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WO2016190672A1 - 무선 통신 시스템에서 후원 연결을 위한 접속 절차를 수행하는 방법 및 단말 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 후원 연결을 위한 접속 절차를 수행하는 방법 및 단말 Download PDF

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WO2016190672A1
WO2016190672A1 PCT/KR2016/005564 KR2016005564W WO2016190672A1 WO 2016190672 A1 WO2016190672 A1 WO 2016190672A1 KR 2016005564 W KR2016005564 W KR 2016005564W WO 2016190672 A1 WO2016190672 A1 WO 2016190672A1
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WO
WIPO (PCT)
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information
connection
terminal
network
apn
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2016/005564
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English (en)
French (fr)
Inventor
천성덕
김래영
김재현
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
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 LG Electronics Inc filed Critical LG Electronics Inc
Priority to US15/576,691 priority Critical patent/US10448276B2/en
Publication of WO2016190672A1 publication Critical patent/WO2016190672A1/ko
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    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/12—Setup of transport tunnels
    • 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
    • H04W88/02—Terminal devices

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and a terminal in which a terminal performs an access procedure for a sponsored connection.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • a wireless communication system is a multiple access system capable of supporting communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency (SC-FDMA).
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • MCD division multiple access
  • MCDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • MC-FDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • An object of the present invention is to improve the mechanism of an access procedure to provide a sponsored connectivity to a terminal in a mobile communication system such as 3GPP EPS (Evolved Packet System).
  • 3GPP EPS Evolved Packet System
  • An object of the present invention is to minimize the service gap provided to the terminal even if the sponsored connection to the terminal can not be supported.
  • the present invention aims to minimize the load placed on the network system in providing a sponsored connection.
  • a method of performing an access procedure may include: attaching an attach request message including an APN information request field requesting an access point name (APN) providing a sponsored connectivity; Sending to the entity, receiving an attach reject message from the network entity indicating that the sponsored connection cannot be supported and information for the new attach procedure, and information for the new attach procedure; Based on the cell information included, sending a new connection request message to another network entity.
  • APN access point name
  • the cell information included in the information for the new access procedure includes information on frequency band information or cell ID of a cell capable of providing a service immediately to the UE, and the information for the new access procedure includes PLMN (Public) associated with the cell information. Land Mobile Network) information may be further included.
  • PLMN Public
  • Land Mobile Network Land Mobile Network
  • the transmitting of the new connection request message may further include accessing a cell through a PLMN selected according to the PLMN information, and transmitting a new connection request message using system information received from the cell.
  • the method may further include generating a packet data network (PDN) connection according to the attach accept message.
  • PDN packet data network
  • the access approval message includes an APN list in which the UE can create a sponsored connection and APN configuration information related to APNs included in the APN list.
  • the PDN connectivity request message may be transmitted.
  • the APN configuration information includes identification information of services mapped to APNs, category information of services mapped to APNs, information on IP flows or servers connected with APNs, and information on duration of sponsored connections supported by APNs. It may include at least one of, and information about the conditions of the sponsored connection supported by the APNs.
  • the terminal may not transmit to the network other than the data packet allowed to transmit through the PDN connection.
  • the terminal for solving the above technical problem includes a transmitter, a receiver, and a processor operating in connection with the transmitter and the receiver, the processor requesting to inform an APN (Access Point Name) that provides sponsored connectivity.
  • An attach request message including an APN information request field to the network entity, and from the network entity, an access rejection message including information indicating that the sponsored connection cannot be supported and information for a new attach procedure; Receive an attach reject message and transmit a new attach request message to another network entity based on cell information included in the information for the new attach procedure.
  • the process for creating a sponsored connection can be improved so that a sponsored connection can be established quickly and efficiently between the terminal and the network.
  • a signaling process for providing a sponsored connection to the terminal is performed through an access procedure, thereby minimizing the signaling load between the network and the terminal.
  • the influence on the terminal can be minimized even in a situation where a sponsored connection cannot be provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • FIG. 2 is an exemplary view showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • 3 is an exemplary view showing the structure of a radio interface protocol in a control plane.
  • FIG. 4 is an exemplary view showing the structure of a radio interface protocol in a user plane.
  • 5 is a flowchart illustrating a random access procedure.
  • RRC radio resource control
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an architecture related to a Service Capability Exposure Function (SCEF).
  • SCEF Service Capability Exposure Function
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an environment in which a 3GPP network and an application server are connected through an SCEF.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a process of making a contract between a 3GPP entity and an application server.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an attach procedure of a terminal.
  • 11 to 13 are flowcharts illustrating a method of performing an access procedure according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a node device according to an exemplary embodiment.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some of the components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment, or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802.xx system, 3GPP system, 3GPP LTE system and 3GPP2 system. That is, obvious steps or parts which are not described among the embodiments of the present invention may be described with reference to the above documents.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • Evolved Packet System A network system composed of an Evolved Packet Core (EPC), which is a packet switched (PS) core network based on Internet Protocol (IP), and an access network such as LTE / UTRAN.
  • EPC Evolved Packet Core
  • PS packet switched
  • IP Internet Protocol
  • UMTS is an evolutionary network.
  • NodeB base station of GERAN / UTRAN. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • eNodeB base station of E-UTRAN. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • UE User Equipment
  • the UE may be referred to in terms of terminal, mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the UE may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smart phone, a multimedia device, or the like, or may be a non-portable device such as a personal computer (PC) or a vehicle-mounted device.
  • the term UE or UE may refer to an MTC device.
  • HNB Home NodeB
  • HeNB Home eNodeB: A base station of an EPS network, which is installed indoors and its coverage is micro cell size.
  • Mobility Management Entity A network node of an EPS network that performs mobility management (MM) and session management (SM) functions.
  • Packet Data Network-Gateway (PDN-GW) / PGW / P-GW A network node of an EPS network that performs UE IP address assignment, packet screening and filtering, charging data collection, and the like.
  • SGW Serving Gateway
  • S-GW network node of EPS network performing mobility anchor, packet routing, idle mode packet buffering, triggering MME to page UE, etc. .
  • Non-Access Stratum Upper stratum of the control plane between the UE and the MME.
  • Packet Data Network A network in which a server supporting a specific service (eg, a Multimedia Messaging Service (MMS) server, a Wireless Application Protocol (WAP) server, etc.) is located.
  • a server supporting a specific service eg, a Multimedia Messaging Service (MMS) server, a Wireless Application Protocol (WAP) server, etc.
  • MMS Multimedia Messaging Service
  • WAP Wireless Application Protocol
  • PDN connection A logical connection between the UE and the PDN, represented by one IP address (one IPv4 address and / or one IPv6 prefix).
  • RAN Radio Access Network: a unit including a NodeB, an eNodeB and a Radio Network Controller (RNC) controlling them in a 3GPP network. It exists between UEs and provides a connection to the core network.
  • RNC Radio Network Controller
  • HLR Home Location Register
  • HSS Home Subscriber Server
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Proximity Service (or ProSe Service or Proximity based Service): A service that enables discovery and direct communication between physically close devices or communication through a base station or through a third party device. In this case, user plane data is exchanged through a direct data path without passing through a 3GPP core network (eg, EPC).
  • EPC 3GPP core network
  • ProSe communication Means communication through a ProSe communication path between two or more ProSe capable terminals. Unless specifically stated otherwise, ProSe communication may mean one of ProSe E-UTRA communication, ProSe-assisted WLAN direct communication between two terminals, ProSe group communication, or ProSe broadcast communication.
  • ProSe E-UTRA communication ProSe communication using the ProSe E-UTRA communication path.
  • ProSe-assisted WLAN direct communication ProSe communication using a direct communication path.
  • ProSe communication path As a communication path supporting ProSe communication, a ProSe E-UTRA communication path may be established between ProSe-enabled UEs or through a local eNB using E-UTRA. ProSe-assisted WLAN direct communication path can be established directly between ProSe-enabled UEs using WLAN.
  • EPC path (or infrastructure data path): User plane communication path through EPC.
  • ProSe Discovery A process of identifying / verifying a nearby ProSe-enabled terminal using E-UTRA.
  • ProSe Group Communication One-to-many ProSe communication using a common communication path between two or more ProSe-enabled terminals in close proximity.
  • ProSe UE-to-Network Relay A ProSe-enabled public safety terminal operating as a communication relay between a ProSe-enabled network using E-UTRA and a ProSe-enabled public safety terminal.
  • ProSe UE-to-UE Relay A ProSe-enabled public safety terminal operating as a ProSe communication relay between two or more ProSe-enabled public safety terminals.
  • -Remote UE In the UE-to-Network Relay operation, a ProSe-enabled public safety terminal that is connected to the EPC network through ProSe UE-to-Network Relay without receiving service by E-UTRAN, that is, provides a PDN connection, and is a UE.
  • a ProSe-enabled public safety terminal In -to-UE Relay operation, a ProSe-enabled public safety terminal that communicates with other ProSe-enabled public safety terminals through a ProSe UE-to-UE Relay.
  • ProSe-enabled Network A network that supports ProSe Discovery, ProSe Communication, and / or ProSe-assisted WLAN direct communication.
  • the ProSe-enabled Network may be referred to simply as a network.
  • ProSe-enabled UE a terminal supporting ProSe discovery, ProSe communication and / or ProSe-assisted WLAN direct communication.
  • the ProSe-enabled UE and the ProSe-enabled Public Safety UE may be called terminals.
  • Proximity Satisfying proximity criteria defined in discovery and communication, respectively.
  • SLP SULP Location Platform
  • SLP An entity that manages Location Service Management and Position Determination.
  • SLP includes a SPL (SUPL Location Center) function and a SPC (SUPL Positioning Center) function.
  • SPL SUPL Location Center
  • SPC SUPL Positioning Center
  • OMA Open Mobile Alliance
  • the application / service layer includes Temporary Mobile Group Identity (TMGI) for each MBMS service, session start and end time, frequencies, MBMS service area identities (MBMS SAIs) information belonging to the MBMS service area. To put in USD to the terminal. See 3GPP TS 23.246 for details.
  • TMGI Temporary Mobile Group Identity
  • MBMS SAIs MBMS service area identities
  • ISR Interle mode Signaling Reduction
  • Mission Critical Push To Talk Group communication service that provides fast setup time, the ability to handle large groups, powerful security, and priority handling.
  • ANDSF Access Network Discovery and Selection Function: Provides a policy that allows a terminal to discover and select available access on an operator basis as a network entity.
  • ISRP Inter-System Routing Policy
  • IFOM IP Flow Mobility
  • MAPCON Multi Access PDN Connectivity
  • NSWO non-seamless WLAN offload
  • IP Flow Mobility (IFOM) rule This rule specifies the access technology / access networks that should be used by the UE when it is able to route traffic that matches a particular IP traffic filter on a particular APN or an arbitrary APN. A list organized according to priority. In addition, this rule may specify for which wireless access the traffic that matches a particular IP traffic filter on a particular APN or any APN is restricted.
  • IOM IP Flow Mobility
  • MAPCON Multi Access PDN Connectivity
  • This rule is a list of prioritized access technologies / access networks that should be used by the UE when it is possible to route PDN connections to a particular APN.
  • this rule may specify to which radio access the PDN connection to a particular APN should be restricted.
  • Non-seamless WLAN offload (NSWO) rule This rule specifies which traffic should be bypassed to the WLAN or not.
  • ISMP Inter-System Mobility Policy: A set of rules defined by an operator to influence intersystem mobility decisions performed by a UE. When the UE can route IP traffic on a single radio access interface, the UE can use ISMP to select the most appropriate access technology type or access network at a given time.
  • RAN rule A rule received from the network, also called Radio Access Network (RAN) support information.
  • the RAN rule is also referred to as WLAN interworking supported by the RAN used without ANDSF ISRP / ISMP.
  • the AS (Access Stratum) layer of the UE carries the move-traffic-to-WLAN indication and WLAN identifier together to the upper layer of the UE.
  • the AS (Access Stratum) layer of the UE delivers the move-traffic-from-WLAN indication and the WLAN identifier together to the upper layer of the UE.
  • TS 23.401 For a detailed description of the RAN rule, refer to 3GPP TS 23.401, TS 23.060, TS 23.402, TS 36.300, TS 36.304, TS 36.331, TS 25.304 and TS 25.331.
  • Local Operating Environment Information This is a set of implementation specific parameters which describe the local environment in which the UE is operating.
  • NBIFOM Network-Based IP Flow Mobility
  • NBIFOM UE-initiated NBIFOM in which the UE initiates IP flow mobility.
  • NBIFOM Network-initiated NBIFOM
  • Multi-access PDN connection PDN connection through which traffic can be routed via 3GPP access or WLAN access or both accesses. However, each IP flow is only routed through one access at a time.
  • Routing filter A set of IP header parameter values / ranges of a packet flow used to identify an IP flow for routing purposes.
  • Routing access type Type of access (3GPP access or WLAN access) for routing the set of IP flows of PDN connection.
  • Routing Rule A set of information that allows the association of routing filters with routing access types.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • 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 enhanced data transfer capabilities.
  • the EPC is a core network of an IP mobile communication system for a 3GPP LTE system and may support packet-based real-time and non-real-time services.
  • a conventional mobile communication system i.e., a second generation or third generation mobile communication system
  • the core network is divided into two distinct sub-domains of circuit-switched (CS) for voice and packet-switched (PS) for data.
  • CS circuit-switched
  • PS packet-switched
  • the function has been implemented.
  • the sub-domains of CS and PS have been unified into one IP domain.
  • EPC IP Multimedia Subsystem
  • the EPC may include various components, and in FIG. 1, some of them correspond to a serving gateway (SGW), a packet data network gateway (PDN GW), a mobility management entity (MME), and a serving general packet (SGRS) Radio Service (Supporting Node) and Enhanced Packet Data Gateway (ePDG) are shown.
  • SGW serving gateway
  • PDN GW packet data network gateway
  • MME mobility management entity
  • SGRS serving general packet
  • Radio Service Upporting Node
  • ePDG Enhanced Packet Data Gateway
  • the SGW acts as a boundary point between the radio access network (RAN) and the core network, and is an element that functions to maintain a data path between the 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.
  • mobility management between 3GPP networks and non-3GPP networks for example, untrusted networks such as Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), code-division multiple access (CDMA) networks, or trusted networks such as WiMax) Can serve as an anchor point for.
  • untrusted networks such as Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), code-division multiple access (CDMA) networks, or trusted networks such as WiMax
  • I-WLANs Interworking Wireless Local Area Networks
  • CDMA code-division multiple access
  • WiMax trusted networks
  • FIG. 1 shows that the SGW and the PDN GW are configured as separate gateways, two gateways may be implemented according to a single gateway configuration option.
  • the MME is an element that performs signaling and control functions to support access to the network connection of the UE, allocation of network resources, tracking, paging, roaming and handover, and the like.
  • the MME controls control plane functions related to subscriber and session management.
  • the MME manages 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 is provided by an operator (ie, an operator) via various elements in the EPC, based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • Access to an IP service network eg, IMS.
  • FIG. 1 also shows various reference points (eg, S1-U, S1-MME, etc.).
  • reference points eg, S1-U, S1-MME, etc.
  • Table 1 summarizes the reference points shown in FIG. 1.
  • This reference point can be used in PLMN-to-PLMN-to-PLMN-to-for example (for PLMN-to-PLMN handover).
  • This reference point can be used intra-PLMN or inter-PLMN (eg in the case of Inter-PLMN HO).)
  • S4 Reference point between SGW and SGSN that provides related control and mobility support between the GPRS core and SGW's 3GPP anchor functionality.It also provides user plane tunneling if no direct tunnel is established.
  • 3GPP Anchor function of Serving GW In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunnelling.
  • S5 Reference point providing user plane tunneling and tunnel management between the SGW and the PDN GW. It provides user plane tunneling and tunnel management between Serving GW and PDN GW.
  • the PDN may be an operator external public or private PDN or, for example, an in-operator PDN for the provision of IMS services. It is the reference point between the PDN GW and the packet data network.
  • Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, eg for provision of IMS services.This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with associated control and mobility support between trusted non-3GPP access and PDN GW.
  • S2b is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between the ePDG and PDN GW.
  • FIG. 2 is an exemplary view showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • the eNodeB routes resources to the gateway, scheduling and sending paging messages, scheduling and sending broadcast channels (BCHs), and uplink and downlink resources while the Radio Resource Control (RRC) connection is active.
  • Functions such as dynamic allocation to UE, configuration and provision for measurement of eNodeB, radio bearer control, radio admission control, and connection mobility control may be performed.
  • paging can be generated, LTE_IDLE state management, user plane encryption, SAE bearer control, NAS signaling encryption and integrity protection.
  • FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a control plane between a terminal and a base station
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a user plane between a terminal and a base station. .
  • the air interface protocol is based on the 3GPP radio access network standard.
  • the air interface protocol is composed of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally, and a user plane and control for data information transmission vertically. It is divided into a control plane for signal transmission.
  • the protocol layers are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems, and includes L1 (first layer), L2 (second layer), and L3 (third layer). ) Can be separated.
  • OSI Open System Interconnection
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control layer on the upper side through a transport channel, and data between the medium access control layer and the physical layer is transmitted through the transport channel.
  • data is transferred between different physical layers, that is, between physical layers of a transmitting side and a receiving side through a physical channel.
  • the physical channel is composed of several subframes on the time axis and several subcarriers on the frequency axis.
  • one subframe is composed of a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers on the time axis.
  • One subframe consists of a plurality of resource blocks, and one resource block consists of a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers.
  • the transmission time interval (TTI) which is a unit time for transmitting data, is 1 ms corresponding to one subframe.
  • the physical channels existing in the physical layer of the transmitting side and the receiving side are physical downlink shared channel (PDSCH), physical uplink shared channel (PUSCH) and physical downlink control channel (PDCCH), which are control channels, It may be divided into a Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), a Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH), and a Physical Uplink Control Channel (PUCCH).
  • PCFICH Physical Control Format Indicator Channel
  • PHICH Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer serves to map various logical channels to various transport channels, and also logical channels to map several logical channels to one transport channel. Perform the role of multiplexing.
  • the MAC layer is connected to the upper layer RLC layer by a logical channel, and the logical channel includes a control channel for transmitting information of a control plane according to the type of information to be transmitted. It is divided into a traffic channel that transmits user plane information.
  • the Radio Link Control (RLC) layer of the second layer adjusts the data size so that the lower layer is suitable for transmitting data to the radio section by segmenting and concatenating data received from the upper layer. It plays a role.
  • RLC Radio Link Control
  • the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer of the second layer is an IP containing relatively large and unnecessary control information for efficient transmission in a wireless bandwidth where bandwidth is small when transmitting an IP packet such as IPv4 or IPv6. Performs Header Compression which reduces the packet header size.
  • the PDCP layer also performs a security function, which is composed of encryption (Ciphering) to prevent third-party data interception and integrity protection (Integrity protection) to prevent third-party data manipulation.
  • the radio resource control layer (hereinafter abbreviated as RRC) layer located at the top of the third layer is defined only in the control plane, and the configuration and reconfiguration of radio bearers (abbreviated as RB) are performed. It is responsible for the control of logical channels, transport channels and physical channels in relation to configuration and release.
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the E-UTRAN.
  • the UE If an RRC connection is established between the RRC of the UE and the RRC layer of the wireless network, the UE is in an RRC connected mode, otherwise it is in an RRC idle mode. .
  • the RRC state refers to whether or not the RRC of the UE is in a logical connection with the RRC of the E-UTRAN. If the RRC state is connected, the RRC_CONNECTED state is called, and the RRC_IDLE state is not connected. Since the UE in the RRC_CONNECTED state has an RRC connection, the E-UTRAN can grasp the existence of the UE in units of cells, and thus can effectively control the UE. On the other hand, the UE in the RRC_IDLE state cannot identify the existence of the UE by the E-UTRAN, and the core network manages the unit in a larger tracking area (TA) unit than the cell.
  • TA tracking area
  • each TA is identified by a tracking area identity (TAI).
  • TAI tracking area identity
  • the terminal may configure a TAI through a tracking area code (TAC), which is information broadcast in a cell.
  • TAC tracking area code
  • the terminal When the user first turns on the power of the terminal, the terminal first searches for an appropriate cell, then establishes an RRC connection in the cell, and registers the terminal's information in the core network. Thereafter, the terminal stays in the RRC_IDLE state. The terminal staying in the RRC_IDLE state (re) selects a cell as needed and looks at system information or paging information. This is called camping on the cell.
  • the UE staying in the RRC_IDLE state makes an RRC connection with the RRC of the E-UTRAN through an RRC connection procedure and transitions to the RRC_CONNECTED state.
  • RRC_CONNECTED state There are several cases in which a UE in RRC_IDLE state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt, a data transmission attempt, etc. are required or a paging message is received from E-UTRAN. Reply message transmission, and the like.
  • a non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • NAS non-access stratum
  • ESM evolved Session Management
  • the NAS layer performs functions such as default bearer management and dedicated bearer management, and is responsible for controlling the terminal to use the PS service from the network.
  • the default bearer resource is characterized in that it is allocated from the network when it is connected to the network when it first accesses a specific Packet Data Network (PDN).
  • PDN Packet Data Network
  • the network allocates an IP address usable by the terminal so that the terminal can use the data service, and also allocates QoS of the default bearer.
  • LTE supports two types of bearer having a guaranteed bit rate (GBR) QoS characteristic that guarantees a specific bandwidth for data transmission and reception, and a non-GBR bearer having a best effort QoS characteristic without guaranteeing bandwidth.
  • GBR guaranteed bit rate
  • Non-GBR bearer is assigned.
  • the bearer allocated to the terminal in the network is called an evolved packet service (EPS) bearer, and when the EPS bearer is allocated, the network allocates one ID. This is called EPS Bearer ID.
  • EPS bearer ID One EPS bearer has a QoS characteristic of a maximum bit rate (MBR) or / and a guaranteed bit rate (GBR).
  • 5 is a flowchart illustrating a random access procedure in 3GPP LTE.
  • the random access procedure is performed for the UE to obtain UL synchronization with the base station or to be allocated UL radio resources.
  • the UE receives a root index and a physical random access channel (PRACH) configuration index from the eNodeB.
  • PRACH physical random access channel
  • Each cell has 64 candidate random access preambles defined by a Zadoff-Chu (ZC) sequence, and the root index is a logical index for the UE to generate 64 candidate random access preambles.
  • ZC Zadoff-Chu
  • the PRACH configuration index indicates a specific subframe and a preamble format capable of transmitting the random access preamble.
  • the UE sends the randomly selected random access preamble to the eNodeB.
  • the UE selects one of the 64 candidate random access preambles.
  • the corresponding subframe is selected by the PRACH configuration index.
  • the UE transmits the selected random access preamble in the selected subframe.
  • the eNodeB Upon receiving the random access preamble, the eNodeB sends a random access response (RAR) to the UE.
  • RAR random access response
  • the random access response is detected in two steps. First, the UE detects a PDCCH masked with random access-RNTI (RA-RNTI). The UE receives a random access response in a medium access control (MAC) protocol data unit (PDU) on the PDSCH indicated by the detected PDCCH.
  • MAC medium access control
  • RRC 6 shows a connection process in a radio resource control (RRC) layer.
  • RRC radio resource control
  • the RRC state is shown depending on whether the RRC is connected.
  • the RRC state refers to whether or not an entity of the RRC layer of the UE is in a logical connection with an entity of the RRC layer of the eNodeB.
  • the RRC state is referred to as an RRC connected state.
  • the non-state is called the RRC idle state.
  • the E-UTRAN may determine the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus may effectively control the UE.
  • the UE in the idle state can not be identified by the eNodeB, the core network (core network) is managed by the tracking area (Tracking Area) unit larger than the cell unit.
  • the tracking area is a collection unit of cells. That is, the idle state (UE) is determined only in the presence of the UE in a large area, and in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data, the UE must transition to the connected state (connected state).
  • the UE When a user first powers up a UE, the UE first searches for an appropriate cell and then stays in an idle state in that cell. When the UE staying in the idle state needs to establish an RRC connection, the UE establishes an RRC connection with the RRC layer of the eNodeB through an RRC connection procedure and transitions to an RRC connected state. .
  • the UE in the idle state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt or uplink data transmission is required, or a paging message is received from EUTRAN. In this case, the response message may be transmitted.
  • the RRC connection process is largely a process in which a UE sends an RRC connection request message to an eNodeB, an eNodeB sends an RRC connection setup message to the UE, and a UE completes RRC connection setup to the eNodeB. (RRC connection setup complete) message is sent. This process will be described in more detail with reference to FIG. 6 as follows.
  • the eNB When the RRC connection request message is received from the UE, the eNB accepts the RRC connection request of the UE when the radio resources are sufficient, and transmits an RRC connection setup message, which is a response message, to the UE. .
  • the UE When the UE receives the RRC connection setup message, it transmits an RRC connection setup complete message to the eNodeB. When the UE successfully transmits an RRC connection establishment message, the UE establishes an RRC connection with the eNodeB and transitions to the RRC connected mode.
  • SCEF Service Capability Exposure Function
  • SCEF service capability exposure function
  • SCEF is a platform that is located between 3GPP network entities and external application servers so that they can exchange control information with each other.
  • SCEF is mainly a platform for the mIoT (massive Internet of Things), but can be determined and applied in the environment for the embodiments to be proposed below. That is, control information in the application server can be shared with the 3GPP service provider through the SCEF, and negotiation can also be made between the service provider and the application provider. Meanwhile, the actual data transmission may be transmitted and received by directly connecting the P-GW to the application server as in the related art.
  • FIG. 7 illustrates an overall architecture related to SCEF
  • FIG. 8 illustrates an environment in which the capabilities of a 3GPP network are shared with an external application server via SCEF.
  • each application provider can determine what services they will contract with the 3GPP network. For example, information about whether or not to sponsor a particular operator or specific application data, information about the datarates it supports, or information about contracts, can be negotiated through the SCEF ( negotiate).
  • the application server transmits a network service contract query message to the SCEF (S910).
  • the application server inquires about what services the network can provide.
  • the SCEF verifies whether the application server is a reliable server as a message is received (S920), and requests the MME for information on services and capabilities that can be provided in the corresponding network (S930).
  • the MME transmits information about its capabilities and available services to the SCEF (S940), for example, how many Mbps can be provided as a data rate, and whether a specific service (for example, a data service for an IOT) can be provided. Or information on whether a data service of QoS suitable for a voice / video service can be provided, and the like can be transmitted to the SCEF.
  • the SCEF checks and updates the policy information stored by the SCEF using the information received from the MME (S950). For example, the SCEF may set different billing policies over time.
  • the SCEF transmits information about its network to the application server (S960). For example, price information related to data transmission or information on types of supportable data bearer services may be transmitted to the application server.
  • the application server determines whether to request its service provision contract to the network corresponding to the SCEF based on the message received from the SCEF. If it is determined to use the network associated with the SCEF, the application server requests the SCEF for the amount of data, user list information, or IP associated with the application (S970). In this case, the SCEF may generate an APN associated with the application server with respect to the request received from the application server, and transmit the APN information to the MME.
  • the SCEF stores APN information related to the newly contracted application on a separate server (700 in FIG. 7). . If the SCEF decides to provide the service to the application server, the SCEF transmits a response signal to the application server (S980). Through the above process, the application server enters into a sponsored contract with the network operator.
  • a separate server eg, APN DB server
  • FIG. 10 illustrates contents of an attach procedure of a terminal.
  • the UE initiates access to the network by sending an attach request message to the MME through the eNB.
  • the MME initiates a procedure of generating a PDN connection of the UE through the SGW and the PGW (ie, a procedure of assigning an IP).
  • Sponsored connection means a connection in which the user does not have to pay some or all of the fees for using the user's data connection.
  • a fee is paid by a third party (e.g., an application provider) for the portion that the user is not required to pay.
  • a field indicating that the terminal requests a sponsored connection when the terminal registers with the network using an attach request message (eg, a sponsored connection request) Think of how to add fields).
  • attach request message eg, a sponsored connection request
  • the network may recognize that the terminal requests a sponsored connection, thereby receiving the subscription information of the terminal from the HSS to determine whether to provide a sponsored connection to the terminal.
  • the sponsored connection when the sponsored connection is generated between the terminal and the network according to the above-described method, all data generated by various applications installed in the terminal will be transferred to the data network associated with the sponsored connection.
  • the network operator will only provide sponsored connections on the terms that the third party wants if there is a third party who provides the necessary costs in providing the sponsored connection.
  • security problems such as hacking or unrelated data packets are introduced into the data network, resulting in delayed transmission and You are concerned about the problem that causes the loss.
  • the P-GW must be maintained separately between the data network corresponding to each sponsored connection and the network of the network operator. That is, apart from the P-GW for the data network corresponding to the sponsored connection and the P-GW for the data network other than the sponsored connection, the terminals should be connected to the P-GWs, respectively.
  • the terminal is assigned an IP address by transmitting a separate APN value to the network to request a separate connection to the data network corresponding to the sponsored connection.
  • the network allocates a data network and a P-GW to route data packets corresponding to the sponsored connection.
  • the UE it is very difficult for the UE to manage information about which P-GW or which data network to use for using a specific application.
  • the number of applications installed in the terminal is hundreds of thousands or more and new applications are continuously appearing, there is a limit to previously storing the information about the data network or separate P-GW for each application in the terminal.
  • the service providers of the application may be configured differently to the server and network for each region, and since the IP address of each server can also be flexibly assigned and changed, the terminal fixedly receives the mapping information of the application / data network / P-GW It is also difficult to save on. Therefore, it is required to allocate APN dynamically to the terminal.
  • 11 to 13 are flowcharts illustrating a method of performing an access procedure according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 illustrates a process in which a terminal is dynamically allocated different APNs through an access procedure.
  • the terminal requests the network to inform the APN that the network can provide through an access procedure for registering itself with the network. That is, in the process of transmitting the access request message to the MME, the UE may include information for requesting the APN list in a specific field (eg, the APN information request field) included in the access request message (S1120). Alternatively, a message for requesting the APN list by the UE may be implemented as a separate message, and the message at this time may be called an APN information inquiry message.
  • a specific field eg, the APN information request field
  • the request for the APN information may be understood as a request for the sponsored connection.
  • the request for APN information or the request for sponsorship connection is illustrated and described in FIG. 11 through the access procedure, it may also be performed through a TAU request message of a tracking area update (TAU) procedure, and a new message for sponsored connection.
  • TAU tracking area update
  • a sponsored attach request message may be defined.
  • the network which has received the APN information from the terminal, collects a list of APNs allowed in the terminal and related information in consideration of information related to the terminal such as subscription information and location of the terminal (S1130). Subsequently, the network transmits a list of APNs allowed to the terminal and information related to the APN to the terminal (S1150).
  • the network may include a list of APNs and information related to APNs in a specific field (for example, an APN information response field) included in an attach accept message, and transmit the same to the terminal. May be implemented (eg, an APN information response message).
  • the TAU grant message may be used instead of the connect grant message.
  • the network when there is no APN information to be delivered to the terminal by the network, the network explicitly informs the terminal of the information indicating that there is no APN information. In addition, unlike the above-described process, even if the terminal does not explicitly request the APN information to the network, the network may deliver the APN information to the terminal in a specific situation.
  • the information related to the APN transmitted by the network to the terminal will be described in detail.
  • the information related to the APN may also be referred to as APN configuration information, and may include information for identifying a service associated with a specific APN and / or a service associated with a specific APN.
  • APN # 1 is connected to a Facebook service
  • the network may provide the service name, service identification ID, service provider, application ID, application name, etc. of the APN through the APN configuration information to provide APN # 1 may inform the terminal that the Facebook service is connected.
  • information about a category of a service associated with a specific APN may also be transmitted to the terminal as APN configuration information.
  • APN configuration information For example, if APN # 2 is related to a travel category, the network may transmit to the terminal as APN configuration information that services related to travel may be provided together with APN # 2.
  • the APN configuration information may also include information about the IP flow (flow) and the server connected to the APN.
  • the APN configuration information may include information about a website name, an IP address, and a port number accessible to a specific APN.
  • the APN configuration information may also include information on whether a service associated with the APN can be provided free of charge. For example, information about whether the service of APN # 1 can be provided free of charge and by whom is provided free of charge may also be included in the APN configuration information.
  • a condition for receiving a free service through APN # 1 may also be included in the APN configuration information. Examples of conditions for receiving free services include: what information the terminal should deliver to the network or service provider, how much data is available free of charge, when it will be available for free, and whether it should watch advertisements. For example, information about a site that needs to be additionally accessed or firstly accessed to provide a service may be a condition for receiving a free service.
  • the terminal Upon receiving the APN configuration information, the terminal transmits the APN configuration information to the related entity or the upper / lower layer.
  • the terminal may access APN configuration information by accessing all accessible networks in the region where it is located, present the received information to the user, and attempt to register with a specific network according to the user's final selection.
  • APN configuration information by accessing all accessible networks in the region where it is located, present the received information to the user, and attempt to register with a specific network according to the user's final selection.
  • the user of the terminal may select which one of them.
  • FIG. 12 illustrates a process in which the terminal creates a PDN connection with a specific APN.
  • the terminal transmits a PDN connection request message to the network in order to create a PDN connection to the selected specific APN based on the received APN configuration information (S1210). If the terminal wants a free connection or a sponsored connection to the APN, the corresponding PDN connection request message may include information indicating this (sponsored connection information).
  • a free connection or sponsored connection means a connection that is paid by a third party instead of the user paying some or all of the usage fee according to the user's data connection as described above.
  • the network When the network receives a PDN connection request message requesting a sponsored connection for a specific APN from the terminal, whether the terminal permits the connection of the terminal to a server (eg, an APN connectivity authorization server) managing the APN. Contact In this process, the network may transmit the service subscription information of the terminal and the identifier information of the terminal to the APN connection authentication server.
  • the APN connection authentication server determines whether to approve a free connection or a sponsored connection to the terminal, and responds to the network.
  • the network creates a PDN connection via the SGW and PGW through the process of S1220 to S1270 as the free connection or the sponsored connection is approved from the APN connection authentication server.
  • the network may transmit a message indicating that the PDN connection is rejected to the terminal.
  • the terminal should perform access to the corresponding site.
  • FIG. 13 illustrates an embodiment in which the access procedure described in FIG. 11 is rejected.
  • the terminal may include and transmit a sponsored connection request field in a process of transmitting an access request message to request a sponsored connection.
  • the network receiving the access request message may recognize that the terminal requires a sponsored connection, and may receive the subscription information of the terminal from the HSS and determine whether to provide the sponsored connection. If the network decides not to support the sponsored connection for the terminal, or if the network itself does not implement the sponsored connection function, the network may send an attach reject message to the terminal. Upon receiving the access rejection message, the UE knows that it cannot create a sponsored connection with the network.
  • the terminal when the terminal receives the access rejection message and the terminal is not a terminal subscribed to the network, the terminal should send the access request message to another network operator again to perform the location registration.
  • the terminal selects the network and transmits an access request message to request a sponsored connection and receives an access rejection message, the terminal has not yet performed location registration with the network. As such, the terminal may not receive an emergency call or an incoming call during the time when the location registration is not possible.
  • the network may not support the sponsored connection of all terminals. For example, consider a case in which a service provider has a 100 Mbps sponsored connection agreement with a service provider, or a case in which the service provider can handle 100 simultaneous connections. In this case, when a request for exceeding the limit that the service provider can simultaneously support the sponsored connection is received, the network transmits a connection rejection message to the terminal. In this case, the terminal receives the access rejection message even though the terminal requests the sponsored connection for the APN providing the sponsored connection.
  • the terminal not only wastes radio resources by performing the access procedure unnecessarily, but also causes a problem that the Internet service cannot be used during a time when the access procedure is not normally performed. In other words, if the terminal does not perform the access procedure related to the sponsored connection as quickly as possible, other basic services may not be provided.
  • the network entity when the network entity transmits the access rejection message to the UE (S1340), it may include the information of the new cell and / or the information of the new PLMN.
  • the UE Upon receiving the access rejection message, the UE can quickly camp in a new cell or establish a connection with a new PLMN using information of the received cell.
  • the network may transmit information to the UE by including information for a new access procedure in the access rejection message.
  • the network uses the subscriber information of the terminal included in the access request message received from the terminal to provide information on a cell capable of providing a service to the terminal immediately (for example, a frequency band supported by the cell and a physical cell ID). Information).
  • the network may include information on which PLMN the terminal should attempt to connect to and transmit it to the terminal.
  • the UE may quickly select a new cell based on the cell and / or PLMN information included in the message and transmit a new access request message to create a new PDN connection. (S1350). Through the above-described embodiment, it is possible to minimize the connection down time.
  • APN configuration information may be delivered to the terminal using a system information block (SIB) from the eNB. That is, whether each of the networks accessible from the location of the eNB supports the free connection or the sponsored connection may be known to the UE through the SIB.
  • SIB system information block
  • the terminal may transmit APN configuration information transmitted through the SIB to a higher layer, and operate in a manner of selecting a cell to camp.
  • the terminal searches for a PLMN and an operator to which the terminal can access.
  • the terminal preferentially attempts to camp and connect to the PLMN providing the free connection or the sponsored connection.
  • the PLMN providing the free connection or the sponsored connection is a PLMN indicated to provide the free connection or the sponsored connection in the APN configuration information received through the above-described SIB.
  • the manual network selection mode when the manual network selection mode is in operation, when the retrieved PLMN information is transmitted to a higher layer, information on whether the corresponding PLMN supports a free connection or a sponsored connection may also be delivered. have.
  • the network operator may not provide a sponsored connection to all terminals requesting a sponsored connection.
  • the network operator may provide the sponsored connection to the terminal only if there is a third party who provides the cost required to provide the sponsored connection.
  • network operators will only provide data transfer services for traffic allowed by third parties who pay for the cost.
  • the terminal of the user is based on an operating system supporting various applications such as Android or iOS. Each application generates various types of data packets at various times, and in some cases, packets that are not recognized by the user may be transmitted. For example, most chat applications send a message to the application server noting that it is not sleeping in the background to indicate that the user's application is being maintained.
  • the data of these applications is a service provided by a third party, supporting by the sponsored connection does not matter.
  • the network operator cannot charge the third party for the data.
  • the network operator charges the user of the terminal, the user is charged for data packets not intended by the user, which is an unintended situation under the premise of the sponsored connection.
  • the network may additionally inform the terminal. Since the terminal receives only the data packet from the application, the connection between the application and the data packet generated by each application is unknown. Accordingly, the network may inform the terminal of information (e.g., IP address, port, etc.) about data packets that the terminal is allowed to transmit in connection with the sponsored connection, and this information may be associated with the information that provides the sponsored connection. It can be delivered to the terminal together.
  • information e.g., IP address, port, etc.
  • the terminal When the terminal receives the information on the allowed data packet with respect to the sponsored connection, the terminal examines the data packets requested by the application and does not transmit the data packets that do not match the allowed IP address or port received from the network. Do not. That is, the terminal transmits only the data packet which is allowed to be transmitted during the sponsored connection to the network.
  • the terminal may first inquire whether it supports free / sponsored connection.
  • the terminal may inquire whether the free connection or the sponsored connection is supported during registration with the network, and the terminal may additionally transmit information to be considered in the process of determining whether the network can support the free / sponsored connection to the network.
  • the terminal may transmit information (for example, site address, IP address, etc.) about which site it wants to connect to, and information of interest (for example, game, travel, etc.) to the network. have.
  • the network transmits information related to the setting (or bearer setting) of the PDN connection of the terminal to the terminal.
  • the network may additionally transmit information associated with the free connection or the sponsored connection to the terminal.
  • the network may transmit information on how long a free connection or a sponsored connection can be provided, information on which site the terminal can connect to, and the like.
  • the information related to the free connection or the sponsored connection transmitted to the terminal may be set in a format similar to a traffic flow template (TFT) to filter data packets of the terminal.
  • TFT traffic flow template
  • the network transmits information indicating that the free connection or the sponsored connection is refused. Similar to the method described with reference to FIG. 13, the network may inform the terminal of information on sites, services, etc., which can be freely connected or sponsored, together with information indicating the rejection.
  • the embodiment proposed above may be extended and applied in addition to the case of free connection or sponsored connection by the application provider as described above.
  • the terminal may utilize an access request process to dynamically allocate a specific APN. That is, it is also possible for the signaling process described above to be similarly utilized for purposes other than sponsored or free connections.
  • a network slicing environment may be considered. Whenever a new network slicing type is generated inside a 3GPP network regardless of an external application server, information of a new slice may be stored in a slice DB server inside the network. For example, information about an application service list supported by the new slice or QoS of the supported data bearer may be stored in the slice DB server.
  • the terminal may inquire the network through the access request message as described above in order to know the list of slices supported by the specific PLMN, and may receive information on the slice list through the access approval message from the network.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a node device according to an exemplary embodiment.
  • the terminal device 100 may include a transceiver 110, a processor 120, and a memory 130.
  • the transceiver 110 may be configured to transmit various signals, data, and information to an external device, and receive various signals, data, and information to an external device. Alternatively, the transceiver 110 may be implemented by being separated into a transmitter and a receiver.
  • the terminal device 100 may be connected to an external device by wire and / or wirelessly.
  • the processor 120 may control the overall operation of the terminal device 100, and may be configured to perform a function of the terminal device 100 to process and process information to be transmitted and received with an external device.
  • the processor 120 may be configured to perform a terminal operation proposed in the present invention.
  • the memory 130 may store the processed information for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer (not shown).
  • the network node device 200 may include a transceiver 210, a processor 220, and a memory 230.
  • the transceiver 210 may be configured to transmit various signals, data and information to an external device, and to receive various signals, data and information to an external device.
  • the network node device 200 may be connected to an external device by wire and / or wirelessly.
  • the transceiver 210 may be implemented by being separated into a transmitter and a receiver.
  • the processor 220 may control the overall operation of the network node device 200, and may be configured to perform a function of calculating and processing information to be transmitted / received with an external device.
  • the processor 220 may be configured to perform the network node operation proposed in the present invention.
  • the memory 230 may store the processed information for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer (not shown).
  • the specific configuration of the terminal device 100 and the network device 200 as described above may be implemented so that the above-described matters described in various embodiments of the present invention can be applied independently or two or more embodiments are applied at the same time, overlapping The description is omitted for clarity.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of an apparatus, procedure, or function for performing the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • the method of performing the access procedure as described above can be applied not only to 3GPP systems but also to various wireless communication systems including IEEE 802.16x and 802.11x systems. Furthermore, the proposed method can be applied to mmWave communication system using ultra high frequency band.

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Abstract

후원 연결을 제공하는 APN을 알려줄 것을 요청하는 APN 정보 요청 필드를 포함하는 접속 요청 메시지를 네트워크 엔티티로 전송하고, 후원 연결이 지원될 수 없음을 나타내는 정보 및 새로운 접속 절차를 위한 정보를 포함하는 접속 거절 메시지가 수신되면, 새로운 접속 절차를 위한 정보에 포함된 셀 정보에 기초하여 새로운 접속 요청 메시지를 다른 네트워크 엔티티로 전송하는 접속 절차 수행 방법 및 단말이 개시된다.

Description

무선 통신 시스템에서 후원 연결을 위한 접속 절차를 수행하는 방법 및 단말
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 구체적으로는 단말이 후원 연결을 위한 접속 절차를 수행하는 방법 및 단말에 대한 것이다.
무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
본 발명은 3GPP EPS(Evolved Packet System)와 같은 이동통신 시스템에서 단말에 후원 연결(sponsored connectivity)을 제공하기 위하여 접속 절차의 메커니즘을 개선하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 단말에 후원 연결이 지원될 수 없는 경우에도 단말로 제공되는 서비스 공백을 최소화하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 후원 연결을 제공하는 과정에서 네트워크 시스템에 더해지는 부하를 최소화하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 접속 절차 수행 방법은, 후원 연결(sponsored connectivity)을 제공하는 APN(Access Point Name)을 알려줄 것을 요청하는 APN 정보 요청 필드를 포함하는 접속 요청 메시지(attach request message)를 네트워크 엔티티로 전송하는 단계, 네트워크 엔티티로부터 후원 연결이 지원될 수 없음을 나타내는 정보 및 새로운 접속 절차를 위한 정보를 포함하는 접속 거절 메시지(attach reject message)를 수신하는 단계, 및 새로운 접속 절차를 위한 정보에 포함된 셀(cell) 정보에 기초하여, 새로운 접속 요청 메시지를 다른 네트워크 엔티티로 전송하는 단계를 포함한다.
새로운 접속 절차를 위한 정보에 포함된 셀 정보는 단말에게 즉시 서비스를 제공할 수 있는 셀의 주파수 대역 정보 또는 셀 ID에 대한 정보를 포함하며, 새로운 접속 절차를 위한 정보는 셀 정보에 관련된 PLMN(Public Land Mobile Network) 정보를 더 포함할 수 있다.
새로운 접속 요청 메시지를 전송하는 단계는, PLMN 정보에 따라 선택된 PLMN을 통해서 셀에 접속하는 단계, 및 셀로부터 수신된 시스템 정보를 이용하여 새로운 접속 요청 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
네트워크 엔티티로부터 후원 연결이 지원됨을 나타내는 정보를 포함하는 접속 승인 메시지(attach accept message)가 수신되는 경우, 접속 승인 메시지에 따라 PDN(Packet Data Network) 연결을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
접속 승인 메시지는 단말이 후원 연결을 생성할 수 있는 APN 목록 및 APN목록에 포함된 APN들에 관련된 APN 설정 정보(APN configuration information)를 포함하며, PDN 연결을 생성하는 단계는 APN 목록에서 선택된 APN에 대한 PDN 연결 요청 메시지(PDN connectivity request message)를 전송할 수 있다.
APN 설정 정보는 APN들에 매핑된 서비스의 식별 정보, APN들에 매핑된 서비스의 카테고리 정보, APN들과 연결된 IP 플로우(flow) 또는 서버에 대한 정보, APN들이 지원하는 후원 연결의 기간에 대한 정보, 및 APN들이 지원하는 후원 연결의 조건에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
단말은 PDN 연결을 통해서 전송할 것이 허용된 데이터 패킷 외에는 네트워크로 전송하지 않을 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 단말은, 송신부, 수신부, 및 송신부 및 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되, 프로세서는, 후원 연결(sponsored connectivity)을 제공하는 APN(Access Point Name)을 알려줄 것을 요청하는 APN 정보 요청 필드를 포함하는 접속 요청 메시지(attach request message)를 네트워크 엔티티로 전송하고, 네트워크 엔티티로부터, 후원 연결이 지원될 수 없음을 나타내는 정보 및 새로운 접속 절차를 위한 정보를 포함하는 접속 거절 메시지(attach reject message)를 수신하고, 새로운 접속 절차를 위한 정보에 포함된 셀(cell) 정보에 기초하여, 새로운 접속 요청 메시지를 다른 네트워크 엔티티로 전송한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째로, 후원 연결을 생성하기 위한 과정이 개선되어 단말과 네트워크 간에 신속하고 효율적으로 후원 연결이 수립될 수 있다.
둘째로, 단말에 후원 연결을 제공하기 위한 시그널링 과정이 접속 절차를 통해 수행됨으로써, 네트워크와 단말 간의 시그널링 부하가 최소화된다.
셋째로, 후원 연결이 제공될 수 없는 상황에서도 단말에 미치는 영향이 최소화될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도 3은 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 4는 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 5는 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 무선 자원 제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 SCEF(Service Capability Exposure Function)에 관련된 아키텍쳐를 도시하는 도면이다.
도 8은 SCEF를 통해 3GPP 네트워크와 어플리케이션 서버가 연결되는 환경을 도시하는 도면이다.
도 9는 3GPP 엔티티와 어플리케이션 서버가 계약을 맺는 과정을 도시하는 도면이다.
도 10은 단말의 접속 절차(attach procedure)를 도시하는 도면이다.
도 11 내지 도 13은 제안하는 실시 예에 따른 접속 절차 수행 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 14는 제안하는 실시 예에 따른 노드 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다.
또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들은 IEEE 802.16 시스템의 표준 문서인 P802.16e-2004, P802.16e-2005, P802.16.1, P802.16p 및 P802.16.1b 표준 문서들 중 하나 이상에 의해 뒷받침될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
또한, 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
먼저, 본 명세서에서 사용되는 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 PS(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE/UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: GERAN/UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB: E-UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- UE(User Equipment): 사용자 기기. UE는 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수도 있다. 또한, UE는 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 UE 또는 단말이라는 용어는 MTC 디바이스를 지칭할 수 있다.
- HNB(Home NodeB): UMTS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀(micro cell) 규모이다.
- HeNB(Home eNodeB): EPS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀 규모이다.
- MME(Mobility Management Entity): 이동성 관리(Mobility Management; MM), 세션 관리(Session Management; SM) 기능을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- PDN-GW(Packet Data Network-Gateway)/PGW/P-GW: UE IP 주소 할당, 패킷 스크리닝(screening) 및 필터링, 과금 데이터 취합(charging data collection) 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- SGW(Serving Gateway)/S-GW: 이동성 앵커(mobility anchor), 패킷 라우팅(routing), 유휴(idle) 모드 패킷 버퍼링, MME가 UE를 페이징하도록 트리거링하는 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- NAS(Non-Access Stratum): UE와 MME간의 제어 플레인(control plane)의 상위 단(stratum). LTE/UMTS 프로토콜 스택에서 UE와 코어 네트워크간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층으로서, UE의 이동성을 지원하고, UE와 PDN GW 간의 IP 연결을 수립(establish) 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.
- PDN(Packet Data Network): 특정 서비스를 지원하는 서버(예를 들어, MMS(Multimedia Messaging Service) 서버, WAP(Wireless Application Protocol) 서버 등)가 위치하고 있는 네트워크.
- PDN 연결: 하나의 IP 주소(하나의 IPv4 주소 및/또는 하나의 IPv6 프리픽스)로 표현되는, UE와 PDN 간의 논리적인 연결.
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 NodeB, eNodeB 및 이들을 제어하는 RNC(Radio Network Controller)를 포함하는 단위. UE 간에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.
- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 아이덴티티 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- Proximity Service (또는 ProSe Service 또는 Proximity based Service): 물리적으로 근접한 장치 사이의 디스커버리 및 상호 직접적인 커뮤니케이션 또는 기지국을 통한 커뮤니케이션 또는 제 3의 장치를 통한 커뮤니케이션이 가능한 서비스. 이때 사용자 평면 데이터(user plane data)는 3GPP 코어 네트워크(예를 들어, EPC)를 거치지 않고 직접 데이터 경로(direct data path)를 통해 교환된다.
- ProSe 커뮤니케이션: 둘 이상의 ProSe 가능한 단말들 사이의, ProSe 커뮤니케이션 경로를 통한 커뮤니케이션을 의미한다. 특별히 달리 언급되지 않는 한, ProSe 커뮤니케이션은 ProSe E-UTRA 커뮤니케이션, 두 단말 사이의 ProSe-assisted WLAN direct communication, ProSe 그룹 커뮤니케이션 또는 ProSe 브로드캐스트 커뮤니케이션 중 하나를 의미할 수 있다.
- ProSe E-UTRA 커뮤니케이션: ProSe E-UTRA 커뮤니케이션 경로를 사용한 ProSe 커뮤니케이션.
- ProSe-assisted WLAN direct communication: 직접 커뮤니케이션 경로를 사용한 ProSe 커뮤니케이션.
- ProSe 커뮤니케이션 경로: ProSe 커뮤니케이션을 지원하는 커뮤니케이션 경로로써, ProSe E-UTRA 커뮤니케이션 경로는 E-UTRA를 사용하여 ProSe-enabled UE들 사이에서 또는 로컬 eNB를 통해 수립될 수 있다. ProSe-assisted WLAN direct communication path는 WLAN을 사용하여 ProSe-enabled UEs 사이에서 직접 수립될 수 있다.
- EPC 경로 (또는 infrastructure data path): EPC를 통한 사용자 평면 커뮤니케이션 경로.
- ProSe 디스커버리: E-UTRA를 사용하여, 근접한 ProSe-enabled 단말을 식별/확인하는 과정.
- ProSe Group Communication: 근접한 둘 이상의 ProSe-enabled 단말 사이에서, 공통 커뮤니케이션 경로를 사용하는 일 대 다 ProSe 커뮤니케이션.
- ProSe UE-to-Network Relay: E-UTRA를 사용하는 ProSe-enabled 네트워크와 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말 사이의 커뮤니케이션 릴레이로 동작하는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말.
- ProSe UE-to-UE Relay: 둘 이상의 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말 사이에서 ProSe 커뮤니케이션 릴레이로 동작하는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말.
- Remote UE: UE-to-Network Relay 동작에서는 E-UTRAN에 의해 서비스 받지 않고 ProSe UE-to-Network Relay를 통해 EPC 네트워크에 연결되는, 즉 PDN 연결을 제공받는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말이며, UE-to-UE Relay 동작에서는 ProSe UE-to-UE Relay를 통해 다른 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말과 통신하는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말.
- ProSe-enabled Network: ProSe 디스커버리, ProSe 커뮤니케이션 및/또는 ProSe-assisted WLAN 직접 통신을 지원하는 네트워크. 이하에서는 ProSe-enabled Network 를 간단히 네트워크라고 지칭할 수 있다.
- ProSe-enabled UE: ProSe 디스커버리, ProSe 커뮤니케이션 및/또는 ProSe-assisted WLAN 직접 통신을 지원하는 단말. 이하에서는 ProSe-enabled UE 및 ProSe-enabled Public Safety UE를 단말이라 칭할 수 있다.
- Proximity: 디스커버리와 커뮤니케이션에서 각각 정의되는 proximity 판정 기준을 만족하는 것.
- SLP(SUPL Location Platform): 위치 서비스 관리(Location Service Management)와 포지션 결정(Position Determination)을 관장하는 엔티티. SLP는 SLC(SUPL Location Center) 기능과 SPC(SUPL Positioning Center) 기능을 포함한다. 자세한 사항은 Open Mobile Alliance(OMA) 표준문서 OMA AD SUPL: "Secure User Plane Location Architecture"을 참고하기로 한다.
- USD(User Service Description): 애플리케이션/서비스 레이어는 각 MBMS 서비스를 위한 TMGI(Temporary Mobile Group Identity), 세션의 시작 및 종료 시간, frequencies, MBMS 서비스 지역에 속하는 MBMS service area identities(MBMS SAIs) 정보 등을 USD에 담아 단말에게 전송한다. 자세한 사항은 3GPP TS 23.246 내용을 참고하기로 한다.
- ISR(Idle mode Signalling Reduction): 단말이 E-UTRAN과 UTRAN/GERAN 사이를 자주 이동하게 되는 경우 반복적인 위치 등록 절차에 의한 네트워크 자원의 낭비가 발생한다. 이를 줄이기 위한 방법으로써 단말이 idle mode인 경우 E-UTRAN과 UTRAN/GERAN을 경유하여 각각 MME와 SGSN (이하 이 두 노드를 mobility management node라 칭함)에게 위치 등록 후, 이미 등록한 두 RAT(Radio Access Technology) 사이의 이동 또는 cell reselection을 수행한 경우 별도의 위치 등록을 하지 않게 하는 기술이다. 따라서 해당 단말로의 DL(downlink) data가 도착하는 경우 paging을 E-UTRAN과 UTRAN/GERAN에 동시에 보냄으로써, 단말을 성공적으로 찾아 DL data를 전달할 수 있다. [3GPP TS 23.401 및 3GPP TS 23.060 참조]
- Mission Critical Push To Talk: 빠른 설정 시간, 대규모 그룹을 처리할 수 있는 능력, 강력한 security, priority handling을 제공하는 group communication service.
- ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function): 하나의 네트워크 entity로써 사업자 단위로 단말이 사용가능한 access 를 발견하고 선택하도록 하는 Policy를 제공.
- ISRP(Inter-System Routing Policy): UE가 여러 무선 액세스 인터페이스들 중 어느 것으로 IP 트래픽을 라우팅해야 하는지를 사업자(operator)가 정의한 규칙이다. 이러한, ISRP는 패킷 서비스(또는 IP flow 또는 IP 트래픽 또는 애플리케이션)를 라우팅/조정(steering) 하기 위해 선호되는 (즉, 우선순위가 높은) 또는 제한되는 액세스 네트워크를 정의한 정책으로 다음과 같이 3 종류의 규칙을 포함할 수 있다. 즉, ISRP는 다음과 같이 IFOM(IP Flow Mobility) 규칙, MAPCON(Multi Access PDN Connectivity) 규칙 그리고 NSWO(Non-seamless WLAN offload) 규칙으로 구분될 수 있다.
- IFOM(IP Flow Mobility) 규칙: 이 규칙은 특정 APN(Access Point Name) 또는 임의 APN 상에서 특정 IP 트래픽 필터와 매칭되는 트래픽을 라우팅할 수 있을 때, UE에 의해서 사용되어야 하는 액세스 테크놀로지/액세스 네트워크들을 우선순위에 따라 정리한 리스트이다. 또한, 이 규칙은 특정 APN 또는 임의 APN 상에서 특정 IP 트래픽 필터와 매칭되는 트래픽이 어느 무선 액세스에 대해서 제한되는지를 지정할 수 있다.
- MAPCON(Multi Access PDN Connectivity) 규칙: 이 규칙은 특정 APN에 대한 PDN 커넥션을 라우팅할 수 있을때, UE에 의해서 사용되어야 하는 액세스 테크놀로지/액세스 네트워크들을 우선순위에 따라 정리한 리스트이다. 또한, 이 규칙은 특정 APN으로의 PDN 커넥션을 어느 무선 액세스에 대해서 제한해야 할지를 지정할 수 있다.
- NSWO(Non-seamless WLAN offload) 규칙: 이 규칙은 어느 트래픽이 WLAN으로 우회되어야 할지 우회되지 말아야 할지를 지정한다.
- ISMP(Inter-System Mobility Policy): UE에 의해서 수행되는 시스템 간 이동성 결정에 영향을 미치도록 사업자가 정의한 규칙의 집합이다. UE가 단독의 무선 액세스 인터페이스 상에서 IP 트래픽을 라우팅할 수 있을 때, UE는 가장 적합한 액세스 테크놀로지 타입 또는 액세스 네트워크를 주어진 시간에 선택하기 위해서, ISMP를 사용할 수 있다.
- RAN 규칙(RAN rule): 네트워크로부터 수신되는 규칙으로서, RAN(Radio Access Network) 지원 정보로도 불린다. RAN 규칙은 ANDSF ISRP/ISMP 없이 사용되는 RAN이 지원하는 WLAN 인터워킹 으로도 일컬어진다. 트래픽을 WLAN으로 이동시키기 위한 RAN 규칙이 충족되었을 때, UE의 AS(Access Stratum) 계층은 move-traffic-to-WLAN 인디케이션과 WLAN 식별자를 함께 UE의 상위 계층으로 전달한다. 또는, 트래픽을 3GPP 액세스로 이동시키기 위한 RAN 규칙이 충족되었을 때, UE의 AS(Access Stratum) 계층은 move-traffic-from-WLAN 인디케이션과 WLAN 식별자를 함께 UE의 상위 계층으로 전달한다. RAN 규칙에 대한 상세한 설명은 3GPP TS 23.401, TS 23.060, TS 23.402, TS 36.300, TS 36.304, TS 36.331, TS 25.304 그리고 TS 25.331를 참고하기로 한다.
- 로컬 운영 환경 정보(Local Operating Environment Information): This is a set of implementation specific parameters which describe the local environment in which the UE is operating.
- Network-Based IP Flow Mobility(NBIFOM): 네트워크 기반의 이동성 프로토콜 (GTP 또는 PMIP)에 기반한 IP flow mobility.
- UE 개시 NBIFOM(UE-initiated NBIFOM): UE가 IP flow mobility를 개시하는 NBIFOM.
- 네트워크 개시 NBIFOM(Network-initiated NBIFOM): 네트워크가 IP flow mobility를 개시하는 NBIFOM.
- 다중 액세스 PDN 연결(Multi-access PDN connection): 트래픽이 3GPP access 또는 WLAN access 또는 상기 두 access를 통해 라우팅될 수 있는 PDN connection. 단, 각 IP flow는 한번에 하나의 access를 통해서만 라우팅된다.
- 라우팅 필터(Routing filter): 라우팅 목적을 위해 IP flow를 identify하기 위해 사용하는 패킷 플로우의 IP 헤더 파라미터 값들/범위들의 집합.
- Routing access type: PDN connection의 IP flow들의 집합을 라우팅하는 access의 종류(3GPP access 또는 WLAN access).
- Routing Rule (RR): 라우팅 필터와 라우팅 액세스 타입의 연계를 가능하게 하는 정보의 집합.
1. EPC (Evolved Packet Core)
도 1은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
EPC는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 캐퍼빌리티를 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.
구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 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 캐퍼빌리티(capability)를 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS(IP Multimedia Subsystem))을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway), PDN GW(Packet Data Network Gateway), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW(또는 S-GW)는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, 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 GW(또는 P-GW)는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME는, UE의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면(control plane) 기능들을 제어한다. MME는 수많은 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 캐퍼빌리티(capability)를 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 1은 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트들이 존재할 수 있다.
표 1
레퍼런스 포인트 설명
S1-MME E-UTRAN와 MME 간의 제어 플레인 프로토콜에 대한 레퍼런스 포인트(Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME)
S1-U 핸드오버 동안 eNB 간 경로 스위칭 및 베어러 당 사용자 플레인 터널링에 대한 E-UTRAN와 SGW 간의 레퍼런스 포인트(Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunnelling and inter eNodeB path switching during handover)
S3 유휴(idle) 및/또는 활성화 상태에서 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성에 대한 사용자 및 베어러 정보 교환을 제공하는 MME와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 이 레퍼런스 포인트는 PLMN-내 또는 PLMN-간(예를 들어, PLMN-간 핸드오버의 경우)에 사용될 수 있음) (It enables user and bearer information exchange for inter 3GPP access network mobility in idle and/or active state. This reference point can be used intra-PLMN or inter-PLMN (e.g. in the case of Inter-PLMN HO).)
S4 (GPRS 코어와 SGW의 3GPP 앵커 기능 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 제공하는 SGW와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 또한, 직접 터널이 수립되지 않으면, 사용자 플레인 터널링을 제공함(It provides related control and mobility support between GPRS Core and the 3GPP Anchor function of Serving GW. In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunnelling.)
S5 SGW와 PDN GW 간의 사용자 플레인 터널링 및 터널 관리를 제공하는 레퍼런스 포인트. 단말 이동성으로 인해, 그리고 요구되는 PDN 연결성을 위해서 SGW가 함께 위치하지 않은 PDN GW로의 연결이 필요한 경우, SGW 재배치를 위해서 사용됨(It provides user plane tunnelling and tunnel management between Serving GW and PDN GW. It is used for Serving GW relocation due to UE mobility and if the Serving GW needs to connect to a non-collocated PDN GW for the required PDN connectivity.)
S11 MME와 SGW 간의 레퍼런스 포인트
SGi PDN GW와 PDN 간의 레퍼런스 포인트. PDN은, 오퍼레이터 외부 공용 또는 사설 PDN이거나 예를 들어, IMS 서비스의 제공을 위한 오퍼레이터-내 PDN일 수 있음. 이 레퍼런스 포인트는 3GPP 액세스의 Gi에 해당함(It is the reference point between the PDN GW and the packet data network. Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, e.g. for provision of IMS services. This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.)
도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.
도 2는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도시된 바와 같이, eNodeB는 RRC(Radio Resource Control) 연결이 활성화되어 있는 동안 게이트웨이로의 라우팅, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송, 방송 채널(BCH)의 스케줄링 및 전송, 업링크 및 다운링크에서의 자원을 UE에게 동적 할당, eNodeB의 측정을 위한 설정 및 제공, 무선 베어러 제어, 무선 허가 제어(radio admission control), 그리고 연결 이동성 제어 등을 위한 기능을 수행할 수 있다. EPC 내에서는 페이징 발생, LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면의 암호화, SAE 베어러 제어, NAS 시그널링의 암호화 및 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 단말과 기지국 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이고, 도 4는 단말과 기지국 사이의 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
상기 무선 인터페이스 프로토콜은 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한다. 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling) 전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다.
상기 프로토콜 계층들은 통신 시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.
이하에서, 상기 도 3에 도시된 제어 평면의 무선프로토콜과, 도 4에 도시된 사용자 평면에서의 무선 프로토콜의 각 계층을 설명한다.
제1 계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 상기 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송 채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 상기 전송 채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 전달된다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 전달된다.
물리채널(Physical Channel)은 시간축 상에 있는 여러 개의 서브프레임과 주파수축상에 있는 여러 개의 서브캐리어(subcarrier)로 구성된다. 여기서, 하나의 서브프레임(subframe)은 시간 축 상에 복수의 OFDM 심볼 (symbol)들과 복수의 서브캐리어들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 OFDM 심볼(Symbol)들과 복수의 서브캐리어들로 구성된다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 1개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.
상기 송신측과 수신측의 물리계층에 존재하는 물리 채널들은 3GPP LTE에 따르면, 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 및 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 등으로 나눌 수 있다.
제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저, 제2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면(Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널(Control Channel)과 사용자평면(User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널(Traffic Channel)로 나뉜다.
제2 계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다.
제2 계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.
제3 계층의 가장 상부에 위치한 무선 자원 제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선 베어러(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.
단말의 RRC와 무선망의 RRC계층 사이에 RRC 연결(RRC connection)이 수립된(established) 경우 단말은 RRC연결 모드(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 유휴 모드(Idle Mode)에 있게 된다.
이하 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC_CONNECTED 상태(state), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC_IDLE 상태라고 부른다. RRC_CONNECTED 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 단말은 E-UTRAN이 단말의 존재를 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA(Tracking Area) 단위로 핵심망이 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 단말은 셀에 비하여 큰 지역 단위로 해당 단말의 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 해당 단말이 RRC_CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 각 TA는 TAI(Tracking area identity)를 통해 구분된다. 단말은 셀에서 방송(broadcasting)되는 정보인 TAC(Tracking area code)를 통해 TAI를 구성할 수 있다.
사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 연결을 맺고, 핵심망에 단말의 정보를 등록한다. 이 후, 단말은 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말은 필요에 따라서 셀을 (재)선택하고, 시스템 정보(System information)나 페이징 정보를 살펴본다. 이를 셀에 캠프 온(Camp on)한다고 한다. RRC_IDLE 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정 (RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED 상태로 천이한다. RRC_IDLE 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도, 데이터 전송 시도 등이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
상기 RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management)등의 기능을 수행한다.
아래는 도 3에 도시된 NAS 계층에 대하여 상세히 설명한다.
NAS 계층에 속하는 eSM (evolved Session Management)은 Default Bearer 관리, Dedicated Bearer관리와 같은 기능을 수행하여, 단말이 망으로부터 PS서비스를 이용하기 위한 제어를 담당한다. Default Bearer 자원은 특정 Packet Data Network(PDN)에 최초 접속 할 시에 망에 접속될 때 망으로부터 할당 받는다는 특징을 가진다. 이때, 네트워크는 단말이 데이터 서비스를 사용할 수 있도록 단말이 사용 가능한 IP 주소를 할당하며, 또한 default bearer의 QoS를 할당해준다. LTE에서는 크게 데이터 송수신을 위한 특정 대역폭을 보장해주는 GBR(Guaranteed bit rate) QoS 특성을 가지는 bearer와 대역폭의 보장 없이 Best effort QoS 특성을 가지는 Non-GBR bearer의 두 종류를 지원한다. Default bearer의 경우 Non-GBR bearer를 할당 받는다. Dedicated bearer의 경우에는 GBR또는 Non-GBR의 QoS특성을 가지는 bearer를 할당 받을 수 있다.
네트워크에서 단말에게 할당한 bearer를 EPS(evolved packet service) bearer라고 부르며, EPS bearer를 할당 할 때 네트워크는 하나의 ID를 할당하게 된다. 이를 EPS Bearer ID라고 부른다. 하나의 EPS bearer는 MBR(maximum bit rate) 또는/그리고 GBR(guaranteed bit rate)의 QoS 특성을 가진다.
도 5는 3GPP LTE에서 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
랜덤 액세스 과정은 UE가 기지국과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당받기 위해 수행된다.
UE는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 eNodeB로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 랜덤 액세스 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 단말이 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
랜덤 액세스 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
UE는 임의로 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 eNodeB로 전송한다. UE는 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE는 은 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 eNodeB는 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 UE로 보낸다. 랜덤 액세스 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE는 RA-RNTI(random access-RNTI)로 마스킹된 PDCCH를 검출한다. UE는 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 랜덤 액세스 응답을 수신한다.
도 6은 무선자원제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이 RRC 연결 여부에 따라 RRC 상태가 나타나 있다. 상기 RRC 상태란 UE의 RRC 계층의 엔티티(entity)가 eNodeB의 RRC 계층의 엔티티와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(connected state)라고 하고, 연결되어 있지 않은 상태를 RRC 유휴 상태(idle state)라고 부른다.
상기 연결 상태(Connected state)의 UE는 RRC 연결(connection)이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE를 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 유휴 모드(idle state)의 UE는 eNodeB가 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 지역(Tracking Area) 단위로 핵심망(Core Network)이 관리한다. 상기 트래킹 지역(Tracking Area)은 셀들의 집합단위이다. 즉, 유휴 모드(idle state) UE는 큰 지역 단위로 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 단말은 연결 상태(connected state)로 천이해야 한다.
사용자가 UE의 전원을 맨 처음 켰을 때, 상기 UE는 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 유휴 모드(idle state)에 머무른다. 상기 유휴 모드(idle state)에 머물러 있던 UE는 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 eNodeB의 RRC 계층과 RRC 연결을 맺고 RRC 연결 상태(connected state)로 천이한다.
상기 유휴 모드(Idle state)에 있던 UE가 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 또는 상향 데이터 전송 등이 필요하다거나, 아니면 EUTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
유휴 모드(idle state)의 UE가 상기 eNodeB와 RRC 연결을 맺기 위해서는 상기한 바와 같이 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 진행해야 한다. RRC 연결 과정은 크게, UE가 eNodeB로 RRC 연결 요청 (RRC connection request) 메시지 전송하는 과정, eNodeB가 UE로 RRC 연결 설정 (RRC connection setup) 메시지를 전송하는 과정, 그리고 UE가 eNodeB로 RRC 연결 설정 완료 (RRC connection setup complete) 메시지를 전송하는 과정을 포함한다. 이와 같은 과정에 대해서 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
1) 유휴 모드(Idle state)의 UE는 통화 시도, 데이터 전송 시도, 또는 eNodeB의 페이징에 대한 응답 등의 이유로 RRC 연결을 맺고자 할 경우, 먼저 상기 UE는 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지를 eNodeB로 전송한다.
2) 상기 UE로부터 RRC 연결 요청 메시지를 수신하면, 상기 eNB는 무선 자원이 충분한 경우에는 상기 UE의 RRC 연결 요청을 수락하고, 응답 메시지인 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 상기 UE로 전송한다.
3) 상기 UE가 상기 RRC 연결 설정 메시지를 수신하면, 상기 eNodeB로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송한다. 상기 UE가 RRC 연결 설정 메시지를 성공적으로 전송하면, 비로소 상기 UE는 eNodeB과 RRC 연결을 맺게 되고 RRC 연결 모드로 천이한다.
2. SCEF(Service Capability Exposure Function)
도 7 내지 도 9는 SCEF(Service Capability Exposure Function)에 대해 설명하는 도면이다.
3GPP TS 23.682에 따르면, 3GPP 네트워크는 외부 서비스 사업자에게 자신의 캐퍼빌리티(capability)에 대한 정보를 제공한다. SCEF 는 3GPP 네트워크 엔티티와 외부 어플리케이션 서버들 사이에 위치하여, 서로 제어 정보를 주고받을 수 있게끔 하는 플랫폼이다. SCEF는 주로 mIoT(massive Internet of Things)를 위한 플랫폼이지만, 이하에서 제안할 실시 예를 위한 환경에서도 확정되어 적용될 수 있다. 즉, SCEF를 통해서 어플리케이션 서버에서의 제어 정보가 3GPP 통신 사업자와 공유될 수 있고, 통신 사업자와 어플리케이션 제공자 간에 협상 또한 이루어질 수 있다. 한편, 실제 데이터 전송은 종래와 같이 P-GW가 직접 어플리케이션 서버와 직접 연결되어 송수신될 수 있다. 도 7 은 SCEF에 관련된 전체 아키텍쳐(overall architecture)를 도시하며, 도 8은 3GPP 네트워크의 캐퍼빌리티가 외부 어플리케이션 서버와 SCEF를 통해 공유되는 환경을 도시한다.
한편, 3GPP 네트워크 엔티티와 외부 어플리케이션 서버들 간의 인터페이스를 통해서, 각 어플리케이션 사업자들은 3GPP 네트워크에게 자신이 어떠한 서비스에 대해 계약을 맺을 것인지 정할 수 있다. 예를 들어, 특정 사업자 또는 특정 어플리케이션 데이터에 대해 후원(sponsor)할지 말지에 대한 정보, 자신이 지원하는 데이터레이트(datarate)에 대한 정보, 또는 계약(contract)에 대한 정보 등이 SCEF를 통해 협상(negotiate)된다.
도 9는 상술한 환경에서 외부 어플리케이션 서버와 3GPP 엔티티 간의 서비스 계약이 맺어지는 과정을 도시한다. 어플리케이션 서버(Application Server)는 SCEF에게 네트워크 서비스 계약 쿼리(network service contract query) 메시지를 전송한다(S910). 네트워크 서비스 계약 쿼리 메시지를 통해서 어플리케이션 서버는 해당 네트워크가 어떠한 서비스를 제공해줄 수 있는지 문의한다. SCEF는 메시지가 수신됨에 따라 어플리케이션 서버가 믿을만한 서버인지 검증하며(S920), MME에게 해당 네트워크에서 제공할 수 있는 서비스 및 캐퍼빌리티에 관한 정보를 요청한다(S930).
MME는 자신의 캐퍼빌리티와 제공 가능한 서비스에 관한 정보를 SCEF로 전송하며(S940), 예를 들어 데이터레이트로써 몇 Mbps 가 제공 가능한지, 특정 서비스(예를 들어, IOT를 위한 데이터 서비스)를 제공 가능한지, 또는 음성/비디오 서비스에 적합한 QoS의 데이터 서비스가 제공 가능한지 등에 대한 정보가 SCEF로 전송될 수 있다. SCEF는 MME로부터 수신한 정보를 이용하여 자신이 저장하고 있는 정책 정보를 확인하고 갱신한다(S950). 예를 들어, SCEF는 시간별로 다른 과금 정책을 설정할 수도 있다.
이어서, SCEF는 어플리케이션 서버에게 자신의 네트워크에 대한 정보를 전송한다(S960). 예를 들어, 데이터 전송과 관련된 가격 정보, 또는 지원가능한 데이터 베어러 서비스의 종류등에 대한 정보가 어플리케이션 서버로 전송될 수 있다. 어플리케이션 서버는 SCEF로부터 수신된 메시지에 기초하여 SCEF에 대응하는 네트워크로 자신의 서비스 공급 계약을 요청할 것인지 결정한다. 만약 SCEF와 관련된 네트워크를 사용하기로 결정된 경우, 어플리케이션 서버는 자신이 원하는 데이터 량, 사용자 리스트 정보, 또는 어플리케이션과 관련된 IP 등을 SCEF로 요청한다(S970). 이때, SCEF는 어플리케이션 서버로부터 수신된 요청에 대하여 어플리케이션 서버와 관련된 APN을 생성하고, APN 정보를 MME로 전송할 수 있다. 또는, 망 내에 APN 값을 저장하는 별도의 서버(예를 들어, APN DB 서버)가 존재하는 경우, SCEF는 별도의 서버에 새로 계약을 맺은 어플리케이션과 관련된 APN 정보를 저장한다(도 7의 700). SCEF는 자신이 어플리케이션 서버에 서비스를 제공하기로 결정한 경우, 응답 신호를 어플리케이션 서버로 전송한다(S980). 상술한 일련의 과정을 통해서 어플리케이션 서버는 후원 계약(sponsored contract)을 네트워크 사업자와 맺게 된다.
3. 제안하는 단말의 접속 절차 수행 방법
도 10은 단말의 접속 절차(attach procedure)에 관한 내용을 도시한다. 도 10에 도시된 접속 과정에 의하면, UE는 접속 요청(attach request) 메시지를 eNB를 통해 MME에 전달함으로써 네트워크에 접속을 개시한다. 이어서, UE의 접속 요청을 수신한 MME는 SGW와 PGW를 통해 UE의 PDN 연결을 생성하는 절차(즉, IP를 할당받는 절차)를 개시한다.
이러한 접속 절차에 대하여 제안하는 실시 예를 설명하기에 앞서, 후원 연결(sponsored connectivity)에 대해 먼저 설명한다. 후원 연결이란, 사용자의 데이터 연결 사용에 대한 요금을 사용자가 일부 또는 전부 지불하지 않아도 되는 연결을 의미한다. 후원 연결에 있어서, 사용자에게 지불이 요구되지 않는 부분의 요금은 제3자(예를 들어, 어플리케이션 사업자)가 대신 납부하게 된다.
어떠한 단말에게 후원 연결을 제공하기 위한 방법으로써, 해당 단말이 접속 요청(attach request) 메시지를 이용하여 네트워크에 등록할 때 접속 요청 메시지에 후원 연결을 요청함을 나타내는 필드(예를 들어, 후원 연결 요청 필드)를 추가하는 방식을 생각해볼 수 있다. 이러한 접속 요청 메시지가 수신되면, 네트워크는 단말이 후원 연결을 요청함을 인식할 수 있으며, 이에 따라 단말의 가입 정보를 HSS로부터 수신하여 단말에게 후원 연결을 제공할지 말지 결정하게 된다.
그러나, 상술한 방식에 따라 단말과 네트워크 사이에 후원 연결이 생성되면, 이후 단말에 설치된 다양한 어플리케이션에서 생성된 모든 데이터가 후원 연결과 연계된 데이터 망으로 전달될 것이다. 그러나, 네트워크 사업자는 후원 연결을 제공하는데에 있어서 필요한 비용을 제공하는 제3자가 있을때에만 제3자가 원하는 조건으로 후원 연결을 제공할 것이다. 특히, 제3자는 자신이 관리하는 데이터 망이 네트워크 사업자가 제공하는 데이터 망과 직접 연결되지 않는다면, 해킹과 같은 보안성 문제 또는 자신과 관련 없는 데이터 패킷들이 자신의 데이터 망으로 유입되어 전송 지연, 패킷 손실을 발생하는 문제를 우려하게 된다.
따라서, 후원 연결에 대해서는 다른 어플리케이션들과 구별되는 별도의 망을 구성할 필요가 있다. 그런데, 별도의 망을 이용하기 위해서는 각 후원 연결에 해당하는 데이터 네트워크와 네트워크 사업자의 망 사이에 P-GW가 별도로 유지되어야 한다. 즉, 후원 연결에 해당하는 데이터 네트워크를 담당하는 P-GW와 후원 연결 외의 데이터 네트워크를 담당하는 P-GW를 별도로 두고, 단말은 P-GW들과 각각 연결되어야 한다. 이를 위하여, 단말은 후원 연결에 해당하는 데이터 네트워크로의 분리된 연결을 요청하기 위해, 별도의 APN 값을 네트워크에 전송하여 IP 주소를 할당받는다. 별도의 APN 값이 수신되면, 네트워크는 데이터 망과 P-GW를 할당하여 후원 연결에 해당하는 데이터 패킷을 라우팅하게 된다.
그러나, 특정 어플리케이션을 이용하기 위해 어떠한 P-GW 또는 어떠한 데이터 망을 사용해야 하는지에 대한 정보를 단말이 관리하기는 매우 어렵다. 특히, 단말에 설치되는 어플리케이션의 수는 수십만개 이상이고 새로운 어플리케이션이 지속적으로 등장하고 있어, 각각의 어플리케이션에 대한 데이터 망 또는 별도의 P-GW에 대한 정보를 단말에 미리 저장하는 것은 한계가 있다. 또한, 어플리케이션의 서비스 사업자들은 지역별로 서버 및 망을 다르게 구성하게 될 수 있으며, 각 서버의 IP 주소도 유동적으로 할당받아 변경가능하기 때문에, 고정적으로 어플리케이션/데이터망/P-GW 의 매핑 정보를 단말에 저장하는 것도 어렵다. 따라서, 단말에 동적으로(dynamically) APN을 할당하는 것이 요구된다.
상술한 문제점들을 고려하여, 이하에서는 실시 예들에 따른 접속 절차 수행 방법을 제안한다. 도 11 내지 도 13은 제안하는 실시 예에 따른 접속 절차 수행 방법을 도시하는 흐름도이다.
먼저, 도 11에서는 단말이 접속 절차를 통해서 서로 다른 APN을 동적으로 할당받는 과정이 도시된다. 단말은 네트워크에 자신을 등록하기 위한 접속 절차를 통해서, 네트워크가 제공할 수 있는 APN을 알려줄 것을 네트워크로 요청한다. 즉, 단말은 MME로 접속 요청 메시지를 전송하는 과정에서 접속 요청 메시지에 포함된 특정 필드(예를 들어, APN 정보 요청 필드)에 APN 리스트를 요청하는 정보를 포함시킬 수 있다(S1120). 또는, 단말이 APN 리스트를 요청하는 메시지가 별도의 메시지로 구현될 수도 있으며, 이때의 메시지는 APN 정보 문의 메시지(APN information inquiry message)라 부를 수 있다.
한편, 단말이 APN의 정보를 요청하는 것은 후원 연결(sponsored connectivity)을 수립하기 위한 과정의 일환이므로, APN 정보의 요청은 곧 후원 연결의 요청으로 이해될 수도 있다. 또한, 도 11에서 APN 정보의 요청이나 후원 연결의 요청이 접속 절차를 통해 이루어지는 것으로 도시되고 설명하였으나, TAU(Tracking Area Update) 절차의 TAU 요청 메시지를 통해서도 수행될 수 있으며, 후원 연결을 위한 새로운 메시지(예를 들어, 후원 접속 요청 메시지(sponsored attach request message)가 정의될 수도 있다.
단말로부터 APN 정보를 요청받은 네트워크(또는, MME)는 단말의 가입 정보, 위치 등 단말과 관련된 정보를 고려하여 단말에 허용된 APN의 목록 및 관련 정보를 수집한다(S1130). 이어서, 네트워크는 단말에게 허용된 APN의 리스트와 APN에 관련된 정보를 단말로 전송한다(S1150). 네트워크는 접속 승인 메시지(attach accept message)에 포함된 특정 필드(예를 들어, APN 정보 응답 필드)에 APN의 리스트와 APN에 관련된 정보를 포함시켜 단말로 전송할 수도 있으며, APN 정보를 전송하기 위한 별도의 메시지가 구현될 수도 있다(예를 들어, APN 정보 응답 메시지(APN information response message)). 접속 승인 메시지 대신 TAU 승인 메시지가 활용될 수도 있다.
한편, 네트워크가 단말에게 전달할 APN 정보가 없는 경우, 네트워크는 단말에게 APN 정보가 없음을 나타내는 정보를 명시적으로 알려준다. 또한, 앞서 설명한 과정과는 달리 단말이 명시적으로 APN 정보를 네트워크로 요청하지 않더라도, 네트워크는 특정 상황에서 단말에게 APN 정보를 전달할 수도 있다.
네트워크가 단말에게 전송하는 APN에 관련된 정보에 대해 구체적으로 설명한다. APN에 관련된 정보는 APN 설정 정보(APN configuration information)으로도 부를 수 있으며, 특정 APN에 연계된 서비스 및/또는 특정 APN에 연계된 서비스를 식별할 수 있는 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, APN #1이 페이스북(facebook) 서비스와 연결되는 경우, 네트워크는 APN 설정 정보를 통해 페이스북의 서비스 명, 서비스 식별 ID, 서비스 제공자, 어플리케이션 ID, 어플리케이션 이름 등을 제공하여 APN #1 과 페이스북 서비스가 연계됨을 단말에 알려줄 수 있다. 나아가, 특정 APN에 연계된 서비스의 카테고리에 대한 정보도 APN 설정 정보로써 단말로 전송될 수 있다. 예를 들어, APN #2이 여행 카테고리에 관련되는 경우, 네트워크는 APN #2와 함께 여행에 관련된 서비스들이 제공될 수 있음을 APN 설정 정보로써 단말에 전송할 수 있다.
또한, APN 설정 정보는 APN에 연결된 IP 플로우(flow) 및 서버에 대한 정보도 포함할 수 있다. 예를 들어, APN 설정 정보는 특정 APN으로 접속 가능한 웹사이트 이름, IP 주소, 포트 번호에 대한 정보도 포함할 수 있다.
또한, APN 설정 정보는 APN에 연계된 서비스가 무료로 제공될 수 있는지에 대한 정보도 포함할 수 있다. 예를 들어, APN #1의 서비스가 무료로 제공될 수 있는 것인지, 누구에 의해 무료로 제공되는지에 대한 정보도 APN 설정 정보에 포함될 수 있다. 더하여, APN #1을 통해 무료 서비스를 제공받기 위한 조건 또한 APN 설정 정보에 포함될 수 있다. 무료 서비스를 제공받기 위한 조건의 예를 들면, 단말이 어떠한 정보를 네트워크 또는 서비스 제공자에게 전달해야 하는지, 무료로 사용 가능한 데이터의 양, 무료로 서비스를 제공받을 수 있는 시간, 광고를 시청해야 하는지 여부, 서비스를 제공받기 위해 추가적으로 접속하거나 우선 접속해야 하는 사이트에 대한 정보 등이 무료 서비스를 제공받기 위한 조건이 될 수 있다. APN 설정 정보를 수신한 단말은 APN 설정 정보를 관련된 엔티티 또는 상위/하위 계층에 전달한다.
한편, 단말은 자신이 위치한 지역에서 접속 가능한 모든 네트워크에 접속하여 APN 설정 정보를 수신하고, 수신된 정보를 사용자에게 제시한 뒤 사용자의 최종적인 선택에 따라 특정 네트워크로 등록을 시도할 수도 있다. 다시 말해서, 단말에 연결될 수 있는 복수의 APN이 존재하는 경우, 그 중 어떠한 APN에 연결할 것인지는 단말의 사용자가 선택할 수도 있다.
이어서, 도 12에서는 단말이 특정 APN과의 PDN 연결을 생성하는 과정이 도시된다.
단말은 수신된 APN 설정 정보에 기초하여 선택된 특정 APN으로의 PDN 연결을 생성하기 위해, 네트워크로 PDN 연결 요청 메시지를 전송한다(S1210). 단말이 해당 APN으로 무료 연결 또는 후원 연결을 원하는 경우, 해당 PDN 연결 요청 메시지는 이를 알리는 정보(후원 연결 정보)를 포함할 수 있다. 이러한 무료 연결 또는 후원 연결은, 앞서 설명했듯이 사용자의 데이터 연결에 따른 사용 요금을 사용자가 일부 또는 전부 납부하지 않고 제3자가 대신 납부하는 연결을 의미한다.
네트워크는 단말로부터 특정 APN에 대한 후원 연결을 요청하는 PDN 연결 요청 메시지가 수신되면, 해당 APN을 관리하는 서버(예를 들어, APN 연결 인증 서버(APN connectivity authorization server))에 단말의 연결을 허가할지 문의한다. 이 과정에서 네트워크는 APN 연결 인증 서버로 단말의 서비스 가입 정보와 단말의 식별자 정보를 함께 전달할 수 있다. APN 연결 인증 서버는 단말로의 무료 연결 또는 후원 연결을 승인할지 결정하고, 네트워크로 응답한다. 네트워크는 APN 연결 인증 서버로부터 무료 연결 또는 후원 연결이 승인됨에 따라, S1220 내지 S1270 과정을 통해 SGW 및 PGW를 거쳐 PDN 연결을 생성한다. 도 12에는 명시적으로 도시되지 않으나, APN 연결 인증 서버로부터 무료 연결 또는 후원 연결이 거절되는 경우, 네트워크는 단말로 PDN 연결이 거절되었음을 알리는 메시지를 전송할 수도 있다.
한편, 상술한 PDN 연결 과정에서, 앞서 수신한 APN 설정 정보에서 무료/후원 연결을 위해 특정 사이트에 추가로 접속하거나 연결한다는 조건이 존재하는 경우, 단말은 해당 사이트로의 접속을 수행해야 한다.
이상에서는 단말의 접속 절차를 통해 후원 연결(또는, 무료 연결)이 생성되는 과정을 설명하였다. 이하에서는, 접속 절차가 실패하는 경우의 실시 예를 구체적으로 설명한다.
도 13에서는 도 11에서 설명한 접속 절차가 거절되는 경우의 실시 예가 도시된다. 앞서 도 11에서 설명한 바와 같이, 단말은 후원 연결을 요청하기 위해 접속 요청 메시지를 전송하는 과정에서 후원 연결 요청 필드를 포함시켜 전송할 수 있다. 접속 요청 메시지를 수신한 네트워크는 단말이 후원 연결을 요구함을 인식할 수 있으며, 단말의 가입 정보를 HSS로부터 수신받아 후원 연결을 제공할지 말지 결정할 수 있다. 네트워크가 단말에 대해 후원 연결을 지원하지 않기로 결정한 경우, 또는 네트워크 자체가 후원 연결 기능을 구현하지 않는 경우, 네트워크는 단말에게 접속 거절 메시지(attach reject message)를 전송할 수 있다. 접속 거절 메시지를 수신한 단말은 네트워크와 후원 연결을 생성할 수 없음을 알게 된다.
그런데, 이 과정에서 단말이 접속 거절 메시지를 수신하였으며 단말이 해당 네트워크에 가입된 단말이 아닌 경우, 단말은 다른 네트워크 사업자에게 다시 접속 요청 메시지를 전송해서 위치 등록을 수행해야 한다. 이때, 단말은 네트워크를 선택하고 접속 요청 메시지를 전송하여 후원 연결을 요청하고 접속 거절 메시지를 수신하는 동안 아직 네트워크와의 위치 등록을 수행하지 못한 상태이다. 이와 같이, 위치 등록을 하지 못하는 시간 동안 단말은 긴급 전화의 발신이나 착신호를 수신할 수 없는 문제점이 발생한다.
또한, 단말이 후원 연결을 요청하는 접속 요청 메시지를 전송했다 하더라도 네트워크가 모든 단말의 후원 연결을 지원해줄 수 있는 것은 아니다. 예를 들어, 어떠한 서비스 사업자가 통신 사업자와 100Mbps의 후원 연결 계약을 맺은 경우, 또는 서비스 사업자가 동시에 처리할 수 있는 접속 수가 100인 경우를 생각해본다. 이러한 경우, 서비스 사업자가 동시에 후원 연결을 지원할 수 있는 한계를 초과하는 요청이 수신되면, 네트워크는 접속 거절 메시지를 단말에게 전송하게 된다. 이러한 경우에는, 단말은 후원 연결을 제공하는 APN에 대해서 후원 연결을 요청했음에도 불구하고 접속 거절 메시지를 수신하게 된다. 따라서, 단말은 불필요하게 접속 절차를 수행함으로써 무선 자원을 낭비함은 물론, 접속 절차가 정상적으로 수행되지 않는 시간동안 인터넷 서비스를 이용할 수 없는 문제가 발생한다. 다시 말해서, 단말은 후원 연결과 관련된 접속 절차를 최대한 빠르게 수행하지 못하는 경우, 다른 기본적인 서비스까지 제공받지 못할 수 있어 문제가 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서, 접속 절차가 실패하더라도 단말이 새로운 접속 절차를 수행하기까지의 과정을 최소화할 필요가 있다. 따라서, 제안하는 실시 예에 의하면 네트워크 엔티티가 단말에게 접속 거절 메시지를 전송할 때(S1340), 새로운 셀의 정보 및/또는 새로운 PLMN의 정보를 포함시켜 전송할 수 있다.
이러한 접속 거절 메시지를 수신한 단말은 수신된 셀의 정보를 이용하여 새로운 셀에 빠르게 캠핑(camping)하거나 새로운 PLMN과의 연결을 빠르게 수립할 수 있다. 다시 말해서, 단말이 접속 거절 메시지를 수신한 이후에 새로운 셀이나 PLMN을 검색하는 과정을 제거하기 위해, 네트워크는 접속 거절 메시지에 새로운 접속 절차를 위한 정보를 포함시켜 단말로 전송할 수 있다. 네트워크는 단말로부터 기수신한 접속 요청 메시지에 포함된 단말의 가입자 정보를 이용하여, 단말에게 즉시 서비스를 제공할 수 있는 셀에 대한 정보(예를 들어, 셀이 지원하는 주파수 대역, PCI(Physical Cell ID) 정보 등)를 제공할 수 있다. 또는, 네트워크는 단말이 어떠한 PLMN을 선택하여 접속을 시도해야 하는지에 대한 정보도 포함시켜 단말로 전송할 수도 있다. 후원 연결이 실패했음을 알리는 접속 거절 메시지를 수신한 단말은, 메시지에 포함된 셀 및/또는 PLMN 정보를 기반으로 새로운 셀을 빠르게 선택하고, 새로운 접속 요청 메시지를 전송하여 새로운 PDN 연결을 생성할 수 있다(S1350). 상술한 실시 예를 통해, 접속 중단 시간을 최소화할 수 있게 된다.
또 다른 실시 예에 의하면, 상술한 APN 설정 정보를 MME로부터의 NAS 시그널링이 아닌 RRC 시그널링 형태로 구현하는 방식도 가능하다. 예를 들어, eNB로부터의 SIB(System Information Block)를 이용하여 APN 설정 정보가 단말에게 전달될 수 있다. 즉, eNB의 위치에서 접속 가능한 각 네트워크들이 무료 연결 또는 후원 연결을 지원하는지 여부가 SIB를 통해서 단말에 알려질 수 있다. 이러한 경우, 단말은 SIB를 통해 전달받은 APN 설정 정보를 상위 계층에 전달하고, 이를 바탕으로 캠핑할 셀을 선택하는 방식으로 동작할 수 있다.
네트워크 스캐닝(scanning) 과정에서, 단말은 자신이 위치한 곳에서 접속할 수 있는 PLMN과 오퍼레이터를 검색하게 된다. 단말은 무료 연결 또는 후원 연결을 상위계층 또는 사용자가 요구할 경우, 무료 연결 또는 후원 연결을 제공하는 PLMN에 우선적으로 캠핑 및 접속을 시도한다. 여기서, 무료 연결 또는 후원 연결을 제공하는 PLMN은 앞서 설명한 SIB를 통해 수신된 APN 설정 정보에서 무료 연결 또는 후원 연결을 제공하는 것으로 지시된 PLMN이다. 또는, 매뉴얼 네트워크 선택 모드(manual network selection mode)가 동작 중인 경우, 검색된 PLMN 정보 등이 상위 계층에으로 전달될 때, 해당 PLMN이 무료 연결 또는 후원 연결을 지원하는지 여부에 대한 정보도 함께 전달될 수 있다.
한편, 네트워크 사업자는 후원 연결을 요청하는 모든 단말에게 후원 연결을 제공할 수는 없다. 네트워크 사업자는 후원 연결을 제공하는 데에 요구되는 비용을 제공하는 제3자가 존재하는 경우에만 단말에게 후원 연결을 제공할 수 있다. 또한, 네트워크 사업자는 해당 비용을 지불하는 제3자가 허용한 트래픽에 대해서만 데이터 전송 서비스를 제공할 것이다. 그런데, 사용자의 단말은 안드로이드 또는 iOS와 같이 다양한 어플리케이션을 지원하는 운영 체제를 기반으로 한다. 그리고, 각각의 어플리케이션들은 다양한 시간에 다양한 종류의 데이터 패킷을 생성하며, 경우에 따라서는 사용자가 인식하지 못하는 패킷들이 전송되기도 한다. 예를 들어, 대부분의 채팅 어플리케이션들은 사용자의 어플리케이션이 유지되고 있음을 알리기 위해 백그라운드에서 휴면 상태가 아님을 알리는 메시지를 어플리케이션 서버로 전송한다.
이때, 이러한 어플리케이션들의 데이터가 제3자가 제공하는 서비스라면 후원 연결에 의해 지원하는 것이 문제가 되지 않는다. 그러나, 만약 이러한 데이터 패킷들이 제3자가 제공하는 서비스와 무관한 경우, 데이터에 대해서 네트워크 사업자는 제3자에게 비용을 청구할 수가 없다. 또한, 네트워크 사업자가 단말의 사용자에게 비용을 청구한다면, 사용자가 의도하지 않은 데이터 패킷에 대한 과금이 되어 후원 연결의 전제하에 의도치 않은 상황이 되어 문제가 된다.
따라서, 후원 연결이 제공될 때 단말의 운영 체제에 의하여 허가되지 않은 트래픽이 송수신되는 것을 차단하기 위한 과정이 요구된다. 특히, 네트워크 사업자에 의해 제공되는 후원 연결이 사용자의 단말이 사용하는 모든 서비스를 커버하지 않는 경우에 대한 해결책이 요구된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 네트워크는 특정 사이트들과 서비스들에 대해서만 무료 연결 또는 후원 연결을 지원하는 경우, 이러한 정보를 추가적으로 단말에 알릴 수 있다. 단말은 어플리케이션으로부터 데이터 패킷만 전달받기 때문에, 어플리케이션과 각 어플리케이션에서 생성한 데이터 패킷과의 연계성에 대해서는 알 수 없다. 따라서, 네트워크는 후원 연결과 관련되어 단말이 전송하도록 허용된 데이터 패킷에 대한 정보(예를 들어, IP 주소, 포트 등의 정보)를 단말에게 알릴 수 있으며, 이러한 정보는 후원 연결을 제공한다는 정보와 함께 단말로 전달될 수 있다.
단말은 후원 연결과 관련하여 허용된 데이터 패킷에 대한 정보를 수신하면, 어플리케이션에서 전송을 요청한 데이터 패킷들을 검사하고, 네트워크에서 전달받은 허용된 IP 주소 또는 포트와 일치하지 않는 데이터 패킷들은 네트워크로 전송하지 않는다. 즉, 단말은 후원 연결 도중에 전송이 허용되는 데이터 패킷만을 네트워크로 전송한다.
또 다른 실시 예에 의하면, 단말은 네트워크에 무료 연결 또는 후원 연결을 요청하기에 앞서, 먼저 무료/후원 연결을 지원하는지 여부를 문의할 수 있다. 단말은 네트워크와의 등록 과정에서 무료 연결 또는 후원 연결의 지원 여부를 문의할 수 있으며, 단말은 네트워크가 단말에게 무료/후원 연결을 지원할 수 있는지 판단하는 과정에서 고려할 정보를 추가적으로 네트워크로 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말은 자신이 어떠한 사이트에 접속하고 싶은지에 대한 정보(예를 들어, 사이트 주소, IP 주소 등), 자신이 관심있는 정보(예를 들어, 게임, 여행 등)를 네트워크로 전송할 수 있다.
네트워크는 단말의 문의에 따라 무료 연결 또는 후원 연결을 지원할 수 있는 것으로 판단한 경우, 단말의 PDN 연결에 대한 설정(또는, 베어러 설정)에 관련된 정보를 단말에게 전송한다. 이때, 네트워크는 단말에게 추가적으로 무료 연결 또는 후원 연결과 관련된 정보를 함께 전송할 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 무료 연결 또는 후원 연결을 언제까지 제공할 수 있는지에 대한 정보, 단말이 어떠한 사이트에 연결할 수 있는지에 대한 정보 등을 단말로 전송할 수 있다. 단말에게 전송된 무료 연결 또는 후원 연결 관련 정보는 TFT(Traffic Flow Template)와 유사한 포맷으로 설정되어 단말의 데이터 패킷을 필터링하는 방식으로 구현될 수 있다.
만약 네트워크가 단말의 문의에 따라 무료 연결 또는 후원 연결을 지원할 수 없는 것으로 판단한 경우, 네트워크는 단말에게 무료 연결 또는 후원 연결이 거절되었음을 알리는 정보를 전송한다. 도 13에서 설명한 방식과 유사하게, 네트워크는 거절을 알리는 정보와 함께 무료 연결 또는 후원 연결이 가능한 사이트, 서비스 등에 대한 정보를 단말에게 알릴 수 있다.
이상에서 제안한 실시 예는 상술한 바에 따른 어플리케이션 사업자에 의한 무료 연결 또는 후원 연결의 경우 외에도 확장되어 적용될 수 있다. 예를 들어, 일반 사용자가 직접 비용을 지불하는 경우에 있어서도 단말은 특정 APN을 동적으로 할당받기 위해 접속 요청 과정을 활용할 수 있다. 즉, 후원 연결 또는 무료 연결이 아닌 다른 목적을 위해서 상술한 시그널링 프로세스가 유사하게 활용되는 것 또한 가능하다.
이상에서 설명한 실시 예들과 유사하게, 네트워크 슬라이싱(network slicing) 환경을 고려할 수 있다. 외부의 어플리케이션 서버와 상관없이 3GPP 네트워크 망 내부에서 새로운 네트워크 슬라이싱 타입이 생성될 때마다, 망 내부의 슬라이스 DB 서버에 새로운 슬라이스의 정보가 저장될 수 있다. 예를 들어, 새로운 슬라이스가 지원하는 어플리케이션 서비스 리스트 또는 지원하는 데이터 베어러의 QoS 등에 대한 정보가 슬라이스 DB 서버에 저장될 수 있다. 이 경우, 단말은 특정 PLMN에서 지원하는 슬라이스의 목록을 알기 위해 상술한 바와 같이 접속 요청 메시지를 통해 네트워크에 문의할 수 있으며, 네트워크로부터 접속 승인 메시지를 통해 슬라이스 목록에 대한 정보를 수신할 수 있다.
4. 장치 구성
도 14는 제안하는 실시 예에 따른 노드 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
제안하는 실시 예에 따른 단말 장치(100)는, 송수신장치(110), 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다. 송수신장치(110)는 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 송신하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 또는, 송수신장치(110)는 송신부와 수신부로 분리되어 구현될 수도 있다. 단말 장치(100)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 단말 장치(100) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 단말 장치(100)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 본 발명에서 제안하는 단말 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리(130)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
도 14를 참조하면 제안하는 실시 예에 따른 네트워크 노드 장치(200)는, 송수신장치(210), 프로세서(220) 및 메모리(230)를 포함할 수 있다. 송수신장치(210)는 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 송신하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 네트워크 노드 장치(200)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 송수신장치(210)는 송신부와 수신부로 분리되어 구현될 수도 있다. 프로세서(220)는 네트워크 노드 장치(200) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 네트워크 노드 장치(200)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 본 발명에서 제안하는 네트워크 노드 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리(230)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
또한, 위와 같은 단말 장치(100) 및 네트워크 장치(200)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 장치, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상술한 바와 같은 접속 절차 수행 방법은 3GPP 시스템뿐 아니라, 그 외에도 IEEE 802.16x, 802.11x 시스템을 포함하는 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말이 접속 절차(attach procedure)를 수행하는 방법에 있어서,
    후원 연결(sponsored connectivity)을 제공하는 APN(Access Point Name)을 알려줄 것을 요청하는 APN 정보 요청 필드를 포함하는 접속 요청 메시지(attach request message)를 네트워크 엔티티로 전송하는 단계;
    상기 네트워크 엔티티로부터, 상기 후원 연결이 지원될 수 없음을 나타내는 정보 및 새로운 접속 절차를 위한 정보를 포함하는 접속 거절 메시지(attach reject message)를 수신하는 단계; 및
    상기 새로운 접속 절차를 위한 정보에 포함된 셀(cell) 정보에 기초하여, 새로운 접속 요청 메시지를 다른 네트워크 엔티티로 전송하는 단계를 포함하는, 접속 절차 수행 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 새로운 접속 절차를 위한 정보에 포함된 상기 셀 정보는 상기 단말에게 즉시 서비스를 제공할 수 있는 셀의 주파수 대역 정보 또는 셀 ID에 대한 정보를 포함하며, 상기 새로운 접속 절차를 위한 정보는 상기 셀 정보에 관련된 PLMN(Public Land Mobile Network) 정보를 더 포함하는 것인, 접속 절차 수행 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 새로운 접속 요청 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 PLMN 정보에 따라 선택된 PLMN을 통해서 상기 셀에 접속하는 단계; 및
    상기 셀로부터 수신된 시스템 정보를 이용하여 상기 새로운 접속 요청 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는, 접속 절차 수행 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 엔티티로부터 상기 후원 연결이 지원됨을 나타내는 정보를 포함하는 접속 승인 메시지(attach accept message)가 수신되는 경우, 상기 접속 승인 메시지에 따라 PDN(Packet Data Network) 연결을 생성하는 단계를 더 포함하는, 접속 절차 수행 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접속 승인 메시지는 상기 단말이 후원 연결을 생성할 수 있는 APN 목록 및 상기 APN목록에 포함된 APN들에 관련된 APN 설정 정보(APN configuration information)를 포함하며,
    상기 PDN 연결을 생성하는 단계는, 상기 APN 목록에서 선택된 APN에 대한 PDN 연결 요청 메시지(PDN connectivity request message)를 전송하는 것인, 접속 절차 수행 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 APN 설정 정보는 상기 APN들에 매핑된 서비스의 식별 정보, 상기 APN들에 매핑된 서비스의 카테고리 정보, 상기 APN들과 연결된 IP 플로우(flow) 또는 서버에 대한 정보, 상기 APN들이 지원하는 후원 연결의 기간에 대한 정보, 및 상기 APN들이 지원하는 후원 연결의 조건에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 접속 절차 수행 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 단말은 상기 PDN 연결을 통해서 전송할 것이 허용된 데이터 패킷 외에는 네트워크로 전송하지 않는 것인, 접속 절차 수행 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 접속 절차(attach procedure)를 수행하는 단말에 있어서,
    송신부;
    수신부; 및
    상기 송신부 및 상기 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    후원 연결(sponsored connectivity)을 제공하는 APN(Access Point Name)을 알려줄 것을 요청하는 APN 정보 요청 필드를 포함하는 접속 요청 메시지(attach request message)를 네트워크 엔티티로 전송하고,
    상기 네트워크 엔티티로부터, 상기 후원 연결이 지원될 수 없음을 나타내는 정보 및 새로운 접속 절차를 위한 정보를 포함하는 접속 거절 메시지(attach reject message)를 수신하고,
    상기 새로운 접속 절차를 위한 정보에 포함된 셀(cell) 정보에 기초하여, 새로운 접속 요청 메시지를 다른 네트워크 엔티티로 전송하는 것인, 단말.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 새로운 접속 절차를 위한 정보에 포함된 상기 셀 정보는 상기 단말에게 즉시 서비스를 제공할 수 있는 셀의 주파수 대역 정보 또는 셀 ID에 대한 정보를 포함하며, 상기 새로운 접속 절차를 위한 정보는 상기 셀 정보에 관련된 PLMN(Public Land Mobile Network) 정보를 더 포함하는 것인, 단말.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 PLMN 정보에 따라 선택된 PLMN을 통해서 상기 셀에 접속하고, 상기 셀로부터 수신된 시스템 정보를 이용하여 상기 새로운 접속 요청 메시지를 전송하는 것인, 단말.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 네트워크 엔티티로부터 상기 후원 연결이 지원됨을 나타내는 정보를 포함하는 접속 승인 메시지(attach accept message)가 수신되는 경우, 상기 프로세서는 상기 접속 승인 메시지에 따라 PDN(Packet Data Network) 연결을 생성하는 것인, 단말.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 접속 승인 메시지는 상기 단말이 후원 연결을 생성할 수 있는 APN 목록 및 상기 APN목록에 포함된 APN들에 관련된 APN 설정 정보(APN configuration information)를 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 APN 목록에서 선택된 APN에 대한 PDN 연결 요청 메시지(PDN connectivity request message)를 전송하는 것인, 단말.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 APN 설정 정보는 상기 APN들에 매핑된 서비스의 식별 정보, 상기 APN들에 매핑된 서비스의 카테고리 정보, 상기 APN들과 연결된 IP 플로우(flow) 또는 서버에 대한 정보, 상기 APN들이 지원하는 후원 연결의 기간에 대한 정보, 및 상기 APN들이 지원하는 후원 연결의 조건에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 단말.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 단말은 상기 PDN 연결을 통해서 전송할 것이 허용된 데이터 패킷 외에는 네트워크로 전송하지 않는 것인, 단말.
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