KR101382748B1

KR101382748B1 - 무선통신 시스템에서 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법

Info

Publication number: KR101382748B1
Application number: KR1020080007768A
Authority: KR
Inventors: 이은종; 성두현; 정재훈; 조한규; 박규진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2014-04-08
Anticipated expiration: 2028-01-25
Also published as: WO2009038300A1; US8325755B2; KR20090081728A; US20110032889A1; CN101803234A; CN101803234B

Abstract

무선통신 시스템에서 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계, 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 다중 TTI(Transmission Time Interval)에 대한 상향링크 무선자원 할당 정보를 포함한 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계, 상기 상향링크 무선자원 할당 정보에 따라 RRC 연결 요청 메시지를 전송하는 단계 및 상기 상향링크 무선자원 할당 정보에 따라 NAS(Non-Access Stratum) 서비스 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함한다. RRC 연결 설정 과정에서 채널 상태가 좋지 않은 경우에도 NAS 서비스 요청 메시지와 RRC 연결 요청 메시지를 항상 함께 전송할 수 있고, NAS 서비스 요청 메시지의 전송을 위한 무선자원이 별도의 요청 메시지 없이 할당될 수 있으므로 RRC 연결 설정 과정의 지연시간을 단축시킬 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법{Method for performing random access process in wireless communication system}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법에 관한 것이다.

WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 무선 접속 기술을 기반으로 하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 이동통신 시스템은 전 세계에서 광범위하게 전개되고 있다. WCDMA의 첫 번째 진화 단계로 정의할 수 있는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)은 중기적인(mid-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 무선 접속 기술을 3GPP에 제공한다. 그러나 사용자와 사업자의 요구 사항과 기대가 지속적으로 증가하고 경쟁하는 무선 접속 기술 개발이 계속 진행되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 3GPP에서의 새로운 기술 진화가 요구된다.

일반적으로 하나의 기지국에는 하나 이상의 셀(cell)이 배치된다. 하나의 셀 에는 다수의 단말이 위치할 수 있다. 일반적으로 단말이 망(network)에 접속하기 위해 랜덤 액세스(random access) 과정을 거친다. 랜덤 액세스 과정은 단말이 망과 시간 동기를 맞추거나 단말이 상향링크를 위한 무선자원이 없는 경우에 무선자원을 획득하기 위하여 사용될 수 있다.

단말이 전원을 켜서 새로운 셀로 처음 접근하려고 하는 경우, 단말은 하향링크의 동기를 맞추고, 접속하려는 셀에서의 시스템 정보를 수신한다. 단말은 수신한 상기 시스템 정보를 바탕으로 RACH(Random Access Channel)을 통하여 기지국에게 RRC(Radio Resource Control) 연결 요청 메시지를 전송할 상향링크 무선자원을 요청한다. 해당 상향링크 무선자원을 요청받은 기지국은 단말에게 RRC 연결 요청 메시지를 전송할 수 있도록 적당한 무선자원을 할당해 준다. 그러면 단말은 무선자원을 통해서 RRC 연결 요청 메시지를 기지국으로 전송한다. 기지국은 단말이 랜덤 액세스를 성공하였음을 알리는 메시지를 전송한다. 랜덤 액세스에 성공한 단말은 망으로 제어 메시지를 전송할 수 있게 된다. 그러나, 단말이 실제 사용자 데이터를 송수신하기 위해서는 단말과 망의 RRC 연결이 설정이 완료되어야 한다. 단말과 망의 RRC 연결 설정이 완료되기 위해서는 RRC 계층의 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층의 설정이 이루어져야 한다. 이를 위해, 단말은 NAS 서비스 요청(NAS service request) 메시지를 기지국으로 전송하고, 기지국은 이를 망으로 전송한다. NAS 서비스 요청 메시지는 단말과 망 사이에 사용자 데이터가 전송될 수 있도록 NAS 계층에서의 설정을 요청하는 메시지이다.

일반적으로 단말이 유휴 상태(idle state)에서 활성화 상태(active state)로 전환하는 RRC 연결 설정 과정이 수행되는 지연시간은 최대 100ms 이하로 요구된다. RRC 연결 설정 과정에서 망과 기지국 사이의 지연시간은 망의 기능이 발달함에 따라 크게 달라질 수 있고, 이 지연시간은 적지 않은 시간으로 예상된다. 그러나, 현재 RRC 연결 설정 과정에서 요구되는 지연시간을 만족시키기 위한 메커니즘에 대하여 명확히 제시되고 있지 않다.

단말과 망의 RRC 연결 설정 과정이 수행되는 시간은 사용자가 직접 체험하는 지연시간으로, 이러한 지연시간을 최소화하여 시스템의 품질을 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 랜덤 액세스 과정을 효율적으로 수행할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계, 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 다중 TTI(Transmission Time Interval)에 대한 상향링크 무선자원 할당 정보를 포함한 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계, 상기 상향링크 무선자원 할당 정보에 따라 RRC 연결 요청 메시지를 전송하는 단계 및 상기 상향링크 무선자원 할당 정보에 따라 NAS(Non-Access Stratum) 서비스 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따른 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법은 RRC 연결 요청 메시지를 수신하는 단계, 상기 RRC 연결 요청 메시지를 수신하면, 상향링크 무선자원을 할당하는 단계, 상기 RRC 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 충돌 해결 메시지를 전송하는 단계 및 상기 상향링크 무선자원에 관한 정보를 전송하는 단계를 포함한다.

RRC 연결 설정 과정에서 채널 상태가 좋지 않은 경우에도 NAS 서비스 요청 메시지와 RRC 연결 요청 메시지를 항상 함께 전송할 수 있고, NAS 서비스 요청 메시지의 전송을 위한 무선자원이 별도의 요청 메시지 없이 할당될 수 있으므로 RRC 연결 설정 과정의 지연시간을 단축시킬 수 있다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 이는 E-UMTS(Evolved- Universal Mobile Telecommunications System)의 망 구조일 수 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network)은 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다.

단말(10; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 기지국(20) 간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수도 있 다. 이하에서 하향링크(downlink; DL)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink; UL)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다.

기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core), 보다 상세하게는 MME(Mobility Management Entity)/S-GW(Serving Gateway, 30)와 연결된다. S1 인터페이스는 기지국(20)과 MME/S-GW(30) 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.

도 2는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)을 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 빗금친 블록은 무선 프로토콜 계층(radio protocol layer)을 나타내고, 빈 블록은 제어 평면의 기능적 개체(functional entity)를 나타낸다.

기지국은 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허락 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 단말로의 동적 자원 할당(dynamic resource allocation)과 같은 무선 자원 관리(Radio Resource Management; RRM) 기능, (2) IP(Internet Protocol) 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 해독(encryption), (3) S-GW로의 사용자 평면 데이터의 라우팅(routing), (4) 페이징(paging) 메시지의 스케줄링 및 전송, (5) 브로드캐스트(broadcast) 정보의 스케줄링 및 전송, (6) 이동성과 스케줄링을 위한 측정과 측정 보고 설정.

MME는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 기지국들로 페이징 메시지의 분산, (2) 보안 제어(Security Control), (3) 아이들 상태 이동성 제어(Idle State Mobility Control), (4) S-GW 베어러 제어, (5) NAS(Non-Access Stratum) 시그널링의 암호화(Ciphering) 및 무결 보호(Integrity Protection).

S-GW는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 페이징에 대한 사용자 평면 패킷의 종점(termination), (2) 단말 이동성의 지원을 위한 사용자 평면 스위칭.

도 3은 단말의 요소를 나타낸 블록도이다. 단말(50)은 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52), RF부(RF unit, 53), 디스플레이부(display unit, 54), 사용자 인터페이스부(user interface unit, 55)를 포함한다. 프로세서(51)는 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들이 구현되어, 제어 평면과 사용자 평면을 제공한다. 각 계층들의 기능은 프로세서(51)를 통해 구현될 수 있다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 단말 구동 시스템, 애플리케이션 및 일반적인 파일을 저장한다. 디스플레이부(54)는 단말의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스부(55)는 키패드나 터치 스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다. RF부(53)는 프로세서와 연결되어, 무선 신호(radio signal)를 송신 및/또는 수신한다.

단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1 계층), L2(제2 계층), L3(제3 계층)로 구분될 수 있다. 이 중에서 제1 계층에 속하는 물리계층은 물리 채널(physical channel)을 이용한 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공하며, 제3 계층에 위치하는 무선 자원 제어(radio resource control; 이하 RRC라 함) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 네트워크 간에 RRC 메시지를 서로 교환한다.

도 4는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 5는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 이는 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸다. 데이터 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.

도 4 및 5를 참조하면, 제1 계층인 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용할 수 있다.

제2 계층의 MAC 계층은 논리채널(logical channel)을 통해 상위계층인 무선 링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에게 서비스를 제공한다. 제2 계층의 RLC계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원한다. RLC 계층에는 데이터의 전송방법에 따라 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드가 존재한다. TM RLC는 RLC PDU(Protocol Data Unit)를 구성함에 있어 상위로부터 전달받은 RLC SDU(Service Data Unit)에 아무런 오버헤드를 붙이지 않는 모드이다. PDU는 해당 계층에서 타 계층으로 전달되는 블록 데이터 단위를 말하고, SDU는 타 계층에서 해당 계층으로 전달되는 블록 데이터 단위를 말한다. RLC가 SDU를 투명(transparent)하게 통과시키므로 TM RLC라고 한다. UM RLC는 각 PDU마다 일련번호(Sequence Number; 이하 SN)를 포함한 PDU 헤더를 붙여 보냄으로써, 수신측으로 하여금 어떤 PDU가 전송 중 소실되었는가를 알 수 있게 한다. AM RLC는 양방향 데이터 전송 서비스를 제공하고, RLC PDU(Protocol Data Unit)의 전송 실패시 재전송을 지원한다.

제2 계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP(Internet Protocol) 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 패킷을 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더 압축(header compression) 기능을 수행한다.

제3 계층의 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리 채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 E-UTRAN 간의 데이터 전달을 위해 제2 계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 단말의 RRC와 네트워크의 RRC 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 모드(RRC Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들 모드(RRC Idle Mode)에 있게 된다.

RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널(transport channel)로는 시스템 정보(System Information)를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 호출 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH(Downlink-Shared Channel) 등이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 하향링크 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(Uplink-Shared Channel)가 있다.

기지국은 하나 이상의 셀의 무선자원을 관리하며, 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20MHz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향링크 또는 상향링크 전송 서비스를 제공한다. 이때 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도 록 설정될 수 있다. 그리고 여러 개의 주파수를 사용하여 지리적으로 여러 개의 셀이 중첩되도록 셀을 구성할 수도 있다. 기지국은 시스템 정보를 이용하여 네트워크에 접속하기 위한 기본적인 정보들을 단말에게 알려준다. 시스템 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수 정보를 포함한다. 따라서 단말은 기지국에 접속하기 전에 시스템 정보를 모두 수신해야 하고, 또한 항상 최신의 시스템 정보를 유지해야 한다. 그리고 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 기지국은 주기적으로 시스템 정보를 전송한다.

전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel), DCCH(Dedicated Control Channel) 등이 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 RRC 연결 설정 과정을 도시한 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 단말은 기지국으로부터 전송받은 시스템 정보 또는 페이징 메시지에 포함된 정보를 통하여 가능한 RACH 시그너처 및 RACH 기회(occasion)를 선택하여 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)을 기지국으로 전송한다(S100). 랜덤 액세스 프리앰블은 RACH(Random Access Channel)를 통하여 전송된다. 랜덤 액세스 프리앰블은 복수의 프리앰블 중에서 임의로 선택되어 전송된다. 유휴 상태(idle state)에 있는 단말은 처음으로 망에 접근하기 위해 접속하려는 셀에서 시스템 정보를 수신하고 RACH를 통하여 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송한다.

기지국은 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답(Random Access Response)을 전송한다(S110). 랜덤 액세스 응답에는 타이밍 옵셋정보(Time Advance; TA), RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지의 전송을 위한 상향링크의 무선자원 할당에 관한 정보(UL grant), 상기 상향링크 무선자원에 대한 기간정보(duration) 및 RRC 연결 요청 메시지를 위한 셀 임시식별자(Cell-Radio Network Temporary Identity; C-RNTI) 등을 포함한다.

상향링크 무선자원에 대한 기간정보(duration)는 RRC 연결 요청 메시지 및 이와 함께 전송되는 NAS 서비스 요청 메시지를 분할하여(segmentation) 전송하는 횟수를 의미한다. 즉, 기간정보는 RRC 연결 요청 메시지 및 NAS 서비스 요청 메시지를 전송하는 다중 TTI(Transmission Time Interval)에 대한 정보를 의미하고, 상향링크 무선자원 할당에 관한 정보는 다중 TTI에 대한 상향링크 무선자원을 나타낸다. TTI는 송신기가 시간영역에서 데이터를 한번에 스케줄링하여 전송하는 단위를 의미한다. 예를 들어, 송신기가 정해진 범위의 주파수 영역 및 시간 영역을 가진 서브프레임(subframe) 단위로 데이터를 스케줄링하여 전송하는 경우, TTI는 서브프레임을 전송하는 시간 단위일 수 있다. 다중 TTI는 복수의 TTI를 통하여 데이터를 나누어서 전송하는 것을 의미한다. 즉, 다중 TTI가 n개의 TTI를 지정하는 경우, RRC 연결 요청 메시지 및 NAS 서비스 요청 메시지는 n개의 서브프레임에 실려서 전송된다(n>0인 정수). 이때, 기간정보는 시간적으로 연속된 n개의 서브프레임 또는 시간적으로 불연속된 n개의 서브프레임을 통하여 RRC 연결 요청 메시지 및 NAS 서 비스 요청 메시지를 전송하는 것을 의미할 수 있다. 기지국은 다중 TTI에 대하여 상향링크 무선자원을 스케줄링하여 다중 TTI에 대한 상향링크 무선자원 할당 정보를 단말에게 알려주고, 단말은 RRC 연결 요청 메시지 및 NAS 서비스 요청 메시지를 RRC 계층에서 n개로 분할한 후 n개의 서브프레임을 통하여 전송할 수 있다.

한편, 기지국은 시스템 정보 또는 페이징 정보를 통해 랜덤 액세스 프리앰블 식별자(Random Access preamble identifier)에 대한 정보를 단말에게 알린다. 랜덤 액세스 프리앰블 식별자는 랜덤 액세스 응답을 식별하기 위한 식별자로 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identity)라 할 수 있다. 랜덤 액세스 응답은 DL-SCH을 통해 전송될 수 있고, RA-RNTI는 PDCCH(Physical Dedicated Control Channel) 또는 DL L1/L2 제어채널(Downlink L1/L2 control channel, 또는 DL L1/L2 control signaling)을 통해 전송될 수 있다. RA-RNTI는 DL-SCH을 통해 전송되는 랜덤 액세스 응답을 지시한다.

단말은 랜덤 액세스 응답을 수신한 후, 랜덤 액세스 응답에 포함된 무선자원 할당에 관한 정보에 따라 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송한다(S120). 이때, 단말은 RRC 연결 요청 메시지와 NAS 서비스 요청(NAS service request) 메시지는 결합되어(concatenated) 함께 전송된다. RRC 연결 요청 메시지와 NAS 서비스 요청 메시지는 기간정보(duration)가 지정하는 횟수(n TTI)만큼 분할되어 전송된다.

단말은 PDCCH로 전송되는 RA-RNTI를 모니터링 하고, 해당하는 DL-SCH 메시지를 읽는다. 그리고 단말은 해당 DL-SCH 메시지로 전송되는 랜덤 액세스 응답의 정 보에 따라 RRC 연결 요청 메시지 및 NAS 서비스 요청 메시지를 전송한다. RRC 연결 요청 메시지 및 NAS 서비스 요청 메시지는 UL-SCH을 통해 전송될 수 있다. 단말은 RRC 연결 요청 메시지 및 NAS 서비스 요청 메시지를 할당된 상향링크 무선자원을 통하여 기간정보가 지정하는 n TTI 동안 n개의 데이터로 나누어서 전송할 수 있다. 단말은 기간정보가 지정하는 TTI 동안 RRC 연결 요청 메시지 및 NAS 서비스 요청 메시지를 채널 상태에 상관없이 항상 함께 전송할 수 있다.

RRC 연결 요청 메시지는 충돌 해결(contention resolution)을 위한 초기 단말 식별자(initial UE identity)를 포함하며, HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)가 사용되어 전송될 수 있다. RRC 연결 요청 메시지는 RLC 투명모드(Transparent Mode, TM)가 사용되어 RLC 계층에서는 분할(segmentation)되지 않는다. NAS 서비스 요청 메시지는 기지국과 단말 간에 사용자 평면(user plane) 데이터가 전송될 수 있도록 하는 무선 베어러(Radio Bearer; RB) 설정을 위한 정보를 MME(Mobility Management Entity)가 기지국으로 보내도록 하는 중요한 메시지이다.

기지국은 RRC 연결 요청 메시지 및 NAS 서비스 요청 메시지를 수신한 후, MME로 초기 단말 메시지(initial UE message)를 전송한다(S130). 초기 단말 메시지는 단말이 기지국으로 전송한 NAS 서비스 요청 메시지를 포함한다. 기지국은 충돌 해결을 위해 필요한 정보를 제외한 나머지 정보인 NAS 정보를 MME로 바로 전송한다. 즉, NAS 서비스 요청 메시지는 단말과 MME 간의 NAS 메시지로서 기지국에서 처리없이 MME로 바로 전달된다.

기지국은 RRC 연결 요청 메시지를 단말로부터 수신한 후에, 충돌 해 결(Contention Resolution) 메시지를 단말로 전송한다(S140). 충돌 해결 메시지는 DL-SCH을 통해 전송된다. 기지국은 랜덤 액세스 과정을 수행하는 단말에게 성공여부를 알려주기 위해, 랜덤 액세스에 성공한 단말의 식별자를 포함한 충돌 해결 메시지를 전송한다. 단말은 자신의 식별자가 포함된 충돌 해결 메시지로부터 랜덤 액세스에 성공했음을 알고 이후 과정을 계속 수행한다. 랜덤 액세스에 성공한 단말에는 제어 평면(control plane) 데이터를 전송하는 무선 베어러인 SRB(Signaling Radio Bearer)가 설정된다(SRB establishment). 경쟁 기반 랜덤 액세스(Contention based Random access)에서 충돌 해결 메시지는 랜덤 액세스에 성공한 단말과 실패한 단말을 빠른 시간에 알려주어, 실패한 단말이 더욱 빠르게 랜덤 액세스 과정을 재수행할 수 있도록 한다. 이를 빠른 충돌 해결(early contention resolution)이라 한다.

기지국으로부터 NAS 메시지를 수신한 MME는 단말 컨텍스트(UE context) 정보를 포함한 초기 컨텍스트 셋업 요청(initial context setup request) 메시지를 기지국으로 전송한다(S150). 단말 컨텍스트 정보는 기지국과 단말 간에 사용자 평면(user plane) 데이터가 전송될 수 있도록 하는 무선 베어러 설정을 위한 정보이다.

기지국은 단말 컨텍스트 정보를 기반으로 단말로 RRC 연결 재구성(RRC connection reconfiguration) 메시지를 전송한다(S160). RRC 연결 재구성 메시지는 단말과 기지국 간의 RRC 연결 설정(RRC connection establishment)을 위한 정보가 포함된다.

단말은 기지국과 데이터를 송수신하기 위한 모든 설정을 끝내고, 기지국으로 RRC 연결 완료(RRC connection complete) 메시지를 전송한다(S170). 단말은 사용자 평면 데이터의 전송을 위한 무선 베어러를 설정하고(RB establishment), RRC 연결 상태가 된다(RRC_CONNECTED). 단말은 기지국과의 데이터 송수신을 시작한다.

기지국은 MME로 초기 컨텍스트 셋업 완료(initial context setup complete) 메시지를 전송하여 MME와의 연결 설정을 완료한다(S180).

RRC 연결 설정 과정은 최대 100ms 이하의 지연시간 내에 이루어지도록 요구되고 있다. RRC 연결 설정 과정의 지연시간을 줄이기 위해 NAS 서비스 요청은 보다 빠르게 수행되어야 한다. RRC 연결 요청 메시지와 NAS 서비스 요청 메시지를 함께 전송하게 되면, 기지국과 단말 간의 SRB가 설정되기 전에 NAS 정보를 전송할 수 있어 지연시간을 줄일 수 있다. 그러나 셀의 가장자리에 있는 단말이나 채널 환경이 좋지 않은 단말은 RRC 연결 요청 메시지를 위해 할당되는 상향링크 무선자원을 통하여 NAS 서비스 요청 메시지를 함께 전송할 수 없다. 예를 들어, 채널 환경이 좋지 않은 경우, RRC 연결 요청 메시지를 위해 할당되는 상향링크 무선자원을 통하여 단말이 전송할 수 있는 메시지의 크기는 HARQ를 사용하지 않는 경우에 24비트, 2회의 HARQ를 사용하는 경우는 72비트 정도가 되어, 단말은 RRC 연결 요청 메시지와 NAS 서비스 요청 메시지를 함께 전송할 수 없다. 기지국과 단말 간의 SRB가 설정된 후에 단말은 NAS 서비스 요청 메시지를 별도 전송할 수 있게 된다. 즉, 기지국과 단말 간의 SRB가 설정되는 시간만큼 NAS 서비스 요청 메시지의 전송이 지연되어 RRC 연결 설정 과정의 지연시간이 늘어나게 된다. 제안하는 방법에서는 RRC 연결 요청 메시지에 대한 기간정보(duration)를 주어 좋지 않은 채널 환경에서도 RRC 연결 요청 메시지와 NAS 서비스 요청 메시지를 함께 전송할 수 있고, 이에 따라 RRC 연결 설정 과정의 지연시간을 줄일 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 RRC 연결 설정 과정을 도시한 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 단말은 기지국으로부터 전송받은 시스템 정보 또는 페이징 메시지에 포함된 정보를 통하여 가능한 RACH 시그너처 및 RACH 기회(occasion)를 선택하여 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)을 기지국으로 전송한다(S200).

기지국은 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답(Random Access Response)을 전송한다(S210). 랜덤 액세스 응답에는 타이밍 옵셋정보(Time Advance; TA), RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지의 전송을 위한 상향링크의 무선자원 할당에 관한 정보(UL grant), NAS 서비스 요청 메시지에 대한 기간정보(duration) 및 RRC 연결 요청 메시지를 위한 셀 임시식별자(C-RNTI) 등을 포함한다. NAS 서비스 요청 메시지에 대한 기간정보(duration)는 NAS 서비스 요청 메시지를 나누어서(segmentation) 전송하는 다중 TTI에 대한 정보일 수 있다. 다중 TTI는 NAS 서비스 요청 메시지가 실려서 전송되는 복수의 서브프레임을 의미할 수 있다. 다중 TTI는 시간적으로 연속된 n개의 서브프레임 또는 시간적으로 불연속된 n개의 서브프레임을 의미할 수 있다.

단말은 랜덤 액세스 응답을 수신한 후, 랜덤 액세스 응답에 포함된 무선자원 할당에 관한 정보에 따라 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송한다(S220). 단말은 PDCCH로 전송되는 RA-RNTI를 모니터링 하고, 해당하는 DL-SCH 메시지를 읽는다. 그리고 단말은 해당 DL-SCH 메시지로 전송되는 랜덤 액세스 응답의 정보에 따라 RRC 연결 요청 메시지를 전송한다.

기지국은 RRC 연결 요청 메시지를 단말로부터 수신한 후에, 충돌 해결(Contention Resolution) 메시지를 단말로 전송한다(S230). 충돌 해결 메시지는 DL-SCH을 통해 전송된다. 충돌 해결 메시지를 수신한 단말에는 제어 평면(control plane) 데이터를 전송하는 무선 베어러인 SRB(Signaling Radio Bearer)가 설정된다(SRB establishment).

단말은 기지국으로 NAS 서비스 요청(NAS service request) 메시지를 전송한다(S240). NAS 서비스 요청 메시지는 기지국과 단말 간에 사용자 평면(user plane) 데이터가 전송될 수 있도록 하는 무선 베어러 설정을 위한 정보를 MME가 기지국으로 보내도록 한다. NAS 서비스 요청 메시지는 기간정보(duration)가 지시하는 상향링크 무선자원을 통하여 전송될 수 있다. NAS 서비스 요청 메시지는 기간정보에 따라 n개로 분할되어 n개의 서브프레임, 즉 n개의 TTI를 통하여 전송될 수 있다. 단말은 많은 양의 NAS 정보를 여러 번의 TTI에 걸쳐서 보다 효율적으로 전송할 수 있다.

기지국은 NAS 서비스 요청 메시지를 수신한 후, MME로 초기 단말 메시지(initial UE message)를 전송한다(S250). 초기 단말 메시지는 단말이 기지국으로 전송한 NAS 서비스 요청 메시지를 포함한다.

기지국으로부터 NAS 메시지를 수신한 MME는 단말 컨텍스트(UE context) 정보를 포함한 초기 컨텍스트 셋업 요청(initial context setup request) 메시지를 기지국으로 전송한다(S260). 단말 컨텍스트 정보는 기지국과 단말 간에 사용자 평면(user plane) 데이터가 전송될 수 있도록 하는 무선 베어러 설정을 위한 정보이다.

기지국은 단말 컨텍스트 정보를 기반으로 단말로 RRC 연결 재구성(RRC connection reconfiguration) 메시지를 전송한다(S270). RRC 연결 재구성 메시지는 단말과 기지국 간의 RRC 연결 설정(RRC connection establishment)을 위한 정보가 포함된다.

단말은 기지국과 데이터를 송수신하기 위한 모든 설정을 끝내고, 기지국으로 RRC 연결 완료(RRC connection complete) 메시지를 전송한다(S280). 단말은 사용자 평면 데이터의 전송을 위한 무선 베어러를 설정하고(RB establishment), RRC 연결 상태가 된다(RRC_CONNECTED). 단말은 기지국과의 데이터 송수신을 시작한다.

기지국은 MME로 초기 컨텍스트 셋업 완료(initial context setup complete) 메시지를 전송하여 MME와의 연결 설정을 완료한다(S290).

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 RRC 연결 설정 과정을 도시한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 단말은 기지국으로부터 전송받은 시스템 정보 또는 페이징 메시지에 포함된 정보를 통하여 가능한 RACH 시그너처 및 RACH 기회(occasion)를 선택하여 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)을 기지국으로 전송한 다(S300).

기지국은 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답(Random Access Response)을 전송한다(S310). 랜덤 액세스 응답에는 타이밍 옵셋정보(Time Advance; TA), RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지의 전송을 위한 상향링크의 무선자원 할당에 관한 정보(UL grant), NAS 서비스 요청 메시지에 대한 기간정보(duration) 및 RRC 연결 요청 메시지를 위한 셀 임시식별자(C-RNTI) 등을 포함한다. NAS 서비스 요청 메시지에 대한 기간정보(duration)는 NAS 서비스 요청 메시지를 위한 상향링크의 무선자원 할당에 관한 정보일 수 있다. 기간정보는 RRC 연결 요청 메시지를 전송한 후 몇 TTI 뒤의 무선자원을 통하여 NAS 서비스 요청 메시지를 전송하라는 정보일 수 있다.

단말은 랜덤 액세스 응답을 수신한 후, 랜덤 액세스 응답에 포함된 무선자원 할당에 관한 정보에 따라 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송한다(S320). 단말은 PDCCH로 전송되는 RA-RNTI를 모니터링 하고, 해당하는 DL-SCH 메시지를 읽는다. 그리고 단말은 해당 DL-SCH 메시지로 전송되는 랜덤 액세스 응답의 정보에 따라 RRC 연결 요청 메시지를 전송한다.

기지국은 RRC 연결 요청 메시지를 단말로부터 수신한 후에, 충돌 해결(Contention Resolution) 메시지를 단말로 전송한다(S330). 충돌 해결 메시지는 DL-SCH을 통해 전송된다. 충돌 해결 메시지를 수신한 단말에는 제어 평면(control plane) 데이터를 전송하는 무선 베어러인 SRB(Signaling Radio Bearer)가 설정된다(SRB establishment).

단말은 기지국으로 NAS 서비스 요청(NAS service request) 메시지를 전송한다(S340). NAS 서비스 요청 메시지는 기지국과 단말 간에 사용자 평면(user plane) 데이터가 전송될 수 있도록 하는 무선 베어러 설정을 위한 정보를 MME가 기지국으로 보내도록 한다. NAS 서비스 요청 메시지는 기간정보(duration)가 지시하는 상향링크 무선자원을 통하여 전송될 수 있다. NAS 서비스 요청 메시지를 위한 상향링크 무선자원이 SRB 설정 이전에 할당되어 NAS 서비스 요청 메시지의 전송이 보다 빠르게 수행될 수 있다.

기지국은 NAS 서비스 요청 메시지를 수신한 후, MME로 초기 단말 메시지(initial UE message)를 전송한다(S350). 초기 단말 메시지는 단말이 기지국으로 전송한 NAS 서비스 요청 메시지를 포함한다.

기지국으로부터 NAS 메시지를 수신한 MME는 단말 컨텍스트(UE context) 정보를 포함한 초기 컨텍스트 셋업 요청(initial context setup request) 메시지를 기지국으로 전송한다(S360). 단말 컨텍스트 정보는 기지국과 단말 간에 사용자 평면(user plane) 데이터가 전송될 수 있도록 하는 무선 베어러 설정을 위한 정보이다.

기지국은 단말 컨텍스트 정보를 기반으로 단말로 RRC 연결 재구성(RRC connection reconfiguration) 메시지를 전송한다(S370). RRC 연결 재구성 메시지는 단말과 기지국 간의 RRC 연결 설정(RRC connection establishment)을 위한 정보가 포함된다.

단말은 기지국과 데이터를 송수신하기 위한 모든 설정을 끝내고, 기지국으로 RRC 연결 완료(RRC connection complete) 메시지를 전송한다(S380). 단말은 사용자 평면 데이터의 전송을 위한 무선 베어러를 설정하고(RB establishment), RRC 연결 상태가 된다(RRC_CONNECTED). 단말은 기지국과의 데이터 송수신을 시작한다.

기지국은 MME로 초기 컨텍스트 셋업 완료(initial context setup complete) 메시지를 전송하여 MME와의 연결 설정을 완료한다(S390).

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 RRC 연결 설정 과정을 도시한 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 단말은 기지국으로부터 전송받은 시스템 정보 또는 페이징 메시지에 포함된 정보를 통하여 가능한 RACH 시그너처 및 RACH 기회(occasion)를 선택하여 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)을 기지국으로 전송한다(S400).

기지국은 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답(Random Access Response)을 전송한다(S410). 랜덤 액세스 응답에는 타이밍 옵셋정보(Time Advance; TA), RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지의 전송을 위한 상향링크의 무선자원 할당에 관한 정보(UL grant) 및 RRC 연결 요청 메시지를 위한 셀 임시식별자(C-RNTI) 등을 포함한다.

단말은 랜덤 액세스 응답을 수신한 후, 랜덤 액세스 응답에 포함된 무선자원 할당에 관한 정보에 따라 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송한다(S420). 단말은 PDCCH로 전송되는 RA-RNTI를 모니터링 하고, 해당하는 DL-SCH 메시지를 읽는다. 그리고 단말은 해당 DL-SCH 메시지로 전송되는 랜덤 액세스 응답의 정보에 따라 RRC 연결 요청 메시지를 전송한다.

기지국은 RRC 연결 요청 메시지를 단말로부터 수신한 후에, 충돌 해결(Contention Resolution) 메시지를 단말로 전송한다(S430). 충돌 해결 메시지는 NAS 서비스 요청(NAS service request) 메시지를 위한 무선자원 할당에 관한 정보(resource grant)를 포함한다. 충돌 해결 메시지를 수신한 단말에는 제어 평면(control plane) 데이터를 전송하는 무선 베어러인 SRB(Signaling Radio Bearer)가 설정된다(SRB establishment). SRB가 설정된 단말은 NAS 서비스 요청 메시지를 전송할 것이 확실하기 때문에, 기지국은 단말로부터 별도의 무선자원 요청을 받지 않고도 NAS 서비스 요청 메시지를 위한 무선자원을 할당한다.

단말은 기지국으로 NAS 서비스 요청(NAS service request) 메시지를 전송한다(S440). NAS 서비스 요청 메시지는 기지국과 단말 간에 사용자 평면(user plane) 데이터가 전송될 수 있도록 하는 무선 베어러 설정을 위한 정보를 MME가 기지국으로 보내도록 한다. NAS 서비스 요청 메시지는 충돌 해결 메시지와 함께 전송된 무선자원 할당에 관한 정보에 따라 전송될 수 있다. NAS 서비스 요청 메시지를 위한 상향링크 무선자원이 SRB 설정 이전에 할당되어 NAS 서비스 요청 메시지의 전송이 보다 빠르게 수행될 수 있다.

기지국은 NAS 서비스 요청 메시지를 수신한 후, MME로 초기 단말 메시지(initial UE message)를 전송한다(S450). 초기 단말 메시지는 단말이 기지국으로 전송한 NAS 서비스 요청 메시지를 포함한다.

기지국으로부터 NAS 메시지를 수신한 MME는 단말 컨텍스트(UE context) 정보 를 포함한 초기 컨텍스트 셋업 요청(initial context setup request) 메시지를 기지국으로 전송한다(S460). 단말 컨텍스트 정보는 기지국과 단말 간에 사용자 평면(user plane) 데이터가 전송될 수 있도록 하는 무선 베어러 설정을 위한 정보이다.

기지국은 단말 컨텍스트 정보를 기반으로 단말로 RRC 연결 재구성(RRC connection reconfiguration) 메시지를 전송한다(S470). RRC 연결 재구성 메시지는 단말과 기지국 간의 RRC 연결 설정(RRC connection establishment)을 위한 정보가 포함된다.

단말은 기지국과 데이터를 송수신하기 위한 모든 설정을 끝내고, 기지국으로 RRC 연결 완료(RRC connection complete) 메시지를 전송한다(S480). 단말은 사용자 평면 데이터의 전송을 위한 무선 베어러를 설정하고(RB establishment), RRC 연결 상태가 된다(RRC_CONNECTED). 단말은 기지국과의 데이터 송수신을 시작한다.

기지국은 MME로 초기 컨텍스트 셋업 완료(initial context setup complete) 메시지를 전송하여 MME와의 연결 설정을 완료한다(S490).

도 10은 NAS 메시지 전송과정의 일예를 도시한 흐름도이다. RRC 연결 설정 과정에서 단말과 기지국의 계층 별 메시지 전송을 나타낸다.

도 10을 참조하면, 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답을 수신한 단말은 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송한다(S510). RRC 연결 요청 메시지는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층 간의 RRC 시그널링을 통하여 전송된다. RRC 연결 요청 메시지는 충돌 해결(contention resolution)을 위한 초기 단말 식별자(initial UE identity)를 포함하며, HARQ가 사용되어 전송될 수 있다. RRC 연결 요청 메시지는 RLC 투명모드(Transparent Mode, TM)가 사용되어 RLC 계층에서는 분할(segmentation)되지 않는다.

기지국은 RRC 연결 요청 메시지를 단말로부터 수신한 후에, 충돌 해결(Contention Resolution) 메시지를 단말로 전송한다(S520). 충돌 해결 메시지는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층 간의 RRC 시그널링을 통하여 전송된다. 충돌 해결 메시지를 수신한 단말에는 제어 평면(control plane) 데이터를 전송하는 무선 베어러인 SRB(Signaling Radio Bearer)가 설정된다(SRB establishment). 단말은 NAS 메시지를 전송할 수 있게 된다.

단말의 NAS 계층은 NAS 서비스 요청(NAS service request) 메시지를 하위 계층으로 보낸다(S530). NAS 서비스 요청 메시지는 기지국과 단말 간에 사용자 평면(user plane) 데이터가 전송될 수 있도록 하는 무선 베어러 설정을 위한 정보를 MME가 기지국으로 보내도록 한다. NAS 서비스 요청 메시지는 RRC 계층을 거쳐 RLC 계층으로 보내어 진다. NAS 서비스 요청 메시지는 RLC 계층에서 MAC 계층의 버퍼로 보내어 지고, MAC 계층은 전송할 데이터가 있음을 인지한다.

단말의 MAC 계층은 NAS 서비스 요청 메시지를 위한 무선자원 요청(Resource Request) 메시지를 기지국의 MAC 계층으로 전송한다(S540). 단말의 MAC 계층은 NAS 서비스 요청 메시지를 전송하기 위한 상향링크 무선자원을 요청한다.

단말의 무선자원 요청에 대한 응답으로, 기지국의 MAC 계층은 무선자원 할당(Resource Grant) 메시지를 단말의 MAC 계층으로 전송한다(S550).

무선자원 할당 메시지를 수신한 후, 단말은 할당된 무선자원을 통하여 MAC 계층의 버퍼에 있는 NAS 서비스 요청 메시지를 물리계층을 통하여 기지국으로 전송한다(S550).

NAS 메시지는 제어 평면 데이터를 전송하는 무선 베어러인 SRB가 설정된 이후에 전송될 수 있으므로, 단말은 충돌 해결 메시지를 수신한 후 NAS 서비스 요청 메시지를 전송하기 위한 무선자원 할당을 기지국으로 요청하여 할당되는 무선자원을 통하여 NAS 서비스 요청 메시지를 전송한다. 그러나 충돌 해결 메시지를 수신한 단말은 항상 NAS 서비스 요청 메시지를 전송할 것임을 확신할 수 있으므로, NAS 서비스 요청 메시지를 위한 무선자원의 요청 및 승인 과정은 불필요한 과정이 될 수 있다. 이하, NAS 메시지를 보다 효율적으로 전송하는 방법에 대하여 설명한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 NAS 메시지 전송과정을 도시한 흐름도이다. RRC 연결 설정 과정에서 단말과 기지국의 계층 별 메시지 전송을 나타낸다.

도 11을 참조하면, 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답을 수신한 단말은 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송한다(S610). RRC 연결 요청 메시지는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층 간의 RRC 시그널링을 통하여 전송된다. RRC 연결 요청 메시지는 충돌 해결(contention resolution)을 위한 초기 단말 식별자(initial UE identity)를 포함하며, HARQ가 사용되어 전송될 수 있다. RRC 연결 요청 메시지는 RLC 투명모드(Transparent Mode, TM)가 사용되어 RLC 계층에서는 분할(segmentation)되지 않는다.

기지국은 RRC 연결 요청 메시지를 단말로부터 수신한 후에, 충돌 해 결(Contention Resolution) 메시지를 단말로 전송한다(S620). 충돌 해결 메시지는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층 간의 RRC 시그널링을 통하여 전송된다. 이때, RRC 계층은 단말이 전송할 NAS 서비스 요청 메시지에 대한 무선자원을 할당할 것을 MAC 계층으로 지시한다. 즉, 단말로부터 별도의 NAS 서비스 요청 메시지를 위한 무선자원 요청 메시지를 받지 않고, RRC 연결 요청 메시지를 수신하면 자동적으로 NAS 서비스 요청 메시지를 위한 무선자원이 할당된다.

기지국의 MAC 계층은 무선자원 할당(Resource Grant) 메시지를 단말의 MAC 계층으로 전송한다(S630).

충돌 해결 메시지를 수신한 단말에는 SRB가 설정되고, 할당된 무선자원을 통하여 NAS 서비스 요청 메시지를 전송한다(S640). NAS 서비스 요청 메시지는 단말의 NAS 계층으로부터 하위 계층으로 보내어 지고, 무선자원이 할당될 때까지 MAC 계층의 버퍼에서 기다리지 않고 곧바로 기지국으로 전송된다. 즉, 제안하는 방식에 따른 NAS 서비스 요청 메시지 전송 방식은 종래의 NAS 서비스 요청 메시지(conventional NAS service request message) 전송 방식에 비하여 무선자원 요청 과정을 수행하지 않아도 되는 이득이 있다. 제안하는 방식은 SRB가 설정된 후 무선자원 요청 및 승인 과정을 수행하여야 되는 부담을 줄일 수 있고, 이에 따라 RRC 연결 설정 과정을 수행하는데 필요한 시간을 줄일 수 있다. 유휴 상태(idle state)에서 활성 상태(active state)로 천이하는 단말이 랜덤 액세스 과정을 통하여 SRB를 설정한 후, 상향링크로 전송되는 첫 번째 NAS 메시지에 대한 무선자원을 별도로 요청하지 않고 곧바로 전송할 수 있으므로 RRC 연결 설정 과정의 수행시간을 줄일 수 있다.

이상, RRC 연결 설정 과정에서 NAS 서비스 요청 메시지의 전송에 대해 기간정보(duration)를 주어 여러 TTI를 통하여 NAS 서비스 요청 메시지가 전송되는 것으로 설명하였다. 이러한 방식은 RRC 연결 설정 과정에서 NAS 서비스 요청 메시지의 전송뿐만 아니라, 채널상태가 좋지 않은 환경에서 정확한 정보 전송이 요구되는 송수신 과정에서 기간정보를 활용하여 여러 TTI를 통하여 정보를 분할하여 전송하도록 적용할 수 있을 것이다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 3은 단말의 요소를 나타낸 블록도이다.

도 4는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다.

도 5는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.

도 10은 NAS 메시지 전송과정의 일예를 도시한 흐름도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 NAS 메시지 전송과정을 도시한 흐름도이다.

Claims

무선통신 시스템에서 단말(UE; user equipment)에 의한 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법에 있어서,

기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계;

상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로, NAS(non-access stratum) 서비스 요청 메시지를 전송하기 위한 다중 TTI(Transmission Time Interval)를 지시하는 기간 정보 및 RRC(radio resource control) 연결 요청 메시지에 대한 상향링크 무선자원 할당 정보를 포함한 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계;

상기 상향링크 무선자원 할당 정보에 따라 상기 RRC 연결 요청 메시지를 전송하는 단계; 및

상기 기간 정보에 따라 상기 다중 TTI에 걸쳐 분할된 상기 NAS 서비스 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 NAS 서비스 요청 메시지 및 상기 RRC 연결 요청 메시지는 결합되어(concatenated) 전송되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 NAS 서비스 요청 메시지는 상기 RRC 연결 요청 메시지가 전송된 후 및 제어 평면 데이터를 전송하는 무선 베어러인 SRB(signaling radio bearer)가 설정된 후에 전송되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 다중 TTI는 시간적으로 연속하는 서브프레임들인 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 다중 TTI는 시간적으로 불연속하는 서브프레임들인 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 RRC 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 충돌 해결(Contention resolution) 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 충돌 해결 메시지는 상기 NAS 서비스 요청 메시지를 전송한 후에 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 충돌 해결 메시지는 상기 NAS 서비스 요청 메시지를 전송하기 전에 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.