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WO2018182224A1 - 액세스 제어 방법 및 이를 지원하는 장치 - Google Patents

액세스 제어 방법 및 이를 지원하는 장치 Download PDF

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Publication number
WO2018182224A1
WO2018182224A1 PCT/KR2018/003255 KR2018003255W WO2018182224A1 WO 2018182224 A1 WO2018182224 A1 WO 2018182224A1 KR 2018003255 W KR2018003255 W KR 2018003255W WO 2018182224 A1 WO2018182224 A1 WO 2018182224A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rrc connection
connection procedure
access
rrc
terminal
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/KR2018/003255
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김석중
쑤지안
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 US16/495,247 priority Critical patent/US11184791B2/en
Publication of WO2018182224A1 publication Critical patent/WO2018182224A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/02—Access restriction performed under specific conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/0215—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on user or device properties, e.g. MTC-capable devices
    • H04W28/0221—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on user or device properties, e.g. MTC-capable devices power availability or consumption
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/02—Access restriction performed under specific conditions
    • H04W48/04—Access restriction performed under specific conditions based on user or terminal location or mobility data, e.g. moving direction, speed
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H04W76/30—Connection release
    • H04W76/34—Selective release of ongoing connections

Definitions

  • the base station relates to a technique for controlling access of a terminal in which RRC is inactive.
  • the higher layer standard defines the protocol state in order to manage the operation state of the terminal in detail, and shows the functions and procedures of the terminal in detail.
  • the RRC state defines the RRC_Connected state and the RRC_Idle state as the basis, and further discusses introducing the RRC_Inactive state.
  • the UE in the RRC inactive state of the NR, the UE can generate minimal signaling, minimize power consumption, and reduce resource costs in the RAN and the core network.
  • the NR can achieve this effect, and at the same time, the core network may be in a severe overload state because it must continuously maintain the NG connection corresponding to the RRC inactive terminal. Accordingly, there is a need for an improved overload control procedure for coordinating access of UEs in an RRC inactive state in an overloaded state.
  • a method for controlling access of a terminal by a base station comprising: receiving information on an RRC connection procedure in which access in an RRC inactive state is restricted from a core network; Receiving a request for execution of an RRC connection procedure from a terminal in an RRC inactive state; And if the RRC connection procedure requested from the terminal corresponds to an RRC connection procedure for which access is restricted, transmitting a message indicating that the execution of the requested RRC connection procedure is restricted to the terminal. do.
  • the information about the restricted RRC connection procedure may include a cause value associated with the RRC connection procedure.
  • the cuz value may include at least one of pAreaUpdate, p-LAN-based area update, ran-based area update, mo-data, mo-signal, and early data transmission. Can point to
  • the RRC connection procedure may be any one of an RRC connection establishment procedure and an RRC connection resumption procedure.
  • the message informing that the requested RRC connection procedure is restricted may include a timer indicating a time at which the request of the requested RRC connection procedure is stopped.
  • the base station may be a next generation-radio access network (NG-RAN).
  • NG-RAN next generation-radio access network
  • the core network may be a next generation core (NGC).
  • NTC next generation core
  • a base station for controlling access of a terminal comprising: a memory; Transceiver; And a processor connecting the memory and the transceiver, wherein the processor receives information on an RRC connection procedure in which access in an RRC inactive state is restricted from a core network, and receives an RRC connection procedure from a terminal in an RRC inactive state.
  • the processor receives information on an RRC connection procedure in which access in an RRC inactive state is restricted from a core network, and receives an RRC connection procedure from a terminal in an RRC inactive state.
  • the information about the restricted RRC connection procedure may include a cause value associated with the RRC connection procedure.
  • the cuz value may include at least one of pAreaUpdate, p-LAN-based area update, ran-based area update, mo-data, mo-signal, and early data transmission. Can point to
  • the RRC connection procedure may be any one of an RRC connection establishment procedure and an RRC connection resumption procedure.
  • the processor may be configured to receive a message from the core network indicating to derestrict access to the RRC connection procedure for which the access is restricted.
  • the message informing that the requested RRC connection procedure is restricted may include a timer indicating a time at which the request of the requested RRC connection procedure is stopped.
  • the base station may be a Next Generation-Radio Access Network (NG-RAN).
  • NG-RAN Next Generation-Radio Access Network
  • the core network may control the access of the terminal in the RRC inactive state with the help of the base station without having to check whether the RRC is inactive for each terminal.
  • the core network may adjust the rate at which the base station can establish the RRC connection or resume the RRC connection in the RRC inactive state. Through this, the core network may prevent the overload condition that may be caused by the terminal in the RRC inactive state or cope with the overload state.
  • FIG. 1 shows a structure of an LTE system.
  • FIG. 2 shows an air interface protocol of an LTE system for a control plane.
  • FIG 3 shows an air interface protocol of an LTE system for a user plane.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an access control procedure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an access control procedure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of a communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as global system for mobile communications (GSM) / general packet radio service (GPRS) / enhanced data rates for GSM evolution (EDGE).
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented by wireless technologies such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA), and the like.
  • IEEE 802.16m is an evolution of IEEE 802.16e and provides backward compatibility with systems based on IEEE 802.16e.
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of evolved UMTS (E-UMTS) using evolved-UMTS terrestrial radio access (E-UTRA), which employs OFDMA in downlink and SC in uplink -FDMA is adopted.
  • LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • 5G communication system is the evolution of LTE-A.
  • FIG. 1 shows a structure of an LTE system.
  • Communication networks are widely deployed to provide various communication services such as IMS and Voice over internet protocol (VoIP) over packet data.
  • VoIP Voice over internet protocol
  • an LTE system structure includes one or more UEs 10, an evolved-UMTS terrestrial radio access network (E-UTRAN), and an evolved packet core (EPC).
  • the terminal 10 is a communication device moved by a user.
  • the terminal 10 may be fixed or mobile and may be called by other terms such as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), and a wireless device.
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • SS subscriber station
  • wireless device a wireless device.
  • the E-UTRAN may include one or more evolved node-eB (eNB) 20, and a plurality of terminals may exist in one cell.
  • the E-UTRAN system is an evolution from the existing UTRAN system and may be, for example, a 3GPP LTE / LTE-A system.
  • the E-UTRAN consists of base stations (eNBs) that provide a control plane and a user plane protocol to the terminal, and the base stations are connected through an X2 interface.
  • An X2 user plane interface (X2-U) is defined between base stations.
  • the X2-U interface provides non-guaranteed delivery of user plane packet data units (PDUs).
  • An X2 control plane interface (X2-CP) is defined between two neighboring base stations.
  • X2-CP performs functions such as context transfer between base stations, control of a user plane tunnel between a source base station and a target base station, transfer of handover related messages, and uplink load management.
  • the base station is connected to the terminal through a wireless interface and is connected to the evolved packet core (EPC) through the S1 interface.
  • the S1 user plane interface (S1-U) is defined between the base station and the serving gateway (S-GW).
  • the S1 control plane interface (S1-MME) is defined between the base station and the mobility management entity (MME).
  • the S1 interface performs an evolved packet system (EPS) bearer service management function, a non-access stratum (NAS) signaling transport function, network sharing, and MME load balancing function.
  • EPS evolved packet system
  • NAS non-access stratum
  • MME mobility management entity
  • the S1 interface performs an evolved packet system (EPS) bearer service management function, a non-access stratum (NAS) signaling transport function, network sharing, and MME load
  • the eNB 20 provides an end point of a control plane and a user plane to the terminal.
  • the eNB 20 generally refers to a fixed station communicating with the terminal 10, and may be referred to in other terms such as a base station (BS), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like.
  • BS base station
  • BTS base transceiver system
  • One eNB 20 may be arranged per cell. There may be one or more cells within the coverage of the eNB 20. One cell may be configured to have one of bandwidths such as 1.25, 2.5, 5, 10, and 20 MHz to provide downlink (DL) or uplink (UL) transmission service to various terminals. In this case, different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • DL means communication from the eNB 20 to the terminal 10
  • UL means communication from the terminal 10 to the eNB 20.
  • the transmitter may be part of the eNB 20 and the receiver may be part of the terminal 10.
  • the transmitter may be part of the terminal 10 and the receiver may be part of the eNB 20.
  • the EPC may include a mobility management entity (MME) that serves as a control plane and a serving gateway (S-GW) that serves as a user plane.
  • MME mobility management entity
  • S-GW serving gateway
  • the MME / S-GW 30 may be located at the end of the network.
  • the MME has information about the access information of the terminal or the capability of the terminal, and this information may be mainly used for mobility management of the terminal.
  • S-GW is a gateway having an E-UTRAN as an endpoint.
  • the MME / S-GW 30 provides the terminal 10 with the endpoint of the session and the mobility management function.
  • the EPC may further include a packet data network (PDN) -gateway (GW).
  • PDN-GW is a gateway having a PDN as an endpoint, and can be connected to an external network.
  • the MME includes non-access stratum (NAS) signaling to the eNB 20, NAS signaling security, access stratum (AS) security control, inter CN (node network) signaling for mobility between 3GPP access networks, idle mode terminal reachability ( Control and execution of paging retransmission), tracking area list management (for terminals in idle mode and active mode), P-GW and S-GW selection, MME selection for handover with MME change, 2G or 3G 3GPP access Bearer management, including roaming, authentication, and dedicated bearer settings, SGSN (serving GPRS support node) for handover to the network, public warning system (ETWS) and commercial mobile alarm system (PWS) It provides various functions such as CMAS) and message transmission support.
  • NAS non-access stratum
  • AS access stratum
  • inter CN node network
  • MME selection for handover with MME change
  • 2G or 3G 3GPP access Bearer management including roaming, authentication, and dedicated bearer settings
  • SGSN serving GPRS support no
  • S-GW hosts can be based on per-user packet filtering (eg, through deep packet inspection), legal blocking, terminal IP (Internet protocol) address assignment, transport level packing marking in DL, UL / DL service level charging, gating and It provides various functions of class enforcement, DL class enforcement based on APN-AMBR.
  • MME / S-GW 30 is simply represented as a "gateway", which may include both MME and S-GW.
  • the eNB 20 may select for the gateway 30, routing to the gateway 30 during radio resource control (RRC) activation, scheduling and transmission of paging messages, scheduling channel information (BCH), and the like.
  • RRC radio resource control
  • BCH scheduling channel information
  • the gateway 30 may perform paging initiation, LTE idle state management, user plane encryption, SAE bearer control, and encryption and integrity protection functions of NAS signaling in the EPC.
  • FIG. 2 shows an air interface protocol of an LTE system for a control plane.
  • 3 shows an air interface protocol of an LTE system for a user plane.
  • the layer of the air interface protocol between the UE and the E-UTRAN is based on the lower three layers of the open system interconnection (OSI) model, which is well known in communication systems, and includes L1 (first layer), L2 (second layer), and L3 (third layer). Hierarchical).
  • the air interface protocol between the UE and the E-UTRAN may be horizontally divided into a physical layer, a data link layer, and a network layer, and vertically a protocol stack for transmitting control signals.
  • Layers of the radio interface protocol may exist in pairs in the UE and the E-UTRAN, which may be responsible for data transmission of the Uu interface.
  • the physical layer belongs to L1.
  • the physical layer provides an information transmission service to a higher layer through a physical channel.
  • the physical layer is connected to a higher layer of a media access control (MAC) layer through a transport channel.
  • Physical channels are mapped to transport channels.
  • Data may be transmitted between the MAC layer and the physical layer through a transport channel.
  • Data between different physical layers, that is, between the physical layer of the transmitter and the physical layer of the receiver may be transmitted using radio resources through a physical channel.
  • the physical layer may be modulated using an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme, and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the physical layer uses several physical control channels.
  • a physical downlink control channel (PDCCH) reports resource allocation of a paging channel (PCH) and a downlink shared channel (DL-SCH), and hybrid automatic repeat request (HARQ) information related to the DL-SCH to the UE.
  • the PDCCH may carry an uplink grant to report to the UE regarding resource allocation of uplink transmission.
  • the physical control format indicator channel (PCFICH) informs the UE of the number of OFDM symbols used for the PDCCH and is transmitted every subframe.
  • a physical hybrid ARQ indicator channel (PHICH) carries a HARQ ACK (non-acknowledgement) / NACK (non-acknowledgement) signal for UL-SCH transmission.
  • a physical uplink control channel (PUCCH) carries UL control information such as HARQ ACK / NACK, a scheduling request, and a CQI for downlink transmission.
  • the physical uplink shared channel (PUSCH) carries an uplink shared channel (UL-SCH).
  • the physical channel includes a plurality of subframes in the time domain and a plurality of subcarriers in the frequency domain.
  • One subframe consists of a plurality of symbols in the time domain.
  • One subframe consists of a plurality of resource blocks (RBs).
  • One resource block is composed of a plurality of symbols and a plurality of subcarriers.
  • each subframe may use specific subcarriers of specific symbols of the corresponding subframe for the PDCCH.
  • the first symbol of the subframe may be used for the PDCCH.
  • the PDCCH may carry dynamically allocated resources, such as a physical resource block (PRB) and modulation and coding schemes (MCS).
  • a transmission time interval (TTI) which is a unit time at which data is transmitted, may be equal to the length of one subframe.
  • One subframe may have a length of 1 ms.
  • a DL transport channel for transmitting data from a network to a UE includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a paging channel (PCH) for transmitting a paging message, and a DL-SCH for transmitting user traffic or control signals. And the like.
  • BCH broadcast channel
  • PCH paging channel
  • DL-SCH supports dynamic link adaptation and dynamic / semi-static resource allocation by varying HARQ, modulation, coding and transmit power.
  • the DL-SCH may enable the use of broadcast and beamforming throughout the cell.
  • System information carries one or more system information blocks. All system information blocks can be transmitted in the same period. Traffic or control signals of a multimedia broadcast / multicast service (MBMS) are transmitted through a multicast channel (MCH).
  • MCH multicast channel
  • the UL transport channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RAC) for transmitting an initial control message, a UL-SCH for transmitting user traffic or a control signal, and the like.
  • the UL-SCH can support dynamic link adaptation due to HARQ and transmit power and potential changes in modulation and coding.
  • the UL-SCH may enable the use of beamforming.
  • RACH is generally used for initial connection to a cell.
  • the MAC layer belonging to L2 provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the MAC layer provides a mapping function from a plurality of logical channels to a plurality of transport channels.
  • the MAC layer also provides a logical channel multiplexing function by mapping from multiple logical channels to a single transport channel.
  • the MAC sublayer provides data transfer services on logical channels.
  • the logical channel may be divided into a control channel for information transmission in the control plane and a traffic channel for information transmission in the user plane according to the type of information to be transmitted. That is, a set of logical channel types is defined for other data transfer services provided by the MAC layer.
  • the logical channel is located above the transport channel and mapped to the transport channel.
  • the control channel is used only for conveying information in the control plane.
  • the control channel provided by the MAC layer includes a broadcast control channel (BCCH), a paging control channel (PCCH), a common control channel (CCCH), a multicast control channel (MCCH), and a dedicated control channel (DCCH).
  • BCCH is a downlink channel for broadcasting system control information.
  • PCCH is a downlink channel used for transmitting paging information and paging a terminal whose cell-level location is not known to the network.
  • CCCH is used by the terminal when there is no RRC connection with the network.
  • MCCH is a one-to-many downlink channel used to transmit MBMS control information from the network to the terminal.
  • DCCH is a one-to-one bidirectional channel used by the terminal for transmitting dedicated control information between the terminal and the network in an RRC connection state.
  • the traffic channel is used only for conveying information in the user plane.
  • the traffic channel provided by the MAC layer includes a dedicated traffic channel (DTCH) and a multicast traffic channel (MTCH).
  • DTCH is used for transmission of user information of one UE in a one-to-one channel and may exist in both uplink and downlink.
  • MTCH is a one-to-many downlink channel for transmitting traffic data from the network to the terminal.
  • the uplink connection between the logical channel and the transport channel includes a DCCH that can be mapped to the UL-SCH, a DTCH that can be mapped to the UL-SCH, and a CCCH that can be mapped to the UL-SCH.
  • the downlink connection between the logical channel and the transport channel is a BCCH that can be mapped to a BCH or DL-SCH, a PCCH that can be mapped to a PCH, a DCCH that can be mapped to a DL-SCH, a DTCH that can be mapped to a DL-SCH, MCCH that can be mapped to MCH and MTCH that can be mapped to MCH.
  • the RLC layer belongs to L2.
  • the function of the RLC layer includes adjusting the size of the data by segmentation / concatenation of the data received from the upper layer in the radio section such that the lower layer is suitable for transmitting data.
  • the RLC layer is divided into three modes: transparent mode (TM), unacknowledged mode (UM) and acknowledged mode (AM). Provides three modes of operation.
  • TM transparent mode
  • UM unacknowledged mode
  • AM acknowledged mode
  • AM RLC provides retransmission through automatic repeat request (ARQ) for reliable data transmission.
  • ARQ automatic repeat request
  • the function of the RLC layer may be implemented as a functional block inside the MAC layer, in which case the RLC layer may not exist.
  • the packet data convergence protocol (PDCP) layer belongs to L2.
  • the PDCP layer introduces an IP packet, such as IPv4 or IPv6, over a relatively low bandwidth air interface to provide header compression that reduces unnecessary control information so that the transmitted data is transmitted efficiently. Header compression improves transmission efficiency in the wireless section by transmitting only the information necessary for the header of the data.
  • the PDCP layer provides security. Security functions include encryption to prevent third party inspection and integrity protection to prevent third party data manipulation.
  • the radio resource control (RRC) layer belongs to L3.
  • the RRC layer at the bottom of L3 is defined only in the control plane.
  • the RRC layer serves to control radio resources between the terminal and the network.
  • the UE and the network exchange RRC messages through the RRC layer.
  • the RRC layer is responsible for the control of logical channels, transport channels and physical channels in connection with the configuration, re-configuration and release of RBs.
  • RB is a logical path provided by L1 and L2 for data transmission between the terminal and the network. That is, RB means a service provided by L2 for data transmission between the UE and the E-UTRAN. Setting up an RB means defining the characteristics of the radio protocol layer and channel to provide a particular service, and determining each specific parameter and method of operation.
  • RBs may be classified into two types: signaling RBs (SRBs) and data RBs (DRBs).
  • SRBs signaling RBs
  • DRBs data RBs
  • the non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • EPC Evolved Packet Core
  • MME mobility management entity
  • S-GW serving gateway
  • P-GW packet data network gateway
  • 5G core network or NextGen core network
  • functions, reference points, protocols, etc. are defined for each network function (NF). That is, 5G core network does not define functions, reference points, protocols, etc. for each entity.
  • the 5G system structure includes one or more UEs 10, a Next Generation-Radio Access Network (NG-RAN), and a Next Generation Core (NGC).
  • NG-RAN Next Generation-Radio Access Network
  • NNC Next Generation Core
  • the NG-RAN may include one or more gNBs 40, and a plurality of terminals may exist in one cell.
  • the gNB 40 provides the terminal with the control plane and the end point of the user plane.
  • the gNB 40 generally refers to a fixed station communicating with the terminal 10 and may be referred to as other terms such as a base station (BS), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like.
  • BS base station
  • BTS base transceiver system
  • One gNB 40 may be arranged per cell. There may be one or more cells within coverage of the gNB 40.
  • the NGC may include an Access and Mobility Function (AMF) and a Session Management Function (SMF) that are responsible for the functions of the control plane.
  • AMF Access and Mobility Function
  • SMF Session Management Function
  • the AMF may be responsible for the mobility management function
  • the SMF may be responsible for the session management function.
  • the NGC may include a user plane function (UPF) that is responsible for the function of the user plane.
  • UPF user plane function
  • Terminal 10 and gNB 40 may be connected by an NG3 interface.
  • the gNBs 40 may be interconnected by Xn interface.
  • Neighboring gNBs 40 may have a mesh network structure with an Xn interface.
  • the gNBs 40 may be connected to the NGC by the NG interface.
  • the gNBs 40 may be connected to the AMF by the NG-C interface and may be connected to the UPF by the NG-U interface.
  • the NG interface supports a many-to-many-relation between gNB 40 and AMF / UPF 50.
  • the gNB host may determine functions for radio resource management, IP header compression and encryption of user data stream, and routing to AMF from information provided by the terminal. Selection of an AMF at UE attachment when no routing to an AMF can be determined from the information provided by the UE, Routing of User Plane data to one or more UPFs towards UPF (s)), Scheduling and transmission of paging messages (originated from the AMF), transmission and scheduling of system broadcast information (derived from AMF or O & M) Scheduling and transmission of system broadcast information (originated from the AMF or O & M), or setting up and measuring measurement reports for scheduling and mobility (Me It can perform functions such as asurement and measurement reporting configuration for mobility and scheduling.
  • Access and Mobility Function (AMF) hosts can be used for NAS signaling termination, NAS signaling security, AS Security control, and inter CN node signaling for mobility between 3GPP access networks.
  • node signaling for mobility between 3GPP access networks IDLE mode UE reachability (including control and execution of paging retransmission), UE in ACTIVE mode and IDLE mode Tracking Area list management (for UE in idle and active mode), AMF selection for handovers with AMF change, Access Authentication, Or perform key functions such as access authorization including check of roaming rights.
  • a user plane function (UPF) host is an anchor point for Intra- / Inter-RAT mobility (when applicable), an external PDU session point for the interconnection to the data network (if applicable).
  • (External PDU session point of interconnect to Data Network) Packet routing & forwarding, Packet inspection and User plane part of Policy rule enforcement, Traffic usage reporting ( Traffic usage reporting, Uplink classifier to support routing traffic flows to a data network, Branching point to support multi- homed PDU session, QoS handling for the user plane, e.g.
  • packet filtering gating, QoS handling for user plane, eg packet filtering, gating, UL / DL rate enforcement, uplink traffic verification (SDF to QoS flow mapping), transport level packet marking in downlink and uplink It can perform main functions such as packet marking in the uplink and downlink, or downlink packet buffering and downlink data notification triggering.
  • QoS handling for user plane eg packet filtering, gating, UL / DL rate enforcement, uplink traffic verification (SDF to QoS flow mapping), transport level packet marking in downlink and uplink
  • SDF to QoS flow mapping uplink traffic verification
  • transport level packet marking in downlink and uplink It can perform main functions such as packet marking in the uplink and downlink, or downlink packet buffering and downlink data notification triggering.
  • the Session Management Function (SMF) host is responsible for session management, UE IP address allocation and management, selection and control of UP functions, and traffic to the appropriate destinations.
  • Configure traffic steering at UPF to route traffic to proper destination, control part of policy enforcement and QoS, or downlink data notification Can perform key functions such as
  • the RRC_INACTIVE state (RRC inactive state) is newly introduced in addition to the existing RRC_CONNETED state and RRC_IDLE state.
  • the RRC_INACTIVE state may be a concept similar to the lightly connected mode under discussion in LTE.
  • the RRC_INACTIVE state is a state introduced to efficiently manage a specific terminal (eg, mMTC terminal).
  • the terminal in the RRC_INACTIVE state performs a radio control procedure similar to the terminal in the RRC_IDLE state to reduce power consumption.
  • the terminal in the RRC_INACTIVE state maintains the connection state between the terminal and the network similarly to the RRC_CONNECTED state in order to minimize the control procedure required when transitioning to the RRC_CONNECTED state.
  • the radio connection resources are released, but the wired connection can be maintained.
  • radio access resources may be released, but the NG interface between gNB and NGC or the S1 interface between eNB and EPC may be maintained.
  • the core network recognizes that the terminal is normally connected to the base station. On the other hand, the base station may not perform connection management for the terminal in the RRC_INACTIVE state.
  • the MME may maintain the S1 connection of the activated UE.
  • the AMF may maintain the NG connection of the activated UE.
  • the UE in the RRC inactive state of the NR, the UE can generate minimal signaling, minimize power consumption, and reduce resource costs in the RAN and the core network.
  • the NR can achieve this effect, and at the same time, the core network may be in a severe overload state because it must continuously maintain the NG connection corresponding to the RRC inactive terminal. Accordingly, there is a need for an improved overload control procedure for coordinating access of UEs in an RRC inactive state in an overloaded state.
  • the core network needs to send an indication to the base station whether to allow access of the terminal in the RRC inactive state.
  • NG-RAN Next Generation-Radio Access Network
  • the NG-RAN may include one or more base stations, and the base station may be an eNB or a gNB.
  • NGC Next Generation Core
  • the base station may refer to an eNB or gNB, but may also refer to a set (NG-RAN) composed of an eNB and / or gNB.
  • the core network may be an MME or NGC, more specifically a next generation core CP function (AMF of NGC).
  • AMF next generation core CP function
  • the core network may reject the NAS request from the terminal or limit the load generated at the base station in order to end the overload state and resume normal operation.
  • the terminal for which the NAS request is rejected is not limited to the terminal in a specific RRC state.
  • the core network needs to limit the load generated by the RRC inactive terminal.
  • the core network cannot determine which UE is in the RRC inactive state, it is necessary to adjust the ratio of the UE in the RRC inactive state through the base station. This is because the base station can know the actual RRC state of the terminal.
  • a procedure for controlling access of a terminal in which the core network is in an RRC inactive state is proposed.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an access control method according to an embodiment of the present invention.
  • the core network may transmit information indicating the type of the RRC connection procedure to be rejected with respect to the RRC inactivity state to the base station.
  • the core network may transmit information on the type of the RRC connection procedure to which the access is denied in the RRC inactive state to the base station.
  • the core network may inform the base station of the type of the RRC connection procedure for which access is restricted during the RRC connection procedure requested by the UE in the RRC inactive state.
  • the RRC connection procedure may be an RRC connection establishment procedure or an RRC connection resumption procedure.
  • the core network may transmit a cause related to an RRC connection procedure in which access is denied in an RRC inactive state, to a base station.
  • the core network transmits an RRC connection establishment cues or an RRC connection resume cus to the base station, so that when there is a request for establishing an RRC connection from the terminal in the RRC inactive state or requesting to resume the RRC connection, the base station accesses the terminal in the RRC inactive state.
  • RRC connection establishment cues or RRC connection resumption cues may indicate any of the following.
  • the base station may receive from the core network information about the type of RRC connection procedure for which access is denied in an RRC inactive state and store the information. Subsequently, the base station may consider the information when managing access to the terminal in the RRC inactive state.
  • early data transmission refers to an operation of transmitting data before the RRC connection establishment is completed when the size of data to be transmitted is small. According to the early data transmission, data transmission is possible even when the terminal is not in the RRC connection state.
  • the information on the type of the RRC connection procedure in which the access is denied in the RRC inactive state may be transmitted to the base station through an overload start message, but is not limited thereto and may be transmitted through a separate new message. It may be.
  • the terminal may transmit an RRC connection request message or an RRC connection resume message to the base station.
  • the RRC connection request message or RRC connection resume message may include RRC connection establishment cues or RRC connection resume cues associated with an RRC inactivity state. That is, the RRC connection request message or the RRC connection resume message may include cues that the terminal causes the RRC connection request or RRC connection resume.
  • the RRC connection establishment cues or RRC connection resume cues associated with the RRC inactivity state may indicate any of the following.
  • the RRC connection establishment cues or the RRC connection resume cues associated with the RRC inactive state may be transmitted to the base station through a new separate message as well as the RRC connection request message or the RRC connection resume message.
  • the base station may determine whether to allow the access of the terminal in the RRC inactive state, based on the information received in step S502. .
  • the base station may transmit an RRC connection rejection message or an RRC connection resumption failure message to the terminal.
  • the base station does not necessarily transmit the RRC connection rejection message or the RRC connection resumption failure message, but may also transmit a separate new message indicating that the UE has requested the RRC connection establishment request or the RRC resumption request to be rejected.
  • the UE rejects an RRC inactive access, that is, an RRC connection establishment request or an RRC connection resumption request, the UE still remains in the RRC inactive state, but no further signaling occurs on the NG connection between the base station and the core network. Will not. This can reduce the load on the core network side. For example, when a terminal in an RRC inactive state performs a paging area update, a path switch procedure may be performed, and in this case, additional signaling may occur on the NG connection. In addition, when the anchor base station is changed even if the UE in the RRC inactive state is located in the same LAN area, the path change procedure may be performed, and in this case, additional signaling may occur on the NG connection as well.
  • a signal may be generated on the NG connection because data of the user plane is generated.
  • an additional signal on the NG connection may not be generated due to the above-described operation of the UE even in the RRC inactive state.
  • the UE may stop the RRC connection establishment request or the RRC resumption request. If the timer is provided with a message indicating that the RRC connection establishment request or the RRC resumption request is rejected, the terminal may stop the RRC connection establishment request or the RRC resumption request until the timer expires.
  • the core network may instruct the base station to release the restriction of access to the terminal in the RRC inactive state.
  • the core network may transmit a message indicating that the overload condition has ended.
  • the base station receives a message indicating that the overload state has ended, it is assumed that the overload state of the core network side connected to the base station is terminated, and the existing operation may be resumed. That is, when the base station receives a message indicating that the overload state has ended, the operation of restricting the access of the UE in the RRC inactive state may not be performed anymore.
  • the message indicating that the overload state is terminated may be transmitted through an overhead stop message, but is not limited thereto and may be transmitted through a separate new message.
  • the core network may control the access of the terminal in the RRC inactive state with the help of the base station without having to check whether the RRC is inactive for each terminal.
  • the core network may adjust the rate at which the base station can establish the RRC connection or resume the RRC connection in the RRC inactive state. Through this, the core network may prevent the overload condition that may be caused by the terminal in the RRC inactive state or cope with the overload state.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an access control method according to an embodiment of the present invention.
  • the base station may receive information on the RRC connection procedure for which access in the RRC inactive state is restricted from the core network.
  • the base station may be requested to perform the RRC connection procedure from the terminal of the RRC inactive state.
  • the base station may transmit a message indicating that the requested RRC connection procedure is limited to the terminal, if the RRC connection procedure requested from the terminal corresponds to the restricted RRC connection procedure.
  • the information about the restricted RRC connection procedure may include a cause value associated with the RRC connection procedure.
  • the cuz value may include at least one of pAreaUpdate, p-LAN-based area update, ran-based area update, mo-data, mo-signal, and early data transmission.
  • Can point to The RRC connection procedure may be any one of an RRC connection establishment procedure and an RRC connection resumption procedure.
  • the base station may receive a message from the core network indicating to release the restriction on the restricted RRC connection procedure.
  • the message informing that the requested RRC connection procedure is restricted may include a timer indicating a time at which the request of the requested RRC connection procedure is stopped.
  • the base station may be a Next Generation-Radio Access Network (NG-RAN), and the core network may be a Next Generation Core (NGC).
  • NG-RAN Next Generation-Radio Access Network
  • NNC Next Generation Core
  • FIG. 7 is a block diagram of a communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the first network node 700 includes a processor 701, a memory 702, and a transceiver 703.
  • the memory 702 is connected to the processor 701 and stores various information for driving the processor 701.
  • the transceiver 703 is coupled to the processor 701 to transmit and / or receive signals.
  • Processor 701 implements the proposed functions, processes, and / or methods. In the above-described embodiment, the operation of the base station may be implemented by the processor 701. In the present embodiment, the first network node 700 may be the first base station in the above-described embodiment.
  • the second network node 710 includes a processor 711, a memory 712, and a transceiver 713.
  • the memory 712 is connected to the processor 711 and stores various information for driving the processor 711.
  • the transceiver 713 is coupled to the processor 711 to transmit and / or receive signals.
  • Processor 711 implements the proposed functions, processes and / or methods.
  • the second network node 710 may be a second base station or higher layer entity, and in the above-described embodiment, the operation of the second base station or higher layer entity may be implemented by the processor 711.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.
  • the transceiver may include baseband circuitry for processing the signal.
  • the above technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.

Landscapes

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Abstract

기지국이 단말의 액세스를 제어하는 방법 및 이를 지원하는 장치가 제공된다. 상기 방법은 코어 네트워크로부터 RRC 비활성 상태에서의 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보를 수신하는 단계; 상기 RRC 비활성 상태의 단말로부터 RRC 연결 절차의 수행을 요청 받는 단계; 및 상기 단말로부터 요청 받은 RRC 연결 절차가 상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 해당되는 경우, 상기 단말로 상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 수행이 제한되었음을 알리는 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

Description

액세스 제어 방법 및 이를 지원하는 장치
NR에서 기지국이 RRC 비활성 상태인 단말의 액세스를 제어하는 기술과 관련된다.
4G(4th-Generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th-Generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 3GPP 는 5 세대 이동통신 규격 작업을 위한 표준 활동을 본격적으로 시작하였으며, 가칭으로 NR (New Radio access)로 표시하여 표준화 작업반(Working Group)에서 논의가 진행 중이다.
한편, 상위 계층 규격은 단말의 동작 상태를 일관성 있게 관리하기 위해 프로토콜 상태를 정의하여 단말의 기능 및 절차를 세부적으로 나타낸다. NR 표준화 논의에서 RRC 상태는 RRC_연결(RRC_Connected) 상태와 RRC_아이들(RRC_Idle) 상태를 기본으로 정의하고, 추가로 RRC_비활성(RRC_Inactive) 상태를 도입하는 것에 대해 논의하고 있다.
한편, NR의 RRC 비활성 상태에서 단말은 최소한의 시그널링을 발생시키고, 전력 소비를 최소화하며, RAN 및 코어 네트워크에서의 리소스 비용을 절감시킬 수 있다. 그러나 NR에서는 이러한 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 코어 네트워크는 RRC 비활성 상태의 단말에 대응되는 NG 연결을 지속적으로 유지해야 하기 때문에 심각한 과부하 상태에 놓일 수 있다. 따라서, 과부하 상태에서 RRC 비활성 상태의 단말의 액세스를 조율하기 위한 향상된 과부하 제어 절차가 요구된다.
코어 네트워크가 과부하 상태를 방지하거나 과부하 상태에 대처하기 위해, RRC 비활성 상태인 단말의 액세스를 제한할 필요가 있다. 그러나, RRC 비활성 상태는 기지국이 각 단말로 지시함으로써 설정되므로, 코어 네트워크는 각 단말의 실제 RRC 상태를 파악하기 어렵다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서, 기지국이 단말의 액세스를 제어하는 방법에 있어서, 코어 네트워크로부터 RRC 비활성 상태에서의 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보를 수신하는 단계; 상기 RRC 비활성 상태의 단말로부터 RRC 연결 절차의 수행을 요청 받는 단계; 및 상기 단말로부터 요청 받은 RRC 연결 절차가 상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 해당되는 경우, 상기 단말로 상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 수행이 제한되었음을 알리는 메시지를 전송하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
상기 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보는, 상기 RRC 연결 절차와 관련된 커즈(cause) 값을 포함할 수 있다.
상기 커즈 값은, 페이징 영역 업데이트(pAreaUpdate), 랜-기반 영역 업데이트(ranAreaUpdate), mo-데이터(mo-data), mo-시그널(mo-signal) 및 조기 데이터 전송(early data transmission) 중 하나 이상을 가리킬 수 있다.
상기 RRC 연결 절차는, RRC 연결 확립 절차 및 RRC 연결 재개 절차 중 어느 하나일 수 있다.
상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보를 수신하는 단계의 수행 이후, 상기 코어 네트워크로부터 상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 대한 액세스의 제한을 해제할 것을 가리키는 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 요청 받은 RRC 연결 절차가 제한되었음을 알리는 메시지는, 상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 요청이 중단되는 시간을 나타내는 타이머를 포함할 수 있다.
상기 기지국은, NG-RAN(Next Generation-Radio Access Network)일 수 있다.
상기 코어 네트워크는, NGC(Next Generation Core)일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서, 단말의 액세스를 제어하는 기지국에 있어서, 메모리; 송수신기; 및 상기 메모리와 상기 송수신기를 연결하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 코어 네트워크로부터 RRC 비활성 상태에서의 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보를 수신하고, 상기 RRC 비활성 상태의 단말로부터 RRC 연결 절차의 수행을 요청 받고, 상기 단말로부터 요청 받은 RRC 연결 절차가 상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 해당되는 경우, 상기 단말로 상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 수행이 제한되었음을 알리는 메시지를 전송하도록 구성되는, 기지국이 제공된다.
상기 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보는, 상기 RRC 연결 절차와 관련된 커즈(cause) 값을 포함할 수 있다.
상기 커즈 값은, 페이징 영역 업데이트(pAreaUpdate), 랜-기반 영역 업데이트(ranAreaUpdate), mo-데이터(mo-data), mo-시그널(mo-signal) 및 조기 데이터 전송(early data transmission) 중 하나 이상을 가리킬 수 있다.
상기 RRC 연결 절차는, RRC 연결 확립 절차 및 RRC 연결 재개 절차 중 어느 하나일 수 있다.
상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보를 수신한 이후, 상기 프로세서는, 상기 코어 네트워크로부터 상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 대한 액세스의 제한을 해제할 것을 가리키는 메시지를 수신하도록 구성될 수 있다.
상기 요청 받은 RRC 연결 절차가 제한되었음을 알리는 메시지는, 상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 요청이 중단되는 시간을 나타내는 타이머를 포함할 수 있다.
상기 기지국은 NG-RAN(Next Generation-Radio Access Network)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 코어 네트워크는 각 단말에 대해 RRC 비활성 상태인지 여부를 확인할 필요없이, 코어 네트워크는 기지국의 도움을 통해 RRC 비활성 상태의 단말의 액세스를 제어할 수 있다. 과부하 상태의 정도에 따라, 코어 네트워크는 기지국이 RRC 비활성 상태에서 단말이 RRC 연결을 확립하거나 RRC 연결을 재개할 수 있는 비율을 조정할 수 있다. 이를 통해, 코어 네트워크는 RRC 비활성 상태에 있는 단말에 의해 야기될 수 있는 과부하 상태를 방지하거나 과부하 상태에 대처할 수 있다.
도 1은 LTE 시스템의 구조를 나타낸다.
도 2는 제어 평면에 대한 LTE 시스템의 무선 인터페이스 프로토콜을 나타낸다.
도 3은 사용자 평면에 대한 LTE 시스템의 무선 인터페이스 프로토콜을 나타낸다.
도 4는 5G 네트워크 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액세스 제어 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액세스 제어 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예가 구현되는 통신 시스템의 블록도이다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. 5G 통신 시스템은 LTE-A의 진화이다.
설명을 명확하게 하기 위해, LTE-A/5G를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 LTE 시스템의 구조를 나타낸다. 통신 네트워크는 IMS 및 패킷 데이터를 통한 인터넷 전화(Voice over internet protocol: VoIP)와 같은 다양한 통신 서비스들을 제공하기 위하여 넓게 설치된다.
도 1을 참조하면, LTE 시스템 구조는 하나 이상의 단말(UE; 10), E-UTRAN(evolved-UMTS terrestrial radio access network) 및 EPC(evolved packet core)를 포함한다. 단말(10)은 사용자에 의해 움직이는 통신 장치이다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
E-UTRAN은 하나 이상의 eNB(evolved node-B; 20)를 포함할 수 있고, 하나의 셀에 복수의 단말이 존재할 수 있다. E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane) 프로토콜을 제공하는 기지국(eNB)들로 구성되고, 기지국들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다. X2 사용자 평면 인터페이스(X2-U)는 기지국들 사이에 정의된다. X2-U 인터페이스는 사용자 평면 PDU(packet data unit)의 보장되지 않은 전달(non-guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 기지국 사이에 정의된다. X2-CP는 기지국 간의 컨텍스트(context) 전달, 소스 기지국과 타겟 기지국 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다. 기지국은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC(evolved packet core)에 연결된다. S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 기지국과 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 기지국과 이동성 관리 개체(MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS(evolved packet system) 베어러 서비스 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 기지국과 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
eNB(20)는 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)의 끝 지점을 단말에게 제공한다. eNB(20)는 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, BS(base station), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 eNB(20)는 셀마다 배치될 수 있다. eNB(20)의 커버리지 내에 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10 및 20 MHz 등의 대역폭 중 하나를 가지도록 설정되어 여러 단말에게 하향링크(DL; downlink) 또는 상향링크(UL; uplink) 전송 서비스를 제공할 수 있다. 이때 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
이하에서, DL은 eNB(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, UL은 단말(10)에서 eNB(20)으로의 통신을 의미한다. DL에서 송신기는 eNB(20)의 일부이고, 수신기는 단말(10)의 일부일 수 있다. UL에서 송신기는 단말(10)의 일부이고, 수신기는 eNB(20)의 일부일 수 있다.
EPC는 제어 평면의 기능을 담당하는 MME(mobility management entity), 사용자 평면의 기능을 담당하는 S-GW(serving gateway)를 포함할 수 있다. MME/S-GW(30)은 네트워크의 끝에 위치할 수 있다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지며, 이러한 정보는 주로 단말의 이동성 관리에 사용될 수 있다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다. MME/S-GW(30)은 세션의 종단점과 이동성 관리 기능을 단말(10)에 제공한다. EPC는 PDN(packet data network)-GW(gateway)를 더 포함할 수 있다. PDN-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, 외부 네트워크와 연결될 수 있다.
MME는 eNB(20)로의 NAS(non-access stratum) 시그널링, NAS 시그널링 보안, AS(access stratum) 보안 제어, 3GPP 액세스 네트워크 간의 이동성을 위한 inter CN(core network) 노드 시그널링, 아이들 모드 단말 도달 가능성(페이징 재전송의 제어 및 실행 포함), 트래킹 영역 리스트 관리(아이들 모드 및 활성화 모드인 단말을 위해), P-GW 및 S-GW 선택, MME 변경과 함께 핸드오버를 위한 MME 선택, 2G 또는 3G 3GPP 액세스 네트워크로의 핸드오버를 위한 SGSN(serving GPRS support node) 선택, 로밍, 인증, 전용 베이러 설정을 포함한 베어러 관리 기능, PWS(public warning system: 지진/쓰나미 경보 시스템(ETWS) 및 상용 모바일 경보 시스템(CMAS) 포함) 메시지 전송 지원 등의 다양한 기능을 제공한다. S-GW 호스트는 사용자 별 기반 패킷 필터링(예를 들면, 심층 패킷 검사를 통해), 합법적 차단, 단말 IP(internet protocol) 주소 할당, DL에서 전송 레벨 패킹 마킹, UL/DL 서비스 레벨 과금, 게이팅 및 등급 강제, APN-AMBR에 기반한 DL 등급 강제의 갖가지 기능을 제공한다. 명확성을 위해 MME/S-GW(30)은 "게이트웨이"로 단순히 표현하며, 이는 MME 및 S-GW를 모두 포함할 수 있다.
사용자 트래픽 전송 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 단말(10) 및 eNB(20)은 Uu 인터페이스에 의해 연결될 수 있다. eNB(20)들은 X2 인터페이스에 의해 상호간 연결될 수 있다. 이웃한 eNB(20)들은 X2 인터페이스에 의한 망형 네트워크 구조를 가질 수 있다. eNB(20)들은 S1 인터페이스에 의해 EPC와 연결될 수 있다. eNB(20)들은 S1-MME 인터페이스에 의해 EPC와 연결될 수 있으며, S1-U 인터페이스에 의해 S-GW와 연결될 수 있다. S1 인터페이스는 eNB(20)와 MME/S-GW(30) 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
eNB(20)은 게이트웨이(30)에 대한 선택, RRC(radio resource control) 활성(activation) 동안 게이트웨이(30)로의 라우팅(routing), 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송, BCH(broadcast channel) 정보의 스케줄링 및 전송, UL 및 DL에서 단말(10)들로의 자원의 동적 할당, eNB 측정의 설정(configuration) 및 제공(provisioning), 무선 베어러 제어, RAC(radio admission control) 및 LTE 활성 상태에서 연결 이동성 제어 기능을 수행할 수 있다. 상기 언급처럼 게이트웨이(30)는 EPC에서 페이징 개시, LTE 아이들 상태 관리, 사용자 평면의 암호화, SAE 베어러 제어 및 NAS 시그널링의 암호화와 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.
도 2는 제어 평면에 대한 LTE 시스템의 무선 인터페이스 프로토콜을 나타낸다. 도 3은 사용자 평면에 대한 LTE 시스템의 무선 인터페이스 프로토콜을 나타낸다.
단말과 E-UTRAN 간의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 통신 시스템에서 널리 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1 계층), L2(제2 계층) 및 L3(제3 계층)으로 구분된다. 단말과 E-UTRAN 간의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리 계층, 데이터 링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 구분될 수 있고, 수직적으로는 제어 신호 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)인 제어 평면(control plane)과 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택인 사용자 평면(user plane)으로 구분될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 단말과 E-UTRAN에서 쌍(pair)으로 존재할 수 있고, 이는 Uu 인터페이스의 데이터 전송을 담당할 수 있다.
물리 계층(PHY; physical layer)은 L1에 속한다. 물리 계층은 물리 채널을 통해 상위 계층에 정보 전송 서비스를 제공한다. 물리 계층은 상위 계층인 MAC(media access control) 계층과 전송 채널(transport channel)을 통해 연결된다. 물리 채널은 전송 채널에 맵핑 된다. 전송 채널을 통해 MAC 계층과 물리 계층 사이로 데이터가 전송될 수 있다. 서로 다른 물리 계층 사이, 즉 송신기의 물리 계층과 수신기의 물리 계층 간에 데이터는 물리 채널을 통해 무선 자원을 이용하여 전송될 수 있다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 이용하여 변조될 수 있고, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.
물리 계층은 몇몇의 물리 제어 채널(physical control channel)을 사용한다. PDCCH(physical downlink control channel)은 PCH(paging channel) 및 DL-SCH(downlink shared channel)의 자원 할당, DL-SCH와 관련되는 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보에 대하여 단말에 보고한다. PDCCH는 상향링크 전송의 자원 할당에 관하여 단말에 보고하기 위해 상향링크 그랜트를 나를 수 있다. PCFICH(physical control format indicator channel)은 PDCCH를 위해 사용되는 OFDM 심벌의 개수를 단말에 알려주며, 모든 서브프레임마다 전송된다. PHICH(physical hybrid ARQ indicator channel)은 UL-SCH 전송에 대한 HARQ ACK(acknowledgement)/NACK(non-acknowledgement) 신호를 나른다. PUCCH(physical uplink control channel)은 하향링크 전송을 위한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 CQI와 같은 UL 제어 정보를 나른다. PUSCH(physical uplink shared channel)은 UL-SCH(uplink shared channel)를 나른다.
물리 채널은 시간 영역에서 복수의 서브프레임(subframe)들과 주파수 영역에서 복수의 부반송파(subcarrier)들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 시간 영역에서 복수의 심벌들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원 블록(RB; resource block)들로 구성된다. 하나의 자원 블록은 복수의 심벌들과 복수의 부반송파들로 구성된다. 또한, 각 서브프레임은 PDCCH를 위하여 해당 서브프레임의 특정 심벌들의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 서브프레임의 첫 번째 심벌이 PDCCH를 위하여 사용될 수 있다. PDCCH는 PRB(physical resource block) 및 MCS(modulation and coding schemes)와 같이 동적으로 할당된 자원을 나를 수 있다. 데이터가 전송되는 단위 시간인 TTI(transmission time interval)는 1개의 서브프레임의 길이와 동일할 수 있다. 서브프레임 하나의 길이는 1ms일 수 있다.
전송채널은 채널이 공유되는지 아닌지에 따라 공통 전송 채널 및 전용 전송 채널로 분류된다. 네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 DL 전송 채널(DL transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 BCH(broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(paging channel), 사용자 트래픽 또는 제어 신호를 전송하는 DL-SCH 등을 포함한다. DL-SCH는 HARQ, 변조, 코딩 및 전송 전력의 변화에 의한 동적 링크 적응 및 동적/반정적 자원 할당을 지원한다. 또한, DL-SCH는 셀 전체에 브로드캐스트 및 빔포밍의 사용을 가능하게 할 수 있다. 시스템 정보는 하나 이상의 시스템 정보 블록들을 나른다. 모든 시스템 정보 블록들은 같은 주기로 전송될 수 있다. MBMS(multimedia broadcast/multicast service)의 트래픽 또는 제어 신호는 MCH(multicast channel)를 통해 전송된다.
단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 UL 전송 채널은 초기 제어 메시지(initial control message)를 전송하는 RACH(random access channel), 사용자 트래픽 또는 제어 신호를 전송하는 UL-SCH 등을 포함한다. UL-SCH는 HARQ 및 전송 전력 및 잠재적인 변조 및 코딩의 변화에 의한 동적 링크 적응을 지원할 수 있다. 또한, UL-SCH는 빔포밍의 사용을 가능하게 할 수 있다. RACH는 일반적으로 셀로의 초기 접속에 사용된다.
L2에 속하는 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통해 상위 계층인 RLC(radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. MAC 계층은 복수의 논리 채널에서 복수의 전송 채널로의 맵핑 기능을 제공한다. 또한, MAC 계층은 복수의 논리 채널에서 단수의 전송 채널로의 맵핑에 의한 논리 채널 다중화 기능을 제공한다. MAC 부 계층은 논리 채널상의 데이터 전송 서비스를 제공한다.
논리 채널은 전송되는 정보의 종류에 따라, 제어 평면의 정보 전달을 위한 제어 채널과 사용자 평면의 정보 전달을 위한 트래픽 채널로 나눌 수 있다. 즉, 논리 채널 타입의 집합은 MAC 계층에 의해 제공되는 다른 데이터 전송 서비스를 위해 정의된다. 논리채널은 전송 채널의 상위에 위치하고 전송채널에 맵핑 된다.
제어 채널은 제어 평면의 정보 전달만을 위해 사용된다. MAC 계층에 의하여 제공되는 제어 채널은 BCCH(broadcast control channel), PCCH(paging control channel), CCCH(common control channel), MCCH(multicast control channel) 및 DCCH(dedicated control channel)을 포함한다. BCCH는 시스템 제어 정보를 방송하기 위한 하향링크 채널이다. PCCH는 페이징 정보의 전송 및 셀 단위의 위치가 네트워크에 알려지지 않은 단말을 페이징 하기 위해 사용되는 하향링크 채널이다. CCCH는 네트워크와 RRC 연결을 갖지 않을 때 단말에 의해 사용된다. MCCH는 네트워크로부터 단말에게 MBMS 제어 정보를 전송하는데 사용되는 일대다 하향링크 채널이다. DCCH는 RRC 연결 상태에서 단말과 네트워크간에 전용 제어 정보 전송을 위해 단말에 의해 사용되는 일대일 양방향 채널이다.
트래픽 채널은 사용자 평면의 정보 전달만을 위해 사용된다. MAC 계층에 의하여 제공되는 트래픽 채널은 DTCH(dedicated traffic channel) 및 MTCH(multicast traffic channel)을 포함한다. DTCH는 일대일 채널로 하나의 단말의 사용자 정보의 전송을 위해 사용되며, 상향링크 및 하향링크 모두에 존재할 수 있다. MTCH는 네트워크로부터 단말에게 트래픽 데이터를 전송하기 위한 일대다 하향링크 채널이다.
논리 채널과 전송 채널간의 상향링크 연결은 UL-SCH에 맵핑 될 수 있는 DCCH, UL-SCH에 맵핑 될 수 있는 DTCH 및 UL-SCH에 맵핑 될 수 있는 CCCH를 포함한다. 논리 채널과 전송 채널간의 하향링크 연결은 BCH 또는 DL-SCH에 맵핑 될 수 있는 BCCH, PCH에 맵핑 될 수 있는 PCCH, DL-SCH에 맵핑 될 수 있는 DCCH, DL-SCH에 맵핑 될 수 있는 DTCH, MCH에 맵핑 될 수 있는 MCCH 및 MCH에 맵핑 될 수 있는 MTCH를 포함한다.
RLC 계층은 L2에 속한다. RLC 계층의 기능은 하위 계층이 데이터를 전송하기에 적합하도록 무선 섹션에서 상위 계층으로부터 수신된 데이터의 분할/연접에 의한 데이터의 크기 조정을 포함한다. 무선 베어러(RB; radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM; transparent mode), 비 확인 모드(UM; unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM; acknowledged mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 ARQ(automatic repeat request)를 통해 재전송 기능을 제공한다. 한편, RLC 계층의 기능은 MAC 계층 내부의 기능 블록으로 구현될 수 있으며, 이때 RLC 계층은 존재하지 않을 수도 있다.
PDCP(packet data convergence protocol) 계층은 L2에 속한다. PDCP 계층은 상대적으로 대역폭이 작은 무선 인터페이스 상에서 IPv4 또는 IPv6와 같은 IP 패킷을 도입하여 전송되는 데이터가 효율적으로 전송되도록 불필요한 제어 정보를 줄이는 헤더 압축 기능을 제공한다. 헤더 압축은 데이터의 헤더에 필요한 정보만을 전송함으로써 무선 섹션에서 전송 효율을 높인다. 게다가, PDCP 계층은 보안 기능을 제공한다. 보안기능은 제3자의 검사를 방지하는 암호화 및 제3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호를 포함한다.
RRC(radio resource control) 계층은 L3에 속한다. L3의 가장 하단 부분에 위치하는 RRC 계층은 오직 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 교환한다. RRC 계층은 RB들의 구성(configuration), 재구성(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 L1 및 L2에 의해 제공되는 논리적 경로이다. 즉, RB는 단말과 E-UTRAN 간의 데이터 전송을 위해 L2에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 결정함을 의미한다. RB는 SRB(signaling RB)와 DRB(data RB) 두 가지로 구분될 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
이하, 5G 네트워크 구조에 대하여 설명한다.
도 4는 5G 시스템의 구조를 나타낸다.
기존 EPS(Evolved Packet System)의 코어 네트워크 구조인 EPC(Evolved Packet Core)의 경우, MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving Gateway), P-GW(Packet Data Network Gateway) 등 엔티티(entity) 별로 기능, 참조점(reference point), 프로토콜 등이 정의되어 있다.
반면, 5G 코어 네트워크(또는, NextGen 코어 네트워크)의 경우, 네트워크 기능(NF; Network Function) 별로 기능, 참조점, 프로토콜 등이 정의되어 있다. 즉, 5G 코어 네트워크는 엔티티 별로 기능, 참조점, 프로토콜 등이 정의되지 않는다.
도 4를 참조하면, 5G 시스템 구조는 하나 이상의 단말(UE; 10), NG-RAN(Next Generation-Radio Access Network) 및 NGC(Next Generation Core)를 포함한다.
NG-RAN은 하나 이상의 gNB(40)를 포함할 수 있고, 하나의 셀에 복수의 단말이 존재할 수 있다. gNB(40)는 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)의 끝 지점을 단말에게 제공한다. gNB(40)는 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, BS(base station), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 gNB(40)는 셀마다 배치될 수 있다. gNB(40)의 커버리지 내에 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.
NGC는 제어 평면의 기능을 담당하는 AMF(Access and Mobility Function) 및 SMF(Session Management Function)를 포함할 수 있다. AMF는 이동성 관리 기능을 담당할 수 있고, SMF는 세션 관리 기능을 담당할 수 있다. NGC는 사용자 평면의 기능을 담당하는 UPF(User Plane Function)를 포함할 수 있다.
사용자 트래픽 전송 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 단말(10) 및 gNB(40)은 NG3 인터페이스에 의해 연결될 수 있다. gNB(40)들은 Xn 인터페이스에 의해 상호간 연결될 수 있다. 이웃한 gNB(40)들은 Xn 인터페이스에 의한 망형 네트워크 구조를 가질 수 있다. gNB(40)들은 NG 인터페이스에 의해 NGC와 연결될 수 있다. gNB(40)들은 NG-C 인터페이스에 의해 AMF와 연결될 수 있으며, NG-U 인터페이스에 의해 UPF와 연결될 수 있다. NG 인터페이스는 gNB(40)와 AMF/UPF(50) 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
gNB 호스트는 무선 자원 관리에 대한 기능 (Functions for Radio Resource Management), IP 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 암호화 (IP header compression and encryption of user data stream), AMF로의 라우팅이 단말에 의해 제공된 정보로부터 결정될 수 없을 때 단말 부착에서 AMF의 선택 (Selection of an AMF at UE attachment when no routing to an AMF can be determined from the information provided by the UE), 하나 이상의 UPF를 향한 사용자 평면 데이터의 라우팅 (Routing of User Plane data towards UPF(s)), (AMF로부터 유래된) 페이징 메시지의 전송 및 스케줄링 (Scheduling and transmission of paging messages (originated from the AMF)), (AMF 또는 O&M으로부터 유래된) 시스템 방송 정보의 전송 및 스케줄링 (Scheduling and transmission of system broadcast information (originated from the AMF or O&M)), 또는 스케줄링 및 이동성에 대한 측정 보고 설정 및 측정 (Measurement and measurement reporting configuration for mobility and scheduling)과 같은 기능을 수행할 수 있다.
AMF(Access and Mobility Function) 호스트는 NAS 시그널링 종료 (NAS signalling termination), NAS 시그널링 보안 (NAS signalling security), AS 보안 제어 (AS Security control), 3GPP 액세스 네트워크 간의 이동성을 위한 인터 CN 노드 시그널링 (Inter CN node signalling for mobility between 3GPP access networks), (페이징 재전송의 실행 및 제어를 포함하는) IDLE 모드 단말 도달 가능성 (Idle mode UE Reachability (including control and execution of paging retransmission)), ACTIVE 모드 및 IDLE 모드에 있는 단말에 대한 트래킹 영역 리스트 관리 (Tracking Area list management (for UE in idle and active mode)), AMF 변경을 수반하는 핸드오버에 대한 AMF 선택 (AMF selection for handovers with AMF change), 액세스 인증 (Access Authentication), 또는 로밍 권한의 확인을 포함하는 액세스 승인 (Access Authorization including check of roaming rights)과 같은 주요 기능을 수행할 수 있다.
UPF(User Plane Function) 호스트는 (적용 가능한 경우) 인트라/인터-RAT 이동성을 위한 앵커 포인트 (Anchor point for Intra-/Inter-RAT mobility (when applicable)), 데이터 네트워크로 상호 연결의 외부 PDU 세션 포인트 (External PDU session point of interconnect to Data Network), 패킷 라우팅 및 포워딩 (Packet routing & forwarding), 패킷 검사 및 정책 규칙 적용의 사용자 평면 파트 (Packet inspection and User plane part of Policy rule enforcement), 트래픽 사용 보고 (Traffic usage reporting), 데이터 네트워크로 트래픽 흐름을 라우팅하는 것을 지원하는 업 링크 분류자 (Uplink classifier to support routing traffic flows to a data network), 멀티 홈 PDU 세션을 지원하는 브랜칭 포인트(Branching point to support multi-homed PDU session), 사용자 평면에 대한 QoS 핸들링, 예를 들어, 패킷 필터링, 게이팅, UL/DL 요금 집행 (QoS handling for user plane, e.g. packet filtering, gating, UL/DL rate enforcement), 상향링크 트래픽 확인 (SDF에서 QoS 흐름 매핑으로) (Uplink Traffic verification (SDF to QoS flow mapping)), 하향링크 및 상향링크에서의 전송 레벨 패킷 마킹 (Transport level packet marking in the uplink and downlink), 또는 하향링크 패킷 버퍼링 및 하향링크 데이터 통지 트리거링 (Downlink packet buffering and downlink data notification triggering)과 같은 주요 기능을 수행할 수 있다.
SMF(Session Management Function) 호스트는 세션 관리 (Session Management), UE IP 주소 할당 및 관리 (UE IP address allocation and management), UP 기능의 선택 및 제어 (Selection and control of UP function), 트래픽을 적절한 대상으로 라우트하기 위해 UPF에서 트래픽 조정을 구성 (Configures traffic steering at UPF to route traffic to proper destination), QoS 및 정책 집행의 일부를 제어 (Control part of policy enforcement and QoS), 또는 하향링크 데이터 통지 (Downlink Data Notification)와 같은 주요 기능을 수행할 수 있다.
이하, 단말의 RRC_INACTIVE 상태에 대하여 설명한다.
NR 표준화 논의에서, 기존의 RRC_CONNETED 상태 및 RRC_IDLE 상태에 부가적으로 RRC_INACTIVE 상태(RRC 비활성 상태)가 새롭게 도입되었다. RRC_INACTIVE 상태는 LTE에서 논의 중인 가볍게 연결된 모드(lightly connected mode)와 유사한 개념일 수 있다. RRC_INACTIVE 상태는 특정 단말(예를 들어, mMTC 단말)을 효율적으로 관리하기 위해 도입된 상태이다. RRC_INACTIVE 상태의 단말은 전력 소모를 줄이기 위해 RRC_IDLE 상태의 단말과 유사한 형태의 무선 제어 절차를 수행한다. 하지만, RRC_INACTIVE 상태의 단말은 RRC_CONNECTED 상태로 천이할 때 필요한 제어 절차를 최소화하기 위해 단말과 네트워크의 연결 상태를 RRC_CONNECTED 상태와 유사하게 유지한다. RRC_INACTIVE 상태에서, 무선 접속 자원은 해제되지만, 유선 접속은 유지될 수 있다. 예를 들어, RRC_INACTIVE 상태에서, 무선 접속 자원은 해제되지만, gNB와 NGC 사이의 NG 인터페이스 또는 eNB와 EPC 사이의 S1 인터페이스는 유지될 수 있다. RRC_INACTIVE 상태에서, 코어 네트워크는 단말이 기지국과 정상적으로 연결되어 있다고 인지한다. 반면, 기지국은 RRC_INACTIVE 상태의 단말에 대하여 연결 관리를 수행하지 않을 수 있다.
가볍게 연결된 모드에 있는 단말의 경우, 코어 네트워크로부터 상태 천이 및 이동성을 숨기기 위해, MME는 활성화된 단말의 S1 연결을 유지할 수 있다. 다시 말해, RRC_INACTIVE 상태에 있는 단말의 경우, NGC(Next Generation Core)로부터 상태 천이 및 이동성을 숨기기 위해, AMF는 활성화된 단말의 NG 연결을 유지할 수 있다.
한편, NR의 RRC 비활성 상태에서 단말은 최소한의 시그널링을 발생시키고, 전력 소비를 최소화하며, RAN 및 코어 네트워크에서의 리소스 비용을 절감시킬 수 있다. 그러나 NR에서는 이러한 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 코어 네트워크는 RRC 비활성 상태의 단말에 대응되는 NG 연결을 지속적으로 유지해야 하기 때문에 심각한 과부하 상태에 놓일 수 있다. 따라서, 과부하 상태에서 RRC 비활성 상태의 단말의 액세스를 조율하기 위한 향상된 과부하 제어 절차가 요구된다.
즉, 코어 네트워크의 과부하 상태를 방지하거나 과부하 상태에 대처하기 위해, RRC 비활성 상태인 단말의 액세스를 제한할 필요가 있다. 그러나, RRC 비활성 상태는 기지국이 각 단말로 지시함으로써 설정되므로, 코어 네트워크는 각 단말의 실제 RRC 상태를 파악하기 어렵다. 그러므로, 코어 네트워크는 RRC 비활성 상태인 단말의 액세스를 허용할지에 대한 지시를 기지국으로 전송할 필요가 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 액세스 제어 방법이 설명된다. 본 설명에서, NG-RAN(Next Generation-Radio Access Network)은 NR에서의 기지국의 일 형태이다. NG-RAN은 하나 이상의 기지국을 포함할 수 있고, 기지국은 eNB 또는 gNB일 수 있다. 또한, NGC(Next Generation Core)는 NR에서의 코어 네트워크를 가리킨다. 또한, 본 설명에서 기지국은 eNB 또는 gNB를 가리킬 수 있으나, eNB 및/또는 gNB으로 이루어진 집합(NG-RAN)을 가리킬 수도 있다. 코어 네트워크는 MME 또는 NGC, 더 구체적으로는 차세대 코어 CP 기능(NGC의 AMF)일 수 있다. 다만, 이러한 용어는 상술한 동작 및 기능에 따라 구분되는 것이며, 이러한 용어는 경우에 따라 변경될 수 있다.
상술한 바와 같이, NR에서 새롭게 정의된 RRC 비활성 상태에서는, 단말과 기지국 사이의 RRC 연결이 해제되더라도 기지국과 코어 네트워크(제어 평면 및 사용자 평면 모두에 해당) 사이의 유선 연결이 유지되도록 구성될 수 있다. 즉, RRC 비활성 상태인 단말의 수가 증가할수록, 기지국과 코어 네트워크 사이의 NG 연결의 수 역시 증가한다. 이러한 상태는 코어 네트워크에게 큰 부담이 될 수 있고, 코어 네트워크의 과부하 상태를 유발하거나 악화시킬 수 있다. 일반적으로, 코어 네트워크는 과부하 상태를 종료하고 정상 동작을 재개하기 위해, 단말로부터의 NAS 요청을 거절하거나 기지국에서 생성되는 부하를 제한할 수 있다. 이 경우, NAS 요청이 거절되는 단말은 특정 RRC 상태의 단말에 한정되지 않는다. 유사한 방법으로, RRC 비활성 상태인 단말에 의해 유발되거나 악화된 코어 네트워크의 과부하 상태를 해결하기 위해, 코어 네트워크는 RRC 비활성 상태의 단말이 생성하는 부하를 제한할 필요가 있다. 그러나, 코어 네트워크는 어떤 단말이 RRC 비활성 상태에 있는지 확인할 수 없기 때문에, 기지국을 통해 RRC 비활성 상태에 있는 단말의 비율을 조정할 필요가 있다. 기지국은 단말의 실제 RRC 상태를 알 수 있기 때문이다. 일 실시 예에 따르면, 코어 네트워크가 RRC 비활성 상태인 단말의 액세스를 제어하기 위한 절차가 제안된다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액세스 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S502에서, 코어 네트워크는 RRC 비활성 상태와 관련하여 거부 대상이 되는 RRC 연결 절차의 타입을 가리키는 정보를 기지국으로 전송할 수 있다. 구체적으로, 코어 네트워크는 RRC 비활성 상태에서 액세스가 거절되는 RRC 연결 절차의 타입에 관한 정보를 기지국으로 전송할 수 있다. 다시 말해, 코어 네트워크는 단말이 RRC 비활성 상태에서 요청한 RRC 연결 절차 중 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차의 타입을 기지국에 알릴 수 있다. RRC 연결 절차는 RRC 연결 확립 절차 또는 RRC 연결 재개 절차일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 코어 네트워크는 RRC 비활성 상태에서 액세스가 거절되는 RRC 연결 절차와 관련된 커즈(cause)를 기지국으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 코어 네트워크는 RRC 연결 확립 커즈 또는 RRC 연결 재개 커즈를 기지국으로 전송함으로써, RRC 비활성 상태의 단말로부터 RRC 연결 확립 요청, RRC 연결 재개 요청이 있는 경우 기지국으로 상기 RRC 비활성 상태의 단말의 액세스를 거절할 것을 지시할 수 있다. RRC 연결 확립 커즈 또는 RRC 연결 재개 커즈는 다음 중 어느 하나를 가리킬 수 있다.
- 페이징 영역 업데이트(pAreaUpdate)
- 랜 기반 영역 업데이트(ranAreaUpdate)
- mo-데이터(mo-data)
- mo-시그널(mo-signal)
- 조기 데이터 전송(early data trasmission)
기지국은 코어 네트워크로부터 RRC 비활성 상태에서 액세스가 거절되는 RRC 연결 절차의 타입에 관한 정보를 수신하고, 상기 정보를 저장할 수 있다. 이후, 기지국은 RRC 비활성 상태의 단말에 대한 액세스를 관리할 때, 상기 정보를 고려할 수 있다. 한편, 조기 데이터 전송은 전송될 데이터의 크기가 작은 경우 RRC 연결 설정이 완료되기 전에 데이터를 전송하는 동작을 가리킨다. 조기 데이터 전송에 따르면, 단말이 RRC 연결 상태가 아닌 경우에도 데이터 전송이 가능하다.
한편, 상술한 RRC 비활성 상태에서 액세스가 거절되는 RRC 연결 절차의 타입에 관한 정보는 과부하 시작 메시지(overload start message)를 통해 기지국으로 전송될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 별도의 새로운 메시지를 통해 전송될 수도 있다.
단계 S504에서, 단말은 기지국으로 RRC 연결 요청 메시지 또는 RRC 연결 재개 메시지를 전송할 수 있다. 상기 RRC 연결 요청 메시지 또는 RRC 연결 재개 메시지는 RRC 비활성 상태와 연관된 RRC 연결 확립 커즈 또는 RRC 연결 재개 커즈를 포함할 수 있다. 즉, RRC 연결 요청 메시지 또는 RRC 연결 재개 메시지는 단말이 RRC 연결 요청 또는 RRC 연결 재개의 원인이 되는 커즈를 포함할 수 있다. RRC 비활성 상태와 연관된 RRC 연결 확립 커즈 또는 RRC 연결 재개 커즈는 다음 중 어느 하나를 가리킬 수 있다.
- 페이징 영역 업데이트(pAreaUpdate)
- 랜 기반 영역 업데이트(ranAreaUpdate)
- mo-데이터(mo-data)
- mo-시그널(mo-signal)
- 조기 데이터 전송(early data trasmission)
한편, RRC 비활성 상태와 연관된 RRC 연결 확립 커즈 또는 RRC 연결 재개 커즈는 RRC 연결 요청 메시지 또는 RRC 연결 재개 메시지뿐만 아니라, 새로운 별도의 메시지를 통해 기지국으로 전송될 수 있다.
단계 S506에서, 단말로부터 RRC 연결 요청 메시지 또는 RRC 연결 재개 메시지를 수신한 이후, 기지국은 단계 S502에서 수신한 정보를 기반으로, 상기 RRC 비활성 상태인 단말의 액세스를 허용할 것인지 여부를 판단할 수 있다.
만약, RRC 비활성 상태인 단말의 액세스를 허용하지 않는 경우, 기지국은 상기 단말로 RRC 연결 거절 메시지 또는 RRC 연결 재개 실패 메시지를 전송할 수 있다. 다만, 이 경우 기지국은 반드시 RRC 연결 거절 메시지 또는 RRC 연결 재개 실패 메시지를 전송하는 것을 아니고, 단말의 RRC 연결 확립 요청 또는 RRC 재개 요청이 거절되었음을 알리는 별도의 새로운 메시지를 단말로 전송할 수도 있다.
RRC 비활성 상태인 단말의 액세스, 즉 RRC 연결 확립 요청 또는 RRC 연결 재개 요청을 거절하는 경우, 해당 단말은 여전히 RRC 비활성 상태로 유지되지만, 더 이상 기지국과 코어 네트워크 사이의 NG 연결 상에서 추가적인 시그널링이 발생하지 않게 된다. 이를 통해, 코어 네트워크 측의 부하를 경감시킬 수 있다. 예를 들어, RRC 비활성 상태의 단말이 페이징 영역 업데이트를 수행하는 경우, 경로 변경 절차(path switch procedure)를 수행할 수 있고, 이 경우 NG 연결 상에 추가적인 시그널링이 발생할 수 있다. 또한, RRC 비활성 상태의 단말이 동일한 랜 영역 내에 위치하더라도 앵커 기지국이 변경되는 경우, 경로 변경 절차를 수행할 수 있고, 이 경우에도 마찬가지로 NG 연결 상에 추가적인 시그널링이 발생할 수 있다. 또한, RRC 비활성 상태의 단말이 조기 데이터 전송을 수행하는 경우, 사용자 평면의 데이터가 발생하기 때문에 NG 연결 상에서 시그널이 발생할 수 있다. 그러나, RRC 비활성 상태의 단말이 RRC 연결 확립 또는 RRC 연결 재개하는 것을 제한하는 경우에는, RRC 비활성 상태에서도 상술한 단말의 동작으로 인한 NG 연결 상의 추가적인 시그널이 발생하지 않을 수 있다.
단말의 RRC 연결 확립 요청 또는 RRC 재개 요청이 거절되었음을 알리는 메시지가 기지국으로부터 수신된 경우, 단말은 RRC 연결 확립 요청 또는 RRC 재개 요청을 중단할 수 있다. 만약, RRC 연결 확립 요청 또는 RRC 재개 요청이 거절되었음을 알리는 메시지와 함께 타이머가 제공되는 경우, 단말은 상기 타이머가 만료될 때까지 RRC 연결 확립 요청 또는 RRC 재개 요청을 중단할 수 있다.
단계 S508에서, 코어 네트워크는 기지국으로 RRC 비활성 상태의 단말에 대한 액세스의 제한을 해제할 것을 지시할 수 있다. 구체적으로, 코어 네트워크는 과부하 상태가 종료되었음을 가리키는 메시지를 전송할 수 있다. 기지국이 과부하 상태가 종료되었음을 가리키는 메시지를 수신한 경우, 상기 기지국과 연결된 코어 네트워크 측의 과부하 상태가 종료된 것으로 간주하고, 기존 동작이 재개될 수 있다. 즉, 기지국이 과부하 상태가 종료되었음을 가리키는 메시지를 수신한 경우, 더 이상 RRC 비활성 상태의 단말의 액세스를 제한하는 동작이 수행되지 않을 수 있다.
한편, 과부하 상태가 종료되었음을 가리키는 메시지는 과부하 중단 메시지(overhead stop message)를 통해 전송될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 별도의 새로운 메시지를 통해 전송될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 코어 네트워크는 각 단말에 대해 RRC 비활성 상태인지 여부를 확인할 필요없이, 코어 네트워크는 기지국의 도움을 통해 RRC 비활성 상태의 단말의 액세스를 제어할 수 있다. 과부하 상태의 정도에 따라, 코어 네트워크는 기지국이 RRC 비활성 상태에서 단말이 RRC 연결을 확립하거나 RRC 연결을 재개할 수 있는 비율을 조정할 수 있다. 이를 통해, 코어 네트워크는 RRC 비활성 상태에 있는 단말에 의해 야기될 수 있는 과부하 상태를 방지하거나 과부하 상태에 대처할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액세스 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S602에서, 기지국은 코어 네트워크로부터 RRC 비활성 상태에서의 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보를 수신할 수 있다. 단계 S604에서, 기지국은 상기 RRC 비활성 상태의 단말로부터 RRC 연결 절차의 수행을 요청 받을 수 있다. 단계 S606에서, 기지국은 상기 단말로부터 요청 받은 RRC 연결 절차가 상기 제한되는 RRC 연결 절차에 해당되는 경우, 상기 단말로 상기 요청 받은 RRC 연결 절차가 제한되었음을 알리는 메시지를 전송할 수 있다.
상기 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보는, 상기 RRC 연결 절차와 관련된 커즈(cause) 값을 포함할 수 있다. 상기 커즈 값은, 페이징 영역 업데이트(pAreaUpdate), 랜-기반 영역 업데이트(ranAreaUpdate), mo-데이터(mo-data), mo-시그널(mo-signal) 및 조기 데이터 전송(early data transmission) 중 하나 이상을 가리킬 수 있다. 상기 RRC 연결 절차는, RRC 연결 확립 절차 및 RRC 연결 재개 절차 중 어느 하나일 수 있다. 상기 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보를 수신하는 단계의 수행 이후, 기지국은 상기 코어 네트워크로부터 상기 제한되는 RRC 연결 절차에 대한 액세스의 제한을 해제할 것을 가리키는 메시지를 수신할 수 있다. 상기 요청 받은 RRC 연결 절차가 제한되었음을 알리는 메시지는, 상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 요청이 중단되는 시간을 나타내는 타이머를 포함할 수 있다. 상기 기지국은 NG-RAN(Next Generation-Radio Access Network)일 수 있고, 상기 코어 네트워크는 NGC(Next Generation Core)일 수 있다.
도 7는 본 발명의 실시 예가 구현되는 통신 시스템의 블록도이다.
제1 네트워크 노드(700)는 프로세서(processor, 701), 메모리(memory, 702) 및 송수신기(transceiver, 703)를 포함한다. 메모리(702)는 프로세서(701)와 연결되어, 프로세서(701)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신기(703)는 프로세서(701)와 연결되어, 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(701)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시 예에서 기지국의 동작은 프로세서(701)에 의해 구현될 수 있다. 본 실시 예에서 제1 네트워크 노드(700)는 전술한 실시 예에서의 제1 기지국일 수 있다.
제2 네트워크 노드(710)는 프로세서(711), 메모리(712) 및 송수신기(713)를 포함한다. 메모리(712)는 프로세서(711)와 연결되어, 프로세서(711)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신기(713)는 프로세서(711)와 연결되어, 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(711)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 제2 네트워크 노드(710)는 제2 기지국 또는 상위 계층 엔티티일 수 있으며, 전술한 실시 예에서 제2 기지국 또는 상위 계층 엔티티의 동작은 프로세서(711)에 의해 구현될 수 있다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래시 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 송수신기는 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 일례들에 기초하여 본 명세서에 따른 다양한 기법들이 도면과 도면 부호를 통해 설명되었다. 설명의 편의를 위해, 각 기법들은 특정한 순서에 따라 다수의 단계나 블록들을 설명하였으나, 이러한 단계나 블록의 구체적 순서는 청구항에 기재된 발명을 제한하는 것이 아니며, 각 단계나 블록은 다른 순서로 구현되거나, 또 다른 단계나 블록들과 동시에 수행되는 것이 가능하다. 또한, 통상의 기술자라면 간 단계나 블록이 한정적으로 기술된 것이나 아니며, 발명의 보호 범위에 영향을 주지 않는 범위 내에서 적어도 하나의 다른 단계들이 추가되거나 삭제되는 것이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
상술한 실시 예는 다양한 일례를 포함한다. 통상의 기술자라면 발명의 모든 가능한 일례의 조합이 설명될 수 없다는 점을 알 것이고, 또한 본 명세서의 기술로부터 다양한 조합이 파생될 수 있다는 점을 알 것이다. 따라서 발명의 보호범위는, 이하 청구항에 기재된 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서, 상세한 설명에 기재된 다양한 일례를 조합하여 판단해야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서, 기지국이 단말의 액세스를 제어하는 방법에 있어서,
    코어 네트워크로부터 RRC 비활성 상태에서의 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보를 수신하는 단계;
    상기 RRC 비활성 상태의 단말로부터 RRC 연결 절차의 수행을 요청 받는 단계; 및
    상기 단말로부터 요청 받은 RRC 연결 절차가 상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 해당되는 경우, 상기 단말로 상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 수행이 제한되었음을 알리는 메시지를 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보는, 상기 RRC 연결 절차와 관련된 커즈(cause) 값을 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커즈 값은, 페이징 영역 업데이트(pAreaUpdate), 랜-기반 영역 업데이트(ranAreaUpdate), mo-데이터(mo-data), mo-시그널(mo-signal) 및 조기 데이터 전송(early data transmission) 중 하나 이상을 가리키는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 RRC 연결 절차는, RRC 연결 확립 절차 및 RRC 연결 재개 절차 중 어느 하나인, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보를 수신하는 단계의 수행 이후,
    상기 코어 네트워크로부터 상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 대한 액세스의 제한을 해제할 것을 가리키는 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 수행이 제한되었음을 알리는 메시지는, 상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 요청이 중단되는 시간을 나타내는 타이머를 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은, NG-RAN(Next Generation-Radio Access Network)인, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 코어 네트워크는, NGC(Next Generation Core)인, 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서, 단말의 액세스를 제어하는 기지국에 있어서,
    메모리; 송수신기; 및 상기 메모리와 상기 송수신기를 연결하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    코어 네트워크로부터 RRC 비활성 상태에서의 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보를 수신하고,
    상기 RRC 비활성 상태의 단말로부터 RRC 연결 절차의 수행을 요청 받고,
    상기 단말로부터 요청 받은 RRC 연결 절차가 상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 해당되는 경우, 상기 단말로 상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 수행이 제한되었음을 알리는 메시지를 전송하도록 구성되는, 기지국.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보는, 상기 RRC 연결 절차와 관련된 커즈(cause) 값을 포함하는, 기지국.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커즈 값은, 페이징 영역 업데이트(pAreaUpdate), 랜-기반 영역 업데이트(ranAreaUpdate), mo-데이터(mo-data), mo-시그널(mo-signal) 및 조기 데이터 전송(early data transmission) 중 하나 이상을 가리키는, 기지국.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 RRC 연결 절차는, RRC 연결 확립 절차 및 RRC 연결 재개 절차 중 어느 하나인, 기지국.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 관한 정보를 수신한 이후,
    상기 프로세서는, 상기 코어 네트워크로부터 상기 액세스가 제한되는 RRC 연결 절차에 대한 액세스의 제한을 해제할 것을 가리키는 메시지를 수신하도록 구성되는, 기지국.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 수행이 제한되었음을 알리는 메시지는, 상기 요청 받은 RRC 연결 절차의 요청이 중단되는 시간을 나타내는 타이머를 포함하는, 기지국.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 기지국은 NG-RAN(Next Generation-Radio Access Network)인, 기지국.
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