KR20070060414A - 이동통신 시스템에서 호 설정 지연의 최소화를 위한 호설정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 호 설정 지연에 민감한 서비스를 효율적으로 제공하기 위한 호 설정 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 방법은, 단말에서 서비스를 위한 호 설정이 요구되면, 상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스인지를 판단하는 과정과, 상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스이면, 상기 서비스가 호 설정 지연에 민감함을 나타내는 제어 정보를 설정하는 과정과, 상기 제어 정보를 상기 호 설정을 요구하기 위한 요구 메시지에 실어 네트워크로 전송하는 과정을 포함한다. 이러한 본 발명은 단말이 호 설정 지연에 민감한 서비스를 사용하고 있음을 네트워크에게 알려서, 상기 호 설정 지연에 민감한 서비스를 사용하는 단말을 연결 상태로 유지시켜, 호 설정 지연을 최소화 시킨다.

CELL_PCH, URA_PCH, USER DATA 1, CONTROL INFO 1, USER PLANE, PDP CONTEXT ACTIVATION

Description

이동통신 시스템에서 호 설정 지연의 최소화를 위한 호 설정 방법 및 장치{CALL SETUP METHOD FOR MINIMIZING DELAY OF CALL SETUP IN MOBILE TELECOMMUNICATIONS SYSTEM AND APPARATUS THEREFOR}

도 1은 전형적인 UMTS 이동통신 시스템의 구조를 도시한 도면.

도 2는 UMTS 이동통신 시스템에서 패킷 호 설정 과정을 도시한 도면.

도 3은 UMTS 이동통신시스템에서 RRC 연결 상태에 있는 단말의 패킷 호 설정 과정을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체 동작을 설명한 도면.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예의 단말기의 동작을 도시한 흐름도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말 송신기의 구조를 도시한 블록도.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RNC 수신기의 구조를 도시한 블록도.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN의 동작을 도시한 흐름도.

본 발명은 이동통신 시스템에 대한 것으로서, 특히 호 설정 지연에 민감한 서비스를 효율적으로 지원하기 위한 호 설정 방법 및 장치에 관한 것이다.

유럽식 이동통신 시스템인 GSM(Global System for Mobile Communications)과 GPRS(General Packet Radio Services)을 기반으로 하고 광대역(Wideband) 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 WCDMA라 칭함)을 사용하는 제3 세대 이동통신 시스템인 UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 시스템은, 이동 전화나 컴퓨터 사용자들이 전 세계 어디에 있든지 간에 패킷 기반의 텍스트, 디지털화된 음성이나 비디오 및 멀티미디어 데이터를 2Mbps 이상의 고속으로 전송할 수 있는 일관된 서비스를 제공한다. UMTS는 인터넷 프로토콜(Internet Protocol: IP)과 같은 패킷 프로토콜을 사용하는 패킷교환 방식의 접속이란 가상접속이라는 개념을 사용하며, 네트워크 내의 다른 어떠한 종단에라도 항상 접속이 가능하다.

도 1은 전형적인 UMTS 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, UMTS 시스템은 코어 네트워크(Core Network: 이하 CN이라 칭함)(100)와 복수개의 무선 네트워크 서브시스템(Radio Network Subsystem: 이하 RNS라 칭함)들(110,120)로 구성된다. 상기 복수개의 RNS들(110,120)은 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)을 구성한다. CN(100)은 상기 UTRAN 을 인터넷 등의 패킷 데이터 네트워크로 연결하기 위하여 SGSN(Serving GPRS Support Node)과 GGSN(Gateway GPRS Support Node)등으로 구성된다.

상기 RNS들(110,120) 각각은 무선 네트워크 제어기(Radio Network Controller: 이하 RNC라 칭함)들(111,112) 및 복수개의 기지국(Node B)들(115,113,114,116)로 구성된다. 구체적으로 상기 RNS(110)는 상기 RNC(111)와 상기 기지국들(115, 113)로 구성되고, 상기 RNS(120)는 상기 RNC(112)와 상기 기지국들(114, 116)로 구성된다. 상기 RNC들(111,112)은 동작(role)에 따라 서빙(Serving) RNC, 드리프트(Drift) RNC, 제어(Control) RNC로 분류된다. 상기 서빙 RNC는 각 UE들의 정보를 관리하고 상기 CN(100)과의 데이터 전송을 담당하며, 상기 드리프트 RNC는 사용자 단말(User Equipment: 이하 UE라 칭함)(130)과 직접 무선으로 접속한다. 상기 제어 RNC는 기지국들 각각의 무선 자원을 제어한다.

상기 RNC(111, 112)들과 기지국(115, 113, 114, 116)들은 Iub라 칭하는 인터페이스를 통해 연결되어 있으며, 상기 RNC들(111, 112) 간은 Iur이라 칭하는 인터페이스로 연결되어 있다. 또한, 상기 도 1에서는 도시하고 있지 않지만, 상기 UE(130)와 UTRAN 사이는 Uu 인터페이스로 연결되어 있다. 상기 RNC(111, 112)는 자신이 관리하는 복수 개의 기지국들(115, 113, 114, 116)에 대해 무선자원을 할당하며, 상기 기지국들(115. 113. 114. 116)은 상기 사용자 단말(UE)(130)에게 상기 RNC(111, 112)로부터 할당된 무선자원을 실제로 제공한다. 상기 무선자원은 셀 별로 구성되어 있으며, 각 기지국이 제공하는 무선자원은 해당 기지국이 관리하는 특정 셀에 관한 무선 자원을 의미한다. 상기 사용자 단말(130)은 상기 기지국(115, 113, 114, 116)이 관리하는 특정 셀에 관한 무선자원을 이용하여 무선채널을 설정하며, 상기 설정된 무선채널을 통해 데이터를 송/수신한다. 상기 사용자 단말(130)은 셀 별로 구성되는 물리채널만을 인식하므로 기지국과 셀 간의 구별은 무의미하다. 따라서 이하에서는 기지국과 셀을 혼용해서 사용하기로 한다.

기지국들간에 서로 다른 시스템 시간을 사용하는 비동기 방식의 UMTS 네트워크에서는 사용자 단말이 먼저 접속하는 기지국의 시스템 시간을 획득하기 위한 시그널링 연결 등 각종 제어 연결들을 네트워크와의 사이에 설정하여야 하기 때문에 호 설정 시간이 지나치게 길다는 문제가 있으며, 이를 개선하기 위한 여러 방안이 시도되고 있다. 호 설정 시간을 줄여야 할 필요성은 특히 인터넷 프로토콜(Internet Protocol: 이하 IP라 칭함) 기반의 음성통화(Voice over IP: 이하 VoIP라 칭함)나 셀룰러 기반의 푸쉬투토크(Push to talk over Cellular: 이하 PoC라 칭함)와 같은 패킷 호에서 더욱 절실한데, 상기 패킷 호에서는 호 설정 메시지와 같은 제어 메시지의 송수신을 위해서 사용자 베어러를 먼저 설정하여야 하기 때문이다.

도 2에 전형적인 UMTS 시스템에서 VoIP나 PoC와 같은 패킷 호의 설정 과정을 도시하였다.

도 2를 참조하면, 220단계에서 단말(205)에 패킷 호 설정 제어 메시지가 발생하고, 225단계에서 단말(205)은 RNC(210)와 무선자원제어(Radio Resource Control: 이하 RRC라 칭함) 연결을 설정한다. 상기 패킷 호 설정 제어 메시지는 예를 들어 INVITE 같은 세션 초기화 프로토콜(Session Initialization Protocol: 이 하 SIP라 칭함) 메시지이다. RRC 연결은 단말(205)과 RNC(210) 사이에 설정되는 제어 연결로서, 단말(205)과 RNC(210)가 제어 메시지를 주고받기 위해서 사용된다. 단말(205)과 RNC(210) 사이에 RRC 연결이 설정되어 있지 않을 때 단말(205)이 아이들 상태(idle state)에 있다 라고 하며, 단말(205)과 RNC(210) 사이에 RRC 연결이 설정되어 있을 때 단말이 RRC 연결 상태(RRC connected state)에 있다 라고 한다.

상기 RRC 연결 설정이 완료되면, 230단계에서 RNC(210)와 SGSN(215)은 시그날링 연결이라고 하는 제어 연결을 설정한다. 단말(205)과 RNC(210)와 SGSN(215) 사이에 제어 연결들의 설정이 완료되면, 235단계에서 단말은 패킷 호 설정 제어 메시지를 송수신하기 위한 사용자 평면을 설정하기 위해서 상기 제어 연결들을 통해서 SERVICE REQUEST 메시지를 SGSN(215)으로 전송한다. 그러면 240단계에서 SGSN(215)은 RNC(210)와 단말(205)에게 SECURITY MODE COMMAND 메시지를 보냄으로써, 보안 과정(security procedure)을 실행한다. 상기 보안 과정을 통해 RNC(210)와 단말(205)은 향후 사용자 평면에 사용할 비화 키(ciphering key) 등을 공유한다.

상기 보안 과정이 완료되면, 245단계에서 SGSN(215)은 RNC(210)와 패킷 호 설정 제어 메시지를 송수신하는데 사용하기 위한 사용자 평면인 Iu 베어러를 설정한다. 또한 250단계에서 RNC(210)는 단말(205)과의 사이에 패킷 호 설정 제어 메시지를 송수신하는데 사용하기 사용자 평면인 무선 베어러를 설정한다.

상기 Iu 베어러 및 무선 베어러가 모두 설정되면, 255단계에서 단말(205)은 상기 220단계에 발생한 패킷 호 설정 제어 메시지를 상기 사용자 평면의 무선 베어 러 및 Iu 베어러를 통해 전송한다. 상기 패킷 호 설정 제어 메시지는 RNC(210)와 SGSN(215)를 경유하여 패킷 데이터 네트워크의 목적지로 전달된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 패킷 호 설정 제어 메시지는 사용자 평면을 통해 전송되기 때문에, 패킷 호 설정 제어 메시지가 발생한 시점에서 상기 패킷 호 설정 제어 메시지를 실제 전송하는 시점 사이에 상당한 지연이 존재하며, 이는 PoC와 같이 호 설정 시간에 민감한 서비스에서는 사용자에게 불편을 초래한다는 문제점이 있었다.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 이동통신 시스템에서 호 설정 지연에 민감한 서비스를 위해 호 설정 지연을 최소화하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은, 이동통신 시스템에서 패킷 호 설정 제어 메시지를 신속하게 전송하기 위한 호 설정 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은, 이동통신 시스템에서 단말이 호 설정 지연에 민감한 서비스를 사용하고 있음을 네트워크에게 알려서, 단말을 연결 상태로 유지하는 호 설정 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예는, 이동통신 시스템에서 호 설정 지연을 최소화하기 위한 호 설정 방법에 있어서,

단말에서 서비스를 위한 호 설정이 요구되면, 상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스인지를 판단하는 과정과,

상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스이면, 상기 서비스가 호 설정 지연에 민감함을 나타내는 제어 정보를 설정하는 과정과,

상기 제어 정보를 상기 호 설정을 요구하기 위한 요구 메시지에 실어 네트워크로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예는, 이동통신 시스템에서 호 설정 지연을 최소화하기 위한 호 설정 방법에 있어서,

단말로부터 호 설정을 요구하는 요구 메시지를 수신하는 과정과,

상기 서비스의 사용자 데이터를 송수신하기 위한 사용자 베어러를 설정하는 과정과,

상기 요구 메시지에 포함된 제어 정보에 따라, 상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스인지를 판단하는 과정과,

상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스이면, 상기 요구된 서비스의 해제가 요구될 때까지 상기 사용자 베어러를 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

후술되는 본 발명의 주요한 요지는 패킷 호를 지원하는 이동통신 시스템에서 VoIP나 PoC 등과 같이 호 설정 지연에 민감한 서비스를 지원하기 위하여, 호 설정 지연에 민감한 서비스를 사용하고 있는 단말을 연결 상태로 유지시키는 것이다.

이하 본 발명을 구체적으로 설명하는데 있어, 비동기식 광대역 CDMA(Wideband Code Division Multiple Access: WCDMA) 통신방식인 UMTS 시스템을 이용할 것이다. 하지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 이동통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

아이들 상태의 단말이 패킷 호 설정 제어 메시지를 송수신하기 위해 필요한 사용자 평면의 설정을 완료할 때까지 필요한 단계들은 아래와 같다.

- RRC 연결 설정

- 시그날링 커넥션 설정

- 보안 과정

- Iu 베어러 설정

- 무선 베어러 설정

반면에 단말이 CELL_PCH(Cell - Paging Channel)나 URA_PCH(UTRAN Registration Area - Paging Channel)와 같은 연결 상태에 있을 경우에는 상기 단계들들 중 많은 부분이 필요치 않다.

CELL_PCH나 URA_PCH 상태는 RRC 연결 상태의 일종으로, 사용자 데이터가 단속적으로 발생하는 서비스를 효율적으로 지원하기 위해 정의된 것이다. CELL_PCH나 URA_PCH 상태에서는 RRC 연결과 시그날링 커넥션이 유지되고, Iu 베어러와 무선 베어러가 유지되지만, 상기 RRC 연결과 무선 베어러에 실질적인 무선 자원은 할당되지 않은 상태이다. CELL_PCH 상태의 단말은 새로운 셀로 이동할 때 RNC에게 셀 변경 보고(CELL UPDATE)를 수행하고, URA_PCH 상태의 단말은 새로운 URA로 이동할 때 RNC에게 URA 변경 보고(URA UPDATE)를 한다. 상기 URA는 셀의 집합으로, 이동이 잦은 단말의 빈번한 셀 변경 보고를 방지하기 위한 것이다. 이하 본 명세서에서 별다른 표시 없이 연결 상태라 함은 CELL_PCH 또는 URA_PCH 상태를 의미한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 CELL_PCH 또는 URA_PCH와 같은 연결 상태의 단말이 패킷 호 설정 제어 메시지를 전송하는 동작을 도시하였다.

도 3을 참조하면, 320단계에서 단말(305)은 RNC(310)와 SGSN(315) 사이에 Iu 베어러를 설정하고, 325단계에서 RNC와의 사이에 무선 베어러를 설정하였으며, 330단계에서 RNC(310)와의 보안 과정을 통해 비화 키 등을 이미 공유하고 있다. 다시 말해서 단말(305)은, 실제 무선 자원을 제외하면, 즉각적인 데이터 전송에 필요한 모든 조건을 충족하고 있는 연결 상태이다.

335단계에서 상기 연결 상태의 단말(305)에 패킷 호 설정 제어 메시지가 발생하면, 340단계에서 단말(305)은 무선 자원을 할당 받기 위해서 CELL UPDATE 절차를 수행하고, 345단계에서 상기 패킷 호 제어 메시지를 상기 무선 베어러 및 Iu 베어러를 통해 전송한다. 상기 CELL UPDATE 절차를 통해, 상기 단말(305)에 기 설정되어 있던 무선 베어러에 관련된 트랜스포트 채널과 피지컬 채널이 설정된다.

여기서 무선 베어러, 트랜스포트 채널, 피지컬 채널을 간단히 설명하면 하기와 같다.

RNC와 단말이 데이터를 송수신하기 위해서는 피지컬 채널, 트랜스포트 채널, 무선 베어러가 모두 설정되어야 한다. 피지컬 채널은 코드 채널을, 트랜스포트 채널은 MAC과 물리 계층 사이를 연결하는 채널을 의미한다. 트랜스포트 채널은 요구 서비스 품질(Quality of Service: 이하 QoS라 칭함) 등에 따라 적절한 채널 코딩, 전송 주기, 패킷 크기 등을 가지도록 설정된다. 무선 베어러는 상위 계층 데이터를 요구 QoS에 맞춰 처리하도록 설정된 RLC(Radio Link Control) 개체와 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 개체로 구성된다. 단말에 피지컬 채널이 설정되었다는 것은 특정 채널 코드가 상기 단말에 할당되었다는 것을 의미하며, 트랜스포트 채널이 설정되었다는 것은 물리 계층의 프로세서가 설정되었다는 것을 의미하고, 무선 베어러가 설정되었다는 것은 RLC 및 PDCP와 같은 2 계층 개체들이 설정되었다는 것을 의미한다. CELL_PCH나 URA_PCH 상태의 단말에는 무선 트랜스포트 채널과 피지컬 채널이 설정되어 있지 않으며, 이는 상기 단말들에게 실질적인 무선 자원이 할당되지 않았음을 의미한다.

본 발명의 실시예에서는 패킷 호 설정 메시지와 같이, 언제 발생할지 알 수 없지만 아주 신속하게 전송되어야 할 데이터를 다루는 단말을 아이들 상태로 천이시키지 않고, 연결 상태로 유지한다.

단말이 URA_PCH나 CELL_PCH와 같은 연결 상태에 있을 경우, 무선 자원이 소모되지는 않지만, 단말의 연결 상태를 관리하기 위한 RNC의 저장 공간을 소모한다. 이는 단말이 연결 상태에 있을 경우, 비화 키를 비롯한 단말의 기본적인 정보가 RNC에 저장되기 때문이다. 그러므로 모든 단말을 연결 상태에 두는 것은 가능하지도 않을 뿐더러, 바람직하지 않다.

네트워크가 '신속하게 송수신되어야 하는 사용자 데이터가 발생할 가능성이 있는 단말'만을 상기 연결 상태에 둘 수 있도록, 단말은 필요한 정보를 네트워크로 제공한다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 단말은 '언제 발생할지는 알 수 없지만, 신속하게 송수신되어야 하는 사용자 데이터'에 대한 사용자 평면을 설정할 때, 사용자 평면 설정 메시지에 이를 나타내는 지시 정보를 삽입해서 네트워크로 전달하고, 네트워크는 상기 지시 정보가 삽입된 사용자 평면 설정 메시지를 수신하여 사용자 평면을 설정하면, 상기 사용자 평면을 통해 사용자 데이터가 송수신되지 않는 시간이 일정 임계치 이상이 되더라도, 상기 사용자 평면을 해제하지 않도록 한다. 사용자 평면이 해제되지 않은 상태에서는 단말이 항상 연결 상태에 머무르기 때문에, 단말은 차후에 상기 사용자 평면에 새로운 데이터가 발생하면, 상기 사용자 평면을 사 용하여 신속하게 상기 데이터를 전송할 수 있다.

상기 '언제 발생하지는 알 수 없지만, 발생하면 신속하게 송수신되어야 하는 사용자 데이터'로는 예를 들어 VoIP 호 설정 메시지나, PoC 호 설정 메시지나, 또는 PoC 트래픽 자체가 될 수 있다. PoC는 여러 사용자가 참여하는 통신으로 서버의 통제에 따라 사용자가 송신 허가를 취득하고 음성 데이터를 송신하면, 나머지 사용자에게 상기 음성 데이터를 전송하는 서비스이다. 상기 PoC 서비스는 특히 설정 지연에 민감한 서비스인데, 이는 사용자가 송신 허가를 요청하는 메시지를 보낸 뒤, 이에 대한 응답이 올 때까지 대기하기 때문이다. 그러므로 상기 송신 허가를 요청하는 메시지는 가능한 한 신속하게 전송되어야 한다.

이하 본 명세서에서는 상기 '언제 발생하지는 알 수 없지만, 발생하면 신속하게 송수신되어야 하는 사용자 데이터'를 제1 사용자 데이터라고 칭한다. 단말은 패킷 세션을 열기 위해서 먼저 PDP(Packet Data Protocol) 컨텍스트를 활성화 시킨다. PDP 컨텍스트를 활성화 한다는 것은 상기 세션과 관련된 정보가 단말과 SGSN의 PDP 컨텍스트에 저장되고, 상기 단말과 상기 SGSN의 사이에 상기 세션을 처리할 베어러가 설정되는 것을 의미한다. PDP 컨텍스트에 수납되는 정보로는, 예를 들어 세션의 요구 QoS(Quality of Service) 정보 등이 있을 수 있다. 그러므로 PDP 컨텍스트를 활성화한다는 것은 특정 세션을 제공하기 위해서 필요한 준비를 한다는 것과 동일한 의미를 가진다.

그러면 이하 도 4를 통해 본 발명의 동작을 좀 더 자세히 설명한다.

도 4를 참조하면, 425 단계에서 단말(405)은 제1 사용자 데이터를 발생시키 는 세션을 설정할 것으로 결정하고, 430 단계에서 단말(405), RNC(410), SGSN(415)은 RRC 연결 설정, 시그날링 연결 설정, 보안 과정 등을 수행한다.

435 단계에서 단말(405)은 SGSN(415)으로 PDP 컨텍스트 활성 요구(Activate PDP context request) 메시지를 전송한다. 상기 요구 메시지에는 통상적으로, 활성화하고자 하는 PDP 컨텍스트의 요구 QoS 정보 등이 삽입된다. 또한 상기 요구 메시지는, 상기 활성화하고자 하는 PDP 컨텍스트가 제1 사용자 데이터를 발생시키는 세션에 관련된 것인지를 나타내는 지시 정보이며, 이후 제1 제어 정보라고 칭한다. 네트워크나 사업자는 단말에게 어떤 세션에서 제1 사용자 데이터가 발생하는지를 미리 알려줄 수 있다. 후술하겠지만, 네트워크는 제1 사용자 데이터의 자격을 엄격하게 관리하는 것이 필요하다. 예를 들어 네트워크나 사업자는 오직 PoC 호 설정 메시지에만 제1 사용자 데이터의 자격을 부여한다. 그러므로 단말은 활성화하고자 하는 PDP 컨텍스트에서, 네트워크나 사업자가 정의한 제1 사용자 데이터가 발생하는지 여부를 판단한 뒤, 제1 사용자 데이터가 발생한다면, 단말은 네트워크에게 자신을 연결 상태에 남겨 두도록 요청한다. 데이터 송수신이 없는 단말을 언제 아이들 상태로 보낼지는 RRM(Radio Resource Management) 등에 의해 정해지므로, 단말이 제1 제어 정보를 설정하는 것은 네트워크에게 특정 RRM을 요구하는 것으로 볼 수 있다.

정리하자면 제1 제어 정보에는 아래와 같은 의미들이 포함된다.

- 활성화하고자 하는 PDP 컨텍스트가 제1 사용자 데이터를 발생시키는 세션이므로, 제1 제어 정보를 서비스와 관련된 서비스 정보(service info)로 해석될 수 있다.

- 활성화하고자 하는 PDP 컨텍스트가 제거되지 않는 한, 단말을 아이들 상태로 보내지 않도록 요청한다. 그러므로 제1 제어 정보를 네트워크에게 특정 동작을 요청하는 정보로 해석될 수 있다.

- 활성화하고자 하는 PDP 컨텍스트에 대해서는 특정 RRM을 적용하도록 요청한다. 그러므로 제1 제어 정보는 네트워크에게 특정 RRM을 요청하는 정보로 해석될 수 있다.

상기 제1 제어 정보는 예를 들어 상기 항목들에 대한 참/부를 나타내는 1 비트의 플래그로 구현된다. 다른 예로서 상기 제1 제어 정보는 좀 더 세분화된 다수의 비트들로 구성된다. 예를 들어 상기 제1 제어정보는, 하기 <표 1>과 같이 다수의 코드 포인트를 가지는 서비스 관련 정보로 구성된다.

Code point	의미
0	제1 사용자 데이터를 발생시키는 서비스
1	제1 사용자 데이터를 발생시키지 않는 서비스
..	..

하기 <표 2>는 네트워크의 특정 동작을 요청하는 정보나 특정 RRM을 요청하는 정보로 구성되는 제1 제어정보의 예를 나타낸 것이다.

Code point	의미
0	PDP 컨텍스트가 제거되지 않는 한 단말을 아이들 상태로 보내지 않도록 요청
1	활성화하고자 하는 서비스에 대해서는 게이팅을 적용하도록 요청
2	특별한 요구 사항 없음
..	..

상기 <표 2>에서 게이팅이란, 무선 채널 상에서 제어 채널과 데이터 채널에 DTX/DRX(Discontinuous Transmission/Discontinuous Reception)를 적용해서 단말의 배터리 사용 시간을 늘리는 기법이다. 상기 게이팅은 데이터 송수신이 지속적이지 않고 단속적인 서비스에 더욱 효과적이다. 단말은 상기 제1 제어 정보를 이용하여, 게이팅을 적용할 서비스를 네트워크에게 알려준다.

이하 설명의 편의를 위해서 서비스 관련 정보로서의 제1 제어 정보를 service_info라 칭하고, 네트워크에게 단말을 연결 상태로 유지할 것을 요청하는 정보로서의 제1 제어 정보를 keep_connected_indicator라 칭하고, 네트워크에게 특정 RRM을 요청하는 정보로서의 제 1 제어 정보를 RRM_request라 칭한다. 따라서 제1 제어 정보를 keep_connected_indicator/service info/RRM request로 칭할 것인데, 이는 제1 제어 정보가 전술한 바와 같이 다양한 의미를 지닌다는 것을 나타내기 위함이다.

상기 435 단계의 상기 PDP 컨텍스트 활성화 요구 메시지를 수신한 SGSN(415)은 상기 요구 메시지에 포함된 요구 QoS를 상기 단말에게 제공해 줄 수 있는지를 확인하기 위하여, 440단계에서 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server: 이하 HSS라 칭함)(420)와 서비스 인증을 수행한다. 이때 상기 PDP 컨텍스트 활성화 요구 메시지에 keep_connected_indicator/service info/RRM request가 포함되어 있으면, 상기 keep_connected_indicator/service info/RRM request는 상기 서비스 인증을 위한 파라미터로 사용된다.

상기 서비스 인증이 성공적으로 수행되면, 445단계에서 SGSN(415)은 단말(405)을 위한 PDP 컨텍스트를 설정하고 450단계에서 상기 PDP 컨텍스트에 대한 베어러를 설정하기 위해서 RNC(410)에게 RAB(Radio Access Bearer) 설정 요구(RAB establishment request) 메시지를 전송한다. 상기 RAB란 특정 세션과 관련된 데이터를 송수신하는 베어러로서, 무선 베어러(radio bearer)와 Iu 베어러로 구성된다. 상기 RAB 설정 요구 메시지에는 통상적으로 베어러에 적용할 QoS 파라미터들이 포함되며, 또한 keep_connected_indicator/service info/RRM request가 함께 포함된다.

455단계에서 RNC(410)는 단말(405)과 통상적인 무선 베어러 설정 절차를 수행하고, 상기 무선 베어러 설정 절차가 완료되면 460단계에서 SGSN(415)으로 RAB 설정 응답(RAB establishment response) 메시지를 전송하여 베어러 설정이 완료되었음을 알린다. 이후 465단계에서는 상기 설정된 베어러를 통해 데이터가 송수신된다.

패킷 서비스에 대한 가장 보편적인 RRM은 데이터 전송이 없는 세션에 대해서는 무선채널을 해제하는 것이다. 통상적으로 SGSN(415)과 RNC(410)는 특정 세션에 대해서 아래와 같은 RRM 동작을 수행한다.

즉, SGSN(415)은 특정 세션에서 미리 정해진 시간 이상 동안 데이터 송수신이 없을 경우, 상기 세션에 대해서 설정된 베어러를 해제한다. 즉 세션별로 데이터 송수신이 감지될 때마다 타이머를 (재)구동해서, 상기 타이머가 만료될 때까지 데이터 송수신이 감지되지 않으면, 상기 세션의 RAB을 해제한다.

RNC(410)는 특정 RAB에서 미리 정해진 시간 이상 동안 데이터 송수신이 없을 경우, 상기 세션에 대해서 설정된 무선 전송 자원을 해제한다. 만약 단말(405)에 다른 RAB이 존재하지 않는다면, 결과적으로 단말(405)은 CELL_PCH나 URA_PCH 상태로 천이된다. 그리고 상기 CELL_PCH나 URA_PCH 상태에서도 미리 정해진 시간 이상 동안 데이터 송수신이 없을 경우, RNC(410)는 상기 RAB을 해제할 것을 SGSN(415)에게 요청할 수 있다. 상기 RAB의 해제는 결과적으로 단말(405)을 아이들 상태로 천이시킨다.

이때 상기 세션에 대한 keep_connected_indicator/service info/RRM request가 'PDP context가 제거되지 않는 한 단말을 아이들 상태로 보내지 않도록 요청'하거나 혹은 '제1 사용자 데이터를 발생시키는 서비스'임을 나타내는 경우, 470단계에서 SGSN(415)은 상기 세션의 데이터 송수신 상태를 감시하는 타이머의 값을 통상적인 값보다 길게 설정한다. 다른 경우 상기 타이머 값을 실질적으로 무한대로 설정해서, 상기 세션에 대해서는 RAB가 해제되지 않도록 한다. 여기서 실질적으로 무한대라 함은, 실제 서비스가 진행되는 도중에 상기 RAB가 해제되지 않도록 매우 크게 설정되는 값을 의미할 수 있다. 마찬가지로 상기 470단계에서 RNC(410)는 PCH 상태에서 아이들 상태로 천이하는 절차를 감독하기 위한 타이머의 값을 통상적인 값보다 길게 설정하거나 실질적으로 무한대로 설정해서, 상기 RAB가 해제되지 않도록 한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말의 동작을 도시한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 505단계에서 단말이 특정 서비스를 설정하기로 결정하고, 510단계에서 상기 서비스가 '언제 발생할지는 알 수 없지만 신속하게 송수신되어야 하는 사용자 데이터'를 발생시키는지 여부를 검사한다. 즉 상기 510 단계에서 단말은 네트워크가 미리 설정한 기준에 따라, 상기 서비스가 제1 사용자 데이터를 발생시키는지를 검사해서, 만일 제1 사용자 데이터를 발생시킨다면 515 단계로 분기하고, 그렇지 않다면 517 단계로 분기한다.

상기 515 단계에서 단말은 상기 서비스에서 제1 사용자 데이터가 발생한다는 사실을 나타내도록 제1 제어 정보를 설정한다. 또한 상기 517 단계에서 단말은 상기 서비스에서 제1 사용자 데이터가 발생하지 않는다는 사실을 나타내도록 상기 제1 제어 정보를 설정한다. 520 단계에서 단말은 통상적인 사용자 평면 설정 메시지를 네트워크로 전송한다. 이때 상기 제1 제어 정보는 상기 사용자 평면 설정 메시지에 포함되어서 전송될 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 송신기의 구조를 도시한 블록도이다. 도시한 바와 같이 송신기는 단말에 구비되며, 제1 제어 정보 제어부(605), 사용자 평면 설정 메시지 생성부(610), RRC 메시지 생성부(615), 제2 계층 처리부(620), 송신부(625)로 구성된다.

도 6을 참조하면, 제1 제어 정보 제어부(605)는 설정하고자 하는 서비스가 제1 사용자 데이터를 발생시키는지의 여부에 따라 제1 제어 정보를 적절한 값으로 설정해서, 사용자 평면 설정 메시지 생성부(610)로 전달한다. 사용자 평면 설정 메시지 생성부(610)는 새로운 세션을 설정할 필요가 발생했을 때, 사용자 평면 설정 메시지를 만들어서 RRC 메시지 생성부(615)로 전달한다. 만일 상기 제1 사용자 데이터를 발생시키는 서비스에 대한 세션을 설정하고자 하는 경우, 상기 사용자 평면 설정 메시지는 상기 세션이 제1 사용자 데이터를 발생시킴을 나타내도록 설정된 제1 제어 정보를 포함한다.

RRC 메시지 생성부(615)는 사용자 평면 설정 메시지 생성부(610) 등의 상위 계층으로부터 발생된 제어 메시지를 전달받고, 상기 상위 계층의 제어 메시지를 RRC 메시지로 변환한 뒤, 제2 계층 처리부(620)으로 전달한다. 제2 계층 처리부(620)는 상기 상위 계층에서 전달된 RRC 메시지 등의 데이터를 무선 채널에서 전송하기에 적합한 크기로 재구성(Framing)하고, 자동 재전송 요청(Automatic Repeat reQuest: 이하 ARQ라 칭함) 제어, 다중화 등을 통해 신뢰성 있는 전송을 제공하는 역할을 한다. 송신부(625)는 상기 제2 계층 처리부(620)로부터의 프레이밍된 사용자 데이터나 제어 메시지를 물리 계층에서 전송하는 역할을 담당한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신기의 구조를 도시한 블록도로서, 도시한 바와 같이 수신기는 SGSN과 RNC에 각각 구비되며, 사용자 평면 설정 메시지 처리부(710), 베어러 제어부(705), 사용자 베어러(725), 역다중화부(715), 제어 메시지 수신부(720)로 구성된다.

도 7을 참조하면, 제어 메시지 수신부(720)는 단말 혹은 SGSN으로부터 제어 메시지를 수신하고, 상기 제어 메시지는 역다중화부(715)에서 적절한 상위 계층으로 역다중화된다. 이때 상기 제어 메시지가 사용자 평면 설정 메시지인 경우 상기 사용자 평면 설정 메시지는 상기 역다중화부(715)에서 사용자 평면 설정 메시지 처리부(710)로 전달된다.

사용자 평면 설정 메시지 처리부(710)는, 상기 사용자 평면 설정 메시지에 포함된 정보를 바탕으로 사용자 베어러(725)와 베어러 제어부(705)를 설정한다. 여기서 사용자 베어러(725)는 사용자 데이터가 송수신되는 베어러를 의미하며, SGSN에서 상기 사용자 베어러는 RAB(Radio Access Bearer)를 의미하고, RNC에서 상기 사용자 베어러는 피지컬 채널/트랜스포트 채널/무선 베어러 등을 의미한다.

베어러 제어부(705)는 상기 사용자 평면 설정 메시지에 포함되는 제1 제어 정보에 따라 사용자 베어러(725)를 제어한다. 상기 사용자 베어러(725)가 제1 사용자 데이터를 발생시키는 베어러라면, SGSN과 RNC의 베어러 제어부는 아래와 같이 동작한다.

SGSN의 베어러 제어부는 아래 2 가지 동작 중 한 동작을 할 수 있다.

동작1. 사용자 베어러와 관련된 PDP 컨텍스트가 제거될 때까지, 사용자 베어러를 제거하지 않는다.

동작2. 사용자 데이터가 송수신될 때마다 제2 타이머를 구동시키고, 제2 타이머가 만료될 때까지 사용자 데이터 송수신이 없으면, 사용자 베어러(RAB)를 제거한다. 여기서 제2 타이머는, 제1 사용자 데이터를 발생시키는 베어러에 대해 설정된 것이다. SGSN의 베어러 제어부는 제1 사용자 데이터를 발생시키지 않는 베어러에 대해서, 사용자 데이터가 송수신될 때마다 제1 타이머를 구동시키고, 제1 타이머가 만료될 때까지 사용자 데이터 송수신이 없으면, 사용자 베어러를 제거한다. 상기 제1 타이머와 제2 타이머는 사용자 베어러의 해제를 감독하기 위한 것으로서, 제2 타이머는 사용자 베어러를 보다 장시간 유지하기 위해서, 제1 타이머보다 큰 값을 가진다.

한편 RNC의 베어러 제어부는, SGSN에 의해서 RAB가 해제될 때까지, RAB에 데이터 송수신이 없다 하더라도 SGSN에게 RAB의 해제를 요청하지 않는다. 즉 SGSN에 의해 RAB가 해제될 때까지 RAB를 유지한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN의 동작을 도시한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 805 단계에서 SGSN은 RNC로부터 사용자 평면 설정 메시지를 수신하고, 상기 사용자 평면 설정 메시지에 관련된 단말의 홈 가입자 서버(HSS)와 사용자 인증 절차를 거쳐서, 사용자 평면의 설정 여부를 결정한다. 상기 사용자 인증이 성공적으로 수행되었다면, SGSN은 810 단계로 진행해서 사용자 평면을 설정한다.

815 단계에서 SGSN은 상기 사용자 평면 설정 메시지에 포함된 제1 제어 정보를 검사한다. 만약 제1 제어 정보가, 상기 사용자 평면을 통해 제1 사용자 데이터가 송수신됨을 지시한다면 825 단계로, 그렇지 않으면 820 단계로 진행한다.

상기 820 단계로 진행하였다는 것은 상기 사용자 평면을 통해서 통상적인 사용자 데이터가 송수신된다는 것을 의미하므로, SGSN은 종래 기술에 따라 상대적으로 짧은 제1 타이머를 이용하여 상기 사용자 평면을 관리한다.

상기 825 단계로 진행하였다는 것은 상기 사용자 평면을 통해서 '단속적으로 발생하지만 신속하게 송수신되어야 하는 데이터'인 제1 사용자 데이터가 송수신된다는 것을 의미하므로, SGSN은 상기 사용자 평면을 해제하지 않도록, 상대적으로 긴 제2 타이머를 이용하여 상기 사용자 평면을 관리한다. 이는 사용자 평면의 데이터 송수신 상황을 참조해서 베어러 해제 여부를 결정하기 위한, 제2 타이머의 값을 실질적으로 무한대로 설정하는 등의 동작을 통해 실현될 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 호 설정 지연에 민감한 서비스의 존재 여부를 네트워크에게 알려서, 상기 호 설정 지연에 민감한 서비스를 사용하는 단말을 연결 상태로 유지시켜, 호 설정 지연을 최소화 시킨다. 따라서, '단속적으로 발생하지만 신속하게 송수신되어야 하는 데이터'를 신속하게 전송함으로써, 사용자가 체감하는 서비스 품질을 높일 수 있다.

Claims (13)

1. 이동통신 시스템에서 호 설정 지연을 최소화하기 위한 호 설정 방법에 있어서,

   단말에서 서비스를 위한 호 설정이 요구되면, 상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스인지를 판단하는 과정과,

   상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스이면, 상기 서비스가 호 설정 지연에 민감함을 나타내는 제어 정보를 설정하는 과정과,

   상기 제어 정보를 상기 호 설정을 요구하기 위한 요구 메시지에 실어 네트워크로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 호 설정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 정보는,

   상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스임을 나타내는 서비스 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 호 설정 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 정보는,

   상기 네트워크에게 상기 단말을 연결 상태로 유지할 것을 요청하는 지시 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 호 설정 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 정보는,

   상기 네트워크에게 상기 단말을 위한 특정 RRM(Radio Resource Management)을 요청하는 RRM 요구 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 호 설정 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 호 설정 지연에 민감한 서비스는,

   VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스 혹은 PoC(Push to Talk over Cellular) 서비스임을 특징으로 하는, 호 설정 지연의 최소화 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 요구 메시지는,

   상기 호 설정을 위한 PDP(Packet Data Protocol) 컨텍스트의 설정을 요구하는 PDP 컨텍스트 활성화 요구(Activate PDP Context request) 메시지임을 특징으로 하는, 호 설정 지연의 최소화 방법.
7. 이동통신 시스템에서 호 설정 지연을 최소화하기 위한 호 설정 방법에 있어서,

   단말로부터 호 설정을 요구하는 요구 메시지를 수신하는 과정과,

   상기 서비스의 사용자 데이터를 송수신하기 위한 사용자 베어러를 설정하는 과정과,

   상기 요구 메시지에 포함된 제어 정보에 따라, 상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스인지를 판단하는 과정과,

   상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스이면, 상기 요구된 서비스의 해제가 요구될 때까지 상기 사용자 베어러를 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 호 설정 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어 정보는,

   상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스임을 나타내는 서비스 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 호 설정 방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 제어 정보는,

   상기 네트워크에게 상기 단말을 연결 상태로 유지할 것을 요청하는 지시 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 호 설정 방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 제어 정보는,

    상기 네트워크에게 상기 단말을 위한 특정 RRM(Radio Resource Management)을 요청하는 RRM 요구 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 호 설정 방법.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 호 설정 지연에 민감한 서비스는,

    VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스 혹은 PoC(Push to Talk over Cellular) 서비스임을 특징으로 하는, 호 설정 지연의 최소화 방법.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 요구 메시지는,

    상기 호 설정을 위한 PDP(Packet Data Protocol) 컨텍스트의 설정을 요구하는 PDP 컨텍스트 활성화 요구(Activate PDP Context request) 메시지임을 특징으로 하는, 호 설정 지연의 최소화 방법.
13. 제 7 항에 있어서, 상기 유지하는 과정은,

    상기 사용자 베어러의 해제를 관리하기 위한 타이머를, 상기 요구된 서비스가 호 설정 지연에 민감한 서비스가 아닌 경우에 비하여 큰 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 호 설정 지연의 최소화 방법.

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