 도달되는 경우, 상기 제1노드로부터 설정 업데이트 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 설정 업데이트 정보에 근거하여, 데이터 전송과 관련된 설정 을 업데이트하는 단계를 포함하며,
    상기 설정 업데이트 정보는 상기 네트워크의 통신 환경 재설정과 관련된 정보인 데이터 전달 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말은 비면허 대역(unlicensed band) 또는 Wi-fi(Wireless Fidelity)를 이용하여, 통신 할 수 있는 데이터 전달 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통신 환경 재설정은
    상기 단말로 모바일 네트워크를 이용한 데이터 전송을 금지하기 위한 것이거나, 비면허 대역(unlicensed band)을 이용한 데이터 전송만을 허용하기 위한 것인 데이터 전달 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 설정 업데이트 정보는
    제공되는 통신 서비스의 QoS(Quality of Service) 정보 또는 상기 단말에 허용되는 무선 접속 기술에 대한 정보를 포함하는 데이터 전달 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 설정 업데이트 정보는
    상기 단말의 비면허 대역 사용으로 인하여, 통신 서비스의 품질이 악화될 수 있음을 알리는 정보를 포함하는 데이터 전달 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 전송과 관련된 설정은
    상향 링크(Up-link)로의 데이터 전송을 차단하기 위한 것인 데이터 전달방법.
  7. 제2항에 있어서,
    통신 서비스 이용을 위해 적용될 수 있는 무선 접속 기술을 지시하는 접속 방법에 대한 정보를 상기 제1노드로 전송하는 단계를 더 포함하는 데이터 전달 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접속 방법에 대한 정보에 근거하여, 상기 단말과 상기 네트워크 사이의 접속은 상기 제1노드에 의해 설정되는 데이터 전달 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1노드로부터 상기 단말과 상기 네트워크 사이의 접속 설정에 대한 결과값을 수신하는 데이터 전달 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 통신 환경 재설정은
    PCRF(Policy and Charging Rule Function) 또는 OCS(Online Charging System)/OFCS(Offline Charging System) 노드를 통해 트리거(trigger)되는 데이터 전달 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2노드는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(packet data network gateway, P-GW) 또는 과금 시스템과 연관된 노드인 데이터 전달 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 접속 방법에 대한 정보는
    상기 통신 서비스 이용을 위해 적용될 수 있는 무선 접속 기술에 대한 우선순위 값을 포함하는 데이터 전달 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 접속 방법에 대한 정보를 전달하는 단계는
    기지국과의 무선 자원 제어(radio resource control, RRC) 연결 과정 또는 상기 제1노드와의 서비스 요청 과정에서 전달되는 데이터 전달 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 통신 환경 재설정은
    상기 단말로 NR 또는 LTE를 이용한 데이터 전송을 금지하기 위한 것인 데이터 전달 방법.
  15. 무선 통신 시스템에서의 데이터 전달하는 단말에 있어서,
    통신 모듈(communication module);
    디스플레이부;
    메모리; 및
    상기 통신 모듈, 상기 디스플레이부, 및 상기 메모리를 제어하는 프로세서; 를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 메모리에 저장된 데이터 최대 사용량 값을 상기 통신 모듈을 통해 네트워크의 제1노드로 전송하며,
    상기 네트워크의 제2노드에서 측정된 데이터 사용량 값이 상기 데이터 최대 사용량 값에 도달되는 경우, 상기 제1노드로부터 상기 통신 모듈을 통해 설정 업데이트 정보를 수신하고,
    상기 설정 업데이트 정보에 근거하여, 데이터 사용과 관련된 설정을 업데이트 하되,
    상기 설정 업데이트 정보는
    상기 네트워크의 통신 환경 재설정과 관련된 정보인 단말.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 통신모듈을 통해, 비면허 대역(unlicensed band) 또는 Wi-fi(Wireless Fidelity)를 이용하여, 통신 할 수 있는 단말.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 통신 환경 재설정은
    상기 단말로 모바일 네트워크를 이용한 데이터 전송을 금지하기 위한 것이거나, 비면허 대역(unlicensed band)을 이용한 데이터 전송만을 허용하기 위한 것인 단말.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 데이터 사용과 관련된 설정은
    상향 링크(Up-link)로의 데이터 전송을 차단하기 위한 것인 단말.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 통신모듈을 통해 통신 서비스 이용을 위해 적용될 수 있는 무선 접속 기술을 지시하는 접속 방법에 대한 정보를 상기 제1노드로 전송하는 단말.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 통신 모듈을 통해, 상기 접속 방법에 대한 정보에 근거하여, 상기 제1노드가 상기 단말과 상기 네트워크 사이의 접속을 설정한 결과값을 수신하는 단말.
PCT/KR2019/008814 2018-07-18 2019-07-17 무선 통신 시스템에서의 데이터 전달 방법 및 이를 위한 장치 WO2020017880A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/260,197 US20210321320A1 (en) 2018-07-18 2019-07-17 Method and apparatus for transmitting data in wireless communication system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180083488 2018-07-18
KR10-2018-0083488 2018-07-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020017880A1 true WO2020017880A1 (ko) 2020-01-23

Family

ID=69164645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2019/008814 WO2020017880A1 (ko) 2018-07-18 2019-07-17 무선 통신 시스템에서의 데이터 전달 방법 및 이를 위한 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20210321320A1 (ko)
WO (1) WO2020017880A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111586599B (zh) * 2020-04-24 2023-05-23 腾讯科技（深圳）有限公司 网络辅助信息提供方法及相关设备
CN114051233B (zh) * 2021-11-15 2023-04-25 中国联合网络通信集团有限公司 数据传输方法、接入网设备、控制面网元和用户面网元

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160080981A1 (en) * 2014-09-11 2016-03-17 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Fast wifi to lte handover
US20160135219A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-12 Cisco Technology, Inc. System and method for providing internet protocol flow mobility in a network environment
US20160269566A1 (en) * 2015-03-10 2016-09-15 Affirmed Networks, Inc. Enhanced redirection handling from policy server
KR20160126784A (ko) * 2015-04-24 2016-11-02 삼성전자주식회사 단말 간 통신 시 과금 정보 생성 및 획득 방법
US20170366679A1 (en) * 2014-12-12 2017-12-21 Convida Wireless, Llc Charging in the integrated small cell/wi-fi networks (iswn)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8861452B2 (en) * 2010-08-16 2014-10-14 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for use of licensed spectrum for control channels in cognitive radio communications
US10028212B2 (en) * 2013-11-22 2018-07-17 Qualcomm Incorporated Techniques for provisioning configuration information based on cell characteristics
GB2524301A (en) * 2014-03-19 2015-09-23 Nec Corp Communication system
US9549329B2 (en) * 2014-11-13 2017-01-17 Verizon Patent And Licensing Inc. Remotely configurable mobile wireless access point device
US10349329B2 (en) * 2015-07-28 2019-07-09 Qualcomm Incorporated Mechanisms for differentiated treatment of offloaded traffic
WO2017197166A1 (en) * 2016-05-11 2017-11-16 Dinan Esmael Hejazi Random access process in a wireless device and wireeless network

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160080981A1 (en) * 2014-09-11 2016-03-17 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Fast wifi to lte handover
US20160135219A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-12 Cisco Technology, Inc. System and method for providing internet protocol flow mobility in a network environment
US20170366679A1 (en) * 2014-12-12 2017-12-21 Convida Wireless, Llc Charging in the integrated small cell/wi-fi networks (iswn)
US20160269566A1 (en) * 2015-03-10 2016-09-15 Affirmed Networks, Inc. Enhanced redirection handling from policy server
KR20160126784A (ko) * 2015-04-24 2016-11-02 삼성전자주식회사 단말 간 통신 시 과금 정보 생성 및 획득 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20210321320A1 (en) 2021-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020141964A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 네트워크에 등록을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2020141965A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 네트워크에 등록을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2020111912A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 페이징 신호를 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2020080913A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 독립적인 네트워크 슬라이스별로 분리된 데이터 전송을 지원하는 방법
WO2020204536A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 단말이 네트워크에 접속을 수행하는 방법
WO2020171529A1 (en) Method for performing communication related to packet switch data off
WO2020141956A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 네트워크를 선택하는 방법
WO2020046094A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 plmn을 선택하기 위한 방법 및 장치
WO2020138985A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 통신 서비스를 제공하는 방법
WO2020218764A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 네트워크에 등록을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2020027639A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 qos 만족 여부를 표시하는 이동 단말기
WO2020022716A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 데이터 전송 상태를 제어하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2020213816A1 (ko) 네트워크 장애를 대처하기 위한 방안
WO2020204309A1 (ko) 네트워크 장애에 대처하기 위한 통신 방안
WO2021172964A1 (en) Method and apparatus for failure recovery in wireless communication system
WO2020060007A1 (ko) 5g 이동통신에서 pdu 세션을 핸들링하는 방법 및 무선 기기
WO2020076144A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 복수개의 무선 접속 방식을 지원하는 단말의 능력을 네트워크에 설정하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2020204310A1 (ko) 네트워크 장애에 대처하는 방안
WO2020213817A1 (ko) 네트워크 장애를 대처하기 위해 다른 plmn에 접속한 후 화면을 표시하는 방안
WO2020067711A1 (en) Method and apparatus for entering a connected state with a network for continuing transmission in wireless communication system
WO2021020933A1 (ko) Plmn을 변경하기 위한 방안
WO2021091153A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 사이드링크 통신에 관련된 설정을 제어하기 위한 방법 및 장치
WO2020009440A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 지원 가능한 서비스를 판단하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2020067733A1 (ko) 비-3gpp 액세스에서 등록을 수행한 단말 및 그에 의해서 수행되는 방법
WO2021194134A1 (en) Method and apparatus for conditional mobility failure handling in wireless communication system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19838594

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19838594

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1