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WO2016003199A1 - 무선 통신 시스템에서 d2d 통신 수행 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 d2d 통신 수행 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Publication number
WO2016003199A1
WO2016003199A1 PCT/KR2015/006778 KR2015006778W WO2016003199A1 WO 2016003199 A1 WO2016003199 A1 WO 2016003199A1 KR 2015006778 W KR2015006778 W KR 2015006778W WO 2016003199 A1 WO2016003199 A1 WO 2016003199A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rrc
communication
sib
resource
terminal
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/006778
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김태훈
이영대
김재현
정성훈
류진숙
김현숙
김래영
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to US15/322,716 priority Critical patent/US10182468B2/en
Publication of WO2016003199A1 publication Critical patent/WO2016003199A1/ko

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    • 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
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/14—Direct-mode setup
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/18—Management of setup rejection or failure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/30—Connection release
    • H04W76/38—Connection release triggered by timers

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for performing D2D communication.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • a wireless communication system is a multiple access system capable of supporting communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency (SC-FDMA).
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • MCD division multiple access
  • MCDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • MC-FDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • a method for operating when a resource allocation method is changed in D2D communication is a technical problem.
  • the terminal in a method of performing a device-to-device (D2D) communication by a terminal in a wireless communication system, switching to a radio resource control (RRC) connection state through transmission of a service request Making; Receiving a resource for the D2D communication; Transmitting a D2D signal through the allocated resource; And receiving a system information block (SIB) after transmitting the D2D signal, and when the SIB includes information on a resource pool, the terminal may perform RRC recovery even if an RRC connection failure occurs.
  • RRC radio resource control
  • a terminal device for performing device-to-device (D2D) communication in a wireless communication system comprising: a transceiver; And a processor, wherein the processor switches to a Radio Resource Control (RRC) connected state through the transmission of a service request, receives a resource for the D2D communication, and receives a D2D signal through the allocated resource.
  • RRC Radio Resource Control
  • the terminal may be associated with RRC recovery even if an RRC connection failure occurs.
  • SIB System Information Block
  • the RRC connection failure may occur when there is no pending user uplink data.
  • the RRC connection failure may occur within a preset time before receiving a tracking area update (TAU) acceptance or a TAU rejection.
  • TAU tracking area update
  • the SIB may be one of SystemInformationBlockType18 or SystemInformationBlockType18.
  • the RRC recovery related operation may be to transmit a TAU request to a mobility management entity (MME).
  • MME mobility management entity
  • the method may further include transmitting the D2D data using a part of the resource pool.
  • the information indicating the RRC connection failure may be transmitted from an RRC layer to a non-access-stratum (NAS) layer.
  • NAS non-access-stratum
  • the transmission mode When transmitting the service request, the transmission mode may be mode 1, and the transmission mode indicated by the SIB may be mode 2.
  • the discovery type When transmitting the service request, the discovery type may be type 2, and the discovery type indicated by the SIB may be type 1.
  • the D2D signal may be one of a discovery signal and a communication signal.
  • unnecessary signaling or D2D service delay can be reduced by efficiently handling NAS signaling according to a change in resource allocation scheme.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • FIG. 2 is an exemplary view showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • 3 is an exemplary view showing the structure of a radio interface protocol in a control plane.
  • FIG. 4 is an exemplary view showing the structure of a radio interface protocol in a user plane.
  • 5 is a flowchart illustrating a random access procedure.
  • RRC radio resource control
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a terminal device and a network node device according to an example of the present invention.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in relation to at least one of the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802 series system, 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-A system, and 3GPP2 system. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • Evolved Packet System A network system composed of an Evolved Packet Core (EPC), which is a packet switched (PS) core network based on Internet Protocol (IP), and an access network such as LTE / UTRAN.
  • EPC Evolved Packet Core
  • PS packet switched
  • IP Internet Protocol
  • UMTS is an evolutionary network.
  • NodeB base station of GERAN / UTRAN. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • eNodeB base station of E-UTRAN. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • UE User Equipment
  • the UE may be referred to in terms of terminal, mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the UE may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smart phone, a multimedia device, or the like, or may be a non-portable device such as a personal computer (PC) or a vehicle-mounted device.
  • the term UE or UE may refer to an MTC device.
  • HNB Home NodeB
  • HeNB Home eNodeB: A base station of an EPS network, which is installed indoors and its coverage is micro cell size.
  • Mobility Management Entity A network node of an EPS network that performs mobility management (MM) and session management (SM) functions.
  • Packet Data Network-Gateway (PDN-GW) / PGW A network node of an EPS network that performs UE IP address assignment, packet screening and filtering, charging data collection, and the like.
  • SGW Serving Gateway
  • Non-Access Stratum Upper stratum of the control plane between the UE and the MME.
  • Packet Data Network A network in which a server supporting a specific service (eg, a Multimedia Messaging Service (MMS) server, a Wireless Application Protocol (WAP) server, etc.) is located.
  • a server supporting a specific service eg, a Multimedia Messaging Service (MMS) server, a Wireless Application Protocol (WAP) server, etc.
  • MMS Multimedia Messaging Service
  • WAP Wireless Application Protocol
  • PDN connection A logical connection between the UE and the PDN, represented by one IP address (one IPv4 address and / or one IPv6 prefix).
  • RAN Radio Access Network: a unit including a NodeB, an eNodeB and a Radio Network Controller (RNC) controlling them in a 3GPP network. It exists between UEs and provides a connection to the core network.
  • RNC Radio Network Controller
  • HLR Home Location Register
  • HSS Home Subscriber Server
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Proximity Service (or ProSe Service or Proximity based Service): A service that enables discovery and direct communication between physically close devices or communication through a base station or through a third party device. In this case, user plane data is exchanged through a direct data path without passing through a 3GPP core network (eg, EPC).
  • EPC 3GPP core network
  • ProSe communication Means communication through a ProSe communication path between two or more ProSe capable terminals. Unless specifically stated otherwise, ProSe communication may mean one of ProSe E-UTRA communication, ProSe-assisted WLAN direct communication between two terminals, ProSe group communication, or ProSe broadcast communication.
  • ProSe-assisted WLAN direct communication ProSe communication using a direct communication path
  • ProSe communication path As a communication path supporting ProSe communication, a ProSe E-UTRA communication path may be established between ProSe-enabled UEs or through a local eNB using E-UTRA. ProSe-assisted WLAN direct communication path can be established directly between ProSe-enabled UEs using WLAN.
  • EPC path (or infrastructure data path): user plane communication path through EPC
  • ProSe Discovery A process of identifying / verifying a nearby ProSe-enabled terminal using E-UTRA
  • ProSe Group Communication One-to-many ProSe communication using a common communication path between two or more ProSe-enabled terminals in close proximity.
  • ProSe UE-to-Network Relay ProSe-enabled public safety terminal acting as a communication relay between ProSe-enabled network using E-UTRA and ProSe-enabled public safety terminal
  • ProSe UE-to-UE Relay A ProSe-enabled public safety terminal operating as a ProSe communication relay between two or more ProSe-enabled public safety terminals.
  • ProSe-enabled Network A network that supports ProSe Discovery, ProSe Communication, and / or ProSe-assisted WLAN direct communication.
  • the ProSe-enabled Network may be referred to simply as a network.
  • ProSe-enabled UE a terminal supporting ProSe discovery, ProSe communication and / or ProSe-assisted WLAN direct communication.
  • the ProSe-enabled UE and the ProSe-enabled Public Safety UE may be called terminals.
  • Proximity Satisfying proximity criteria defined in discovery and communication, respectively.
  • ISR Interle mode Signaling Reduction
  • EPC Evolved Packet Core
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • SAE System Architecture Evolution
  • SAE is a research project to determine network structure supporting mobility between various kinds of networks.
  • SAE aims to provide an optimized packet-based system, for example, supporting various radio access technologies on an IP basis and providing enhanced data transfer capabilities.
  • the EPC is a core network of an IP mobile communication system for a 3GPP LTE system and may support packet-based real-time and non-real-time services.
  • a conventional mobile communication system i.e., a second generation or third generation mobile communication system
  • the core network is divided into two distinct sub-domains of circuit-switched (CS) for voice and packet-switched (PS) for data.
  • CS circuit-switched
  • PS packet-switched
  • the function has been implemented.
  • the sub-domains of CS and PS have been unified into one IP domain.
  • EPC IP Multimedia Subsystem
  • the EPC may include various components, and in FIG. 1, some of them correspond to a serving gateway (SGW), a packet data network gateway (PDN GW), a mobility management entity (MME), and a serving general packet (SGRS) Radio Service (Supporting Node) and Enhanced Packet Data Gateway (ePDG) are shown.
  • SGW serving gateway
  • PDN GW packet data network gateway
  • MME mobility management entity
  • SGRS serving general packet
  • Radio Service Upporting Node
  • ePDG Enhanced Packet Data Gateway
  • the SGW acts as a boundary point between the radio access network (RAN) and the core network, and is an element that functions to maintain a data path between the eNodeB and the PDN GW.
  • the SGW serves as a local mobility anchor point. That is, packets may be routed through the SGW for mobility in the E-UTRAN (Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later).
  • E-UTRAN Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later.
  • SGW also provides mobility with other 3GPP networks (RANs defined before 3GPP Release-8, such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • RANs defined before 3GPP Release-8 such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • EDGE Enhanced Data rates for Global Evolution
  • the PDN GW corresponds to the termination point of the data interface towards the packet data network.
  • the PDN GW may support policy enforcement features, packet filtering, charging support, and the like.
  • mobility management between 3GPP networks and non-3GPP networks for example, untrusted networks such as Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), code-division multiple access (CDMA) networks, or trusted networks such as WiMax) Can serve as an anchor point for.
  • untrusted networks such as Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), code-division multiple access (CDMA) networks, or trusted networks such as WiMax
  • I-WLANs Interworking Wireless Local Area Networks
  • CDMA code-division multiple access
  • WiMax trusted networks
  • FIG. 1 shows that the SGW and the PDN GW are configured as separate gateways, two gateways may be implemented according to a single gateway configuration option.
  • the MME is an element that performs signaling and control functions to support access to the network connection of the UE, allocation of network resources, tracking, paging, roaming and handover, and the like.
  • the MME controls control plane functions related to subscriber and session management.
  • the MME manages a number of eNodeBs and performs signaling for the selection of a conventional gateway for handover to other 2G / 3G networks.
  • the MME also performs functions such as security procedures, terminal-to-network session handling, and idle terminal location management.
  • SGSN handles all packet data, such as user's mobility management and authentication to other 3GPP networks (eg GPRS networks).
  • 3GPP networks eg GPRS networks.
  • the ePDG acts as a secure node for untrusted non-3GPP networks (eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.).
  • untrusted non-3GPP networks eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.
  • a terminal having IP capability is an IP service network provided by an operator (ie, an operator) via various elements in the EPC, based on 3GPP access as well as non-3GPP access. (Eg, IMS).
  • FIG. 1 illustrates various reference points (eg, S1-U, S1-MME, etc.).
  • a conceptual link defining two functions existing in different functional entities of E-UTRAN and EPC is defined as a reference point.
  • Table 1 below summarizes the reference points shown in FIG. 1.
  • This reference point can be used in PLMN-to-PLMN-to-for example (for PLMN-to-PLMN handovers) (It enables user and bearer information exchange for inter 3GPP access network mobility in idle and / or active state This reference point can be used intra-PLMN or inter-PLMN (eg in the case of Inter-PLMN HO).)
  • S4 Reference point between SGW and SGSN that provides related control and mobility support between the GPRS core and SGW's 3GPP anchor functionality.It also provides user plane tunneling if no direct tunnel is established.
  • the 3GPP Anchor function of Serving GW In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunnelling.
  • S5 Reference point providing user plane tunneling and tunnel management between the SGW and the PDN GW.
  • the PDN may be an operator external public or private PDN or, for example, an in-operator PDN for the provision of IMS services. It is the reference point between the PDN GW and the packet data network.
  • Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, eg for provision of IMS services.This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with associated control and mobility support between trusted non-3GPP access and PDN GW.
  • S2b is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between the ePDG and PDN GW.
  • FIG. 2 is an exemplary view showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • an eNodeB can route to a gateway, schedule and send paging messages, schedule and send broadcaster channels (BCHs), and resources in uplink and downlink while an RRC (Radio Resource Control) connection is active.
  • BCHs broadcaster channels
  • RRC Radio Resource Control
  • paging can occur, LTE_IDLE state management, user plane can perform encryption, SAE bearer control, NAS signaling encryption and integrity protection.
  • FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a control plane between a terminal and a base station
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a user plane between a terminal and a base station. .
  • the air interface protocol is based on the 3GPP radio access network standard.
  • the air interface protocol is composed of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally, and a user plane and control for data information transmission vertically. It is divided into a control plane for signal transmission.
  • the protocol layers are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems, and includes L1 (first layer), L2 (second layer), and L3 (third layer). ) Can be separated.
  • OSI Open System Interconnection
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control layer on the upper side through a transport channel, and data between the medium access control layer and the physical layer is transmitted through the transport channel.
  • data is transferred between different physical layers, that is, between physical layers of a transmitting side and a receiving side through a physical channel.
  • the physical channel is composed of several subframes on the time axis and several sub-carriers on the frequency axis.
  • one subframe includes a plurality of symbols and a plurality of subcarriers on the time axis.
  • One subframe consists of a plurality of resource blocks, and one resource block consists of a plurality of symbols and a plurality of subcarriers.
  • the transmission time interval (TTI) which is a unit time for transmitting data, is 1 ms corresponding to one subframe.
  • the physical channels existing in the physical layer of the transmitting side and the receiving side are physical downlink shared channel (PDSCH), physical uplink shared channel (PUSCH) and physical downlink control channel (PDCCH), which are control channels, It may be divided into a Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), a Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH), and a Physical Uplink Control Channel (PUCCH).
  • PCFICH Physical Control Format Indicator Channel
  • PHICH Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer serves to map various logical channels to various transport channels, and also logical channel multiplexing to map several logical channels to one transport channel. (Multiplexing).
  • the MAC layer is connected to the upper layer RLC layer by a logical channel, and the logical channel includes a control channel for transmitting information of a control plane according to the type of information to be transmitted. It is divided into a traffic channel that transmits user plane information.
  • the Radio Link Control (RLC) layer of the second layer adjusts the data size so that the lower layer is suitable for transmitting data to the radio section by segmenting and concatenating data received from the upper layer. It plays a role.
  • RLC Radio Link Control
  • the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer of the second layer is an IP containing relatively large and unnecessary control information for efficient transmission in a wireless bandwidth where bandwidth is small when transmitting an IP packet such as IPv4 or IPv6. Performs Header Compression which reduces the packet header size.
  • the PDCP layer also performs a security function, which is composed of encryption (Ciphering) to prevent third-party data interception and integrity protection (Integrity protection) to prevent third-party data manipulation.
  • the radio resource control layer (hereinafter RRC) layer located at the top of the third layer is defined only in the control plane, and the configuration and resetting of radio bearers (abbreviated as RBs) are performed. It is responsible for the control of logical channels, transport channels and physical channels in relation to configuration and release.
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the E-UTRAN.
  • RRC connection When there is an RRC connection (RRC connection) between the RRC of the terminal and the RRC layer of the wireless network, the terminal is in an RRC connected state (Connected Mode), otherwise it is in an RRC idle mode (Idle Mode).
  • RRC connection RRC connection
  • the RRC state refers to whether or not the RRC of the UE is in a logical connection with the RRC of the E-UTRAN. If the RRC state is connected, the RRC_CONNECTED state is called, and the RRC_IDLE state is not connected. Since the UE in the RRC_CONNECTED state has an RRC connection, the E-UTRAN can grasp the existence of the UE in units of cells, and thus can effectively control the UE. On the other hand, the UE in the RRC_IDLE state cannot identify the existence of the UE by the E-UTRAN, and the core network manages the unit in a larger tracking area (TA) unit than the cell.
  • TA tracking area
  • each TA is identified by a tracking area identity (TAI).
  • TAI tracking area identity
  • the terminal may configure a TAI through a tracking area code (TAC), which is information broadcast in a cell.
  • TAC tracking area code
  • the terminal When the user first turns on the power of the terminal, the terminal first searches for an appropriate cell, then establishes an RRC connection in the cell, and registers the terminal's information in the core network. Thereafter, the terminal stays in the RRC_IDLE state. The terminal staying in the RRC_IDLE state (re) selects a cell as needed and looks at system information or paging information. This is called camping on the cell.
  • the UE staying in the RRC_IDLE state makes an RRC connection with the RRC of the E-UTRAN through an RRC connection procedure and transitions to the RRC_CONNECTED state.
  • RRC_CONNECTED state There are several cases in which a UE in RRC_IDLE state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt, a data transmission attempt, etc. are required or a paging message is received from E-UTRAN. Reply message transmission, and the like.
  • a non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • NAS non-access stratum
  • ESM evolved Session Management
  • the NAS layer performs functions such as default bearer management and dedicated bearer management, and is responsible for controlling the terminal to use the PS service from the network.
  • the default bearer resource is characterized in that it is allocated from the network when it is connected to the network when it first accesses a specific Packet Data Network (PDN).
  • PDN Packet Data Network
  • the network allocates an IP address usable by the terminal so that the terminal can use the data service, and also allocates QoS of the default bearer.
  • LTE supports two types of bearer having a guaranteed bit rate (GBR) QoS characteristic that guarantees a specific bandwidth for data transmission and reception, and a non-GBR bearer having a best effort QoS characteristic without guaranteeing bandwidth.
  • GBR guaranteed bit rate
  • Non-GBR bearer is assigned.
  • the bearer allocated to the terminal in the network is called an evolved packet service (EPS) bearer, and when the EPS bearer is allocated, the network allocates one ID. This is called EPS Bearer ID.
  • EPS bearer ID One EPS bearer has a QoS characteristic of a maximum bit rate (MBR) or / and a guaranteed bit rate (GBR).
  • 5 is a flowchart illustrating a random access procedure in 3GPP LTE.
  • the random access procedure is used for the UE to get UL synchronization with the base station or to be allocated UL radio resources.
  • the UE receives a root index and a physical random access channel (PRACH) configuration index from the eNodeB.
  • PRACH physical random access channel
  • Each cell has 64 candidate random access preambles defined by a Zadoff-Chu (ZC) sequence, and the root index is a logical index for the UE to generate 64 candidate random access preambles.
  • ZC Zadoff-Chu
  • the PRACH configuration index indicates a specific subframe and a preamble format capable of transmitting the random access preamble.
  • the UE sends the randomly selected random access preamble to the eNodeB.
  • the UE selects one of the 64 candidate random access preambles.
  • the corresponding subframe is selected by the PRACH configuration index.
  • the UE transmits the selected random access preamble in the selected subframe.
  • the eNodeB Upon receiving the random access preamble, the eNodeB sends a random access response (RAR) to the UE.
  • RAR random access response
  • the random access response is detected in two steps. First, the UE detects a PDCCH masked with random access-RNTI (RA-RNTI). The UE receives a random access response in a medium access control (MAC) protocol data unit (PDU) on the PDSCH indicated by the detected PDCCH.
  • MAC medium access control
  • RRC 6 shows a connection process in a radio resource control (RRC) layer.
  • RRC radio resource control
  • the RRC state is shown depending on whether the RRC is connected.
  • the RRC state refers to whether or not an entity of the RRC layer of the UE is in a logical connection with an entity of the RRC layer of the eNodeB.
  • the RRC state is referred to as an RRC connected state.
  • the non-state is called the RRC idle state.
  • the E-UTRAN may determine the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus may effectively control the UE.
  • the UE in the idle state can not be identified by the eNodeB, the core network is managed by the tracking area (Tracking Area) unit that is larger than the cell unit.
  • the tracking area is a collection unit of cells. That is, the idle state (UE) is determined only in the presence of the UE in a large area, and in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data, the UE must transition to the connected state (connected state).
  • the UE When a user first powers up a UE, the UE first searches for an appropriate cell and then stays idle in that cell. When the UE staying in the idle state needs to establish an RRC connection, the UE establishes an RRC connection with the RRC layer of the eNodeB through an RRC connection procedure and transitions to an RRC connected state. .
  • the UE in the idle state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt or an uplink data transmission is necessary, or a paging message is received from EUTRAN. In this case, the response message may be transmitted.
  • the RRC connection process is largely a process in which a UE sends an RRC connection request message to an eNodeB, an eNodeB sends an RRC connection setup message to the UE, and a UE completes RRC connection setup to the eNodeB. (RRC connection setup complete) message is sent. This process will be described in more detail with reference to FIG. 6 as follows.
  • the UE When the UE in idle state attempts to establish an RRC connection due to a call attempt, a data transmission attempt, or a response to an eNodeB's paging, the UE first sends an RRC connection request message. Send to eNodeB.
  • the eNB When the RRC connection request message is received from the UE, the eNB accepts the RRC connection request of the UE when the radio resources are sufficient, and transmits an RRC connection setup message, which is a response message, to the UE. .
  • the UE When the UE receives the RRC connection setup message, it transmits an RRC connection setup complete message to the eNodeB. When the UE successfully transmits an RRC connection establishment message, the UE establishes an RRC connection with the eNodeB and transitions to the RRC connected mode.
  • a terminal configured with information for one-to-many direct communication can receive a pre-configured group context (Prose layer-2 Group ID, Prose Group IP multicast address, etc.) through a request to a ProSe function through a Service Autorisation Procedure. .
  • Radio resource parameters for use in direct communication are obtained via the base station. Originating UE (UE1) finds an appropriate radio resource to perform one-to-many direct communication. If the terminal is served by the E-UTRAN, the terminal uses radio resources signaled from the network.
  • a protocol data unit (PDU) is associated with a layer 3 protocol data unit type.
  • a packet transmitted to an access stratum is associated with a source layer 2 ID and a destination layer 2 ID.
  • the destination layer 2 ID is set to the Prose layer 2 group ID.
  • the originating terminal transmits the IP data to the IP multicast address by using the Prose Layer 2 group ID as the destination layer 2 ID.
  • D2D signal transmission transmitting the signal via Prose direct communication through D2D communication or Prose direct communication. Therefore, ProSe discovery, ProSe communication, etc. may be referred to as (D2D) discovery, (D2D) communication, and the like.
  • the following two resource methods may be used for D2D discovery and communication.
  • type 1 for discovery and mode 2 for communication a non-terminal specific resource allocation scheme is used.
  • the base station may announce the resource pool configuration to the terminals through SystemInformationBlockType18, SystemInformationBlockType19 (SIB).
  • SIB SystemInformationBlockType19
  • the UE may transmit a D2D signal by randomly selecting a resource to be used for signal transmission from the resource pool.
  • the SIB does not include information about a resource pool.
  • the UE-specific resource allocation the UE in the RRC_connected state may request a resource from the base station and transmit a D2D signal through the resource allocated by the base station. If the terminal is in the RRC-IDLE state, it is necessary to enter the RRC-connected state for resource requests. Accordingly, the UE in the RRC_IDLE state should transmit a service request (SR) to enter the RRC-connected state.
  • SR service request
  • SIB does not include information related to resource pool (mode 1 / type 2)
  • SIB includes information related to resource pool (mode 1 / type 2)
  • RRC_IDLE SR-> RRC connected-> resource request-> resource allocation by eNB-> D2D signal transmission resource selection-> D2D signal transmission
  • the terminal in the RRC_IDLE state when the terminal in the RRC_IDLE state receives the SIB transmitted by the base station of the mode 1 / type 2, after switching to the RRC_connected state by transmitting the SR, requests for resources for the D2D signal transmission and receiving the D2D You can send a signal.
  • the UE in the RRC_connected state receives the SIB transmitted by the base station of the mode 1 / type 2, the UE may transmit / receive the D2D signal by requesting / allocating a resource for the D2D signal transmission.
  • the terminal in the RRC_IDLE or RRC_connected state receives the SIB transmitted by the base station of the mode 2 / type 1, the terminal may select a resource based on the information about the D2D resource pool included in the SIB and then transmit the D2D signal. .
  • a D2D UE transmits an SIB including information about a D2D resource pool in a cell 1 that transmits an SIB that does not include information about a D2D resource pool.
  • the embodiment of the present invention is not necessarily limited only to the case of FIG. 8, and the resource allocation scheme is changed by resetting the resource allocation scheme of the cell camped on by the terminal (for example, changing the configuration from mode 1 to mode 2). It includes all of the various reasons, such as the case.
  • the SR is transmitted to switch to the RRC_connected state.
  • the terminal may transmit a D2D signal by requesting a resource.
  • the UE When there is no pending data or signaling, the UE performs a TAU request when Radio Link Failure occurs.
  • the message is transmitted to the network by setting the active flag to 1 in the EPS update type IE of the TAU request message. In this case, the terminal successfully performs the TAU request and then performs the SR request.
  • the message is transmitted to the network by setting the active flag to 1 in the EPS update type IE of the TAU request message.
  • T3430 timer timeout If a TAU REJECT is received, an extended wait time from the RRC layer is received if a cause other than those specified in subclause 5.5.3.2.5 of TS 24.301 is received or if EMM cause # 22 and # 25 are received together, but is considered an abnormal case. Is received, the T3346 timer is running as follows according to the TAU attempt counter.
  • the UE starts the T3411 timer and restarts the TAU procedure after the T3411 timer is exipred. If the TAU attempt counter is 5 or more, PLMN selection is performed when the T3402 timer expires after starting the T3402 timer.
  • TAU transmission / retransmission may occur while D2D service is in progress.
  • one retransmission time between TAU request messages is several seconds, and the time is rapidly increased considering repeated retransmissions.
  • the UE will not be able to use the communication service (or D2D discovery). This not only worsens the user experience, but also may cause a dangerous situation by delaying the response time to an emergency in case the service is public safety.
  • the SIB when the SIB is changed to include information about the D2D resource pool after the RRC failure, the repetition of the TAU request may be an unnecessary procedure, repetition of resource usage.
  • the UE may select a resource in the RRC_IDLE state and transmit the D2D signal without resetting the RRC connection.
  • the UE when the SIB includes information about the resource pool, the UE may not perform an RRC recovery related operation even if an RRC connection failure occurs.
  • the UE in the RRC_IDLE state switches to the RRC connection state through the transmission of a service request, receives a resource for D2D communication, and transmits a D2D signal through the allocated resource. Can be. Thereafter, the terminal may receive the SIB after transmitting the D2D signal.
  • the SIB may be due to variation of the base station selected due to cell reselection due to the change of the SIB of the base station or the movement of the terminal. If the SIB includes information about the resource pool, the UE may not perform an RRC recovery related operation even if an RRC connection failure occurs.
  • the RRC recovery related operation may include transmitting a TAU request to the MME. If the RRC connection failure occurs when there is no pending user uplink data or signaling, the TAU request is performed for NAS signaling recovery. If the TAU request fails, retransmission can be attempted. At this time, if the TAU attempt counter is less than 5, the T3411 timer is started during or after the TAU procedure, and when the TAU attempt counter is as follows, the TAU request is retransmitted after the T3411 timer is exipred. If the TAU attempt counter is 5 or more, the PLMN selection is performed when the T4302 timer expires after starting the T3402 timer. Detailed TAU request and retransmission behavior are described earlier.
  • the UE should perform a TAU request transmission / retransmission procedure according to the existing LTE standard document 24.301. If the UE also changes the SIB including the resource pool, the UE does not perform this procedure, thereby unnecessary procedures, resource waste, and signaling burden. Can be reduced.
  • the UE may recognize the change of the mode / type and may also select a resource from the resource pool and transmit the D2D signal. That is, when there is D2D data to be transmitted by the UE, the D2D data may be transmitted using a part of the resource pool.
  • the right terminal When the terminal is in the connected state during the guard timer after performing the D2D service, when the RRC connection failure occurs and the TAU request is required, the right terminal performs the unnecessary TAU request by not checking the SIB information and performing the NAS signaling recovery procedure. It is not.
  • the operation proposed in the present invention may be composed of the following steps.
  • the NAS and the RRC recognize that the D2D service is terminated.
  • the RRC also confirms that the resource allocation scheme is changed to mode 2 (or type 1) through the SIB.
  • the UE determines that the NAS signaling recovery is not necessary in the RRC and informs the NAS layer of a stop indication or changed resource allocation method (mode 2 or type 1) for stopping the NAS recovery procedure.
  • the RRC layer If the NAS layer starts the recovery process, it stops. If it is not started, the RRC layer immediately switches to mode 2 (or type 1) to perform resource allocation on its own and the terminal performs the D2D service through PC5. Trigger the action for the procedure.
  • the UE when the SIB includes information regarding a resource pool, the UE may not perform an RRC recovery related operation even when an RRC connection failure occurs.
  • the TAU request operation when the UE also needs to request an SR for resource request to the base station for D2D transmission together with the TAU request, EPS update type IE of the TAU request message Set the active flag to 1 to send a message to the network.
  • the TAU request is operated as follows. If the TAU attempt counter is less than 5, start the T3411 timer and resend the TAU request after the T3411 timer is exipred. If the TAU attempt counter is 5 or more, the PLMN selection is performed when the T4302 timer expires after starting the T3402 timer. Detailed TAU request and retransmission behavior are described earlier.
  • the UE should perform the TAU transmission / retransmission procedure according to the existing LTE standard document 24.301. If the UE also changes the SIB including the resource pool, the UE does not perform this procedure. Can be reduced.
  • the UE may recognize a change in the mode / type and may also select a resource from the resource pool and transmit a D2D signal. That is, when there is D2D data to be transmitted by the UE, the D2D data may be transmitted using a part of the resource pool.
  • the UE does not perform the NAS signaling recovery procedure by checking the SIB information and thus unnecessary TAU. It does not fulfill the request.
  • the operation proposed in the present invention may be composed of the following steps.
  • the NAS and RRC recognize that the TAU request includes a D2D service resource request.
  • the RRC also confirms that the resource allocation scheme is changed to mode 2 (or type 1) through the SIB.
  • the UE determines that the NAS signaling recovery is not necessary in the RRC and informs the NAS layer of a stop indication or changed resource allocation method (mode 2 or type 1) for stopping the NAS recovery procedure.
  • the RRC layer If the NAS layer starts the recovery process, it stops. If it is not started, the RRC layer immediately switches to mode 2 (or type 1) to perform resource allocation on its own and the terminal performs the D2D service through PC5. Trigger the action for the procedure.
  • the third embodiment relates to the opposite case of changing from mode 2 (or type 1) to mode 1 (or type 2). In this case, two things can happen:
  • the terminal may transmit a data message corresponding to the D2D communication by directly allocating resources even in the RRC-IDLE mode. In this case, if the data message is rejected or not received, the RRC recovery procedure for retransmission is performed. At this time, when the SIB is changed to Mode 1, there is no definition of how to handle the existing recovery procedure.
  • the same problem occurs in the D2D discovery procedure.
  • the SIB is Type 1
  • the UE in RRC-IDLE mode directly allocates resources and transmits a PC5_ discovery message.
  • the PC5_discovery message is rejected or does not receive a response
  • a recovery procedure for retransmission is performed (the recovery performing subject and the related operation are still undecided).
  • the SIB is changed to Type 2, there is no definition of how to handle the existing recovery procedure.
  • the RRC recovery procedure for retransmission is performed. If it changes. You can stop the existing RRC recovery procedure.
  • the determination of stopping the RRC recovery procedure is made at the RRC layer. For example, if it is determined that the cause of the RRC recovery procedure is resource allocation, the RRC recovery procedure can be stopped.
  • the RRC layer may operate in mode 1 to receive resource allocation from the base station to perform a D2D communication service.
  • the PC5_ discovery message is transmitted by allocating a direct resource of the RRC-IDLE (EMM-IDLE mode).
  • EMM-IDLE mode a direct resource of the RRC-IDLE
  • the recovery procedure for retransmission is performed.
  • the SIB is changed to type 2
  • the RRC layer may perform type 2 operation to receive resource allocation from the eNB and perform D2D discovery service.
  • the recovery procedure determination for the PC5_ discovery message may be made at the layer in charge of the recovery procedure.
  • the layer responsible for recovery procedure of stop indication or changed type information when the recovery procedure for the PC5_discovery message is handled by a layer other than the RRC layer (ProSe protocol layer or NAS layer), when the RRC layer recognizes that it is changed to type 2, the layer responsible for recovery procedure of stop indication or changed type information. D2D discovery service can be triggered to stop the recovery procedure by sending to the mobile station to receive the resource allocation from the eNB. (If the ProSe protocol layer is responsible for the recovery procedure, the stop indication or changed type information may go directly from the RRC layer or through the NAS layer.) The layer responsible for the recovery procedure receiving the stop indication from the RRC layer is the recovery. Abort the procedure. If the RRC layer is responsible for the recovery procedure for the PC5_ discovery message, the RRC layer stops the recovery procedure and performs step II.
  • the RRC layer stops the recovery procedure and performs step II.
  • the fourth embodiment is a case where the modified SIB information supports both mode 1 and mode 2 (or type 1 and type 2).
  • the following three cases may be an example of such a case.
  • the UE in the RRC-IDLE mode performs a service request procedure.
  • the UE performs a NAS recovery procedure because the UE rejects or does not receive a response or a RLF (Radio Link Failure) occurs.
  • the SIB information may be changed to support both mode 1 and mode 2 (or type 1 and type 2).
  • the terminal when attempting to proceed with the D2D communication service in the mode 2, the terminal allocates resources directly from the resource pool and transmits data traffic to the PC5 interface.
  • SIB information may be changed to support both mode 1 and mode 2 in a situation in which retransmission occurs because there is no problem of channel quality or response (i.e. ack).
  • the UE when attempting to proceed with the D2D communication service as Type 1, the UE transmits a PC5_discovery message to the PC5 interface by directly allocating a resource in the resource pool.
  • SIB information may be changed to support both Type 1 and Type 2 in a situation in which retransmission occurs because there is no problem of channel quality or response (i.e. ack).
  • the number of message retransmissions in the ongoing procedure can be counted through the attempt counter.
  • an attempt counter is required for each ongoing procedure (service request, data traffic transmission, PC5 discovery message transmission.
  • the method of stopping retransmission is the same as in scenarios A) and B) above, and the N value may be different for each scenario. have.
  • the terminal in the resource allocation scheme stops the retransmission and performs another resource allocation scheme. You can switch to D2D service.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a preferred embodiment of a terminal device and a network node device according to an example of the present invention.
  • the terminal device 100 may include a transmission / reception module 110, a processor 120, and a memory 130.
  • the transmission / reception module 110 may be configured to transmit various signals, data, and information to an external device, and receive various signals, data, and information to an external device.
  • the terminal device 100 may be connected to an external device by wire and / or wirelessly.
  • the processor 120 may control the overall operation of the terminal device 100, and may be configured to perform a function of the terminal device 100 to process and process information to be transmitted and received with an external device.
  • the processor 120 may be configured to perform a terminal operation proposed in the present invention.
  • the memory 130 may store the processed information for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer (not shown).
  • the network node apparatus 200 may include a transmission / reception module 210, a processor 220, and a memory 230.
  • the transmission / reception module 210 may be configured to transmit various signals, data, and information to an external device, and receive various signals, data, and information to an external device.
  • the network node device 200 may be connected to an external device by wire and / or wirelessly.
  • the processor 220 may control the overall operation of the network node device 200, and may be configured to perform a function of calculating and processing information to be transmitted / received with an external device.
  • the processor 220 may be configured to perform the network node operation proposed in the present invention.
  • the memory 230 may store the processed information for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer (not shown).
  • the specific configuration of the terminal device 100 and the network device 200 as described above may be implemented so that the above-described matters described in various embodiments of the present invention can be applied independently or two or more embodiments are applied at the same time, overlapping The description is omitted for clarity.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, or a function that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 무선통신시스템에서 단말이 D2D(Device-to-Device) 통신을 수행하는 방법에 있어서, 서비스 요청(service request)의 전송을 통해 RRC(Radio Resource Control) 연결 상태로 전환하는 단계; 상기 D2D 통신을 위한 리소스를 할당 받는 단계; 상기 할당 받은 리소스를 통해 D2D 신호를 전송하는 단계; 및 상기 D2D 신호를 전송 후 SIB(System Information Block) 를 수신하는 단계를 포함하며, 상기 SIB 가 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는 경우, 상기 단말은 RRC 연결 실패(RRC connection failure)가 발생해도 RRC 리커버리 관련 동작을 수행하지 않는, D2D 통신 수행 방법이다.

Description

무선 통신 시스템에서 D2D 통신 수행 방법 및 이를 위한 장치
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 D2D 통신 수행 방법 및 장치에 대한 것이다.
무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
본 발명에서는 D2D 통신에서 자원 할당방식의 변경될 때 동작 방법을 기술적 과제로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 무선통신시스템에서 단말이 D2D(Device-to-Device) 통신을 수행하는 방법에 있어서, 서비스 요청(service request)의 전송을 통해 RRC(Radio Resource Control) 연결 상태로 전환하는 단계; 상기 D2D 통신을 위한 리소스를 할당 받는 단계; 상기 할당 받은 리소스를 통해 D2D 신호를 전송하는 단계; 및 상기 D2D 신호를 전송 후 SIB(System Information Block) 를 수신하는 단계를 포함하며, 상기 SIB 가 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는 경우, 상기 단말은 RRC 연결 실패(RRC connection failure)가 발생해도 RRC 리커버리 관련 동작을 수행하지 않는, D2D 통신 수행 방법이다.
본 발명의 다른 일 실시예는, 무선 통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 통신을 수행하는 단말 장치에 있어서, 송수신기; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 서비스 요청(service request)의 전송을 통해 RRC(Radio Resource Control) 연결 상태로 전환하고, 상기 D2D 통신을 위한 리소스를 할당 받고, 상기 할당 받은 리소스를 통해 D2D 신호를 전송하고, 상기 D2D 신호를 전송 후 SIB(System Information Block)를 수신하며, 상기 SIB가 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는 경우, 상기 단말은 RRC 연결 실패(RRC connection failure)가 발생해도 RRC 리커버리 관련 동작을 수행하지 않는, 단말 장치이다.
상기 RRC 연결 실패는 펜딩되어 있는 사용자 상향링크 데이터가 없을 때 발생한 것일 수 있다.
상기 RRC 연결 실패는, TAU(Tracking Area Update) 수락 또는 TAU 거절을 수신하기 전에, 미리 설정된 시간 이내에 발생한 것 수 있다.
상기 SIB는 SystemInformationBlockType18 또는 SystemInformationBlockType18 중 하나 수 있다.
상기 RRC 리커버리 관련 동작은 TAU 요청을 MME(Mobility Management Entity)로 전송하는 것일 수 있다.
상기 단말이 전송할 D2D 데이터가 있는 경우, 상기 리소스 풀의 일부를 사용하여 D2D 데이터를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 RRC 연결 실패를 지시하는 정보는 RRC 계층으로부터 NAS(Non-Access-Stratum) 계층으로 전송되는 것일 수 있다.
상기 서비스 요청을 전송할 때 전송 모드는 모드 1이며, 상기 SIB에 의해 지시되는 전송 모드는 모드 2일 수 있다.
상기 서비스 요청을 전송할 때 디스커버리 타입은 타입 2이며, 상기 SIB에 의해 지시되는 디스커버리 타입은 타입 1일 수 있다.
상기 D2D 신호는 디스커버리 신호 또는 커뮤니케이션 신호 중 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면, 자원 할당방식의 변화에 따라 효율적으로 NAS 시그널링 핸들링함으로써 불필요한 시그널링이나 D2D 서비스 딜레이를 줄일 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도 3은 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 4는 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 5는 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 무선자원제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일례에 따른 단말 장치 및 네트워크 노드 장치에 대한 구성을 예시한 도면이다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 실시예들은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802 계열 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 관련하여 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하의 기술은 다양한 무선 통신 시스템에서 사용될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 문서에서 사용되는 용어들은 다음과 같이 정의된다.
- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술.
- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 PS(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE/UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: GERAN/UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB: E-UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- UE(User Equipment): 사용자 기기. UE는 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수도 있다. 또한, UE는 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 UE 또는 단말이라는 용어는 MTC 디바이스를 지칭할 수 있다.
- HNB(Home NodeB): UMTS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀(micro cell) 규모이다.
- HeNB(Home eNodeB): EPS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀 규모이다.
- MME(Mobility Management Entity): 이동성 관리(Mobility Management; MM), 세션 관리(Session Management; SM) 기능을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- PDN-GW(Packet Data Network-Gateway)/PGW: UE IP 주소 할당, 패킷 스크리닝(screening) 및 필터링, 과금 데이터 취합(charging data collection) 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- SGW(Serving Gateway): 이동성 앵커(mobility anchor), 패킷 라우팅(routing), 유휴(idle) 모드 패킷 버퍼링, MME가 UE를 페이징하도록 트리거링하는 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- NAS(Non-Access Stratum): UE와 MME간의 제어 플레인(control plane)의 상위 단(stratum). LTE/UMTS 프로토콜 스택에서 UE와 코어 네트워크간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층으로서, UE의 이동성을 지원하고, UE와 PDN GW 간의 IP 연결을 수립(establish) 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.
- PDN(Packet Data Network): 특정 서비스를 지원하는 서버(예를 들어, MMS(Multimedia Messaging Service) 서버, WAP(Wireless Application Protocol) 서버 등)가 위치하고 있는 네트워크.
- PDN 연결: 하나의 IP 주소(하나의 IPv4 주소 및/또는 하나의 IPv6 프리픽스)로 표현되는, UE와 PDN 간의 논리적인 연결.
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 NodeB, eNodeB 및 이들을 제어하는 RNC(Radio Network Controller)를 포함하는 단위. UE 간에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.
- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 아이덴티티 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- Proximity Service (또는 ProSe Service 또는 Proximity based Service): 물리적으로 근접한 장치 사이의 디스커버리 및 상호 직접적인 커뮤니케이션 또는 기지국을 통한 커뮤니케이션 또는 제 3의 장치를 통한 커뮤니케이션이 가능한 서비스. 이때 사용자 평면 데이터(user plane data)는 3GPP 코어 네트워크(예를 들어, EPC)를 거치지 않고 직접 데이터 경로(direct data path)를 통해 교환된다.
- ProSe 커뮤니케이션: 둘 이상의 ProSe 가능한 단말들 사이의, ProSe 커뮤니케이션 경로를 통한 커뮤니케이션을 의미한다. 특별히 달리 언급되지 않는 한, ProSe 커뮤니케이션은 ProSe E-UTRA 커뮤니케이션, 두 단말 사이의 ProSe-assisted WLAN direct communication, ProSe 그룹 커뮤니케이션 또는 ProSe 브로드캐스트 커뮤니케이션 중 하나를 의미할 수 있다.
- ProSe E-UTRA 커뮤니케이션 : ProSe E-UTRA 커뮤니케이션 경로를 사용한 ProSe 커뮤니케이션
- ProSe-assisted WLAN direct communication: 직접 커뮤니케이션 경로를 사용한 ProSe 커뮤니케이션
- ProSe 커뮤니케이션 경로 : ProSe 커뮤니케이션을 지원하는 커뮤니케이션 경로로써, ProSe E-UTRA 커뮤니케이션 경로는 E-UTRA를 사용하여 ProSe-enabled UE들 사이에서 또는 로컬 eNB를 통해 수립될 수 있다. ProSe-assisted WLAN direct communication path는 WLAN을 사용하여 ProSe-enabled UEs 사이에서 직접 수립될 수 있다.
- EPC 경로 (또는 infrastructure data path): EPC를 통한 사용자 평면 커뮤니케이션 경로
- ProSe 디스커버리: E-UTRA를 사용하여, 근접한 ProSe-enabled 단말을 식별/확인하는 과정
- ProSe Group Communication: 근접한 둘 이상의 ProSe-enabled 단말 사이에서, 공통 커뮤니케이션 경로를 사용하는 일 대 다 ProSe 커뮤니케이션
- ProSe UE-to-Network Relay : E-UTRA를 사용하는 ProSe-enabled 네트워크와 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말 사이의 커뮤니케이션 릴레이로 동작하는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말
- ProSe UE-to-UE Relay: 둘 이상의 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말 사이에서 ProSe 커뮤니케이션 릴레이로 동작하는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말
- ProSe-enabled Network: ProSe 디스커버리, ProSe 커뮤니케이션 및/또는 ProSe-assisted WLAN 직접 통신을 지원하는 네트워크. 이하에서는 ProSe-enabled Network 를 간단히 네트워크라고 지칭할 수 있다.
- ProSe-enabled UE: ProSe 디스커버리, ProSe 커뮤니케이션 및/또는 ProSe-assisted WLAN 직접 통신을 지원하는 단말. 이하에서는 ProSe-enabled UE 및 ProSe-enabled Public Safety UE를 단말이라 칭할 수 있다.
- Proximity: 디스커버리와 커뮤니케이션에서 각각 정의되는 proximity 판정 기준을 만족하는 것
- ISR(Idle mode Signalling Reduction): 단말이 E-UTRAN과 UTRAN/GERAN 사이를 자주 이동하게 되는 경우 반복적인 위치 등록 절차에 의한 네트워크 자원의 낭비가 발생한다. 이를 줄이기 위한 방법으로써 단말이 idle mode인 경우 E-UTRAN과 UTRAN/GERAN을 경유하여 각각 MME와 SGSN (이하 이 두 노드를 mobility management node라 칭함)에게 위치 등록 후, 이미 등록한 두 RAT(Radio Access Technology) 사이의 이동 혹은 cell reselection을 수행한 경우 별도의 위치 등록을 하지 않게 하는 기술이다. 따라서 해당 단말로의 DL(downlink) data가 도착하는 경우 paging을 E-UTRAN과 UTRAN/GERAN에 동시에 보냄으로써, 단말을 성공적으로 찾아 DL data를 전달할 수 있다. [3GPP TS 23.401 및 3GPP TS 23.060 참조]
EPC(Evolved Packet Core)
도 1은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
EPC는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 캐퍼빌리티를 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.
구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크(Core Network)이며, 패킷-기반 실시간 및 비실시간 서비스를 지원할 수 있다. 기존의 이동 통신 시스템(즉, 2 세대 또는 3 세대 이동 통신 시스템)에서는 음성을 위한 CS(Circuit-Switched) 및 데이터를 위한 PS(Packet-Switched)의 2 개의 구별되는 서브-도메인을 통해서 코어 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 캐퍼빌리티(capability)를 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS(IP Multimedia Subsystem))을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway), PDN GW(Packet Data Network Gateway), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW(또는 S-GW)는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNodeB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW(또는 P-GW)는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME는, UE의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면(control plane) 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNodeB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.
ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 캐퍼빌리티를 가지는 단말은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트들이 존재할 수 있다.
표 1
레퍼런스 포인트 설명
S1-MME E-UTRAN와 MME 간의 제어 플레인 프로토콜에 대한 레퍼런스 포인트(Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME)
S1-U 핸드오버 동안 eNB 간 경로 스위칭 및 베어러 당 사용자 플레인 터널링에 대한 E-UTRAN와 SGW 간의 레퍼런스 포인트(Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunnelling and inter eNodeB path switching during handover)
S3 유휴(idle) 및/또는 활성화 상태에서 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성에 대한 사용자 및 베어러 정보 교환을 제공하는 MME와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 이 레퍼런스 포인트는 PLMN-내 또는 PLMN-간(예를 들어, PLMN-간 핸드오버의 경우)에 사용될 수 있음) (It enables user and bearer information exchange for inter 3GPP access network mobility in idle and/or active state. This reference point can be used intra-PLMN or inter-PLMN (e.g. in the case of Inter-PLMN HO).)
S4 (GPRS 코어와 SGW의 3GPP 앵커 기능 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 제공하는 SGW와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 또한, 직접 터널이 수립되지 않으면, 사용자 플레인 터널링을 제공함(It provides related control and mobility support between GPRS Core and the 3GPP Anchor function of Serving GW. In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunnelling.)
S5 SGW와 PDN GW 간의 사용자 플레인 터널링 및 터널 관리를 제공하는 레퍼런스 포인트. 단말 이동성으로 인해, 그리고 요구되는 PDN 연결성을 위해서 SGW가 함께 위치하지 않은 PDN GW로의 연결이 필요한 경우, SGW 재배치를 위해서 사용됨(It provides user plane tunnelling and tunnel management between Serving GW and PDN GW. It is used for Serving GW relocation due to UE mobility and if the Serving GW needs to connect to a non-collocated PDN GW for the required PDN connectivity.)
S11 MME와 SGW 간의 레퍼런스 포인트
SGi PDN GW와 PDN 간의 레퍼런스 포인트. PDN은, 오퍼레이터 외부 공용 또는 사설 PDN이거나 예를 들어, IMS 서비스의 제공을 위한 오퍼레이터-내 PDN일 수 있음. 이 레퍼런스 포인트는 3GPP 액세스의 Gi에 해당함(It is the reference point between the PDN GW and the packet data network. Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, e.g. for provision of IMS services. This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.)
도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.
도 2는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도시된 바와 같이, eNodeB는 RRC(Radio Resource Control) 연결이 활성화되어 있는 동안 게이트웨이로의 라우팅, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송, 브로드캐스터 채널(BCH)의 스케줄링 및 전송, 업링크 및 다운링크에서의 자원을 UE에게 동적 할당, eNodeB의 측정을 위한 설정 및 제공, 무선 베어러 제어, 무선 허가 제어(radio admission control), 그리고 연결 이동성 제어 등을 위한 기능을 수행할 수 있다. EPC 내에서는 페이징 발생, LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면이 암호화, SAE 베어저 제어, NAS 시그널링의 암호화 및 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 단말과 기지국 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이고, 도 4는 단말과 기지국 사이의 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
상기 무선 인터페이스 프로토콜은 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한다. 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling) 전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다.
상기 프로토콜 계층들은 통신 시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.
이하에서, 상기 도 3에 도시된 제어 평면의 무선프로토콜과, 도 4에 도시된 사용자 평면에서의 무선 프로토콜의 각 계층을 설명한다.
제1 계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 상기 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송 채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 상기 전송 채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 전달된다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 전달된다.
물리채널(Physical Channel)은 시간축 상에 있는 여러 개의 서브프레임과 주파수축상에 있는 여러 개의 서브 캐리어(Sub-carrier)로 구성된다. 여기서, 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 축 상에 복수의 심볼 (Symbol)들과 복수의 서브 캐리어들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 심볼(Symbol)들과 복수의 서브캐리어들로 구성된다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 1개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.
상기 송신측과 수신측의 물리계층에 존재하는 물리 채널들은 3GPP LTE에 따르면, 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 및 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로 나눌 수 있다.
제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다.
먼저 제2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면(Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널(Control Channel)과 사용자평면(User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널(Traffic Channel)로 나뉜다.
제2 계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다.
제2 계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.
제3 계층의 가장 상부에 위치한 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선 운반자(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.
상기 단말의 RRC와 무선망의 RRC계층 사이에 RRC 연결(RRC connection)이 있을 경우, 단말은 RRC연결상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC유휴상태(Idle Mode)에 있게 된다.
이하 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC_CONNECTED 상태(state), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC_IDLE 상태라고 부른다. RRC_CONNECTED 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 단말은 E-UTRAN이 단말의 존재를 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA(Tracking Area) 단위로 핵심망이 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 단말은 셀에 비하여 큰 지역 단위로 해당 단말의 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 해당 단말이 RRC_CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 각 TA는 TAI(Tracking area identity)를 통해 구분된다. 단말은 셀에서 방송(broadcasting)되는 정보인 TAC(Tracking area code)를 통해 TAI를 구성할 수 있다.
사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 연결을 맺고, 핵심망에 단말의 정보를 등록한다. 이 후, 단말은 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말은 필요에 따라서 셀을 (재)선택하고, 시스템 정보(System information)나 페이징 정보를 살펴본다. 이를 셀에 캠프 온(Camp on)한다고 한다. RRC_IDLE 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정 (RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED 상태로 천이한다. RRC_IDLE 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도, 데이터 전송 시도 등이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
상기 RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management)등의 기능을 수행한다.
아래는 도 3에 도시된 NAS 계층에 대하여 상세히 설명한다.
NAS 계층에 속하는 eSM (evolved Session Management)은 Default Bearer 관리, Dedicated Bearer관리와 같은 기능을 수행하여, 단말이 망으로부터 PS서비스를 이용하기 위한 제어를 담당한다. Default Bearer 자원은 특정 Packet Data Network(PDN)에 최초 접속 할 시에 망에 접속될 때 망으로부터 할당 받는다는 특징을 가진다. 이때, 네트워크는 단말이 데이터 서비스를 사용할 수 있도록 단말이 사용 가능한 IP 주소를 할당하며, 또한 default bearer의 QoS를 할당해준다. LTE에서는 크게 데이터 송수신을 위한 특정 대역폭을 보장해주는 GBR(Guaranteed bit rate) QoS 특성을 가지는 bearer와 대역폭의 보장 없이 Best effort QoS 특성을 가지는 Non-GBR bearer의 두 종류를 지원한다. Default bearer의 경우 Non-GBR bearer를 할당 받는다. Dedicated bearer의 경우에는 GBR또는 Non-GBR의 QoS특성을 가지는 bearer를 할당 받을 수 있다.
네트워크에서 단말에게 할당한 bearer를 EPS(evolved packet service) bearer라고 부르며, EPS bearer를 할당 할 때 네트워크는 하나의 ID를 할당하게 된다. 이를 EPS Bearer ID라고 부른다. 하나의 EPS bearer는 MBR(maximum bit rate) 또는/그리고 GBR(guaranteed bit rate)의 QoS 특성을 가진다.
도 5는 3GPP LTE에서 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
랜덤 액세스 과정은 UE가 기지국과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당받기 위해 사용된다.
UE는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 eNodeB로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 랜덤 액세스 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 단말이 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
랜덤 액세스 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
UE는 임의로 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 eNodeB로 전송한다. UE는 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE는 은 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 eNodeB는 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 UE로 보낸다. 랜덤 액세스 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE는 RA-RNTI(random access-RNTI)로 마스킹된 PDCCH를 검출한다. UE는 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 랜덤 액세스 응답을 수신한다.
도 6은 무선자원제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이 RRC 연결 여부에 따라 RRC 상태가 나타나 있다. 상기 RRC 상태란 UE의 RRC 계층의 엔티티(entity)가 eNodeB의 RRC 계층의 엔티티와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(connected state)라고 하고, 연결되어 있지 않은 상태를 RRC 유휴 상태(idle state)라고 부른다.
상기 연결 상태(Connected state)의 UE는 RRC 연결(connection)이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE를 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 유휴 상태(idle state)의 UE는 eNodeB가 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 지역(Tracking Area) 단위로 핵심망(Core Network)이 관리한다. 상기 트래킹 지역(Tracking Area)은 셀들의 집합단위이다. 즉, 유휴 상태(idle state) UE는 큰 지역 단위로 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 단말은 연결 상태(connected state)로 천이해야 한다.
사용자가 UE의 전원을 맨 처음 켰을 때, 상기 UE는 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 유휴 상태(idle state)에 머무른다. 상기 유휴 상태(idle state)에 머물러 있던 UE는 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 eNodeB의 RRC 계층과 RRC 연결을 맺고 RRC 연결 상태(connected state)로 천이한다.
상기 유휴 상태(Idle state)에 있던 UE가 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 또는 상향 데이터 전송 등이 필요하다거나, 아니면 EUTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
유휴 상태(idle state)의 UE가 상기 eNodeB와 RRC 연결을 맺기 위해서는 상기한 바와 같이 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 진행해야 한다. RRC 연결 과정은 크게, UE가 eNodeB로 RRC 연결 요청 (RRC connection request) 메시지 전송하는 과정, eNodeB가 UE로 RRC 연결 설정 (RRC connection setup) 메시지를 전송하는 과정, 그리고 UE가 eNodeB로 RRC 연결 설정 완료 (RRC connection setup complete) 메시지를 전송하는 과정을 포함한다. 이와 같은 과정에 대해서 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
1) 유휴 상태(Idle state)의 UE는 통화 시도, 데이터 전송 시도, 또는 eNodeB의 페이징에 대한 응답 등의 이유로 RRC 연결을 맺고자 할 경우, 먼저 상기 UE는 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지를 eNodeB로 전송한다.
2) 상기 UE로부터 RRC 연결 요청 메시지를 수신하면, 상기 eNB는 무선 자원이 충분한 경우에는 상기 UE의 RRC 연결 요청을 수락하고, 응답 메시지인 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 상기 UE로 전송한다.
3) 상기 UE가 상기 RRC 연결 설정 메시지를 수신하면, 상기 eNodeB로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송한다. 상기 UE가 RRC 연결 설정 메시지를 성공적으로 전송하면, 비로소 상기 UE는 eNodeB과 RRC 연결을 맺게 되고 RRC 연결 모드로 천이한다.
일 대 다 Prose 직접 통신
도 7에는 퍼블릭 세이프티에 사용될 수 있는, 일 대 다 Prose 직접 통신 전송(One-to-many ProSe Direct communication transmission)이 예시되어 있다. 일 대 다 Prose 직접 통신을 위한 정보들이 구성된 단말은 필요한 그룹 컨텍스트(Prose layer-2 Group ID, Prose Group IP multicast address 등)는 Service Autorisation Procedure를 통해 ProSe function에 요청을 통해 받거나 Pre-configured될 수 있다. 직접 통신에 사용하기 위한 무선 자원 파라미터는 기지국을 통해 획득한다. Originating 단말(UE1)은 일 대 다 Prose 직접 통신을 수행하기 위해 적절한 무선 자원을 찾는다. 만약, 단말이 E-UTRAN에 의해 서빙되는 경우 단말은 네트워크로부터 시그널링 되는 무선 자원을 사용한다. PDU(protocol data unit)은 레이어 3 프로토콜 데이터 유닛 타입과 관련된다. AS(Access Stratum)으로 전송되는 패킷은 소스 레이어 2 ID와 데스티네이션 레이어 2 ID와 연관된다. 여기서, 데스티네이션 레이어 2 ID는 Prose 레이어 2 그룹 ID로 설정된다. Originating 단말은, 데스티네이션 레이어 2 ID로서의 Prose 레리어 2 그룹 ID를 사용하여, IP 데이터를 IP 멀티캐스트 주소로 전송한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, Prose 직접 통신을 D2D 통신, Prose 직접 통신으로 신호를 전송하는 것을 D2D 신호 전송이라 칭한다. 따라서, ProSe 디스커버리, ProSe 커뮤니케이션 등은 (D2D) 디스커버리, (D2D) 커뮤니케이션 등으로 불릴 수 있다.
D2D 서비스를 위한 자원 할당 방식
D2D 디스커버리, 커뮤니케이션 등을 위해 필요한 자원 방식은 다음 2가지가 사용될 수 있다. 디스커버리의 경우 타입 1, 커뮤니케이션의 경우 모드 2에서는 비-단말 특정 자원 할당 방식이 사용된다. 기지국은 단말들에게 리소스 풀 구성(configuration)을 SIB(SystemInformationBlockType18, SystemInformationBlockType19)를 통해 어나운스먼트할 수 있다. 단말은 리소스 풀에서 신호 전송에 사용할 자원을 랜덤하게 선택하여 D2D 신호를 전송할 수 있다. 이와 상이하게, 디스커버리의 경우 타입 2, 커뮤니케이션의 경우 모드 1에서는 SIB에 리소스 풀에 대한 정보가 포함되지 않는다. 단말 특정 방식의 자원 할당이므로, RRC_connected 상태의 단말은 기지국에 리소스를 요청하고, 기지국이 할당해 준 리소스를 통해 D2D 신호를 전송할 수 있다. 만약 단말이 RRC-IDLE 상태인 경우, 리소스 요청을 위해 RRC-connected 상태로 진입할 필요가 있다. 따라서, RRC_IDLE 상태의 단말은 RRC-connected 상태로 진입하기 위해, 서비스 요청(service request, SR)를 전송하여야 한다.
여기서, 서비스 요청과 관련하여, i) 만약 NAS 계층의 상위 계층에 의해 D2D 커뮤니케이션/디스커버리 신호를 전송하는 것이 구성되고, 그 전송을 위해 데이터가 가용(available)한 경우, ii) 만약 SystemInformationBlockType18/ SystemInformationBlockType19 이 단말이 캠프 온한 셀에 의해 브로드캐스트되고, SystemInformationBlockType18/SystemInformationBlockType19의 유효한 버전이 D2D 리소스 풀에 관한 정보(commTxPoolNormalCommon/discTxPoolCommon)를 포함하지 않는 경우(에만), NAS 계층의 상위계층은 RRC 연결을 개시할 수 있다. 이외, 서비스 요청에 대해 상세한 내용은 LTE 표준 문서 TS 36.331에 정의되어 있으며, 이 선행 자료는 본 발명의 실시예와 함께 사용됨을 밝혀 둔다.
D2D 자원 할당 방식의 변경
상술한 바와 같이, D2D 단말이 RRC_IDLE 상태인지 아니면 RRC_connected 상태인지 그리고 현재 캠프한 셀의 SIB가 D2D 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는지 여부에 따라 단말이 D2D 통신을 수행하기 위해 취해야 할 동작이 달라진다. 다음 표 2는 이와 같은 관계에서 D2D 단말이 D2D 통신을 수행하기 위해 필요한 동작을 나타낸다. (다음 표 2는 RRC 연결, 자원 할당과 관련된 부분만 개념적으로 표시한 것으로, D2D 신호를 전송하기 위한 모든 동작을 기술한 것이 아니다)
표 2
SIB does not include information related to resource pool(mode 1 / type 2) SIB includes information related to resource pool(mode 1 / type 2)
RRC_IDLE SR -> RRC connected -> resource request ->resource allocation by eNB ->D2D signal transmission resource selection ->D2D signal transmission
RRC_connected resource request ->resource allocation by eNB->D2D signal transmission
상기 표 2를 참조하면, RRC_IDLE 상태의 단말이 모드 1/타입 2의 기지국이 전송하는 SIB를 수신하면, SR을 전송하여 RRC_connected 상태로 전환한 후, D2D 신호 전송을 위한 자원을 요청하고 할당 받아 D2D 신호를 전송할 수 있다. RRC_connected 상태의 단말이 모드 1/타입 2의 기지국이 전송하는 SIB를 수신하면, D2D 신호 전송을 위한 자원을 요청/할당받아 D2D 신호를 전송할 수 있다. 계속해서, RRC_IDLE 또는 RRC_connected 상태의 단말이 모드 2/타입 1의 기지국이 전송하는 SIB를 수신하면, SIB에 포함되어 있는 D2D 리소스 풀에 관한 정보에 기초하여, 자원을 선택한 후 D2D 신호를 전송할 수 있다.
상기 설명을 바탕으로 도 8 내지 도 9에 도시된 자원 할당 방식의 변경에 따른 문제점에 대해 설명한다. 자원 할당 방식의 변경은 도 8에 예시된 바와 같이, D2D 단말이 D2D 리소스 풀에 관한 정보를 포함하지 않는 SIB를 전송하는 셀(cell 1)에서 D2D 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는 SIB를 전송하는 셀(cell 2)로 이동함으로써 발생할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 반드시 도 8의 경우에만 한정되는 것은 아니며, 단말이 캠프 온한 셀이 자원 할당 방식을 재설정(예를 들어, 모드 1에서 모드 2로 configuration 의 변경)함으로써 자원 할당 방식이 변경되는 경우 등의 다양한 이유를 모두 포함한다. 도 9에는 도 8의 예시와 같이, SIB가 D2D 리소스 풀에 관한 정보를 포함하지 않는(SIB 18/19 without resource pool) 경우에서, D2D 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는(SIB with resource pool) 경우로 자원 할당 방식이 변경되는 경우가 도시되어 있다. 도 9에서는 단말의 최초 상태가 RRC_IDLE임을 전제한다.
도 9를 참조하면, 단말이 수신한 SIB가 D2D 리소스 풀에 관한 정보를 포함하지 않으므로, (즉 모드 1/타입 2), SR을 전송하여 RRC_connected 상태로 전환한다. 단말은 리소스를 요청하여 D2D 신호를 전송할 수 있다.
TAU 요청 전송 동작
단말이 펜딩되어 있는 data나 signalling이 없을 때, Radio Link Failure가 발생하는 경우, 단말은 TAU 요청을 수행한다. 그리고, SR요청과 함께 TAU요청을 해야하는 경우, TAU요청 message의 EPS update type IE에 active flag를 1로 setting 하여 message를 네트워크로 전송한다. 이 경우, 단말은 TAU 요청을 성공적으로 수행한 다음, SR요청을 수행한다. D2D의 경우에도, TAU요청과 함께 D2D전송을 위해서 기지국에 자원을 요청을 위한 SR요청도 해야하는 경우, TAU요청 message의 EPS update type IE에 active flag를 1로 setting하여 message를 네트워크로 전송한다.
TAU 요청 재전송 동작
단말이 TAU 요청후, RRC 연결 실패(Radio Link failure)가 발생한 경우, TAU 수락 또는 TAU 거절을 수신하기 전에, RRC layer로부터 Extended wait time의 수신없이 NAS signalling이 Release된 발생하는 경우, T3430 timer가 timeout된 경우, TAU REJECT 수신시, TS 24.301의 subclause　5.5.3.2.5에 명시된 이외의 cause를 함께 수신하거나 EMM cause #22와 #25을 함께 수신했지만 abnormal case로 간주되는 경우, RRC layer로부터 Extended wait time을 받은 경우, T3346 timer가 running하고 있는 경우에 대해서, TAU attempt counter에 따라서 다음과 같이 동작한다.
TAU attempt counter가 5이하인 경우, 단말은 T3411 timer를 시작하고, T3411 timer가 exipred된 이후에는 TAU procedure를 다시 시작한다. TAU attempt counter가 5이상인 경우, T3402 timer를 시작한후 T3402 timer가 expired되면 PLMN selection을 수행한다.
D2D와 TAU전송/재전송
D2D서비스 진행 중에 TAU전송/재전송이 발생할 수 있다. 이 때, TAU 요청 메시지간 한번의 재전송 시간은 수 초이며, 반복적인 재전송을 고려하면 시간이 급격하게 증가하게 된다. 이 시간 동안 UE는 커뮤니케이션 서비스(또는 D2D 디스커버리)를 이용할 수 없게 된다. 이는 사용자 경험(user experience)를 악화시킬 뿐만 아니라 해당 서비스가 퍼블릭 세이프티의 경우, 위급한 상황에 대한 대응시간을 delay시킴으로써 위험한 상황을 초래할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, RRC 실패 후 SIB가 D2D 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는 것으로 변경된 경우 TAU 요청의 반복은 불필요한 절차, 자원 사용의 반복일 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이 SIB가 D2D 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는 경우 단말은 RRC 연결 다시 설정하지 않고 RRC_IDLE 상태에서 자원을 선택하고 D2D 신호의 전송을 수행할 수 있기 때문이다.
따라서, 이하에서는 자원 할당방식의 변화에 따라 효율적으로 NAS 시그널링 Handling함으로써 불필요한 시그널링이나 D2D 서비스 Delay를 줄이기 위한 방법을 제안한다.
실시예 1
앞서 언급된 바와 같은 상황에서, SIB가 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는 경우, 단말은 RRC 연결 실패가 발생해도 RRC 리커버리 관련 동작을 수행하지 않을 수 있다. 보다 상세히, 도 9와 같은 상황에서, RRC_IDLE 상태의 단말은 서비스 요청(service request)의 전송을 통해 RRC 연결 상태로 전환하고, D2D 통신을 위한 리소스를 할당 받고, 할당 받은 리소스를 통해 D2D 신호를 전송할 수 있다. 이후, 단말은 D2D 신호를 전송 후 SIB를 수신할 수 있다. 여기서 SIB는 현재 기지국의 SIB 변화나 단말의 이동으로 인해 셀 선택(cell reselection)으로 인해 선택된 기지국의 변동으로 인한 것일 수 있다. SIB가 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는 경우, 상기 단말은 RRC 연결 실패가 발생해도 RRC 리커버리 관련 동작을 수행하지 않을 수 있다.
여기서 RRC 리커버리 관련 동작은 TAU 요청을 MME로 전송하는 것을 포함할 수 있다. RRC 연결 실패는 펜딩되어 있는 사용자 상향링크 데이터나 시그널링이 없을 때 발생한 경우, NAS signaling recovery를 위해 TAU 요청을 수행된다. TAU요청이 실패한 경우 재전송을 시도할 수 있다. 이 때, TAU attempt counter가 5보다 적은 경우, TAU procedure 도중이나 이후 결과 다음과 같을 때는 T3411 timer를 시작하고, T3411 timer가 exipred된 이후에는 TAU 요청을 재전송한다. TAU attempt counter가 5이상인 경우, T3402 timer를 start한후 T4302 timer가 expired되면 PLMN selection을 수행한다. 자세한 TAU요청과 재전송 동작은 앞 부분에 설명되어 있다. 이러한 경우, 기존 LTE 표준 문서 24.301에 따라 단말이 TAU 요청 전송/재전송 절차를 수행하여야 하는데, 단말이 리소스 풀을 포함하는 SIB도 바뀐 경우 이를 수행하지 않도록 함으로써, 불필요한 절차, 이로 인한 자원 낭비, 시그널링 부담을 줄일 수 있다.
계속해서, SIB가 리소스 풀에 관한 정보를 포함하므로, 단말은 모드/타입의 변경을 인지하고, 또한 리소스 풀에서 자원을 선택하여 D2D 신호를 전송할 수 있다. 즉, 단말이 전송할 D2D 데이터가 있는 경우, 상기 리소스 풀의 일부를 사용하여 D2D 데이터를 전송할 수 있다.
D2D서비스 수행이 후 Guard timer동안 단말이 Connected상태에 있을 때, RRC 연결 실패가 발생하여 TAU 요청을 해야하는 경우,우 단말이 SIB정보를 확인하여 NAS signalling recovery procedure를 수행하지 않음으로써 불필요한 TAU 요청을 수행하지 않는 것이다.
본 발명에서 제안하는 동작은 다음과 같은 단계로 구성될 수 있다.NAS와 RRC는 D2D 서비스가 종료 됐음을 인지한다.
RRC는 또한 SIB을 통해서 자원 할당방식이 모드 2(또는 타입 1)으로 변경됨을 확인한다.
단말이 RRC에서 NAS 시그널링 리커버리가 필요없음을 판단하여 NAS 리커버리 절차를 중단하기 위한 stop indication이나 바뀐 자원 할당 방식(모드 2 or 타입 1)을 NAS 레이어에게 알려준다.
만약 NAS 레이어가 리커버리 절차을 시작했다면 중단하고, 시작하지 않았다면 리커버리 절차를 수행하지 않고, RRC 레이어가 바로 모드 2(또는, 타입 1)으로 전환하여 스스로 자원 할당을 수행하고 단말은 PC5를 통해 해당 D2D 서비스 절차를 위한 동작을 트리거한다.
실시예 2
실시예 1과 같이 다음의 경우에도 SIB가 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는 경우, 단말은 RRC 연결 실패가 발생해도 RRC 리커버리 관련 동작을 수행하지 않을 수 있다.
보다 상세히, 도 10와 같은 상황에서, 단말은 TAU요청 동작에 기술된 바와 같이, TAU요청과 함께 D2D전송을 위해서 기지국에 자원을 요청을 위한 SR요청도 해야하는 경우, TAU요청 message의 EPS update type IE에 active flag를 1로 setting하여 message를 네트워크로 전송한다. 이 때, 해당 TAU요청이 성공하지 못해서 앞서 기술한 TAU 요청 재전송 동작이 수행되는 경우 다음과 같이 동작하게 된다. TAU attempt counter가 5보다 적은 경우, T3411 timer를 시작하고, T3411 timer가 exipred된 이후에는 TAU 요청을 재전송한다. TAU attempt counter가 5이상인 경우, T3402 timer를 start한후 T4302 timer가 expired되면 PLMN selection을 수행한다. 자세한 TAU요청과 재전송 동작은 앞 부분에 설명되어 있다.
이러한 경우, 기존 LTE 표준 문서 24.301에 따라 단말이 TAU 전송/재전송절차를 수행하여야 하는데, 단말이 리소스 풀을 포함하는 SIB도 바뀐 경우 이를 수행하지 않도록 함으로써, 불필요한 절차, 이로 인한 자원 낭비, 시그널링 부담을 줄일 수 있다.
계속해서, SIB가 리소스 풀에 관한 정보를 포함하므로, 단말은 모드/타입의 변경을 인지하고, 또한 리소스 풀에서 자원을 선택하여 D2D 신호를 전송할 수 있다. 즉, 단말이 전송할 D2D 데이터가 있는 경우, 상기 리소스 풀의 일부를 사용하여 D2D 데이터를 전송할 수 있다.
D2D서비스 자원 요청을 위해 TAU 요청이 active flag가 1로 setting된 경우, TAU요청이 성공하지 못하고 TAU 요청 재전송이 발생하는 경우, 단말이 SIB정보를 확인하여 NAS signalling recovery procedure를 수행하지 않음으로써 불필요한 TAU 요청을 수행하지 않는 것이다.
본 발명에서 제안하는 동작은 다음과 같은 단계로 구성될 수 있다.
NAS와 RRC가 TAU요청이 D2D 서비스 자원요청을 포함한 것임을 인지.
RRC는 또한 SIB을 통해서 자원 할당방식이 모드 2(또는 타입 1)으로 변경됨을 확인한다.
단말이 RRC에서 NAS 시그널링 리커버리가 필요없음을 판단하여 NAS 리커버리 절차를 중단하기 위한 stop indication이나 바뀐 자원 할당 방식(모드 2 or 타입 1)을 NAS 레이어에게 알려준다.
만약 NAS 레이어가 리커버리 절차을 시작했다면 중단하고, 시작하지 않았다면 리커버리 절차를 수행하지 않고, RRC 레이어가 바로 모드 2(또는, 타입 1)으로 전환하여 스스로 자원 할당을 수행하고 단말은 PC5를 통해 해당 D2D 서비스 절차를 위한 동작을 트리거한다.
실시예 3
세 번째 실시예는 모드 2 (또는 타입 1)에서 모드 1 (또는 타입 2)으로 변경되는 반대의 경우에 관한 것이다. 이런 경우 다음 두 가지 상황이 발생할 수 있다.
첫 번째로, 현재 기지국이 SIB을 통해서 모드 2를 요구할 때, 단말은 RRC-IDLE 모드에서도 직접 자원 할당을 해서 D2D 커뮤니케이션에 해당하는 데이터 메시지를 전송할 수 있다. 이 경우, 데이터 메시지가 reject되거나 response를 받지 못하면 재전송을 위한 RRC 리커버리 절차가 동작한다. 이때, SIB이 모드 1으로 바뀌게 되면 기존 수행하던 리커버리 절차를 어떻게 핸들링해야 할지 정의되어 있는 바가 없다.
두 번째로, D2D 디스커버리 절차에서도 동일한 문제가 발생한다. SIB이 타입 1인 경우, RRC-IDLE 모드인 단말은 직접 자원 할당을 해서 PC5_디스커버리 메시지를 전송한다. 이 경우, PC5_디스커버리 메시지가 reject되거나 response를 받지 못하면 재전송을 위한 리커버리 절차가 동작한다(리커버리 수행 주체와 관련 동작은 아직 미정). 이때, SIB이 타입 2으로 바뀌게 되면 기존 수행하던 리커버리 절차를 어떻게 핸들링해야 할지 정의되어 있는 바가 없다.
위 첫 번째 경우, 즉, 현재 기지국이 SIB을 통해서 모드 2로 D2D 커뮤니케이션 서비스를 수행할 때, 데이터 메시지가 reject되거나 response를 받지 못하면 재전송을 위한 RRC 리커버리 절차가 동작하는데, 이때, SIB이 모드 1으로 바뀌게 될 경우. 기존 수행하던 RRC 리커버리 절차를 중단할 수 있다. RRC 리커버리 절차를 중단에 대한 판단은 RRC 레이어에서 이루어 진다. 예를 들면, RRC 리커버리 절차 의 원인이 자원 할당이라고 판단되면 RRC 리커버리 절차를 중단을 할 수 있다. RRC 레이어는 모드 1으로 동작을 수행하여 기지국으로부터 자원 할당을 받아서 D2D 커뮤니케이션 서비스를 수행할 수 있다.
두 번째 경우, 즉, 단말이 D2D 디스커버리 서비스를 원하고, SIB이 타입 1인 경우, RRC-IDLE(EMM-IDLE 모드)인 단말의 직접 자원 할당을 해서 PC5_디스커버리 메시지를 전송한다. 이 경우, PC5_디스커버리 메시지가 reject되거나 response를 받지 못하면 재전송을 위한 리커버리 절차가 동작한다. 이때, SIB이 타입 2으로 바뀌게 되는 경우, 기존 수행하던 PC5_디스커버리 메시지에 대한 리커버리 절차를 중단할 수 있다. RRC 레이어는 타입 2로 동작을 수행하여 eNB로부터 자원 할당을 받아서 D2D 디스커버리 서비스를 수행할 수 있다. PC5_디스커버리 메시지에 대한 리커버리 절차판단은 리커버리 절차를 담당하고 있는 레이어에서 이루어질 수 있다. PC5_디스커버리 메시지에 대한 리커버리 절차를 RRC 레이어이외의 레이어 (ProSe protocol 레이어 또는 NAS 레이어)에서 담당하는 경우, RRC 레이어는 타입 2로 바뀐 것을 인지하면 stop indication 또는 바뀐 type정보를 리커버리 절차를 담당하는 레이어로 보내서 리커버리 절차를 중단하도록 트리거하고 eNB로부터 자원 할당을 받아서 D2D 디스커버리 서비스를 수행할 수 있다. (ProSe protocol 레이어가 리커버리 절차를 담당인 경우, stop indication 또는 바뀐 type정보가 RRC 레이어에서 바로 갈 수도 NAS 레이어를 거쳐서 갈 수도 있다.) RRC 레이어로부터 stop indication을 수신한 리커버리 절차를 담당하는 레이어는 리커버리 절차를 중단한다. PC5_디스커버리 메시지에 대한 리커버리 절차를 RRC 레이어가 담당하는 경우, RRC 레이어가 리커버리 절차를 중지하고 II단계를 수행한다.
실시예 4
실시예 4은 변경된 SIB정보가 모드 1과 모드 2 (또는 타입 1과 타입 2) 모두를 지원할 경우이다. 다음 세 가지 경우가 이러한 경우의 예시일 수 있다. 첫 번째로, 모드 1(또는 타입 2)로 D2D 서비스를 진행하려고 할 때, RRC-IDLE 모드인 단말은 서비스 요청 절차를 수행한다. 하지만, 단말이 서비스 요청 메시지가 reject되거나 response를 못 받거나 RLF(Radio Link Failure)가 발생해서 단말은 NAS 리커버리 절차를 수행한다. 이 때, SIB정보가 모드 1과 모드 2 (또는 타입 1과 타입 2) 모두를 지원하는 것으로 변경될 수 있다.
두 번째로, 모드 2로 D2D 커뮤니케이션 서비스를 진행하려고 할 때, 단말은 리소스 풀에서 직접 자원 할당을 해서 PC5 interface로 데이터 traffic를 전송한다. 이 때, channel quality의문제나 response(i.e. ack)가 없어서 재전송이 일어나는 상황에서 SIB정보가 모드 1과 모드 2 모두를 지원하는 것으로 변경될 수 있다.
세 번째로, 타입 1으로 D2D 커뮤니케이션 서비스를 진행하려고 할 때, 단말은 리소스 풀에서 직접 자원 할당을 해서 PC5 interface로 PC5_디스커버리 메시지를 전송한다. 이 때, channel quality의문제나 response(i.e. ack)가 없어서 재전송이 일어나는 상황에서 SIB정보가 타입 1과 타입 2 모두를 지원하는 것으로 변경될 수 있다.
위 세 가지 경우에 있어서, 진행중인 절차(서비스 요청, 데이터 트래픽전송, PC5 디스커버리 메시지전송)에서 메시지 재전송 횟수를 attempt counter를 통해 카운트할 수 있다. (이를 위해 각 진행중인 절차(서비스 요청, 데이터 트래픽전송, PC5 디스커버리 메시지전송)마다 attempt counter가 필요하다. 재전송을 중지하는 방법은 위 시나리오 A)와 B)와 동일하며, N값은 시나리오 별로 다를 수 있다.)
해당 재전송 횟수가 N이상이고, SIB 정보가 네크워크가 모드 1과 모드 2 (또는 타입 1과 타입 2) 모두를 지원한다고 나타낼 때, 해당 자원 할당 방식에서의 단말은 해당 재전송을 중지하고 다른 자원 할당방식으로 전환하여 D2D 서비스를 진행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일례에 따른 단말 장치 및 네트워크 노드 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하여 본 발명에 따른 단말 장치(100)는, 송수신모듈(110), 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다. 송수신모듈(110)은 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 송신하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 단말 장치(100)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 단말 장치(100) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 단말 장치(100)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 본 발명에서 제안하는 단말 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리(130)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
도 11을 참조하여 본 발명에 따른 네트워크 노드 장치(200)는, 송수신모듈(210), 프로세서(220) 및 메모리(230)를 포함할 수 있다. 송수신모듈(210)은 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 송신하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 네트워크 노드 장치(200)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 프로세서(220)는 네트워크 노드 장치(200) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 네트워크 노드 장치(200)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 본 발명에서 제안하는 네트워크 노드 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리(230)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
또한, 위와 같은 단말 장치(100) 및 네트워크 장치(200)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 3GPP 시스템을 중심으로 설명하였으나, 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 무선통신시스템에서 단말이 D2D(Device-to-Device) 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    서비스 요청(service request)의 전송을 통해 RRC(Radio Resource Control) 연결 상태로 전환하는 단계;
    상기 D2D 통신을 위한 리소스를 할당 받는 단계;
    상기 할당 받은 리소스를 통해 D2D 신호를 전송하는 단계; 및
    상기 D2D 신호를 전송 후 SIB(System Information Block) 를 수신하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 SIB 가 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는 경우, 상기 단말은 RRC 연결 실패(RRC connection failure)가 발생해도 RRC 리커버리 관련 동작을 수행하지 않는, D2D 통신 수행 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RRC 연결 실패는 펜딩되어 있는 사용자 상향링크 데이터가 없을 때 발생한 것인, D2D 통신 수행 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 RRC 연결 실패는, TAU(Tracking Area Update) 수락 또는 TAU 거절을 수신하기 전에, 미리 설정된 시간 이내에 발생한 것인, D2D 통신 수행 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 SIB는 SystemInformationBlockType18 또는 SystemInformationBlockType18 중 하나인, D2D 통신 수행 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 RRC 리커버리 관련 동작은 TAU 요청을 MME(Mobility Management Entity)로 전송하는 것인, D2D 통신 수행 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단말이 전송할 D2D 데이터가 있는 경우, 상기 리소스 풀의 일부를 사용하여 D2D 데이터를 전송하는 단계;
    를 더 포함하는, D2D 통신 수행 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 RRC 연결 실패를 지시하는 정보는 RRC 계층으로부터 NAS(Non-Access-Stratum) 계층으로 전송되는 것인, D2D 통신 수행 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서비스 요청을 전송할 때 전송 모드는 모드 1이며, 상기 SIB에 의해 지시되는 전송 모드는 모드 2인, D2D 통신 수행 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 서비스 요청을 전송할 때 디스커버리 타입은 타입 2이며, 상기 SIB에 의해 지시되는 디스커버리 타입은 타입 1인, D2D 통신 수행 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 D2D 신호는 디스커버리 신호 또는 커뮤니케이션 신호 중 하나인, D2D 통신 수행 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 통신을 수행하는 단말 장치에 있어서,
    송수신기; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 서비스 요청(service request)의 전송을 통해 RRC(Radio Resource Control) 연결 상태로 전환하고, 상기 D2D 통신을 위한 리소스를 할당 받고, 상기 할당 받은 리소스를 통해 D2D 신호를 전송하고, 상기 D2D 신호를 전송 후 SIB(System Information Block)를 수신하며,
    상기 SIB가 리소스 풀에 관한 정보를 포함하는 경우, 상기 단말은 RRC 연결 실패(RRC connection failure)가 발생해도 RRC 리커버리 관련 동작을 수행하지 않는, 단말 장치.
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