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WO2017171451A1 - 무선 통신 시스템에서의 버퍼링된 데이터 전송 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서의 버퍼링된 데이터 전송 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2017171451A1
WO2017171451A1 PCT/KR2017/003520 KR2017003520W WO2017171451A1 WO 2017171451 A1 WO2017171451 A1 WO 2017171451A1 KR 2017003520 W KR2017003520 W KR 2017003520W WO 2017171451 A1 WO2017171451 A1 WO 2017171451A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
data
terminal
mme
base station
bearer
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/003520
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
류진숙
김재현
김태훈
박상민
Original Assignee
엘지전자(주)
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(주) filed Critical 엘지전자(주)
Priority to US16/090,069 priority Critical patent/US10616810B2/en
Publication of WO2017171451A1 publication Critical patent/WO2017171451A1/ko

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    • 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
    • H04W28/0205—Traffic management, e.g. flow control or congestion control at the air interface
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/02—Buffering or recovering information during reselection ; Modification of the traffic flow during hand-off
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/0005—Control or signalling for completing the hand-off
    • H04W36/0011—Control or signalling for completing the hand-off for data sessions of end-to-end connection
    • H04W36/0022—Control or signalling for completing the hand-off for data sessions of end-to-end connection for transferring data sessions between adjacent core network technologies
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/12—Setup of transport tunnels
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/20—Manipulation of established connections
    • H04W76/27—Transitions between radio resource control [RRC] states
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    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/02—Processing of mobility data, e.g. registration information at HLR [Home Location Register] or VLR [Visitor Location Register]; Transfer of mobility data, e.g. between HLR, VLR or external networks
    • H04W8/08—Mobility data transfer
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/06—Authentication
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/11—Allocation or use of connection identifiers
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W80/00—Wireless network protocols or protocol adaptations to wireless operation
    • H04W80/02—Data link layer protocols
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/16—Gateway arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus therefor for stably transmitting data buffered in an MME to a terminal so that the data is not reversed in sequence with subsequently generated data in a wireless communication system.
  • Mobile communication systems have been developed to provide voice services while ensuring user activity.
  • the mobile communication system has expanded not only voice but also data service.
  • the explosive increase in traffic causes shortage of resources and the demand for faster services. Therefore, a more advanced mobile communication system is required. have.
  • an object of the present invention is to propose an efficient method for solving such a problem.
  • a mobility management entity MME
  • MME mobility management entity
  • SRB signaling radio bearer
  • CP control plane
  • ECM EPS connection management
  • UP user plane
  • DRB data radio bearer
  • the remaining buffered data is transmitted to the base station through an S1-AP (Application Protocol) message. Can be.
  • S1-AP Application Protocol
  • the transmitting of the modified bearer request message may be performed after the buffered data is transmitted to the base station.
  • the initial context setup message may further include an address of the S-GW and / or a tunnel endpoint ID (TEID).
  • TEID tunnel endpoint ID
  • the modification bearer request message may include an address and / or a TEID of the base station.
  • the buffered data transmission method may further include receiving a modification bearer response message from the S-GW as a response to the modification bearer request message; It may further include.
  • the S-GW stops transmitting the downlink data to the MME when the S-GW context data receives the uplink data from the terminal without indicating the downlink user plane TEID toward the MME. And a network node that buffers the downlink data.
  • the data buffered in the MME may correspond to control command data of an application level.
  • the first application server transmitting the buffered data to the S-GW may be different from the second application server transmitting the buffered data to the MME.
  • the terminal may be a terminal that has not received a CP only indicator indicating use of the CP mode only from the MME in a last attach procedure.
  • MME Mobility Management Entity
  • communication module for transmitting and receiving signals
  • communication module for transmitting and receiving signals
  • processor controlling the communication module.
  • the processor includes a control plane (CP) mode, which is a data transmission mode for transmitting and receiving data between a terminal and a base station through a signaling radio bearer (SRB) in a control plane, and EPS connection management (ECM) of the terminal.
  • CP control plane
  • SRB signaling radio bearer
  • ECM EPS connection management
  • the base station receives a service request message for requesting a user plane (UP) mode, which is a data transmission mode for transmitting and receiving data between the terminal and the base station, and receives an initial context setup request message for configuring the DRB. And an initial context setup complete message to the base station in response to the initial context setup request message. And a Modify Bearer Request message for receiving an S1 bearer between the base station and the S-GW and transmitting the modified bearer request message to the S-GW, wherein the buffered data includes the initial context setup request.
  • the message may be transmitted to the base station.
  • the remaining buffered data is transmitted to the base station through an S1-AP (Application Protocol) message. Can be.
  • S1-AP Application Protocol
  • the processor may delay the transmission of the modified bearer request message after the buffered data is transmitted to the base station.
  • the S-GW stops transmitting the downlink data to the MME when the S-GW context data receives the uplink data from the terminal without indicating the downlink user plane TEID toward the MME. And a network node that buffers the downlink data.
  • the terminal may be a terminal that has not received a CP only indicator indicating application of the CP mode only from the MME in the last attach procedure.
  • FIG. 1 is a diagram briefly illustrating an EPS (Evolved Packet System) to which the present invention may be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • E-UTRAN evolved universal terrestrial radio access network
  • FIG. 3 illustrates the structure of an E-UTRAN and an EPC in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 shows a structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5 is a diagram exemplarily illustrating a structure of a physical channel in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating EMM and ECM states in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 7 illustrates a bearer structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a transmission path of a control plane and a user plane in an EMM registered state in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a terminal trigger service request procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a Machine-Type Communication (MTC) architecture in a wireless communication system to which the present invention may be applied.
  • MTC Machine-Type Communication
  • FIG. 11 illustrates an architecture for Service Capability Exposure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a data transmission and reception method for a CIoT device to which the present invention can be applied.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an access procedure according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart illustrating a service request procedure according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a flowchart illustrating a buffered data transmission method of an MME according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a 'base station (BS)' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point (AP), and the like. .
  • a 'terminal' may be fixed or mobile, and may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), and an AMS ( Advanced Mobile Station (WT), Wireless Terminal (WT), Machine-Type Communication (MTC) Device, Machine-to-Machine (M2M) Device, Device-to-Device (D2D) Device, etc.
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • MSS mobile subscriber station
  • SS subscriber station
  • AMS Advanced Mobile Station
  • WT Wireless Terminal
  • MTC Machine-Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • downlink means communication from a base station to a terminal
  • uplink means communication from a terminal to a base station.
  • a transmitter may be part of a base station, and a receiver may be part of a terminal.
  • a transmitter may be part of a terminal and a receiver may be part of a base station.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802, 3GPP and 3GPP2. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • Evolved Packet System A network system consisting of an Evolved Packet Core (EPC), which is a packet switched core network based on Internet Protocol (IP), and an access network such as LTE and UTRAN.
  • EPC Evolved Packet Core
  • IP Internet Protocol
  • UMTS is an evolutionary network.
  • NodeB base station of UMTS network. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • eNodeB base station of EPS network. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • a terminal may be referred to in terms of terminal, mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the terminal may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smartphone, a multimedia device, or the like, or may be a non-portable device such as a personal computer (PC) or a vehicle-mounted device.
  • the term "terminal” or “terminal” in the MTC related content may refer to an MTC terminal.
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • Machine Type Communication Communication performed by a machine without human intervention. It may also be referred to as M2M (Machine to Machine) communication.
  • MTC terminal MTC UE or MTC device or MTC device: a terminal (eg, vending machine, etc.) having a function of communicating via a mobile communication network (for example, communicating with an MTC server via a PLMN) and performing an MTC function; Meter reading, etc.).
  • MTC UE or MTC device or MTC device a terminal having a function of communicating via a mobile communication network (for example, communicating with an MTC server via a PLMN) and performing an MTC function; Meter reading, etc.).
  • MTC server A server on a network that manages an MTC terminal. It may exist inside or outside the mobile communication network. It may have an interface that an MTC user can access. In addition, the MTC server may provide MTC related services to other servers (Services Capability Server (SCS)), or the MTC server may be an MTC application server.
  • SCS Services Capability Server
  • MTC mobile broadband
  • services e.g., remote meter reading, volume movement tracking, weather sensors, etc.
  • (MTC) application server a server on a network where (MTC) applications run
  • MTC feature A function of a network to support an MTC application.
  • MTC monitoring is a feature for preparing for loss of equipment in an MTC application such as a remote meter reading
  • low mobility is a feature for an MTC application for an MTC terminal such as a vending machine.
  • the MTC user uses a service provided by the MTC server.
  • MTC subscriber An entity having a connection relationship with a network operator and providing a service to one or more MTC terminals.
  • MTC group A group of MTC terminals that share at least one MTC feature and belongs to an MTC subscriber.
  • SCS Services Capability Server
  • MTC-IWF MTC InterWorking Function
  • HPLMN Home PLMN
  • SCS provides the capability for use by one or more MTC applications.
  • External Identifier An identifier used by an external entity (e.g., an SCS or application server) of a 3GPP network to point to (or identify) an MTC terminal (or a subscriber to which the MTC terminal belongs). Globally unique.
  • the external identifier is composed of a domain identifier and a local identifier as follows.
  • Domain Identifier An identifier for identifying a domain in a control term of a mobile communication network operator.
  • One provider may use a domain identifier for each service to provide access to different services.
  • Local Identifier An identifier used to infer or obtain an International Mobile Subscriber Identity (IMSI). Local identifiers must be unique within the application domain and are managed by the mobile telecommunications network operator.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • RAN Radio Access Network: a unit including a Node B, a Radio Network Controller (RNC), and an eNodeB controlling the Node B in a 3GPP network. It exists at the terminal end and provides connection to the core network.
  • RNC Radio Network Controller
  • HLR Home Location Register
  • HSS Home Subscriber Server
  • RANAP RAN Application Part: between the RAN and the node in charge of controlling the core network (ie, Mobility Management Entity (MME) / Serving General Packet Radio Service (GPRS) Supporting Node) / MSC (Mobile Switching Center) Interface.
  • MME Mobility Management Entity
  • GPRS General Packet Radio Service
  • MSC Mobile Switching Center
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Non-Access Stratum A functional layer for transmitting and receiving signaling and traffic messages between a terminal and a core network in a UMTS and EPS protocol stack. The main function is to support the mobility of the terminal and to support the session management procedure for establishing and maintaining an IP connection between the terminal and the PDN GW.
  • SEF Service Capability Exposure Function
  • FIG. 1 is a diagram briefly illustrating an EPS (Evolved Packet System) to which the present invention may be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • the network structure diagram of FIG. 1 briefly reconstructs a structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • EPC Evolved Packet Core
  • SAE System Architecture Evolution
  • SAE is a research project to determine network structure supporting mobility between various kinds of networks.
  • SAE aims to provide an optimized packet-based system, for example, supporting various radio access technologies on an IP basis and providing improved data transfer capability.
  • the EPC is a core network of an IP mobile communication system for a 3GPP LTE system and may support packet-based real-time and non-real-time services.
  • a conventional mobile communication system i.e., a second generation or third generation mobile communication system
  • the core network is divided into two distinct sub-domains of circuit-switched (CS) for voice and packet-switched (PS) for data.
  • CS circuit-switched
  • PS packet-switched
  • the function has been implemented.
  • the sub-domains of CS and PS have been unified into one IP domain.
  • the EPC may include various components, and in FIG. 1, some of them correspond to a Serving Gateway (SGW) (or S-GW), PDN GW (Packet Data Network Gateway) (or PGW or P-GW), A mobility management entity (MME), a Serving General Packet Radio Service (GPRS) Supporting Node (SGSN), and an enhanced Packet Data Gateway (ePDG) are shown.
  • SGW Serving Gateway
  • PDN GW Packet Data Network Gateway
  • MME mobility management entity
  • GPRS General Packet Radio Service
  • SGSN Serving General Packet Radio Service
  • ePDG enhanced Packet Data Gateway
  • the SGW acts as a boundary point between the radio access network (RAN) and the core network, and is an element that functions to maintain a data path between the eNodeB and the PDN GW.
  • the SGW serves as a local mobility anchor point. That is, packets may be routed through the SGW for mobility in the E-UTRAN (Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later).
  • E-UTRAN Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later.
  • SGW also provides mobility with other 3GPP networks (RANs defined before 3GPP Release-8, such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • RANs defined before 3GPP Release-8 such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • EDGE Enhanced Data Rates for Global Evolution
  • the PDN GW corresponds to the termination point of the data interface towards the packet data network.
  • the PDN GW may support policy enforcement features, packet filtering, charging support, and the like.
  • untrusted networks such as 3GPP networks and non-3GPP networks (e.g., Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), trusted divisions such as Code Division Multiple Access (CDMA) networks or Wimax). It can serve as an anchor point for mobility management with the network.
  • I-WLANs Interworking Wireless Local Area Networks
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • FIG. 1 shows that the SGW and the PDN GW are configured as separate gateways, two gateways may be implemented according to a single gateway configuration option.
  • the MME is an element that performs signaling and control functions for supporting access to a network connection, allocation of network resources, tracking, paging, roaming, handover, and the like.
  • the MME controls the control plane functions related to subscriber and session management.
  • the MME manages a number of eNodeBs and performs signaling for the selection of a conventional gateway for handover to other 2G / 3G networks.
  • the MME also performs functions such as security procedures, terminal-to-network session handling, and idle terminal location management.
  • SGSN handles all packet data, such as user's mobility management and authentication to other 3GPP networks (eg GPRS networks).
  • 3GPP networks eg GPRS networks.
  • the ePDG acts as a secure node for untrusted non-3GPP networks (eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.).
  • untrusted non-3GPP networks eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.
  • a terminal having IP capability includes an IP service network provided by an operator (ie, an operator) via various elements in the EPC, based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • an operator ie, an operator
  • 3GPP access based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • IMS IMS
  • FIG. 1 illustrates various reference points (eg, S1-U, S1-MME, etc.).
  • a conceptual link defining two functions existing in different functional entities of E-UTRAN and EPC is defined as a reference point.
  • Table 1 below summarizes the reference points shown in FIG. 1.
  • various reference points may exist according to the network structure.
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility resources between trusted non-3GPP access and PDN GW.
  • S2b is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between the ePDG and the PDN GW.
  • E-UTRAN evolved universal terrestrial radio access network
  • the E-UTRAN system is an evolution from the existing UTRAN system and may be, for example, a 3GPP LTE / LTE-A system.
  • Communication networks are widely deployed to provide various communication services, such as voice (eg, Voice over Internet Protocol (VoIP)) over IMS and packet data.
  • voice eg, Voice over Internet Protocol (VoIP)
  • VoIP Voice over Internet Protocol
  • an E-UMTS network includes an E-UTRAN, an EPC, and one or more UEs.
  • the E-UTRAN consists of eNBs providing a control plane and a user plane protocol to the UE, and the eNBs are connected through an X2 interface.
  • X2 user plane interface (X2-U) is defined between eNBs.
  • the X2-U interface provides non guaranteed delivery of user plane packet data units (PDUs).
  • An X2 control plane interface (X2-CP) is defined between two neighboring eNBs.
  • X2-CP performs functions such as context transfer between eNBs, control of user plane tunnel between source eNB and target eNB, delivery of handover related messages, and uplink load management.
  • the eNB is connected to the terminal through a wireless interface and is connected to an evolved packet core (EPC) through the S1 interface.
  • EPC evolved packet core
  • the S1 user plane interface (S1-U) is defined between the eNB and the serving gateway (S-GW).
  • the S1 control plane interface (S1-MME) is defined between the eNB and the mobility management entity (MME).
  • the S1 interface performs an evolved packet system (EPS) bearer service management function, a non-access stratum (NAS) signaling transport function, network sharing, and MME load balancing function.
  • EPS evolved packet system
  • NAS non-access stratum
  • the S1 interface supports a many-to-many-relation between eNB and MME / S-GW.
  • MME provides NAS signaling security, access stratum (AS) security control, inter-CN inter-CN signaling to support mobility between 3GPP access networks, and performing and controlling paging retransmission.
  • EWS Earthquake and Tsunami Warning System
  • CMAS Commercial Mobile Alert System
  • FIG. 3 illustrates the structure of an E-UTRAN and an EPC in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • an eNB may select a gateway (eg, MME), route to the gateway during radio resource control (RRC) activation, scheduling of a broadcast channel (BCH), and the like. Dynamic resource allocation to the UE in transmission, uplink and downlink, and may perform the function of mobility control connection in the LTE_ACTIVE state.
  • the gateway is responsible for paging initiation, LTE_IDLE state management, ciphering of the user plane, System Architecture Evolution (SAE) bearer control, and NAS signaling encryption. It can perform the functions of ciphering and integrity protection.
  • FIG. 4 shows a structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 (a) shows the radio protocol structure for the control plane and FIG. 4 (b) shows the radio protocol structure for the user plane.
  • the layers of the air interface protocol between the terminal and the E-UTRAN are based on the lower three layers of the open system interconnection (OSI) standard model known in the art of communication systems. It may be divided into a first layer L1, a second layer L2, and a third layer L3.
  • the air interface protocol between the UE and the E-UTRAN consists of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally, and vertically stacks a protocol stack for transmitting data information. (protocol stack) It is divided into a user plane and a control plane, which is a protocol stack for transmitting control signals.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by the terminal and the network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • an application layer for example, voice data or Internet packet data
  • a physical layer which is a first layer (L1), provides an information transfer service to a higher layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer located at a higher level through a transport channel, and data is transmitted between the MAC layer and the physical layer through the transport channel.
  • Transport channels are classified according to how and with what characteristics data is transmitted over the air interface.
  • data is transmitted between different physical layers through a physical channel between a physical layer of a transmitter and a physical layer of a receiver.
  • the physical layer is modulated by an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • a physical downlink control channel is a resource allocation of a paging channel (PCH) and a downlink shared channel (DL-SCH) and uplink shared channel (UL-SCH) to the UE.
  • PCH paging channel
  • DL-SCH downlink shared channel
  • UL-SCH uplink shared channel
  • the PDCCH may carry an UL grant that informs the UE of resource allocation of uplink transmission.
  • PDFICH physical control format indicator channel informs the UE of the number of OFDM symbols used for PDCCHs and is transmitted every subframe.
  • a physical HARQ indicator channel (PHICH) carries a HARQ acknowledgment (ACK) / non-acknowledge (NACK) signal in response to uplink transmission.
  • the physical uplink control channel (PUCCH) carries uplink control information such as HARQ ACK / NACK, downlink request and channel quality indicator (CQI) for downlink transmission.
  • a physical uplink shared channel (PUSCH) carries a UL-SCH.
  • the MAC layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the MAC layer multiplexes / demultiplexes into a transport block provided as a physical channel on a transport channel of a MAC service data unit (SDU) belonging to the logical channel and mapping between the logical channel and the transport channel.
  • SDU MAC service data unit
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission. Functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs.
  • the RLC layer In order to guarantee the various quality of service (QoS) required by the radio bearer (RB), the RLC layer has a transparent mode (TM), an unacknowledged mode (UM) and an acknowledgment mode (AM). There are three modes of operation: acknowledge mode.
  • AM RLC provides error correction through an automatic repeat request (ARQ). Meanwhile, when the MAC layer performs an RLC function, the RLC layer may be included as a functional block of the MAC layer.
  • the packet data convergence protocol (PDCP) layer of the second layer (L2) performs user data transmission, header compression, and ciphering functions in the user plane.
  • Header compression is relatively large and large in order to allow efficient transmission of Internet protocol (IP) packets, such as IPv4 (internet protocol version 4) or IPv6 (internet protocol version 6), over a small bandwidth wireless interface. It means the function to reduce the IP packet header size that contains unnecessary control information.
  • IP Internet protocol
  • IPv4 Internet protocol version 4
  • IPv6 Internet protocol version 6
  • a radio resource control (RRC) layer located at the lowest part of the third layer L3 is defined only in the control plane.
  • the RRC layer serves to control radio resources between the terminal and the network.
  • the UE and the network exchange RRC messages with each other through the RRC layer.
  • the RRC layer controls the logical channel, transport channel and physical channel with respect to configuration, re-configuration and release of radio bearers.
  • the radio bearer means a logical path provided by the second layer (L2) for data transmission between the terminal and the network.
  • Establishing a radio bearer means defining characteristics of a radio protocol layer and a channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method.
  • the radio bearer may be further divided into two signaling radio bearers (SRBs) and data radio bearers (DRBs).
  • SRB is used as a path for transmitting RRC messages in the control plane
  • DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
  • a non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • NAS non-access stratum
  • One cell constituting the base station is set to one of the bandwidth, such as 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz to provide a downlink or uplink transmission service to multiple terminals.
  • Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • a downlink transport channel for transmitting data from a network to a terminal includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a PCH for transmitting a paging message, and a DL-SCH for transmitting user traffic or control messages.
  • BCH broadcast channel
  • PCH for transmitting a paging message
  • DL-SCH for transmitting user traffic or control messages.
  • Traffic or control messages of the downlink multicast or broadcast service may be transmitted through the DL-SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • an uplink transport channel for transmitting data from a terminal to a network includes a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message, and an UL-SCH (uplink shared) for transmitting user traffic or a control message. channel).
  • RACH random access channel
  • UL-SCH uplink shared
  • the logical channel is on top of the transport channel and is mapped to the transport channel.
  • the logical channel may be divided into a control channel for transmitting control region information and a traffic channel for delivering user region information.
  • the control channel includes a broadcast control channel (BCCH), a paging control channel (PCCH), a common control channel (CCCH), a dedicated control channel (DCCH), multicast And a control channel (MCCH: multicast control channel).
  • Traffic channels include a dedicated traffic channel (DTCH) and a multicast traffic channel (MTCH).
  • PCCH is a downlink channel that carries paging information and is used when the network does not know the cell to which the UE belongs.
  • CCCH is used by a UE that does not have an RRC connection with the network.
  • the DCCH is a point-to-point bi-directional channel used by a terminal having an RRC connection for transferring dedicated control information between the UE and the network.
  • DTCH is a point-to-point channel dedicated to one terminal for transmitting user information that may exist in uplink and downlink.
  • MTCH is a point-to-multipoint downlink channel for carrying traffic data from the network to the UE.
  • the DCCH may be mapped to the UL-SCH
  • the DTCH may be mapped to the UL-SCH
  • the CCCH may be mapped to the UL-SCH.
  • the BCCH may be mapped with the BCH or DL-SCH
  • the PCCH may be mapped with the PCH
  • the DCCH may be mapped with the DL-SCH.
  • the DTCH may be mapped with the DL-SCH
  • the MCCH may be mapped with the MCH
  • the MTCH may be mapped with the MCH.
  • FIG. 5 is a diagram exemplarily illustrating a structure of a physical channel in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • a physical channel transmits signaling and data through a radio resource including one or more subcarriers in a frequency domain and one or more symbols in a time domain.
  • One subframe having a length of 1.0 ms is composed of a plurality of symbols.
  • the specific symbol (s) of the subframe eg, the first symbol of the subframe
  • the PDCCH carries information about dynamically allocated resources (eg, a resource block, a modulation and coding scheme (MCS), etc.).
  • MCS modulation and coding scheme
  • EMM EPS mobility management
  • ECM EPS connection management
  • FIG. 6 is a diagram illustrating EMM and ECM states in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • an EMM registered state (EMM-REGISTERED) according to whether a UE is attached or detached from a network in order to manage mobility of the UE in a NAS layer located in a control plane of the UE and the MME.
  • EMM deregistration state (EMM-DEREGISTERED) may be defined.
  • the EMM-REGISTERED state and the EMM-DEREGISTERED state may be applied to the terminal and the MME.
  • the initial terminal is in the EMM-DEREGISTERED state, and the terminal performs a process of registering with the corresponding network through an initial attach procedure to access the network. If the access procedure is successfully performed, the UE and the MME are transitioned to the EMM-REGISTERED state. In addition, when the terminal is powered off or the radio link fails (when the packet error rate exceeds the reference value on the wireless link), the terminal is detached from the network and transitioned to the EMM-DEREGISTERED state.
  • ECM-connected state and an ECM idle state may be defined to manage a signaling connection between the terminal and the network.
  • ECM-CONNECTED state and ECM-IDLE state may also be applied to the UE and the MME.
  • the ECM connection consists of an RRC connection established between the terminal and the base station and an S1 signaling connection established between the base station and the MME. In other words, when the ECM connection is set / released, it means that both the RRC connection and the S1 signaling connection are set / released.
  • the RRC state indicates whether the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station are logically connected. That is, when the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is connected, the terminal is in the RRC connected state (RRC_CONNECTED). If the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is not connected, the terminal is in the RRC idle state (RRC_IDLE).
  • the network can grasp the existence of the terminal in the ECM-CONNECTED state in units of cells and can effectively control the terminal.
  • the network cannot grasp the existence of the UE in the ECM-IDLE state, and manages the core network (CN) in a tracking area unit that is a larger area than the cell.
  • the terminal When the terminal is in the ECM idle state, the terminal performs Discontinuous Reception (DRX) set by the NAS using an ID assigned only in the tracking area. That is, the UE may receive broadcast of system information and paging information by monitoring a paging signal at a specific paging occasion every UE-specific paging DRX cycle.
  • DRX Discontinuous Reception
  • the network does not have context information of the terminal. Accordingly, the UE in the ECM-IDLE state may perform a terminal-based mobility related procedure such as cell selection or cell reselection without receiving a command from the network.
  • the terminal In the ECM idle state, when the location of the terminal is different from the location known by the network, the terminal may inform the network of the location of the terminal through a tracking area update (TAU) procedure.
  • TAU tracking area update
  • the network knows the cell to which the UE belongs. Accordingly, the network may transmit and / or receive data to or from the terminal, control mobility such as handover of the terminal, and perform cell measurement on neighbor cells.
  • the terminal needs to transition to the ECM-CONNECTED state in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data.
  • the initial terminal is in the ECM-IDLE state as in the EMM state, and when the terminal is successfully registered in the network through an initial attach procedure, the terminal and the MME are in the ECM connection state. Transition is made.
  • the terminal is registered in the network but the traffic is inactivated and the radio resources are not allocated, the terminal is in the ECM-IDLE state, and if a new traffic is generated uplink or downlink to the terminal, a service request procedure UE and MME is transitioned to the ECM-CONNECTED state through.
  • FIG. 7 illustrates a bearer structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • PDN packet date network
  • EPS Packet Data Network
  • PDN peer entity in FIG. 6
  • EPS Packet Data Network
  • a PDN connection is generated, and the PDN connection may also be referred to as an EPS session.
  • PDN is a service provider's external or internal IP (internet protocol) network to provide service functions such as the Internet or IMS (IP Multimedia Subsystem).
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • the EPS bearer is a transmission path of traffic generated between the UE and the PDN GW in order to deliver user traffic in EPS.
  • One or more EPS bearers may be set per terminal.
  • Each EPS bearer may be divided into an E-UTRAN radio access bearer (E-RAB) and an S5 / S8 bearer, and the E-RAB is divided into a radio bearer (RB: radio bearer) and an S1 bearer. Can lose. That is, one EPS bearer corresponds to one RB, S1 bearer, and S5 / S8 bearer, respectively.
  • E-RAB E-UTRAN radio access bearer
  • S5 / S8 bearer an S5 / S8 bearer
  • RB radio bearer
  • the E-RAB delivers the packet of the EPS bearer between the terminal and the EPC. If there is an E-RAB, the E-RAB bearer and the EPS bearer are mapped one-to-one.
  • a data radio bearer (DRB) transfers a packet of an EPS bearer between a terminal and an eNB. If the DRB exists, the DRB and the EPS bearer / E-RAB are mapped one-to-one.
  • the S1 bearer delivers the packet of the EPS bearer between the eNB and the S-GW.
  • the S5 / S8 bearer delivers an EPS bearer packet between the S-GW and the P-GW.
  • the UE binds a service data flow (SDF) to the EPS bearer in the uplink direction.
  • SDF is an IP flow or collection of IP flows that classifies (or filters) user traffic by service.
  • a plurality of SDFs may be multiplexed onto the same EPS bearer by including a plurality of uplink packet filters.
  • the terminal stores mapping information between the uplink packet filter and the DRB in order to bind between the SDF and the DRB in the uplink.
  • P-GW binds SDF to EPS bearer in downlink direction.
  • a plurality of SDFs may be multiplexed on the same EPS bearer by including a plurality of downlink packet filters.
  • the P-GW stores the mapping information between the downlink packet filter and the S5 / S8 bearer to bind between the SDF and the S5 / S8 bearer in the downlink.
  • the eNB stores a one-to-one mapping between the DRB and the S1 bearer to bind between the DRB and the S1 bearer in the uplink / downlink.
  • S-GW stores one-to-one mapping information between S1 bearer and S5 / S8 bearer in order to bind between S1 bearer and S5 / S8 bearer in uplink / downlink.
  • EPS bearers are classified into two types: a default bearer and a dedicated bearer.
  • the terminal may have one default bearer and one or more dedicated bearers per PDN.
  • the minimum default bearer of the EPS session for one PDN is called a default bearer.
  • the EPS bearer may be classified based on an identifier.
  • EPS bearer identity is assigned by the terminal or the MME.
  • the dedicated bearer (s) is combined with the default bearer by Linked EPS Bearer Identity (LBI).
  • LBI Linked EPS Bearer Identity
  • a PDN connection is generated by assigning an IP address, and a default bearer is generated in the EPS section. Even if there is no traffic between the terminal and the corresponding PDN, the default bearer is not released unless the terminal terminates the PDN connection, and the default bearer is released when the corresponding PDN connection is terminated.
  • the bearer of all sections constituting the terminal and the default bearer is not activated, the S5 bearer directly connected to the PDN is maintained, the E-RAB bearer (ie DRB and S1 bearer) associated with the radio resource is Is released. When new traffic is generated in the corresponding PDN, the E-RAB bearer is reset to deliver the traffic.
  • the terminal uses a service (for example, the Internet, etc.) through a default bearer
  • the terminal may use an insufficient service (for example, Videon on Demand (VOD), etc.) to receive a Quality of Service (QoS) with only the default bearer.
  • Dedicated bearer is generated when the terminal requests (on-demand). If there is no traffic of the terminal dedicated bearer is released.
  • the terminal or the network may generate a plurality of dedicated bearers as needed.
  • the IP flow may have different QoS characteristics depending on what service the UE uses.
  • the network determines the allocation of network resources or a control policy for QoS at the time of establishing / modifying an EPS session for the terminal and applies it while the EPS session is maintained. This is called PCC (Policy and Charging Control). PCC rules are determined based on operator policy (eg, QoS policy, gate status, charging method, etc.).
  • PCC rules are determined in units of SDF. That is, the IP flow may have different QoS characteristics according to the service used by the terminal, IP flows having the same QoS are mapped to the same SDF, and the SDF becomes a unit for applying the PCC rule.
  • PCC Policy and Charging Control Function
  • PCEF Policy and Charging Enforcement Function
  • PCRF determines PCC rules for each SDF when creating or changing EPS sessions and provides them to the P-GW (or PCEF). After setting the PCC rule for the SDF, the P-GW detects the SDF for each IP packet transmitted and received and applies the PCC rule for the SDF. When the SDF is transmitted to the terminal via the EPS, it is mapped to an EPS bearer capable of providing a suitable QoS according to the QoS rules stored in the P-GW.
  • PCC rules are divided into dynamic PCC rules and pre-defined PCC rules. Dynamic PCC rules are provided dynamically from PCRF to P-GW upon EPS session establishment / modification. On the other hand, the predefined PCC rule is preset in the P-GW and activated / deactivated by the PCRF.
  • the EPS bearer includes a QoS Class Identifier (QCI) and Allocation and Retention Priority (ARP) as basic QoS parameters.
  • QCI QoS Class Identifier
  • ARP Allocation and Retention Priority
  • QCI is a scalar that is used as a reference to access node-specific parameters that control bearer level packet forwarding treatment, and the scalar value is pre-configured by the network operator.
  • a scalar may be preset to any one of integer values 1-9.
  • ARP The main purpose of ARP is to determine if a bearer's establishment or modification request can be accepted or rejected if resources are limited.
  • ARP can be used to determine which bearer (s) to drop by the eNB in exceptional resource constraints (eg, handover, etc.).
  • the EPS bearer is classified into a guaranteed bit rate (GBR) type bearer and a non-guaranteed bit rate (non-GBR) type bearer according to the QCI resource type.
  • the default bearer may always be a non-GBR type bearer, and the dedicated bearer may be a GBR type or non-GBR type bearer.
  • GBR bearer has GBR and Maximum Bit Rate (MBR) as QoS parameters in addition to QCI and ARP.
  • MBR means that fixed resources are allocated to each bearer (bandwidth guarantee).
  • MBR MBR: Aggregated MBR
  • AMBR Aggregated MBR
  • the QoS of the EPS bearer is determined as above, the QoS of each bearer is determined for each interface. Since the bearer of each interface provides QoS of the EPS bearer for each interface, the EPS bearer, the RB, and the S1 bearer all have a one-to-one relationship.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a transmission path of a control plane and a user plane in an EMM registered state in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 8A illustrates an ECM-CONNECTED state and FIG. 8B illustrates an ECM-IDLE.
  • the terminal When the terminal successfully attaches to the network and becomes the EMM-Registered state, the terminal receives the service using the EPS bearer.
  • the EPS bearer is configured by divided into DRB, S1 bearer, S5 bearer for each interval.
  • a NAS signaling connection that is, an ECM connection (that is, an RRC connection and an S1 signaling connection) is established.
  • an S11 GTP-C (GPRS Tunneling Protocol Control Plane) connection is established between the MME and the SGW, and an S5 GTP-C connection is established between the SGW and the PDN GW.
  • GTP-C GPRS Tunneling Protocol Control Plane
  • the DRB, S1 bearer, and S5 bearer are all configured (ie, radio or network resource allocation).
  • the ECM connection (that is, the RRC connection and the S1 signaling connection) is released.
  • the S11 GTP-C connection between the MME and the SGW and the S5 GTP-C connection between the SGW and the PDN GW are maintained.
  • both the DRB and the S1 bearer are released, but the S5 bearer maintains the configuration (ie, radio or network resource allocation).
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a terminal trigger service request procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the UE initiates a UE-triggered Service Request procedure by sending a Service Request message to the MME.
  • the Service Request message is included in the RRC Connection Setup Complete message in the RRC connection and transmitted, and is included in the Initial UE message in the S1 signaling connection.
  • the MME requests and receives information for authentication from the HSS for terminal authentication, and performs mutual authentication with the terminal.
  • the MME transmits an Initial Context Setup Request message to the base station so that the base station eNB can configure the S-GW and the S1 bearer and set up the UE and the DRB.
  • the base station transmits an RRC connection reconfiguration message to the terminal to generate a DRB.
  • all uplink EPS bearer is configured from the terminal to the P-GW.
  • the terminal may transmit uplink traffic to the P-GW.
  • the base station transmits an initial context setup complete message to the MME including the 'S1 eNB TEID (tunnel endpoint ID)' in response to the initial context setup request message.
  • the MME delivers the 'S1 eNB TEID' received from the base station to the S-GW through a Modify Bearer Request message.
  • the generation of the downlink S1 bearer between the base station and the S-GW is completed, so that all downlink EPS bearers are configured from the P-GW to the UE.
  • the terminal may receive downlink traffic from the P-GW.
  • the S-GW sends a P-Modify Bearer Request (Modify Bearer Request) message. Notify by sending to GW.
  • E-UTRAN Cell Global Identifier (ECGI) or Tracking Area (TAI) E-UTRAN Cell Global Identifier (ECGI) or Tracking Area (TAI)
  • the P-GW may perform a PCRF and IP connectivity access network (IP-CAN) session modification procedure.
  • IP-CAN IP connectivity access network
  • the P-GW If the P-GW receives a Modify Bearer Request message from the S-GW, the P-GW sends a Modified Bearer Response message to the S-GW in response.
  • the S-GW sends a Modify Bearer Response message to the MME in response to the Modify Bearer Request message.
  • a network-triggered service request procedure is generally performed when a downlink data is to be transmitted to a UE in an ECM-IDLE state in a network.
  • the UE can transmit and receive UL / DL data with the S-GW through the established RRC connection.
  • the base station requests an S1-AP terminal context release request message for releasing the RRC connection.
  • S1-AP UE Ctxt Release Req may be transmitted to the MME.
  • the MME may send a release access bearer request message (Release Access Bearers Req) to release the connection bearer connection to the S-GW, in response to the release access bearer response message from the S-GW. ) Can be received.
  • the MME may transmit an S1-AP terminal context release command message to the base station, and as a result, the RRC connection between the base station and the terminal may be released.
  • the base station may transmit to the MME an S1-AP terminal context release complete message indicating that the RRC connection release is completed.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a Machine-Type Communication (MTC) architecture in a wireless communication system to which the present invention may be applied.
  • MTC Machine-Type Communication
  • An end-to-end application between a terminal (or MTC terminal) used for MTC and an MTC application may use services provided by the 3GPP system and optional services provided to the MTC server.
  • the 3GPP system may provide transport and communication services (including 3GPP bearer services, IMS and SMS) including various optimizations to facilitate MTC.
  • FIG. 10 illustrates that a terminal used for MTC is connected to a 3GPP network (UTRAN, E-UTRAN, GERAN, I-WLAN, etc.) through a Um / Uu / LTE-Uu interface.
  • the architecture of FIG. 10 includes various MTC models (Direct model, Indirect model, Hybrid model).
  • an application server is a server on a network on which an MTC application is executed.
  • the MTC application server the above-described technology for implementing various MTC applications may be applied, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the MTC application server can access the MTC server through the reference point API, a detailed description thereof will be omitted.
  • the MTC Application Server may be collocated with the MTC Server.
  • An MTC server (eg, an SCS server) is a server on a network that manages an MTC terminal, and is connected to a 3GPP network to communicate with terminals and PLMN nodes used for MTC.
  • the MTC-Interworking Function manages the interworking between the MTC server and the operator core network and may serve as a proxy for the MTC operation.
  • the MTC-IWF can relay or interpret the signaling protocol on the reference point Tsp to activate certain functions in the PLMN.
  • the MTC-IWF performs the functions of authenticating the MTC server before the MTC server establishes communication with the 3GPP network, authenticating the control plane request from the MTC server, and various functions related to trigger instructions described below. can do.
  • SMS-SC Short Message Service-Service Center
  • IP-SM-GW Internet Protocol Short Message GateWay
  • SME Short Message Entity
  • IP-SM-GW Internet Protocol Short Message GateWay
  • the charging data function (CDF) / charging gateway function (CGF) may perform an operation related to charging.
  • the HLR / HSS may function to store subscriber information (IMSI, etc.), routing information, configuration information, and the like and provide the MTC-IWF.
  • IMSI subscriber information
  • HSS may function to store subscriber information (IMSI, etc.), routing information, configuration information, and the like and provide the MTC-IWF.
  • the MSC / SGSN / MME may perform a control function such as mobility management, authentication, resource allocation, etc. for the UE's network connection.
  • a function of receiving a trigger instruction from the MTC-IWF and processing the message in the form of a message provided to the MTC terminal may be performed.
  • the Gateway GPRS Support Node (GGSN) / Serving-Gateway (S-GW) + Packet Date Network-Gateway (P-GW) may function as a gateway that manages the connection between the core network and the external network.
  • T5a one or more reference points of T5a, T5b, and T5c are referred to as T5.
  • user plane communication with the MTC server in the case of indirect and hybrid models, and communication with the MTC application server in the case of direct and hybrid models may be performed using existing protocols through reference points Gi and SGi. .
  • FIG. 11 illustrates an architecture for Service Capability Exposure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the architecture for Service Capability Exposure illustrated in FIG. 11 allows the 3GPP network to securely expose its services and capabilities provided by the 3GPP network interface to external 3rd party service provider applications. Makes it possible to do
  • SCEF Service Capability Exposure Function
  • SCEF is a key entity within the 3GPP architecture for service capability exposure that provides a means to securely expose the services and capabilities provided by the 3GPP network interface. )to be.
  • the SCEF is a key entity for providing a service function belonging to a trust domain operated by a mobile communication operator.
  • SCEF provides an API interface to third party service providers and provides 3GPP service functions to third party service providers through connection with various entities of 3GPP.
  • SCEF functionality may be provided by the SCS.
  • the MTC-IWF may be co-located with the SCEF.
  • a protocol eg DIAMETER, RESTful APIs, XML over HTTP, etc.
  • DIAMETER e.g. DIAMETER, RESTful APIs, XML over HTTP, etc.
  • the SCEF is an entity belonging to the Trusted Domain and may be operated by a cellular operator or by a 3′rd party operator having a trusted relationship.
  • SCEF is a node for service architecture exposing with work items such as MONTE and AESE of 3GPP Release 13, and connected with 3GPP entities to provide services to monitor and charge functions related to external.
  • the SCEF may manage functions such as setting / configuration of communication patterns of 3′rd party operators in EPS.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a data transmission and reception method for a CIoT device to which the present invention can be applied.
  • an approved data transmission / reception method for a CIoT device may be referred to as “CIoT EPS Optimization”.
  • Control Plane CIoT EPS Optimization that is, CP mode / solution
  • UP path User Plane path
  • CP path control plane path
  • UP path User Plane path
  • CP path control plane path
  • UP mode / solution User Plane path
  • data is transmitted and received between the AS and the UE through SCEF, MME, and CIoT RAN (first CP path), or data is transmitted and received through S-GW / P-GW, MME, and CIoT RAN (second CP). path).
  • data is transmitted and received between the AS and the UE through the S-GW / P-GW and the CIoT RAN.
  • the terminal needs to be registered in the network to receive a service requiring registration. Such registration may be referred to as a network connection.
  • a service requiring registration may be referred to as a network connection.
  • an initial access procedure in the E-UTRAN will be described.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an access procedure according to an embodiment of the present invention.
  • a UE camped in an E-UTRAN cell may initiate an access procedure with a new MME by transmitting an access request message to a base station.
  • the Attach Request message includes an International Mobile Subscriber Identity (IMSI) of the terminal, a PDN type requested by the terminal, and the like.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • PDN type indicates an IP version (ie, IPv4, IPv4v6, IPv6) requested by the terminal.
  • the Attach Request message is included in the RRC Connection Setup Complete message in the RRC connection and delivered, and is included in the Initial UE message in the S1 signaling connection.
  • the terminal may transmit an Attach Request message together with a PDN Connectivity Request message in order to request PDN connectivity.
  • the new MME determines the type of the old node (eg, MME or SGSN), old MME / SGSN
  • the GUTI received from the terminal can be used to derive the address.
  • the new MME may transmit an identification request (including an old GUTI and a complete Attach Request message) to the old MME / SGSN to request IMSI.
  • the old MME may first check a connection request message by the NAS MAC, and may perform an identification response (including IMSI and MM context) as a response to the identification request.
  • the new MME may send an identification request to the terminal to request IMSI.
  • the terminal may respond to the identification request as an identification response including the IMSI.
  • NAS security setup can be performed essentially. If the NAS security algorithm is changed, NAS security setup can be performed at this step.
  • the new MME may retrieve / retrieve an IMEISV (ME Identity) from the terminal.
  • the IMEISV ME Identity
  • the IMEISV ME Identity
  • the new MME is a Ciphered Options (eg, Protocol Configuration Options (PCO) and / or name of PDN (APN)). Can be retrieved / searched from the terminal.
  • PCO Protocol Configuration Options
  • API name of PDN
  • the new MME deletes the bearer context by transmitting an LBI (Delete Session Request) message to the GW.
  • GWs respond with a Delete Session Response (Cause) message.
  • the MME After Detach, the MME has changed, there is no valid UE context in the MME, the UE provides IMSI, the UE provides an invalid old GUTI in the MME, or the PLMN-ID of the TAI by the eNB If the GUTI of the UE context is different in a scenario shared in some networks (eg, GWCN), the MME may transmit an Update Location request message to the HSS.
  • the MME may transmit an Update Location request message to the HSS.
  • the HSS sends Cancel Location (including IMSI, Cancellation Type) to the olde MME.
  • Cancel Location Ack including IMSI
  • MM Mobility Management
  • the old MME / SGSN may remove the bearer context by transmitting a Delete Session Request (LBI) to the GW.
  • the GW may send a Delete Session Response (Cause) to the old MME / SGSN.
  • the HSS may send an Update Location Ack (including IMSI, Subscription data) message to the new MME in response to the Update Location Request message.
  • Update Location Ack including IMSI, Subscription data
  • the MME may apply parameters from the MME emergency configuration data for establishing an emergency bearer performed in this step, and potentially ignore the stored IMSI associated subscription information.
  • the Serving GW creates a new entry in the EPS Bearer Table and sends a Create Session Request message to the PDN GW (or P-GW) indicated by the PDN GW address received in the previous step.
  • the PDN GW performs the IP-CAN Session establishment procedure defined in TS 23.203 [6], whereby the PDN GW obtains the default PCC rules for the UE. do.
  • Steps 12 to 16 described above may be omitted when the ESM (EPS Session Management) container is not included in the access request.
  • ESM EPS Session Management
  • the P-GW creates a new item in the EPS bearer context table and generates a billing ID for the default bearer.
  • the new item allows the P-GW to initiate user plane PDU paths and charging between the S-GW and packet data networks.
  • the P-GW also sends a Create Session Response message to the Serving GW.
  • the Serving GW sends a Create Session Response message to the new MME.
  • the new MME may transmit a downlink NAS transport to the base station along with an initial context setup request or an attach accept.
  • the base station transmits to the terminal including the RRC Connection Reconfiguration message including the EPS Radio Bearer Identity, in which the Attach Accept message is also sent to the terminal.
  • the terminal transmits an RRC Connection Reconfiguration Complete message to the base station.
  • the base station transmits an Initial Context Response message to the new MME.
  • the Initial Context Response message includes the base station's TEID and the address of the base station used for DL traffic of the S1-U reference point.
  • the terminal sends a Direct Transfer message including an Attach Complete message (including the EPS Bearer Identity, NAS sequence number, NAS-MAC) to the base station.
  • an Attach Complete message including the EPS Bearer Identity, NAS sequence number, NAS-MAC
  • the base station sends an Attach Complete message to the new MME.
  • the new MME sends a Modify Bearer Request message to the Serving GW.
  • the Serving GW sends a Modify Bearer Request message (including the handover indication) to the PDN GW.
  • the PDN GW may respond to the Modify Bearer Request message by sending a Modify Bearer Response to the Serving GW.
  • the Serving GW may send a Modify Bearer Response message (including the EPS Bearer Identity) to the new MME.
  • the Serving GW may send buffer DL packets of the Serving GW.
  • the MME sends a Notify Request including the APN and PDN GW identity to the HSS for non-3GPP access.
  • the message includes information identifying the PLMN where the PDN GW is located.
  • the HSS stores the APN and PDN GW identity pair and sends a Notify Response to the MME.
  • NB-IoT / eMTC corresponds to the above-described base station / eNB.
  • the UE may transmit an RRC connection setup complete message including an access request message and CIoT Optimization capability information to the NB-IoT / eMTC.
  • the CIoT Optimization capability information may indicate whether the terminal supports the CP solution and / or the UP solution.
  • the access request message may include PNB and Header Compression Configuration information.
  • Preferred Network Behaviour (PNB) indicates a preferred network operation of the UE, and may specifically indicate at least one of the following information.
  • the NB-IoT / eMTC may transmit the access request message and the RAT type information received from the terminal to the MME / C-SGN through an initial UE message.
  • the MME / C-SGN may transmit a DL NAS transport message or an initial context setup request message including an access grant message to the NB-IoT / eMTC.
  • the access approval message may include an SNB, a header compression configuration, and a CP only indicator.
  • the CP only indicator is an indicator transmitted when the MME / C-SGN based on the local policy determines that the PDN connection should use only CP CIoT EPS optimization.
  • the MME should always include the CP only indicator in the access authorization message and transmit it to the terminal.
  • the terminal receiving the CP only indicator for the PDN connection should use CP CIoT EPS optimization only for the corresponding PDN connection.
  • the SNB indicates network operation supported by the MME / C-SGN, and may specifically indicate at least one of the following information.
  • the NB-IoT / eMTC may transmit a DL Information Transfer message including a connection grant message received from the MME / C-SGN to the terminal.
  • the network may transmit the SNB to the UE as a response thereto, and the UE transmits the SNB to the SNB. Will work accordingly.
  • the network for example, MME
  • the network for example, MME
  • CP mode / solution CP mode / solution
  • UP CIoT EPS optimization UP mode / solution
  • the UE sets up the connection in CP mode / solution or UP mode / solution depending on the application condition and / or data size when setting up the PDN connection for data transmission and reception. Can be requested to the network.
  • the UE may transmit a service request message without a DRB setup request, and a service request message requesting DRB setup to the MME when it is determined that data transmission and reception through the DRB is appropriate.
  • the network may request the eNB to set up a DRB in consideration of the data size to be transmitted, or may transmit data to the SRB without the DRB setup.
  • the (DL) data may be buffered in the MME as well as the S-GW.
  • the MME does not release S11-U upon release of S1 due to the entry of the idle section of the UE.
  • the (DL) data is transmitted from the S-GW to the MME and buffered in the MME. Is sent to the terminal.
  • the MME buffers (DL) data received during the idle period of the terminal and may transmit the buffered data to the terminal when the terminal contacts the MME.
  • the MME transmits the buffered data to the terminal through a NAS PDU (packet data unit).
  • NAS PDU packet data unit
  • the UE contacts the MME through a service request message requesting DRB setup (ie, UP mode / solution request), the order of (DL) data reaching the UE is buffered / stored in the MME.
  • a reverse ie out of order may occur between the data and the data transmitted to the S-GW.
  • the data transmission path is an UP path in the CP path (ie, S1-U to S1-U). Will be switched.
  • ECM connection is established between the UE and the MME, and DRB and S1 bearers are established between the UE and the S-GW.
  • the (DL) data buffered in the MME during the idle period of the terminal is transmitted to the terminal through the ECM connection (that is, the CP path), the (DL) data subsequent to the (DL) data is S-GW It is buffered at and then transmitted to the UE through the DRB and S1 bearers (ie, the UP path).
  • the data buffered in the MME corresponds to the application level control command data (for example, power off of the terminal, etc.) of the terminal
  • the source of the data buffered / stored in the MME ie, 3'rd.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating a service request procedure according to an embodiment of the present invention.
  • the above-described embodiments may be applied in the same or similar manner, and redundant descriptions thereof will be omitted.
  • the terminal receives an SNB from the network that both the CP and the UP mode / solution can be supported through the access procedure according to the embodiment of FIG. 14.
  • the MME may buffer / store (DL) data for the terminal. This step may be performed when the TEID (S11-U TEID) of the DL direction MME is not revoked in the S-GW.
  • the MME may receive a service request (message) requesting DRB setup (ie, UP mode / solution) from the terminal.
  • a service request (message) requesting DRB setup (ie, UP mode / solution) from the terminal.
  • the MME may transmit it to the eNB.
  • the MME may include the data currently being buffered / stored in the initial context setup message for E-RAB setup and transmit it to the terminal.
  • the MME transmits all of the corresponding data to the eNB using a DL S1-AP message. That is, when the MME fails to complete the transmission of the buffered (DL) data through the initial context setup message, the MME may additionally complete the transmission of the data by using the DL S1-AP message.
  • the eNB may start performing DRB setup (or UP mode / solution application, UP path setup) for the UE. In more detail, the eNB transmits an RRC Connection Reconfiguration message to the UE for DRB setup. In addition, when the eNB receives an initial context setup message, the eNB may receive a UL S1-U address (for example, an S-GW address and a UL S-GW TEID) to form an UL S1-U with the S-GW.
  • a UL S1-U address for example, an S-GW address and a UL S-GW TEID
  • the setup of the DRB between the eNB and the terminal is completed, and all uplink EPS bearers are configured from the terminal to the P-GW.
  • buffering DL data transmitted from the MME to the eNB in step 2 and / or step 2-1 may be transmitted to the terminal through the DRB, and UL data may be transmitted to the S-GW through the DRB / S1-U. .
  • DRB setup and UL S1-U is established so that the UE can transmit UL data to the S-GW.
  • the eNB may send an initial context setup complete message to the MME.
  • the S-GW When the S-GW receives the UL data (or UL packet) of the specific terminal from the eNB, the S-GW releases the S11-U set in the DL direction. More specifically, the S-GW may recognize the application of the UP mode / solution when receiving the uplink data from the eNB in the situation where the S11-U is set up (that is, the application mode of the CP mode).
  • the S-GW recognizes that the S-GW context data is in the CP mode (or S11-U is set up) for the current UE when the S-GW context data does not indicate a downlink user plane TEID toward the MME. can do.
  • the S-GW may recognize an indication of the application of the UP mode / solution, and may switch a mode from the CP mode / solution to the UP mode / solution.
  • the S-GW may release the S11-U set in the DL direction and buffer the DL data until the DL direction S1-U is set up. More specifically, the S-GW breaks / stops the data path for transmitting DL data to the MME, and buffers / stores the DL data directly from this point in time.
  • uplink data transmitted from the eNB to the S-GW may be viewed as an indicator implicitly indicating that the S11-U is released.
  • the condition that the S-GW buffers the DL data corresponds to i) reception of uplink data in the state where the S11-U is set up, and when the condition is satisfied, the S-GW is DL.
  • the DL data is buffered directly without forwarding DL data to the MME until the S1-U in the direction is set up.
  • an indicator (or an indicator indicating switching from CP mode to UP mode) instructing the eNB to buffer DL data together or separately with uplink data is explicitly signaled to the S-GW.
  • I can send it.
  • the S-GW receiving the indicator may release the S11-U set in the DL direction and buffer the DL data until the DL direction S1-U is set up.
  • the MME delays the transmission of the Modify bearer request message to the S-GW until all the DL / buffering DL data is transmitted to the eNB (or the UE). This is because, when the modification bearer request message is transmitted to the S-GW, the generation of the downlink S1 bearer is completed between the eNB and the S-GW, so that all the downlink EPS bearers from the P-GW to the UE are configured. In this case, as described above, before the data buffered in the MME is transmitted to the terminal, the data buffered in the S-GW is transmitted to the terminal, and thus the aforementioned 'out of order' problem occurs. Because it is.
  • the MME delays the transmission of the modified bearer request message until the data that was buffering is transmitted to the eNB (or the terminal) through step 2 and / or step 2-1 (or until the transmission is completed). You can.
  • the MME determines that all DL data that has been buffered has been transmitted, it transmits a modified bearer request message including the address and TEID of the eNB to the S-GW so as to establish the DL S1-U.
  • the S-GW may send a Modified Bearer Response message to the MME as a response to the Modified Bearer Request message.
  • DL data is transmitted to the terminal via the eNB via the S1-U (that is, in the UP mode / solution).
  • 16 is a flowchart illustrating a buffered data transmission method of an MME according to an embodiment of the present invention.
  • the above-described embodiments may be applied in the same or similar manner, and redundant descriptions thereof will be omitted.
  • the MME may perform a CP mode that is a data transmission mode for transmitting and receiving data between the terminal and the base station through the SRB in the control plane (S1610).
  • the terminal may correspond to a terminal that does not receive a CP only indicator indicating use of CP mode only from the MME in the last attach procedure.
  • the MME may buffer the downlink data (S1620).
  • the buffered data may be included in an initial context setup request message to be described later and transmitted to the base station. If there is any remaining buffered data that is not transmitted through the initial context setup request message among the buffered data (that is, all data buffered in the MME is not transmitted through the initial context setup request message). The remaining buffered data may be transmitted to the base station through the S1-AP message.
  • the MME may receive a service request message for requesting the UP mode, which is a data transmission mode for transmitting and receiving data between the terminal and the base station through a DRB in the user plane (S1630).
  • a service request message for requesting the UP mode which is a data transmission mode for transmitting and receiving data between the terminal and the base station through a DRB in the user plane (S1630).
  • the MME may transmit an initial context setup request message for establishing a DRB to the base station, and receive an initial context setup complete message from the base station in response to the initial context setup request message (S1640).
  • This initial context setup message may include the address of the S-GW and / or the tunnel endpoint ID (TEID).
  • the S-GW may be a network node that stops downlink data transmission to the MME and buffers downlink data when receiving uplink data from the UE.
  • the MME may transmit a modified bearer request message for establishing an S1 bearer between the base station and the S-GW to the S-GW (S1650).
  • the modified bearer request message may include the address and / or TEID of the base station. This modified bearer request message may be performed after the data buffered in the MME is completed to the base station.
  • the MME may receive a modification bearer response message from the S-GW as a response to the modification bearer request message.
  • the data buffered in the MME may correspond to application command control command data. And / or, the first application server transmitting the buffered data to the S-GW may be different from the second application server transmitting the buffered data to the MME.
  • FIG. 17 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless communication system includes a network node 1710 and a plurality of terminals (UEs) 1720.
  • UEs terminals
  • the network node 1710 includes a processor 1711, a memory 1712, and a communication module 1713.
  • the processor 1711 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 16. Layers of the wired / wireless interface protocol may be implemented by the processor 1711.
  • the memory 1712 is connected to the processor 1711 and stores various information for driving the processor 1711.
  • the communication module 1713 is connected to the processor 1711 and transmits and / or receives a wired / wireless signal.
  • a base station, an MME, an HSS, an SGW, a PGW, an SCEF, an SCS / AS, and the like may correspond thereto.
  • the communication module 1713 may include a radio frequency unit (RF) for transmitting / receiving a radio signal.
  • RF radio frequency unit
  • the terminal 1720 includes a processor 1721, a memory 1722, and a communication module (or RF unit) 1723.
  • the processor 1721 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 16. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 1721.
  • the memory 1722 is connected to the processor 1721 and stores various information for driving the processor 1721.
  • the communication module 1723 is connected with the processor 1721 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the memories 1712 and 1722 may be inside or outside the processors 1711 and 1721, and may be connected to the processors 1711 and 1721 by various well-known means.
  • the network node 1710 in the case of a base station
  • the terminal 1720 may have a single antenna or multiple antennas.
  • FIG. 18 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 illustrates the terminal of FIG. 17 in more detail.
  • a terminal may include a processor (or a digital signal processor (DSP) 1810, an RF module (or RF unit) 1835, and a power management module 1805). ), Antenna 1840, battery 1855, display 1815, keypad 1820, memory 1830, SIM card (SIM (Subscriber Identification Module) card) 1825 (this configuration is optional), a speaker 1845, and a microphone 1850.
  • the terminal may also include a single antenna or multiple antennas. Can be.
  • the processor 1810 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 17.
  • the layer of the air interface protocol may be implemented by the processor 1810.
  • the memory 1830 is connected to the processor 1810 and stores information related to the operation of the processor 1810.
  • the memory 1830 may be inside or outside the processor 1810 and may be connected to the processor 1810 by various well-known means.
  • the user enters command information such as a telephone number, for example, by pressing (or touching) a button on keypad 1820 or by voice activation using microphone 1850.
  • the processor 1810 receives the command information, processes the telephone number, and performs a proper function. Operational data may be extracted from the SIM card 1825 or the memory 1830. In addition, the processor 1810 may display command information or driving information on the display 1815 for user recognition and convenience.
  • the RF module 1835 is coupled to the processor 1810 to transmit and / or receive RF signals.
  • the processor 1810 communicates command information to the RF module 1835 to initiate, for example, a radio signal constituting voice communication data.
  • the RF module 1835 is composed of a receiver and a transmitter for receiving and transmitting a radio signal.
  • the antenna 1840 functions to transmit and receive wireless signals. Upon receiving the wireless signal, the RF module 1835 may transmit the signal and convert the signal to baseband for processing by the processor 1810. The processed signal may be converted into audible or readable information output through the speaker 1845.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법에 있어서, CP 모드를 수행하는 단계; 상기 단말의 ECM-idle 상태가 유지되는 idle 구간 동안 S-GW로부터 상기 단말에 대한 하향링크 데이터를 수신한 경우, 상기 하향링크 데이터를 버퍼링하는 단계; UP 모드를 요청하는 서비스 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계; 상기 DRB를 설정하기 위한 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하고, 초기 컨텍스트 셋업 완료 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및 상기 기지국과 상기 S-GW 사이의 S1 베어러를 설정하기 위한 수정 베어러 요청 메시지를 상기 S-GW로 전송하는 단계; 를 포함하되, 상기 버퍼링된 데이터는, 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지에 포함되어 상기 기지국으로 전송될 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서의 버퍼링된 데이터 전송 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말의 휴지 구간 동안 MME에 버퍼링된 데이터를 후속으로 생성된 데이터와 순서가 뒤바뀌지 않게 단말로 안정적으로 전송하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대해 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
본 발명은, 제어 평면을 통한 데이터 전송 모드에서 사용자 평면을 통한 데이터 전송 모드로 모드 스위칭됨에 따라, MME에 버퍼링되어 있던 데이터와 S-GW에 버퍼링되어 있던 데이터 사이의 데이터 순서가 뒤바뀌어 단말에 도달하는 문제가 발생할 수 있는데, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 효율적인 방안을 제안함이 목적이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 무선 통신 시스템의 MME(Mobility Management Entity)의 버퍼링된 데이터(buffered data) 전송 방법에 있어서, 제어 평면에서 SRB(Signaling Radio Bearer)를 통해 단말과 기지국간에 데이터를 송수신하는 데이터 전송 모드인 CP(Control Plane) 모드를 수행하는 단계; 상기 단말의 ECM(EPS connection management)-idle 상태가 유지되는 idle 구간 동안 S-GW(Serving-Gateway)로부터 상기 단말에 대한 하향링크 데이터를 수신한 경우, 상기 하향링크 데이터를 버퍼링하는 단계; 사용자 평면에서 DRB(Data Radio Bearer)를 통해 상기 단말과 상기 기지국간에 데이터를 송수신하는 데이터 전송 모드인 UP(User Plane) 모드를 요청하는 서비스 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계; 상기 DRB를 설정하기 위한 초기 컨텍스트(initial context) 셋업 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하고, 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지에 대한 응답으로 초기 컨텍스트 셋업 완료 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및 상기 기지국과 상기 S-GW 사이의 S1 베어러(bearer)를 설정하기 위한 수정 베어러(Modify Bearer) 요청 메시지를 상기 S-GW로 전송하는 단계; 를 포함하되, 상기 버퍼링된 데이터는, 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지에 포함되어 상기 기지국으로 전송될 수 있다.
또한, 상기 버퍼링된 데이터 중 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 통해 전송되지 않은 잔여(remaining) 버퍼링된 데이터가 존재하는 경우, 상기 잔여 버퍼링된 데이터는 S1-AP(Application Protocol) 메시지를 통해 상기 기지국으로 전송될 수 있다.
또한, 상기 수정 베어러 요청 메시지를 전송하는 단계는, 상기 버퍼링된 데이터가 상기 기지국으로의 전송이 완료된 후에 수행될 수 있다.
또한, 상기 초기 컨텍스트 셋업 메시지는 상기 S-GW의 주소 및/또는 TEID(tunnel endpoint ID)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수정 베어러 요청 메시지는 상기 기지국의 주소 및/또는 TEID를 포함할 수 있다.
또한, 상기 버퍼링된 데이터 전송 방법은 상기 수정 베어러 요청 메시지에 대한 응답으로서 수정 베어러 응답 메시지를 상기 S-GW로부터 수신하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 S-GW는, S-GW 컨텍스트 데이터가 상기 MME를 향하는 하향링크 사용자 평면 TEID을 지시하지 않은 상태에서 상기 단말로부터 상향링크 데이터를 수신한 경우, 상기 MME로의 상기 하향링크 데이터 전송을 중지하고, 상기 하향링크 데이터를 버퍼링하는 네트워크 노드일 수 있다.
또한, 상기 MME에 버퍼링된 데이터는 어플리케이션 레벨의 제어 명령 데이터에 해당할 수 있다.
또한, 상기 S-GW에 버퍼링된 데이터를 전송한 제1 어플리케이션 서버는 상기 MME에 버퍼링된 데이터를 전송한 제2 어플리케이션 서버와 상이할 수 있다.
또한, 상기 단말은 마지막 접속(Attach) 절차에서 상기 MME로부터 상기 CP 모드만의 사용을 지시하는 CP only 지시자를 수신하지 않은 단말일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는, 무선 통신 시스템의 MME(Mobility Management Entity)에 있어서, 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및 상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서; 를 포함하고, 상기 프로세서는, 제어 평면에서 SRB(Signaling Radio Bearer)를 통해 단말과 기지국간에 데이터를 송수신하는 데이터 전송 모드인 CP(Control Plane) 모드를 수행하고, 상기 단말의 ECM(EPS connection management)-idle 상태가 유지되는 idle 구간 동안 S-GW(Serving-Gateway)로부터 상기 단말에 대한 하향링크 데이터를 수신한 경우, 상기 하향링크 데이터를 버퍼링하고, 사용자 평면에서 DRB(Data Radio Bearer)를 통해 상기 단말과 상기 기지국간에 데이터를 송수신하는 데이터 전송 모드인 UP(User Plane) 모드를 요청하는 서비스 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하고, 상기 DRB를 설정하기 위한 초기 컨텍스트(initial context) 셋업 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하고, 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지에 대한 응답으로 초기 컨텍스트 셋업 완료 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하고, 상기 기지국과 상기 S-GW 사이의 S1 베어러(bearer)를 설정하기 위한 수정 베어러(Modify Bearer) 요청 메시지를 상기 S-GW로 전송하되, 상기 버퍼링된 데이터는, 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 통해 상기 기지국으로 전송될 수 있다.
또한, 상기 버퍼링된 데이터 중 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 통해 전송되지 않은 잔여(remaining) 버퍼링된 데이터가 존재하는 경우, 상기 잔여 버퍼링된 데이터는 S1-AP(Application Protocol) 메시지를 통해 상기 기지국으로 전송될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 수정 베어러 요청 메시지의 전송 시점을 상기 버퍼링된 데이터가 상기 기지국으로의 전송이 완료된 후로 지연할 수 있다.
또한, 상기 S-GW는, S-GW 컨텍스트 데이터가 상기 MME를 향하는 하향링크 사용자 평면 TEID을 지시하지 않은 상태에서 상기 단말로부터 상향링크 데이터를 수신한 경우, 상기 MME로의 상기 하향링크 데이터 전송을 중지하고, 상기 하향링크 데이터를 버퍼링하는 네트워크 노드일 수 있다.
또한, 상기 단말은 마지막 접속(Attach) 절차에서 상기 MME로부터 상기 CP 모드만의 적용을 지시하는 CP only 지시자를 수신하지 않은 단말일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터가 적절한 순서로 단말로 도달하게 되므로, 데이터 순서가 뒤바뀌는 경우에 따라 발생하는 패킷 재전송 수행, eNB/단말의 데이터 순서 재배치(또는 리오더링) 동작 수행 등의 불필요한 동작을 추가로 수행할 필요가 없다는 효과를 갖는다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS (Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 베어러 구조를 예시한다.
도 8은 본 발명의 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 등록 상태에서 제어 평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane)의 전송 경로를 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말 트리거 서비스 요청 절차를 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MTC(Machine-Type Communication) 아키텍처(architecture)를 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 서비스 능력 노출(Service Capability Exposure)을 위한 아키텍쳐를 예시한다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 CIoT device를 위한 데이터 송수신 방법을 예시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 접속 절차를 예시한 순서도이다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 CIoT EPS Optimization에 대한 접속 절차를 예시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 요청 절차를 예시한 순서도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법을 예시한 순서도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 문서에서 사용될 수 있는 용어들은 다음과 같이 정의된다.
- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술
- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 패킷 교환(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE, UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: UMTS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB: EPS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- 단말(User Equipment): 사용자 기기. 단말은 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 단말은 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 단말 또는 단말이라는 용어는 MTC 단말을 지칭할 수 있다.
- IMS(IP Multimedia Subsystem): 멀티미디어 서비스를 IP 기반으로 제공하는 서브시스템.
- IMSI(International Mobile Subscriber Identity): 이동 통신 네트워크에서 국제적으로 고유하게 할당되는 사용자 식별자.
- MTC(Machine Type Communication): 사람의 개입 없이 머신에 의해 수행되는 통신. M2M(Machine to Machine) 통신이라고 지칭할 수도 있다.
- MTC 단말(MTC UE 또는 MTC device 또는 MTC 장치): 이동 통신 네트워크를 통한 통신(예를 들어, PLMN을 통해 MTC 서버와 통신) 기능을 가지고, MTC 기능을 수행하는 단말(예를 들어, 자판기, 검침기 등).
- MTC 서버(MTC server): MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버. 이동 통신 네트워크의 내부 또는 외부에 존재할 수 있다. MTC 사용자가 접근(access)할 수 있는 인터페이스를 가질 수 있다. 또한, MTC 서버는 다른 서버들에게 MTC 관련 서비스를 제공할 수도 있고(SCS(Services Capability Server) 형태), 자신이 MTC 어플리케이션 서버일 수도 있다.
- (MTC) 어플리케이션(application): (MTC가 적용되는) 서비스(예를 들어, 원격 검침, 물량 이동 추적, 기상 관측 센서 등)
- (MTC) 어플리케이션 서버: (MTC) 어플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버
- MTC 특징(MTC feature): MTC 어플리케이션을 지원하기 위한 네트워크의 기능. 예를 들어, MTC 모니터링(monitoring)은 원격 검침 등의 MTC 어플리케이션에서 장비 분실 등을 대비하기 위한 특징이고, 낮은 이동성(low mobility)은 자판기와 같은 MTC 단말에 대한 MTC 어플리케이션을 위한 특징이다.
- MTC 사용자(MTC User): MTC 사용자는 MTC 서버에 의해 제공되는 서비스를 사용한다.
- MTC 가입자(MTC subscriber): 네트워크 오퍼레이터와 접속 관계를 가지고 있으며, 하나 이상의 MTC 단말에게 서비스를 제공하는 엔티티(entity)이다.
- MTC 그룹(MTC group): 적어도 하나 이상의 MTC 특징을 공유하며, MTC 가입자에 속한 MTC 단말의 그룹을 의미한다.
- 서비스 역량 서버(SCS: Services Capability Server): HPLMN(Home PLMN) 상의 MTC-IWF(MTC InterWorking Function) 및 MTC 단말과 통신하기 위한 엔티티로서, 3GPP 네트워크와 접속되어 있다. SCS는 하나 이상의 MTC 어플리케이션에 의한 사용을 위한 능력(capability)를 제공한다.
- 외부 식별자(External Identifier): 3GPP 네트워크의 외부 엔티티(예를 들어, SCS 또는 어플리케이션 서버)가 MTC 단말(또는 MTC 단말이 속한 가입자)을 가리키기(또는 식별하기) 위해 사용하는 식별자(identifier)로서 전세계적으로 고유(globally unique)하다. 외부 식별자는 다음과 같이 도메인 식별자(Domain Identifier)와 로컬 식별자(Local Identifier)로 구성된다.
- 도메인 식별자(Domain Identifier): 이동 통신 네트워크 사업자의 제어 항에 있는 도메인을 식별하기 위한 식별자. 하나의 사업자는 서로 다른 서비스로의 접속을 제공하기 위해 서비스 별로 도메인 식별자를 사용할 수 있다.
- 로컬 식별자(Local Identifier): IMSI(International Mobile Subscriber Identity)를 유추하거나 획득하는데 사용되는 식별자. 로컬 식별자는 어플리케이션 도메인 내에서는 고유(unique)해야 하며, 이동 통신 네트워크 사업자에 의해 관리된다.
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 Node B 및 이를 제어하는 RNC(Radio Network Controller), eNodeB를 포함하는 단위. 단말 단에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.
- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 식별자 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- RANAP(RAN Application Part): RAN과 코어 네트워크의 제어를 담당하는 노드(즉, MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node)/MSC(Mobile Switching Center)) 사이의 인터페이스.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동 통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- NAS(Non-Access Stratum): UMTS, EPS 프로토콜 스택에서 단말과 코어 네트워크 간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층. 단말의 이동성을 지원하고, 단말과 PDN GW 간의 IP 연결을 수립 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.
- SCEF(Service Capability Exposure Function): 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 서비스 및 능력(capability)를 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공하는 서비스 능력 노출(service capability exposure)을 위한 3GPP 아키텍쳐 내 엔티티.
이하, 위와 같이 정의된 용어를 바탕으로 본 발명에 대하여 기술한다.
본 발명이 적용될 수 있는 시스템 일반
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS (Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 1의 네트워크 구조도는 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 구조를 이를 간략하게 재구성 한 것이다.
EPC(Evolved Packet Core)는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 능력을 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.
구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크(Core Network)이며, 패킷-기반 실시간 및 비실시간 서비스를 지원할 수 있다. 기존의 이동 통신 시스템(즉, 2 세대 또는 3 세대 이동 통신 시스템)에서는 음성을 위한 CS(Circuit-Switched) 및 데이터를 위한 PS(Packet-Switched)의 2 개의 구별되는 서브-도메인을 통해서 코어 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 능력(capability)을 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS)을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway)(또는 S-GW), PDN GW(Packet Data Network Gateway)(또는 PGW 또는 P-GW), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNodeB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종단점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP(non-3GPP) 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 Wimax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME는, 단말의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNodeB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.
ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력을 가지는 단말은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트(reference point)들이 존재할 수 있다.
Figure PCTKR2017003520-appb-T000001
도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 자원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. 통신 네트워크는 IMS 및 패킷 데이터를 통해 음성(voice)(예를 들어, VoIP(Voice over Internet Protocol))과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위하여 광범위하게 배치된다.
도 2를 참조하면, E-UMTS 네트워크는 E-UTRAN, EPC 및 하나 이상의 UE를 포함한다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane) 프로토콜을 제공하는 eNB들로 구성되고, eNB들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다.
X2 사용자 평면 인터페이스(X2-U)는 eNB들 사이에 정의된다. X2-U 인터페이스는 사용자 평면 PDU(packet data unit)의 보장되지 않은 전달(non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 eNB 사이에 정의된다. X2-CP는 eNB 간의 컨텍스트(context) 전달, 소스 eNB와 타겟 eNB 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다.
eNB은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC(evolved packet core)에 연결된다.
S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB와 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 eNB와 이동성 관리 개체(MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS(evolved packet system) 베어러 서비스 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 eNB와 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
MME는 NAS 시그널링 보안(security), AS(Access Stratum) 보안(security) 제어, 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성을 지원하기 위한 CN(Core Network) 노드 간(Inter-CN) 시그널링, (페이징 재전송의 수행 및 제어 포함하여) 아이들(IDLE) 모드 UE 접근성(reachability), (아이들 및 액티브 모드 단말을 위한) 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity) 관리, PDN GW 및 SGW 선택, MME가 변경되는 핸드오버를 위한 MME 선택, 2G 또는 3G 3GPP 액세스 네트워크로의 핸드오버를 위한 SGSN 선택, 로밍(roaming), 인증(authentication), 전용 베어러 확립(dedicated bearer establishment)를 포함하는 베어러 관리 기능, 공공 경고 시스템(PWS: Public Warning System)(지진 및 쓰나미 경고 시스템(ETWS: Earthquake and Tsunami Warning System) 및 상용 모바일 경고 시스템(CMAS: Commercial Mobile Alert System) 포함) 메시지 전송의 지원 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 3을 참조하면, eNB는 게이트웨이(예를 들어, MME)의 선택, 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 활성(activation) 동안 게이트웨이로의 라우팅, 방송 채널(BCH: broadcast channel)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향링크에서 UE로 동적 자원 할당, 그리고 LTE_ACTIVE 상태에서 이동성 제어 연결의 기능을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, EPC 내에서 게이트웨이는 페이징 개시(orgination), LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면(user plane)의 암호화(ciphering), 시스템 구조 진화(SAE: System Architecture Evolution) 베어러 제어, 그리고 NAS 시그널링의 암호화(ciphering) 및 무결성(intergrity) 보호의 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 4(a)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타내고, 도 4(b)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속(OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제1 계층(L1), 제2 계층 (L2) 및 제3 계층 (L3)으로 분할될 수 있다. 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(physical layer), 데이터링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack) 사용자 평면(user plane)과 제어신호(signaling) 전달을 위한 프로토콜 스택인 제어 평면(control plane)으로 구분된다.
제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명한다.
제1 계층(L1)인 물리 계층(PHY: physical layer)은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 매체 접속 제어(MAC: medium access control) 계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 물리 계층과 수신단의 물리 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.
물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이징 채널(PCH: paging channel)와 하향링크 공유 채널(DL-SCH: downlink shared channel)의 자원 할당 및 상향링크 공유 채널(UL-SCH: uplink shared channel)과 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. 또한, PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 승인(UL grant)를 나를 수 있다. 물리 제어 포맷 지시자 채널(PDFICH: physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심볼의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. 물리 HARQ 지시자 채널(PHICH: physical HARQ indicator channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non-acknowledge) 신호를 나른다. 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH: physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 채널 품질 지시자(CQI: channel quality indicator) 등과 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.
제2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속하는 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: service data unit)의 전송 채널 상에 물리 채널로 제공되는 전송 블록(transport block)으로의 다중화/역다중화 기능을 포함한다.
제2 계층(L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)을 포함한다. 무선 베어러(RB: radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS(quality of service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM: transparent mode), 비확인 모드(UM: unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM: acknowledge mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다. 한편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블록으로 포함될 수 있다.
제2 계층(L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering) 기능을 수행한다. 헤더 압축 기능은 작은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4(internet protocol version 4) 또는 IPv6(internet protocol version 6)와 같은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 패킷을 효율적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄이는 기능을 의미한다. 제어 평면에서의 PDCP 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)을 포함한다.
제3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제2 계층(L2)에 의하여 제공되는 논리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무선 베어러(SRB: signaling RB)와 데이터 무선 베어러(DRB: data RB) 두 가지로 나눠 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.
기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널(downlink transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 방송 채널(BCH: broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH, 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 멀티캐스트 채널(MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널(uplink transport channel)로는 초기 제어메시지를 전송하는 랜덤 액세스 채널(RACH: random access channel), 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(uplink shared channel)가 있다.
논리 채널(logical channel)은 전송 채널의 상위에 있으며, 전송 채널에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 구분될 수 있다. 제어 채널로는 방송 제어 채널(BCCH: broadcast control channel), 페이징 제어 채널(PCCH: paging control channel), 공통 제어 채널(CCCH: common control channel), 전용 제어 채널(DCCH: dedicated control channel), 멀티캐스트 제어 채널(MCCH: multicast control channel) 등이 있다. 트래픽 채널로는 전용 트래픽 채널(DTCH: dedicated traffic channel), 멀티캐스트 트래픽 채널(MTCH: multicast traffic channel) 등이 있다. PCCH는 페이징 정보를 전달하는 하향링크 채널이고, 네트워크가 UE가 속한 셀을 모를 때 사용된다. CCCH는 네트워크와의 RRC 연결을 가지지 않는 UE에 의해 사용된다. MCCH 네트워크로부터 UE로의 MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service) 제어 정보를 전달하기 위하여 사용되는 점-대-다점(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다. DCCH는 UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전달하는 RRC 연결을 가지는 단말에 의해 사용되는 일-대-일(point-to-point) 양방향(bi-directional) 채널이다. DTCH는 상향링크 및 하향링크에서 존재할 수 있는 사용자 정보를 전달하기 위하여 하나의 단말에 전용되는 일-대-일(point-to-point) 채널이다. MTCH는 네트워크로부터 UE로의 트래픽 데이터를 전달하기 위하여 일-대-다(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다.
논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 상향링크 연결의 경우, DCCH는 UL-SCH과 매핑될 수 있고, DTCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있으며, CCCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있다. 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 하향링크 연결의 경우, BCCH는 BCH 또는 DL-SCH와 매핑될 수 있고, PCCH는 PCH와 매핑될 수 있으며, DCCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, DTCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, MCCH는 MCH와 매핑될 수 있으며, MTCH는 MCH와 매핑될 수 있다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 물리 채널은 주파수 영역(frequency domain)에서 하나 이상의 서브캐리어와 시간 영역(time domain)에서 하나 이상의 심볼로 구성되는 무선 자원을 통해 시그널링 및 데이터를 전달한다.
1.0ms 길이를 가지는 하나의 서브프레임은 복수의 심볼로 구성된다. 서브프레임의 특정 심볼(들)(예를 들어, 서브프레임의 첫번째 심볼)은 PDCCH를 위해 사용될 수 있다. PDCCH는 동적으로 할당되는 자원에 대한 정보(예를 들어, 자원 블록(Resource Block), 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme) 등)를 나른다.
EMM 및 ECM 상태
EMM(EPS mobility management), ECM(EPS connection management) 상태에 대하여 살펴본다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 단말과 MME의 제어 평면에 위치한 NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 단말이 네트워크에 어태치(attach)되었는지 디태치(detach)되었는지에 따라 EMM 등록 상태(EMM-REGISTERED) 및 EMM 등록 해제 상태(EMM-DEREGISTERED)가 정의될 수 있다. EMM-REGISTERED 상태 및 EMM-DEREGISTERED 상태는 단말과 MME에게 적용될 수 있다.
단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태에 있으며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접속 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말의 전원이 꺼지거나 무선 링크 실패인 경우(무선 링크 상에서 패킷 에러율이 기준치를 넘은 경우), 단말은 네트워크에서 디태치(detach)되어 EMM-DEREGISTERED 상태로 천이된다.
또한, 단말과 네트워크 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM 연결 상태(ECM-CONNECTED) 및 ECM 아이들 상태(ECM-IDLE)가 정의될 수 있다. ECM-CONNECTED 상태 및 ECM-IDLE 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다. ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. 즉, ECM 연결이 설정/해제되었다는 것은 RRC 연결과 S1 시그널링 연결이 모두 설정/해제되었다는 것을 의미한다.
RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적으로 연결(connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)에 있게 된다.
네트워크는 ECM-CONNECTED 상태에 있는 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다.
반면, 네트워크는 ECM-IDLE 상태에 있는 단말의 존재를 파악할 수 없으며, 코어 네트워크(CN: core network)가 셀보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(tracking area) 단위로 관리한다. 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 단말은 트래킹 영역에서 유일하게 할당된 ID를 이용하여 NAS에 의해 설정된 불연속 수신(DRX: Discontinuous Reception)을 수행한다. 즉, 단말은 단말-특정 페이징 DRX 사이클 마다 특정 페이징 시점(paging occasion)에 페이징 신호를 모니터링함으로써 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다.
또한, 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 네트워크는 단말의 컨텍스트(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(cell reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행할 수 있다. ECM 아이들 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라지는 경우, 단말은 트래킹 영역 업데이트(TAU: tracking area update) 절차를 통해 네트워크에 해당 단말의 위치를 알릴 수 있다.
반면, 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-CONNECTED 상태에서 네트워크는 단말이 속한 셀을 안다. 따라서, 네트워크는 단말로 또는 단말로부터 데이터를 전송 및/또는 수신하고, 단말의 핸드오버와 같은 이동성을 제어하고, 주변 셀에 대한 셀 측정을 수행할 수 있다.
위와 같이, 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 ECM-CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 상태와 마찬가지로 ECM-IDLE 상태에 있으며, 단말이 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말이 네트워크에 등록되어 있으나 트래픽이 비활성화되어 무선 자원이 할당되어 있지 않은 경우 단말은 ECM-IDLE 상태에 있으며, 해당 단말에 상향링크 혹은 하향링크 새로운 트래픽이 발생되면 서비스 요청(service request) 절차를 통해 단말 및 MME는 ECM-CONNECTED 상태로 천이(transition)된다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 베어러 구조를 예시한다.
단말이 패킷 데이터 네트워크(PDN: Packet Date Network)(도 6에서 피어 엔티티(peer entity))에 연결될 때 PDN 연결(PDN connection)이 생성되고, PDN connection은 EPS 세션(session)으로도 불릴 수 있다. PDN은 사업자 외부 또는 내부 IP (internet protocol) 망으로 인터넷이나 IMS(IP Multimedia Subsystem)와 같은 서비스 기능을 제공한다.
EPS session은 하나 이상의 EPS 베어러(bearer)를 가진다. EPS bearer는 EPS에서 사용자 트래픽을 전달하기 위하여 단말과 PDN GW 간에 생성되는 트래픽의 전송 경로(transmission path)이다. EPS bearer는 단말 당 하나 이상 설정될 수 있다.
각 EPS bearer는 E-UTRAN 무선 액세스 베어러(E-RAB: E-UTRAN Radio Access Bearer) 및 S5/S8 bearer로 나누어질 수 있고, E-RAB 는 무선 베어러(RB: radio bearer), S1 bearer로 나누어질 수 있다. 즉, 하나의 EPS bearer는 각각 하나의 RB, S1 bearer, S5/S8 bearer 에 대응된다.
E-RAB 는 단말과 EPC 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. E-RAB가 존재하면, E-RAB bearer와 EPS bearer는 일대일로 매핑된다. 데이터 무선 베어러(DRB: data radio bearer)는 단말과 eNB 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. DRB가 존재하면, DRB와 EPS bearer/E-RAB 는 일대일로 매핑된다. S1 bearer는 eNB와 S-GW 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. S5/S8 bearer는 S-GW와 P-GW 간에 EPS bearer 패킷을 전달한다.
단말은 상향링크 방향의 EPS bearer 에 서비스 데이터 플로우(SDF: service data flow)를 바인딩(binding) 한다. SDF는 사용자 트래픽을 서비스 별로 분류(또는 필터링) 한 IP 플로우(flow) 또는 IP flow들의 모임이다. 복수의 SDF들은 복수의 상향링크 패킷 필터들을 포함함으로써 동일한 EPS bearer에 다중화될 수 있다. 단말은 상향링크에서 SDF와 DRB 간 binding하기 위하여 상향링크 패킷 필터와 DRB 간 매핑 정보를 저장한다.
P-GW 은 하향링크 방향의 EPS bearer에 SDF를 binding한다. 복수의 SDF들은 복수의 하향링크 패킷 필터들을 포함함으로써 동일한 EPS bearer에 다중화될 수 있다. P-GW는 하향링크에서 SDF와 S5/S8 bearer 간 binding 하기 위하여 하향링크 패킷 필터와 S5/S8 bearer 간 매핑 정보를 저장한다.
eNB은 상/하향링크에서 DRB와 S1 bearer 간 binding 하기 위하여 DRB와 S1 bearer 간 일대일 매핑을 저장한다. S-GW는 상/하향링크에서 S1 bearer와 S5/S8 bearer 간 binding 하기 위하여 S1 bearer와 S5/S8 bearer 간 일대일 매핑 정보를 저장한다.
EPS bearer는 기본 베어러(default bearer)와 전용 베어러(dedicated bearer) 두 종류로 구분된다. 단말은 PDN 당 하나의 default bearer와 하나 이상의 dedicated bearer 를 가질 수 있다. 하나의 PDN에 대하여 EPS 세션이 갖는 최소한의 기본 베어러를 default bearer라 한다.
EPS bearer는 식별자(identity)를 기반으로 구분될 수 있다. EPS bearer identity는 단말 또는 MME에 의해 할당된다. dedicated bearer(s)은 LBI(Linked EPS Bearer Identity)에 의해 default bearer와 결합된다.
단말은 초기 어태치 절차(initial attach procedure)를 통해 네트워크에 초기 접속하면, IP 주소를 할당 받아 PDN connection이 생성되고, EPS 구간에서 default bearer가 생성된다. default bearer는 단말과 해당 PDN 간 트래픽이 없는 경우에도 단말이 PDN 연결이 종료되지 않는 한 해제되지 않고 유지되며, 해당 PDN 연결을 종료될 때 default bearer도 해제된다. 여기서, 단말과 default bearer를 구성하는 모든 구간의 bearer가 활성화되는 것은 아니고, PDN과 직접 연결되어 있는 S5 bearer는 유지되고, 무선 자원과 연관이 있는 E-RAB bearer (즉, DRB and S1 bearer)는 해제된다. 그리고, 해당 PDN에서 새로운 트래픽이 발생되면 E-RAB bearer가 재설정되어 트래픽을 전달한다.
단말이 default bearer를 통해 서비스(예를 들어, 인터넷 등)를 이용하는 중에, default bearer만으로 QoS(Quality of Service)를 제공 받기 불충분한 서비스(예를 들어, VoD(Videon on Demand) 등)를 이용하게 되면 단말에서 요구할 때(on-demand)로 dedicated bearer가 생성된다. 단말의 트래픽이 없는 경우 dedicated bearer는 해제된다. 단말이나 네트워크는 필요에 따라 복수의 dedicated bearer를 생성할 수 있다.
단말이 어떠한 서비스를 이용하는지에 따라 IP flow는 다른 QoS 특성을 가질 수 있다. 네트워크는 단말을 위한 EPS session을 확립/변경(establish/modification) 시 네트워크 자원의 할당 내지 QoS 에 대한 제어 정책을 결정하여 EPS session이 유지되는 동안 이를 적용한다. 이를 PCC (Policy and Charging Control)라 한다. PCC 규칙(PCC rule)은 오퍼레이터 정책(예를 들어, QoS 정책, 게이트 상태(gate status), 과금 방법 등)을 기반으로 결정된다.
PCC 규칙은 SDF 단위로 결정된다. 즉, 단말이 이용하는 서비스에 따라 IP flow는 다른 QoS 특성을 가질 수 있으며, 동일한 QoS를 가진 IP flow들은 동일한 SDF로 맵핑되고, SDF는 PCC 규칙을 적용하는 단위가 된다.
이와 같은 PCC 기능을 수행하는 주요 엔터티로 PCRF(Policy and Charging Control Function)와 PCEF(Policy and Charging Enforcement Function)가 이에 해당될 수 있다.
PCRF는 EPS session을 생성 또는 변경할 때 SDF 별로 대해 PCC 규칙을 결정하여 P-GW(또는 PCEF)로 제공한다. P-GW는 해당 SDF에 대해 PCC 규칙을 설정한 뒤, 송/수신되는 IP 패킷마다 SDF를 검출하여 해당 SDF에 대한 PCC 규칙을 적용한다. SDF가 EPS을 거쳐 단말에게 전송될 때 P-GW에 저장되어 있는 QoS 규칙에 따라 적합한 QoS를 제공해 줄 수 있는 EPS bearer로 맵핑된다.
PCC 규칙은 동적 PCC 규칙(dynamic PCC rule)과 미리 정의된 PCC 규칙(pre-defined PCC rule)으로 구분된다. 동적 PCC 규칙은 EPS session 확립/변경(establish/modification) 시 PCRF에서 P-GW로 동적으로 제공된다. 반면, 미리 정의된 PCC 규칙은 P-GW에 미리 설정되어 있어 PCRF에 의해 활성화/비활성화된다.
EPS 베어러는 기본 QoS 파라미터로 QoS 클래스 식별자(QCI: QoS Class Identifier)와 할당 및 보유 우선 순위(ARP: Allocation and Retention Priority)를 포함한다.
QCI는 bearer 레벨 패킷 포워딩 처리(treatment)를 제어하는 노드-특정(node-specific) 파라미터들에 접근하기 위한 기준으로 사용되는 스칼라(scalar)로서, 스칼라 값은 네트워크 오퍼레이터에 의하여 미리 설정(pre-configured)되어 있다. 예를 들어, 스칼라는 정수값 1 내지 9 중 어느 하나로 미리 설정될 수 있다.
ARP의 주된 목적은 자원이 제한되는 경우, bearer의 establishment 또는 modification 요청이 받아들여질 수 있는지 또는 거절되어야 하는지 결정하기 위함이다. 또한, ARP는 예외적인 자원 제한(예를 들어, 핸드오버 등) 상황에서, eNB에 의해 어떠한 bearer(s)를 드랍(drop)할 지 결정하는데 사용될 수 있다.
EPS bearer는 QCI 자원 형태에 따라 보장된 비트율(GBR: Guaranteed Bit Rate)형 bearer와 비 보장된 비트율(non-GBR) 형 bearer로 구분된다. Default bearer는 항상 non-GBR 형 bearer이고, dedicated bearer는 GBR형 또는 non-GBR형 bearer일 수 있다.
GBR 형 베어러는 QCI와 ARP 외에 QoS 파라미터로서 GBR과 최대 비트율(MBR: Maximum Bit Rate)를 가진다. MBR은 bearer별로 고정된 자원을 할당(대역폭 보장) 받는 것을 의미한다. 반면, non-GBR형 bearer는 QCI와 ARP 이외에 QoS 파라미터로서 결합된 MBR(AMBR: Aggregated MBR)을 가진다. AMBR은 자원을 bearer 별로 할당 받지 못하는 대신 다른 non-GBR형 bearer들과 같이 사용할 수 있는 최대 대역폭을 할당 받는 것을 의미한다.
위와 같이 EPS bearer의 QoS가 정해지면, 각 인터페이스마다 각각의 bearer의 QoS가 정해진다. 각 인터페이스의 bearer는 EPS bearer의 QoS를 인터페이스 별로 제공하므로, EPS bearer와 RB, S1 bearer 등은 모두 일대일 관계를 가진다.
단말이 default bearer를 통해 서비스를 이용하는 중에, default bearer만으로 QoS를 제공 받기 불충분한 서비스를 이용하게 되면 단말의 요청에 의해(on-demand)로 dedicated bearer가 생성된다.
도 8은 본 발명의 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 등록 상태에서 제어 평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane)의 전송 경로를 예시하는 도면이다.
도 8(a)는 ECM-CONNECTED 상태를 예시하고, 도 8(b)는 ECM-IDLE를 예시한다.
단말이 네트워크에 성공적으로 어태치(attach)하여 EMM-Registered 상태가 되면 EPS 베어러를 이용하여 서비스를 제공받는다. 상술한 바와 같이, EPS 베어러는 구간 별로 DRB, S1 베어러, S5 베어러로 나뉘어져 구성된다.
도 8(a)와 같이, 사용자 트래픽이 있는 ECM-CONNECTED 상태에서는 NAS 시그널링 연결 즉, ECM 연결(즉, RRC 연결과 S1 시그널링 연결)이 설정된다. 또한, MME와 SGW 간에 S11 GTP-C(GPRS Tunneling Protocol Control Plane) 연결이 설정되고, SGW와 PDN GW 간에 S5 GTP-C 연결이 설정된다.
또한, ECM-CONNECTED 상태에서는 DRB, S1 베어러 및 S5 베어러가 모두 설정(즉, 무선 또는 네트워크 자원 할당)된다.
도 8(b)와 같이, 사용자 트래픽이 없는 ECM-IDLE 상태에서는 ECM 연결(즉, RRC 연결과 S1 시그널링 연결)은 해제된다. 다만, MME와 SGW 간의 S11 GTP-C 연결 및 SGW와 PDN GW 간의 S5 GTP-C 연결은 설정이 유지된다.
또한, ECM-IDLE 상태에서는 DRB와 S1 베어러는 모두 해제되나, S5 베어러는 설정(즉, 무선 또는 네트워크 자원 할당)을 유지한다.
서비스 요청 절차(Service Request Procedure)
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말 트리거 서비스 요청 절차를 예시하는 도면이다.
1-2. 단말(UE)은 서비스 요청(Service Request) 메시지를 MME에게 전송함으로써 단말 트리거 서비스 요청 절차(UE-triggered Service Request procedure)를 개시한다.
서비스 요청(Service Request) 메시지는 RRC 연결에서 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지에 포함되어 전달되고, S1 시그널링 연결에서 초기 UE 메시지(Initial UE message)에 포함되어 전달된다.
3. MME는 단말 인증을 위해 HSS에게 인증을 위한 정보를 요청하여 수신하고, 단말과 상호 인증을 수행한다.
4. MME는 기지국(eNB)이 S-GW와 S1 베어러를 설정하고, 단말과 DRB를 설정할 수 있도록 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지를 기지국에게 전송한다.
5. 기지국은 DRB를 생성하기 위하여 단말에게 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 전송한다.
이 절차를 마치면, 기지국과 단말 간 DRB의 생성이 완료되어, 단말로부터 P-GW까지 상향링크 EPS 베어러가 모두 설정된다. 단말은 P-GW로 상향링크 트래픽을 전송할 수 있다.
6. 기지국은 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지에 대한 응답으로 'S1 eNB TEID(tunnel endpoint ID)'를 포함하는 초기 컨텍스트 셋업 완료(Initial Context Setup Complete) 메시지를 MME에게 전송한다.
7. MME는 기지국으로부터 수신한 'S1 eNB TEID'를 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 통해 S-GW에게 전달한다.
이 절차를 마치면, 기지국과 S-GW 간에 하향링크 S1 베어러의 생성이 완료됨으로써 P-GW에서 단말까지 하향링크 EPS 베어러가 모두 설정된다. 단말은 P-GW로부터 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.
8. 단말이 위치한 셀(E-UTRAN 셀 전역 식별자(ECGI: E-UTRAN Cell Global Identifier)) 또는 트래킹 영역(TAI)이 변경된 경우, S-GW는 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 P-GW에게 전송하여 알린다.
9. 필요한 경우, P-GW는 PCRF와 IP-CAN(IP connectivity access network) 세션 수정(modification) 절차를 수행할 수 있다.
10. P-GW는 S-GW로부터 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 수신한 경우, 이에 대한 응답으로 수정 베어러 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 S-GW에게 전송한다.
11. S-GW는 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지에 대한 응답으로 수정 베어러 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 MME에게 전송한다.
네트워크 트리거 서비스 요청 절차(Network-triggered Service Request procedure)는 일반적으로 네트워크에서 ECM-IDLE 상태에 있는 단말에게 하향링크 데이터를 전송하고자 할 때 수행된다.
단말은 확립된 RRC 연결을 통해 S-GW와 UL/DL 데이터를 송수신할 수 있게 된다.
다음으로, 만일 RRC 연결의 해제 조건이 만족된 경우(예를 들어, 특정 타이머가 만료되거나 특정 시간이 흐른 경우), 기지국은 RRC 연결을 해제하기 위한 S1-AP(Application Protocol) 단말 컨텍스트 해제 요청 메시지(S1-AP UE Ctxt Release Req)를 MME로 전송할 수 있다. 다음으로, MME는 접속 베어러 연결을 해제하기 위한 해제 접속 베어러 요청 메시지(Release Access Bearers Req)를 S-GW로 전송할 수 있으며, 이에 대한 응답으로 S-GW로부터 해제 접속 베어러 응답 메시지(Release Access Bearers Resp)를 수신할 수 있다. 다음으로, MME는 S1-AP 단말 컨텍스트 해제 커맨드 메시지를 기지국으로 전송할 수 있으며, 그 결과, 기지국과 단말 사이의 RRC 연결이 해제될 수 있다. 마지막으로 기지국은 MME에게 RRC 연결 해제가 완료되었음을 알리는 S1-AP 단말 컨텍스트 해제 완료 메시지를 MME로 전송할 수 있다.
MTC (Machine-Type Communication)
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MTC(Machine-Type Communication) 아키텍처(architecture)를 예시하는 도면이다.
MTC를 위해서 사용되는 단말(또는, MTC 단말)과 MTC 어플리케이션 간의 단-대-단(end-to-end) 어플리케이션은 3GPP 시스템에서 제공되는 서비스들과 MTC 서버에게 제공되는 선택적인 서비스들을 이용할 수 있다. 3GPP 시스템은 MTC를 용이하게 하는 다양한 최적화를 포함하는 수송 및 통신 서비스들(3GPP 베어러 서비스, IMS 및 SMS 포함)을 제공할 수 있다.
도 10에서는 MTC를 위해 사용되는 단말이 Um/Uu/LTE-Uu 인터페이스를 통하여 3GPP 네트워크(UTRAN, E-UTRAN, GERAN, I-WLAN 등)으로 연결되는 것을 도시한다. 도 10의 아키텍처는 다양한 MTC 모델(Direct 모델, Indirect 모델, Hybrid 모델)들을 포함한다.
먼저, 도 10에서 도시하는 개체(entity)들에 대하여 설명한다.
도 10에서 어플리케이션 서버는 MTC 어플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버이다. MTC 어플리케이션 서버에 대해서는 전술한 다양한 MTC 어플리케이션의 구현을 위한 기술이 적용될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, MTC 어플리케이션 서버는 레퍼런스 포인트 API를 통하여 MTC 서버에 액세스할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또는, MTC 어플리케이션 서버는 MTC 서버와 함께 위치될(collocated) 수도 있다.
MTC 서버(예를 들어, SCS 서버)는 MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버이며, 3GPP 네트워크에 연결되어 MTC를 위하여 사용되는 단말 및 PLMN 노드들과 통신할 수 있다.
MTC-IWF(MTC-InterWorking Function)는 MTC 서버와 오퍼레이터 코어 네트워크 간의 상호 동작(interworking)을 관장하고, MTC 동작의 프록시 역할을 할 수 있다. MTC 간접 또는 하이브리드 모델을 지원하기 위해서, MTC-IWF는 레퍼런스 포인트 Tsp 상의 시그널링 프로토콜을 중계하거나 해석하여 PLMN에 특정 기능을 작동시킬 수 있다. MTC-IWF는, MTC 서버가 3GPP 네트워크와의 통신을 수립하기 전에 MTC 서버를 인증(authenticate)하는 기능, MTC 서버로부터의 제어 플레인 요청을 인증하는 기능, 후술하는 트리거 지시와 관련된 다양한 기능 등을 수행할 수 있다.
SMS-SC(Short Message Service-Service Center)/IP-SM-GW(Internet Protocol Short Message GateWay)는 단문서비스(SMS)의 송수신을 관리할 수 있다. SMS-SC는 SME(Short Message Entity)(단문을 송신 또는 수신하는 개체)와 단말 간의 단문을 중계하고, 저장 및 전달하는 기능을 담당할 수 있다. IP-SM-GW는 IP 기반의 단말과 SMS-SC 간의 프로토콜 상호 동작을 담당할 수 있다.
CDF(Charging Data Function)/CGF(Charging Gateway Function)는 과금에 관련된 동작을 할 수 있다.
HLR/HSS는 가입자 정보(IMSI 등), 라우팅 정보, 설정 정보 등을 저장하고 MTC-IWF에게 제공하는 기능을 할 수 있다.
MSC/SGSN/MME는 단말의 네트워크 연결을 위한 이동성 관리, 인증, 자원 할당 등의 제어 기능을 수행할 수 있다. 후술하는 트리거링과 관련하여 MTC-IWF로부터 트리거 지시를 수신하여 MTC 단말에게 제공하는 메시지의 형태로 가공하는 기능을 수행할 수 있다.
GGSN(Gateway GPRS Support Node)/S-GW(Serving-Gateway)+P-GW(Packet Date Network-Gateway)는 코어 네트워크와 외부 네트워크의 연결을 담당하는 게이트웨이 기능을 할 수 있다.
표 2는 도 10에서의 주요 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다.
Figure PCTKR2017003520-appb-T000002
표 2에서 T5a, T5b, T5c 중 하나 이상의 레퍼런스 포인트를 T5라고 지칭한다.
한편, 간접 및 하이브리드 모델의 경우에 MTC 서버와의 사용자 플레인 통신, 및 직접 및 하이브리드 모델의 경우에 MTC 어플리케이션 서버와의 통신은, 레퍼런스 포인트 Gi 및 SGi를 통해서 기존의 프로토콜을 사용하여 수행될 수 있다.
도 10에서 설명한 내용과 관련된 구체적인 사항은 3GPP TS 23.682 문서를 참조함으로써 본 문서에 병합될 수 있다(incorporated by reference).
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 서비스 능력 노출(Service Capability Exposure)을 위한 아키텍쳐를 예시한다.
도 11에서 예시하고 있는 서비스 능력 노출(Service Capability Exposure)을 위한 아키텍쳐는 3GPP 네트워크가 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 자신의 서비스 및 능력을 외부의 서드 파티 서비스 제공자(3rd party Service Provider) 어플리케이션에게 안전하게 노출하는 것을 가능하게 한다.
서비스 능력 노출 기능(SCEF: Service Capability Exposure Function)는 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 서비스 및 능력을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공하는 서비스 능력 노출(service capability exposure)을 위한 3GPP 아키텍쳐 내 핵심적인 엔티티(entity)이다. 다시 말해, SCEF는 이동통신 사업자가 운용하는 트러스트 도메인(Trust Domain)에 속하는 서비스 기능 제공을 위한 핵심 엔티티이다. SCEF는 서드 파티 서비스 제공자에게 API 인터페이스를 제공하고, 3GPP의 각종 엔티티와 연결을 통해 서드 파티 서비스 제공자에게 3GPP의 서비스 기능들을 제공한다. SCEF 기능은 SCS에 의해 제공될 수도 있다.
Tsp 기능이 어플리케이션 프로그램 인터페이스(API: application program interface)를 통해 노출될 수 있는 경우, MTC-IWF는 SCEF와 동일하게 위치(co-located)할 수 있다. 다중의 인자에 의존하여 새로운 3GPP 인터페이스를 특정하기 위한 프로토콜(예를 들어, DIAMETER, RESTful APIs, XML over HTTP, 등)이 선택되며, 여기서 다중의 인자는 요청된 정보의 노출의 용이함 또는 특정 인터페이스의 필요를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.
SCEF는 Trusted Domain에 속하는 엔티티로 Cellular operator에 의해 운용될 수도 있고, trusted 관계를 맺은 3’rd party 사업자에 의해 운용될 수 있다. 특히, SCEF는 3GPP Release 13의 MONTE, AESE 등의 워크 아이템으로 진행된 서비스 아키텍쳐 공개/노출(service architecture exposing)를 위한 노드로, 서비스를 제공할 3GPP 엔티티들과 연결되어 모니터링 및 과금과 관련된 기능들을 외부 3’rd party에 제공한다. 또한, SCEF는 3’rd party 사업자의 통시 패턴(communication pattern) 등을 EPS 내부로 설정/구성(configuration)하는 등의 기능을 중간에서 관리할 수 있다.
EPS CIoT (Cellular IoT (Internet of Things)) 최적화(Optimization)
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 CIoT device를 위한 데이터 송수신 방법을 예시한 도면이다. 본 명세서에서 CIoT device를 위해 승인된 데이터 송수신 방법은 ‘CIoT EPS Optimization’이라 지칭될 수 있다.
도 12를 참조하면, 데이터 송수신 방법에는, 크게 Control Plane path(CP path)로 데이터를 송수신할 수 있는 Control Plane CIoT EPS Optimization(즉, CP 모드/솔루션)과 User Plane path(UP path)로 데이터를 송수신할 수 있는 User Plane CIoT EPS Optimization(즉, UP 모드/솔루션)가 존재할 수 있다.
CP 솔루션의 경우, AS 및 단말 사이에 SCEF, MME 및 CIoT RAN을 통해 데이터가 송수신(제1 CP path)되거나, S-GW/P-GW, MME 및 CIoT RAN을 통해 데이터가 송수신(제2 CP path)된다. UP 솔루션의 경우, AS 및 단말 사이에 S-GW/P-GW 및 CIoT RAN을 통해 데이터가 송수신된다.
단말은 등록이 필요한 서비스를 받기 위해 네트워크에 등록될 필요가 있다. 이러한 등록을 네트워크 접속이라고 지칭할 수 있다. 이하에서는 E-UTRAN에서의 초기 접속 절차에 대해 살펴본다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 접속 절차를 예시한 순서도이다.
1-2. 우선, E-UTRAN 셀에 캠핑된 단말은 접속 요청 메시지를 기지국으로 전송함으로써 new MME와의 접속 절차를 개시할 수 있다.
접속 요청(Attach Request) 메시지는 단말의 IMSI(International Mobile Subscriber Identity), 단말이 요청하는 PDN 타입 등을 포함한다. 여기서, PDN 타입은 단말에 의해 요청되는 IP 버전(즉, IPv4, IPv4v6, IPv6)을 지시한다.
접속 요청(Attach Request) 메시지는 RRC 연결에서 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지에 포함되어 전달되고, S1 시그널링 연결에서 초기 UE 메시지(Initial UE message)에 포함되어 전달된다.
단말은 PDN 연결(connectivity)을 요청하기 위하여 PDN 연결 요청(PDN Connectivity Request) 메시지와 함께 접속 요청(Attach Request) 메시지를 전송할 수도 있다.
3. 만일, 단말이 GUTI를 이용하여 스스로를 식별하고, MME가 해지(detach) 이후로 변경된 경우, new MME는 old node(예를 들어, MME 또는 SGSN)의 타입을 결정하고, old MME/SGSN 주소를 도출하기 위해 단말로부터 수신한 GUTI를 이용할 수 있다. 또한, new MME는 IMSI를 요청하기 위해 식별 요청(Identification Request)(old GUTI 및 complete Attach Request message 포함)을 old MME/SGSN으로 전송할 수 있다. old MME는 우선 NAS MAC에 의한 접속 요청 메시지를 확인하고, 식별 요청에 대한 응답으로써 식별 응답(Identification Response)(IMSI, MM 컨텍스트 포함)할 수 있다.
4. 만일 UE가 old MME/SGSN 및 new MME 모두에 알려지지 않은 경우, new MME는 IMSI를 요청하기 위해 식별 요청을 단말로 전송할 수 있다. 단말은 IMSI가 포함된 식별 응답으로써 해당 식별 요청에 응답할 수 있다.
5a. 만일 단말을 위한 단말 컨텍스트가 네트워크에 존재하지 않고, 접속 절차가 온전히 보호되지 않거나(integrity protected), 보호 온전함(integrity)의 확인에 실패한 경우, 온전한 보호 및 NAS 연산(NAS ciphering)을 활성화하기 위한 인증(Authentication) 및 NAS 시큐리티 셋업은 필수적으로 수행될 수 있다. 만일 NAS 시큐리티 알고리즘이 변경되면, NAS 시큐리티 셋업은 본 단계에서 수행될 수 있다.
5b. new MME는 IMEISV(ME Identity)는 단말로부터 회수/검색할 수 있다. 이때, IMEISV(ME Identity)는 단말이 비상 접속을 수행하거나 인증할 수 없는 경우를 제외하곤 암호화되어 전송될 수 있다.
6. 만일 단말이 접속 요청 메시지에서 암호화 옵션 전송 플래그(Ciphered Options Transfer Flag)를 설정한 경우, new MME는 Ciphered Options(예를 들어, PCO(Protocol Configuration Options) 및/또는 APN(name of PDN))을 단말로부터 회수/검색할 수 있다.
7. 특정 UE에 대한 new MME에서 활성화된 bearer context가 존재하는 경우, new MME는 LBI(Delete Session Request) 메시지를 GW로 전송함으로써 bearer context를 삭제한다. GW들은 Delete Session Response(Cause) 메시지로 응답한다.
8. 해지(Detach) 이후, MME가 변경되었거나, MME에 유효한 UE context 없거나, UE가 IMSI를 제공하거나, UE가 MME에서 유효하지 않은 old GUTI를 제공하거나, 또는 eNB에 의한 TAI의 PLMN-ID가 일부 네트워크에서 공유(예. GWCN)되는 시나리오에서 UE context의 GUTI가 상이한 경우에는, MME는 업데이트 위치 요청(Update Location request) 메시지를 HSS로 전송할 수 있다.
9. HSS는 olde MME에게 Cancel Location(IMSI, Cancellation Type 포함)을 전송한다. old MME는 Cancel Location Ack(IMSI 포함)을 통해 응답하고 MM(Mobility Management) context 및 bearer context를 제거한다.
10. 특정 단말에 대해 old MME/SGSN에서 활성화된 bearer context가 있다면, old MME/SGSN은 GW로 Delete Session Request(LBI)를 전송함으로써 해당 bearer context를 제거할 수 있다. GW는 Delete Session Response(Cause)를 old MME/SGSN로 전송할 수 있다.
11. HSS는 업데이트 위치 요청 메시지에 대한 응답으로써 new MME로 업데이트 위치 응답(Update Location Ack)(IMSI, Subscription data 포함) 메시지를 전송할 수 있다.
12. 긴급 Attach의 경우, MME는 이 단계에서 수행되는 긴급 bearer 확립을 위한 MME 긴급 구성 데이터로부터의 파라미터들을 적용하고, 잠재적으로 저장된 IMSI 연관된 가입 정보를 무시할 수 있다.
13. Serving GW는 EPS Bearer 표에 새 항목을 생성하고 이전 단계에서 수신된 PDN GW 주소에 의해 지시된 PDN GW(또는 P-GW)로 Create Session Request 메시지를 보낸다.
14. 동적 PCC가 수행되고 핸드오버 지시가 존재하지 않을 경우, PDN GW는 TS 23.203 [6]에 정의된 IP-CAN Session 확립 절차를 수행하며, 이로써, PDN GW는 단말에 대한 default PCC 규칙을 획득한다.
상술한 12 내지 16 단계는 ESM(EPS Session Management) 컨테이너가 접속 요청에 포함되어 있지 않은 경우, 생략될 수 있다.
15. P-GW는 EPS bearer context 테이블에 새 항목을 생성하고 default bearer에 대한 과금 ID를 생성한다. 새 항목은 P-GW로 하여금 S-GW 및 패킷 데이터 네트워크 사이의 사용자 평면 PDU 경로 및 과금 시작을 허용한다. 또한, P-GW는 Create Session 응답 메시지를 Serving GW로 전송한다.
16. Serving GW는 Create Session 응답 메시지를 new MME로 전송한다.
17. new MME는 initial context setup request 또는 접속 허용(Attach Accept)과 함께 downlink NAS transport를 기지국으로 전송할 수 있다.
18. 기지국은 EPS Radio Bearer Identity를 포함하는 RRC Connection Reconfiguration message를 포함하는 단말로 전송하며, 이때 Attach Accept message도 단말로 함께 전송된다.
19. 단말은 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지를 기지국으로 전송한다.
20. 기지국은 Initial Context Response 메시지를 new MME로 전송한다. Initial Context Response 메시지는 기지국의 TEID와 S1-U 참조 포인트의 DL traffic을 위해 사용되는 기지국의 주소를 포함한다.
21. 단말은 Attach Complete 메시지(EPS Bearer Identity, NAS sequence number, NAS-MAC 포함)를 포함하는 Direct Transfer 메시지를 기지국으로 보낸다.
22. 기지국은 Attach Complete 메시지를 new MME로 전달한다.
23. 단계 20의 Initial Context Response 메시지와 단계 22의 Attach Complete 메시지가 모두 수신된 경우, new MME는 Modify Bearer Request 메시지를 Serving GW로 전송한다.
23a. 핸드오버 지시가 단계 23에 포함되어 있는 경우, Serving GW는 Modify Bearer Request 메시지(핸드오버 지시 포함)를 PDN GW로 보낸다.
23b. PDN GW는 Serving GW로 Modify Bearer Response를 전송함으로써 Modify Bearer Request 메시지에 대해 응답할 수 있다.
24. Serving GW는 Modify Bearer Response 메시지(EPS Bearer Identity 포함)를 new MME로 전송할 수 있다. 다음으로, Serving GW는 Serving GW의 버퍼 DL packet들을 보낼 수 있다.
25. MME는 비 3GPP 접속을 위해 APN과 PDN GW identity를 포함한 Notify Request 를 HSS로 보낸다. 해당 메시지는 PDN GW가 위치하는 PLMN를 식별하는 정보를 포함한다.
26. HSS는 APN과 PDN GW identity pair를 저장하고 Notify Response를 MME로 전송한다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 CIoT EPS Optimization에 대한 접속 절차를 예시한다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 실시예들에 관한 설명이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다. 본 순서도에서 NB-IoT/eMTC는 앞서 상술한 기지국/eNB에 해당한다.
1. 우선, 단말은 접속 요청 메시지 및 CIoT Optimization capability 정보가 포함된 RRC 연결 셋업 완료 메시지를 NB-IoT/eMTC로 전송할 수 있다. 여기서 CIoT Optimization capability 정보는 단말이 CP 솔루션 및/또는 UP 솔루션의 지원 여부를 지시할 수 있다. 접속 요청 메시지에는 PNB 및 Header Compression Configuration 정보가 포함되어 있을 수 있다. PNB(Preferred Network Behaviour)는 단말이 선호하는 네트워크 동작을 지시하며, 구체적으로 아래와 같은 정보 중 적어도 하나를 지시할 수 있다.
- CP CIoT EPS optimization의 지원 여부(Whether CP CIoT EPS optimisation is supported)
- UP CIoT EPS optimization의 지원 여부(Whether UP CIoT EPS optimisation is supported)
- CP CIoT EPS optimization이 선호되는지 또는 UP CIoT EPS optimization이 선호되는지 여부(Whether CP CIoT EPS optimisation is preferred or whether UP CIoT EPS optimisation is preferred)
- S1-U 데이터 전송의 지원 여부(Whether S1-U data transfer is supported)
- 결합된 접속 없는 SMS 전송이 요청되는지 여부(Whether SMS transfer without Combined Attach is requested)
- PDN 연결 없는 접속이 지원되는지 여부(Whether Attach without PDN Connectivity is supported)
- CP CIoT EPS optimization을 위한 헤더 압축 지원 여부(Whether header compression for CP CIoT EPS optimisation is supported)
2. NB-IoT/eMTC는 단말로부터 수신한 접속 요청 메시지 및 RAT 타입 정보를 초기 UE 메시지를 통해 MME/C-SGN으로 전송할 수 있다.
3. MME/C-SGN은 접속 승인 메시지가 포함된 DL NAS transport 메시지 또는 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 NB-IoT/eMTC로 전송할 수 있다. 이때, 접속 승인 메시지에는 SNB(Supported Network Behaviour), Header Compression Configuration, 및 CP Only 지시자가 포함되어 있을 수 있다.
여기서, CP only 지시자는 로컬 정책에 기반한 MME/C-SGN이 PDN 연결이 CP CIoT EPS optimization만을 사용해야 한다고 결정한 경우에 전송되는 지시자이다. SCEF와의 PDN 연결을 위해서는, MME는 항상 CP only 지시자를 접속 승인 메시지에 포함시켜 단말에 전송해야 한다. PDN 연결을 위한 CP only 지시자를 수신한 단말은 해당 PDN 연결을 위해서만 CP CIoT EPS optimization을 사용해야 한다.
SNB는 MME/C-SGN에 의해 지원되는 네트워크 동작을 지시하며, 구체적으로 아래와 같은 정보 중 적어도 하나를 지시할 수 있다.
- CP CIoT EPS optimization의 지원 여부(Whether CP CIoT EPS optimisation is supported)
- UP CIoT EPS optimization의 지원 여부(Whether UP CIoT EPS optimisation is supported)
- S1-U 데이터 전송의 승인 여부(Whether S1-U data transfer is accepted)
- 결합된 접속 없는 SMS 전송이 요청되는지 여부(Whether SMS transfer without Combined Attach is requested)
- PDN 연결 없는 접속이 지원되는지 여부(Whether Attach without PDN Connectivity is supported)
- CP CIoT EPS optimization을 위한 헤더 압축 지원 여부(Whether header compression for CP CIoT EPS optimisation is supported)
4. 마지막으로, NB-IoT/eMTC는 MME/C-SGN으로부터 수신한 접속 승인 메시지가 포함된 DL 정보 전달(DL Information Transfer) 메시지를 단말로 전송할 수 있다.
본 실시예에 따를 때, 단말이 Attach 및 PDN 연결을 맺는 경우, 자신의 CIoT Optimization 능력 정보 및 PNB를 네트워크로 전송하면, 네트워크는 이에 대한 응답으로서 SNB를 단말로 전송해줄 수 있으며, 단말은 SNB에 따라 동작하게 된다.
네트워크(예를 들어, MME)가 CP CIoT EPS optimization(CP 모드/솔루션)와 UP CIoT EPS optimization(UP 모드/솔루션)을 모두 지원함을 단말에 알리고, 확립될 PDN 연결에 대한 CP only 지시자를 단말에 전송하지 않은 경우(또는 CP only 지시자를 마킹하지 않은 경우), 단말은 데이터 송수신을 위한 PDN 연결 셋업 시 Application 컨디션 및/또는 데이터 사이즈 등의 상황에 따라 CP 모드/솔루션 혹은 UP 모드/솔루션으로 연결 셋업을 네트워크에 요청할 수 있다.
즉, 단말은 SRB를 통한 데이터 송수신이 적합하다고 판단하면, DRB 셋업 요청이 없는 서비스 요청 메시지를, DRB를 통한 데이터 송수신이 적합하다고 판단하면 DRB 셋업을 요청하는 서비스 요청 메시지를 MME에 전송할 수 있다. 또한, 착신호(mobile terminated)의 경우, 네트워크는 전송할 데이터 사이즈 등을 고려하여 eNB에 DRB 셋업을 요청하거나, DRB 셋업없이 SRB로 데이터를 전송할 수도 있다.
버퍼링된 데이터 전송 방법
CP 모드/솔루션을 사용하는 경우, (DL) 데이터는 S-GW뿐만이 아니라 MME에 버퍼링되어 있을 수 있다. 이렇듯 MME에 버퍼링된 (DL) 데이터가 존재할 경우, MME는 단말의 휴지 구간 진입에 따른 S1 해지(release) 시, S11-U는 해지하지 않는다. 이 경우, PSM(Power Saving Mode)/eDRX가 적용되는 단말의 휴지(idle) 구간 동안, (DL) 데이터는 S-GW에서 MME로 전송되어 MME에 버퍼링되어 있다가, 단말과의 연결이 셋업되면 단말로 송신된다.
즉, CP 모드/솔루션의 경우, MME는 단말의 휴지 구간 동안 수신된 (DL) 데이터를 버퍼링하고 있다가, 단말이 MME에 접촉(contact)하는 경우에 버퍼링한 데이터를 단말로 전송할 수 있다. 이때, MME는 NAS PDU(packet data unit)를 통해 버퍼링된 데이터를 단말로 전송하게 된다. 단말이 MME에 접촉한 경우로는, 예를 들어, 서비스 요청 절차를 통해 단말 및 MME가 ECM-CONNECTED 상태로 천이된 경우가 있을 수 있다.
이때 만일, DRB 셋업을 요청(즉, UP 모드/솔루션 요청)하는 서비스 요청 메시지를 통해 단말이 MME에 접촉한 경우라면, 단말로 도달하게 되는 (DL) 데이터의 순서가 MME에 버퍼링/저장되어 있는 데이터와 S-GW로 전송되는 데이터 사이에 뒤바뀌는 경우(즉, out of order)가 발생할 수 있다.
보다 상세하게는, MME에 데이터가 버퍼링되어 있다가, 단말이 UP 솔루션/모드 적용을 위한 DRB 셋업을 요청하게 되면, 데이터 전송 경로가 CP 경로에서 UP 경로(즉, S11-U에서 S1-U)로 전환(switching)되게 된다. 그 결과, 단말과 MME 사이에는 ECM 연결이 설정되며, 단말과 S-GW 사이에는 DRB 및 S1 베어러가 설정되게 된다. 그 결과, 단말의 휴지 구간동안 MME에 버퍼링되어 있던 (DL) 데이터는 ECM 연결(즉, CP 경로)을 통해 단말로 전송되게 되며, 해당 (DL) 데이터에 후속하는 (DL) 데이터는 S-GW에 버퍼링되어 있다가 DRB 및 S1 베어러(즉, UP 경로)를 통해 단말로 전송되게 된다.
일반적으로 UP 경로를 통한 데이터 전송 속도가 CP 경로를 통한 데이터 전송 속도에 비해 빠르다는 것을 감안하면, S-GW에 버퍼링되어 있던 데이터가 MME에 버퍼링되어 있던 데이터보다 먼저 도달할 수 있다는 문제가 발생하게 된다.
이는, 단말의 (UL) 데이터 전송 전, MME에 버퍼링되어 있는 데이터를 우선해서 수신 받아야 하는 케이스에 특히 문제가 될 수 있다. 예를 들어, MME에 버퍼링되어 있는 데이터가 단말의 어플리케이션 레벨의 제어 명령(예를 들어, 단말의 power off 등) 데이터에 해당하는 경우, MME에 버퍼링된/저장된 데이터의 소스(즉, 3’rd party server/AS)와 S-GW에 저장된 데이터의 소스(즉, 3’rd party server/AS)/서비스 종류가 상이한 경우에 특히 문제가 될 수 있다. 이외에, MME에 버퍼링되어 있는 데이터와 S-GW에 버퍼링되어 있는 데이터 사이에 (디코딩) 순서가 정해져 있는 경우 등에도 문제가 될 수 있다.
이렇듯 단말에 도달하는 데이터의 순서가 뒤바뀌는 경우, 패킷 재전송 수행, eNB/단말의 데이터 순서 재배치(또는 리오더링) 동작 수행 등의 불필요한 동작이 추가로 수행되어야 한다는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 명세서에서는 이러한 문제점을 방지하기 위해, MME에 버퍼링되어 있는 DL 데이터 및 S-GW에 버퍼링되어 있는 DL 데이터가 순서대로 단말에 도달하도록 하기 위한 효율적인 방법에 대해서 제안하기로 한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 요청 절차를 예시한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 실시예가 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다. 본 실시예에서 단말은 도 14의 실시예에 따른 접속 절차를 통해 CP 및 UP 모드/솔루션을 모두 지원 가능하다는 SNB를 네트워크로부터 수신한 경우를 가정한다.
0. 단말의 휴지 구간(또는, ECM-Idle 구간) 동안 MME는 해당 단말에 대한 (DL) 데이터를 버퍼링/저장할 수 있다. 본 단계는, DL 방향 MME의 TEID(S11-U TEID)가 S-GW에서 해지되지 않은 경우에 수행될 수 있다.
1. MME는 단말로부터 DRB 셋업(즉, UP 모드/솔루션)을 요청하는 서비스 요청 (메시지)를 수신할 수 있다.
2. MME는 단말에 대해 버퍼링/저장되어 있는 데이터가 있다면, 이를 eNB에 송신할 수 있다. 이때, MME는 E-RAB 셋업을 위한 초기 컨텍스트 셋업 메시지에 현재 버퍼링/저장 중인 데이터를 포함시켜 단말로 전송할 수 있다.
2-1. MME는 단말로의 송신이 끝나지 않은 버퍼링된 (DL) 데이터가 있다면, DL S1-AP 메시지를 이용하여 해당 데이터를 모두 eNB로 송신한다. 즉, MME는 초기 컨텍스트 셋업 메시지를 통해 버퍼링된 (DL) 데이터의 전송을 완료하지 못한 경우, 추가로 DL S1-AP 메시지를 이용하여 상기 데이터의 전송을 완료할 수 있다.
3. eNB는 초기 컨텍스트 셋업 메시지를 수신하면, 단말에 대한 DRB 셋업 수행(또는 UP 모드/솔루션 적용, UP 경로 설정)을 시작할 수 있다. 보다 상세하게는, eNB는 DRB 셋업을 위하여 단말에게 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 전송한다. 또한, eNB는 초기 컨텍스트 셋업 메시지를 수신하면, UL S1-U 주소(예를 들어, S-GW 주소, UL S-GW TEID)를 수신하여 S-GW와 UL S1-U를 맺을 수 있다.
본 단계까지 마치면, eNB와 단말간 DRB의 셋업이 완료되어, 단말로부터 P-GW까지 상향링크 EPS 베어러가 모두 설정된다. 그 결과, 2 단계 및/또는 2-1 단계에서 MME에서 eNB로 전송된 버퍼링 DL 데이터가 DRB를 통해 단말로 전송됨과 동시에, DRB/S1-U를 통해 UL 데이터가 S-GW로 전송될 수 있다.
4. DRB 셋업 및 UL S1-U가 성립되어 단말은 UL 데이터를 S-GW로 송신할 수 있다.
5. eNB는 MME로 초기 컨텍스트 셋업 완료 메시지를 전송할 수 있다.
6. S-GW는 특정 단말의 UL 데이터(또는 UL 패킷)를 eNB로부터 수신한 경우, DL 방향으로 설정된 S11-U를 해지한다. 보다 상세하게는, S-GW는 S11-U가 셋업되어 있는 상황(즉, CP 모드의 적용 상황)에서 eNB로부터 상향링크 데이터를 수신하면, UP 모드/솔루션의 적용을 인지할 수 있다.
보다 상세하게는, S-GW는 S-GW 컨텍스트 데이터가 MME를 향하는 하향링크 사용자 평면 TEID을 지시하지 않는 경우에 현재 단말에 대한 CP 모드의 적용(또는 S11-U가 셋업)되어 있는 상황임을 인식할 수 있다. 이 상황에서 S-GW는 단말/eNB로부터 상향링크 데이터를 수신하면, UP 모드/솔루션의 적용 지시를 인지하고, CP 모드/솔루션에서 UP 모드/솔루션으로 모드를 스위칭할 수 있다. 이 경우, S-GW는 DL 방향으로 설정된 S11-U를 해지하고 DL 방향 S1-U가 셋업되기 전까지 DL 데이터를 버퍼링할 수 있다. 보다 상세하게는, S-GW는 MME로 DL 데이터를 전송하는 데이터 경로를 끊고/중단하고, 현 시점부터 자신이 직접 DL 데이터를 버퍼링/저장한다.
즉, 본 순서도에서 eNB로부터 S-GW로 전송되는 상향링크 데이터는 S11-U를 해지함을 암시적으로(implicily) 지시하는 지시자로 볼 수 있다. 다시 말하면, S-GW가 DL 데이터를 버퍼링하는 조건은 i) S11-U가 셋업되어 있는 상태에서의 ii) 상향링크 데이터를 수신에 해당하게 되며, 상기 조건을 만족하는 경우, S-GW는 DL 방향의 S1-U가 셋업되기 전까지 DL 데이터를 MME로 전달하지 않고, 직접 버퍼링한다.
또는, 본 실시예와는 다르게 eNB가 상향링크 데이터와 함께 또는 별도로 DL 데이터를 버퍼링하도록 지시하는 지시자(또는 CP 모드에서 UP 모드로의 스위칭을 지시하는 지시자)를 명시적으로 시그널링하여 S-GW로 전송해줄 수 있다. 해당 지시자를 수신한 S-GW는 DL 방향으로 설정된 S11-U를 해지하고 DL 방향 S1-U가 셋업되기 전까지 DL 데이터를 버퍼링할 수 있다.
7. MME는 버퍼링중인/저장중인 DL 데이터를 모두 eNB(또는 단말)로 전송하기 전까지, S-GW로의 수정 베어러 요청(Modify bearer request) 메시지의 전송을 지연한다. 그 이유는, 수정 베어러 요청 메시지가 S-GW로 전송되면, eNB와 S-GW 간에 하향링크 S1 베어러의 생성이 완료됨으로써 P-GW에서 단말까지의 하향링크 EPS 베어러가 모두 설정되기 때문이다. 이렇게 되면, 앞서 상술한 바와 같이, MME에 버퍼링되어 있던 데이터가 단말로 전송이 완료되기 전에, S-GW에 버퍼링되어 있던 데이터가 단말로 전송되게 되어, 앞서 상술한 ‘out of order’ 문제가 발생하게 되기 때문이다.
따라서, MME는 버퍼링하고 있던 데이터가 2 단계 및/또는 2-1 단계를 통해 eNB(또는 단말)로 전송이 완료될 때까지(또는 전송이 완료되었음을 확인할 때까지) 수정 베어러 요청 메시지의 전송을 지연시킬 수 있다.
8. MME는 버퍼링 중이던 모든 DL 데이터를 전송했다고 판단하는 경우, DL S1-U를 확립할 수 있도록 eNB의 address및 TEID가 포함된 수정 베어러 요청 메시지를 S-GW로 전송한다.
9. S-GW는 수정 베어러 요청 메시지에 대한 응답으로서 수정 베어러 응답 메시지를 MME로 전송할 수 있다.
10. 9 단계까지 절차가 완료된 이후부터 DL 데이터는, S1-U를 통해(즉, UP 모드/솔루션으로) eNB를 거쳐 단말로 전송된다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법을 예시한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 실시예들이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.
우선, MME는 제어 평면에서 SRB를 통해 단말과 기지국간에 데이터를 송수신하는 데이터 전송 모드인 CP 모드를 수행할 수 있다(S1610). 본 순서도에서 단말은 마지막 접속(Attach) 절차에서 MME로부터 CP 모드만의 사용을 지시하는 CP only 지시자를 수신하지 않은 단말에 해당할 수 있다.
다음으로, MME는 단말의 ECM-idle 상태가 유지되는 idle 구간 동안 S-GW로부터 단말에 대한 하향링크 데이터를 수신한 경우, 하향링크 데이터를 버퍼링할 수 있다(S1620). 이때 버퍼링된 데이터는, 후술할 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지에 포함되어 기지국으로 전송될 수 있다. 만일, 버퍼링된 데이터 중 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 통해 전송되지 않은 잔여(remaining) 버퍼링된 데이터가 존재하는 경우(즉, MME에 버퍼링되어 있는 데이터가 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 통해 모두 전송되지 못한 경우), 잔여 버퍼링된 데이터는 S1-AP 메시지를 통해 기지국으로 전송될 수 있다.
다음으로, MME는 사용자 평면에서 DRB를 통해 상기 단말과 상기 기지국간에 데이터를 송수신하는 데이터 전송 모드인 UP 모드를 요청하는 서비스 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신할 수 있다(S1630).
다음으로, MME는 DRB를 설정하기 위한 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 기지국으로 전송하고, 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지에 대한 응답으로 초기 컨텍스트 셋업 완료 메시지를 상기 기지국으로부터 수신할 수 있다(S1640). 이러한 초기 컨텍스트 셋업 메시지에는 S-GW의 주소 및/또는 TEID(tunnel endpoint ID)가 포함되어 있을 수 있다. 본 순서도에서 S-GW는, 단말로부터 상향링크 데이터를 수신한 경우, 상기 MME로의 하향링크 데이터 전송을 중지하고, 하향링크 데이터를 버퍼링하는 네트워크 노드일 수 있다.
다음으로, MME는 기지국과 S-GW 사이의 S1 베어러를 설정하기 위한 수정 베어러 요청 메시지를 S-GW로 전송할 수 있다(S1650). 수정 베어러 요청 메시지에는 기지국의 주소 및/또는 TEID가 포함되어 있을 수 있다. 이러한 수정 베어러 요청 메시지는 MME에 버퍼링된 데이터가 기지국으로의 전송이 완료된 후에 수행될 수 있다.
또한, 본 순서도에는 도시하지 않았으나, MME는 수정 베어러 요청 메시지에 대한 응답으로서 수정 베어러 응답 메시지를 S-GW로부터 수신할 수 있다.
본 순서도에서, MME에 버퍼링된 데이터는 어플리케이션 레벨의 제어 명령 데이터에 해당할 수 있다. 그리고/또는, S-GW에 버퍼링된 데이터를 전송한 제1 어플리케이션 서버는 MME에 버퍼링된 데이터를 전송한 제2 어플리케이션 서버와 상이할 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 17를 참조하면, 무선 통신 시스템은 네트워크 노드(1710)와 다수의 단말(UE)(1720)을 포함한다.
네트워크 노드(1710)는 프로세서(processor, 1711), 메모리(memory, 1712) 및 통신 모듈(communication module, 1713)을 포함한다. 프로세서(1711)는 앞서 도 1 내지 도 16에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1711)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(1712)는 프로세서(1711)와 연결되어, 프로세서(1711)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(1713)은 프로세서(1711)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 네트워크 노드(1710)의 일례로, 기지국, MME, HSS, SGW, PGW, SCEF, SCS/AS 등이 이에 해당될 수 있다. 특히, 네트워크 노드(1710)가 기지국인 경우, 통신 모듈(1713)은 무선 신호를 송/수신하기 위한 RF부(radio frequency unit)을 포함할 수 있다.
단말(1720)은 프로세서(1721), 메모리(1722) 및 통신 모듈(또는 RF부)(1723)을 포함한다. 프로세서(1721)는 앞서 도 1 내지 도 16에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1721)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(1722)는 프로세서(1721)와 연결되어, 프로세서(1721)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(1723)는 프로세서(1721)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(1712, 1722)는 프로세서(1711, 1721) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1711, 1721)와 연결될 수 있다. 또한, 네트워크 노드(1710)(기지국인 경우) 및/또는 단말(1720)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
특히, 도 18에서는 앞서 도 17의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.
도 18를 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(1810), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(1835), 파워 관리 모듈(power management module)(1805), 안테나(antenna)(1840), 배터리(battery)(1855), 디스플레이(display)(1815), 키패드(keypad)(1820), 메모리(memory)(1830), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(1825)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(1845) 및 마이크로폰(microphone)(1850)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.
프로세서(1810)는 앞서 도 1 내지 도 17에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서(1810)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(1830)는 프로세서(1810)와 연결되고, 프로세서(1810)의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(1830)는 프로세서(1810) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1810)와 연결될 수 있다.
사용자는 예를 들어, 키패드(1820)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(1850)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서(1810)는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(1825) 또는 메모리(1830)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(1810)는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(1815) 상에 디스플레이할 수 있다.
RF 모듈(1835)는 프로세서(1810)에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(1810)는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈(1835)에 전달한다. RF 모듈(1835)은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(1840)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈(1835)은 프로세서(1810)에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(1845)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
발명의 실시를 위한 다양한 형태가 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 설명되었다.
본 명세서는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템의 MME(Mobility Management Entity)의 버퍼링된 데이터(buffered data) 전송 방법에 있어서,
    제어 평면에서 SRB(Signaling Radio Bearer)를 통해 단말과 기지국간에 데이터를 송수신하는 데이터 전송 모드인 CP(Control Plane) 모드를 수행하는 단계;
    상기 단말의 ECM(EPS connection management)-idle 상태가 유지되는 idle 구간 동안 S-GW(Serving-Gateway)로부터 상기 단말에 대한 하향링크 데이터를 수신한 경우, 상기 하향링크 데이터를 버퍼링하는 단계;
    사용자 평면에서 DRB(Data Radio Bearer)를 통해 상기 단말과 상기 기지국간에 데이터를 송수신하는 데이터 전송 모드인 UP(User Plane) 모드를 요청하는 서비스 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계;
    상기 DRB를 설정하기 위한 초기 컨텍스트(initial context) 셋업 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하고, 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지에 대한 응답으로 초기 컨텍스트 셋업 완료 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
    상기 기지국과 상기 S-GW 사이의 S1 베어러(bearer)를 설정하기 위한 수정 베어러(Modify Bearer) 요청 메시지를 상기 S-GW로 전송하는 단계; 를 포함하되,
    상기 버퍼링된 데이터는, 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지에 포함되어 상기 기지국으로 전송되는, MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼링된 데이터 중 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 통해 전송되지 않은 잔여(remaining) 버퍼링된 데이터가 존재하는 경우,
    상기 잔여 버퍼링된 데이터는 S1-AP(Application Protocol) 메시지를 통해 상기 기지국으로 전송되는, MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수정 베어러 요청 메시지를 전송하는 단계는, 상기 버퍼링된 데이터가 상기 기지국으로의 전송이 완료된 후에 수행되는, MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 초기 컨텍스트 셋업 메시지는 상기 S-GW의 주소 및/또는 TEID(tunnel endpoint ID)를 더 포함하는, MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 수정 베어러 요청 메시지는 상기 기지국의 주소 및/또는 TEID를 포함하는, MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수정 베어러 요청 메시지에 대한 응답으로서 수정 베어러 응답 메시지를 상기 S-GW로부터 수신하는 단계; 를 더 포함하는, MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 S-GW는, S-GW 컨텍스트 데이터가 상기 MME를 향하는 하향링크 사용자 평면 TEID을 지시하지 않은 상태에서 상기 단말로부터 상향링크 데이터를 수신한 경우, 상기 MME로의 상기 하향링크 데이터 전송을 중지하고, 상기 하향링크 데이터를 버퍼링하는 네트워크 노드인, MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 MME에 버퍼링된 데이터는 어플리케이션 레벨의 제어 명령 데이터에 해당하는, MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 S-GW에 버퍼링된 데이터를 전송한 제1 어플리케이션 서버는 상기 MME에 버퍼링된 데이터를 전송한 제2 어플리케이션 서버와 상이한, MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 단말은 마지막 접속(Attach) 절차에서 상기 MME로부터 상기 CP 모드만의 사용을 지시하는 CP only 지시자를 수신하지 않은 단말인, MME의 버퍼링된 데이터 전송 방법.
  11. 무선 통신 시스템의 MME(Mobility Management Entity)에 있어서,
    신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및
    상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서; 를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    제어 평면에서 SRB(Signaling Radio Bearer)를 통해 단말과 기지국간에 데이터를 송수신하는 데이터 전송 모드인 CP(Control Plane) 모드를 수행하고,
    상기 단말의 ECM(EPS connection management)-idle 상태가 유지되는 idle 구간 동안 S-GW(Serving-Gateway)로부터 상기 단말에 대한 하향링크 데이터를 수신한 경우, 상기 하향링크 데이터를 버퍼링하고,
    사용자 평면에서 DRB(Data Radio Bearer)를 통해 상기 단말과 상기 기지국간에 데이터를 송수신하는 데이터 전송 모드인 UP(User Plane) 모드를 요청하는 서비스 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하고,
    상기 DRB를 설정하기 위한 초기 컨텍스트(initial context) 셋업 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하고, 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지에 대한 응답으로 초기 컨텍스트 셋업 완료 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하고,
    상기 기지국과 상기 S-GW 사이의 S1 베어러(bearer)를 설정하기 위한 수정 베어러(Modify Bearer) 요청 메시지를 상기 S-GW로 전송하되,
    상기 버퍼링된 데이터는, 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 통해 상기 기지국으로 전송되는, MME.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 버퍼링된 데이터 중 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 통해 전송되지 않은 잔여(remaining) 버퍼링된 데이터가 존재하는 경우,
    상기 잔여 버퍼링된 데이터는 S1-AP(Application Protocol) 메시지를 통해 상기 기지국으로 전송되는, MME.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수정 베어러 요청 메시지의 전송 시점을 상기 버퍼링된 데이터가 상기 기지국으로의 전송이 완료된 후로 지연하는, MME.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 S-GW는, S-GW 컨텍스트 데이터가 상기 MME를 향하는 하향링크 사용자 평면 TEID을 지시하지 않은 상태에서 상기 단말로부터 상향링크 데이터를 수신한 경우, 상기 MME로의 상기 하향링크 데이터 전송을 중지하고, 상기 하향링크 데이터를 버퍼링하는 네트워크 노드인, MME.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 단말은 마지막 접속(Attach) 절차에서 상기 MME로부터 상기 CP 모드만의 적용을 지시하는 CP only 지시자를 수신하지 않은 단말인, MME.
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