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WO2017135779A1 - 무선 통신 시스템에서 rrc 연결 재개를 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 rrc 연결 재개를 수행하는 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
WO2017135779A1
WO2017135779A1 PCT/KR2017/001269 KR2017001269W WO2017135779A1 WO 2017135779 A1 WO2017135779 A1 WO 2017135779A1 KR 2017001269 W KR2017001269 W KR 2017001269W WO 2017135779 A1 WO2017135779 A1 WO 2017135779A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
message
resume
nas
mme
rrc
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/KR2017/001269
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김태훈
이재욱
변대욱
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 US16/075,112 priority Critical patent/US10681767B2/en
Publication of WO2017135779A1 publication Critical patent/WO2017135779A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/20—Manipulation of established connections
    • H04W76/27—Transitions between radio resource control [RRC] states
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/19—Connection re-establishment
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    • H04W76/20—Manipulation of established connections
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/30—Connection release
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/30—Connection release
    • H04W76/34—Selective release of ongoing connections

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for performing RRC connection resumption in a wireless communication system.
  • M2M smartphone-to-machine communication
  • smart phones and tablet PCs which require high data transmission rates
  • M2M smartphone-to-machine communication
  • carrier aggregation technology, cognitive radio technology, etc. to efficiently use more frequency bands, and increase the data capacity transmitted within a limited frequency Multi-antenna technology, multi-base station cooperation technology, and the like are developing.
  • a node is a fixed point capable of transmitting / receiving a radio signal with a UE having one or more antennas.
  • a communication system having a high density of nodes can provide higher performance communication services to the UE by cooperation between nodes.
  • a method of resuming radio resource control (RRC) connection by a base station in a wireless communication system includes: performing an RRC connection resumption procedure with a user equipment (UE); Sending a resume request message to a mobility management entity (MME); And if the resume request is not allowed, receiving a resume failure message from the MME, wherein the resume failure message may include a non-access stratum (NAS) reject cause.
  • RRC radio resource control
  • a base station that performs radio resource control (RRC) connection resumption in a wireless communication system includes a radio frequency (RF) unit and a processor configured to control the RF unit, the processor comprising: Perform RRC connection resumption procedure with user equipment (UE), send resumption request message to mobility management entity (MME), and if resumption request is not allowed, receive resumption failure message from MME And the resume failure message may include a non-access stratum (NAS) reject cause.
  • RRC radio resource control
  • a method of transmitting a signal by a mobility management entity (MME) in a wireless communication system includes receiving a resume request message from a base station performing an RRC connection resumption procedure; Determining whether a resume request is allowed based on the resume request message; And if the resume request is not allowed, sending a resume failure message to the base station, where the resume failure message may include a non-access stratum (NAS) reject cause.
  • MME mobility management entity
  • the method of performing the radio resource control connection resumption may further include transmitting an RRC message including the cause of the NAS rejection to the user equipment.
  • the RRC message may be a conventional RRC message (eg, an RRC connection reconfiguration message and a downlink information transfer message) or a new RRC message.
  • the method may further include performing an RRC connection release procedure based on a method for resuming a radio resource control connection resumption failure message.
  • the RRC message may be an RRC connection release message.
  • the performing of the RRC connection resumption procedure may include receiving an RRC connection resumption completion message from the user equipment.
  • the NAS message may be discarded after receiving the resume failure message.
  • the resume request message may be an S1-AP UE context resume request message.
  • the resume request message or the resume failure message may not include a NAS message.
  • the resume failure message may be an S1-AP UE context resume failure message.
  • the resume failure message may further include a back-off timer value.
  • RRC connection resumption may be performed in a wireless communication system.
  • 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.
  • FIG 5 illustrates LTE protocol stacks for the user plane and control plane.
  • 6 is a flowchart for explaining a random access process.
  • RRC 7 is a diagram illustrating a connection process in a radio resource control (RRC) layer.
  • RRC radio resource control
  • FIG. 8 illustrates a UE triggered service request procedure.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method for a base station to initiate a connection suspend procedure according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a method for a UE to start a connection resumption procedure according to an embodiment.
  • FIG. 11 illustrates an example of successfully operating a UE context suspend procedure in an S1-AP section according to an embodiment.
  • FIG. 12 illustrates an example of successfully operating a UE context resumption procedure in an S1-AP section according to an embodiment.
  • FIG. 13 illustrates an example in which a UE context resume procedure fails in an S1-AP section according to an embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an initial UE message transmission procedure according to one embodiment.
  • 15 is a diagram for explaining a downlink NAS transmission procedure.
  • 16 is a diagram for describing a connection resumption procedure, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram for describing a method of transmitting a NAS message after successfully resuming an S1-AP section according to an embodiment.
  • 18 to 19 are diagrams for explaining an example in which a NAS message cannot be delivered after resuming of an S1-AP section fails, according to an embodiment.
  • FIG. 20 illustrates a case in which resumption fails in the S1-AP section according to an embodiment.
  • FIG. 21 illustrates a case in which resumption fails in the S1-AP section according to another embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of a node device applied to the proposal of the present invention.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some of the components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment, or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the 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.
  • the present specification is 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321, 3GPP TS 36.322, 3GPP TS 36.323, 3GPP TS 36.331, 3GPP TS 23.401, 3GPP TS 24.301, 3GPP TS 23.228, 3GPP TS 29.228, 3GPP TS 23 218, 3GPP TS 22.011, 3GPP TS 36.413, which may be incorporate by reference.
  • IP Multimedia Subsystem or IP Multimedia Core Network Subsystem An architectural framework for providing standardization for delivering voice or other multimedia services over IP.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • Evolved Packet System A network system consisting 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 / eNB base station of the E-UTRAN. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • UE User Equipment
  • the UE may be referred to in terms of terminal (UE), mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the UE may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smart phone, a multimedia device, or the like, or may be a non-portable device such as a personal computer (PC) or a vehicle-mounted device.
  • PDA personal digital assistant
  • PC personal computer
  • 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. .
  • PCRF Policy and Charging Rule Function
  • -OMA DM Open Mobile Alliance Device Management: A protocol designed for the management of mobile devices such as mobile phones, PDAs, portable computers, etc., including device configuration, firmware upgrade, error report, etc. Performs the function of.
  • OAM Operaation Administration and Maintenance
  • a group of network management functions that provides network fault indication, performance information, and data and diagnostics.
  • Non-Access Stratum Upper stratum of the control plane between the UE and the MME.
  • EMM EPS Mobility Management: A sub-layer of the NAS layer, where the EMM is in the "EMM-Registered” or “EMM-Deregistered” state depending on whether the UE is network attached or detached. There may be.
  • ECM Connection Management (ECM) connection A signaling connection for the exchange of NAS messages, established between the UE and the MME.
  • An ECM connection is a logical connection consisting of an RRC connection between a UE and an eNB and an S1 signaling connection between the eNB and the MME. Once the ECM connection is established / terminated, the RRC and S1 signaling connections are established / terminated as well.
  • the established ECM connection means that the UE has an RRC connection established with the eNB, and the MME means having an S1 signaling connection established with the eNB.
  • the ECM may have an "ECM-Connected" or "ECM-Idle" state.
  • AS Access-Stratum: Contains a protocol stack between the UE and a wireless (or access) network, and is responsible for transmitting data and network control signals.
  • NAS configuration MO Management Object: A MO (Management object) used in the process of setting parameters related to NAS functionalities to the UE.
  • Packet Data Network A network in which a server supporting a 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).
  • APN Access Point Name: A string indicating or identifying a PDN. In order to access the requested service or network, it goes through a specific P-GW, which means a predefined name (string) in the network so that the P-GW can be found. (For example, internet.mnc012.mcc345.gprs)
  • RAN Radio Access Network: a unit including a NodeB, an eNodeB and a Radio Network Controller (RNC) controlling them in a 3GPP network. It exists between the UEs and provides connectivity to the core network.
  • RNC Radio Network Controller
  • HLR Home Location Register
  • HSS Home Subscriber Server
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • ANDSF Access Network Discovery and Selection Function: Provides a policy that allows a UE to discover and select an available access on an operator basis as a network entity.
  • EPC path (or infrastructure data path): user plane communication path through EPC
  • E-UTRAN Radio Access Bearer refers to the concatenation of the S1 bearer and the corresponding data radio bearer. If there is an E-RAB, there is a one-to-one mapping between the E-RAB and the EPS bearer of the NAS.
  • GTP GPRS Tunneling Protocol
  • GTP A group of IP-based communications protocols used to carry general packet radio service (GPRS) within GSM, UMTS and LTE networks.
  • GTP and proxy mobile IPv6-based interfaces are specified on various interface points.
  • GTP can be decomposed into several protocols (eg, GTP-C, GTP-U and GTP ').
  • GTP-C is used within the GPRS core network for signaling between Gateway GPRS Support Nodes (GGSN) and Serving GPRS Support Nodes (SGSN).
  • GGSN Gateway GPRS Support Nodes
  • SGSN Serving GPRS Support Nodes
  • GTP-C allows the SGSN to activate a session (eg PDN context activation), deactivate the same session, adjust the quality of service parameters for the user.
  • GTP-U is used to carry user data within the GPRS core network and between the radio access network and the core network.
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • 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.
  • EPC is a core network (Core Network) of the IP mobile communication system for the 3GPP LTE system, it can support packet-based real-time and non-real-time services.
  • existing mobile communication systems ie, 2nd or 3rd generation mobile communication systems
  • two distinct sub-domains of CS Circuit-Switched
  • PS Packet-Switched
  • the function has been implemented.
  • the sub-domains of CS and PS have been unified into one IP domain.
  • a connection between a UE having an IP capability and a UE may include an IP-based base station (eg, evolved Node B (eNodeB)), an EPC, an application domain (eg, IMS (eg, IP Multimedia Subsystem)).
  • eNodeB evolved Node B
  • EPC an application domain
  • IMS 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 the boundary point between the radio access network (RAN) and the core network, and is an element that functions to maintain a data path between the eNB and the PDN GW.
  • the SGW serves as a local mobility anchor point. That is, packets may be routed through the SGW for mobility in the E-UTRAN (Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later).
  • E-UTRAN Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later.
  • SGW also provides mobility with other 3GPP networks (RANs defined before 3GPP Release-8, such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • RANs defined before 3GPP Release-8 such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • EDGE Enhanced Data rates for Global Evolution
  • the PDN GW corresponds to the termination point of the data interface towards the packet data network.
  • the PDN GW may support policy enforcement features, packet filtering, charging support, and the like.
  • mobility management between 3GPP networks and non-3GPP networks 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 numerous eNBs 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 UE having IP capability includes an IP provided by an operator (ie, an operator) via various elements in the EPC, based on 3GPP access as well as non-3GPP access. Access to a service network (eg, IMS).
  • a 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.
  • S1-MME Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME.
  • S1-U Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunneling and inter eNB path switching during handover.
  • S3 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 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 It provides user plane tunnelling and tunnel management between Serving GW and PDN GW.
  • 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.
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between trusted non-3GPP access and PDN GW.
  • S2b is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between the ePDG and the PDN GW.
  • FIG. 2 is an exemplary view showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • the eNB is responsible for routing resources to the gateway, scheduling and transmission of paging messages, scheduling and transmission of broadcast channels (BCH), and uplink and downlink resources while the Radio Resource Control (RRC) connection is active.
  • Functions for dynamic allocation to the UE, configuration and provision for measurement of eNB, 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 UE and an eNB
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a user plane between a UE and an eNB. .
  • the air interface protocol is based on the 3GPP radio access network standard.
  • the air interface protocol is composed of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally, and a user plane and control for data information transmission vertically. It is divided into a control plane for signal transmission.
  • the protocol layers are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems, and includes L1 (first layer), L2 (second layer), and L3 (third layer). ) Can be separated.
  • OSI Open System Interconnection
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control layer on the upper side through a transport channel, and data between the medium access control layer and the physical layer is transmitted through the transport channel.
  • data is transmitted between different physical layers, that is, between physical layers of a transmitting side and a receiving side through a physical channel.
  • the physical channel is composed of several subframes on the time axis and several subcarriers on the frequency axis.
  • one subframe includes a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers on the time axis.
  • One subframe consists of a plurality of resource blocks, and one resource block consists of a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers.
  • the transmission time interval (TTI) which is a unit time for transmitting data, is 1 ms corresponding to one subframe.
  • the physical channels present in the physical layer of the transmitting side and the receiving side are physical downlink shared channel (PDSCH), physical uplink shared channel (PUSCH), and physical downlink control channel (PDCCH), which are control channels, 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. 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 UE and the E-UTRAN.
  • the UE If an RRC connection is established between the RRC of the UE and the RRC layer of the wireless network, the UE is in an RRC connected mode, otherwise it is in an RRC idle mode. .
  • the RRC state refers to whether or not the RRC of the UE is in a logical connection with the RRC of the E-UTRAN. If the RRC state is connected, the RRC_CONNECTED state is called. Since the UE in the RRC_CONNECTED state has an RRC connection, the E-UTRAN can determine the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus can effectively control the UE. On the other hand, in the UE of RRC_IDLE state, the E-UTRAN cannot detect the existence of the UE, and is managed by the core network in units of a tracking area (TA), which is a larger area than the cell.
  • TA tracking area
  • the UE in the RRC_IDLE state is only identified whether the UE exists in a larger area unit than the cell, and the UE should transition to the RRC_CONNECTED state in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data.
  • Each TA is identified by a tracking area identity (TAI).
  • the UE may configure a TAI through a tracking area code (TAC), which is information broadcast in a cell.
  • TAI tracking area identity
  • the UE When the user first powers up the UE, the UE first searches for an appropriate cell, then establishes an RRC connection in the cell, and registers information of the UE in the core network. Thereafter, the UE stays in the RRC_IDLE state. The UE staying in the RRC_IDLE state (re) selects a cell as needed and looks at system information or paging information. This is called camping on the cell.
  • the UE staying in the RRC_IDLE state needs to establish an RRC connection, the UE establishes an RRC connection with the RRC of the E-UTRAN through the RRC connection procedure and transitions to the RRC_CONNECTED state.
  • 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
  • Evolved Session Management belonging to the NAS layer performs functions such as default bearer management and dedicated bearer management, so that the UE is in charge of controlling the PS service from the network.
  • the default bearer resource is characterized in that it is allocated from the network when the network is first connected to a specific Packet Data Network (PDN).
  • PDN Packet Data Network
  • the network allocates an IP address available to the UE so that the UE 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 / reception and a non-GBR bearer having a best effort QoS characteristic without guaranteeing bandwidth.
  • GBR guaranteed bit rate
  • a non-GBR bearer is allocated.
  • the bearer allocated to the UE in the network is called an evolved packet service (EPS) bearer, and when the EPS bearer is allocated, the network allocates one ID. This is called EPS bearer ID.
  • EPS bearer ID This is called EPS bearer ID.
  • One EPS bearer has a QoS characteristic of a maximum bit rate (MBR) or / and a guaranteed bit rate (GBR).
  • FIG. 5 illustrates LTE protocol stacks for the user plane and control plane.
  • FIG. 5 (a) illustrates user plane protocol stacks over UE-eNB-SGW-PGW-PDN
  • FIG. 5 (b) illustrates control plane protocol stacks over UE-eNB-MME-SGW-PGW.
  • the GTP-U protocol is used to forward user IP packets over an S1-U / S5 / X2 interface. If a GTP tunnel is established for data forwarding during LTE handover, an End Marker Packet is transferred over the GTP tunnel as the last packet.
  • the S1AP protocol is applied to the S1-MME interface.
  • the S1AP protocol supports functions such as S1 interface management, E-RAB management, NAS signaling delivery and UE context management.
  • the S1AP protocol conveys an initial UE context to the eNB to set up E-RAB (s), and then manages modification or release of the UE context.
  • the GTP-C protocol is applied to the S11 / S5 interfaces.
  • the GTP-C protocol supports the exchange of control information for the creation, modification and termination of GTP tunnel (s).
  • the GTP-C protocol creates data forwarding tunnels in case of LTE handover.
  • protocol stacks and interfaces illustrated in FIGS. 3 and 4 may also apply to the same protocol stacks and interfaces of FIG. 5.
  • 6 is a flowchart illustrating a random access procedure in 3GPP LTE.
  • the random access procedure is performed for the UE to obtain UL synchronization with the base station or to be allocated UL radio resources.
  • the UE receives a root index and a physical random access channel (PRACH) configuration index from the eNB.
  • PRACH physical random access channel
  • Each cell has 64 candidate random access (RA) preambles defined by a Zadoff-Chu (ZC) sequence, and the root index is a logical index for the UE to generate 64 candidate random access preambles. .
  • RA random access
  • ZC Zadoff-Chu
  • the PRACH configuration index indicates a specific subframe and a preamble format capable of transmitting a random access preamble.
  • the random access process in particular the contention-based random access process, includes three steps.
  • the messages transmitted in the following steps 1, 2, and 3 may also be referred to as msg1, msg2, and msg4, respectively.
  • the UE transmits a randomly selected random access preamble to the eNB.
  • the UE selects one of the 64 candidate random access preambles.
  • the corresponding subframe is selected by the PRACH configuration index.
  • the UE transmits the selected random access preamble in the selected subframe.
  • the eNB that receives the random access preamble sends a random access response (RAR) to the UE.
  • the random access response is detected in two stages. First, the UE detects a PDCCH masked with random access-RNTI (RA-RNTI). The UE receives a random access response in a Medium Access Control (MAC) Protocol Data Unit (PDU) on the PDSCH indicated by the detected PDCCH.
  • the RAR includes timing advance (TA) information indicating timing offset information for UL synchronization, UL resource allocation information (UL grant information), a temporary UE identifier (eg, temporary cell-RNTI, TC-RNTI), and the like. .
  • TA timing advance
  • the UE may perform UL transmission according to resource allocation information (ie, scheduling information) and a TA value in the RAR.
  • HARQ is applied to UL transmission corresponding to the RAR. Therefore, after performing the UL transmission, the UE may receive reception response information (eg, PHICH) corresponding to the UL transmission.
  • RRC 7 shows a connection process in a radio resource control (RRC) layer.
  • RRC radio resource control
  • the RRC state is shown depending on whether the RRC is connected.
  • the RRC state refers to whether or not an entity of the RRC layer of the UE is in a logical connection with the entity of the RRC layer of the eNB.
  • the non-state is called the RRC idle state.
  • the E-UTRAN can grasp the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus can effectively control the UE.
  • the idle state UE is not known to the eNB, but is managed by the core network in units of a tracking area, which is a larger area unit than a cell.
  • the tracking area is a collection unit of cells. That is, the idle state UE is identified only in a large area unit, and in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data, the UE must transition to the connected state.
  • the UE When a user first powers up a UE, the UE first searches for a suitable cell and then stays in an idle state in that cell. When the UE staying in the idle state needs to establish an RRC connection, the UE establishes an RRC connection with the RRC layer of the eNB through an RRC connection procedure and transitions to an RRC connected state. .
  • the UE in the idle state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt or an uplink data transmission is necessary, or a paging message is received from EUTRAN. In this case, the response message may be transmitted.
  • RRC connection setup complete In order to establish an RRC connection with the eNB, a UE in an idle state must proceed with an RRC connection procedure as described above.
  • the RRC connection process is largely performed by a UE transmitting an RRC connection request message to an eNB, an eNB sending an RRC connection setup message to the UE, and a UE completing the RRC connection setup to the eNB. (RRC connection setup complete) message is sent. This process will be described in more detail with reference to FIG. 7 as follows.
  • the UE When a UE in idle mode attempts to establish an RRC connection due to a call attempt, a data transmission attempt, or a response to an eNB paging, the UE first receives an RRC connection request message. Send to the eNB.
  • the eNB Upon receiving the RRC connection request message from the UE, the eNB accepts the RRC connection request of the UE when the radio resources are sufficient, and sends an RRC connection setup message, which is a response message, to the UE. do.
  • the UE When the UE receives the RRC connection setup message, it transmits an RRC connection setup complete message to the eNB.
  • the UE When the UE successfully transmits an RRC connection establishment message, the UE establishes an RRC connection with the eNB and transitions to the RRC connected mode.
  • a service request process is performed so that a new traffic is generated and a UE in an idle state transitions to an active state capable of transmitting / receiving traffic.
  • the UE is registered in the network but the S1 connection is released due to traffic deactivation and no radio resources are allocated, that is, when the UE is in the EMM-Registered state but in the ECM-Idle state.
  • the UE transitions to an ECM-connected state when the UE requests a service from the network and successfully completes the service request process.
  • ECM connection RRC connection + S1 signaling connection
  • ECM-Idle ECM-Idle
  • the UE first notifies the UE that there is traffic to transmit, so that the UE can make a service request.
  • the network triggered service request procedure is briefly described as follows.
  • a signal is generated / needed to be transmitted to a UE in which the MME is in an ECM-IDLE state, for example, an MME / HSS-initiated detach for an ECM-IDLE mode UE.
  • the S-GW receives control signaling (eg, create bearer request or update bearer request)
  • the MME initiates a network initiation service request.
  • the S-GW When the S-GW receives a Create Bearer Request or Update Bearer Request for the UE, if the ISR is activated, and the S-GW sends downlink S1-U If it does not have and the SGSN notifies the S-GW that the UE has moved to the PMM-IDLE state or STANDBY state, the S-GW buffers a signaling message, downlink data notification (Downlink Data Notification) Send to trigger the MME and SGSN to page the UE.
  • the S-GW sends a second downlink data notification for the bearer having a higher priority (ie, ARP priority level) than the bearer to which the first downlink data notification was sent, waiting for the user plane to be established.
  • the S-GW sends a new downlink data notification message indicating the high priority to the MME.
  • the S-GW receives additional downlink data packets for a bearer of the same or higher priority as the bearer to which the first downlink data notification was sent or the second downlink in which the S-GW indicates the high priority.
  • the S-GW buffers these downlink data packets and does not send a new downlink data notification.
  • the S-GW will be informed about the current RAT type based on the UE triggered service request process.
  • the S-GW will continue to execute the dedicated bearer activation or dedicated bearer modification process.
  • the S-GW sends the corresponding buffered signaling to the MME or SGSN where the UE is currently staying and informs the P-GW of the current RAT type if the RAT type has changed compared to the last reported RAT type.
  • the current RAT type information is conveyed from the P-GW to the PCRF. If the PCRF response leads to EPS bearer modification, the P-GW initiates a bearer update process.
  • the S-GW includes both EPS bearer ID and ARP when sending downlink data notification. If the downlink data notification is triggered by the arrival of downlink data packets to the S-GW, the S-GW includes the EPS bearer ID and ARP associated with the bearer from which the downlink data packet was received.
  • the S-GW includes the EPS bearer ID and ARP if present in the control signaling. If the ARP is not present in the control signaling, the S-GW includes the ARP in a stored EPS bearer context.
  • the L-GW receives downlink data for a UE in ECM-IDLE state, if there is a LIPA PDN connection, the L-GW sends the first downlink user packet to the S-GW and buffers all other downlink packets. do.
  • the S-GW triggers the MME to page the UE. See section 5.3.4.3 of the 3GPP TS 23.401 document for details on the network trigger service request process.
  • FIG. 8 illustrates a UE triggered service request procedure.
  • a UE having traffic to be transmitted transmits an RRC connection request to an eNB through a random access procedure of steps 1) to 3).
  • the eNB accepts the RRC connection request from the UE, the RRC connection setup message is transmitted to the UE, and the UE receiving the RRC connection setup message sends a service request message to the RRC connection setup complete message to the eNB.
  • It may be described as follows from the service request point of view between the UE and the MME.
  • the UE sends a NAS message service request encapsulated in an RRC message (eg, RA msg5 in FIG. 8) to the eNB to the MME.
  • RRC message eg, RA msg5 in FIG. 8
  • the eNB forwards the NAS message to the MME.
  • NAS messages are encapsulated within S1-AP.
  • the MME sends an S1-AP initial context setup request message to the eNB. This step activates radio and S1 bearers for all active EPS bearers.
  • the eNB stores a security context, MME signaling connection ID, EPS bearer QoS (s), and the like within the UE context.
  • the eNB performs a radio bearer establishment process.
  • the radio bearer establishment process includes steps 6) to 9) of FIG. 8.
  • the eNB sends an S1-AP message Initial Context Setup Complete to the MME.
  • the MME sends a Modify Bearer Request message to the S-GW per PDN connection.
  • the S-GW returns a Modify Bearer Response to the MME as a response to the Modify Bearer Request message.
  • Traffic is transmitted / received through the E-RAB set through the service request process.
  • MTC machine type communication
  • MTC mainly refers to information exchange performed between a machine and an eNB without human intervention or with minimal human intervention.
  • MTC can be used for data communication such as meter reading, level measurement, surveillance camera utilization, measurement / detection / reporting such as inventory reporting of vending machines, etc. It may be used for updating an application or firmware.
  • the amount of transmitted data is small, and data transmission or reception (hereinafter, transmission / reception) sometimes occurs. Due to the characteristics of the MTC, for the UE for MTC (hereinafter referred to as MTC UE), it is efficient to lower the UE manufacturing cost and reduce battery consumption at a low data rate.
  • MTC UEs are less mobile, and thus, the channel environment is hardly changed.
  • the MTC UE is likely to be located at a location that is not covered by a normal eNB, for example, a basement, a warehouse, a mountain, and the like.
  • the signal for the MTC UE is better to have a wider coverage than the signal for a legacy UE (hereinafter, a legacy UE).
  • IoT Internet of Things
  • CIoT cellular IoT
  • NB-IoT narrowband
  • CIoT can be used for relatively long periods of traffic (eg smoke alarm detection, power failure notifications from smart meters, tamper notifications, smart utilities (gas / Water / electricity) metering reports, software patches / updates, etc.) and 'IoT' devices with ultra-low complexity, power proposals and low data rates.
  • traffic eg smoke alarm detection, power failure notifications from smart meters, tamper notifications, smart utilities (gas / Water / electricity) metering reports, software patches / updates, etc.
  • 'IoT' devices with ultra-low complexity, power proposals and low data rates.
  • a UE of a conventional EMM-Idle mode needs to make a connection with a network.
  • the service request process of FIG. 8 should be successfully performed, which is not desirable for CIoT, which requires optimized power consumption for CIoT of low complexity / power and low data rate.
  • two optimizations for CIoT in EPS a user plane CIoT EPS optimization, and a control plane CIoT EPS optimization, were defined.
  • User plane CIoT EPS optimization and control plane CIoT EPS optimization are also called U-plane solutions and C-plane solutions, respectively.
  • the user plane EPS optimization function supports the transmission of user plane data without having to use a service request procedure to reset the access layer (AS) context at the serving eNodeB and the UE.
  • AS access layer
  • the UE needs to perform initial connection setup to establish an AS bearer and an AS security context in the network and the UE.
  • the UE refrains from issuing subsequent service requests until the AS context is available at the UE (see 3GPP standard documents TS 24.301 and TS 36.300), instead the UE initiates a Connection Resume procedure. It starts. If the connection resumption procedure fails, the UE may perform the connection resumption procedure again or start a conventional NAS procedure according to the indication of the base station.
  • an AS context must be transmitted between the eNodeBs (see 3GPP standard documents TS 36.300 and TS 36.423).
  • connection suspend procedure may be used to suspend the connection in the network if the UE and the network support user plane EPS optimization (see 3GPP standard document TS 36.300). At this time, the connection suspend procedure may be described as follows.
  • the UE When switching to ECM-Idle (or EMM-Idle), the UE stores AS information.
  • eNodeB stores the AS information, S1AP association and bearer context for that UE.
  • MME stores the S1AP association and bearer context for the UE and enters ECM-Idle mode with a suspend indication.
  • the UE and the eNodeB may store related AS information when the UE and the eNodeB transition to the ECM-Idle.
  • FIG. 9 illustrates a method for a base station to initiate a connection suspend procedure according to an embodiment.
  • a procedure for the base station to suspend connection is as follows.
  • the eNB instructs the MME that the RRC connection of the UE is suspended in order for the MME to enter the ECM-Idle.
  • data related to S1AP association, UE context, and bearer context necessary for resuming the connection may be maintained in the eNB, UE, and MME.
  • the MME may send a Release Access Bearers Request message to the Serving GW requesting the release of all S1-U bearers for the UE.
  • the serving GW may release all eNodeB related information (address and downlink TEIDs) for the UE and respond to the MME with a Release Access Bearers Response message. At this time, other elements of the serving GW context of the UE are not affected.
  • the serving GW buffers the received downlink packet for the UE and initiates a network triggered service request. At this time, if the function is enabled in the PDN according to the operator policy, the Abnormal Release of Radio Link indication may be used by the serving GW in subsequent decisions to trigger PDN charging suspension. have.
  • the Serving GW then informs the MME about the release of the S1-U bearer with a Release Access Bearer Response message.
  • the eNodeB sends an RRC message to stop the RRC connection to the UE.
  • connection resume procedure may be used for the UE to resume ECM connection if the UE and the network support user plane EPS optimization and have stored the necessary information for the UE to perform the connection resume procedure.
  • the connection resumption procedure is as follows.
  • the UE resumes connection with the network using the AS information stored during the connection suspend procedure.
  • the new eNB notifies the MME that the connection with the UE has been safely resumed and the MME enters ECM-Connected.
  • the MME has a S1AP association stored for the UE, and the MME receives an EMM procedure through another UE-associated logical S1-connection for that UE, tracking with the MME change.
  • the eNB When receiving a Tracking Area Update procedure, or when receiving an SGSN context request, when the UE is re-attached or the UE is detached, the eNB previously associated with the MME releases S1. Delete the stored S1AP association using the procedure.
  • FIG. 10 illustrates a method for a UE to start a connection resumption procedure according to an embodiment.
  • a procedure for the UE to resume connection is as follows.
  • the UE triggers a random access procedure for the eNB.
  • the UE triggers an RRC connection resumption procedure that includes the information the eNB needs to access the UE's stored AS context.
  • the E-UTRAN performs a security check.
  • the eNB provides the UE with a list of resumed radio bearers.
  • EPS bearer state synchronization is performed between the UE and the network. That is, the UE has no radio bearer set up and must locally remove the EPS bearer that is not the control plane EPS bearer. If a radio bearer is not configured for a default EPS bearer, the UE must locally deactivate all EPS bearers associated with the default EPS bearer.
  • the eNB informs the MME that the RRC connection of the UE has resumed in an S1-AP UE Context Active message containing a list of rejected EPS bearers (see 3GPP standard document TS 36.413).
  • the MME enters the ECM-CONNECTED state.
  • the MME identifies whether the UE has returned to the eNB storing the UE context and bearer context, including the data associated with the S1AP association, the DL TEID required to resume the connection. If a default EPS bearer is not allowed by the eNB, all EPS bearers associated with that default bearer are treated as non-accepted bearers.
  • the MME releases non-accepted and non-established bearers by triggering a bearer release procedure.
  • the MME announces the connection resumption with an S1-AP UE Context Active Acknowledgement message containing a list of denied EPS bearers.
  • step 4 the MME is included in the list of rejected EPS bearers, the eNB reconfigures the radio bearers.
  • the uplink data from the UE may be forwarded by the eNB to the serving GW.
  • the eNB transmits uplink data to the stored serving GW address and TEID during the connection resumption procedure.
  • the serving GW transmits uplink data to the PDN GW.
  • the MME shall send a modified bearer request message (including eNB address, S1 TEID (s) (DL), delayed downlink packet notification request, RAT Type, etc.) to the serving GW per PDN connection.
  • Send Modify Bearer Request message If the serving GW supports the procedure to modify the access bearer request, and if the serving GW does not need to send signaling to the PDN GW, then the MME is responsible for optimizing the signaling per UE (for downlink user plane for allowed EPS bearer).
  • a Modify Access Bearers Request (including an eNB address and TEID, delay downlink packet notification request, etc.) may be sent to the Serving GW.
  • the serving GW may transmit downlink data to the UE.
  • the MME and Serving GW will remember that any DL data buffered has been delivered for the UE using the power saving feature, and then the DL data buffer expiration time in the UE context in order to avoid unnecessary user plane installation with respect to the TAU. Delete (DL Data Buffer Expiration Time).
  • the serving GW returns a Modified Bearer Response (including the Serving GW address and TEID for uplink traffic) to the MME as a response to the Modify Bearer Request message, or In response to a Modify Access Bearers Request message, a Modified Access Bearers Response (including a serving GW address and a TEID for uplink traffic) may be returned.
  • a Modified Bearer Response including the Serving GW address and TEID for uplink traffic
  • the modifying GEAR bearers (Modify Access Bearers) without S5 / S8 signaling or without corresponding Gxc signaling other than for serving GW to suspend charging in the PDN GW. If the MME request cannot be serviced in the Request message, the Serving GW shall respond to the MME indicating that modifications are not limited to S1-U bearers, and the MME shall modify the Bearer Request message for each PDN connection. message) to repeat the request.
  • SIPTO on the local network is enabled for stand-alone GW deployment and PDN connections, and the stand-alone local home network ID that the UE accesses indicates that the UE supports SIPTO @ LN PDN connections. If different from the local home network ID that was initiated, the MME requests the SIPTO to disconnect from the local network PDN connection with a "reactivation requested" cause value. If the UE does not have another PDN connection, the MME may initiate an "explicit detach with reattach required" procedure.
  • the L-GW CN address of the cell to which the UE accesses is enabled for the collocated LGW deployment and PDN connections, and the UE accesses the L-GW CN of the cell from which the UE initiates SIPTO on the local network PDN connection If different from the address, the MME requests the SIPTO to disconnect from the local network PDN connection with a "reactivation requested" cause value. If the UE does not have another PDN connection, the MME may initiate an "explicit detach with reattach required" procedure.
  • the purpose of the UE context suspend procedure is to suspend UE context, UE-associated logical S1-connection and associated bearer context in E-UTRAN and EPC.
  • FIG. 11 illustrates an example of successfully operating a UE context suspend procedure in an S1-AP section according to an embodiment.
  • the eNB starts the procedure by sending a UE CONTEXT SUSPEND REQUEST message to the MME.
  • the MME may operate as defined in the 3GPP standard document TS 23.401.
  • the eNB suspends the UE context, and the UE-associated logical S1-connection and the associated bearer context may send the UE to RRC_IDLE.
  • the MME If Information on Recommended Cells and eNBs for Paging IE is included in the UE CONTEXT SUSPEND REQUEST message, the MME, if supported, stores the information and supports subsequent paging. Can be used.
  • the UE context resume procedure instructs the MME that the UE has resumed an interrupted RRC connection and instructs the MME to resume the UE context, UE-associated logical S1-connection and associated bearer contexts in the EPC. Can be used to request
  • FIG. 12 illustrates an example of successfully operating a UE context resumption procedure in an S1-AP section according to an embodiment.
  • the eNB starts the procedure by sending a UE CONTEXT RESUME REQUEST message to the MME. If the eNB is unable to admit all suspended E-RABs, the eNB should indicate this in the " E- RABs Failed To Resume List IE".
  • the MME may operate as defined in 3GPP standard document TS 23.401 and may respond with a UE CONTEXT RESUME RESPONSE. If the MME cannot accept all suspended E-RABs, the MME may indicate this in the " E- RABs Failed To Resume List IE".
  • FIG. 13 illustrates an example in which a UE context resume procedure fails in an S1-AP section according to an embodiment.
  • the MME when the MME is unable to resume a single E-RAB, this may be done by sending a UE CONTEXT RESUME FAILURE message to the eNB, UE context, UE-associated logical S1-connection and Indicates that the associated bearer context is in a suspended state.
  • the eNB may reject the request to resume the RRC connection as specified in the 3GPP standard document TS36.331.
  • the NAS signal connection suspend may be initiated by the network in EMM connected mode. Resumption of the suspended NAS signal connection is initiated by the UE.
  • the UE may enter the EMM-IDLE mode with the suspended indication, but may not consider the released NAS signal connection.
  • the UE may request the lower layer to resume the RRC connection.
  • the NAS may provide the lower layer with the RRC establishment cause and call type.
  • the UE may enter the EMM-CONNECTED mode. If the SERVICE REQUEST message is pending, the message may not be sent. If a SERVICE REQUEST message and another initial NAS message are pending, the message can be sent. If the NAS message is discarded and not transmitted to the network, the uplink NAS COUNT value corresponding to the message may be reused for the next uplink NAS message to be transmitted.
  • EMM-IDLE mode with suspend indication if the RRC connection resume indication has failed, the UE enters EMM-IDLE mode without suspend indication, resending a pending initial NAS procedure message, or an ongoing NAS procedure. Can be restarted.
  • the network switches to EMM-IDLE mode with a suspended indication, but may not consider disconnected NAS signaling.
  • the network may enter the EMM-CONNECTED mode.
  • the message for delivering the NAS message is as follows.
  • the initial UE message may be an S1-AP message for transmitting the first UL NAS message
  • the downlink NAS transport message is a NAS in the downlink direction. It may be an S1-AP message for delivering the message.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an initial UE message transmission procedure according to one embodiment.
  • the eNB when the eNB receives the first UL NAS message transmitted over an RRC connection for forwarding to the MME from the air interface, the eNB calls the NAS transmission procedure and sends the NAS message as a NAS-PDU IE to the MME.
  • An initial UE message (INITIAL UE MESSAGE) may be transmitted.
  • the eNB assigns a unique eNB UE S1AP ID to be used for the UE, and the eNB may include this ID in the initial UE message message.
  • the selected PLMN is indicated by the PLMN Identity IE in the TAI IE included in the initial UE message.
  • the eNB may include the S-TMSI IE in an initial UE message. If the eNB does not support NNSF and the eNB receives the GUMMEI IE from the air interface, the eNB may include the GUMMEI IE in an initial UE message. If the eNB does not support NNSF and the eNB receives the GUMMEI Type IE from the air interface, the eNB may include the GUMMEI Type IE in an initial UE message.
  • 15 is a diagram for explaining a downlink NAS transmission procedure.
  • the MME needs to send a NAS message transparently to the UE via the eNB, and a UE-associated logical S1-connection exists for the UE, or
  • the MME may transmit a DOWNLINK NAS TRANSPORT message including a NAS message to the eNB as a NAS-PDU IE.
  • the MME allocates a unique MME UE S1AP ID to be used by the UE and includes it in the DOWNLINK NAS TRANSPORT message.
  • the eNB By receiving the MME UE S1AP ID IE in the DOWNLINK NAS TRANSPORT, the eNB establishes a UE-associated logical S1-connection.
  • the NAS-PDU IE may include an MME-UE message transmitted without interpretation at the eNB.
  • the message for delivering the NAS message is as follows.
  • UE CONTEXT RESUME REQUEST indicates to the MME that the UE has resumed a suspended RRC connection, or allows the EPC to resume the UE context, UE-associated logical S1-connection and associated bearer context. Can be used to request an MME.
  • MME receiving the UE CONTEXT RESUME REQUEST message may transmit a UE CONTEXT RESUME FAILURE message to the eNB, when a single E-RAB cannot be resumed.
  • the eNB receiving this may release the RRC connection. That is, the eNB can release the RRC connection and release all related signaling and user data transmission resources.
  • the MME may send a UE CONTEXT RESUME RESPONSE to the eNB.
  • the UE may be considered to be in ECM-IDLE state.
  • the UE may perform cell selection / reselection according to PLMN selection according to 3GPP standard documents TS 36.304 and TS 23.122. Except for the UE whose RRC connection is suspended, there is no UE context in the E-UTRAN for the UE in ECM-IDLE state. There is no S1_MME and S1_U connection for the UE in ECM-IDLE state.
  • the UE may operate as follows.
  • the UE may perform a tracking area update.
  • a periodic tracking area update procedure may be performed to notify the EPC that the UE is available.
  • the UE can perform the tracking area update.
  • the UE may perform tracking area update.
  • Tracking area update for the change of the UE's core network performance information or UE specific DRX parameter may be performed.
  • the UE may perform tracking area update.
  • the UE may perform tracking area update.
  • the UE may respond to paging from the MME by performing a service request procedure, or if the UE suspends its RRC connection, the UE may initiate a connection resumption procedure.
  • the UE may start a connection resumption procedure.
  • the UE and the MME enter the ECM-CONNECTED state.
  • Initial NAS messages that start transitioning from ECM-IDLE to ECM-CONNECTED state are Attach Request, Tracking Area Update Request, Service Request or Detach Request.
  • the UE is in ECM IDLE state, the UE and the network may be asynchronous. In other words, the UE and the network may have different sets of established EPS bearers.
  • the set of EPS Bearers can be synchronized between the UE and the network.
  • ECM-IDLE or EMM-IDLE
  • the following shows an operation of the terminal performing the connection resumption procedure in the case of the service request procedure of the procedure using the initial NAS message.
  • the UE may initiate a connection resumption procedure.
  • the UE may start a connection resumption procedure.
  • the UE when there is uplink data to receive or send paging, the UE conventionally performed a service request procedure. However, if the UE (NAS layer) can use the user plane EPS optimization, and suspend RRC connection, the UE will perform a Connection Resume procedure.
  • NAS layer NAS layer
  • 16 is a diagram for describing a connection resumption procedure, according to an exemplary embodiment.
  • the procedure of performing a connection resumption procedure is as follows.
  • Uplink data is generated for the UE to send. If the UE (NAS layer) is in the EMM-Idle mode with a suspend instruction, the connection resume procedure is started.
  • the UE (AS layer) transmits RA msg1 to the eNB to perform a random access procedure.
  • the eNB sends the RA msg2 to the UE (AS layer).
  • the UE After the UE (AS layer) successfully performs the random access procedure, the UE sends an RRC Connection Resume Request message including a Resume Id to the eNB to RA msg3.
  • the eNB determines that the UE context can be resumed through the Resume Id, the eNB informs the UE (AS layer) of this via the RRC Connection Resume Complete message (RA msg 4). The eNB informs the MME through the S1-AP UE Context Active message that the RRC connection of the UE has been resumed.
  • the MME confirms the UE and the eNB, the MME sends an S1-AP UE Context Active Acknowledgment message to the eNB, and the UE switches to the ECM-CONNECTED state.
  • the eNB upon receiving the UE Context Active Acknowledgment message, performs an RRC configuration procedure.
  • the UE When uplink data to be transmitted is generated or a UE receives a paging message from the MME, the UE may operate as follows.
  • the RRC establishment cause and call type are also indicated as an AS layer.
  • the cause of RRC setup and the call type indicate the purpose of establishing an RRC connection (or NAS connection), which is used when an AS layer accesses a network (ie eNB), and the network (ie eNB) based on this information. This can be used to determine whether to request a connection.
  • the AS layer receiving the service request message indicates an RRC establishment cause and a call type to the RRC connection request (RA msg 3) and transmits it to the eNB.
  • RA msg5 is not transmitted, and the MME cannot receive a service request message.
  • the eNB allows the UE to resume request (RA msg3) (RA msg4), the eNB sends an S1-AP UE Context active message to the MME.
  • the MME when the MME does not receive a service request message from the UE but receives the S1-AP Context Active, a situation in which a service reject message should be transmitted is generated. Since it cannot be resumed by a single bearer, a UE context resume failure message is transmitted to the eNB rather than a denial of service message. At this time, since the eNB that receives this performs the RRC release procedure, the MME cannot transmit a service rejection message. This may cause the following problems.
  • the S1-AP Context Active ack which is a response of the Active, may be instructed to reject the S1-AP Context Active and transmitted to the eNB.
  • the eNB which receives this sends the RRC connection release procedure.
  • the UE After receiving the RRC release procedure, the UE determines that the resumption procedure has failed and transmits a service request message to perform the service request procedure.
  • An RRC procedure for sending a service request may additionally occur.
  • the MME receiving this may send a denial of service message to the UE.
  • the MME has encountered a NAS rejection in step 1 above, since the NAS request message is not actually transmitted, the MME cannot transmit the NAS rejection message and can only perform rejection for S1-AP Context Active. This may cause unnecessary signaling in steps 3 and 4 above.
  • the MME If the MME cannot resume a single E-RAB, it sends a UE CONTEXT RESUME FAILURE message to the eNB, thereby sending the UE context, UE-associated logical S1-connection and associated bearer context. To release it.
  • the eNB Upon receiving the UE CONTEXT RESUME FAILURE message, the eNB performs an RRC connection release procedure and releases all associated signaling and user data transmission resources.
  • FIG. 17 is a diagram for describing a method of transmitting a NAS message after successfully resuming an S1-AP section according to an embodiment.
  • an S1-AP message may be transmitted according to the procedure shown in FIG. 18.
  • the resume procedure operates, and after the resume procedure is completed, a procedure for delivering NAS messages is performed.
  • 18 to 19 are diagrams for explaining an example in which a NAS message cannot be delivered after resuming of an S1-AP section fails, according to an embodiment.
  • operation may be performed as follows.
  • the eNB receives the S1-AP UE Context Resume Failure (step 2)
  • the eNB releases the RRC connection, all signaling and data transport resources (step 3).
  • the eNB cannot transmit the NAS message.
  • the eNB cannot transmit an initial UE message including a NAS message to the MME (step 4).
  • the NAS message is not delivered to the MME and the MME fails to deliver the NAS to the eNB even if a NAS rejection occurs for the UE (step 5).
  • 'X' in the figure indicates that the procedure (steps 4 and 5) is not performed.
  • a NAS rejection situation may occur in an MME.
  • the eNB performs the release procedure (step 3) when the MME delivers the S1-AP UE Context Resume Failure (step 2), the NAS rejection message cannot be delivered (step 4).
  • 'X' in the figure indicates that the procedure (step 4) is not performed.
  • Rejection for the S1-AP message Rejection for the S1-AP message transmitted by the eNB, when the UE uses the user plane EPS optimization, the S1-AP message may be S1-AP Context Active.
  • Rejection of NAS message (e.g. service request message): Rejection of NAS message (e.g. service request message) transmitted by the NAS layer of the UE.
  • NAS message e.g. service request message
  • the MME receives a NAS message (ie service request message)
  • the cause of the rejection (situation)
  • the cause of the UE receiving the rejection message It describes the operation.
  • the above cases are described as 'S1-AP rejection' and 'NAS rejection', respectively.
  • the UE uses user plain EPS optimization (or in EMM-Idle mode with suspend indicator) the UE does not send a service request message to the MME.
  • the MME receives the S1-AP context active, a situation may arise where the conventional MME should reject the NAS message (e.g. denial of service).
  • the MME transmits 'NAS rejection' to the UE.
  • the MME does not receive a NAS message (ie service request message) from the UE, but rejects the NAS message If this occurs, we propose an operation to efficiently perform 'NAS rejection'.
  • the MME If a situation in which a NAS message is rejected even when the NAS message is received from the UE occurs, it can be applied to the case of operating to efficiently perform the 'NAS rejection'.
  • the MME sends the UE through S1-AP Context Active sent by the eNB.
  • the request is acknowledged.
  • the MME transmits the 'S1-AP rejection' after receiving the S1-AP Context Active, it also proposes a method for transmitting the 'NAS rejection'.
  • the eNB may deliver the cause of the NAS rejection to the UE through a transmission S1-AP message and radio signaling (RRC message).
  • RRC message radio signaling
  • the MME identifies the cause of the denial of service situation that is appropriate for the situation, as usual. Thereafter, the S1-AP message includes an IE (i.e. cause, T3446 timer) for NAS rejection. At this time, the MME may operate as follows to transmit it to the eNB.
  • an IE i.e. cause, T3446 timer
  • the S1-AP UE Context Active ack may be indicated by instructing the rejection of the S1-AP UE Context Active.
  • the S1-AP UE Context Active ack includes 'IE (ie cause, T3446 timer) for NAS rejection' to the eNB or a separate S1-AP message (eg Downlink).
  • a NAS transport message or a new S1-AP message) is transmitted to the eNB including the IE (ie cause, T3446 timer) for NAS rejection.
  • a new UE Context Active Failure message may be defined, and a relevant cause value for delivering an IE for 'NAS rejection' may be defined.
  • the eNB transmits the 'NAS rejection IE (i.e. cause, T3446 timer)' in the RRC message to the AS layer of the UE.
  • the RRC message may be an RRC connection release message.
  • the RRC connection release message may be transmitted including a separate cause (e.g. release of the NAS signaling connection) indicating that the NAS signaling connection is released.
  • the RRC message may be a new RRC message or a conventional RRCConnectionReconfiguration / DLInformationTransfer message.
  • an RRC procedure for transmitting an RRC message including a NAS PDU may be performed separately from the RRC connection release procedure.
  • the AS layer of the UE When the AS layer of the UE receives the RRC message transmitted in step 2, it may operate as follows. The following A and B may be performed together or one of them may be performed first. (A) The received 'NAS rejection IE (i.e. cause, T3446 timer)' is transmitted to the NAS layer of the UE. (B) transmit to the NAS layer with the cause of receiving the 'release of the NAS signaling connection'.
  • a and B may be performed together or one of them may be performed first.
  • the received 'NAS rejection IE i.e. cause, T3446 timer
  • the NAS layer of the UE which has received this, may operate as if it receives a 'NAS Rejection IE (i.e. cause, T3446 timer)' along with the denial of service message in step (A).
  • Step 4 (B) can be operated as in the prior art.
  • FIG. 20 illustrates a case in which resumption fails in the S1-AP section according to an embodiment.
  • NAS procedure of UE in EMM-IDLE mode with suspend indication is triggered with a suspend indication.
  • the NAS message is generated other than the service request message (e.g. extended service request or TAU request message).
  • the NAS layer holds the corresponding NAS message and delivers an RRC establishment cause and a call type to the AS layer.
  • the AS layer receiving this performs a RACH procedure and, if successful, performs a resume procedure.
  • the AS layer informs the NAS layer.
  • the NAS layer receiving this sends the pending NAS message to the AS layer.
  • the AS layer receiving this encapsulates the NAS message in RA msg5 and transmits it to the eNB.
  • the eNB sends an S1-AP UE Context Resume Request message to the MME.
  • the NAS reject cause may also be transmitted in a S1-AP UE context resume failure message.
  • the eNB discards the NAS message received in step 2.
  • the eNB forwards the NAS rejection to the UE-AS layer.
  • the method can be implemented in one of two ways. For example, when using the RRC connection release: eNB performs the release procedure due to the S1-AP UE context resume failure message received in step 4, and transmits to the UE-AS layer including the NAS rejection cause in the RRC connection release message . As another example, when using the RRCConnectionReconfiguration or DLInformationTransfer message or the New RRC message: The eNB transmits the NAS rejection cause to the UE-AS layer including the NAS rejection cause in the RRC message and then receives the S1-AP UE context received in step 4. Perform release procedure due to resume failure message.
  • the UE-AS layer delivers to the UE-NAS layer which is the cause of NAS rejection.
  • the UE-NAS layer may recognize the NAS rejection and the reason thereof.
  • FIG. 21 illustrates a case in which resumption fails in the S1-AP section according to another embodiment.
  • the NAS procedure of the UE in EMM-IDLE mode with suspend indication is triggered with a suspend indication. At this time, a NAS message has generated a service request message.
  • the NAS layer holds the corresponding NAS message and delivers an RRC establishment cause and a call type to the AS layer.
  • the AS layer which has received this, performs the RACH procedure and, if successful, performs the resume procedure.
  • the AS layer informs the NAS layer.
  • the AS layer transmits RA msg5 to the eNB.
  • the eNB sends an S1-AP UE Context Resume Request message to the MME.
  • the NAS reject cause may also be transmitted in a S1-AP UE context resume failure message.
  • the eNB forwards the corresponding NAS rejection to the UE-AS layer.
  • the method can be implemented in one of two ways. For example, when using the RRC connection release: eNB performs the release procedure due to the S1-AP UE context resume failure message received in step 4, and transmits to the UE-AS layer including the NAS rejection cause in the RRC connection release message . As another example, when using the RRCConnectionReconfiguration or DLInformationTransfer message or the New RRC message: The eNB transmits the NAS rejection cause to the UE-AS layer including the NAS rejection cause in the RRC message and then receives the S1-AP UE context received in step 4. Perform release procedure due to resume failure message.
  • the UE-AS layer delivers to the UE-NAS layer which will cause the NAS rejection.
  • the UE-NAS layer may recognize the NAS rejection and the reason thereof.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of a node device applied to the proposal of the present invention.
  • the UE device 100 may include a transceiver 110, a processor 120, and a memory 130.
  • the transceiver 110 may also be referred to as a radio frequency (RF) unit.
  • 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 UE device 100 may be connected to the external device by wire and / or wirelessly.
  • the processor 120 may control the overall operation of the UE device 100 and may be configured to perform a function of the UE device 100 to process and process information to be transmitted and received with an external device.
  • the processor 120 may be configured to perform the UE operation proposed in the present invention.
  • the processor 120 may control the transceiver 110 to transmit data or a message according to the proposal of 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 also be referred to as a radio frequency (RF) unit.
  • the transceiver 210 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.
  • 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 processor 220 may control the transceiver 110 to transmit data or a message to the UE or another network node according to the proposal of 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 UE device 100 and the network device 200 as described above may be implemented such that the details described in the various embodiments of the present invention described above are 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 above-described communication method can be applied not only to 3GPP systems but also to various wireless communication systems including IEEE 802.16x and 802.11x systems. Furthermore, the proposed method can be applied to mmWave communication system using ultra high frequency band.

Landscapes

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

Abstract

무선 통신 시스템에서 RRC 연결 재개를 수행 시 효율적으로 NAS 거절을 수행하기 하는 방법이 개시된다. 무선 통신 시스템에서 기지국이 무선 자원 제어 (radio resource control, RRC) 연결 재개를 수행하는 방법은 사용자 기기(user equipment, UE)와 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 단계; 이동성 관리 개체(mobility management entity, MME)로 재개 요청 메시지를 전송하는 단계; 및 재개 요청이 허용되지 않는 경우, MME로부터 비-접속 단(non-access stratum, NAS) 거절 원인(cause)을 포함하는 재개 실패 메시지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 RRC 연결 재개를 수행하는 방법 및 장치
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결 재개를 수행하는 방법 및 장치에 대한 것이다.
기기간(Machine-to-Machine, M2M) 통신과, 높은 데이터 전송량을 요구하는 스마트폰, 태블릿 PC 등의 다양한 장치 및 기술이 출현 및 보급되고 있다. 이에 따라, 셀룰러 네트워크에서 처리될 것이 요구되는 데이터 양이 매우 빠르게 증가하고 있다. 이와 같이 빠르게 증가하는 데이터 처리 요구량을 만족시키기 위해, 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집성(carrier aggregation) 기술, 인지무선(cognitive radio) 기술 등과, 한정된 주파수 내에서 전송되는 데이터 용량을 높이기 위한 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등이 발전하고 있다.
한편, 사용자기기(user equipment, UE)가 주변에서 접속(access)할 수 있는 노드(node)의 밀도가 높아지는 방향으로 통신 환경이 진화하고 있다. 노드라 함은 하나 이상의 안테나를 구비하여 UE와 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 높은 밀도의 노드를 구비한 통신 시스템은 노드들 간의 협력에 의해 더 높은 성능의 통신 서비스를 UE에게 제공할 수 있다.
본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결 재개를 수행하는 방법을 기술적 과제로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 양상에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국이 무선 자원 제어 (radio resource control, RRC) 연결 재개를 수행하는 방법은 사용자 기기(user equipment, UE)와 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 단계; 이동성 관리 개체(mobility management entity, MME)로 재개 요청 메시지를 전송하는 단계; 및 재개 요청이 허용되지 않는 경우, MME로부터 재개 실패 메시지를 수신하는 단계를 포함하며, 재개 실패 메시지는 비-접속 단(non-access stratum, NAS) 거절 원인(cause)을 포함할 수 있다.
다른 양상에 따르면, 무선 통신 시스템에서 무선 자원 제어 (radio resource control, RRC) 연결 재개를 수행하는 기지국은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하며, 프로세서는 사용자 기기(user equipment, UE)와 RRC 연결 재개 절차를 수행하고, 이동성 관리 개체(mobility management entity, MME)로 재개 요청 메시지를 전송하고, 재개 요청이 허용되지 않는 경우, MME로부터 재개 실패 메시지를 수신하도록 구성되며, 재개 실패 메시지는 비-접속 단(non-access stratum, NAS) 거절 원인(cause)을 포함할 수 있다.
또 다른 양상에 따르면, 무선 통신 시스템에서 이동성 관리 개체(mobility management entity, MME)가 신호를 전송하는 방법은 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 기지국으로부터 재개 요청 메시지를 수신하는 단계; 재개 요청 메시지에 기초하여 재개 요청이 허용되지 여부를 판단하는 단계; 및 재개 요청이 허용되지 않는 경우, 기지국으로 재개 실패 메시지를 전송하는 단계를 포함하며, 재개 실패 메시지는 비-접속 단(non-access stratum, NAS) 거절 원인(cause)을 포함 할 수 있다.
무선 자원 제어 연결 재개를 수행하는 방법은 NAS 거절 원인을 포함하는 RRC 메시지를 사용자 기기에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
RRC 메시지는 종래 RRC 메시지 (예를 들면, RRC 연결 재구성(RRC connection reconfiguration) 메시지 및 하향링크 정보 전달(DL information transfer) 메시지)이거나 새로운 RRC 메시지일 수 있다.
무선 자원 제어 연결 재개를 수행하는 방법재개 실패 메시지에 기초하여 RRC 연결 해제 절차를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
RRC 메시지를 사용자 기기에 전송하기 전 RRC 연결 해제 절차가 수행되는 경우, RRC 메시지는 RRC 연결 해제(RRC connection release) 메시지일 수 있다.
RRC 연결 재개 절차를 수행하는 단계는 사용자 기기로부터 RRC 연결 재개 완료 메시지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
RRC 연결 재개 완료 메시지가 NAS 메시지를 포함하는 경우, NAS 메시지는 재개 실패 메시지 수신 후 폐기(discard)될 수 있다.
재개 요청 메시지는 S1-AP UE 컨텍스트 재개 요청 메시지(S1-AP UE Context Resume Request message)일 수 있다.
재개 요청 메시지 또는 상기 재개 실패 메시지는 NAS 메시지를 포함하지 않을 수 있다.
재개 실패 메시지는 S1-AP UE 컨텍스트 재개 실패 메시지(S1-AP UE Context Resume Failure message)일 수 있다.
재개 실패 메시지는 백-오프 타이머 값(back-off timer value)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 무선 통신 시스템에서 RRC 연결 재개를 수행할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
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 사용자 평면 및 제어 평면을 위한 LTE 프로토콜 스택들을 예시한 것이다.
도 6은 임의 접속(random access) 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 무선 자원 제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 UE 트리거 서비스 요청 과정(UE triggered service request procedure)를 예시한 것이다.
도 9는 일 실시예에 따라 기지국이 연결 일시 중단 절차를 시작하기 위한 방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따라 UE가 연결 재개 절차를 시작하기 위한 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따라 S1-AP구간에서 UE 컨텍스트 일시 중단 절차가 성공적으로 동작하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따라 S1-AP구간에서 UE 컨텍스트 재개 절차가 성공적으로 동작하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따라 S1-AP구간에서 UE 컨텍스트 재개 절차가 실패하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 초기 UE 메시지 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 하향링크 NAS 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따라 연결 재개 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따라 S1-AP구간의 재개가 성공적으로 완료된 후, NAS 메시지가 전달되는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 내지 19는 일 실시예에 따라 S1-AP구간의 재개가 실패한 후, NAS 메시지가 전달되지 못하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따라 S1-AP구간에서 재개가 실패한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 다른 실시예에 따라 S1-AP구간에서 재개가 실패한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 제안에 적용되는 노드 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다.
또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서는 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321, 3GPP TS 36.322, 3GPP TS 36.323, 3GPP TS 36.331, 3GPP TS 23.401, 3GPP TS 24.301, 3GPP TS 23.228, 3GPP TS 29.228, 3GPP TS 23. 218, 3GPP TS 22.011, 3GPP TS 36.413의 표준 문서들 중 하나 이상에 의해 뒷받침될(incorporate by reference) 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
또한, 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
먼저, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다음과 같이 정의된다.
- IMS(IP Multimedia Subsystem or IP Multimedia Core Network Subsystem): IP 상으로 음성 또는 다른 멀티미디어 서비스를 배달하기 위한 표준화를 제공하기 위한 구조적(architectural) 프레임워크(framework).
- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술.
- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 PS(packet switched) 핵심(core) 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE/UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: GERAN/UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB/eNB: E-UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- UE(User Equipment): 사용자 기기. UE는 UE(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수도 있다. 또한, UE는 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 UE 또는 UE이라는 용어는 MTC 디바이스를 지칭할 수 있다.
- HNB(Home NodeB): UMTS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀(micro cell) 규모이다.
- HeNB(Home eNodeB): EPS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀 규모이다.
- MME(Mobility Management Entity): 이동성 관리(Mobility Management; MM), 세션 관리(Session Management; SM) 기능을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- PDN-GW(Packet Data Network-Gateway)/PGW/P-GW: UE IP 주소 할당, 패킷 스크리닝(screening) 및 필터링, 과금 데이터 취합(charging data collection) 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- SGW(Serving Gateway)/S-GW: 이동성 앵커(mobility anchor), 패킷 라우팅(routing), 휴지(idle) 모드 패킷 버퍼링, MME가 UE를 페이징하도록 트리거링하는 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- PCRF (Policy and Charging Rule Function): 서비스 flow 별로 차별화된 QoS 및 과금 정책을 동적(dynamic)으로 적용하기 위한 정책 결정(Policy decision)을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- OMA DM (Open Mobile Alliance Device Management): 핸드폰, PDA, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 모바일 디바이스들 관리를 위해 디자인된 프로토콜로써, 디바이스 설정(configuration), 펌웨어 업그레이드(firmware upgrade), 오류 보고 (Error Report)등의 기능을 수행함.
- OAM (Operation Administration and Maintenance): 네트워크 결함 표시, 성능정보, 그리고 데이터와 진단 기능을 제공하는 네트워크 관리 기능군.
- NAS(Non-Access Stratum): UE와 MME 간의 제어 플레인(control plane)의 상위 단(stratum). LTE/UMTS 프로토콜 스택에서 UE와 핵심(core) 네트워크간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층으로서, UE의 이동성을 지원하고, UE와 PDN GW 간의 IP 연결을 수립(establish) 및 유지하는 세션 관리 절차 및 IP 주소 관리 등을 지원한다.
- EMM (EPS Mobility Management): NAS 계층의 서브-계층으로서, UE가 네트워크 어태치(attach)되어 있는지 디태치(detach)되어 있는지에 따라 EMM은 "EMM-Registered" 아니면 "EMM-Deregistered" 상태에 있을 수 있다.
- ECM (EMM Connection Management) 연결(connection): UE와 MME가 사이에 수립(establish)된, NAS 메시지의 교환(exchange)을 위한 시그널링 연결(connection). ECM 연결은 UE와 eNB 사이의 RRC 연결과 상기 eNB와 MME 사이의 S1 시그널링 연결로 구성된 논리(logical) 연결이다. ECM 연결이 수립(establish)/종결(terminate)되면, 상기 RRC 및 S1 시그널링 연결은 마찬가지로 수립/종결된다. 수립된 ECM 연결은 UE에게는 eNB와 수립된 RRC 연결을 갖는 것을 의미하며, MME에게는 상기 eNB와 수립된 S1 시그널링 연결을 갖는 것을 의미한다. NAS 시그널링 연결, 즉, ECM 연결이 수립되어 있는지에 따라, ECM은 "ECM-Connected" 아니면 "ECM-Idle" 상태를 가질 수 있다.
- AS (Access-Stratum): UE와 무선(혹은 접속) 네트워크 간의 프로토콜 스택을 포함하며, 데이터 및 네트워크 제어 신호 전송 등을 담당한다.
- NAS 설정(configuration) MO (Management Object): NAS 기능(Functionality)과 연관된 파라미터들(parameters)을 UE에게 설정하는 과정에서 사용되는 MO (Management object).
- PDN(Packet Data Network): 특정 서비스를 지원하는 서버(예를 들어, MMS(Multimedia Messaging Service) 서버, WAP(Wireless Application Protocol) 서버 등)가 위치하고 있는 네트워크.
- PDN 연결: 하나의 IP 주소(하나의 IPv4 주소 및/또는 하나의 IPv6 프리픽스)로 표현되는, UE와 PDN 간의 논리적인 연결.
- APN (Access Point Name): PDN을 지칭하거나 구분하는 문자열. 요청한 서비스나 네트워크에 접속하기 위해서는 특정 P-GW를 거치게 되는데, 이 P-GW를 찾을 수 있도록 네트워크 내에서 미리 정의한 이름(문자열)을 의미한다. (예를 들어, internet.mnc012.mcc345.gprs)
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 NodeB, eNodeB 및 이들을 제어하는 RNC(Radio Network Controller)를 포함하는 단위. UE 간에 존재하며 핵심 네트워크로의 연결을 제공한다.
- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 식별자 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function): 하나의 네트워크 엔티티(entity)로서 사업자 단위로 UE가 사용 가능한 접속(access)을 발견하고 선택하도록 하는 Policy를 제공.
- EPC 경로(또는 infrastructure data path): EPC를 통한 사용자 평면 커뮤니케이션 경로
- E-RAB (E-UTRAN Radio Access Bearer): S1 베어러와 해당 데이터 무선 베어러의 연결(concatenation)을 말한다. E-RAB가 존재하면 상기 E-RAB와 NAS의 EPS 베어러 사이에 일대일 매핑이 있다.
- GTP (GPRS Tunneling Protocol): GSM, UMTS 및 LTE 네트워크들 내에서 일반 패킷 무선 서비스(general packet radio service, GPRS)를 나르기 위해 사용되는 IP-기반 통신들 프로토콜들의 그룹. 3GPP 아키텍쳐 내에는, GTP 및 프록시 모바일 IPv6 기반 인터페이스들이 다양한 인터페이스 포인트 상에 특정(specify)되어 있다. GTP는 몇몇 프로토콜들(예, GTP-C, GTP-U 및 GTP')으로 분해(decompose)될 수 있다. GTP-C는 게이트웨이 GPRS 지원 노드들(GGSN) 및 서빙 GPRS 지원 노드들(SGSN) 간 시그널링을 위해 GPRS 핵심(core) 네트워크 내에서 사용된다. GTP-C는 상기 SGSN이 사용자를 위해 세션을 활성화(activate)(예, PDN 컨텍스트 활성화(activation))하는 것, 동일 세션을 비활성화(deactivate)하는 것, 서비스 파라미터들의 품질(quality)를 조정(adjust)하는 것, 또는 다른 SGSN으로부터 막 동작한 가입자(subscriber)를 위한 세션을 갱신하는 것을 허용한다. GTP-U는 상기 GPRS 핵심 네트워크 내에서 그리고 무선 접속 네트워크 및 핵심 네트워크 간에서 사용자 데이터를 나르기 위해 사용된다. 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 핵심 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 핵심 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 캐퍼빌리티(capability)를 가지는 UE와 UE 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS(IP Multimedia Subsystem))을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway), PDN GW(Packet Data Network Gateway), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW(또는 S-GW)는 무선 접속 네트워크(RAN)와 핵심 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, UE가 eNB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW(또는 P-GW)는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME는, UE의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면(control plane) 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 휴지 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.
ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력(capability)를 가지는 UE는, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 운영자(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 1은 다양한 참조 포인트(reference point)들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 엔티티(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 참조 포인트라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 참조 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 참조 포인트들이 존재할 수 있다.
Reference Point Description
S1-MME Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME.
S1-U Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunneling and inter eNB path switching during handover.
S3 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 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 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 Reference point between MME and Serving GW.
SGi 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 참조 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 참조 포인트다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 참조 포인트다.
도 2는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도시된 바와 같이, eNB는 RRC(Radio Resource Control) 연결이 활성화되어 있는 동안 게이트웨이로의 라우팅, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송, 방송 채널(BCH)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향링크에서의 자원을 UE에게 동적 할당, eNB의 측정을 위한 설정 및 제공, 무선 베어러 제어, 무선 허가 제어(radio admission control), 그리고 연결 이동성 제어 등을 위한 기능을 수행할 수 있다. EPC 내에서는 페이징 발생, LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면의 암호화, SAE 베어러 제어, NAS 시그널링의 암호화 및 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 UE와 eNB 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이고, 도 4는 UE와 eNB 사이의 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
상기 무선 인터페이스 프로토콜은 3GPP 무선 접속 네트워크 규격을 기반으로 한다. 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling) 전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다.
상기 프로토콜 계층들은 통신 시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.
이하에서, 상기 도 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 전송측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 전달된다.
물리채널(Physical Channel)은 시간 축 상에 있는 여러 개의 서브프레임과 주파수축상에 있는 여러 개의 부반송파(subcarrier)로 구성된다. 여기서, 하나의 서브프레임(subframe)은 시간 축 상에 복수의 OFDM 심볼 (symbol)들과 복수의 부반송파들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 OFDM 심볼(Symbol)들과 복수의 부반송파들로 구성된다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 1개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.
상기 전송 측과 수신 측의 물리계층에 존재하는 물리 채널들은 3GPP LTE에 따르면, 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 및 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 등으로 나눌 수 있다.
제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저, 제2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면(Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널(Control Channel)과 사용자평면(User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널(Traffic Channel)로 나뉜다.
제2 계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다.
제2 계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더 압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.
제3 계층의 가장 상부에 위치한 무선 자원 제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선 베어러(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 UE와 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.
UE의 RRC와 무선 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC connection)이 수립된(established) 경우 UE는 RRC 연결 모드(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 모드(Idle Mode)에 있게 된다.
이하 UE의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 UE의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC_CONNECTED 상태(state), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC_IDLE 상태라고 부른다. RRC_CONNECTED 상태의 UE는 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 UE의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE를 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 UE는 E-UTRAN이 UE의 존재를 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA(Tracking Area) 단위로 핵심 네트워크가 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 UE는 셀에 비하여 큰 지역 단위로 해당 UE의 존재 여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 해당 UE가 RRC_CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 각 TA는 TAI(Tracking area identity)를 통해 구분된다. UE는 셀에서 방송(broadcasting)되는 정보인 TAC(Tracking area code)를 통해 TAI를 구성할 수 있다.
사용자가 UE의 전원을 맨 처음 켰을 때, UE는 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 연결을 맺고, 핵심 네트워크에 UE의 정보를 등록한다. 이 후, UE는 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 UE는 필요에 따라서 셀을 (재)선택하고, 시스템 정보(System information)나 페이징 정보를 살펴본다. 이를 셀에 캠프 온(Camp on)한다고 한다. RRC_IDLE 상태에 머물러 있던 UE는 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정 (RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED 상태로 천이한다. RRC_IDLE 상태에 있던 UE가 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도, 데이터 전송 시도 등이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
상기 RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management)등의 기능을 수행한다.
아래는 도 3에 도시된 NAS 계층에 대하여 상세히 설명한다.
NAS 계층에 속하는 ESM (Evolved Session Management)은 디폴트 베어러(default bearer) 관리, 전용 베어러(dedicated bearer) 관리와 같은 기능을 수행하여, UE가 네트워크로부터 PS 서비스를 이용하기 위한 제어를 담당한다. 디폴트 베어러 자원은 특정 Packet Data Network(PDN)에 최초 접속 할 시에 네트워크에 접속될 때 네트워크로부터 할당 받는다는 특징을 가진다. 이때, 네트워크는 UE가 데이터 서비스를 사용할 수 있도록 UE가 사용 가능한 IP 주소를 할당하며, 또한 디폴트 베어러의 QoS를 할당해준다. LTE에서는 크게 데이터 전송/수신을 위한 특정 대역폭을 보장해주는 GBR(Guaranteed bit rate) QoS 특성을 가지는 베어러와 대역폭의 보장 없이 Best effort QoS 특성을 가지는 Non-GBR 베어러의 두 종류를 지원한다. 디폴트 베어러의 경우 Non-GBR 베어러를 할당 받는다. 전용 베어러의 경우에는 GBR 또는 Non-GBR의 QoS 특성을 가지는 베어러를 할당 받을 수 있다.
네트워크에서 UE에게 할당한 베어러를 EPS(evolved packet service) 베어러라고 부르며, EPS 베어러를 할당할 때 네트워크는 하나의 ID를 할당하게 된다. 이를 EPS 베어러 ID라고 부른다. 하나의 EPS 베어러는 MBR(maximum bit rate) 또는/그리고 GBR(guaranteed bit rate)의 QoS 특성을 가진다.
도 5는 사용자 평면 및 제어 평면을 위한 LTE 프로토콜 스택들을 예시한 것이다. 도 5(a)는 사용자 평면 프로토콜 스택들을 UE-eNB-SGW-PGW-PDN에 걸쳐 예시한 것이고, 도 5(b)는 제어 평면 프로토콜 스택들을 UE-eNB-MME-SGW-PGW에 걸쳐 예시한 것이다. 프로토콜 스택들의 키(key) 계층들의 기능(function)들을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 5(a)를 참조하면, GTP-U 프로토콜은 S1-U/S5/X2 인터페이스 상으로(over) 사용자 IP 패킷들을 포워드하기 위해 사용된다. GTP 터널이 LTE 핸드오버동안 데이터 포워딩을 위해 수립되면 종단 마커 패킷(End Marker Packet)이 마지막 패킷으로서 상기 GTP 터널 상으로 전달(transfer)된다.
도 5(b)를 참조하면, S1AP 프로토콜은 S1-MME 인터페이스에 적용된다. S1AP 프로토콜은 S1 인터페이스 관리, E-RAB 관리, NAS 시그널링 전달 및 UE 컨텍스트 관리와 같은 기능을 지원한다. S1AP 프로토콜은 E-RAB(들)을 셋업하기 위해 초기 UE 컨텍스트를 eNB에게 전달하고, 그 후 상기 UE 컨텍스트의 수정 혹은 해제를 관리한다. S11/S5 인터페이스들에는 GTP-C 프로토콜이 적용된다. GTP-C 프로토콜은 GTP 터널(들)의 생성, 수정(modification) 및 종료(termination)를 위한 제어 정보의 교환(exchange)를 지원한다. GTP-C 프로토콜은 LTE 핸드오버의 경우에 데이터 포워딩 터널들을 생성한다.
도 3 및 도 4에서 예시된 프로토콜 스택들 및 인터페이스들에 대한 설명은 도 5의 동일 프로토콜 스택들 및 인터페이스들에도 그대로 적용될 수 있다.
도 6은 3GPP LTE에서 임의 접속 과정을 나타낸 흐름도이다.
임의 접속 과정은 UE가 기지국과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당 받기 위해 수행된다.
UE는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 eNB로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 임의 접속(random access, RA) 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 UE가 64개의 후보 임의 접속 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
임의 접속 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 임의 접속 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
임의 접속 과정, 특히, 경쟁-기반 임의 접속 과정은 다음의 3 단계를 포함한다. 다음의 단계 1, 2, 3에서 전송되는 메시지는 각각 msg1, msg2, msg4로 지칭되기도 한다.
> 1. UE는 임의로 선택된 임의접속 프리앰블을 eNB로 전송한다. UE는 64개의 후보 임의 접속 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE는 은 선택된 임의 접속 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
> 2. 상기 임의 접속 프리앰블을 수신한 eNB는 임의 접속 응답(random access response, RAR)을 UE로 보낸다. 임의 접속 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE는 RA-RNTI(random access-RNTI)로 마스킹된 PDCCH를 검출한다. UE는 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 임의 접속 응답을 수신한다. RAR은 UL 동기화를 위한 타이밍 오프셋 정보를 나타내는 타이밍 어드밴스(timing advance, TA) 정보, UL 자원 할당 정보(UL 그랜트 정보), 임시 UE 식별자(예, temporary cell-RNTI, TC-RNTI) 등을 포함한다.
> 3. UE는 RAR 내의 자원 할당 정보(즉, 스케줄링 정보) 및 TA 값에 따라 UL 전송을 수행할 수 있다. RAR에 대응하는 UL 전송에는 HARQ가 적용된다. 따라서, UE는 UL 전송을 수행한 후, 상기 UL 전송에 대응하는 수신 응답 정보(예, PHICH)를 수신할 수 있다.
도 7은 무선자원제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타낸다.
도 7에 도시된 바와 같이 RRC 연결 여부에 따라 RRC 상태가 나타나 있다. 상기 RRC 상태란 UE의 RRC 계층의 엔티티(entity)가 eNB의 RRC 계층의 엔티티와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(connected state)라고 하고, 연결되어 있지 않은 상태를 RRC 휴지 상태(idle state)라고 부른다.
상기 연결 상태(Connected state)의 UE는 RRC 연결(connection)이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 UE의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE를 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 휴지 모드(idle state)의 UE는 eNB가 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 지역(Tracking Area) 단위로 핵심 네트워크가 관리한다. 상기 트래킹 지역(Tracking Area)은 셀들의 집합단위이다. 즉, 휴지 모드(idle state) UE는 큰 지역 단위로 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 UE은 연결 상태(connected state)로 천이해야 한다.
사용자가 UE의 전원을 맨 처음 켰을 때, 상기 UE는 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 휴지 모드(idle state)에 머무른다. 상기 휴지 모드(idle state)에 머물러 있던 UE는 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 eNB의 RRC 계층과 RRC 연결을 맺고 RRC 연결 상태(connected state)로 천이한다.
상기 휴지 모드(Idle state)에 있던 UE가 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 또는 상향 데이터 전송 등이 필요하다거나, 아니면 EUTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
휴지 모드(idle state)의 UE가 상기 eNB와 RRC 연결을 맺기 위해서는 상기한 바와 같이 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 진행해야 한다. RRC 연결 과정은 크게, UE가 eNB로 RRC 연결 요청 (RRC connection request) 메시지 전송하는 과정, eNB가 UE로 RRC 연결 설정 (RRC connection setup) 메시지를 전송하는 과정, 그리고 UE가 eNB로 RRC 연결 설정 완료 (RRC connection setup complete) 메시지를 전송하는 과정을 포함한다. 이와 같은 과정에 대해서 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
> 1. 휴지 모드(Idle state)의 UE는 통화 시도, 데이터 전송 시도, 또는 eNB의 페이징에 대한 응답 등의 이유로 RRC 연결을 맺고자 할 경우, 먼저 상기 UE는 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지를 eNB로 전송한다.
> 2. 상기 UE로부터 RRC 연결 요청 메시지를 수신하면, 상기 eNB는 무선 자원이 충분한 경우에는 상기 UE의 RRC 연결 요청을 수락하고, 응답 메시지인 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 상기 UE로 전송한다.
> 3. 상기 UE가 상기 RRC 연결 설정 메시지를 수신하면, 상기 eNB로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송한다.
상기 UE가 RRC 연결 설정 메시지를 성공적으로 전송하면, 비로소 상기 UE는 eNB과 RRC 연결을 맺게 되고 RRC 연결 모드로 천이한다.
새로운 트래픽이 발생하여 휴지 상태에 있는 UE가 트래픽 전송/수신이 가능한 활성화 상태로 천이하기 위해서 서비스 요청 과정이 수행된다. UE가 네트워크에 등록은 되어 있으나 트래픽 비활성화로 S1 연결이 해제되고 무선 자원이 할당되어 있지 않은 상태에서, 즉 UE가 EMM 등록 상태(EMM-Registered)에 있으나 ECM 휴지 상태(ECM-Idle)에 있을 때, UE가 전송할 트래픽이 발생하거나 네트워크에서 UE에게 전송할 트래픽이 발생하면, 상기 UE는 상기 네트워크로 서비스를 요청하여 그 서비스 요청 과정을 성공적으로 마치면 ECM 연결 상태(ECM-Connected)로 천이하고, 제어 평면에서 ECM 연결(RRC 연결 + S1 시그널링 연결)을 사용자 평면에서 E-RAB(DRB 및 S1 베어러)을 설정하여 트래픽을 전송/수신한다. 네트워크가 ECM 휴지 상태(ECM-Idle)에 있는 UE에게 트래픽을 전송하고자 경우, 먼저 상기 UE에게 전송할 트래픽이 있음을 페이징 메시지로 알려서 상기 UE가 서비스 요청을 할 수 있도록 한다.
네트워크 트리거 서비스 요청 과정(network triggered service request procedure)을 간략히 설명하면 다음과 같다. MME가 ECM-IDLE 상태에 있는 UE에게 전송할 하향링크 데이터가 발생하거나 시그널이 발생/필요한 경우, 예를 들어, ECM-IDLE 모드 UE를 위한 MME/HSS-개시 디태치(MME/HSS-initiated detach) 과정을 수행할 필요가 있으면 혹은 S-GW가 제어 시그널링(예, 생성 베어러 요청 혹은 갱신 베어러 요청)을 수신하면, 상기 MME는 네트워크 개시 서비스 요청을 시작한다. 상기 S-GW가 UE를 위해 생성 베어러 요청 혹은 갱신 베어러 요청(Create Bearer Request or Update Bearer Request)을 수신할 때, ISR이 활성화(activate)되어 있으면, 그리고 상기 S-GW가 하향링크 S1-U를 가지고 있지 않고 상기 SGSN이 상기 S-GW에게 상기 UE가 PMM-IDLE 상태 혹은 스탠바이(STANDBY) 상태로 이동했다고 통지했으면, 상기 S-GW가 시그널링 메시지를 버퍼하고, 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification)를 보내서 상기 MME와 SGSN이 상기 UE를 페이징하도록 트리거한다. 상기 S-GW가, 상기 사용자 평면이 수립되기를 기다리면서, 제1 하향링크 데이터 통지가 보내졌던 베어러보다 높은 우선순위(즉, ARP 우선순위 레벨)를 갖는 베어러를 위한 제2 하향링크 데이터 통지를 보내도록 트리거되면, 상기 S-GW는 상기 높은 우선순위를 나타내는 새로운 하향링크 데이터 통지 메시지를 상기 MME에게 보낸다. 상기 S-GW가 상기 제1 하향링크 데이터 통지가 보내졌던 베어러와 같거나 높은 우선순위의 베어러를 위한 추가 하향링크 데이터 패킷들을 수신하면 혹은 상기 S-GW가 상기 높은 우선순위를 나타내는 상기 제2 하향링크 데이터 통지 메시지를 보내고 이 UE를 위한 추가 하향링크 데이터 패킷들을 수신하면, 상기 S-GW는 이들 하향링크 데이터 패킷들을 버퍼하고 새로운 하향링크 데이터 통지를 보내지 않는다. 상기 S-GW는 UE 트리거 서비스 요청 과정을 기초로 한 현재 RAT 타입에 대해 통지 받을 것이다. 상기 S-GW는 전용(dedicated) 베어러 활성화 혹은 전용 베어러 수정 과정의 실행을 계속할 것이다. 즉, 상기 S-GW는 해당 버퍼된 시그널링을 UE가 현재 머무르고 있는 MME 혹은 SGSN에게 보내고 RAT 타입이 마지막으로 보고된 RAT 타입과 비교하여 변했으면 P-GW에게 현재 RAT 타입을 알릴 것이다. 동적 PCC가 배치(deploy)되면 상기 현재 RAT 타입 정보는 상기 P-GW로부터 PCRF로 수송(convey)된다. 상기 PCRF 응답으로 EPS 베어러 수정으로 이어지면 상기 P-GW는 베어러 갱신 과정을 개시한다. 상기 S-GW가 하향링크 데이터 통지를 보낼 때 EPS 베어러 ID 및 ARP 둘 다를 포함시킨다. 상기 하향링크 데이터 통지가 상기 S-GW에의 하향링크 데이터 패킷들의 도착(arrival)에 의해 트리거되면, 상기 S-GW는 상기 하향링크 데이터 패킷이 수신되었던 베어러와 연관된 상기 EPS 베어러 ID 및 ARP를 포함시킨다. 상기 하향링크 데이터 통지가 제어 시그널링의 도착에 의해 트리거되면, 상기 S-GW는 상기 EPS 베어러 ID 및 ARP가 상기 제어 시그널링에 존재하면 포함시킨다. 상기 ARP가 상기 제어 시그널링에 존재하지 않으면, 상기 S-GW는 저장된 EPS 베어러 컨텍스트 내에 상기 ARP를 포함시킨다. L-GW가 ECM-IDLE 상태에 있는 UE를 위한 하향링크 데이터를 수신할 때 LIPA PDN 연결이 존재하면 상기 L-GW는 첫 번째 하향링크 사용자 패킷을 S-GW에 보내고 모든 다른 하향링크 패킷들을 버퍼링한다. 상기 S-GW는 상기 MME가 상기 UE를 페이징하도록 트리거한다. 네트워크 트리거 서비스 요청 과정에 관한 자세한 사항은 3GPP TS 23.401 문서의 섹션 5.3.4.3을 참고할 수 있다.
도 8은 UE 트리거 서비스 요청 과정(UE triggered service request procedure)를 예시한 것이다.
도 8을 참조하면, 전송할 트래픽이 발생한 UE는 단계 1)~3)의 임의 접속 과정을 통해 RRC 연결 요청을 eNB에게 전송한다. eNB가 UE의 RRC 연결 요청을 수락하는 경우, UE에게 RRC 연결 셋업 메시지를 전송하고, 상기 RRC 연결 셋업 메시지를 수신한 UE는 RRC 연결 셋업 완료(complete) 메시지에 서비스 요청 메시지를 실어 eNB에게 전송한다. UE와 MME 사이에서 서비스 요청 관점에서 다음과 같이 설명될 수 있다.
> 1. UE는 eNB로의 RRC 메시지(예, 도 8의 RA msg5) 내에 캡슐화(encapsulate)된 NAS 메시지 서비스 요청(NAS message Service Request)을 MME를 향해 보낸다.
> 2. 상기 eNB는 NAS 메시지를 MME로 포워드(forward)한다. NAS 메시지는 S1-AP 내에 캡슐화된다.
> 3. 상기 MME는 S1-AP 초기(initial) 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 상기 eNB에게 보낸다. 이 단계는 모든 활성(active) EPS 베어러들을 위한 무선 및 S1 베어러들을 활성화한다. 상기 eNB는 보안(security) 컨텍스트, MME 시그널링 연결 ID, EPS 베어러 QoS(들) 등을 UE 컨텍스트 내에 저장한다.
eNB는 무선 베어러 수립 과정을 수행한다. 무선 베어러 수립 과정은 도 8의 단계 6)~9)를 포함한다.
> 4. 상기 eNB는 S1-AP 메시지 초기 컨텍스트 셋업 완료(S1-AP message Initial Context Setup Complete)를 MME에게 보낸다.
> 5. 상기 MME는 PDN 연결당 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 S-GW에 보낸다.
> 6. 상기 S-GW는 수정 베어러 요청 메시지에 대한 응답으로서 수정 베어러 응답(Modify Bearer Response)를 상기 MME에게 리턴(return)한다.
서비스 요청 과정을 통해 설정된 E-RAB를 통해 트래픽이 전송/수신된다.
최근, 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)이 중요한 통신 표준화 이슈들 중 하나로서 대두되고 있다. MTC라 함은 주로 사람의 개입 없이 혹은 사람의 개입을 최소화한 채 기계(machine)와 eNB 사이에서 수행되는 정보 교환을 의미한다. 예를 들어, MTC는 계량기검침, 수위측정, 감시카메라의 활용, 자판기의 재고 보고 등과 같은 측정/감지/보고 등의 데이터 통신 등에 이용될 수 있으며, 소정 특성을 공유하는 복수의 UE들에 대한 자동 어플리케이션 혹은 펌웨어의 갱신 과정 등에 이용될 수 있다. MTC의 경우, 전송 데이터 양이 적고, 데이터 전송 또는 수신(이하 전송/수신)이 가끔씩 발생한다. 이러한 MTC의 특성 때문에 MTC를 위한 UE(이하 MTC UE)의 경우, 낮은 데이터 전송률에 맞춰 UE 제작 단가를 낮추고 배터리 소모를 줄이는 것이 효율적이다. 또한 이러한 MTC UE는 이동성이 적고, 따라서 채널 환경이 거의 변하지 않는 특성을 지닌다. MTC UE가 계랑, 검침, 감시 등에 사용될 경우, MTC UE는 통상의 eNB의 커버리지가 미치지 못하는 위치, 예를 들어, 지하나 창고, 산간 등에 위치할 가능성이 높다. 이러한 MTC UE의 용도를 고려하면 MTC UE를 위한 신호는 기존 UE(이하 레거시 UE)를 위한 신호에 비해 넓은 커버리지를 지니는 것이 좋다.
앞으로 엄청나게 많은 기기들이 IoT (internet of things)로 무선 연결될 것으로 예상된다. IoT라 함은 해당 물체(object)들이 데이터를 수집 및 교환하는 것을 가능하게 하는, 전자장치(electronics), 소프트웨어, 센서, 액츄에이터 및 네트워크 연결성을 구비한 물리적 기기(device), 연결된(connected) 기기들, 스마트 기기들, 건물들 및 다른 아이템들 등의 인터네트워킹을 의미한다. 다시 말해, IoT 지능적(intelligent) 어플리케이션들 및 서비스들을 위한 데이터를 교환하기 위한 연결성 및 통신을 가능하도록 하는, 물리적 물체들, 기계들(machines), 사람들 및 다른 기기들의 네트워크를 의미한다. IoT는 물체들이 현존하는(existing) 네트워크 기반시설(infrastructure)을 통해 원격으로 감지(sense) 및 제어되는 것을 허용하여, 개선된 효율성, 정확성 및 경제적 이들을 초래하는, 물리 및 디지털 세계 간의 직접 통합(integration)을 위한 기회들을 제공한다. 특히 본 발명에서는 3GPP 기술을 이용하는 IoT를 셀룰러 IoT(CIoT)라고 한다. 또한, 협대역(narrowband)(예, 약 200kHz의 주파수 대역)을 이용하여 IoT 신호를 전송/수신하는 CIoT를 NB-IoT라 한다.
CIoT는 상대적으로 긴 주기, 예를 들어, 수 십분 내지 년 단위로 전송되는 트래픽(예, 스모크 알람 검출, 스마트 미터기(meter)들로부터의 전력 실패 통지, 탬퍼(tamper) 통지, 스마트 유틸리티(가스/물/전기) 미터링 보고, 소프트웨어 패치/업데이트 등), 그리고 울트라-저 복잡도, 전력 제안 및 저 데이터 레이트의 'IoT' 기기들을 지원한다.
종래 EMM 휴지(EMM-Idle) 모드의 UE가 데이터를 전송하기 위해서는 네트워크와의 연결을 만들어야 한다. 이를 위해서 도 8의 서비스 요청 과정이 성공적으로 수행되어야 하는데, 저 복잡도/전력, 저 데이터 레이트의 CIoT를 위해 최적화된 전력 소비가 필수적인 CIoT에 바람직하지 못하다. 데이터를 어플리케이션에 보내기 위해, EPS 내 CIoT를 위한 2가지 최적화, 사용자 평면 CIoT EPS 최적화 및 제어 평면 CIoT EPS 최적화가 정의되었다.
사용자 평면 CIoT EPS 최적화와 제어 평면 CIoT EPS 최적화는 각각 U-평면 솔루션 및 C-평면 솔루션으로 불리기도 한다.
사용자 평면 CIoT EPS 최적화
사용자 평면 EPS 최적화 기능은 서빙 eNodeB 및 UE에서 액세스 계층 (AS) 컨텍스트를 재설정하기 위해 서비스 요청 절차를 사용할 필요 없이 사용자 평면 데이터의 전송을 지원한다. 전제 조건으로서, UE는 네트워크 및 UE에서 AS 베어러 및 AS 보안 컨텍스트를 확립하는 초기 접속 설정을 수행할 필요가 있다. 후속 트랜잭션 트리거에서, UE는 AS 컨텍스트가 UE에서 이용 가능할 때까지 후속 서비스 요청을 발행하는 것을 억제하고(3GPP 표준문서 TS 24.301 및 TS 36.300 참조), 대신에 UE는 접속 재개 절차(Connection Resume procedure)를 개시한다. 연결 재개 절차가 실패하면, UE는 기지국의 지시(indication)에 따라 연결 재개 절차를 다시 수행하거나, 종래 NAS 프로시저를 시작할 수 있다. 상이한 eNodeB들 상에 구성된 셀들 사이에서 이동하는 UE가 사용자 평면 EPS 최적화에 대한 지원을 유지하기 위해, AS 컨텍스트는 eNodeB들 사이에서 전송되어야 한다(3GPP 표준문서 TS 36.300 및 TS 36.423 참조).
연결 일시 중단 절차
연결 일시 중단 절차는 UE와 네트워크가 사용자 평면 EPS 최적화를 지원하는 경우 네트워크에서 연결을 일시 중단하는 데 사용될 수 있다(3GPP 표준문서 TS 36.300 참조). 이때, 연결 일시 중단 절차는 다음과 같이 설명될 수 있다.
> ECM-Idle (또는 EMM-Idle)로 전환 시 UE는 AS 정보를 저장한다.
> eNodeB는 그 UE에 대한 AS 정보, S1AP 연관 및 베어러 컨텍스트를 저장한다.
> MME는 UE에 대한 S1AP 연관 및 베어러 컨텍스트를 저장하고 일시 중단 지시가 있는 ECM-Idle 모드에 진입한다. 이때, UE 및 eNodeB는 ECM-Idle 로의 천이 시 관련 AS 정보를 저장할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따라 기지국이 연결 일시 중단 절차(connection suspend procedure)를 시작하기 위한 방법을 설명하는 도면이다. 도 9를 참조하면, 기지국이 연결 일시 중단을 수행하기 위한 절차는 다음과 같다.
> 1. eNB는 MME가 ECM-Idle에 들어가기 위해 UE의 RRC 접속이 일시 중단 됨을 MME에 지시한다. 이때, 연결을 재개하기 위해 필요한 S1AP 연관(association), UE 컨텍스트 및 베어러 컨텍스트와 관련된 데이터는 eNB, UE 및 MME에 유지될 수 있다. (3GPP 표준문서 TS 36.413 참조)
> 2. MME는 UE에 대한 모든 S1-U 베어러의 해제를 요청하는 해제 액세스 베어러 요구 메시지(Release Access Bearers Request message)를 서빙 GW에 전송할 수 있다.
> 3. 서빙 GW는 UE에 대한 모든 eNodeB 관련 정보 (주소 및 하향링크 TEIDs)를 해제하고 MME에 릴리스 액세스 베어러 응답 메시지(Release Access Bearers Response message)로 응답할 수 있다. 이때, UE의 서빙 GW 컨텍스트의 다른 요소는 영향을 받지 않는다. UE에 대한 하향링크 패킷이 도착하면, 서빙 GW는 UE에 대해 수신된 하향링크 패킷을 버퍼링하고 네트워크 트리거 서비스 요청 절차(Network Triggered Service Request)를 개시한다. 이때, 운영자 정책에 따라, PDN에서 기능을 사용하도록 설정한 경우, 수신된 무선 링크의 비정상적인 해제(Abnormal Release of Radio Link) 지시는 PDN 충전 일시 중단을 트리거하기 위하여 후속 결정에서 서빙 GW에 의해 사용될 수 있다.
> 4. 이후, 서빙 GW는 릴리스 액세스 베어러 응답 메시지(Release Access Bearer Response message)로 S1-U 베어러의 해제에 관하여 MME에 알린다.
> 5. eNodeB는 RRC 메시지를 전송하여 UE에 대한 RRC 접속을 중지시킨다.
연결 재개 절차
연결 재개 절차는 UE 및 네트워크가 사용자 평면 EPS 최적화를 지원하고 UE가 접속 재개 절차를 수행하기 위한 필요한 정보를 저장한 경우, UE가 ECM 접속을 재개하기 위해 사용될 수 있다. 연결 재개 절차는 다음과 같다.
> UE는 접속 일시 중단 절차 동안 저장된 AS 정보를 사용하여 네트워크와 접속을 재개한다.
> 잠재적으로 새로운 eNB는 UE와의 연결이 안전하게 재개되었고 MME가 ECM-Connected에 진입 함을 MME에 통지한다.
> MME가 UE에 대해 저장된 S1AP 연관(association)을 가지고, MME는 그 UE에 대해 다른 UE-관련 논리 S1-연결(UE-associated logical S1-connection)을 통해 EMM 절차를 수신, MME 변경과 함께 추적 지역 업데이트 절차(Tracking Area Update procedure)를 수신, 또는 SGSN 컨텍스트 요청을 수신하는 경우, UE가 재-부착(re-attached) 또는 UE가 분리(Detached)될 때, MME와 이전에 관련된 eNB는 S1 해제 절차를 사용하여 저장된 S1AP 연관을 삭제한다.
도 10은 일 실시예로써 UE가 연결 재개 절차를 시작하기 위한 방법을 설명하는 도면이다. 도 10을 참조하면, UE가 연결 재개를 수행하기 위한 절차는 다음과 같다.
> 1. UE는 eNB에 대한 랜덤 액세스 절차를 트리거한다.
> 2. UE는 UE의 저장된 AS 컨텍스트에 액세스하기 위해 eNB가 필요로 하는 정보를 포함하는 RRC 연결 재개 절차를 트리거한다. 이때, E-UTRAN은 보안 검사를 수행한다. 또한, eNB는 UE에게 재개된 무선 베어러(resumed radio bearers) 리스트를 제공한다. EPS 베어러 상태 동기화는 UE와 네트워크간에 수행된다. 즉, UE는 무선 베어러가 설정되지 않고, 제어 평면 EPS 베어러가 아닌 EPS 베어러를 국부적으로 제거(locally remove)해야 한다. 만약 기본(default) EPS 베어러에 대한 무선 베어러가 설정되지 않은 경우, UE는 해당 기본 EPS 베어러와 관련된 모든 EPS 베어러를 국부적으로 비활성화(locally deactivate)해야 한다.
> 3. eNB는 거절된 EPS 베어러의 목록을 포함하는 S1-AP UE Context Active 메시지에서 UE의 RRC 연결이 재개되었다는 것을 MME에 통지한다 (3GPP 표준문서 TS 36.413 참조). MME는 ECM-CONNECTED 상태로 진입한다. MME는 UE가 MME가 S1AP 연계와 관련된 데이터, 연결을 재개하는데 필요한 DL TEID를 포함하는 UE 컨텍스트와 베어러 컨텍스트를 저장하고 있는 eNB로 복귀하였는지 식별한다. 만약 디폴트 EPS 베어러가 eNB에 의해 허용되지 않으면, 그 디폴트 베어러에 관련된 모든 EPS 베어러는 비-허용(non-accepted) 베어러로 취급된다. MME는 베어러 해제 절차를 트리거함으로써 비-허용(non-accepted) 및 비-설정(non-established) 베어러를 해제한다
> 4. MME는 거부된 EPS 베어러들의 목록을 포함하는 S1-AP UE Context Active Acknowledgement 메시지로 연결 재개를 알린다.
> 5. 만약, 단계 4에서 MME가 거절된 EPS 베어러의 리스트에 포함되면, eNB는 무선 베어러를 재구성한다.
> 6. UE로부터의 상향링크 데이터는 eNB에 의해 서빙 GW로 포워딩 될 수 있다. eNB는 연결 재개 절차 동안 저장된 서빙 GW 주소 및 TEID로 상향링크 데이터를 전송한다. 서빙 GW는 상향링크 데이터를 PDN GW로 전송한다.
> 7. MME는 PDN 연결마다 서빙 GW로 (eNB 주소, 허용된 EPS 베어러들에 대한 S1 TEID(s) (DL), 지연 하향링크 패킷 통지 요청, RAT Type 등을 포함하는) 수정 베어러 요구 메시지(Modify Bearer Request message)를 전송한다. 서빙 GW가 액세스 베어러 요청을 수정하는 절차를 지원하고, 서빙 GW가 시그널링을 PDN GW에 전송할 필요가 없는 경우, MME는 시그널링을 최적화하기 위해 UE 당 (허용된 EPS 베어러에 대한 하향링크 사용자 평면에 대한 eNB 어드레스 및 TEID, 지연 하향링크 패킷 통지 요구 등을 포함하는) 수정 액세스 베어러 요구(Modify Access Bearers Request)를 서빙 GW에 전송할 수 있다. 서빙 GW는 하향링크 데이터를 UE로 전송 할 수 있다. 설정이 완료되면, MME 및 서빙 GW는 절전 기능을 사용하는 UE에 대해 버퍼링된 임의의 DL 데이터가 전달되었음을 기억하고, 이후 TAU와 관련하여 불필요한 사용자 평면 설치를 피하기 위하여 UE 컨텍스트에서 DL 데이터 버퍼 만료 시간(DL Data Buffer Expiration Time)을 지운다.
> 8. 서빙 GW는 수정 베어러 요구 메시지(Modify Bearer Request message)에 대한 응답으로서 (서빙 GW 주소 및 상향링크 트래픽에 대한 TEID 등을 포함하는) 수정 베어러 응답 (Modify Bearer Response)을 MME에 반환하거나, 액세스 베어러 요청 수정 메시지(Modify Access Bearers Request message)에 대한 응답으로 (서빙 GW 주소 및 상향링크 트래픽에 대한 TEID 등을 포함하는) 액세스 액세스 베어러 응답(Modify Access Bearers Response)을 반환할 수 있다.
S5/S8 인터페이스를 통해 PMIP가 사용될 때, 서빙 GW가 PDN GW에서 청구(charging)를 일시 중단 해제를 하기 위한 것 이외의 S5/S8 시그널링 없이 또는 대응하는 Gxc 시그널링 없이 수정 베어러 요청 메시지(Modify Access Bearers Request message)에서 MME 요청을 서비스 할 수 없다면, 서빙 GW는 수정(modifications)이 S1-U 베어러에 한정되지 않음을 나타내는 것으로 MME에 응답하여야 하고, MME는 PDN 연결마다 수정 베어러 요청 메시지(Modify Bearer Request message)를 사용하여 요청을 반복할 수 있다.
로컬 네트워크의 SIPTO가 독립형(stand-alone) GW 배치(GW deployment)와 PDN 연결에 대해 활성화되어 있고, UE가 액세스하는 독립형(stand-alone)의 로컬 홈 네트워크 ID가 UE가 SIPTO @ LN PDN 연결을 시작한 로컬 홈 네트워크 ID와 다른 경우, MME는 "reactivation requested" 원인(cause) 값을 가진 로컬 네트워크 PDN 연결에서 SIPTO의 연결 해제를 요청한다. UE가 다른 PDN 접속을 갖지 않으면, MME는 "explicit detach with reattach required"절차를 개시할 수 있다.
로컬 네트워크의 SIPTO가 결합된(collocated) LGW 배치와 PDN 연결에 대해 활성화되어 있고, UE가 액세스하는 셀의 L-GW CN 주소가 UE가 로컬 네트워크 PDN 연결에서 SIPTO를 개시한 셀의 L-GW CN 주소와 다른 경우, MME는 "reactivation requested"원인(cause) 값과 함께 로컬 네트워크 PDN 연결에서 SIPTO의 연결 해제를 요청한다. UE가 다른 PDN 접속을 갖지 않으면, MME는 "explicit detach with reattach required"절차를 개시할 수 있다.
UE 컨텍스트 일시 중단
UE 컨텍스트 일시 중단 절차의 목적은 E-UTRAN 및 EPC에서 UE 컨텍스트, UE-관련 논리 S1-연결(UE-associated logical S1-connection) 및 관련된 베어러 컨텍스트를 중지하는 것이다.
도 11은 일 실시예에 따라 S1-AP구간에서 UE 컨텍스트 일시 중단 절차가 성공적으로 동작하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, eNB는 UE CONTEXT SUSPEND REQUEST 메시지를 MME에 전송함으로써 절차를 시작한다. UE CONTEXT SUSPEND REQUEST 수신 시 MME는 3GPP 표준문서 TS 23.401에서 정의된 것과 같이 동작할 수 있다. UE CONTEXT SUSPEND RESPONSE 메시지를 수신하면 eNB는 UE 컨텍스트를 일시 중단하고, UE-관련 논리 S1-연결(UE-associated logical S1-connection) 및 관련 베어러 컨텍스트는 UE를 RRC_IDLE로 보낼 수 있다.
만약 페이징 IE에 대한 권고 셀 및 eNB에 대한 정보(Information on Recommended Cells and eNBs for Paging IE)가 UE CONTEXT SUSPEND REQUEST 메시지에 포함되어 있다면, MME는, 지원되는 경우, 상기 정보를 저장하고 후속 페이징을 위해 사용할 수 있다.
UE 컨텍스트 재개
UE 컨텍스트 재개 절차는 UE가 중단된 RRC 접속을 재개 하였음을 MME에 지시하고 EPC 내의 UE 컨텍스트, UE-관련 논리 S1-연결(UE-associated logical S1-connection) 및 관련된 베어러 컨텍스트들을 재개하도록 상기 MME에 요청하는데 사용될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따라 S1-AP구간에서 UE 컨텍스트 재개 절차가 성공적으로 동작하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, eNB는 UE CONTEXT RESUME REQUEST 메시지를 MME에 전송함으로써 절차를 시작한다. eNB가 모든 일시 중단된 E-RAB를 수용(admit)할 수 없는 경우, eNB는 이것을 "E- RABs Failed To Resume List IE"에 표시해야 한다.
UE CONTEXT RESUME REQUEST 메시지를 수신하면, MME는 3GPP 표준문서 TS 23.401에 정의된 바와 같이 동작하고, UE CONTEXT RESUME RESPONSE로 응답할 수 있다. MME가 모든 일시 중단된 E-RAB를 수용할 수 없는 경우 MME는 이것을 "E- RABs Failed To Resume List IE"에 표시할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따라 S1-AP구간에서 UE 컨텍스트 재개 절차가 실패하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, MME가 단일 E-RAB을 재개 할 수 없는 경우, 이는 UE CONTEXT RESUME FAILURE 메시지를 eNB에 전송함으로써 UE 컨텍스트, UE-관련 논리 S1-연결(UE-associated logical S1-connection) 및 관련 베어러 컨텍스트가 중지 상태를 유지하는 것을 나타낸다. UE CONTEXT RESUME FAILURE 메시지의 수신하는 경우, eNB는 3GPP 표준문서 TS36.331 에 명시된 바와 같이 RRC 접속을 재개하라는 요청을 거절할 수 있다.
NAS 신호 연결 일시 중단 및 재개
사용자 평면 EPS 최적화가 사용되는 경우 NAS 신호 연결 일시 중단은 EMM 연결 모드에서 네트워크에 의해 시작될 수 있다. 일시 중단된 NAS 신호 연결의 재개는 UE에 의해 개시된다.
UE에서, 사용자 평면 EPS 최적화가 사용될 때:
> 하위 계층으로부터 RRC 연결이 일시 중단되었다는 지시가 있을 때, UE는 일시 중단 지시가 있는 EMM-IDLE 모드로 들어갈 수 있으나, 해제된 NAS 신호 연결을 고려하지 않을 수 있다.
> 일시 중단 지시가 있는 EMM-IDLE 모드에 있을 때 초기 NAS 메시지 서비스 요청 절차 또는 확장 서비스 요청 절차를 사용하는 절차가 트리거되면, UE는 RRC 연결을 재개하도록 하위 계층에 요청할 수 있다. 하위 계층에 대한이 요청에서, NAS는 RRC 설정 원인(establishment cause)과 호 타입(call type)을 하위 계층에 제공할 수 있다.
> 일시 중단 지시(suspend indication)를 갖는 EMM-IDLE 모드에서 하위 계층으로부터 RRC 접속이 재개되었음이 지시되면, UE는 EMM-CONNECTED 모드에 들어갈 수 있다. SERVICE REQUEST 메시지가 계류 중(pending)인 경우, 메시지는 전송되지 않을 수 있다. SERVICE REQUEST 메시지와 다른 초기 NAS 메시지가 계류 중일 경우, 메시지는 전송될 수 있다. 만약, NAS 메시지가 폐기되고 네트워크로 전송되지 않으면, 그 메시지에 대응하는 상향링크 NAS COUNT 값은 전송 될 다음 상향링크 NAS 메시지를 위해 재사용될 수 있다.
> 일시 중단 지시(suspend indication)를 갖는 EMM-IDLE 모드에서 RRC 접속 재개가 실패한 것으로 지시되면, UE는 일시 중단 지시 없이 EMM-IDLE 모드로 들어가며, 대기중인 초기 NAS 절차 메시지를 다시 보내거나 진행중인 NAS 절차를 다시 시작할 수 있다.
네트워크에서 사용자 평면 EPS 최적화가 사용될 때:
> 하위 계층으로부터 RRC 연결이 일시 중단되었다는 지시가 발생하면 네트워크는 일시 중단 지시가 있는 EMM-IDLE 모드로 전환되나, 해제된 NAS 신호 연결을 고려하지 않을 수 있다..
> 일시 중단 지시를 갖는 EMM-IDLE 모드에서 RRC 연결이 재개되었다는 하위 계층으로부터의 지시가 있을 때, 네트워크는 EMM-CONNECTED 모드로 들어갈 수 있다.
NAS 메시지 전달을위한 S1-AP 메시지
NAS 메시지를 전달하기 위한 메시지는 다음과 같다. 이때 초기 UE 메시지(initial UE message)는 첫번째 상향링크 NAS 메시지(first UL NAS message)를 전송하기 위한 S1-AP 메시지일 수 있으며, 하향링크 NAS 전송 메시지(Downlink NAS TRANSPORT message)는 하향링크 방향의 NAS 메시지를 전달하기 위한 S1-AP 메시지일 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 초기 UE 메시지 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, eNB가 무선 인터페이스로부터 MME에 포워딩하기 위한 RRC 연결을 통해 전송된 최초의 UL NAS 메시지를 수신하면, eNB는 NAS 전송 절차를 호출하고, MME에게 NAS-PDU IE로서 NAS 메시지를 포함하는 초기 UE 메시지(INITIAL UE MESSAGE) 를 전송할 수 있다. eNB는 UE를 위해 사용될 고유한 eNB UE S1AP ID를 할당하고, eNB는 이 ID를 초기 UE 메시지 메시지에 포함시킬 수 있다. 네트워크 공유의 경우, 선택된 PLMN은 초기 UE 메시지(INITIAL UE MESSAGE)에 포함된 TAI IE 내의 PLMN 신원 정보 요소(PLMN Identity IE)에 의해 지시된다. eNB가 무선 인터페이스로부터 S-TMSI IE를 수신하면, eNB는 S-TMSI IE를 초기 UE 메시지(INITIAL UE MESSAGE)에 포함시킬 수 있다. eNB가 NNSF를 지원하지 않고 eNB가 무선 인터페이스로부터 GUMMEI IE를 수신한 경우, eNB는 GUMMEI IE를 초기 UE 메시지(INITIAL UE MESSAGE)에 포함시킬 수 있다. eNB가 NNSF를 지원하지 않고 eNB가 무선 인터페이스로부터 GUMMEI Type IE를 수신한 경우, eNB는 GUMMEI Type IE를 초기 UE 메시지(INITIAL UE MESSAGE)에 포함시킬 수 있다.
하향링크 NAS 전송
도 15는 하향링크 NAS 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, MME가 eNB를 통해 UE로 명확하게(transparently) NAS 메시지를 전송할 필요가 있고, UE-관련 논리 S1-연결(UE-associated logical S1-connection)이 UE를 위해 존재하거나, 또는 MME가 초기 UE 메시지(INITIAL UE MESSAGE)에서 eNB UE S1AP ID IE를 수신한 경우, MME는 NAS-PDU IE로서 NAS 메시지를 포함하는 DOWNLINK NAS TRANSPORT 메시지를 eNB에 전송할 수 있다.
UE-관련 논리 S1-연결(UE-associated logical S1-connection)이 설정되지 않은 경우, MME는 UE가 사용할 고유한 MME UE S1AP ID를 할당하고, 이를 DOWNLINK NAS TRANSPORT 메시지에 포함한다. DOWNLINK NAS TRANSPORT에서 MME UE S1AP ID IE를 수신함으로써, eNB는 UE-관련 논리 S1-연결(UE-associated logical S1-connection)을 설정한다. NAS-PDU IE는 eNB에서 해석(interpretation) 없이 전송되는 MME-UE 메시지를 포함할 수 있다.
재개 절차를 위한 S1-AP 메시지
NAS 메시지를 전달하기 위한 메시지는 다음과 같다.
> UE CONTEXT RESUME REQUEST 는 UE가 일시 중단된 RRC 연결을 재개하였음을 MME에 지시하거나, UE 컨텍스트, UE-관련 논리 S1-연결(UE-associated logical S1-connection) 및 관련된 베어러 컨텍스트를 EPC에서 재개하도록 MME에 요청하는데 사용될 수 있다.
> UE CONTEXT RESUME REQUEST 메시지를 수신한 MME는 single E-RAB을 재개할 수 없는 경우, UE CONTEXT RESUME FAILURE 메시지를 eNB에 전송할 수 있다. 이를 수신한 eNB는 RRC 연결을 해제할 수 있다. 즉, eNB는 RRC 연결을 해제하고 관련된 모든 신호 및 사용자 데이터 전송 자원을 해제할 수 있다. 그 외의 경우, MME는 UE CONTEXT RESUME RESPONSE 를 eNB에 전송할 수 있다.
ECM-IDLE
UE와 네트워크 간의 NAS 시그널링 연결이 존재하지 않으면, UE는 ECM-IDLE 상태에 있는 것으로 볼 수 있다. ECM-IDLE 상태에서, UE는 3GPP 표준문서 TS 36.304 및 TS 23.122 에 따른 PLMN 선택에 따라 셀 선택 / 재 선택을 수행할 수 있다. RRC 연결이 일시 중단된 UE를 제외하고, ECM-IDLE 상태에 있는 UE에 대해서는 E-UTRAN에 UE 컨텍스트가 존재하지 않는다. ECM-IDLE 상태의 UE에 대한 S1_MME 및 S1_U 연결은 없다.
EMM-REGISTERED 및 ECM-IDLE 상태에서 UE는 다음과 같이 동작할 수 있다.
> 등록을 유지하고 MME가 UE를 페이징을 하기 위하여 네트워크로부터 수신한 TA 리스트에 현재의 TA가 없다면, UE는 트래킹 영역 업데이트를 수행할 수 있다.
> UE가 이용 가능하다는 것을 상기 EPC에 통지하기 위하여 주기적 트래킹 영역 업데이트 절차를 수행할 수 있다.
> RRC 연결이 " load balancing TAU required " 해제 원인(cause)으로 해제된 경우, UE는 추적 영역 업데이트를 수행할 수 있다.
> UE가 E-UTRAN 셀을 재선택하고 상기 UE의 TIN이 "P-TMSI"를 지시하는 경우, UE는 추적 영역 업데이트를 수행할 수 있다.
> UE의 코어 네트워크 성능 정보 또는 UE 특정 DRX 파라미터의 변경에 대한 추적 영역 업데이트를 수행할 수 있다.
> UE에서의 조건의 변화가 MME로부터 제공받은 확장된 유휴 모드 DRX 파라미터(extended idle mode DRX parameters)의 변경을 필요로 하는 경우, UE는 추적 영역 업데이트를 수행할 수 있다.
> UE가 수동으로 CSG 셀을 선택하고 그 셀의 CSG ID 및 연관된 PLMN이 UE의 허용된 CSG리스트 및 UE의 운영자 CSG리스트 모두에 존재하지 않을 때, UE는 추적 영역 업데이트를 수행할 수 있다.
> UE가 서비스 요구 절차를 수행함으로써 MME로부터 페이징에 응답하거나, UE가 자신의 RRC 접속이 일시 중단된 경우, UE는 접속 재개 절차를 개시할 수 있다.
> 상향링크 사용자 데이터가 전송 될 때 무선 베어러를 설정하기 위해 서비스 요청 절차를 수행하거나 UE가 자신의 RRC 연결을 일시 중단한 경우, UE는 연결 재개 절차를 시작할 수 있다.
시그널링 연결이 UE와 MME간에 설정되는 경우, UE와 MME는 ECM-CONNECTED 상태에 들어간다. ECM-IDLE에서 ECM-CONNECTED 상태로 전환을 시작하는 초기 NAS 메시지는 Attach Request, Tracking Area Update Request, Service Request 또는 Detach Request이다. UE가 ECM IDLE 상태인 경우, UE 및 네트워크는 비동기식 일 수 있다. 즉, UE 및 네트워크는 상이한 세트의 확립된 EPS 베어러(established EPS bearers)를 가질 수 있다. UE 및 MME가 ECM CONNECTED 상태에 들어갈 때, EPS Bearer의 세트는 UE와 네트워크 간에 동기화될 수 있다.
UE(NAS layer)가 일시 중단 지시를 갖는 ECM-IDLE (또는 EMM-IDLE) 모드이고, 초기 NAS 메시지를 이용하는 프로시저가 시작하는 경우, 사용자 평면 EPS 최적화를 사용할 수 있다. 다음은 단말이 초기 NAS 메시지를 이용하는 프로시저 중 서비스 요구 절차인 경우의 연결 재개 절차를 수행하는 동작을 보여준다.
> 서비스 요구 절차를 수행함으로써 MME로부터 페이징에 응답하거나, UE가 자신의 RRC 접속이 일시 중단된 경우, UE는 연결 재개 절차를 시작할 수 있다.
> 상향링크 사용자 데이터가 전송 될 때 무선 베어러를 설정하기 위해 서비스 요청 절차를 수행하거나 UE가 자신의 RRC 연결을 일시 중단한 경우, UE는 연결 재개 절차를 시작할 수 있다.
위와 같이, 페이징을 수신하거나 보낼 상향링크 데이터가 있는 경우, 종래에 UE는 서비스 요청 절차(Service request procedure)를 수행하였다. 그러나, UE(NAS layer)가 사용자 평면 EPS 최적화를 사용할 수 있고, RRC 연결을 일시 중단한 경우, UE는 연결 재개 절차(Connection Resume procedure)를 수행하게 된다.
도 16은 일 실시예에 따라 연결 재개 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 연결 재개 절차를 수행하는 순서는 다음과 같다.
> 1. UE가 보내기 위한 상향링크 데이터가 발생한다. UE(NAS layer)가 일시 중단 지시가 있는 EMM-Idle 모드인 경우, 연결 재개 절차를 시작한다.
> 2. UE(AS layer)는 랜덤 액세스 절차(Random Access Procedure)를 수행하기 위해 RA msg1을 eNB로 전송한다.
> 3. eNB는 RA msg2를 UE(AS layer)에 전송한다.
> 4. UE(AS layer)는 성공적으로 랜덤 액세스 절차를 수행한 후, RA msg3로 재개 ID(Resume Id)를 포함하는 RRC 연결 재개 요청 메시지(RRC Connection Resume Request message)를 eNB에게 전송한다.
> 5. eNB가 Resume Id를 통해서 UE 컨텍스트를 재개할 수 있다고 판단하는 경우, RRC 연결 재개 완료 메시지 (RRC Connection Resume Complete message(RA msg4))를 통해서 이를 UE(AS layer)에 알려준다. eNB는 UE의 RRC 연결이 재개되었다는 것을 S1-AP UE Context Active 메시지를 통해서 MME에게 알려준다.
> 6. MME는 UE와 eNB를 확인한 경우, S1-AP UE Context Active Acknowledgment 메시지를 eNB에게 전송하고, UE는 ECM-CONNECTED 상태로 전환한다.
> 7. eNB는 UE Context Active Acknowledgment message를 수신하면, RRC 구성 절차(configuration procedure)를 수행한다.
UE가 전송할 상향링크 데이터가 발생하거나 MME로부터 페이징 메시지를 수신한 경우, UE는 다음과 같이 동작할 수 있다.
> NAS layer에서 서비스 요청 메시지를 생성하여 하위 계층(AS layer)으로 전달한다. RRC 설정 원인(establishment cause)과 호 타입(Call type)도 함께 하위 계층(AS layer)으로 지시한다. 이때, RRC 설정 원인과 호 타입은 RRC 연결 (또는 NAS 연결)을 설정하는 목적 나타내며, 하위 계층(AS layer)이 네트워크 (i.e. eNB)에 접속할 때 사용되며, 네트워크(i.e. eNB)는 이 정보를 바탕으로 접속 요청 여부를 결정하는데 사용할 수 있다.
> 서비스 요청 메시지를 수신한 하위 계층(AS layer)은 RRC 연결 요청(RA msg3)에 RRC 설정 원인과 호 타입을 지시하여 eNB로 전송한다.
다만, 상향링크 데이터가 발생하거나 MME로부터 페이징 메시지를 수신한 경우, UE가 RRC 연결을 일시 중단하였었다면, 위에서 설명한 서비스 요청 절차가 수행되지 않고, 연결 재개 절차가 수행된다. 이러한 경우, RA msg5가 전송이 되지 않고, MME는 서비스 요청 메시지(Service Request message)를 수신할 수 없게 된다. UE가 서비스 재개 절차를 수행할 때, eNB가 UE의 재개 요청(RA msg3)을 허용(RA msg4)하는 경우, eNB는 MME로 S1-AP UE Context active 메시지를 전송한다.
이 때, MME가 UE로부터 서비스 요청 메시지(Service Request message)를 수신하지 못하였으나 S1-AP Context Active를 수신한 경우에 서비스 거절 메시지(Service Reject message)를 전송하여야 하는 상황이 발생하는 경우, 단일 베어러(single bearer)로 재개할 수 없게 되므로 서비스 거절 메시지보다 eNB로 UE 컨텍스트 재개 실패 메시지(context resume failure message)를 전달하게 된다. 이때, 이를 수신한 eNB가 RRC 해제 절차를 수행하므로, MME는 서비스 거절 메시지를 전달할 수 없게 된다. 이로 인하여 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.
> 1. MME가 UE로부터 서비스 요청 메시지를 수신하지 않았지만, S1-AP Context Active를 수신 후 서비스 거절 메시지를 전송하여야 하는 상황이 발생하는 경우, MME는 서비스 거절 메시지를 전송할 수 없기 때문에 S1-AP Context Active의 응답인 S1-AP Context Active ack에 S1-AP Context Active의 거절을 지시하여 eNB에 전송할 수 있다.
> 2. 이를 수신한 eNB는 RRC 연결 해제 절차를 전송한다
> 3. 이를 수신한 UE는 RRC 해제 절차를 수행한 이후, 재개 절차가 실패했다고 판단하고 서비스 요청 절차를 수행하기 위해서 서비스 요청 메시지를 전송한다. 서비스 요청 전송을 위한 RRC 절차가 추가적으로 일어날 수 있다.
> 4. 이를 수신한 MME가 서비스 거절 메시지를 UE에게 전송할 수 있다.
MME는 위의 단계 1에서 NAS 거절 상황이 발생하였지만, 실제로 NAS 요청 메시지가 전송되지 않았기 때문에 NAS 거절 메시지를 전송하지 못하고, S1-AP Context Active에 대한 거절만 수행할 수 밖에 없다. 이로 인해 위의 단계 3, 4에서 불필요한 시그널링이 발생할 수 있다.
MME가 단일(single) E-RAB을 재개 할 수 없는 경우, 이는 UE CONTEXT RESUME FAILURE 메시지를 eNB에 전송함으로써 UE 컨텍스트, UE-관련 논리 S1-연결(UE-associated logical S1-connection) 및 관련 베어러 컨텍스트를 해제하도록 한다. UE CONTEXT RESUME FAILURE 메시지를 수신하면, eNB는 RRC 연결 해제 절차를 수행하고, 관련된 시그널링과 유저 데이터 전송 자원을 모두 해제한다.
도 17은 일 실시예에 따라 S1-AP구간의 재개가 성공적으로 완료된 후, NAS 메시지가 전달되는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, RRC 연결 재개가 허용되고, NAS 메시지가 전송된 경우, 도 18에서 나타내고 있는 절차를 따라 S1-AP 메시지가 전송될 수 있다. 우선적으로 재개 절차가 동작하고, 재개 절차 동작을 마친 이후, NAS 메시지를 전달하기 위한 절차를 수행하게 된다.
도 18 내지 19는 일 실시예에 따라 S1-AP구간의 재개가 실패한 후, NAS 메시지가 전달되지 못하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, S1-AP구간의 재개가 실패한 경우 다음과 같이 동작할 수 있다. eNB는 S1-AP UE Context Resume Failure를 수신하면(2단계), RRC 연결, 모든 시그널링 및 데이터 전송 자원(data transport resource)를 해제한다(3단계). 이후, eNB는 S1-AP 연결 해제를 수행하기 때문에, NAS 메시지를 전송하지 못하게 된다. 다시 말해, eNB는 MME로 NAS 메시지가 포함된 초기 UE 메시기를 전송할 수 없게 된다(4단계). 이로 인해, NAS 메시지가 MME에게 전달되지 못하고 MME는 해당 UE에 대한 NAS 거절이 발생하더라도, 이를 eNB에 전달하지 못한다(5단계). 도면에서 'X' 표시는 해당 절차 (4단계 및 5단계)가 수행되지 않음을 나타낸다.
도 19를 참조하면, NAS 메시지가 eNB에게 전달되지 않은 상황에서는 MME에서 NAS 거절 상황이 발생할 수 있다. 하지만, 이 때도 MME가 S1-AP UE Context Resume Failure를 eNB로 전달(2단계)하는 순간 eNB가 해제 절차를 수행(3단계)하기 때문에, NAS 거절 메시지를 전달(4단계)할 수가 없다. 도면에서 'X' 표시는 해당 절차 (4단계)가 수행되지 않음을 나타낸다.
MME가 거절을 하는 상황은 다음의 두 가지가 존재할 수 있다.
> 1. S1-AP 메시지에 대한 거절: eNB가 전송한 S1-AP 메시지에 대한 거절이며, UE가 사용자 평면 EPS 최적화 사용하는 경우, S1-AP 메시지는 S1-AP Context Active가 될 수 있다.
> 2. NAS 메시지(e.g. 서비스 요청 메시지)에 대한 거절: UE의 NAS layer가 전송한 NAS 메시지(e.g. 서비스 요청 메시지)에 대한 거절을 의미한다. 3GPP 표준문서 TS 24.301을 참조하면, MME가 NAS 메시지(i.e. 서비스 요청 메시지)를 수신 시, 거절을 하는 이유(상황)에 대한 원인(cause)과 거절 메시지를 수신한 UE의 원인(cause)에 따른 동작을 기술하고 있다. 본 발명에서는 위의 경우를 각각 'S1-AP 거절'및 'NAS 거절'로 기술한다.
UE가 사용자 평명 EPS 최적화를 사용하는 경우 (또는 일시 중단 지시자와 함께 EMM-Idle 모드인 경우) UE는 서비스 요청 메시지를 MME에게 전송하지 않는다. 하지만, MME가 S1-AP context active를 수신 시, 종래 MME가 NAS 메시지(e.g. 서비스 거절)를 거절하여야 하는 상황이 발생할 수 있다. 하지만, 현재 MME가 'NAS 거절'을 UE에게 전달할 방법이 제안되어 있지 않다. 이에 따라, 본 발명에서는 UE가 사용자 평명 EPS 최적화를 사용하는 경우 (또는 RRC 연결을 일시 중단한 경우), MME가 UE로부터 NAS 메시지 (i.e. 서비스 요청 메시지)를 수신하지 않았지만, NAS 메시지를 거절하는 상황이 발생하는 경우, 효율적으로 'NAS 거절'을 수행하기 위한 동작을 제안한다.
본 발명의 일 실시예를 따를 경우, UE가 사용자 평명 EPS 최적화를 사용하고 (또는 일시 중단 지시자와 함께 EMM-Idle 모드), UE(NAS layer)가 eNB로부터 연결재개 성공이라는 지시자를 받은 경우, MME가 UE로부터 NAS 메시지를 수신한 경우에도 NAS 메시지를 거절하는 상황이 발생하는 경우, 효율적으로 'NAS 거절'을 수행하기 위한 동작하는 경우에도 적용할 수 있다.
UE가 사용자 평면 EPS 최적화를 사용하는 경우 (또는 일시 중단 지시자와 함께 EMM-Idle 모드), eNB가 UE에게 연결재개 성공이라는 지시자 전송한 이후, MME는 eNB가 보낸 S1-AP Context Active을 통해 UE의 요청을 인지하게 된다. 본 발명에서는 MME가 S1-AP Context Active를 수신 후 'S1-AP 거절'을 전송 시, 'NAS 거절'도 함께 전송하는 방법을 제안한다.
eNB는 NAS 거절의 원인(cause)을 전송 S1-AP 메시지와 무선 시그널링(RRC 메시지)를 통해서 UE에게 전달할 수 있다.
이를 위한 동작은 다음과 같다.
> 1. MME는 종래 동작대로 상황에 맞는 서비스 거절 상황에 맞는 원인(cause)을 확인한다. 이후, S1-AP 메시지에 'NAS 거절에 대한 IE(i.e. cause, T3446 timer)'를 포함하여 전송한다. 이 때, MME는 이를 eNB로 전송하기 위해서 다음과 같이 동작할 수 있다.
> 'S1-AP 거절'의 전송: 일 예로, S1-AP UE Context Active ack에 S1-AP UE Context Active에 대한 거절을 지시하여 전송할 수 있다.
> 'NAS 거절'의 전송: 일 예로, S1-AP UE Context Active ack에 'NAS 거절에 대한 IE(i.e. cause, T3446 timer)'를 포함하여 eNB에 전송하거나, 별도의 S1-AP 메시지 (e.g. Downlink NAS Transport message or new S1-AP message)를 통해서 'NAS 거절에 대한 IE(i.e. cause, T3446 timer)'를 포함하여 eNB에 전송한다. 다른 예로, 새로운 S1-AP 메시지인 경우, 새로운 UE Context Active Failure 메시지를 정의하고, 'NAS 거절'에 대한 IE를 전달하기 위한 관련 원인 값(cause value)이 정의될 수 있다.
> 2. eNB는 S1-AP Context Active에 대한 거절을 수신한 경우, 'NAS 거절 IE(i.e. cause, T3446 timer)'를 RRC 메시지에 포함하여 UE의 AS layer에 전송한다. 일 예로, RRC 메시지는 RRC 연결 해제 메시지일 수 있다. 이 RRC 연결 해제 메시지에 별도의 원인(cause) (e.g. NAS 시그널링 연결을 해제하기 위함을 나타내는 cause (e.g. release of the NAS signaling connection)) 를 포함하여 전송될 수 있다.
다른 예로, RRC 메세지는 새로운 RRC 메시지이거나 종래 RRCConnectionReconfiguration/DLInformationTransfer 메시지를 사용할 수 있다. 이 경우, RRC 연결 해제 절차와는 별도로 NAS PDU를 포함한 RRC 메시지를 전송하기 위한 RRC 절차가 별도로 수행될 수 있다.
> 3. UE의 AS layer가 단계 2에서 전송한 RRC 메시지를 수신한 경우 다음과 같이 동작할 수 있다. 하기 A와 B는 함께 수행되거나 둘 중 하나가 먼저 수행될 수도 있다. (A) 수신한 'NAS 거절 IE(i.e. cause, T3446 timer)'는 UE의 NAS layer로 전송한다. (B)'release of the NAS signaling connection'을 수신한 원인(cause)와 함께 NAS layer로 전송한다.
> 4. 이를 수신한 UE의 NAS layer는 단계 3의 (A)에 대하여 서비스 거절 메시지와 함께 'NAS 거절 IE(i.e. cause, T3446 timer)'를 받은 것과 같이 동작할 수 있다. 단계 4의 (B)에 대해서는 종래와 같이 동작할 수 있다.
도 20은 일 실시예에 따라 S1-AP구간에서 재개가 실패한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 20을 참조하면, RRC 재개가 성공하고, NAS 메시지가 eNB에게 전달된 후, S1-AP구간에서 재개가 실패한 경우를 설명하고 있다.
> 0. 일시 중단 지시가 있는 EMM-IDLE 모드(EMM-IDLE mode with suspend indication) 상태의 UE의 NAS 절차가 트리거링된다. 이 때, NAS 메시지는 서비스 요청 메시지가 아닌 다른 NAS 메시지(e.g. 확장된 서비스 요청 또는 TAU 요청 메시지)가 생성되었다.
> 1. NAS layer는 해당 NAS 메시지를 계류(pending)하고, RRC 설정 원인(RRC establishment cause)과 호 타입(Call type)을 AS layer로 전달한다.
> 2. 이를 수신한 AS layer는 RACH 절차를 수행하고, 이를 성공적으로 수행한 경우, 재개 절차를 수행한다. 재개에 대한 허용을 eNB로부터 받은 경우, AS layer는 이를 NAS layer에 알린다. 이를 수신한 NAS layer는 계류하고 있던 NAS 메시지를 AS layer에 전달한다. 이를 받은 AS layer는 RA msg5에 NAS 메시지를 캡슐화(encapsulation)하여 eNB로 전송한다.
> 3. eNB는 MME에게 S1-AP UE 컨텍스트 재개 요청 메시지(S1-AP UE Context Resume Request message)를 전송한다.
> 4. MME가 단일 E-RAB도 재개할 수 없는 상황이 발생하여, S1-AP UE 컨텍스트 재개 실패 메시지(S1-AP UE Context Resume Failure message)를 전송한다. 이 때, NAS 거절 원인(reject cause)도 S1-AP UE 컨텍스트 재개 실패 메시지에 포함하여 전송될 수 있다.
> 5. eNB는 단계 2에서 수신한 NAS 메시지를 폐기(discard)한다.
> 6. eNB는 해당 NAS 거절을 UE-AS layer로 전달한다. 방법은 다음 두 가지 중 하나로 구현될 수 있다. 일 예로, RRC 연결 해제를 이용하는 경우: eNB는 단계 4에서 수신한 S1-AP UE 컨텍스트 재개 실패 메시지로 인한 해제 절차를 수행하면서, RRC 연결 해제 메시지 에 NAS 거절 원인 포함하여 UE-AS layer에게 전송한다. 다른 예로, RRCConnectionReconfiguration or DLInformationTransfer 메시지or New RRC 메시지를 이용하는 경우: eNB는 NAS 거절 원인을 해당 RRC 메시지에 NAS 거절 원인을 포함하여 UE-AS layer에게 전송한 후, 단계 4에서 수신한 S1-AP UE 컨텍스트 재개 실패 메시지로 인한 해제 절차를 수행한다.
> 7. UE-AS layer는 NAS 거절 원인일 UE-NAS layer에게 전달한다. UE-NAS layer는 NAS 거절과 그 이유를 인식할 수 있다.
도 21은 다른 실시예에 따라 S1-AP구간에서 재개가 실패한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 21을 참조하면, RRC 재개가 성공하고, NAS 메시지가 eNB에게 전달되지 않은 경우, S1-AP구간에서 재개가 실패한 경우를 설명하고 있다.
0. 일시 중단 지시가 있는 EMM-IDLE 모드(EMM-IDLE mode with suspend indication) 상태의 UE의 NAS 절차가 트리거링된다. 이 때, NAS 메시지는 서비스 요청 메시지가 생성되었다.
> 1. NAS layer는 해당 NAS 메시지를 계류(pending)하고, RRC 설정 원인(RRC establishment cause)과 호 타입(Call type)을 AS layer로 전달한다.
2. 이를 수신한 AS layer는 RACH 절차를 수행하고, 이를 성공적으로 수행한 경우, 재개 절차를 수행한다. 재개에 대한 허용을 eNB로부터 받은 경우, AS layer는 이를 NAS layer에 알린다. AS layer는 RA msg5를 eNB로 전송한다.
3. eNB는 MME에게 S1-AP UE 컨텍스트 재개 요청 메시지(S1-AP UE Context Resume Request message)를 전송한다.
4. MME가 단일 E-RAB도 재개할 수 없는 상황이 발생하여, S1-AP UE 컨텍스트 재개 실패 메시지(S1-AP UE Context Resume Failure message)를 전송한다. 이 때, NAS 거절 원인(reject cause)도 S1-AP UE 컨텍스트 재개 실패 메시지에 포함하여 전송될 수 있다.
5. eNB는 해당 NAS 거절을 UE-AS layer로 전달한다. 방법은 다음 두 가지 중 하나로 구현될 수 있다. 일 예로, RRC 연결 해제를 이용하는 경우: eNB는 단계 4에서 수신한 S1-AP UE 컨텍스트 재개 실패 메시지로 인한 해제 절차를 수행하면서, RRC 연결 해제 메시지 에 NAS 거절 원인 포함하여 UE-AS layer에게 전송한다. 다른 예로, RRCConnectionReconfiguration or DLInformationTransfer 메시지or New RRC 메시지를 이용하는 경우: eNB는 NAS 거절 원인을 해당 RRC 메시지에 NAS 거절 원인을 포함하여 UE-AS layer에게 전송한 후, 단계 4에서 수신한 S1-AP UE 컨텍스트 재개 실패 메시지로 인한 해제 절차를 수행한다.
6. UE-AS layer는 NAS 거절 원인일 UE-NAS layer에게 전달한다. UE-NAS layer는 NAS 거절과 그 이유를 인식할 수 있다.
도 22는 본 발명의 제안에 적용되는 노드 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
제안하는 실시 예에 따른 UE 장치(100)는, 송수신장치(110), 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다. 송수신장치(110)은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛으로 칭해지기도 한다. 송수신장치(110)은 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 또는, 송수신장치(110)는 전송부와 수신부로 분리되어 구현될 수도 있다. UE 장치(100)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 UE 장치(100) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, UE 장치(100)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 본 발명에서 제안하는 UE 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(120)은 본 발명의 제안에 따라 데이터 혹은 메시지를 전송하도록 송수신장치(110)을 제어할 수 있다. 메모리(130)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
도 22를 참조하면 제안하는 실시 예에 따른 네트워크 노드 장치(200)는, 송수신장치(210), 프로세서(220) 및 메모리(230)를 포함할 수 있다. 송수신장치(210)은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛으로 칭해지기도 한다. 송수신장치(210)는 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송하고, 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 전송부와 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. 프로세서(220)은 본 발명의 제안에 따라 데이터 혹은 메시지를 UE 혹은 다른 네트워크 노드에 전송하도록 송수신장치(110)을 제어할 수 있다. 메모리(230)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
또한, 위와 같은 UE 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 통신 방법은 3GPP 시스템뿐 아니라, 그 외에도 IEEE 802.16x, 802.11x 시스템을 포함하는 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국이 무선 자원 제어 (radio resource control, RRC) 연결 재개를 수행하는 방법에 있어서,
    사용자 기기(user equipment, UE)와 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 단계;
    이동성 관리 개체(mobility management entity, MME)로 재개 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
    재개 요청이 허용되지 않는 경우, 상기 MME로부터 재개 실패 메시지를 수신하는 단계를 포함하며,
    상기 재개 실패 메시지는 비-접속 단(non-access stratum, NAS) 거절 원인(cause)을 포함하는 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 NAS 거절 원인을 포함하는 RRC 메시지를 상기 사용자 기기에 전송하는 단계를 더 포함하는 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 RRC 메시지는 RRC 연결 재구성(RRC connection reconfiguration) 메시지 및 하향링크 정보 전달(DL information transfer) 메시지 중 적어도 하나인 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 재개 실패 메시지에 기초하여 RRC 연결 해제 절차를 수행하는 단계를 더 포함하는 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 RRC 메시지를 상기 사용자 기기에 전송하기 전 RRC 연결 해제 절차가 수행되는 경우, 상기 RRC 메시지는 RRC 연결 해제(RRC connection release) 메시지인 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 단계는
    상기 사용자 기기로부터 RRC 연결 재개 완료 메시지를 수신하는 단계를 포함하는 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 RRC 연결 재개 완료 메시지가 NAS 메시지를 포함하는 경우, 상기 NAS 메시지는 상기 재개 실패 메시지 수신 후 폐기(discard)되는 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 재개 요청 메시지는 S1-AP UE 컨텍스트 재개 요청 메시지(S1-AP UE Context Resume Request message)인 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 재개 요청 메시지 또는 상기 재개 실패 메시지는 NAS 메시지를 포함하지 않는 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 재개 실패 메시지는 S1-AP UE 컨텍스트 재개 실패 메시지(S1-AP UE Context Resume Failure message)인 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 재개 실패 메시지는 백-오프 타이머 값(back-off timer value)을 더 포함하는 RRC 연결 재개 절차를 수행하는 방법.
  12. 무선 통신 시스템에서 무선 자원 제어 (radio resource control, RRC) 연결 재개를 수행하는 기지국에 있어서,
    무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및
    상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하며
    상기 프로세서는
    사용자 기기(user equipment, UE)와 RRC 연결 재개 절차를 수행하고,
    이동성 관리 개체(mobility management entity, MME)로 재개 요청 메시지를 전송하고,
    재개 요청이 허용되지 않는 경우, 상기 MME로부터 재개 실패 메시지를 수신하도록 구성되며,
    상기 재개 실패 메시지는 비-접속 단(non-access stratum, NAS) 거절 원인(cause)을 포함하는 기지국.
  13. 무선 통신 시스템에서 이동성 관리 개체(mobility management entity, MME)가 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    RRC 연결 재개 절차를 수행하는 기지국으로부터 재개 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 재개 요청 메시지에 기초하여 재개 요청이 허용되지 여부를 판단하는 단계; 및
    재개 요청이 허용되지 않는 경우, 상기 기지국으로 재개 실패 메시지를 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 재개 실패 메시지는 비-접속 단(non-access stratum, NAS) 거절 원인(cause)을 포함하는 이동성 관리 개체가 신호를 전송하는 방법.
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