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WO2017078485A1 - 무선 통신 시스템에서 서빙 노드 이전 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 서빙 노드 이전 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2017078485A1
WO2017078485A1 PCT/KR2016/012700 KR2016012700W WO2017078485A1 WO 2017078485 A1 WO2017078485 A1 WO 2017078485A1 KR 2016012700 W KR2016012700 W KR 2016012700W WO 2017078485 A1 WO2017078485 A1 WO 2017078485A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
scef
terminal
serving node
message
mme
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/012700
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
류진숙
김현숙
김래영
Original Assignee
엘지전자(주)
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(주) filed Critical 엘지전자(주)
Priority to US15/773,441 priority Critical patent/US10225768B2/en
Priority to EP16862500.2A priority patent/EP3373620B1/en
Priority to KR1020187013373A priority patent/KR102045408B1/ko
Priority to CN201680072423.1A priority patent/CN108370506B/zh
Publication of WO2017078485A1 publication Critical patent/WO2017078485A1/ko
Priority to US16/243,841 priority patent/US10624004B2/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/0005—Control or signalling for completing the hand-off
    • H04W36/0011—Control or signalling for completing the hand-off for data sessions of end-to-end connection
    • H04W36/0033—Control or signalling for completing the hand-off for data sessions of end-to-end connection with transfer of context information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/0005—Control or signalling for completing the hand-off
    • H04W36/0055—Transmission or use of information for re-establishing the radio link
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/08—Reselecting an access point
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
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    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/02—Processing of mobility data, e.g. registration information at HLR [Home Location Register] or VLR [Visitor Location Register]; Transfer of mobility data, e.g. between HLR, VLR or external networks
    • H04W8/04—Registration at HLR or HSS [Home Subscriber Server]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/02—Processing of mobility data, e.g. registration information at HLR [Home Location Register] or VLR [Visitor Location Register]; Transfer of mobility data, e.g. between HLR, VLR or external networks
    • H04W8/08—Mobility data transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method for supporting / supporting a relocation of a serving node and an apparatus for supporting the same.
  • Mobile communication systems have been developed to provide voice services while ensuring user activity.
  • the mobile communication system has expanded not only voice but also data service.As a result of the explosive increase in traffic, a shortage of resources and users are demanding higher speed services, a more advanced mobile communication system is required. have.
  • An object of the present invention is to provide a serving node (eg, MME (Mobility Management Entity), SGSN (Serving GPRS) of a terminal when transmitting small data (eg, non-IP data) using a service capability exposure function (SCEF). Packet Radio Service (Supporting Node), etc.), even if the mobile terminal terminated call (Mobile terminated call) to perform a mobile node transfer method for smoothly performing.
  • MME Mobility Management Entity
  • SGSN Serving GPRS
  • SCEF service capability exposure function
  • An aspect of the present invention provides a method for a first serving node to perform relocation of a serving node in a wireless communication system, the method comprising receiving a Tracking Area Update Request (TAU Request) message from a terminal If the first serving node receiving the TAU Request message is different from the second serving node which is the old node, transmitting a location update request to the home subscriber server (HSS); and The first serving node is different from the second serving node that is the old node, and the UE transmits / receives Non-IP (Non-IP) data through a Service Capability Exposure Function (SCEF). If a connection for the connection (connection) is established, it may include transmitting a location update (Update Location) message to the SCEF.
  • TAU Request Tracking Area Update Request
  • HSS home subscriber server
  • SCEF Service Capability Exposure Function
  • a first serving node for performing relocation of a serving node in a wireless communication system includes a communication module for transmitting and receiving a signal and a processor controlling the communication module.
  • the processor may include: a second serving node receiving a tracking area update request (TAU Request) message from a terminal, wherein the first serving node receiving the TAU request message is an old node; If different, it transmits a location update request (Update Location Request) to the Home Subscriber Server (HSS), the first serving node receiving the TAU Request message is different from the second serving node that is the old node (old node), If a connection is established for the transmission and reception of Non-IP (Non-IP) data through the SCEF (Service Capability Exposure Function) in the terminal, Can be configured to send an Update Location message.
  • TAU Request tracking area update request
  • HSS Home Subscriber Server
  • the context request message is transmitted to the second serving node to obtain a UE context.
  • a context response message including the UE context is received, and the UE context is used. It may be determined whether a connection for transmitting / receiving non-IP data is established in the terminal.
  • the type of PDN connection between the UE and a packet data network (PDN) is Non-IP, and an SCEF selection call is made to subscription information corresponding to the PDN connection. If is included, it can be determined that the connection for the transmission and reception of non-IP (Non-IP) data via the SCEF to the terminal can be determined.
  • PDN packet data network
  • the Update Location message may be sent to the SCEF.
  • an Update Location Acknowledgment message for confirming a location update may be received in response to the Update Location message from the SCEF.
  • the non-IP (Non-IP) data in the Non-Access Stratum (NAS) Packet Data Unit (PDU) is included Can be transmitted to the terminal.
  • NAS Non-Access Stratum
  • the SCEF since the SCEF can recognize the latest serving node, it can be transmitted smoothly without failure in the terminal termination call transmission.
  • the SCEF since the SCEF does not need to query the location (ie, routing information) of the serving node to the home subscriber server (HSS) when transmitting the terminal termination call, signaling overhead can be reduced.
  • FIG. 1 is a view briefly illustrating an EPS (Evolved Packet System) to which the present invention can be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • E-UTRAN evolved universal terrestrial radio access network
  • FIG. 3 illustrates the structure of an E-UTRAN and an EPC in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 shows a structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5 is a diagram exemplarily illustrating a structure of a physical channel in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a contention based random access procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 7 is a diagram briefly illustrating an attach procedure in a wireless communication system to which the present invention may be applied.
  • FIG. 8 is a diagram exemplarily illustrating a PDN connection procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a Machine-Type Communication (MTC) architecture in a wireless communication system to which the present invention may be applied.
  • MTC Machine-Type Communication
  • FIG. 10 illustrates an architecture for Service Capability Exposure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an end-to-end small data flow in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 12 illustrates a cellular IoT network architecture proposed for efficient non-IP small data transmission via SCEF in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 13 illustrates a procedure for setting and deleting a monitoring event through an HSS in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 14 illustrates an MO small data transmission procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • 15 illustrates an MT small data transmission procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • 16 illustrates a link setup process for transmitting UL / DL data (ie, non-IP data) through MME and SCEF in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • UL / DL data ie, non-IP data
  • FIG. 17 illustrates an NIDD configuration procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 18 illustrates a T6a connection establishment procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 19 illustrates a terminal terminated NIDD procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 20 illustrates a tracking area update procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • 21 is a diagram illustrating a method of transferring a serving node according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a method of transferring a serving node according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a serving node migration method according to an embodiment of the present invention.
  • 24 is a block diagram of a communication device according to one embodiment of the present invention.
  • 25 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a 'base station (BS)' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point (AP), and the like. .
  • a 'terminal' may be fixed or mobile, and may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), and an AMS ( Advanced Mobile Station (WT), Wireless Terminal (WT), Machine-Type Communication (MTC) Device, Machine-to-Machine (M2M) Device, Device-to-Device (D2D) Device, etc.
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • MSS mobile subscriber station
  • SS subscriber station
  • AMS Advanced Mobile Station
  • WT Wireless Terminal
  • MTC Machine-Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • downlink means communication from a base station to a terminal
  • uplink means communication from a terminal to a base station.
  • a transmitter may be part of a base station, and a receiver may be part of a terminal.
  • a transmitter may be part of a terminal and a receiver may be part of a base station.
  • 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
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802, 3GPP and 3GPP2. 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.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • Evolved Packet System A network system consisting of an Evolved Packet Core (EPC), which is a packet switched core network based on Internet Protocol (IP), and an access network such as LTE and UTRAN.
  • EPC Evolved Packet Core
  • IP Internet Protocol
  • UMTS is an evolutionary network.
  • NodeB base station of UMTS network. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • eNodeB base station of EPS network. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • a terminal may be referred to in terms of terminal, mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the terminal may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smartphone, 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 "terminal” or “terminal” in the MTC related content may refer to an MTC terminal.
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • Machine Type Communication Communication performed by a machine without human intervention. It may also be referred to as M2M (Machine to Machine) communication.
  • MTC terminal MTC UE or MTC device or MTC device: a terminal (eg, vending machine, etc.) having a function of communicating via a mobile communication network (for example, communicating with an MTC server via a PLMN) and performing an MTC function; Meter reading, etc.).
  • MTC UE or MTC device or MTC device a terminal having a function of communicating via a mobile communication network (for example, communicating with an MTC server via a PLMN) and performing an MTC function; Meter reading, etc.).
  • MTC server A server on a network that manages an MTC terminal. It may exist inside or outside the mobile communication network. It may have an interface that an MTC user can access. In addition, the MTC server may provide MTC related services to other servers (Services Capability Server (SCS)), or the MTC server may be an MTC application server.
  • SCS Services Capability Server
  • MTC mobile broadband
  • services e.g., remote meter reading, volume movement tracking, weather sensors, etc.
  • (MTC) application server a server on a network where (MTC) applications run
  • MTC feature A function of a network to support an MTC application.
  • MTC monitoring is a feature for preparing for loss of equipment in an MTC application such as a remote meter reading
  • low mobility is a feature for an MTC application for an MTC terminal such as a vending machine.
  • the MTC user uses a service provided by the MTC server.
  • MTC subscriber An entity having a connection relationship with a network operator and providing a service to one or more MTC terminals.
  • MTC group A group of MTC terminals that share at least one MTC feature and belongs to an MTC subscriber.
  • SCS Services Capability Server
  • MTC-IWF MTC InterWorking Function
  • HPLMN Home PLMN
  • SCS provides the capability for use by one or more MTC applications.
  • External Identifier An identifier used by an external entity (e.g., an SCS or application server) of a 3GPP network to point to (or identify) an MTC terminal (or a subscriber to which the MTC terminal belongs). Globally unique.
  • the external identifier is composed of a domain identifier and a local identifier as follows.
  • Domain Identifier An identifier for identifying a domain in a control term of a mobile communication network operator.
  • One provider may use a domain identifier for each service to provide access to different services.
  • Local Identifier An identifier used to infer or obtain an International Mobile Subscriber Identity (IMSI). Local identifiers must be unique within the application domain and are managed by the mobile telecommunications network operator.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • RAN Radio Access Network: a unit including a Node B, a Radio Network Controller (RNC), and an eNodeB controlling the Node B in a 3GPP network. It exists at the terminal end and provides connection to the core network.
  • RNC Radio Network Controller
  • HLR Home Location Register
  • HSS Home Subscriber Server
  • RANAP RAN Application Part: between the RAN and the node in charge of controlling the core network (ie, Mobility Management Entity (MME) / Serving General Packet Radio Service (GPRS) Supporting Node) / MSC (Mobile Switching Center) Interface.
  • MME Mobility Management Entity
  • GPRS General Packet Radio Service
  • MSC Mobile Switching Center
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Non-Access Stratum A functional layer for transmitting and receiving signaling and traffic messages between a terminal and a core network in a UMTS and EPS protocol stack. The main function is to support the mobility of the terminal and to support the session management procedure for establishing and maintaining an IP connection between the terminal and the PDN GW.
  • SEF Service Capability Exposure Function
  • FIG. 1 is a diagram briefly illustrating an EPS (Evolved Packet System) to which the present invention may be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • the network structure diagram of FIG. 1 briefly reconstructs a structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • 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 improved data transfer capability.
  • 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.
  • the EPC may include various components, and in FIG. 1, some of them correspond to a Serving Gateway (SGW) (or S-GW), PDN GW (Packet Data Network Gateway) (or PGW or P-GW), A mobility management entity (MME), a Serving General Packet Radio Service (GPRS) Supporting Node (SGSN), and an enhanced Packet Data Gateway (ePDG) are shown.
  • SGW Serving Gateway
  • PDN GW Packet Data Network Gateway
  • MME mobility management entity
  • GPRS General Packet Radio Service
  • SGSN Serving General Packet Radio Service
  • 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.
  • 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.
  • untrusted networks such as 3GPP networks and non-3GPP networks (e.g., Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), trusted divisions such as Code Division Multiple Access (CDMA) networks or Wimax). It can serve as an anchor point for mobility management with the network.
  • I-WLANs Interworking Wireless Local Area Networks
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • 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 for supporting access to a network connection, allocation of network resources, tracking, paging, roaming, handover, and the like.
  • the MME controls the 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 includes 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.
  • an operator ie, an operator
  • 3GPP access based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • IMS 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.
  • various reference points may exist according to the network structure.
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility resources between trusted non-3GPP access and PDN GW.
  • S2b is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between the ePDG and the PDN GW.
  • E-UTRAN evolved universal terrestrial radio access network
  • the E-UTRAN system is an evolution from the existing UTRAN system and may be, for example, a 3GPP LTE / LTE-A system.
  • Communication networks are widely deployed to provide various communication services, such as voice (eg, Voice over Internet Protocol (VoIP)) over IMS and packet data.
  • voice eg, Voice over Internet Protocol (VoIP)
  • VoIP Voice over Internet Protocol
  • an E-UMTS network includes an E-UTRAN, an EPC, and one or more UEs.
  • the E-UTRAN consists of eNBs providing a control plane and a user plane protocol to the UE, and the eNBs are connected through an X2 interface.
  • X2 user plane interface (X2-U) is defined between eNBs.
  • the X2-U interface provides non guaranteed delivery of user plane packet data units (PDUs).
  • An X2 control plane interface (X2-CP) is defined between two neighboring eNBs.
  • X2-CP performs functions such as context transfer between eNBs, control of user plane tunnel between source eNB and target eNB, delivery of handover related messages, and uplink load management.
  • the eNB is connected to the terminal through a wireless interface and is connected to an evolved packet core (EPC) through the S1 interface.
  • EPC evolved packet core
  • the S1 user plane interface (S1-U) is defined between the eNB and the serving gateway (S-GW).
  • the S1 control plane interface (S1-MME) is defined between the eNB and the mobility management entity (MME).
  • the S1 interface performs an evolved packet system (EPS) bearer service management function, a non-access stratum (NAS) signaling transport function, network sharing, and MME load balancing function.
  • EPS evolved packet system
  • NAS non-access stratum
  • the S1 interface supports a many-to-many-relation between eNB and MME / S-GW.
  • MME provides NAS signaling security, access stratum (AS) security control, inter-CN inter-CN signaling to support mobility between 3GPP access networks, and performing and controlling paging retransmission.
  • EWS Earthquake and Tsunami Warning System
  • CMAS Commercial Mobile Alert System
  • FIG. 3 illustrates the structure of an E-UTRAN and an EPC in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • an eNB may select a gateway (eg, MME), route to the gateway during radio resource control (RRC) activation, scheduling of a broadcast channel (BCH), and the like. Dynamic resource allocation to the UE in transmission, uplink and downlink, and may perform the function of mobility control connection in the LTE_ACTIVE state.
  • the gateway is responsible for paging initiation, LTE_IDLE state management, ciphering of the user plane, System Architecture Evolution (SAE) bearer control, and NAS signaling encryption. It can perform the functions of ciphering and integrity protection.
  • FIG. 4 shows a structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 (a) shows the radio protocol structure for the control plane and FIG. 4 (b) shows the radio protocol structure for the user plane.
  • the layers of the air interface protocol between the terminal and the E-UTRAN are based on the lower three layers of the open system interconnection (OSI) standard model known in the art of communication systems. It may be divided into a first layer L1, a second layer L2, and a third layer L3.
  • the air interface protocol between the UE and the E-UTRAN consists of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally, and vertically stacks a protocol stack for transmitting data information. (protocol stack) It is divided into a user plane and a control plane, which is a protocol stack for transmitting control signals.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by the terminal and the network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • an application layer for example, voice data or Internet packet data
  • a physical layer which is a first layer (L1), provides an information transfer service to a higher layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer located at a higher level through a transport channel, and data is transmitted between the MAC layer and the physical layer through the transport channel.
  • Transport channels are classified according to how and with what characteristics data is transmitted over the air interface.
  • data is transmitted between different physical layers through a physical channel between a physical layer of a transmitter and a physical layer of a receiver.
  • the physical layer is modulated by an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • a physical downlink control channel is a resource allocation of a paging channel (PCH) and a downlink shared channel (DL-SCH) and uplink shared channel (UL-SCH) to the UE.
  • PCH paging channel
  • DL-SCH downlink shared channel
  • UL-SCH uplink shared channel
  • the PDCCH may carry an UL grant that informs the UE of resource allocation of uplink transmission.
  • PDFICH physical control format indicator channel informs the UE of the number of OFDM symbols used for PDCCHs and is transmitted every subframe.
  • a physical HARQ indicator channel (PHICH) carries a HARQ acknowledgment (ACK) / non-acknowledge (NACK) signal in response to uplink transmission.
  • the physical uplink control channel (PUCCH) carries uplink control information such as HARQ ACK / NACK, downlink request and channel quality indicator (CQI) for downlink transmission.
  • a physical uplink shared channel (PUSCH) carries a UL-SCH.
  • the MAC layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the MAC layer multiplexes / demultiplexes into a transport block provided as a physical channel on a transport channel of a MAC service data unit (SDU) belonging to the logical channel and mapping between the logical channel and the transport channel.
  • SDU MAC service data unit
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission. Functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs.
  • the RLC layer In order to guarantee the various quality of service (QoS) required by the radio bearer (RB), the RLC layer has a transparent mode (TM), an unacknowledged mode (UM) and an acknowledgment mode (AM). There are three modes of operation: acknowledge mode.
  • AM RLC provides error correction through an automatic repeat request (ARQ). Meanwhile, when the MAC layer performs an RLC function, the RLC layer may be included as a functional block of the MAC layer.
  • the packet data convergence protocol (PDCP) layer of the second layer (L2) performs user data transmission, header compression, and ciphering functions in the user plane.
  • Header compression is relatively large and large in order to allow efficient transmission of Internet protocol (IP) packets, such as IPv4 (internet protocol version 4) or IPv6 (internet protocol version 6), over a small bandwidth wireless interface. It means the function to reduce the IP packet header size that contains unnecessary control information.
  • IP Internet protocol
  • IPv4 Internet protocol version 4
  • IPv6 Internet protocol version 6
  • a radio resource control (RRC) layer located at the lowest part of the third layer L3 is defined only in the control plane.
  • the RRC layer serves to control radio resources between the terminal and the network.
  • the UE and the network exchange RRC messages with each other through the RRC layer.
  • the RRC layer controls the logical channel, transport channel and physical channel with respect to configuration, re-configuration and release of radio bearers.
  • the radio bearer means a logical path provided by the second layer (L2) for data transmission between the terminal and the network.
  • Establishing a radio bearer means defining characteristics of a radio protocol layer and a channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method.
  • the radio bearer may be further divided into two signaling radio bearers (SRBs) and data radio bearers (DRBs).
  • SRB is used as a path for transmitting RRC messages in the control plane
  • DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
  • a non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • NAS non-access stratum
  • One cell constituting the base station is set to one of the bandwidth, such as 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz to provide a downlink or uplink transmission service to multiple terminals.
  • Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • a downlink transport channel for transmitting data from a network to a terminal includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a PCH for transmitting a paging message, and a DL-SCH for transmitting user traffic or control messages.
  • BCH broadcast channel
  • PCH for transmitting a paging message
  • DL-SCH for transmitting user traffic or control messages.
  • Traffic or control messages of the downlink multicast or broadcast service may be transmitted through the DL-SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • an uplink transport channel for transmitting data from a terminal to a network includes a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message, and an UL-SCH (uplink shared) for transmitting user traffic or a control message. channel).
  • RACH random access channel
  • UL-SCH uplink shared
  • the logical channel is on top of the transport channel and is mapped to the transport channel.
  • the logical channel may be divided into a control channel for transmitting control region information and a traffic channel for delivering user region information.
  • the control channel includes a broadcast control channel (BCCH), a paging control channel (PCCH), a common control channel (CCCH), a dedicated control channel (DCCH), multicast And a control channel (MCCH: multicast control channel).
  • Traffic channels include a dedicated traffic channel (DTCH) and a multicast traffic channel (MTCH).
  • PCCH is a downlink channel that carries paging information and is used when the network does not know the cell to which the UE belongs.
  • CCCH is used by a UE that does not have an RRC connection with the network.
  • the DCCH is a point-to-point bi-directional channel used by a terminal having an RRC connection for transferring dedicated control information between the UE and the network.
  • DTCH is a point-to-point channel dedicated to one terminal for transmitting user information that may exist in uplink and downlink.
  • MTCH is a point-to-multipoint downlink channel for carrying traffic data from the network to the UE.
  • the DCCH may be mapped to the UL-SCH
  • the DTCH may be mapped to the UL-SCH
  • the CCCH may be mapped to the UL-SCH.
  • the BCCH may be mapped with the BCH or DL-SCH
  • the PCCH may be mapped with the PCH
  • the DCCH may be mapped with the DL-SCH.
  • the DTCH may be mapped with the DL-SCH
  • the MCCH may be mapped with the MCH
  • the MTCH may be mapped with the MCH.
  • FIG. 5 is a diagram exemplarily illustrating a structure of a physical channel in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • a physical channel transmits signaling and data through a radio resource including one or more subcarriers in a frequency domain and one or more symbols in a time domain.
  • One subframe having a length of 1.0 ms is composed of a plurality of symbols.
  • the specific symbol (s) of the subframe eg, the first symbol of the subframe
  • the PDCCH carries information about dynamically allocated resources (eg, a resource block, a modulation and coding scheme (MCS), etc.).
  • MCS modulation and coding scheme
  • the UE performs an RRC connection re-establishment procedure. Cases are performed.
  • a contention-based random access procedure in which the UE randomly selects and uses one preamble within a specific set And a non-contention based random access procedure using a random access preamble allocated by a base station only to a specific terminal.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a contention based random access procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the UE randomly selects one random access preamble (RACH preamble) from a set of random access preambles indicated through system information or a handover command, and A physical RACH (PRACH) resource capable of transmitting a random access preamble is selected and transmitted.
  • RACH preamble random access preamble
  • PRACH physical RACH
  • the base station receiving the random access preamble from the terminal decodes the preamble and obtains an RA-RNTI.
  • the RA-RNTI associated with the PRACH in which the random access preamble is transmitted is determined according to the time-frequency resource of the random access preamble transmitted by the corresponding UE.
  • the base station transmits a random access response addressed to the RA-RNTI obtained through the preamble on the first message to the terminal.
  • the random access response includes a random access preamble identifier (RA preamble index / identifier), an uplink grant (UL grant) indicating an uplink radio resource, a temporary cell identifier (TC-RNTI), and a time synchronization value ( TAC: time alignment commands) may be included.
  • the TAC is information indicating a time synchronization value that the base station sends to the terminal to maintain uplink time alignment.
  • the terminal updates the uplink transmission timing by using the time synchronization value. When the terminal updates the time synchronization, a time alignment timer is started or restarted.
  • the UL grant includes an uplink resource allocation and a transmit power command (TPC) used for transmission of a scheduling message (third message), which will be described later. TPC is used to determine the transmit power for the scheduled PUSCH.
  • TPC transmit power command
  • the base station After the UE transmits the random access preamble, the base station attempts to receive its random access response within the random access response window indicated by the system information or the handover command, and PRACH
  • the PDCCH masked by the RA-RNTI corresponding to the PDCCH is detected, and the PDSCH indicated by the detected PDCCH is received.
  • the random access response information may be transmitted in the form of a MAC packet data unit (MAC PDU), and the MAC PDU may be transmitted through a PDSCH.
  • MAC PDU MAC packet data unit
  • the monitoring stops the random access response.
  • the random access response message is not received until the random access response window ends, or if a valid random access response having the same random access preamble identifier as the random access preamble transmitted to the base station is not received, the random access response is received. Is considered to have failed, and then the UE may perform preamble retransmission.
  • the terminal When the terminal receives a valid random access response to the terminal, it processes each of the information included in the random access response. That is, the terminal applies the TAC, and stores the TC-RNTI. In addition, by using the UL grant, the data stored in the buffer of the terminal or newly generated data is transmitted to the base station.
  • an RRC connection request generated in the RRC layer and delivered through the CCCH may be included in the third message and transmitted.
  • the RRC layer is generated in the RRC layer and CCCH.
  • the RRC connection reestablishment request delivered through the RRC connection reestablishment request may be included in the third message and transmitted. It may also include a NAS connection request message.
  • the third message should include the identifier of the terminal.
  • C-RNTI valid cell identifier allocated in the corresponding cell before the random access procedure
  • the UE If the UE transmits data corresponding to the UL grant, it starts a timer for contention resolution (contention resolution timer).
  • the base station When the base station receives the C-RNTI of the terminal through the third message from the terminal, the base station transmits a fourth message to the terminal using the received C-RNTI.
  • the unique identifier ie, S-TMSI or random number
  • the fourth message is transmitted using the TC-RNTI allocated to the terminal in the random access response.
  • the fourth message may include an RRC connection setup message.
  • the terminal After transmitting the data including its identifier through the UL grant included in the random access response, the terminal waits for an instruction of the base station to resolve the collision. That is, it attempts to receive a PDCCH to receive a specific message.
  • the third message transmitted in response to the UL grant is its C-RNTI
  • the identifier is a unique identifier (that is, In the case of S-TMSI or a random number, it attempts to receive the PDCCH using the TC-RNTI included in the random access response.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure is normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal acquires the C-RNTI through the fourth message, and then the terminal and the network transmit and receive a terminal-specific message using the C-RNTI.
  • the random access procedure is terminated by only transmitting the first message and transmitting the second message.
  • the terminal before the terminal transmits the random access preamble to the base station as the first message, the terminal is allocated a random access preamble from the base station, and transmits the allocated random access preamble to the base station as a first message, and sends a random access response from the base station.
  • the random access procedure is terminated by receiving.
  • FIG. 7 is a diagram briefly illustrating an attach procedure in a wireless communication system to which the present invention may be applied.
  • the attach procedure is generally used to establish a connection to a network when the UE enters an E-UTRAN cell. It may also be used in case of handover from the non-3GPP network to the E-UTRAN.
  • the UE initiates the attach procedure by sending an Attach Request message to the MME.
  • the attach request message includes an International Mobile Subscriber Identity (IMSI) of the terminal, a PDN type requested by the terminal, and the like.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • PDN type indicates an IP version (ie, IPv4, IPv4v6, IPv6) requested by the terminal.
  • the Attach Request message is included in the RRC Connection Setup Complete message in the RRC connection and delivered, and is included in the Initial UE message in the S1 signaling connection.
  • the UE may transmit an Attach Request message together with a PDN Connectivity Request message in order to request PDN connectivity.
  • the MME requests and receives information for authentication from the HSS for terminal authentication, and performs mutual authentication with the terminal.
  • the MME registers the location of the terminal to the HSS and receives user subscription information (ie, subscribed QoS Profile) from the HSS to create a default bearer for the terminal.
  • user subscription information ie, subscribed QoS Profile
  • the subscription information does not include IP address information for the corresponding terminal, but in the case of static IP address allocation, the subscription information is fixed assigned to the corresponding terminal. Contains IP address information.
  • the MME assigns a default EPS bearer ID and sends a Create Session Request message to the S-GW.
  • the Create Session Request message includes the IMSI of the UE, the EPS bearer ID, the P-GW ID selected by the MME for creating the EPS bearer (ie, the P-GW address), the subscription QoS profile received from the APN, the HSS, and the PDN. Type, IP address (ie, PDN address) of the terminal, and the like.
  • the PDN type includes the same PDN type information received from the terminal.
  • the IP address of the terminal may be set to 0.
  • the static IP address information allocated to the terminal may be Inclusively).
  • the S-GW allocates an S5 S-GW Tunnel Endpoint Identifier (TEID) to create an S5 bearer with the P-GW included in the Create Session Request message received from the MME, and the corresponding P-GW. Send a Create Session Request message to the user.
  • TEID S5 S-GW Tunnel Endpoint Identifier
  • the Create Session Request message includes the IMSI, EPS bearer ID, S5 S-GW TEID, APN, subscription QoS profile, PDN type (i.e., IP version), IP address (i.e., PDN address) of the terminal, etc. It includes.
  • the P-GW allocates an Internet Protocol (IP) address to be used by the terminal and performs a PCRF and IP connectivity access network (IP-CAN) session establishment / modification procedure.
  • IP Internet Protocol
  • IP-CAN IP connectivity access network
  • the P-GW may allocate an IP address selected from the IP address pool owned by the P-GW to the terminal in the case of dynamic IP address allocation, and a static IP address allocation. ),
  • the fixed IP address information (included in the subscription information) allocated to the terminal may be identically allocated.
  • the P-GW allocates a P-GW Tunnel Endpoint Identifier (TEID) to create an S5 bearer with the S-GW, and sends a session creation response to the S-GW in response to a Create Session Request message. Create Session Response) message.
  • TEID P-GW Tunnel Endpoint Identifier
  • the Create Session Response message includes an IMSI of the terminal, an EPS bearer ID, an S5 P-GW TEID, a subscription QoS profile, a PDN type, an IP address assigned to the terminal (ie, a PDN address), and the like.
  • the P-GW indicates to the UE why the PDN type is modified along with the PDN type.
  • the generation of the S5 bearer between the S-GW and the P-GW is completed, and the S-GW may transmit uplink traffic to the P-GW or receive downlink traffic from the P-GW.
  • the S-GW allocates the S1 S-GW TEID to create the S1 bearer, and sends a Create Session Response message to the MME in response to the Create Session Request message.
  • the Create Session Response message includes an IMSI of the terminal, an EPS bearer ID, an S1 S-GW TEID, a PDN type, an IP address assigned to the terminal (ie, a PDN address), and the like.
  • the MME transmits an attach accept message to the terminal in response to an attach request message.
  • Attach Accept message includes EPS bearer ID, APN, IP address (ie PDN address) of UE assigned by P-GW, PDN type, Tracking Area Identity (TAI) list, TAU timer, etc. It includes.
  • the attach accept message is included in an initial context setup request message in the S1 signaling connection and delivered to the base station.
  • the base station After completing this procedure, the generation of the uplink S1 bearer between the base station and the S-GW is completed, the base station can transmit the uplink traffic to the S-GW.
  • the attach accept message is included in the RRC connection reconfiguration message in the RRC connection and transmitted from the base station to the terminal.
  • the terminal may transmit the uplink traffic to the base station or receive downlink traffic from the base station.
  • the base station transmits an initial context setup response message to the MME in response to the initial context setup request message.
  • the Initial Context Setup Response message includes an S1 eNB TEID.
  • the terminal transmits an Attach Complete message to the MME in response to the Attach Accept message.
  • the Attach Complete message is included in the UL Information Transfer message in the RRC connection and transmitted, and is included in the Uplink NAS Transport message in the S1 signaling connection.
  • the terminal may transmit the uplink data to the P-GW.
  • the MME delivers the S1 eNB TEID received from the base station to the S-GW through a Modify Bearer Request message.
  • the base station can receive the downlink traffic from the S-GW.
  • bearers are updated between the S-GW and the P-GW.
  • the S-GW sends a Modify Bearer Response message to the MME in response to the Modify Bearer Request message.
  • the P-GW may transmit the downlink data to the terminal. That is, the terminal may establish a connection with the PDN and receive the PDN service using the assigned IP address.
  • the MME sends a Notify Request message to the HSS including the P-GW ID (ie, P-GW address) and APN as needed.
  • P-GW ID ie, P-GW address
  • APN APN
  • the HSS stores the P-GW ID (ie, P-GW address) and associated APN and sends a Notify Response message to the MME.
  • P-GW ID ie, P-GW address
  • the UE requested PDN connectivity procedure is used for the UE to request connection (including assignment of a default bearer) to an additional PDN through the E-UTRAN.
  • FIG. 8 is a diagram exemplarily illustrating a PDN connection procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the UE initiates a UE Requested PDN procedure by sending a PDN Connectivity Request message to the MME.
  • the PDN Connectivity Request message includes an APN, a PDN type (ie, an IP version) requested by the UE, and the like.
  • the PDN type indicates the IP version (ie, IPv4, IPv4v6, IPv6) requested by the terminal.
  • the MME verifies whether the APN provided by the terminal is allowed by the subscription information. If the terminal does not provide the APN in the PDN Connectivity Request message, the MME uses the APN from the default PDN subscription context.
  • the MME assigns an EPS bearer ID and sends a Create Session Request message to the S-GW.
  • the Create Session Request message includes the IMSI of the UE, the EPS bearer ID, the P-GW ID selected by the MME for creating the EPS bearer (ie, the P-GW address), the subscription QoS profile received from the APN, the HSS, and the PDN. Type, IP address (ie, PDN address) of the terminal, and the like.
  • the PDN type includes the same PDN type information received from the terminal.
  • the IP address of the terminal may be set to 0.
  • the static IP address information allocated to the terminal may be Inclusively).
  • the S-GW allocates an S5 S-GW Tunnel Endpoint Identifier (TEID) to create an S5 bearer with the P-GW included in the Create Session Request message received from the MME, and the corresponding P-GW. Send a Create Session Request message to the user.
  • TEID S5 S-GW Tunnel Endpoint Identifier
  • the Create Session Request message includes the IMSI, EPS bearer ID, S5 S-GW TEID, APN, subscription QoS profile, PDN type (i.e., IP version), IP address (i.e., PDN address) of the terminal, etc. It includes.
  • the P-GW allocates an Internet Protocol (IP) address to be used by the terminal and performs a PCRF and IP connectivity access network (IP-CAN) session establishment / modification procedure.
  • IP Internet Protocol
  • IP-CAN IP connectivity access network
  • the P-GW may allocate an IP address selected from the IP address pool owned by the P-GW to the terminal in the case of dynamic IP address allocation, and a static IP address allocation. ),
  • the fixed IP address information (included in the subscription information) allocated to the terminal may be identically allocated.
  • the P-GW allocates a P-GW Tunnel Endpoint Identifier (TEID) to create an S5 bearer with the S-GW, and responds to the S-GW with a session creation response (in response to a Create Session Request message). Create Session Response) message.
  • TEID P-GW Tunnel Endpoint Identifier
  • the Create Session Response message includes an IMSI of the terminal, an EPS bearer ID, an S5 P-GW TEID, a subscription QoS profile, a PDN type, an IP address assigned to the terminal (ie, a PDN address), and the like.
  • the P-GW indicates to the UE why the PDN type is modified along with the PDN type.
  • the generation of the S5 bearer between the S-GW and the P-GW is completed, and the S-GW may transmit uplink traffic to the P-GW or receive downlink traffic from the P-GW.
  • the S-GW allocates the S1 S-GW TEID to create the S1 bearer, and sends a Create Session Response message to the MME in response to the Create Session Request message.
  • the Create Session Response message includes an IMSI of the terminal, an EPS bearer ID, an S1 S-GW TEID, a PDN type, an IP address assigned to the terminal (ie, a PDN address), and the like.
  • the MME transmits a PDN Connectivity Accept message to the UE in response to the PDN Connectivity Request message.
  • the PDN Connectivity Accept message includes an EPS bearer ID, an APN, an IP address (ie, a PDN address), a PDN type, etc. of a UE allocated by the P-GW.
  • the PDN Connectivity Accept message is included in the bearer setup request message in the S1 signaling connection and delivered to the base station.
  • the base station After completing this procedure, the generation of the uplink S1 bearer between the base station and the S-GW is completed, the base station can transmit the uplink traffic to the S-GW.
  • the PDN Connectivity Accept message is included in the RRC Connection Reconfiguration message in the RRC connection and transmitted from the base station to the terminal.
  • the terminal may transmit the uplink traffic to the base station or receive downlink traffic from the base station.
  • the terminal transmits an RRC connection reconfiguration complete message to the base station.
  • the base station sends a bearer setup response message to the MME.
  • the bearer setup response message includes an S1 eNB TEID.
  • the terminal transmits a PDN Connectivity Complete message including the EPS bearer ID to the MME.
  • the terminal may transmit the uplink data to the P-GW.
  • the MME forwards the S1 eNB TEID received from the base station to the S-GW through a Modify Bearer Request message.
  • the base station can receive the downlink traffic from the S-GW.
  • the S-GW sends a Modify Bearer Response message to the MME in response to the Modify Bearer Request message.
  • the P-GW may transmit the downlink data to the terminal. That is, the terminal may establish a connection with the PDN and receive the PDN service using the assigned IP address.
  • the MME sends a Notify Request message to the HSS that includes the P-GW ID (ie, P-GW address) and APN as needed.
  • P-GW ID ie, P-GW address
  • APN APN
  • the HSS stores the P-GW ID (ie, P-GW address) and associated APN and sends a Notify Response message to the MME.
  • Power Saving Mode is one of 3GPP Release-12 (rel-12) advanced MTC (Enhancements for MTC) features, which allows the terminal to receive paging and mobility management.
  • TAU the network agrees or is provided with an active time and a periodic TAU timer (P-TAU).
  • the UE When receiving the Active Time value in the network, the UE receives the paging by maintaining the ECM-IDLE state for the corresponding Active Time when the switch from ECM-CONNECTED to ECM-IDLE.
  • the PSM enters into the PSM and stops all AS (Access Stratrum) operations.
  • the MME starts an active timer with an Active Time value whenever the UE enters the ECM-IDLE mode.
  • the active timer expires, the MME infers that the terminal is unreachable.
  • the active time means a time for which a terminal supporting a state using a power saving function (eg, a power saving mode (PSM), etc.) maintains an ECM-IDLE (or RRC_IDLE) state.
  • a power saving function eg, a power saving mode (PSM), etc.
  • the UE When the UE expires the periodic TAU timer, the UE enables the AS operation again and performs the TAU, and the network stops the implicit detach timer of the UE.
  • the UE may wake up whenever desired for a mobile originated call (eg, uplink data packet transfer).
  • the user wakes up every P-TAU cycle to perform a TAU, and during this time, the paging reception operation is performed. After executing, it enters PSM mode again and sleeps.
  • an ECM connection (ECM (EPS connection management))-CONNECTED state and an ECM idle (ECM-IDLE) state are defined to manage a signaling connection between a terminal and a network.
  • ECM connection state and the ECM idle state may also be applied to the terminal and the MME.
  • the ECM connection consists of an RRC connection established between the terminal and the base station and an S1 signaling connection established between the base station and the MME.
  • the RRC state indicates whether the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station are logically connected. That is, when the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is connected, the terminal is in an RRC_CONNECTED state. If the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is not connected, the terminal is in the RRC idle (RRC_IDLE) state.
  • the RRC_CONNECTED state refers to a state in which the terminal can receive service in units of cells while the terminal is connected to a specific cell, and the terminal is managed in units of cells.
  • the terminal does not have a connection with a base station and maintains only a connection with a mobility management entity (MME), and the terminal is managed in a tracking area (TA) unit that is larger than a cell. . That is, the RRC_IDLE state terminal wakes up intermittently and monitors a paging channel (PCH) in order to check whether there is a paging message transmitted to it. That is, the terminal performs a discontinuous reception (DRX) set by a non-access stratum (NAS) using a uniquely assigned ID in the tracking area.
  • the terminal may receive a broadcast of system information and paging information by monitoring a paging signal at a specific paging time point every terminal-specific paging DRX cycle.
  • the terminal switches to the RRC_CONNECTE mode through a service request procedure.
  • the terminal needs to transition to the ECM connection state in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data.
  • the initial terminal is in the ECM idle state, and when the terminal successfully registers with the corresponding network through an initial attach procedure, the terminal and the MME transition to the ECM connected state.
  • the terminal is in the ECM idle state.
  • the UE and the MME are transitioned to the ECM connected state.
  • the 3GPP LTE / LTE-A system uses a discontinuous reception (DRX) technique of the terminal to minimize the power of the terminal.
  • DRX discontinuous reception
  • the DRX defined in the 3GPP LTE / LTE-A system may be used in both the sleep mode of the UE and the RRC_IDLE state.
  • the UE may monitor the PDCCH based on an RNTI (eg, C-RNTI, SI-RNTI, P-RNTI, etc.) which is a unique identifier of the UE.
  • RNTI eg, C-RNTI, SI-RNTI, P-RNTI, etc.
  • Monitoring of the PDCCH can be controlled by the DRX operation, the parameters related to the DRX is transmitted by the base station to the terminal by the RRC message. If the terminal has a DRX parameter configured in the RRC connected state, the terminal performs discontinuous monitoring on the PDCCH based on the DRX operation. On the other hand, if the DRX parameter is not configured, the UE monitors the continuous PDCCH.
  • the terminal receiving the paging message may perform DRX for the purpose of reducing power consumption.
  • the network configures a plurality of paging occasions (paging occasions) for each time period called a paging cycle, a specific terminal receives a paging message only at a time of a specific paging time, and a terminal at a time other than the specific paging time. Do not receive a paging channel.
  • one paging time point may correspond to one TTI.
  • Extended DRX extends the existing maximum 2.56s paging DRX cycle from minutes to minutes to minimize the power consumption of the terminal. to be.
  • the eDRX may be applied to an idle mode and a connected mode.
  • Extended idle mode DRX for connected mode is relatively shorter than DRX for idle mode up to 10.24s.
  • an unreachable state of the UE may mean an unreachable state (that is, a DRX interval in which the UE does not monitor a paging channel) by paging.
  • the accessible state of the terminal is immediately accessible to the terminal by the ECM-CONNECTED mode and / or paging (that is, the terminal monitors a paging channel). Section).
  • the eDRX may determine that the DRX interval is relatively longer than the normal DRX mode and thus may not be temporarily accessible even in the idle interval.
  • support for generic DRX (2.56 seconds) enables data delivery after a maximum of 2.56 seconds, but immediate data delivery is possible because eDRX (for example, 10 minutes) has a maximum delay of 10 minutes. You can think of this as impossible and practically unreachable.
  • the terminal and the network may negotiate the use of extended idle mode DRX (NASX) through NAS signaling to reduce power consumption of the terminal.
  • NASX extended idle mode DRX
  • a terminal applying the extended idle mode DRX may use mobile terminating data and / or a network originated procedure within a specific time delay depending on the DRX cycle value.
  • Terminals that want to use extended idle mode DRX need to specifically control end-to-end services or data delivery, and in particular, the end-to-end data needs to consider delay tolerance of end-to-end data.
  • the network (especially the network side application) can send end-to-end data, SMS or device triggers and needs to know if extended idle mode DRX is ready.
  • the terminal should request extended idle mode DRX only if all expected terminal end communication has tolerance to delay.
  • the terminal In order to negotiate the use of the extended idle mode DRX, the terminal requests the extended idle mode DRX parameter during the attach procedure and the RAU / TAU procedure.
  • the SGSN / MME may reject or accept the request of the terminal for the extended idle mode DRX.
  • the SGSN / MME may provide a value different from the extended idle mode DRX parameter requested by the terminal based on an operator policy. If SGSN / MME accepts the use of extended idle mode DRX, the terminal applies extended idle mode DRX based on the received extended idle mode DRX parameter.
  • the terminal If the terminal does not receive the extended idle mode DRX parameter in the associated acceptance message, for example because the SGSN / MME rejects the request or the request is received by SGSN / MME that does not support extended idle mode DRX, the terminal Apply the existing DRX.
  • the MME may decide to:
  • PSM i.e. provide active time
  • extended idle mode DRX i.e. provide extended idle mode DRX parameters
  • the relevant parameters i.e., active time, P-TAU timer and / or extended idle mode DRX cycle value
  • the following attach or RAU / TAU procedure Is used until one of the above three is newly determined. If both extended idle mode DRX and PSM are activated, the extended idle mode DRX cycle can be set to have multiple paging points while the active timer is running.
  • the SGSN / MME may enable both PSM and extended idle mode DRX. This may allow the terminal to minimize power consumption during active time.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a Machine-Type Communication (MTC) architecture in a wireless communication system to which the present invention may be applied.
  • MTC Machine-Type Communication
  • An end-to-end application between a terminal (or MTC terminal) used for MTC and an MTC application may use services provided by the 3GPP system and optional services provided to the MTC server.
  • the 3GPP system may provide transport and communication services (including 3GPP bearer services, IMS and SMS) including various optimizations to facilitate MTC.
  • FIG. 9 shows that a terminal used for MTC is connected to a 3GPP network (UTRAN, E-UTRAN, GERAN, I-WLAN, etc.) through a Um / Uu / LTE-Uu interface.
  • the architecture of FIG. 9 includes various MTC models (Direct model, Indirect model, Hybrid model).
  • the application server is a server on a network on which an MTC application is executed.
  • the MTC application server the above-described technology for implementing various MTC applications may be applied, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the MTC application server may access the MTC server through a reference point API, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the MTC Application Server may be collocated with the MTC Server.
  • An MTC server (eg, the SCS server of FIG. 9) is a server on a network managing an MTC terminal and may be connected to a 3GPP network to communicate with terminals and PLMN nodes used for MTC.
  • the MTC-Interworking Function manages the interworking between the MTC server and the operator core network and may serve as a proxy for the MTC operation.
  • the MTC-IWF can relay or interpret the signaling protocol on the reference point Tsp to activate certain functions in the PLMN.
  • the MTC-IWF performs the functions of authenticating the MTC server before the MTC server establishes communication with the 3GPP network, authenticating the control plane request from the MTC server, and various functions related to trigger instructions described below. can do.
  • SMS-SC Short Message Service-Service Center
  • IP-SM-GW Internet Protocol Short Message GateWay
  • SME Short Message Entity
  • IP-SM-GW Internet Protocol Short Message GateWay
  • the charging data function (CDF) / charging gateway function (CGF) may perform an operation related to charging.
  • the HLR / HSS may function to store subscriber information (IMSI, etc.), routing information, configuration information, and the like and provide the MTC-IWF.
  • IMSI subscriber information
  • HSS may function to store subscriber information (IMSI, etc.), routing information, configuration information, and the like and provide the MTC-IWF.
  • the MSC / SGSN / MME may perform a control function such as mobility management, authentication, resource allocation, etc. for the UE's network connection.
  • a function of receiving a trigger instruction from the MTC-IWF and processing the message in the form of a message provided to the MTC terminal may be performed.
  • the Gateway GPRS Support Node (GGSN) / Serving-Gateway (S-GW) + Packet Date Network-Gateway (P-GW) may function as a gateway that manages the connection between the core network and the external network.
  • T5a one or more reference points of T5a, T5b, and T5c are referred to as T5.
  • user plane communication with the MTC server in the case of indirect and hybrid models, and communication with the MTC application server in the case of direct and hybrid models may be performed using existing protocols through reference points Gi and SGi. .
  • FIG. 10 illustrates an architecture for Service Capability Exposure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the architecture for Service Capability Exposure illustrated in FIG. 10 allows the 3GPP network to securely expose its services and capabilities provided by the 3GPP network interface to external 3rd party service provider applications. Makes it possible to do
  • SCEF Service Capability Exposure Function
  • SCEF is a key entity within the 3GPP architecture for service capability exposure that provides a means to securely expose the services and capabilities provided by the 3GPP network interface. )to be.
  • the SCEF is a key entity for providing a service function belonging to a trust domain operated by a mobile communication operator.
  • SCEF provides an API interface to third party service providers and provides 3GPP service functions to third party service providers through connection with various entities of 3GPP.
  • SCEF functionality may be provided by the SCS.
  • the MTC-IWF may be co-located with the SCEF.
  • a protocol eg DIAMETER, RESTful APIs, XML over HTTP, etc.
  • DIAMETER e.g. DIAMETER, RESTful APIs, XML over HTTP, etc.
  • the SCEF is an entity belonging to a trust domain, and may be operated by a cellular operator or may be operated by a third party operator that has a trusted relationship.
  • a node for service architecture exposing under work items such as Monitoring Enhancement (MONTE) and Architecture Enhancements for Service Capability Exposure (AESE) of 3GPP Release 13, the service is provided as shown in FIG. It is connected with 3GPP entities to provide various monitoring and billing functions to external third parties, and manages third party operators' communication patterns in EPS.
  • MONTE Monitoring Enhancement
  • AESE Architecture Enhancements for Service Capability Exposure
  • IOT Internet of Things
  • the Cellular Internet of Things defines a new wireless connection for IoT services, and two types of CIoT are under discussion in the 3GPP Release-13.
  • One is GERAN's solution in CIoT form, while the other is in Narrow Band Radio Access Technology (RAT) (e.g., NB-IOT) called Clean Slate.
  • RAT Narrow Band Radio Access Technology
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an end-to-end small data flow in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • non-IP data may be transmitted and received in a point-to-point tunnel manner between an AS and a CI Serving Gateway Node (C-SGN).
  • C-SGN is a node added to Rel-13 to support the CIoT terminal.
  • the SCEF framework can be used for sending and receiving Non-IP packets.
  • transmission and reception of Non-IP data may be performed between the AS / SCS and the C-SGN via the SCEF.
  • non-IP data may be transmitted and received between the C-SGN and the UE through the S1-MME reference point. That is, small data (eg, non-IP data) encrypted at the NAS layer may be transmitted and received between the UE and the C-SGN.
  • small data eg, non-IP data
  • C-SGN is a new logical entity and can be implemented to support only the essential functionality required for CIoT use cases as follows:
  • SMS Short Message Service
  • FIG. 12 illustrates a cellular IoT network architecture proposed for efficient non-IP small data transmission via SCEF in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • T6a is a reference point used between the SCEF and the serving MME
  • T6b is a reference point used between the SCEF and the serving SGSN.
  • T6a / T6b meets the following requirements:
  • T6a connects the SCEF to the serving MME
  • T6b connects the SCEF to the serving SGSN
  • -Supports functions such as monitoring event setting in the serving MME / SGSN by the SCEF and monitoring event reporting to the SCEF by the serving MME / SGSN.
  • Non-IP Data Delivery to / from Serving MME / SGSN
  • S6t is a reference point used between SCEF and HSS and satisfies the following requirements.
  • the SCEF is connected to an HSS including subscription and UE related information.
  • the monitoring event of small data transmission may be set as follows.
  • the Monitoring Event Configuration procedure Prior to Mobile Originated (MO) and Mobile Terminated (MT) small data transmission, the Monitoring Event Configuration procedure allows the MME / C-SGN and SCEF to send MO and MT small data, respectively. Obtain necessary information (SCEF ID and MME / C-SGN routing information).
  • FIG. 13 illustrates a procedure for setting and deleting a monitoring event through an HSS in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • SCS / AS is a Monitoring Request message (External Identifier (s)) or Mobile Station Integrated System Digital Network (MSRSDN) (SCS) / AS Identifier (SCS / AS Identifier).
  • SCS / AS Reference ID Monitoring Type, Maximum Number of Reports, Monitoring Duration, Monitoring Destination Address, Delete SCS / AS Reference ID for Deletion
  • MSRSDN Mobile Station Integrated System Digital Network
  • the SCS / AS may set the monitoring type to “SDT”.
  • the SCEF stores the SCS / AS Reference ID, SCS / AS Identifier, Monitoring Destination Address, Monitoring Duration, and Maximum Number of Reports. SCEF assigns an SCEF Reference ID. Based on operator policy, the SCS / AS is not authorized to carry out this request, or the Monitoring Request is malformed, or the SCS / AS submits a limit or rate of submission of the monitoring request. If SCEF is exceeded, the SCEF performs step 9 and provides an appropriate Cause value indicating an error. If the SCEF receives the SCS / AS Reference ID for Deletion, the SCEF derives an SCEF Reference ID for Deletion.
  • the SCEF provides a monitoring request message (External Identifier or MSISDN, SCEF ID, SCEF Reference ID, Monitoring Type, Maximum Number of Reports, Monitoring Duration, SCEF Reference ID for Deletion,
  • the paid party identifier (Chargeable Party Identifier) is transmitted to the HSS.
  • the HSS examines the Monitoring Request message. For example, with respect to the presence of an External Identifier or MSISDN, whether the parameters included in the message are within acceptable range to the operator, whether the monitoring event (s) are supported by the serving MME / SGSN, or the monitoring to be deleted. Check whether the event is valid. The HSS optionally authorizes a chargeable party identified by the Chargeable Party Identifier. If the above check fails, the HSS follows step 8 and provides a cause value indicating to the SCEF the reason for the failure condition.
  • MSISDN External Identifier
  • the HSS stores the SCEF Reference ID, SCEF ID, Maximum Number of Reports, Monitoring Duration, and SCEF Reference ID for Deletion provided by the SCEF.
  • the HSS When required by a particular Monitoring Type and the monitoring event (s) is supported by the serving MME / SGSN, the HSS will send an Insert Subscriber Data Request message (Monitoring Type, SCEF ID, SCEF Reference ID, Maximum Number of Reports, Monitoring Duration, SCEF Reference ID for Deletion, Chargeable Party Identifier) is transmitted to MME / SGSN.
  • an Insert Subscriber Data Request message (Monitoring Type, SCEF ID, SCEF Reference ID, Maximum Number of Reports, Monitoring Duration, SCEF Reference ID for Deletion, Chargeable Party Identifier) is transmitted to MME / SGSN.
  • the MME / SGSN verifies the request. For example, if the Monitoring Type is covered by a roaming agreement when the request is sent from another PLMN, or if it can service and delete the SCEF Reference ID for Deletion. If this check fails, the MME / SGSN follows step 7 and provides a cause value indicating to the SCEF the reason for the failure status. Based on operator policy, the MME / SGSN may also reject the request for other reasons (eg, overload or if the HSS has exceeded the quota or rate of the monitoring request). .
  • the MME / SGSN stores the received parameters, sends the indicated monitoring event if the monitoring event is not available at the MME / SGSN at the time of a one-time request and sends an Insert Subscriber Data Answer. Begin to observe.
  • the MME / SGSN deletes the monitoring setup identified by the SCEF Reference ID for Deletion.
  • the MME / SGSN sends an Insert Subscriber Data Answer (cause) message to the HSS. If the requested monitoring event is available in the MME / SGSN at the time the Insert Subscriber Data Answer is sent, the MME / SGSN includes a Monitoring Event Report in the Insert Subscriber Data Answer message.
  • the HSS sends a Monitoring Response message (SCEF Reference ID, Cause) to the SCEF to acknowledge the approval of the Monitoring Request and the deletion of the identified monitoring event configuration.
  • the HSS deletes the monitoring event configuration identified by the SCEF Reference ID. If the requested monitoring event is available to the HSS at the time of sending the Monitoring Response message or if the requested monitoring event is received from the MME / SGSN in step 7, the HSS includes a Monitoring Event Report in the Monitoring Response message.
  • the HSS deletes the associated monitoring event configuration.
  • the HSS determines whether the new MME / SGSN supports the requested monitoring event (s).
  • the HSS may include routing information of the MME / C-SGN in the monitoring response message.
  • the SCEF sends a Monitoring Response message (SCS / AS Reference ID, Cause) to the SCS / AS in order to confirm the approval of the Monitoring Request and the deletion of the identified monitoring event configuration. If the SCEF receives the Monitoring Event Report, the SCEF includes the Monitoring Event Report in the Monitoring Response message. If it is a one-time request and the Monitoring Response includes a Monitoring Event Report, the SCEF deletes the associated monitoring event configuration.
  • the SCS / AS Reference ID is a parameter generated by the SCS / AS and represents a specific transaction initiated by the SCS / AS toward the SCEF.
  • the SCS / AS Reference ID is stored in the SCEF.
  • the SCEF Reference ID is generated by the SCEF in order to associate a monitoring event report or deletion of the monitoring event with context information associated with a particular monitoring request in the SCEF.
  • the SCEF Reference ID is stored in the HSS, MME or SGSN.
  • the SCEF ID indicates the SCEF to which a Monitoring Indication message should be transmitted by HSS, MME or SGSN.
  • the SCEF ID is stored in the HSS, MME or SGSN.
  • the Monitoring Type identifies the specific monitoring event that is requested.
  • Maximum Number of Reports is an optional parameter and indicates the maximum number of event reports generated by the HSS, MME or SGSN until the associated monitoring event is considered expired.
  • Monitoring Duration is an optional parameter and indicates the absolute time when the associated monitoring event request is considered to have expired.
  • Including the Maximum Number of Reports (which has a value greater than 1) or Monitoring Duration indicates that the monitoring request is a Continuous Monitoring Request.
  • a Continuous Monitoring Request a single monitoring request may generate multiple Monitoring Indication messages. Can be generated.
  • the absence of both Maximum Number of Reports and Monitoring Duration indicates that the monitoring request is a one-time monitoring request.
  • a single monitoring request generates one monitoring report.
  • the monitoring request is considered to expire when one condition is met.
  • the Monitoring Destination Address is an optional parameter included by the SCS / AS to indicate that the Monitoring Indication (s) is to be delivered to an address different from the address of the requesting SCS / AS. The absence of this parameter indicates that the Monitoring Indication (s) is forwarded to the SCS / AS from which the monitoring request was issued.
  • the SCS / AS Reference ID for Deletion identifies the monitoring event configuration that must be deleted before applying the requested monitoring event configuration.
  • the SCEF Reference ID for Deletion identifies the monitoring event configuration that must be deleted before applying the requested monitoring event configuration.
  • Chargeable Party Identifier is an optional parameter included by the SCEF. This parameter identifies the entity on which the accounting / billing function is performed by the involved 3GPP network element.
  • MO small data ie, IP, non-IP, SMS
  • FIG. 14 illustrates an MO small data transmission procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the monitoring event is detected by the node where the monitoring event is set (ie, MME / C-SGN).
  • the MME / C-SGN may detect the monitoring event by receiving the MO small data.
  • the UE may request the AS of the UE to establish an RRC connection.
  • a new NAS message format for carrying small data packets within an encrypted Information Element (IE) may be used.
  • the unencrypted portion of this new NAS PDU may carry an "eKSI and Sequence Number" IE.
  • the MME / C-SGN may use an "eKSI and Sequence Number” IE and a SAE-Temporary Mobile Subscriber Identity (S-TMSI) to identify a security context for decrypting small data packets.
  • the RAN may deliver the NAS PDU to the MME / C-SGN.
  • the MME / C-SGN may decrypt the NAS message and obtain a small data packet.
  • the node ie, MME / C-SGN
  • MME / C-SGN sends a Monitoring Indication message (SCEF Reference ID and Monitoring Event Report) to the SCEF. If the monitoring event configuration was triggered by the One-time Monitoring Request, the monitoring event configuration is deleted by the MME / SGSN when this step is completed. If the MME / SGSN has a Maximum Number of Reports stored for this monitoring task, the MME / SGSN decrements it by one.
  • the monitoring event report may include MO small data.
  • the SCEF may respond to the MME / C-SGN with an acknowledgment message.
  • the SCEF retrieves the SCS / AS Reference ID associated with the Monitoring Destination Address or the address of the SCS / AS as a destination for the transmission of the Monitoring Indication message.
  • the SCEF transmits a Monitoring Indication message (SCS / AS Reference ID, External ID or MSISDN, Monitoring Information) to the identified destination.
  • the SCEF When the maximum number of reports is reached for a Continuous Monitoring Request, the SCEF sends an HSS (for monitoring events set up through HSS) or MME (s) / SGSN (s) (for monitoring events set directly in MME / SGSN). Request to delete the monitoring event setting according to steps 3-8 in the procedure of FIG. 13 associated with the related monitoring event setting above.
  • the SCEF sets the monitoring event according to steps 3-8 in the procedure of FIG. Request to delete.
  • the SCEF may transmit the MO small data to the monitoring destination node through a monitoring report procedure.
  • the MT small data (ie, IP, non-IP, SMS) transmission procedure will be described.
  • 15 illustrates an MT small data transmission procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the SCS / AS transmits a small data transmission request (SDT Request) message (SCS / AS Reference ID for MTD, MT small data) to the SCEF.
  • SDT Request small data transmission request
  • the SCEF If the SCEF does not have valid routing information for the MME / C-SGN corresponding to the SCS / AS Reference ID for the SDT, the SCEF queries the HSS.
  • the SCEF sends an SDT Request message (SCEF Reference ID, MT Small Data) to the MME / C-SGN.
  • the MME / C-SGN may transmit MT small data to the UE.
  • the MME / C-SGN may receive a small data packet from the SCEF. If there is no signaling connection with the UE, the MME / C-SGN may buffer the received small data packet and transmit paging to the UE. The UE may transmit a service request message to the MME / C-SGN in response to the paging. Next, the C-SGN may transmit the small data packet in the encrypted IE in the NAS PDU in the downlink NAS message, and the RAN may transmit the NAS PDU to the UE.
  • the MME / C-SGN sends an SDT Response message (SCEF Reference ID, Cause for SDT) to the SCEF.
  • the MME / C-SGN If a valid context related to the SCEF Reference ID for the SDT does not exist in the MME / C-SGN, the MME / C-SGN notifies the SCEF of the MT small data transmission failure by setting the Cause to an appropriate value. In this case, the SCEF may be performed again from step 2 above.
  • the SCEF sends an SDT Response message (SCS / AS Reference ID, Cause for SDT) to the SCS / AS.
  • Non-IP Data Delivery (NIDD : Non-IP Data Delivery)
  • NIDD network-to-Internet protocol
  • a non-IP packet may refer to a packet in which a source IP (Internet Protocol) address and a destination IP address are not included in a header of the packet, and may be understood as a concept equivalent to small data.
  • Non-IP data support is part of the CIoT EPS optimization.
  • Non-IP data delivery to the SCS / AS may be performed by either of the following two mechanisms.
  • NIDD via SCEF is handled using a PDN connection to the SCEF.
  • the UE may acquire a Non-IP PDN connection to the SCEF during an Attach procedure or UE requested PDN connectivity or PDP Context Activation Procedure.
  • Non-IP PDN connection is provided via SCEF or PGW.
  • An association between the SCS / AS and the SCEF needs to be established so that non-IP data can be delivered between the UE and the SCS / AS.
  • the NIDD via the SCEF uses a User Identity to identify which UE the particular T6a / T6b connection belongs to.
  • User Identity is any one of the user's IMSI, MSISDN, and External Identifier.
  • the user's IMSI is not used at the interface between SCEF and SCS / AS.
  • SCS / AS uses an MSISDN or an External Identifier to identify the user.
  • HSS provides the user's IMSI to the SCEF, and if possible, MSISDN (NIDD Configuration Request) Provide an Identifier) or an External Identifier (when the NIDD Configuration Request includes an MSISDN).
  • the SCEF may perform buffering of MO and / or MT Non-IP data.
  • Protocol Configuration Options may be used to convey parameters (eg, maximum packet size, etc.) between the UE and the SCEF.
  • Information of the PCO may be transparently delivered through the MME / SGSN.
  • the PCO is transmitted in EPS Session Management signaling between the UE and the MME and in GPRS Session Management signaling between the UE and SGSN.
  • 16 illustrates a link setup process for transmitting UL / DL data (ie, non-IP data) through MME and SCEF in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • UL / DL data ie, non-IP data
  • a link ie, PDN connection for transmitting and receiving Non-IP data
  • PDN access point name
  • APN means a PDN identifier (ie, PDN ID), and means a string for referring to or distinguishing a PDN.
  • the APN may determine the P-GW that the UE should use, and in addition, the APN may define a tunnel for connecting the UE to the PDN.
  • Each PDN may have an APN for identifying the corresponding PDN and one or more P-GWs associated with the corresponding PDN.
  • connection setup between SCS / AS and SCEF may be referred to as NIDD configuration. This can be considered to be in advance of the T6a connection setup. That is, before a third party operator contracts an IoT business with an operator and IoT terminals are deployed and registered in the network, the NIDD setting procedure may be performed in advance.
  • a setup request is made to the SCEF for a corresponding terminal by using an MSISDN or an external identity of a terminal that wants to establish a connection setup. Therefore, the SCEF requests the HSS to authorize handling of the terminal and the SCS / AS and ID resolution of the terminal. That is, the IMSI is a UE identifier that cannot be exposed to the external network (ie, SCS / AS). As described above, the external network can generally identify the terminal using an MSISDN (ie, a terminal number) or an external identifier. This ID and IMSI mapping information is stored in the HSS. If the NIDD configuration procedure is successfully completed, the NIDD configuration is completed and the context for the terminal is created in the SCEF.
  • the NIDD configuration procedures are performed with an API interface.
  • the terminal transmits a PDN connection request message to the MME.
  • the UE transmits the APN information together with the Non-ip type indication to the MME while requesting a preset PDN connection setup (ie, transmitting a PDN Connection request message).
  • the MME checks the subscription information corresponding to the APN through the HSS and determines whether the PDN connection setup using the SCEF.
  • the MME initiates the setup of a T6a connection to the SCEF.
  • the destination SCEF used at this time may also use the subscription information of the terminal stored in the HSS.
  • the UE when the UE wants to attach or service, the UE requests the MME for a PDN connection.
  • the MME reports the subscription information of the UE corresponding to the requested PDN connection is Non-IP type (that is, the PDN type is 'Non-IP') and the received APN (default APN is available if the APN is not included). It is determined whether a connection is established.
  • Table 3 illustrates HSS storage information for SCEF connection.
  • FIG. 17 illustrates an NIDD configuration procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • NIDD Configuration Request message (External Identifier or MSISDN, SCS / AS Identifier, SCS / AS Reference ID, NIDD Duration), NIDD Destination Address, SCS / AS Reference ID for Deletion) is transmitted to the SCEF.
  • SCEF stores External Identifier or MSISDN, SCS / AS Reference ID, SCS / AS Identifier, NIDD Destination Address and NIDD Duration. If the SCS / AS is not authorized to carry out this request or the NIDD Configuration Request is malformed, the SCEF performs step 6 and provides an appropriate Cause value indicating the error. Depending on the configuration, the SCEF can change the NIDD Duration.
  • the SCEF sends an NIDD Authorization Request message (External Identifier or MSISDN, APN) to the HSS in order to grant the NIDD configuration request for the received External Identifier or MSISDN and to receive the necessary information for NIDD. send.
  • NIDD Authorization Request message Extra Identifier or MSISDN, APN
  • the HSS examines the NIDD Authorization Request message (eg, in relation to the presence of an External Identifier or MSISDN or a mapping between an external identifier and an IMSI and / or MSISDN). If the check fails, the HSS follows step 5 and gives the SCEF a result indicating the reason for the failure condition.
  • NIDD Authorization Request message eg, in relation to the presence of an External Identifier or MSISDN or a mapping between an external identifier and an IMSI and / or MSISDN.
  • the HSS sends an NIDD Authorization Response message (IMSI and MSISDN or External Identifier, Result) to the SCEF to acknowledge the approval of the NIDD Authorization Request.
  • IMSI and possibly MSISDN when the NIDD Configuration Request includes an External Identifier
  • s External Identifier
  • the SCEF to correlate the SCS / AS request received in step 1 of this procedure with the T6a / T6b Connection (see FIG. 18 below) established for that user.
  • the SCEF sends an NIDD Configuration Response message (SCS / AS Reference ID, Cause) to the SCS / AS to acknowledge the NIDD Configuration Request and acknowledge the deletion of the identified NIDD configuration.
  • SCS / AS Reference ID, Cause an NIDD Configuration Response message
  • FIG. 18 illustrates a T6a connection establishment procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the UE performs an EPS Attach procedure with a PDN type of "Non-IP” (see FIG. 7), and the subscription information corresponding to the default APN for the PDN type of "Non-IP” or the APN requested by the UE is "Invoke SCEF".
  • the MME initiates a T6a / T6b connection to the SCEF corresponding to the “SCEF ID” indicator for that APN.
  • the UE performs steps 1-11 of the E-UTRAN Initial Attach procedure (see FIG. 7) or step 1 of the UE requested PDN Connectivity procedure (see FIG. 8). ).
  • the MME receives the SCEF ID and subscription information for a non-IP PDN connection to the APN associated with the "Invoke SCEF Selection" indicator.
  • the MSISDN is associated with the user's subscription, it is provided to the MME by the HSS as a User Identity.
  • Subscription information corresponding to a default APN or UE requested APN for a PDN type of "non-IP" is called "Invoke SCEF Selection.” ") Indicator, instead of steps 12-16 (see FIG. 7) of the E-UTRAN Initial Attach procedure or steps 2-6 of the UE requested PDN Connectivity procedure.
  • the MME creates a PDN connection toward the SCEF and assigns an EPS bearer identity (EBI) to the PDN connection.
  • EBI EPS bearer identity
  • the EPS bearer is a transmission path of traffic generated between the UE and the PDN GW in order to deliver user traffic in the EPS
  • the EBI is an identifier for identifying the EPS bearer.
  • the MME creates a Create SCEF Connection Request message (User Identity, EBI, SCEF ID, APN, APN Rate Control, Serving PLMN Rate Control, PDN). By sending the Number of PDN Connections (PCO) to the SCEF.
  • SCEF Connection Request message User Identity, EBI, SCEF ID, APN, APN Rate Control, Serving PLMN Rate Control, PDN.
  • IWK-SCEF (where IWK-SCEF corresponds to a node used for roaming) receives an SCEF Create SCEF Connection Request message from the MME, the IWK-SCEF forwards the message to the SCEF.
  • the SCEF can uniquely identify the PDN connection to itself for a given UE.
  • step 3 is performed. If the SCS / AS has performed the SCEF and the NIDD configuration procedure on the user identity received in step 2 above, step 3 is performed. If the SCS / AS has not performed the NIDD Configuration procedure for the User Identity received in step 2 above, the SCEF will either refuse to set up the T6a connection or use an implementation of the specified procedure to set the NIDD in the SCEF. Initiate the NIDD Configuration procedure with the SCS / AS.
  • the T6a connection may be rejected or the NIDD configuration may be triggered by the implementation even if the T6a connection is established, rather than the end-to-end connection.
  • the SCEF creates an SCEF EPS Bearer Context for the user identified through the User Identity and EBI.
  • the SCEF sends the MME an SCEF Create SCEF Connection Response message (User Identity, EBI, SCEF ID, APN, PCO, NIDD Charging ID) that confirms the establishment of a PDN connection to the SCEF for the UE. send.
  • the IWK-SCEF When the IWK-SCEF receives the SCEF Create Response message from the SCEF, the IWK-SCEF forwards the message to the MME.
  • the context is created in the SCEF for the UE and a Non-IP PDN connection is generated through the SCEF.
  • FIG. 19 illustrates a terminal terminated NIDD procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 19 illustrates a procedure in which SCS / AS is used to send non-IP (non-IP) data to a given user identified via an External Identifier or MSISDN. This procedure assumes a situation in which the procedure of FIG. 18 has been completed.
  • the SCS / AS If the SCS / AS already has NIDD service enabled for a given UE and has downlink non-IP data to send to the UE, then the SCS / AS sends an NIDD Submit Request message (External Identifier or MSISDN, SCS / AS Reference ID, non-IP data) is transmitted to SCEF.
  • NIDD Submit Request message External Identifier or MSISDN, SCS / AS Reference ID, non-IP data
  • the SCS / AS Reference ID corresponds to a value provided by the SCS / AS when the NIDD is set, and is also received again when the NIDD configuration response is received from the SCEF. Thereafter, the SCS / AS uses this SCS / AS reference ID when transmitting data.
  • the SCEF determines whether the SCS / AS is authorized to send NIDD Requests. Check that the SCS did not exceed its limit of data submission (eg, 200 bytes in 24 hours) or rate (eg, 10 bytes per hour).
  • the SCEF may perform one of the following operations according to the configuration.
  • step 6 Perform device triggering towards the UE to establish a Non-IP PDN connection towards the SCEF.
  • step 6 is performed with the appropriate cause value
  • step 6 Wait for the UE to perform a procedure that accepts an NIDD Submit Request, step 6 is performed with the appropriate cause value, and causes the establishment of a PDN connection to the SCEF;
  • the SCEF sends an NIDD Submit Request message (User Identity, EBI, SCEF ID, non- IP data) to the MME.
  • NIDD Submit Request message User Identity, EBI, SCEF ID, non- IP data
  • the IWK-SCEF When the IWK-SCEF receives an NIDD Submit Request message from the SCEF, the IWK-SCEF relays the message to the MME.
  • the MME can immediately deliver non-IP data to the UE (eg, when the UE is already in ECM_CONNECTED mode, or when the UE is ECM_IDLE and the MME can initiate the paging procedure), the non-IP in step 8 The data transfer procedure is in progress.
  • the MME If the MME knows that the UE is unreachable while using the power saving feature (eg, PSM mode, or eDRX), the MME sends an NIDD Submit Response message (cause, for NIDD). Send Reachable for NIDD) to the SCEF.
  • the cause parameter indicates that non-IP data was not delivered to the UE.
  • the Reachable for NIDD flag indicates that the MME will notify the SCEF when the MME determines that the UE is reachable.
  • the MME stores a Reachable for NIDD flag in the EMM context for this UE.
  • the SCEF may send an NIDD Response to the SCS / AS indicating the result received from the MME.
  • the SCEF may buffer the non-IP data requested in step 3 based on the configuration.
  • the MME detects that the UE is reachable (e.g., when it exits PSM mode by initiating TAU, or initiates MO communication), or when the UE becomes accessible (e.g. , the eDRX cycle expires, the MME predicts the UE's MO communication pattern, etc.), and when the MME is accessible for the NIDD flag set, the MME sends an NIDD Submit Indication message (user identifier) to the SCEF. do. The MME clears the Reachable for NIDD flag from the EMM context.
  • the SCEF sends an NIDD Submit Request message (User Identity, EBI, SCEF ID, non-IP data) to the MME.
  • NIDD Submit Request message User Identity, EBI, SCEF ID, non-IP data
  • the MME pages the UE and delivers non-IP data to the UE using a data delivery procedure via the MME.
  • the MME acknowledges the NIDD Submit Request message received from the SCEF in phase 3 or 7, causing the NIDD Submit Response. cause) Send the message to the SCEF.
  • SCEF confirms non-IP data delivery to SCS / AS.
  • the present invention provides a method for transmitting Non-IP Small Data (i.e., Small Data or Non-IP Data) via SCEF (see, for example, FIGS. 14 and 15), and a serving node (for example, an MME). It suggests how to handle (or relocate) / SGSN or C-SGN).
  • Non-IP Small Data i.e., Small Data or Non-IP Data
  • SCEF see, for example, FIGS. 14 and 15
  • MME Mobility Management Entity
  • small data may be interpreted as meaning equivalent to non-IP data.
  • Non-IP data when a serving node (for example, MME / SGSN or C-SGN) is changed due to movement of a terminal, the SCEF does not know this and the previous serving node.
  • the previous MME sends a response message including a cause value indicating an error to the SCEF.
  • the SCEF may query the location of the serving node (ie, routing information) again with the HSS, and then perform an inefficient operation such as performing Non-IP data transmission to the new serving node again.
  • the present invention proposes a method for the SCEF to know the exact information of the serving node in this case.
  • the present invention proposes a method for successfully transmitting Non-IP data to the UE by using the UE reachability monitoring event (UE reachability monitoring event), even if the serving node of the terminal is changed.
  • UE reachability monitoring event UE reachability monitoring event
  • the SCEF when the SCS / AS wants to transmit data (for example, non-IP data) to the terminal through the SCEF, the SCEF does not query the HSS for the information of the serving node each time (query) In order to transmit data (for example, MME / SGSN or C-SGN), the SCEF proposes a method for recognizing a serving node of a terminal.
  • data for example, non-IP data
  • the SCEF does not query the HSS for the information of the serving node each time (query)
  • the SCEF proposes a method for recognizing a serving node of a terminal.
  • the serving node detects that the serving node of the terminal changes during the Tracking Area Update / Routing Area Update procedure (ie, TAU Request). If the serving node receiving the message or the RAU Request message is different from the previous node (old node), the connection for the transmission and reception of non-IP (Non-IP) data via the Service Capability Exposure Function (SCEF) to the terminal If set, the serving node informs the SCEF of the serving node's change.
  • TAU Request Tracking Area Update / Routing Area Update procedure
  • SCEF Service Capability Exposure Function
  • the terminal is currently configured in the terminal through the process of FIG. 18.
  • SCEF service capability exposure function
  • the terminal is currently configured in the terminal through the process of FIG. 18.
  • the type of the PDN connection is 'Non-IP' and the corresponding PDN connection is established through the SCEF.
  • whether the PDN connection is established via the SCEF is determined whether the SCEF Selection Indicator is included (ie, setting) as shown in Table 3 before the subscription information corresponding to the APN for the PDN connection. It can be determined whether or not).
  • a small data transmission (SDT) event or an SDT in a serving node is established.
  • SCEF service capability exposure function
  • SDT small data transmission
  • the serving node may notify the SCEF of the change of the serving node when the serving node is changed.
  • SCEF service capability exposure function
  • the SCS / AS may include the indication information indicating to report the change of the serving node in the Monitoring Request message and transmit the indication information to the SCEF.
  • the SCEF may include the indication information instructing to report the change of the serving node in the Monitoring Request message and transmit it to the HSS.
  • the HSS may include the indication information instructing to report the change of the serving node in the Insert Subscriber Data Request message and transmit it to the serving node.
  • the serving node receiving the indication information may inform the SCEF of the change of the serving node when the serving node changes.
  • FIG. 20 illustrates a tracking area update procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the TAU procedure may detect that the UE has entered a new tracking area (TA) that does not exist in the list of tracking area identity (TAI) (s) that have registered with the network, the periodic TAU timer expires, or the UE When re-selecting the UTRAN, a temporary identifier (TIN: Temporary Identity used in Next update) may be performed when indicating a Packet-Temporary Mobile Subscriber Identity (P TMSI).
  • TA tracking area
  • TAI tracking area identity
  • the UE initiates the TAU procedure by sending a TAU Request message to the MME.
  • the TAU Request message is included in the RRC Connection Setup Complete message in the RRC connection and transmitted, and is included in the Initial UE message in the S1 signaling connection.
  • the eDRX parameter (s) information is included in the TAU Request message even if the eDRX parameter has already been negotiated before.
  • the new MME (new MME) In order to obtain user information (or UE context) from the previous MME / SGSN, a context request message is transmitted to the previous MME / SGSN.
  • the context response message may include a UE context.
  • the UE and the new MME and HSS perform an authentication function and security (or ciphering) procedure.
  • the new MME decides whether to relocate the S-GW. When the previous S-GW can no longer provide service to the UE, the S-GW is relocated. In addition, the new MME may be expected that the new S-GW will serve the UE longer and / or the P-GW path will be more suitable for the UE or the new S-GW is located in the same position as the P-GW. If you locate it, you can also decide to move the S-GW.
  • the MME sends a Create Session Request message to the new S-GW selected for each PDN connection.
  • the new S-GW sends a Modify Bearer Request message to the P-GW for each PDN connection.
  • the P-GW may perform a PCRF and IP connectivity access network (IP-CAN) session modification procedure.
  • IP-CAN IP connectivity access network
  • the P-GW When the P-GW receives a Modify Bearer Request message from the new S-GW, the P-GW sends a Modify Bearer Response message to the new S-GW in response.
  • the new S-GW updates its bearer context. This allows the new S-GW to route to the P-GW when it receives a bearer PDU from the base station.
  • the new S-GW sends a Create Session Response message to the new MME in response to the Create Session Request.
  • the new MME sends a context acknowledgment message to the old MME / SGSN.
  • the MME When the MME selects a new S-GW, the MME transfers the change indication information of the S-GW to the previous MME / SGSN through a context acknowledgment message.
  • the change indication information of the S-GW indicates that a new S-GW is selected.
  • the new MME sends an Update Location Request message to the HSS.
  • the new MME may check whether it has subscription data for the corresponding terminal, and if there is no subscription data for the corresponding terminal, may transmit an update location request message to the HSS.
  • the HSS sends a Cancel Location message to the previous MME / SGSN.
  • the previous MME / SGSN sends a Cancel Location Acknowledge message to the HSS in response to the Cancel Location message.
  • the previous SGSN If the previous SGSN receives the context acknowledgment (Context Acknowledge) message and the terminal is connected via the Iu interface, the previous SGSN transmits an Iu Release Command message to the RNC.
  • Context Acknowledge Context Acknowledge
  • the RNC sends an Iu Release Complete message to the previous SGSN in response to an Iu Release Command message.
  • the HSS sends an Update Location Acknowledge message to the new MME in response to an Update Location Request message.
  • the update location acknowledgment message may include subscription data for the corresponding terminal.
  • the previous MME / SGSN sends a Delete Session Request message to the previous S-GW to send the MME or SGSN EPS. Release bearer resources.
  • the previous S-GW sends a Delete Session Response message to the previous MME / SGSN in response to the Delete Session Request message.
  • the new MME sends a TAU Accept message to the UE.
  • the new MME allocates a new globally unique temporary identifier (GUTI) to the UE, the allocated GUTI may be included in a TAU Accept message.
  • GUI globally unique temporary identifier
  • the MME includes the eDRX parameter (s) information in the TAU Accept message if the MME determines to activate the eDRX.
  • the UE sets the TIN to a Globally Unique Temporary Identity (GUTI).
  • GUI Globally Unique Temporary Identity
  • the UE transmits a TAU Complete message to the MME in response to the TAU Accept message.
  • the serving node eg, MME / SGSN or C-SGN
  • the SCEF sends an Update Location message to report the change of the serving node during the procedure of FIG. 20. Can be sent to. This will be described with reference to the drawings below.
  • 21 is a diagram illustrating a method of transferring a serving node according to an embodiment of the present invention.
  • steps 1 to 12 of FIG. 20 are performed.
  • the serving node of the terminal When the serving node of the terminal is changed (that is, when the serving node receiving the TAU / RAU Request message is different from the old node), the terminal is allowed to transmit and receive non-IP (Non-IP) data via SCEF. When the connection is established, the serving node sends an update location message to the SCEF to inform the serving node of the change.
  • non-IP Non-IP
  • the serving node informs the change of the serving node (ie, the MME identifier, the C-SGN identifier). In order to do so, an Update Location message may be sent to the SCEF.
  • the serving node may be configured as a serving node.
  • An Update Location message may be sent to the SCEF to inform the change (ie, MME identifier, C-SGN identifier).
  • the serving node uses a UE Context received from the previous node through a Contest Response message to communicate with the UE and the SCS / AS via a non-IP service capability exposure function (SCEF).
  • IP non-IP service capability exposure function
  • the serving node uses a UE Context received from the previous node through a Contest Response message to communicate with the UE and the SCS / AS via a non-IP service capability exposure function (SCEF).
  • IP IP
  • Non-IP non-IP
  • the serving node is a connection for the transmission and reception of non-IP (Non-IP) data It can be determined that it is set via this SCEF.
  • SCEF selection call Invoke SCEF Selection
  • the serving node receives an Update Location Acknowledgment message in response to an Update Location message.
  • the SCEF acknowledges a successful location update.
  • steps 12a and 12b are performed after steps 1 to 12 and steps 12 to 21 are performed. However, steps 12a and 12b may be performed in a different order. It may also be performed after the TAU / RAU procedure is completed.
  • the interaction with P-GW, PCRF, etc. may be omitted among the existing TAU / RAU steps.
  • the SCEF recognizes the latest serving node, thereby enabling smooth Non-IP data transmission without failure in terminal termination call transmission.
  • the MME may inform the SCEF of the serving node's identifier (for example, an MME identity) when the serving node recognizes that the serving node has been changed while notifying accessibility.
  • the serving node's identifier for example, an MME identity
  • the MME may inform the identifier (eg, MME identifier, C-SGN identifier) of the current serving node while notifying the reachability of the terminal.
  • the identifier eg, MME identifier, C-SGN identifier
  • HLcom was used for IP packet transmission through the SGi interface.
  • the HLcom function should be applicable to the case where the HLcom function transmits and receives data with the SCEF in the MME.
  • the SCS / AS is informed of accessibility after setting a UE reachability monitoring event for DL packet transmission, but the serving node to be transmitted is changed, the old node (old node) In this case, the data transmission may fail.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a method of transferring a serving node according to an embodiment of the present invention.
  • the monitoring event is detected by the node where the monitoring event is set (i.e., MME / SGSN (in case 1a) or HSS (in case 1b)).
  • the MME / SGSN transmits a monitoring indication message (SCEF Reference ID, Monitoring Event Report, and Serving Node Identity) to the SCEF. If the monitoring event configuration was triggered by the One-time Monitoring Request, the monitoring event configuration is deleted by the MME / SGSN when this step is completed. If the MME / SGSN has a Maximum Number of Reports stored for this monitoring task, the MME / SGSN decrements it by one.
  • SCEF Reference ID Monitoring Event Report
  • Serving Node Identity Serving Node Identity
  • the serving node information (that is, the serving node identifier) may be included in a monitoring indication message each time and transmitted.
  • the serving node information when requested by the SCS / AS (ie, when a notification is requested to the SCEF and / or SCS / AS when the serving node is changed), the serving node information may be included in a monitoring indication message.
  • the serving node information may be included in the monitoring indication message only when the serving node changes when the previous monitoring event is reported.
  • the HSS sends a Monitoring Indication message (SCEF Reference ID, Monitoring Event Report) to the SCEF. If the monitoring event setting was triggered by a One-time Monitoring Request, the monitoring event setting is deleted by the HSS when this step is completed. If the HSS has a Maximum Number of Reports stored for this monitoring task, the HSS decrements that value by one.
  • SCEF Reference ID Monitoring Event Report
  • SCEF retrieves the SCS / AS Reference ID associated with the Monitoring Destination Address or the address of the SCS / AS as a destination for the transmission of the Monitoring Indication message. SCEF sends a Monitoring Indication message (SCS / AS Reference ID, External ID or MSISDN, Monitoring Information) to the identified destination.
  • SCS / AS Reference ID External ID or MSISDN, Monitoring Information
  • the SCEF When the maximum number of reports is reached for a Continuous Monitoring Request or for a One-time Monitoring Request, the SCEF is either HSS (for monitoring events set up through HSS) or MME (s) / SGSN (s) (at MME / SGSN). In the case of the directly set monitoring event), it is requested to delete the monitoring event setting according to steps 3-8 in the procedure of FIG.
  • the serving node identifier (eg, MME / SGSN / C-SGN identifier) is also transmitted to the SCEF.
  • the SCEF may update information of the existing serving node and transmit the information to the latest serving node when transmitting MT data (eg, non-IP data and small data).
  • the operation of additionally transmitting the serving node identifier as described above may be performed even when using a UE reachability event or an availability after DDN failure monitoring event.
  • an operation of additionally transmitting the serving node identifier may be performed.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a serving node migration method according to an embodiment of the present invention.
  • the serving node eg, MME / SGSN or C-SGN transmits an update location message to the SCEF (S2301).
  • the Update Location message may be transmitted during the TAU procedure as shown in the example of FIG. 21, but may be differently transmitted after all TAU procedures are completed.
  • the UE performs a successful TAU / RAU procedure, and the new serving node subscribes to the non-IP PDN / PDP connection to the APN associated with the SCEF ID (ID) associated with the Invoke SCEF Selection indicator. Receive Then, the procedure of FIG. 23 may be performed.
  • the new node illustrated in FIG. 23 is referred to as a first serving node, and an old node is referred to as a second serving node.
  • the first serving node After the first serving node receives a tracking area update request (TAU Request) message from the terminal, if the first serving node is different from the second serving node, the first serving node updates the location to the home subscriber server (HSS). Request (Update Location Request) can be sent.
  • TAU Request tracking area update request
  • HSS home subscriber server
  • the first serving node when the first serving node is different from the second serving node and a connection for transmitting / receiving non-IP data is established in the terminal via the SCEF, the first serving node is located in the SCEF. You can send an Update Location message.
  • the first serving node may not transmit an update location message to the SCEF.
  • the first serving node may transmit a context request message to the second serving node in order to obtain a UE context.
  • the first serving node may receive a context response message including the UE context in response to the context request message from the second serving node.
  • the first serving node may determine whether a connection for transmitting / receiving non-IP data through the SCEF is established in the terminal using a UE context.
  • the type of the PDN connection between the terminal and the packet data network (PDN) is Non-IP
  • the SCEF selection indicator is included in the subscription information corresponding to the PDN connection. If included, it may be determined that the connection for the transmission and reception of non-IP data through the SCEF is established in the terminal.
  • the new serving node uses an already assigned EBI. Create a PDN / PDP connection to the SCEF (see FIG. 18 above). The new serving node can do this by sending an Update Location message to the SCEF.
  • the location update message may include at least one of a user identity, an EBI, an SCEF ID, an APN, a serving PLMN ID, and an international mobile station equipment identity (IMEISV).
  • a user identity an EBI
  • an SCEF ID an SCEF ID
  • APN an APN
  • a serving PLMN ID a serving PLMN ID
  • IMEISV international mobile station equipment identity
  • the SCEF may perform the procedure illustrated in FIG. 19 starting from step 7.
  • the Reachable for NIDD flag means a flag indicating that the MME will notify the SCEF when the MME determines that the UE is reachable.
  • the IWK-SCEF may deliver the message to the SCEF.
  • the first serving node receives an Update Location Acknowledgement message for confirming location update in response to an Update Location message from the SCEF (S2302).
  • the Update Location Acknowledgment message may correspond to the message that the establishment of the PDN connection to the SCEF for the UE confirms.
  • the SCEF may create an SCEF EPS bearer context for the user identified through the User Identity.
  • the SCEF EPS bearer context includes User Identity, APN, EBI, NIDD Charging ID, Serving Node Information (Address of Serving Node used for SCEF connection, Serving PLMN ID (MCC (Mobile Country Code) + MNC) for Serving PLMN) Mobile Network Code) and IMEISV.
  • the update location acknowledgment message may include at least one of a user identity, an EBI, an SCEF ID, a cause, and an NIDD charging ID.
  • the IWK-SCEF may deliver the message to the serving node.
  • the first serving node when the first serving node receives the non-IP data to be transmitted to the terminal from the SCEF, the first serving node encrypts the non-IP data and protects the integrity, and then the non-IP data. Is transmitted to the base station using a NAS PDU carried by the downlink S1-AP message.
  • the NAS PDU including the Non-IP data is transmitted to the UE through a downlink RRC message.
  • the terminal transmits the NAS PDU including the Non-IP data to the base station through an uplink RRC message.
  • the base station transmits the NAS PDU including the Non-IP data to the first serving node in an uplink S1-AP message.
  • the relocate procedure of the serving node may be applied when a T6a / T6b PDN / PDP connection exists for a UE that has performed a successful TAU procedure to a new MME or a successful RAU procedure to a new SGSN.
  • an Update Location message is referred to as an Update Serving Node Information Request message
  • an Update Location Ack message is referred to as an Update Serving Node Information Response. Message).
  • 24 is a block diagram of a communication device according to one embodiment of the present invention.
  • a wireless communication system includes a network node 2410 and a plurality of terminals (UEs) 2420.
  • UEs terminals
  • the network node 2410 includes a processor 2411, a memory 2412, and a communication module 2413.
  • the processor 2411 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 23. Layers of the wired / wireless interface protocol may be implemented by the processor 2411.
  • the memory 2412 is connected to the processor 2411 and stores various information for driving the processor 2411.
  • the communication module 2413 is connected to the processor 2411 to transmit and / or receive wired / wireless signals.
  • a base station, an MME, an HSS, an SGW, a PGW, an SCEF, or an SCS / AS may correspond thereto.
  • the communication module 2413 may include a radio frequency unit (RF) unit for transmitting / receiving a radio signal.
  • RF radio frequency unit
  • the terminal 2420 includes a processor 2421, a memory 2422, and a communication module (or RF unit) 2423.
  • the processor 2421 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 23. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 2421.
  • the memory 2422 is connected to the processor 2421 and stores various information for driving the processor 2421.
  • the communication module 2423 is connected to the processor 2421 and transmits and / or receives a radio signal.
  • the memories 2412 and 2422 may be inside or outside the processors 2411 and 2421, and may be connected to the processors 2411 and 2421 by various well-known means.
  • the network node 2410 (when the base station) and / or the terminal 2420 may have a single antenna or multiple antennas.
  • 25 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating the terminal of FIG. 24 in more detail.
  • a terminal may include a processor (or a digital signal processor (DSP) 2510, an RF module (or an RF unit) 2535, and a power management module 2505).
  • the terminal may also include a single antenna or multiple antennas. Can be.
  • the processor 2510 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 23.
  • the layer of the air interface protocol may be implemented by the processor 2510.
  • the memory 2530 is connected to the processor 2510 and stores information related to the operation of the processor 2510.
  • the memory 2530 may be inside or outside the processor 2510 and may be connected to the processor 2510 by various well-known means.
  • the user enters command information, such as a telephone number, for example by pressing (or touching) a button on the keypad 2520 or by voice activation using the microphone 2550.
  • the processor 2510 receives such command information, processes the telephone number, and performs a proper function. Operational data may be extracted from the SIM card 2525 or the memory 2530.
  • the processor 2510 may display command information or driving information on the display 2515 for the user to recognize and for convenience.
  • the RF module 2535 is connected to the processor 2510 and transmits and / or receives an RF signal.
  • the processor 2510 transmits command information to the RF module 2535 to transmit, for example, a radio signal constituting voice communication data to initiate communication.
  • the RF module 2535 is composed of a receiver and a transmitter for receiving and transmitting a radio signal.
  • Antenna 2540 functions to transmit and receive wireless signals. Upon receiving the wireless signal, the RF module 2535 may forward the signal and convert the signal to baseband for processing by the processor 2510. The processed signal may be converted into audible or readable information output through the speaker 2545.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the 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. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), 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.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

무선 통신 시스템에서 서빙 노드 이전 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 무선 통신 시스템에서 제1 서빙 노드가 서빙 노드의 이전(relocate)을 수행하기 위한 방법에 있어서, 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청(TAU Request: Tracking Area Update Request) 메시지를 수신하는 단계, 상기 TAU Request 메시지를 수신한 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하면, HSS(Home Subscriber Server)에게 위치 업데이트 요청(Update Location Request)를 전송하는 단계 및 상기 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하고, 상기 단말에 SCEF(Service Capability Exposure Function)를 경유하여 넌-IP(Non-IP: Non-Internet Protocol) 데이터의 송수신을 위한 연결(connection)이 설정된 경우, SCEF에게 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 서빙 노드 이전 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 서빙 노드의 이전(relocate)를 수행하기 위한/지원하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
본 발명의 목적은, SCEF(Service capability exposure function) 이용한 스몰 데이터(예를 들어, Non-IP 데이터) 송신 시 단말의 서빙 노드(예를 들어, MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node) 등)이 변경된 경우에도 단말 종단 콜(Mobile terminated call)이 원활히 수행하기 위한 서빙 노드 이전 방법을 제안한다.
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 양상은, 무선 통신 시스템에서 제1 서빙 노드가 서빙 노드의 이전(relocate)을 수행하기 위한 방법에 있어서, 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청(TAU Request: Tracking Area Update Request) 메시지를 수신하는 단계, 상기 TAU Request 메시지를 수신한 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하면, HSS(Home Subscriber Server)에게 위치 업데이트 요청(Update Location Request)를 전송하는 단계 및 상기 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하고, 상기 단말에 SCEF(Service Capability Exposure Function)를 경유하여 넌-IP(Non-IP: Non-Internet Protocol) 데이터의 송수신을 위한 연결(connection)이 설정된 경우, SCEF에게 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 서빙 노드의 이전(relocate)을 수행하기 위한 제1 서빙 노드에 있어서, 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module) 및 상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청(TAU Request: Tracking Area Update Request) 메시지를 수신하고, 상기 TAU Request 메시지를 수신한 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하면, HSS(Home Subscriber Server)에게 위치 업데이트 요청(Update Location Request)를 전송하며, 상기 TAU Request 메시지를 수신한 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하고, 상기 단말에 SCEF(Service Capability Exposure Function)를 경유하여 넌-IP(Non-IP: Non-Internet Protocol) 데이터의 송수신을 위한 연결(connection)이 설정된 경우, SCEF에게 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 전송하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하면, 단말 컨텍스트(UE Context)를 획득하기 위하여 상기 제2 서빙 노드에게 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지를 전송하고, 상기 제2 서빙 노드로부터 상기 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지에 대한 응답으로 상기 단말 컨텍스트(UE Context)를 포함하는 컨텍스트 응답(Context Response) 메시지를 수신하며, 상기 단말 컨텍스트(UE Context)를 이용하여 상기 단말에 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정되었는지 여부가 판단될 수 있다.
바람직하게, 상기 단말과 PDN(Packet Data Network) 간의 PDN 연결의 타입이 넌-IP(Non-IP)이고, 상기 PDN 연결에 상응하는 가입 정보(subscription information)에 SCEF 선택 호출(Invoke SCEF Selection) 지시자가 포함되면, 상기 단말에 SCEF를 경유한 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정되었다고 판단될 수 있다.
바람직하게, 상기 서빙 노드의 이전에 대하여 상기 SCEF로의 통지가 상기 제1 서빙 노드에 설정된 경우, 상기 위치 업데이트(Update Location) 메시지가 상기 SCEF에게 전송될 수 있다.
바람직하게, 상기 SCEF로부터 상기 위치 업데이트(Update Location) 메시지에 대한 응답으로 위치 업데이트를 확인을 위한 위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledgement) 메시지를 수신할 수 있다.
바람직하게, 상기 SCEF로부터 상기 단말에 전송될 넌-IP(Non-IP) 데이터를 수신하면, NAS(Non-Access Stratum) PDU(Packet Data Unit) 내 상기 넌-IP(Non-IP) 데이터를 포함시켜 상기 단말에게 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, SCEF가 최신의 서빙 노드를 인지할 수 있으므로, 단말 종단 콜 전송 시 실패 없이 원활하게 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, SCEF가 단말 종단 콜 전송 시 HSS(Home Subscriber Server)에게 서빙 노드의 위치(즉, 라우팅 정보)를 문의(query)하지 않아도 무방하므로, 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS(Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 어태치(Attach) 절차를 간략히 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 PDN 연결 절차를 간략히 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MTC(Machine-Type Communication) 아키텍처(architecture)를 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 서비스 능력 노출(Service Capability Exposure)을 위한 아키텍쳐를 예시한다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단대단(End to End) 스몰 데이터 플로우를 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 SCEF를 경유한 효율적인 non-IP 스몰 데이터 전송을 위해 제안되는 셀룰러 IoT 네트워크 아키텍쳐를 예시한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 HSS를 통한 모니터링 이벤트 설정 및 삭제 절차를 예시한다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MO 스몰 데이터 전송 절차를 예시한다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MT 스몰 데이터 전송 절차를 예시한다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MME와 SCEF를 통해 UL/DL 데이터(즉, non-IP 데이터) 전송을 위한 링크 셋업 과정을 예시한다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 NIDD 설정 절차를 예시한다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 T6a 연결 확립 절차를 예시한다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말 종단 NIDD 절차(Mobile Terminated NIDD procedure)를 예시한다.
도 20은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트래킹 영역 업데이트 절차를 예시한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 서빙 노드의 이전 방법을 예시하는 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 서빙 노드의 이전 방법을 예시하는 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 서빙 노드 이전 방법을 예시하는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
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.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 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.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 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.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 문서에서 사용될 수 있는 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 패킷 교환(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE, UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: UMTS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB: EPS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- 단말(User Equipment): 사용자 기기. 단말은 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 단말은 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 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 단말 또는 단말이라는 용어는 MTC 단말을 지칭할 수 있다.
- IMS(IP Multimedia Subsystem): 멀티미디어 서비스를 IP 기반으로 제공하는 서브시스템.
- IMSI(International Mobile Subscriber Identity): 이동 통신 네트워크에서 국제적으로 고유하게 할당되는 사용자 식별자.
- MTC(Machine Type Communication): 사람의 개입 없이 머신에 의해 수행되는 통신. M2M(Machine to Machine) 통신이라고 지칭할 수도 있다.
- MTC 단말(MTC UE 또는 MTC device 또는 MTC 장치): 이동 통신 네트워크를 통한 통신(예를 들어, PLMN을 통해 MTC 서버와 통신) 기능을 가지고, MTC 기능을 수행하는 단말(예를 들어, 자판기, 검침기 등).
- MTC 서버(MTC server): MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버. 이동 통신 네트워크의 내부 또는 외부에 존재할 수 있다. MTC 사용자가 접근(access)할 수 있는 인터페이스를 가질 수 있다. 또한, MTC 서버는 다른 서버들에게 MTC 관련 서비스를 제공할 수도 있고(SCS(Services Capability Server) 형태), 자신이 MTC 어플리케이션 서버일 수도 있다.
- (MTC) 어플리케이션(application): (MTC가 적용되는) 서비스(예를 들어, 원격 검침, 물량 이동 추적, 기상 관측 센서 등)
- (MTC) 어플리케이션 서버: (MTC) 어플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버
- MTC 특징(MTC feature): MTC 어플리케이션을 지원하기 위한 네트워크의 기능. 예를 들어, MTC 모니터링(monitoring)은 원격 검침 등의 MTC 어플리케이션에서 장비 분실 등을 대비하기 위한 특징이고, 낮은 이동성(low mobility)은 자판기와 같은 MTC 단말에 대한 MTC 어플리케이션을 위한 특징이다.
- MTC 사용자(MTC User): MTC 사용자는 MTC 서버에 의해 제공되는 서비스를 사용한다.
- MTC 가입자(MTC subscriber): 네트워크 오퍼레이터와 접속 관계를 가지고 있으며, 하나 이상의 MTC 단말에게 서비스를 제공하는 엔티티(entity)이다.
- MTC 그룹(MTC group): 적어도 하나 이상의 MTC 특징을 공유하며, MTC 가입자에 속한 MTC 단말의 그룹을 의미한다.
- 서비스 역량 서버(SCS: Services Capability Server): HPLMN(Home PLMN) 상의 MTC-IWF(MTC InterWorking Function) 및 MTC 단말과 통신하기 위한 엔티티로서, 3GPP 네트워크와 접속되어 있다. SCS는 하나 이상의 MTC 어플리케이션에 의한 사용을 위한 능력(capability)를 제공한다.
- 외부 식별자(External Identifier): 3GPP 네트워크의 외부 엔티티(예를 들어, SCS 또는 어플리케이션 서버)가 MTC 단말(또는 MTC 단말이 속한 가입자)을 가리키기(또는 식별하기) 위해 사용하는 식별자(identifier)로서 전세계적으로 고유(globally unique)하다. 외부 식별자는 다음과 같이 도메인 식별자(Domain Identifier)와 로컬 식별자(Local Identifier)로 구성된다.
- 도메인 식별자(Domain Identifier): 이동 통신 네트워크 사업자의 제어 항에 있는 도메인을 식별하기 위한 식별자. 하나의 사업자는 서로 다른 서비스로의 접속을 제공하기 위해 서비스 별로 도메인 식별자를 사용할 수 있다.
- 로컬 식별자(Local Identifier): IMSI(International Mobile Subscriber Identity)를 유추하거나 획득하는데 사용되는 식별자. 로컬 식별자는 어플리케이션 도메인 내에서는 고유(unique)해야 하며, 이동 통신 네트워크 사업자에 의해 관리된다.
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 Node B 및 이를 제어하는 RNC(Radio Network Controller), eNodeB를 포함하는 단위. 단말 단에 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), 식별자 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- RANAP(RAN Application Part): RAN과 코어 네트워크의 제어를 담당하는 노드(즉, MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node)/MSC(Mobile Switching Center)) 사이의 인터페이스.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동 통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- NAS(Non-Access Stratum): UMTS, EPS 프로토콜 스택에서 단말과 코어 네트워크 간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층. 단말의 이동성을 지원하고, 단말과 PDN GW 간의 IP 연결을 수립 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.
- SCEF(Service Capability Exposure Function): 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 서비스 및 능력(capability)을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공하는 서비스 능력 노출(service capability exposure)을 위한 3GPP 아키텍쳐 내 엔티티.
이하, 위와 같이 정의된 용어를 바탕으로 본 발명에 대하여 기술한다.
본 발명이 적용될 수 있는 시스템 일반
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS (Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 1의 네트워크 구조도는 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 구조를 이를 간략하게 재구성 한 것이다.
EPC(Evolved Packet Core)는 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 능력을 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 능력(capability)을 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS)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)(또는 S-GW), PDN GW(Packet Data Network Gateway)(또는 PGW 또는 P-GW), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW는 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 GW는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종단점(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(non-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, 단말의 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 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 능력을 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 포인트(reference point)들이 존재할 수 있다.
Figure PCTKR2016012700-appb-T000001
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 자원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. 통신 네트워크는 IMS 및 패킷 데이터를 통해 음성(voice)(예를 들어, VoIP(Voice over Internet Protocol))과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위하여 광범위하게 배치된다.
도 2를 참조하면, E-UMTS 네트워크는 E-UTRAN, EPC 및 하나 이상의 UE를 포함한다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane) 프로토콜을 제공하는 eNB들로 구성되고, eNB들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다.
X2 사용자 평면 인터페이스(X2-U)는 eNB들 사이에 정의된다. X2-U 인터페이스는 사용자 평면 PDU(packet data unit)의 보장되지 않은 전달(non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 eNB 사이에 정의된다. X2-CP는 eNB 간의 컨텍스트(context) 전달, 소스 eNB와 타겟 eNB 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다.
eNB은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC(evolved packet core)에 연결된다.
S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB와 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 eNB와 이동성 관리 개체(MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS(evolved packet system) 베어러 서비스 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 eNB와 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
MME는 NAS 시그널링 보안(security), AS(Access Stratum) 보안(security) 제어, 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성을 지원하기 위한 CN(Core Network) 노드 간(Inter-CN) 시그널링, (페이징 재전송의 수행 및 제어 포함하여) 아이들(IDLE) 모드 UE 접근성(reachability), (아이들 및 액티브 모드 단말을 위한) 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity) 관리, PDN GW 및 SGW 선택, MME가 변경되는 핸드오버를 위한 MME 선택, 2G 또는 3G 3GPP 액세스 네트워크로의 핸드오버를 위한 SGSN 선택, 로밍(roaming), 인증(authentication), 전용 베어러 확립(dedicated bearer establishment)를 포함하는 베어러 관리 기능, 공공 경고 시스템(PWS: Public Warning System)(지진 및 쓰나미 경고 시스템(ETWS: Earthquake and Tsunami Warning System) 및 상용 모바일 경고 시스템(CMAS: Commercial Mobile Alert System) 포함) 메시지 전송의 지원 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 3을 참조하면, eNB는 게이트웨이(예를 들어, MME)의 선택, 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 활성(activation) 동안 게이트웨이로의 라우팅, 방송 채널(BCH: broadcast channel)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향링크에서 UE로 동적 자원 할당, 그리고 LTE_ACTIVE 상태에서 이동성 제어 연결의 기능을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, EPC 내에서 게이트웨이는 페이징 개시(orgination), LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면(user plane)의 암호화(ciphering), 시스템 구조 진화(SAE: System Architecture Evolution) 베어러 제어, 그리고 NAS 시그널링의 암호화(ciphering) 및 무결성(intergrity) 보호의 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 4(a)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타내고, 도 4(b)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속(OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제1 계층(L1), 제2 계층 (L2) 및 제3 계층 (L3)으로 분할될 수 있다. 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(physical layer), 데이터링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack) 사용자 평면(user plane)과 제어신호(signaling) 전달을 위한 프로토콜 스택인 제어 평면(control plane)으로 구분된다.
제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명한다.
제1 계층(L1)인 물리 계층(PHY: physical layer)은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 매체 접속 제어(MAC: medium access control) 계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 물리 계층과 수신단의 물리 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.
물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이징 채널(PCH: paging channel)와 하향링크 공유 채널(DL-SCH: downlink shared channel)의 자원 할당 및 상향링크 공유 채널(UL-SCH: uplink shared channel)과 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. 또한, PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 승인(UL grant)를 나를 수 있다. 물리 제어 포맷 지시자 채널(PDFICH: physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심볼의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. 물리 HARQ 지시자 채널(PHICH: physical HARQ indicator channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non-acknowledge) 신호를 나른다. 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH: physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 채널 품질 지시자(CQI: channel quality indicator) 등과 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.
제2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속하는 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: service data unit)의 전송 채널 상에 물리 채널로 제공되는 전송 블록(transport block)으로의 다중화/역다중화 기능을 포함한다.
제2 계층(L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)을 포함한다. 무선 베어러(RB: radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS(quality of service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM: transparent mode), 비확인 모드(UM: unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM: acknowledge mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다. 한편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블록으로 포함될 수 있다.
제2 계층(L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering) 기능을 수행한다. 헤더 압축 기능은 작은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4(internet protocol version 4) 또는 IPv6(internet protocol version 6)와 같은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 패킷을 효율적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄이는 기능을 의미한다. 제어 평면에서의 PDCP 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)을 포함한다.
제3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제2 계층(L2)에 의하여 제공되는 논리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무선 베어러(SRB: signaling RB)와 데이터 무선 베어러(DRB: data RB) 두 가지로 나눠 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.
기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널(downlink transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 방송 채널(BCH: broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH, 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 멀티캐스트 채널(MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널(uplink transport channel)로는 초기 제어메시지를 전송하는 랜덤 액세스 채널(RACH: random access channel), 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(uplink shared channel)가 있다.
논리 채널(logical channel)은 전송 채널의 상위에 있으며, 전송 채널에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 구분될 수 있다. 제어 채널로는 방송 제어 채널(BCCH: broadcast control channel), 페이징 제어 채널(PCCH: paging control channel), 공통 제어 채널(CCCH: common control channel), 전용 제어 채널(DCCH: dedicated control channel), 멀티캐스트 제어 채널(MCCH: multicast control channel) 등이 있다. 트래픽 채널로는 전용 트래픽 채널(DTCH: dedicated traffic channel), 멀티캐스트 트래픽 채널(MTCH: multicast traffic channel) 등이 있다. PCCH는 페이징 정보를 전달하는 하향링크 채널이고, 네트워크가 UE가 속한 셀을 모를 때 사용된다. CCCH는 네트워크와의 RRC 연결을 가지지 않는 UE에 의해 사용된다. MCCH 네트워크로부터 UE로의 MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service) 제어 정보를 전달하기 위하여 사용되는 점-대-다점(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다. DCCH는 UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전달하는 RRC 연결을 가지는 단말에 의해 사용되는 일-대-일(point-to-point) 양방향(bi-directional) 채널이다. DTCH는 상향링크 및 하향링크에서 존재할 수 있는 사용자 정보를 전달하기 위하여 하나의 단말에 전용되는 일-대-일(point-to-point) 채널이다. MTCH는 네트워크로부터 UE로의 트래픽 데이터를 전달하기 위하여 일-대-다(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다.
논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 상향링크 연결의 경우, DCCH는 UL-SCH과 매핑될 수 있고, DTCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있으며, CCCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있다. 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 하향링크 연결의 경우, BCCH는 BCH 또는 DL-SCH와 매핑될 수 있고, PCCH는 PCH와 매핑될 수 있으며, DCCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, DTCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, MCCH는 MCH와 매핑될 수 있으며, MTCH는 MCH와 매핑될 수 있다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 물리 채널은 주파수 영역(frequency domain)에서 하나 이상의 서브캐리어와 시간 영역(time domain)에서 하나 이상의 심볼로 구성되는 무선 자원을 통해 시그널링 및 데이터를 전달한다.
1.0ms 길이를 가지는 하나의 서브프레임은 복수의 심볼로 구성된다. 서브프레임의 특정 심볼(들)(예를 들어, 서브프레임의 첫번째 심볼)은 PDCCH를 위해 사용될 수 있다. PDCCH는 동적으로 할당되는 자원에 대한 정보(예를 들어, 자원 블록(Resource Block), 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme) 등)를 나른다.
랜덤 액세스 절차(Random Access Procedure)
이하에서는 LTE/LTE-A 시스템에서 제공하는 랜덤 액세스 절차(random access procedure)에 대해 살펴본다.
랜덤 액세스 절차는 단말이 기지국과의 RRC 연결(RRC Connection)이 없어, RRC 아이들 상태에서 초기 접속 (initial access)을 수행하는 경우, RRC 연결 재-확립 절차(RRC connection re-establishment procedure)를 수행하는 경우 등에 수행된다.
LTE/LTE-A 시스템에서는 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나의 프리앰블을 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(non-contention based random access procedure)을 모두 제공한다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
(1) 제1 메시지(Msg 1, message 1)
먼저, 단말은 시스템 정보(system information) 또는 핸드오버 명령(handover command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(physical RACH) 자원을 선택하여 전송한다.
단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 프리앰블을 디코딩하고, RA-RNTI를 획득한다. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 PRACH와 관련된 RA-RNTI는 해당 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블의 시간-주파수 자원에 따라 결정된다.
(2) 제2 메시지(Msg 2, message 2)
기지국은 제1 메시지 상의 프리앰블을 통해서 획득한 RA-RNTI로 지시(address)되는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 단말로 전송한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자(RA preamble index/identifier), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인(UL grant), 임시 셀 식별자(TC-RNTI: Temporary Cell RNTI) 그리고 시간 동기 값(TAC: time alignment command)들이 포함될 수 있다. TAC는 기지국이 단말에게 상향링크 시간 정렬(time alignment)을 유지하기 위해 보내는 시간 동기 값을 지시하는 정보이다. 단말은 상기 시간 동기 값을 이용하여, 상향링크 전송 타이밍을 갱신한다. 단말이 시간 동기를 갱신하면, 시간 동기 타이머(time alignment timer)를 개시 또는 재시작한다. UL grant는 후술하는 스케줄링 메시지(제3 메시지)의 전송에 사용되는 상향링크 자원 할당 및 TPC(transmit power command)를 포함한다. TPC는 스케줄링된 PUSCH를 위한 전송 파워의 결정에 사용된다.
단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 윈도우(random access response window) 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답(random access response)의 수신을 시도하며, PRACH에 대응되는 RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출하고, 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH를 수신하게 된다. 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU(MAC packet data unit)의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH을 통해 전달될 수 있다.
단말은 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자를 가지는 랜덤 액세스 응답을 성공적으로 수신하면, 랜덤 액세스 응답의 모니터링을 중지한다. 반면, 랜덤 액세스 응답 윈도우가 종료될 때까지 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하지 못하거나, 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자를 가지는 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 응답의 수신은 실패하였다고 간주되고, 이후 단말은 프리앰블 재전송을 수행할 수 있다.
(3) 제3 메시지(Msg 3, message 3)
단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, TC-RNTI를 저장한다. 또한, UL grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다.
단말의 최초 접속의 경우, RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 요청(RRC Connection Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있으며, RRC 연결 재확립 절차의 경우 RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 재확립 요청(RRC Connection Re-establishment Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 또한, NAS 접속 요청 메시지를 포함할 수도 있다.
제3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 절차 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자(C-RNTI)를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL grant에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 절차 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 C-RNTI보다 길다.
단말은 상기 UL grant에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머(contention resolution timer)를 개시한다.
(4) 제4 메시지(Msg 4, message 4)
기지국은 단말로부터 제3 메시지를 통해 해당 단말의 C-RNTI를 수신한 경우 수신한 C-RNTI를 이용하여 단말에게 제4 메시지를 전송한다. 반면, 단말로부터 제3 메시지를 통해 상기 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 수신한 경우, 랜덤 액세스 응답에서 해당 단말에게 할당한 TC-RNTI를 이용하여 제4 메시지를 단말에게 전송한다. 일례로, 제4 메시지는 RRC 연결 설정 메시지(RRC Connection Setup)가 포함할 수 있다.
단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL grant를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL grant에 대응하여 전송된 제3 메시지가 자신의 식별자가 C-RNTI인 경우, 자신의 C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 TC-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 C-RNTI를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 TC-RNTI를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 제4 메시지를 통해 단말은 C-RNTI를 획득하고, 이후 단말과 네트워크는 C-RNTI를 이용하여 단말 특정 메시지(dedicated message)를 송수신하게 된다.
한편, 비경쟁 기반 임의접속 과정에서의 동작은 도 6에 도시된 경쟁 기반 임의접속 과정과 달리 제1 메시지 전송 및 제2 메시지 전송만으로 임의접속 절차가 종료되게 된다. 다만, 제1 메시지로서 단말이 기지국에 임의접속 프리앰블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 임의접속 프리앰블을 할당받게 되며, 이 할당받은 임의접속 프리앰블을 기지국에 제1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 임의접속 응답을 수신함으로써 임의접속 절차가 종료되게 된다.
어태치 절차(Attach procedure)
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 어태치(Attach) 절차를 간략히 예시하는 도면이다.
어태치 절차(Attach procedure)는 일반적으로 단말이 E-UTRAN 셀(cell)에 진입하였을 때 네트워크에 연결(connection)을 맺기 위하여 이용된다. 또한, non-3GPP 네트워크로부터 E-UTRAN으로 핸드오버(handover)되는 경우에도 이용될 수 있다.
1-2. 단말(UE)은 어태치 요청(Attach Request) 메시지를 MME에게 전송함으로써 어태치 절차를 개시한다.
어태치 요청(Attach Request) 메시지는 단말의 IMSI(International Mobile Subscriber Identity), 단말이 요청하는 PDN 타입 등을 포함한다. 여기서, PDN 타입은 단말에 의해 요청되는 IP 버전(즉, IPv4, IPv4v6, IPv6)을 지시한다.
어태치 요청(Attach Request) 메시지는 RRC 연결에서 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지에 포함되어 전달되고, S1 시그널링 연결에서 초기 UE 메시지(Initial UE message)에 포함되어 전달된다.
단말은 PDN 연결(connectivity)을 요청하기 위하여 PDN 연결 요청(PDN Connectivity Request) 메시지와 함께 어태치 요청(Attach Request) 메시지를 전송할 수도 있다.
3. MME는 단말 인증을 위해 HSS에게 인증을 위한 정보를 요청하여 수신하고, 단말과 상호 인증을 수행한다.
4. MME는 HSS에게 단말의 위치를 등록하고, 단말에게 디폴트 베어러(default bearer)를 생성하기 위하여 HSS로부터 사용자 가입 정보(즉, 가입 QoS 프로파일(subscribed QoS Profile))를 수신한다.
여기서, 유동 IP 주소 할당(dynamic IP address allocation)의 경우 가입 정보는 해당 단말에 대한 IP 주소 정보를 포함하지 않으나, 고정 IP 주소 할당(static IP address allocation)의 경우 가입 정보는 해당 단말에게 할당된 고정 IP 주소 정보를 포함한다.
5. MME는 디폴트 EPS 베어러 ID를 할당하고, S-GW에게 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 전송한다.
세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지는 단말의 IMSI, EPS 베어러 ID, MME가 EPS 베어러 생성을 위해 선택한 P-GW ID(즉, P-GW 주소), APN, HSS로부터 수신한 가입 QoS 프로파일, PDN 타입, 단말의 IP 주소(즉, PDN 주소) 등을 포함한다.
여기서, PDN 타입은 단말로부터 수신된 PDN 타입 정보가 동일하게 포함된다. 유동 IP 주소 할당(dynamic IP address allocation)의 경우 단말의 IP 주소는 0 값으로 셋팅될 수 있으며, 고정 IP 주소 할당(static IP address allocation)의 경우 해당 단말에게 할당된 고정 IP 주소 정보(가입 정보에 포함)로 셋팅될 수 있다.
6. S-GW는 MME로부터 수신한 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지에 포함된 P-GW로 S5 베어러를 생성하기 위하여 S5 S-GW TEID(Tunnel Endpoint Identifier)를 할당하고, 해당 P-GW에게 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 전송한다.
세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지는 단말의 IMSI, EPS 베어러 ID, S5 S-GW TEID, APN, 가입 QoS 프로파일, PDN 타입(즉, IP 버전), 단말의 IP 주소(즉, PDN 주소) 등을 포함한다.
7. P-GW는 단말이 사용할 IP(Internet Protocol) 주소를 할당하고, PCRF와 IP-CAN(IP connectivity access network) 세션 확립(establishment)/수정(modification) 절차를 수행한다.
이때, P-GW는 유동 IP 주소 할당(dynamic IP address allocation)의 경우 P-GW가 보유한 IP 주소 풀(pool)에서 선택된 IP 주소를 단말에 할당할 수 있으며, 고정 IP 주소 할당(static IP address allocation)의 경우 해당 단말에게 할당된 고정 IP 주소 정보(가입 정보에 포함)가 동일하게 할당될 수 있다.
8. P-GW는 S-GW로 S5 베어러를 생성하기 위하여 P-GW TEID(Tunnel Endpoint Identifier)를 할당하고, 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지에 대한 응답으로 S-GW에게 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지 전송한다.
세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지는 단말의 IMSI, EPS 베어러 ID, S5 P-GW TEID, 가입 QoS 프로파일, PDN 타입, 단말에 할당된 IP 주소(즉, PDN 주소) 등을 포함한다.
만약, P-GW가 요청된 PDN 타입과 상이한 PDN 타입을 선택하였으면, P-GW는 PDN 타입과 함께 왜 PDN 타입이 수정되었는지 원인을 단말에게 지시한다.
이 절차를 마치면 S-GW와 P-GW 간에 S5 베어러의 생성이 완료되어, S-GW는 P-GW로 상향링크 트래픽을 전송하거나 P-GW로부터 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.
9. S-GW는 S1 베어러를 생성하기 위하여 S1 S-GW TEID를 할당하고, 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지에 대한 응답으로 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지를 MME에게 전송한다.
세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지는 단말의 IMSI, EPS 베어러 ID, S1 S-GW TEID, PDN 타입, 단말에 할당된 IP 주소(즉, PDN 주소) 등을 포함한다.
10-11. MME는 어태치 요청(Attach Request) 메시지에 대한 응답으로 어태치 승인(Attach Accept) 메시지를 단말에게 전송한다.
어태치 승인(Attach Accept) 메시지는 EPS 베어러 ID, APN, P-GW에서 할당한 단말의 IP 주소(즉, PDN 주소), PDN 타입, 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity) 리스트, TAU 타이머 등을 포함한다.
어태치 승인(Attach Accept) 메시지는 S1 시그널링 연결에서 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지에 포함되어 기지국에 전달된다.
이 절차를 마치면, 기지국과 S-GW 간에 상향링크 S1 베어러의 생성이 완료되고, 기지국은 S-GW에게 상향링크 트래픽을 전송할 수 있다.
그리고, 어태치 승인(Attach Accept) 메시지는 RRC 연결에서 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지에 포함되어 기지국으로부터 단말에게 전달된다.
이 절차를 마치면, 단말과 기지국 간에 DRB의 생성이 완료되어, 단말은 기지국으로 상향링크 트래픽을 전송하거나 기지국으로부터 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.
12. 기지국은 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지에 대한 응답으로 초기 컨텍스트 셋업 응답(Initial Context Setup Response) 메시지를 MME에게 전송한다. 초기 컨텍스트 셋업 응답(Initial Context Setup Response) 메시지는 S1 eNB TEID 등을 포함한다.
13-14. 단말은 어태치 승인(Attach Accept) 메시지에 대한 응답으로 어태치 완료(Attach Complete) 메시지를 MME에게 전송한다.
어태치 완료(Attach Complete) 메시지는 RRC 연결에서 상향링크 정보 전달(UL Information Transfer) 메시지에 포함되어 전달되고, S1 시그널링 연결에서 상향링크 NAS 전달(Uplink NAS Transport) 메시지에 포함되어 전달된다.
이 절차를 마치면, 단말과 P-GW 간 상향링크 디폴트 EPS 베어러의 생성이 완료되어 단말은 P-GW로 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.
15. MME는 기지국으로부터 수신한 S1 eNB TEID를 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 통해 S-GW에게 전달한다.
이 절차를 마치면, 기지국과 S-GW 간에 하향링크 S1 베어러의 생성이 완료되고, 기지국은 S-GW로부터 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.
16-17. 필요에 따라 S-GW와 P-GW 간에 베어러가 갱신(update) 된다.
18. S-GW는 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지에 대한 응답으로 수정 베어러 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 MME에게 전송한다.
이 절차를 마치면, 단말과 P-GW 간 하향링크 디폴트 EPS 베어러의 생성이 완료되어 P-GW는 단말로 하향링크 데이터를 전송할 수 있다. 즉, 단말은 PDN과 연결이 확립되고, 할당 받은 IP 주소를 이용하여 PDN 서비스를 제공 받을 수 있다.
19. MME는 필요에 따라 P-GW ID(즉, P-GW 주소), APN을 포함하는 통지 요청(Notify Request) 메시지를 HSS에게 전송한다.
20. HSS는 P-GW ID(즉, P-GW 주소) 및 연관된 APN을 저장하고, MME에게 통지 응답(Notify Response) 메시지를 전송한다.
PDN 연결 절차( PDN connectivity precedure )
단말 요청 PDN 연결 절차(UE requested PDN connectivity procedure)는 단말이 E-UTRAN을 통해 추가적인 PDN으로의 연결(디폴트 베어러의 할당 포함)을 요청하기 위하여 이용된다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 PDN 연결 절차를 간략히 예시하는 도면이다.
1. 단말은 PDN 연결 요청(PDN Connectivity Request) 메시지를 MME에게 전송함으로써 단말 요청 PDN 절차(UE Requested PDN procedure)를 개시한다.
PDN 연결 요청(PDN Connectivity Request) 메시지는 APN, 단말이 요청하는 PDN 타입(즉, IP 버전) 등을 포함한다. 상술한 바와 같이, PDN 타입은 단말에 의해 요청되는 IP 버전(즉, IPv4, IPv4v6, IPv6)을 지시한다.
MME는 단말에 의해 제공된 APN이 가입 정보에 의해 허용되는지 검증(verify)한다. 만약, 단말이 PDN 연결 요청(PDN Connectivity Request) 메시지에 APN을 제공하지 않은 경우, MME는 디폴트 PDN 가입 컨텍스트(default PDN subscription context)로부터 APN을 사용한다.
2. MME는 EPS 베어러 ID를 할당하고, S-GW에게 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 전송한다.
세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지는 단말의 IMSI, EPS 베어러 ID, MME가 EPS 베어러 생성을 위해 선택한 P-GW ID(즉, P-GW 주소), APN, HSS로부터 수신한 가입 QoS 프로파일, PDN 타입, 단말의 IP 주소(즉, PDN 주소) 등을 포함한다.
여기서, PDN 타입은 단말로부터 수신된 PDN 타입 정보가 동일하게 포함된다. 유동 IP 주소 할당(dynamic IP address allocation)의 경우 단말의 IP 주소는 0 값으로 셋팅될 수 있으며, 고정 IP 주소 할당(static IP address allocation)의 경우 해당 단말에게 할당된 고정 IP 주소 정보(가입 정보에 포함)로 셋팅될 수 있다.
3. S-GW는 MME로부터 수신한 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지에 포함된 P-GW로 S5 베어러를 생성하기 위하여 S5 S-GW TEID(Tunnel Endpoint Identifier)를 할당하고, 해당 P-GW에게 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 전송한다.
세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지는 단말의 IMSI, EPS 베어러 ID, S5 S-GW TEID, APN, 가입 QoS 프로파일, PDN 타입(즉, IP 버전), 단말의 IP 주소(즉, PDN 주소) 등을 포함한다.
4. P-GW는 단말이 사용할 IP(Internet Protocol) 주소를 할당하고, PCRF와 IP-CAN(IP connectivity access network) 세션 확립(establishment)/수정(modification) 절차를 수행한다.
이때, P-GW는 유동 IP 주소 할당(dynamic IP address allocation)의 경우 P-GW가 보유한 IP 주소 풀(pool)에서 선택된 IP 주소를 단말에 할당할 수 있으며, 고정 IP 주소 할당(static IP address allocation)의 경우 해당 단말에게 할당된 고정 IP 주소 정보(가입 정보에 포함)가 동일하게 할당될 수 있다.
5. P-GW는 S-GW로 S5 베어러를 생성하기 위하여 P-GW TEID(Tunnel Endpoint Identifier)를 할당하고, 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지에 대한 응답으로 S-GW에게 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지 전송한다.
세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지는 단말의 IMSI, EPS 베어러 ID, S5 P-GW TEID, 가입 QoS 프로파일, PDN 타입, 단말에 할당된 IP 주소(즉, PDN 주소) 등을 포함한다.
만약, P-GW가 요청된 PDN 타입과 상이한 PDN 타입을 선택하였으면, P-GW는 PDN 타입과 함께 왜 PDN 타입이 수정되었는지 원인을 단말에게 지시한다.
이 절차를 마치면 S-GW와 P-GW 간에 S5 베어러의 생성이 완료되어, S-GW는 P-GW로 상향링크 트래픽을 전송하거나 P-GW로부터 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.
6. S-GW는 S1 베어러를 생성하기 위하여 S1 S-GW TEID를 할당하고, 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지에 대한 응답으로 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지를 MME에게 전송한다.
세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지는 단말의 IMSI, EPS 베어러 ID, S1 S-GW TEID, PDN 타입, 단말에 할당된 IP 주소(즉, PDN 주소) 등을 포함한다.
7. MME는 PDN 연결 요청(PDN Connectivity Request) 메시지에 대한 응답으로 PDN 연결 승인(PDN Connectivity Accept) 메시지를 단말에게 전송한다.
PDN 연결 승인(PDN Connectivity Accept) 메시지는 EPS 베어러 ID, APN, P-GW에서 할당한 단말의 IP 주소(즉, PDN 주소), PDN 타입 등을 포함한다.
PDN 연결 승인(PDN Connectivity Accept) 메시지는 S1 시그널링 연결에서 베어러 셋업 요청(Bearer Setup Request) 메시지에 포함되어 기지국에 전달된다.
이 절차를 마치면, 기지국과 S-GW 간에 상향링크 S1 베어러의 생성이 완료되고, 기지국은 S-GW에게 상향링크 트래픽을 전송할 수 있다.
8. PDN 연결 승인(PDN Connectivity Accept) 메시지는 RRC 연결에서 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지에 포함되어 기지국으로부터 단말에게 전달된다.
이 절차를 마치면, 단말과 기지국 간에 DRB의 생성이 완료되어, 단말은 기지국으로 상향링크 트래픽을 전송하거나 기지국으로부터 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.
9. 단말은 기지국에게 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 전송한다.
10. 기지국은 베어러 셋업 응답(Bearer Setup Response) 메시지를 MME에게 전송한다.
베어러 셋업 응답(Bearer Setup Response) 메시지는 S1 eNB TEID 등을 포함한다.
11-12. 단말은 EPS 베어러 ID를 포함하는 PDN 연결 완료(PDN Connectivity Complete) 메시지를 MME에게 전송한다.
이 절차를 마치면, 단말과 P-GW 간 상향링크 디폴트 EPS 베어러의 생성이 완료되어 단말은 P-GW로 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.
13. MME는 기지국으로부터 수신한 S1 eNB TEID를 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 통해 S-GW에게 전달한다.
이 절차를 마치면, 기지국과 S-GW 간에 하향링크 S1 베어러의 생성이 완료되고, 기지국은 S-GW로부터 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.
13a-13b. 필요에 따라 S-GW와 P-GW 간에 베어러가 갱신(update) 된다.
14. S-GW는 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지에 대한 응답으로 수정 베어러 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 MME에게 전송한다.
이 절차를 마치면, 단말과 P-GW 간 하향링크 디폴트 EPS 베어러의 생성이 완료되어 P-GW는 단말로 하향링크 데이터를 전송할 수 있다. 즉, 단말은 PDN과 연결이 확립되고, 할당 받은 IP 주소를 이용하여 PDN 서비스를 제공 받을 수 있다.
15. MME는 필요에 따라 P-GW ID(즉, P-GW 주소), APN을 포함하는 통지 요청(Notify Request) 메시지를 HSS에게 전송한다.
16. HSS는 P-GW ID(즉, P-GW 주소) 및 연관된 APN을 저장하고, MME에게 통지 응답(Notify Response) 메시지를 전송한다.
파워 세이빙 모드 (Power Saving Mode)
파워 세이빙 모드(PSM: Power Saving Mode)는 3GPP 릴리즈-12(rel-12) 진보된 MTC(MTCe(Enhancements for MTC) 특징(feature) 중 하나로 단말이 페이징(paging) 수신 및 이동성 관리(mobility management) 등의 액세스 스트라텀(AS: Access Stratum) 동작을 모두 비활성화(disable)하는 구간을 정의하여 단말의 파워 소모를 최소화 하는 기능이다. 즉, PSM을 지원하는 단말은 어태치(Attach) 및 트래킹 영역 업데이트(TAU) 시에 네트워크와 액티브 시간(Active Time) 및 주기적 TAU 타이머(P-TAU(Periodic TAU) timer)를 합의하거나 또는 제공받는다.
네트워크에서 Active Time 값을 수신한 경우, 단말은 ECM-CONNECTED에서 ECM-IDLE로 전환 된 경우 해당 Active Time 동안 ECM-IDLE 상태를 유지하여 페이징을 수신한다. 그리고, Active Time이 만료되면 PSM으로 진입하고, 모든 AS(Access Stratrum) 동작을 중지한다.
또한, MME는 단말이 ECM-IDLE 모드로 진입할 때마다 Active Time 값으로 액티브 타이머(Active timer)를 시작한다. 그리고, Active timer가 만료하면, MME는 단말이 접근 가능하지 않다(unreachable)고 추론(deduce)한다.
즉, Active Time은 파워 세이빙 기능을 이용하는 상태(예를 들어, 파워 세이빙 모드(PSM) 등)를 지원하는 단말이 ECM-IDLE(또는 RRC_IDLE) 상태를 유지하는 시간을 의미한다.
단말은 주기적 TAU 타이머가 만료되면, 다시 단말은 AS 동작을 활성화(enable)하고 TAU를 수행하고, 네트워크는 해당 단말의 암묵적인 디태치 타이머(Implicit detach timer)를 중단(stop)한다. 단말은 단말 발신호(Mobile originated Call)(예를 들어, 상향링크 데이터 패킷 전송(Uplink Data packet transfer)) 등을 위해서 원하는 때에 언제나 깨어날 수 있다.
반면, 단말 수신호(Mobile terminated Call)(예를 들어, 하향링크 데이터 패킷 수신(Downlink Data packet receiving)) 등을 위해서는 P-TAU 주기마다 깨어나 TAU를 수행하고 이 때 수신 받은 Active Time 동안 페이징 수신 동작을 수행한 후, 다시 PSM 모드로 들어가 슬립(Sleep)한다.
DRX (Discontinuous Reception) 모드
3GPP LTE/LTE-A 시스템에서는 단말과 네트워크 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM 연결(ECM((EPS connection management))-CONNECTED) 상태 및 ECM 아이들(ECM-IDLE) 상태를 정의한다. ECM 연결 상태 및 ECM 아이들 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다. ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적으로 연결(connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결(RRC_CONNECTED) 상태에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들(RRC_IDLE) 상태에 있게 된다.
여기서, RRC_CONNECTED 상태는 단말이 특정 셀에 연결된 상태로 단말이 셀 단위로 서비스를 받을 수 있는 상태를 의미하고, 셀 단위로 단말이 관리된다.
RRC_IDLE 상태는 단말이 기지국과의 연결은 없고, 이동성 관리 개체(MME: Mobility Management Entity)와의 연결만을 유지한 상태로 셀보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(TA: Tracking Area) 단위로 단말이 관리된다. 즉, RRC_IDLE 상태 단말은 자신에게 전송되는 페이징 메시지가 있는지 확인하기 위해 간헐적으로 깨어나 페이징 채널(PCH: paging channel)을 모니터링 한다. 즉, 단말은 트래킹 영역에서 유일하게 할당된 ID를 이용하여 NAS(non-access stratum)에 의해 설정된 불연속 수신(DRX: Discontinuous Reception)을 수행한다. 단말은 단말-특정 페이징 DRX 사이클 마다 특정 페이징 시점에 페이징 신호를 모니터링함으로써 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다. 또한, 수신호의 도착 여부를 확인하여 페이징 채널에 자신의 식별자가 포함된 경우 단말은 서비스 요청(Service Request) 절차를 통해 RRC_CONNECTE 모드로 전환된다. 이와 같은 네트워크 상태 정의를 통해 활성화된 서비스가 없는 단말은 자신의 전력 소모를 최소화하고 기지국은 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
위와 같이, 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 ECM 연결 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 ECM 아이들 상태에 있으며, 단말이 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말이 네트워크에 등록되어 있으나 트래픽이 비활성화되어 무선 자원이 할당되어 있지 않은 경우 단말은 ECM 아이들 상태에 있으며, 해당 단말에 상향링크 혹은 하향링크 새로운 트래픽이 발생되면 서비스 요청(service request) 절차를 통해 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다.
3GPP LTE/LTE-A 시스템은 단말의 전력을 최소화하기 위해 단말의 불연속 수신(DRX: discontinuous reception) 기법을 사용한다.
3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 정의된 DRX는 단말의 휴면 모드와 RRC_IDLE 상태에서 모두 사용될 수 있다.
단말은 단말의 고유한 식별자인 RNTI(예를 들어, C-RNTI, SI-RNTI, P-RNTI 등)를 기반으로 PDCCH의 모니터링(monitoring)을 수행할 수 있다.
PDCCH의 모니터링은 DRX 동작에 의해 제어될 수 있으며, DRX에 관한 파라미터는 기지국이 RRC 메시지에 의해 단말로 전송해준다. 단말이 RRC 연결 상태(connected state)에서 DRX 파라미터가 구성되어 있다면, 단말은 DRX 동작에 기반하여 PDCCH에 대한 불연속적인(discontinuous) 모니터링을 수행한다. 반면, 만일 DRX 파라미터가 구성되어 있지 않다면 단말은 연속적인 PDCCH의 모니터링을 수행한다.
또한, 상술한 바와 같이 페이징 메시지를 수신하는 단말은 전력 소비 감소를 목적으로 DRX을 수행할 수 있다.
이를 위해 네트워크는 페이징 사이클(paging cycle)라 불리는 시간 주기마다 복수의 페이징 시점(paging occasion)을 구성하고, 특정 단말은 특정 페이징 시점의 시간에만 페이징 메시지를 수신하고, 단말은 특정 페이징 시점 외의 시간에는 페이징 채널을 수신하지 않는다. 또한, 하나의 페이징 시점은 하나의 TTI에 대응될 수 있다.
확장된 아이들 모드 DRX(eDRX: extended DRX)는 기존의 최대의 2.56s 페이징 DRX 사이클(paging DRX cycle)을 수 분(minute)에서 최대 수십 분(minute)로 늘려 단말의 전력 소모를 최소화하기 위한 기능이다. eDRX는 아이들 모드(Idle mode) 및 연결 모드(Connected Mode)에 적용될 수 있다. 연결 모드에 적용되는 확장된 아이들 모드 DRX는 최대 10.24s 등 아이들 모드에서 적용되는 DRX에 비해 상대적으로 짧다.
eDRX 모드를 지원하는 단말의 경우 단말이 접근 가능하지 않은(unreachable) 상태는 페이징에 의해 접근 가능하지 않은(unreachable) 상태(즉, 단말이 페이징 채널을 모니터링하지 않는 DRX 구간)를 의미할 수 있다.
반대로, eDRX 모드를 지원하는 단말의 경우, 단말이 접근 가능(reachable)한 상태는 ECM-CONNECTED 모드 및/또는 페이징에 의해 단말에 즉각적으로 접근 가능한(reachable) 상태(즉, 단말이 페이징 채널을 모니터링 하는 구간)를 의미할 수 있다.
다시 말해, eDRX는 DRX 구간이 일반 DRX 모드에 비하여 상대적으로 길어 아이들(idle) 구간에서도 일시적으로 접근 가능(reachable)하지 않다고 판단할 수 있다. 즉, 일반 DRX (2.56 초)을 지원하면 최대 2.56 초 후에 데이터 전달(data delivery)이 가능하지만 eDRX (예를 들어, 10 분)을 적용하면 최대 지연이 10분이기 때문에 즉각적인 데이터 전달(data delivery)이 불가능하고 이를 실질적으로 접근 가능하지 않다(unreachable)고 간주할 수 있다.
단말과 네트워크는 단말의 파워 소모를 감소시키기 위하여 NAS 시그널링을 통해 확장된 아이들 모드 DRX(extended idle mode DRX)의 사용을 협상할 수 있다. 확장된 아이들 모드 DRX를 적용하는 단말은 DRX 사이클 값에 의존하여 특정 시간의 지연 내에서 단말 종단 데이터(mobile terminating data) 및/또는 네트워크 발생 절차(network originated procedure)를 이용 가능하다.
확장된 아이들 모드 DRX를 사용하길 원하는 단말(특히, 단말 측 어플리케이션)은 단말 종단 서비스 또는 데이터 전달을 특수하게 제어할 필요가 있으며, 특히 해당 단말은 단말 종단 데이터의 지연 내성(delay tolerance)를 고려할 필요가 있다. 네트워크(특히, 네트워크 측 어플리케이션)은 단말 종단 데이터, SMS 또는 장치 트리거를 전송할 수 있으며, 확장된 아이들 모드 DRX가 준비되어 있는지 알아야 할 필요가 있다. 단말은 모든 예상되는 단말 종단 통신이 지연에 내성(tolerance)이 있는 경우에만 확장된 아이들 모드 DRX를 요청하여야 한다.
확장된 아이들 모드 DRX의 사용을 협상하기 위하여, 단말은 어태치(Attach) 절차 및 RAU/TAU 절차 동안에 확장된 아이들 모드 DRX 파라미터를 요청한다. SGSN/MME는 확장된 아이들 모드 DRX를 위한 단말의 요청을 거절하거나 수락할 수 있다. SGSN/MME가 확장된 아이들 모드 DRX를 수락하는 경우, SGSN/MME는 사업자(operator) 정책에 기반하여 단말에 의해 요청된 확장된 아이들 모드 DRX 파라미터와 다른 값을 제공할 수도 있다. SGSN/MME가 확장된 아이들 모드 DRX의 사용을 수락하면, 단말은 수신한 확장된 아이들 모드 DRX 파라미터에 기반하여 확장된 아이들 모드 DRX를 적용한다. SGSN/MME가 요청을 거절하거나 또는 요청이 확장된 아이들 모드 DRX 를 지원하지 않는 SGSN/MME에 의해 수신되는 등의 이유로 단말이 관련된 수락 메시지 내에서 확장된 아이들 모드 DRX 파라미터를 수신하지 못하면, 단말은 기존의 DRX를 적용한다.
단말이 NAS를 통해 PSM(power saving mode)(액티브 시간(Active Time) 및/또는 주기적 TAU 타이머(P-TAU(Periodic TAU) timer)의 요청)과 확장된 아이들 모드 DRX를 모두 요청하면, SGSN/MME는 다음과 같이 결정할 수 있다.
- PSM만을 활성화 (즉, 확장된 아이들 모드 DRX에 대한 요청을 거절)
- 확장된 아이들 모드 DRX만을 활성화 (즉, 액티브 시간에 대한 요청을 거절)
- PSM(즉, 액티브 시간 제공)과 확장된 아이들 모드 DRX(즉, 확장된 아이들 모드 DRX 파라미터를 제공)를 모두 활성화
위의 3가지 중 하나가 결정되어 관련 파라미터(즉, 액티브 시간, P-TAU 타이머 및/또는 확장된 아이들 모드 DRX 사이클 값)이 단말에 제공되면, 다음의 어태치(Attach) 또는 RAU/TAU 절차가 개시되어 위의 3가지 중 어느 하나가 새롭게 결정될 때까지 사용된다. 만약 확장된 아이들 모드 DRX와 PSM이 모두 활성화되면, 확장된 아이들 모드 DRX 사이클은 액티브 타이머가 구동되는 동안 복수의 페이징 시점을 가지도록 세팅될 수 있다.
단말에 의해 제공된 PSM 액티브 시간이 확장된 아이들 모드 DRX 사이클보다 큰 경우, SGSN/MME는 PSM 및 확장된 아이들 모드 DRX를 모두 가능하게 할 수도 있다. 이는 단말이 액티브 시간 동안 전력 소모를 최소화하게 할 수 있다.
MTC (Machine-Type Communication)
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MTC(Machine-Type Communication) 아키텍처(architecture)를 예시하는 도면이다.
MTC를 위해서 사용되는 단말(또는, MTC 단말)과 MTC 어플리케이션 간의 단-대-단(end-to-end) 어플리케이션은 3GPP 시스템에서 제공되는 서비스들과 MTC 서버에게 제공되는 선택적인 서비스들을 이용할 수 있다. 3GPP 시스템은 MTC를 용이하게 하는 다양한 최적화를 포함하는 수송 및 통신 서비스들(3GPP 베어러 서비스, IMS 및 SMS 포함)을 제공할 수 있다.
도 9에서는 MTC를 위해 사용되는 단말이 Um/Uu/LTE-Uu 인터페이스를 통하여 3GPP 네트워크(UTRAN, E-UTRAN, GERAN, I-WLAN 등)으로 연결되는 것을 도시한다. 도 9의 아키텍처는 다양한 MTC 모델(Direct 모델, Indirect 모델, Hybrid 모델)들을 포함한다.
먼저, 도 9에서 도시하는 개체(entity)들에 대하여 설명한다.
도 9에서 어플리케이션 서버는 MTC 어플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버이다. MTC 어플리케이션 서버에 대해서는 전술한 다양한 MTC 어플리케이션의 구현을 위한 기술이 적용될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 도 9에서 MTC 어플리케이션 서버는 레퍼런스 포인트 API를 통하여 MTC 서버에 액세스할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또는, MTC 어플리케이션 서버는 MTC 서버와 함께 위치될(collocated) 수도 있다.
MTC 서버(예를 들어, 도 9의 SCS 서버)는 MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버이며, 3GPP 네트워크에 연결되어 MTC를 위하여 사용되는 단말 및 PLMN 노드들과 통신할 수 있다.
MTC-IWF(MTC-InterWorking Function)는 MTC 서버와 오퍼레이터 코어 네트워크 간의 상호 동작(interworking)을 관장하고, MTC 동작의 프록시 역할을 할 수 있다. MTC 간접 또는 하이브리드 모델을 지원하기 위해서, MTC-IWF는 레퍼런스 포인트 Tsp 상의 시그널링 프로토콜을 중계하거나 해석하여 PLMN에 특정 기능을 작동시킬 수 있다. MTC-IWF는, MTC 서버가 3GPP 네트워크와의 통신을 수립하기 전에 MTC 서버를 인증(authenticate)하는 기능, MTC 서버로부터의 제어 플레인 요청을 인증하는 기능, 후술하는 트리거 지시와 관련된 다양한 기능 등을 수행할 수 있다.
SMS-SC(Short Message Service-Service Center)/IP-SM-GW(Internet Protocol Short Message GateWay)는 단문서비스(SMS)의 송수신을 관리할 수 있다. SMS-SC는 SME(Short Message Entity)(단문을 송신 또는 수신하는 개체)와 단말 간의 단문을 중계하고, 저장 및 전달하는 기능을 담당할 수 있다. IP-SM-GW는 IP 기반의 단말과 SMS-SC 간의 프로토콜 상호 동작을 담당할 수 있다.
CDF(Charging Data Function)/CGF(Charging Gateway Function)는 과금에 관련된 동작을 할 수 있다.
HLR/HSS는 가입자 정보(IMSI 등), 라우팅 정보, 설정 정보 등을 저장하고 MTC-IWF에게 제공하는 기능을 할 수 있다.
MSC/SGSN/MME는 단말의 네트워크 연결을 위한 이동성 관리, 인증, 자원 할당 등의 제어 기능을 수행할 수 있다. 후술하는 트리거링과 관련하여 MTC-IWF로부터 트리거 지시를 수신하여 MTC 단말에게 제공하는 메시지의 형태로 가공하는 기능을 수행할 수 있다.
GGSN(Gateway GPRS Support Node)/S-GW(Serving-Gateway)+P-GW(Packet Date Network-Gateway)는 코어 네트워크와 외부 네트워크의 연결을 담당하는 게이트웨이 기능을 할 수 있다.
표 2는 도 9에서의 주요 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다.
Figure PCTKR2016012700-appb-T000002
표 2에서 T5a, T5b, T5c 중 하나 이상의 레퍼런스 포인트를 T5라고 지칭한다.
한편, 간접 및 하이브리드 모델의 경우에 MTC 서버와의 사용자 플레인 통신, 및 직접 및 하이브리드 모델의 경우에 MTC 어플리케이션 서버와의 통신은, 레퍼런스 포인트 Gi 및 SGi를 통해서 기존의 프로토콜을 사용하여 수행될 수 있다.
도 9에서 설명한 내용과 관련된 구체적인 사항은 3GPP TS 23.682 문서를 참조함으로써 본 문서에 병합될 수 있다(incorporated by reference).
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 서비스 능력 노출(Service Capability Exposure)을 위한 아키텍쳐를 예시한다.
도 10에서 예시하고 있는 서비스 능력 노출(Service Capability Exposure)을 위한 아키텍쳐는 3GPP 네트워크가 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 자신의 서비스 및 능력을 외부의 서드 파티 서비스 제공자(3rd party Service Provider) 어플리케이션에게 안전하게 노출하는 것을 가능하게 한다.
서비스 능력 노출 기능(SCEF: Service Capability Exposure Function)는 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 서비스 및 능력을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공하는 서비스 능력 노출(service capability exposure)을 위한 3GPP 아키텍쳐 내 핵심적인 엔티티(entity)이다. 다시 말해, SCEF는 이동통신 사업자가 운용하는 트러스트 도메인(Trust Domain)에 속하는 서비스 기능 제공을 위한 핵심 엔티티이다. SCEF는 서드 파티 서비스 제공자에게 API 인터페이스를 제공하고, 3GPP의 각종 엔티티와 연결을 통해 서드 파티 서비스 제공자에게 3GPP의 서비스 기능들을 제공한다. SCEF 기능은 SCS에 의해 제공될 수도 있다.
Tsp 기능이 어플리케이션 프로그램 인터페이스(API: application program interface)를 통해 노출될 수 있는 경우, MTC-IWF는 SCEF와 동일하게 위치(co-located)할 수 있다. 다중의 인자에 의존하여 새로운 3GPP 인터페이스를 특정하기 위한 프로토콜(예를 들어, DIAMETER, RESTful APIs, XML over HTTP, 등)이 선택되며, 여기서 다중의 인자는 요청된 정보의 노출의 용이함 또는 특정 인터페이스의 필요를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.
SCEF는 트러스트 도메인(Trust Domain)에 속하는 엔티티로서, 셀룰러 운영자(Cellular operator)에 의해 운용될 수도 있고, 트러스트(trusted) 관계를 맺은 서드 파티(3rd party) 사업자에 의해 운용될 수 있다. 3GPP 릴리즈(Release) 13의 MONTE(Monitoring Enhancement), AESE(Architecture Enhancements for Service Capability Exposure) 등의 워크 아이템 아래 진행 된 서비스 아키텍쳐 노출(Service architecture exposing)을 위한 노드로서, 앞서 도 10과 같이 서비스를 제공할 3GPP 엔티티들과 연결되어 여러 모니터링 및 과금과 관련된 기능들을 외부 서드 파티에 제공하고, 서드 파티 사업자의 통신 패턴 등을 EPS 내부로 설정해 주는 등의 중간에서 관리하는 역할을 한다.
협대역 IOT(Internet of Things)를 위한 효율적인 스몰 데이터 전송
셀룰러 IoT(CIoT: Cellular Internet of Things)는 IoT 서비스에 적합한 새로운 무선 접속을 정의한 것으로 현재 3GPP 릴리즈(Release)-13에서 두 가지 방식의 CIoT가 논의 중이다. 하나는 GERAN을 CIoT 형태로 발전한 솔루션이면, 하나는 클린 스테이트(Clean Slate)라고 지칭되는 협대역(NB: Narrow Band) 무선 접속 기술(RAT: Radio Access Technology)(예를 들어, NB-IOT)에 적합한 새로운 무선 접속 네트워크 형태이다.
3GPP에서는 협대역 IOT 지원을 위한 효율적인 스몰 데이터(small data) 송신을 위한 새로운 코어 네트워크에 대한 아키텍쳐가 논의되고 있다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단대단(End to End) 스몰 데이터 플로우를 예시하는 도면이다.
도 11의 예시와 같이, AS와 C-SGN(CIoT Serving Gateway Node) 간에 점대점 터널(point-to-point tunnel) 방식으로 non-IP 데이터의 송수신이 수행될 수 있다. C-SGN은 CIoT 단말을 지원하기 위해 Rel-13에 추가된 노드이다.
또는, Non-IP 패킷의 송수신을 위해 SCEF 프레임워크를 사용할 수 있다. 다시 말해, AS/SCS와 C-SGN 간에 SCEF를 경유하여 Non-IP 데이터의 송수신이 수행될 수도 있다.
그리고, C-SGN과 UE 간에는 S1-MME 레퍼런스 포인트를 통해 Non-IP 데이터의 송수신이 수행될 수 있다. 즉, NAS 계층에서 암호화된 스몰 데이터(예를 들어, Non-IP 데이터)가 UE와 C-SGN 간에 송수신될 수 있다.
C-SGN는 새로운 논리적 엔티티이며, 다음과 같이 CIoT 활용 케이스를 위해 요구되는 필수적인 기능만을 지원하기 위해 구현될 수 있다.
- 이동성 관리(MM: Mobility Management) 절차 내 필요한 일부 절차;
- 효율적인 스몰 데이터 절차;
- 효율적인 스몰 데이터를 위해 요구되는 보안 절차;
- SMS(Short Message Service) 지원이 필요하면, 결합되지 않은(non-combined) GPRS 어태치 절차를 이용한 PS 도메인 상의 SMS;
- 커버리지 향상을 위한 페이징 최적화;
- 로밍되지 않은(non-roaming) 케이스를 위한 SGi 인터페이스의 종단(termination);
- 로밍 케이스를 위한 S8 인터페이스 지원;
- SMS 만을 위한 어태치(즉 IP(또는 non-IP) 데이터를 위한 PDN 연결 없이 SMS 송수신만을 위한 어태치) 절차 지원;
- non-IP 데이터를 위한 SGi 상에서 터널링(tunneling) 지원.
또한, SCEF를 이용한 스몰 데이터(예를 들어, Non-IP 데이터) 전송을 위한 다음과 같은 솔루션이 논의되고 있다.
솔루션) HSS로의 로드가 최소화되는 SCEF를 경유한 Non-IP 스몰 데이터 전송
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 SCEF를 경유한 효율적인 non-IP 스몰 데이터 전송을 위해 제안되는 셀룰러 IoT 네트워크 아키텍쳐를 예시한다.
T6a은 SCEF와 서빙 MME 간에 사용되는 레퍼런스 포인트이고, T6b는 SCEF와 서빙 SGSN 간에 사용되는 레퍼런스 포인트이다. T6a/T6b는 다음과 같은 요구사항을 만족한다.
- T6a는 SCEF를 서빙 MME에 연결시킨다;
- T6b는 SCEF를 서빙 SGSN에 연결시킨다;
- SCEF에 의한 서빙 MME/SGSN에서의 모니터링 이벤트 설정, 서빙 MME/SGSN에 의한 SCEF로의 모니터링 이벤트 보고와 같은 기능을 지원한다.
- 서빙 MME/SGSN으로/으로부터 Non-IP 데이터 전달(NIDD: Non-IP Data Delivery)
S6t는 SCEF와 HSS 간에 사용되는 레퍼런스 포인트이고, 다음과 같은 요구사항을 만족한다.
- SCEF를 가입(subscription)과 UE 관련 정보를 포함하는 HSS에 연결시킨다.
- SCEF에 의한 HSS에서의 모니터링 이벤트 설정/삭제
- HSS에 의한 SCEF로의 모니터링 이벤트 보고
- SCEF에 의한 HSS로의 통신 패턴 파라미터의 설정/삭제
먼저, 모니터링 이벤트의 설정 절차를 살펴본다.
스몰 데이터 전송(SDT: Small Data Transmission)의 모니터링 이벤트는 다음과 같이 설정될 수 있다.
발신(MO: Mobile Originated) 및 착신(MT: Mobile Terminated) 스몰 데이터 전송 이전에, 모니터링 이벤트 설정 절차(Monitoring Event Configuration procedure)를 통해 MME/C-SGN과 SCEF는 MO 및 MT 스몰 데이터 전송을 위해 각각 필요한 정보(SCEF ID 및 MME/C-SGN 라우팅 정보)를 획득한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 HSS를 통한 모니터링 이벤트 설정 및 삭제 절차를 예시한다.
1. SCS/AS는 모니터링 요청(Monitoring Request) 메시지(외부 식별자(들)(External Identifier(s)) 또는 MSISDN(Mobile Station Integrated System Digital Network)(들), SCS/AS 식별자(SCS/AS Identifier), SCS/AS 참조 ID(SCS/AS Reference ID), 모니터링 타입(Monitoring Type), 보고의 최대 개수(Maximum Number of Reports), 모니터링 기간(Monitoring Duration), 모니터링 목적지 주소(Monitoring Destination Address), 삭제를 위한 SCS/AS 참조 ID(SCS/AS Reference ID for Deletion))를 SCEF에게 전송한다.
이때, SCS/AS는 Monitoring Type을 "SDT"로 셋팅할 수 있다.
2. SCEF는 SCS/AS Reference ID, SCS/AS Identifier, Monitoring Destination Address, Monitoring Duration, 및 Maximum Number of Reports를 저장한다. SCEF는 SCEF 참조 ID(SCEF Reference ID)를 할당한다. 운영자 정책에 기반하여, SCS/AS가 이 요청을 수행하는데 권한을 부여받지 않았거나, 또는 Monitoring Request이 잘 못되거나(malformed) 또는 SCS/AS가 모니터링 요청의 제출의 한도(quita) 또는 비율(rate)을 초과하였다면, SCEF는 9 단계를 수행하고, 에러를 지시하는 적절한 원인 값(Cause value)를 제공한다. SCEF가 SCS/AS Reference ID for Deletion를 수신하였다면, SCEF는 관련된 삭제를 위한 SCEF 참조 ID(SCEF Reference ID for Deletion)를 도출한다.
3. SCEF는 HSS와 MME/SGSN에 주어진 모니터링 이벤트를 설정하기 위하여 Monitoring Request 메시지(External Identifier 또는 MSISDN, SCEF ID, SCEF Reference ID, Monitoring Type, Maximum Number of Reports, Monitoring Duration, SCEF Reference ID for Deletion, 유료의 파티 식별자(Chargeable Party Identifier))를 HSS에게 전송한다.
4. HSS는 Monitoring Request 메시지를 검사한다. 예를 들어, External Identifier 또는 MSISDN의 존재와 관련하여, 메시지 내 포함된 파라미터들이 운영자에게 수락될 수 있는 범위인지 여부, 모니터링 이벤트(들)이 서빙 MME/SGSN에 의해 지원되는지 여부, 또는 삭제될 모니터링 이벤트가 유효한지 여부를 검사한다. HSS는 선택적으로 Chargeable Party Identifier에 의해 식별된 유료의 파티(chargeable party)에게 권한을 부여한다. 만약, 위의 체크가 실패하면, HSS는 단계 8을 따르고, SCEF에게 실패 상태의 이유를 지시하는 원인 값을 제공한다.
HSS는 SCEF에 의해 제공된 SCEF Reference ID, SCEF ID, Maximum Number of Reports, Monitoring Duration, SCEF Reference ID for Deletion을 저장한다.
5. 특정한 Monitoring Type에 의해 요구되고, 모니터링 이벤트(들)이 서빙 MME/SGSN에 의해 지원될 때, HSS는 가입 데이터 삽입 요청(Insert Subscriber Data Request) 메시지(Monitoring Type, SCEF ID, SCEF Reference ID, Maximum Number of Reports, Monitoring Duration, SCEF Reference ID for Deletion, Chargeable Party Identifier)를 MME/SGSN에게 전송한다.
6. MME/SGSN은 요청을 확인(verify)한다. 예를 들어, 요청이 또 다른 PLMN으로부터 전송될 때 Monitoring Type이 로밍 합의(roaming agreement)에 의해 커버된다면, 또는 SCEF Reference ID for Deletion를 서비스하고, 삭제할 수 있는지 여부를 확인한다. 이 체크가 실패하면, MME/SGSN은 7 단계에 따르며, SCEF에게 실패 상태를 위한 이유를 지시하는 원인 값을 제공한다. 운영자 정책에 기반하여, MME/SGSN은 또한 다른 이유(예를 들어, 오버로드(overload) 또는 HSS가 모니터링 요청의 제출 한도(quota) 또는 레이트(rate)가 초과하였는지)로 요청을 거절할 수 있다.
MME/SGSN은 수신한 파라미터를 저장하고, 일회의(One-time) 요청이며 고객 데이터 삽입 응답(Insert Subscriber Data Answer)을 전송하는 시점에서 MME/SGSN에서 모니터링 이벤트가 가용하지 않다면 지시된 모니터링 이벤트를 관찰하기 시작한다. MME/SGSN는 the SCEF Reference ID for Deletion에 의해 식별된 모니터링 설정을 삭제한다.
7. 모니터링 설정이 성공적이면, MME/SGSN이 Insert Subscriber Data Answer (원인) 메시지를 HSS에게 전송한다. 요청된 모니터링 이벤트가 Insert Subscriber Data Answer를 전송하는 시점에서 MME/SGSN에서 가용하다면, MME/SGSN은 모니터링 이벤트 보고(Monitoring Event Report)를 Insert Subscriber Data Answer 메시지에 포함시킨다.
8. HSS는 Monitoring Request의 승인 그리고 식별된 모니터링 이벤트 설정의 삭제를 확인(acknowledge)하기 위해, 모니터링 응답(Monitoring Response) 메시지(SCEF Reference ID, 원인(Cause))를 SCEF에게 전송한다. HSS는 SCEF Reference ID에 의해 식별되는 모니터링 이벤트 설정을 삭제한다. 요청된 모니터링 이벤트가 Monitoring Response 메시지를 전송하는 시점에서 HSS에게 가용하거나 요청된 모니터링 이벤트가 7 단계에서 MME/SGSN으로부터 수신되었다면, HSS는 Monitoring Response 메시지에 모니터링 이벤트 보고(Monitoring Event Report)를 포함시킨다.
일회의(One-time) 요청이고, Insert Subscriber Data Answer이 Monitoring Event Report를 포함하면, HSS는 관련된 모니터링 이벤트 설정을 삭제한다.
UE 이동성의 경우, HSS는 새로운 MME/SGSN이 요청된 모니터링 이벤트(들)을 지원하는지 여부를 결정한다.
이때, 만약 앞서 3 단계에서 수신한 Monitoring Type이 "SDT"로 셋팅되었다면, HSS는 MME/C-SGN의 라우팅 정보를 Monitoring Response 메시지에 포함시킬 수 있다.
9. SCEF는 Monitoring Request의 승인 그리고, 식별된 모니터링 이벤트 설정의 삭제를 확인(acknowledge)하기 위하여 모니터링 응답(Monitoring Response) 메시지(SCS/AS Reference ID, Cause)를 SCS/AS에게 전송한다. SCEF는 모니터링 이벤트 보고(Monitoring Event Report)를 수신하였다면, Monitoring Event Report를 Monitoring Response 메시지에 포함시킨다. 일회의 요청이고, Monitoring Response이 Monitoring Event Report를 포함하면, SCEF는 관련된 모니터링 이벤트 설정을 삭제한다.
도 13에서 예시된 모니터링 이벤트 설정 절차와 관련된 공통된 파라미터는 다음과 같다.
SCS/AS Reference ID는 SCS/AS에 의해 생성되는 파라미터이며, SCEF를 향하여 SCS/AS에 의해 개시된 특정한 처리(transaction)를 나타낸다. SCS/AS Reference ID는 SCEF 내 저장된다.
SCEF Reference ID는 모니터링 이벤트 보고 또는 모니터링 이벤트의 삭제를 특정한 모니터링 요청과 SCEF 내 연관된 컨텍스트 정보에 연관시키기 위하여 SCEF에 의해 생성된다. SCEF Reference ID는 HSS, MME 또는 SGSN 내 저장된다.
SCEF ID는 HSS, MME 또는 SGSN에 의해 모니터링 지시(Monitoring Indication) 메시지가 전송되어야 하는 SCEF를 지시한다. SCEF ID는 HSS, MME 또는 SGSN 내 저장된다.
Monitoring Type은 요청되는 특정 모니터링 이벤트를 식별한다.
Maximum Number of Reports는 선택적인 파라미터이며, 연관된 모니터링 이벤트가 만료되었다고 간주될 때까지 HSS, MME 또는 SGSN에 의해 생성되는 이벤트 보고의 최대 횟수를 지시한다.
Monitoring Duration는 선택적인 파라미터이며, 연관된 모니터링 이벤트 요청이 만료되었다고 간주될 때의 절대 시간을 지시한다.
Maximum Number of Reports (1 보다 큰 값을 가지는) 또는 Monitoring Duration를 포함하는 것은 모니터링 요청이 계속적인 모니터링 요청(Continuous Monitoring Request)임을 나타낸다 Continuous Monitoring Request에 있어서, 단일의 모니터링 요청은 복수의 Monitoring Indication 메시지를 생성할 수 있다.
Maximum Number of Reports 및 Monitoring Duration 모두 존재하지 않는 것은 모니터링 요청이 일회의 모니터링 요청(One-time Monitoring Request)임을 나타낸다. One-time Monitoring Request에 있어서, 단일의 모니터링 요청은 하나의 모니터링 보고를 생성한다.
주어진 모니터링 이벤트에 대하여 Maximum Number of Reports 및 Monitoring Duration이 모두 포함되면, 모니터링 요청은 하나의 조건이 만족될 때 만료된다고 간주된다.
Monitoring Destination Address는 요청하는 SCS/AS의 주소와 상이한 주소로 Monitoring Indication(들)이 전달되도록 지시하기 위하여 SCS/AS에 의해 포함되는 선택적인 파라미터이다. 이 파라미터가 존재하지 않는다는 것은 Monitoring Indication(들)이 모니터링 요청이 발생된 SCS/AS에게 전달되는 것을 나타낸다.
SCS/AS Reference ID for Deletion는 요청된 모니터링 이벤트 설정을 적용하기 이전에 삭제되어야 하는 모니터링 이벤트 설정을 식별한다.
SCEF Reference ID for Deletion는 요청된 모니터링 이벤트 설정을 적용하기 이전에 삭제되어야 하는 모니터링 이벤트 설정을 식별한다.
Chargeable Party Identifier는 SCEF에 의해 포함되는 선택적인 파라미터이다. 이 파라미터는 관여된 3GPP 네트워크 요소에 의해 회계/과금 기능이 수행되는 엔티티를 식별한다.
이하, MO 스몰 데이터(즉, IP, non-IP, SMS) 전송 절차를 살펴본다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MO 스몰 데이터 전송 절차를 예시한다.
1a. 모니터링 이벤트가 설정된 노드(즉, MME/C-SGN)에 의해 모니터링 이벤트가 감지(detect)된다.
즉, MME/C-SGN은 MO 스몰 데이터를 수신함으로써 모니터링 이벤트를 감지할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, UE는 UE의 AS에게 RRC 연결을 확립하도록 요청할 수 있다. 암호화된 정보 요소(IE: Information Element) 내에서 스몰 데이터 패킷을 나르는 새로운 NAS 메시지 포맷이 이용될 수 있다. 이때, 이 새로운 NAS PDU의 암호화되지 않은(unencrypted) 부분은 "eKSI and Sequence Number" IE를 나를 수 있다. MME/C-SGN는 스몰 데이터 패킷을 해독(decrypt)하기 위한 보안 컨텍스트(security context)를 식별하기 위하여 "eKSI and Sequence Number" IE와 S-TMSI(SAE-Temporary Mobile Subscriber Identity)를 이용할 수 있다. RAN은 NAS PDU를 MME/C-SGN에게 전달할 수 있다. MME/C-SGN는 NAS 메시지를 해독(decrypt)하고, 스몰 데이터 패킷을 획득할 수 있다.
2a. 노드(즉, MME/C-SGN)는 모니터링 지시(Monitoring Indication) 메시지(SCEF Reference ID 및 모니터링 이벤트 보고(Monitoring Event Report))를 SCEF에게 전송한다. 모니터링 이벤트 설정이 One-time Monitoring Request에 의해 트리거되었다면, 모니터링 이벤트 설정은 이 단계가 완료될 때 MME/SGSN에 의해 삭제된다. MME/SGSN이 이 모니터링 태스트(task)를 위해 저장된 Maximum Number of Reports를 가지고 있다면, MME/SGSN은 그 값을 1 감소시킨다.
이때, Monitoring Event Report는 MO 스몰 데이터를 포함할 수 있다. SCEF는 MME/C-SGN에게 확인(acknowledgement)메시지로 응답할 수 있다.
3. SCEF Reference ID를 사용하여, SCEF는 Monitoring Indication 메시지의 전송을 위한 목적지로서 Monitoring Destination Address 또는 SCS/AS의 주소와 함께 관련된 SCS/AS Reference ID를 획득(retrieve)한다. SCEF는 Monitoring Indication 메시지(SCS/AS Reference ID, External ID 또는 MSISDN, 모니터링 정보(Monitoring Information))를 식별된 목적지로 전송한다.
Continuous Monitoring Request에 대하여 보고의 최대 횟수가 도달될 때, SCEF는 HSS (HSS를 통해 설정된 모니터링 이벤트의 경우) 또는 MME(들)/SGSN(들) (MME/SGSN에서 직접 설정된 모니터링 이벤트의 경우) 에게 관련된 모니터링 이벤트 설정과 또한 연관된 앞서 도 13의 절차에서 3-8 단계에 따른 모니터링 이벤트 설정을 삭제하도록 요청한다.
HSS를 통해 설정된 One time Monitoring Request에 대한 보고가 MME/SGSN으로부터 수신된 경우 (2a 단계), SCEF는 HSS에게 관련된 모니터링 이벤트 설정과 또한 연관된 앞서 도 13의 절차에서 3-8 단계에 따른 모니터링 이벤트 설정을 삭제하도록 요청한다.
이때, SCEF는 MO 스몰 데이터를 모니터링 보고 절차를 통해 모니터링 목적지 노드에게 전송할 수 있다.
이하, MT 스몰 데이터(즉, IP, non-IP, SMS) 전송 절차를 살펴본다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MT 스몰 데이터 전송 절차를 예시한다.
1. SCS/AS는 스몰 데이터 전송 요청(SDT Request) 메시지(SDT를 위한 SCS/AS Reference ID, MT 스몰 데이터)를 SCEF에게 전송한다.
2. SCEF가 SDT를 위한 SCS/AS Reference ID에 상응하는 MME/C-SGN을 위한 유효한 라우팅 정보를 가지고 있지 않으면, SCEF는 HSS에게 문의(query)한다.
3. SCEF는 SDT Request 메시지(SDT를 위한 SCEF Reference ID, MT 스몰 데이터)를 MME/C-SGN에게 전송한다.
그리고, MME/C-SGN는 MT 스몰 데이터를 UE에게 전송할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, MME/C-SGN는 스몰 데이터 패킷을 SCEF로부터 수신할 수 있다. 만약, UE와 시그널링 연결이 존재하지 않으면, MME/C-SGN는 수신한 스몰 데이터 패킷을 버퍼하고, UE에게 페이징을 전송할 수 있다. UE는 페이징에 대한 응답으로 MME/C-SGN에게 서비스 요청(Service Request) 메시지를 전송할 수 있다. 다음으로, C-SGN은 하향링크 NAS 메시지 내 NAS PDU 내 암호화된 IE 내 스몰 데이터 패킷을 전송할 수 있으며, RAN은 NAS PDU는 UE에게 전송할 수 있다.
4. MME/C-SGN는 SDT 응답(SDT Response) 메시지(SDT를 위한 SCEF Reference ID, Cause)를 SCEF에게 전송한다.
만약, SDT를 위한 SCEF Reference ID와 관련된 유효한 컨텍스트가 MME/C-SGN 내 존재하지 않으면, MME/C-SGN는 원인(Cause)를 적절한 값으로 셋팅함으로써 SCEF에게 MT 스몰 데이터 전송 실패를 알린다. 이 경우, SCEF는 앞서 2 단계부터 다시 수행할 수 있다.
5. SCEF는 SDT Response 메시지(SDT를 위한 SCS/AS Reference ID, Cause)를 SCS/AS에게 전송한다.
넌-IP 데이터 전달( NIDD : Non-IP Data Delivery)
NIDD를 위한 기능은 UE들과 단말 발신(MO: mobile originated) 및 단말 착신(MT: mobile terminated) 통신을 처리하기 위하여 사용될 수 있으며, 여기서 통신을 위해 사용되는 패킷은 ESP 관점(standpoint)에서 구조화되지 않은 것으로 간주될 수 있다. 즉, 이를 넌-IP(Non-IP: Non-Internet Protocol) 패킷(또는 데이터)이라고 지칭할 수 있다. 즉, 본 명세서에서 Non-IP 패킷은 패킷의 헤더에 소스 IP(Internet Protocol) 주소 및 목적지 IP 주소가 포함되지 않은 패킷을 지칭할 수 있으며, 스몰 데이터와 동등한 개념으로 이해될 수 있다. Non-IP 데이터의 지원은 CIoT EPS 최적화의 일부이다. SCS/AS로의 Non-IP 데이터 전달은 아래의 2가지의 메커니즘 중 어느 하나에 의해 수행될 수 있다.
- SCEF를 이용한 전달
- 점대점(PtP: Point-to-Point) SGi 터널을 이용한 전달
SCEF를 경유한 NIDD는 SCEF로의 PDN 연결(connection)을 이용하여 처리된다. UE는 어태치 절차(Attach procedure) 또는 UE 요청 PDN 연결(UE requested PDN connectivity) 또는 PDP 컨텍스트 활성 절차(PDP Context Activation Procedure) 동안에 SCEF로의 Non-IP PDN 연결을 획득할 수 있다.
UE 입장에서는 Non-IP PDN connection이 SCEF를 경유하여 제공되는지 PGW를 경유하여 제공되는지 알 수 없다.
UE와 SCS/AS 간에 non-IP 데이터의 전달이 가능하도록 SCS/AS과 SCEF 간의 연관(association)이 확립될 필요가 있다.
SCEF를 경유한 NIDD는 특정 T6a/T6b 연결이 어느 UE에 속하는지 식별하기 위하여 사용자 식별자(User Identity)를 사용한다. User Identity는 사용자의 IMSI, MSISDN, 외부 식별자(External Identifier) 중 어느 하나이다. 사용자의 IMSI는 SCEF와 SCS/AS 간의 인터페이스에서 사용되지 않는다.
NIDD 설정을 수행하기 위하여 또는 NIDD 데이터를 전송하거나 수신하기 위하여, SCS/AS는 사용자를 식별하기 위하여 MSISDN 또는 외부 식별자(External Identifier)를 사용한다. 주어진 UE를 위한 T6a/T6b 연결을 요청하는 SCS/AS의 연관(correlation)을 가능하게 하기 위하여, HSS는 SCEF에게 사용자의 IMSI를 제공하며, 가능한 경우 MSISDN (NIDD 설정 요청(NIDD Configuration Request)이 External Identifier를 포함할 때) 또는 External Identifier (NIDD Configuration Request이 MSISDN를 포함할 때)를 제공한다.
운영자 설정에 따라, SCEF는 MO 및/또는 MT Non-IP 데이터의 버퍼링을 수행할 수 있다.
UE와 SCEF 간에 파라미터(예를 들어, 최대 패킷 크기 등)를 전달하기 위하여 프로토콜 설정 옵션(PCO: Protocol Configuration Options)이 사용될 수 있다. PCO의 정보는 MME/SGSN을 통해 트랜스패런트하게(transparently) 전달될 수 있다. PCO는 UE와 MME 간에 EPS 세션 관리 시그널링(EPS Session Management signaling) 내에서 전송되고, UE와 SGSN 간에 GPRS 세션 관리 시그널링(GPRS Session Management signalling) 내에서 전송된다.
이하, MME/SGSN와 SCEF를 통해 UL/DL 데이터(즉, non-IP 데이터) 전송을 위한 링크 셋업 과정을 살펴본다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MME와 SCEF를 통해 UL/DL 데이터(즉, non-IP 데이터) 전송을 위한 링크 셋업 과정을 예시한다.
non-IP 데이터의 송수신은 IP 프로토콜을 사용하지 않기 때문에, P2P 방식으로 데이터가 송수신될 수 있으며, 이를 네트워크에 적용하기 위하여 MME 및 SCEF를 경유하여 UE와 PDN(즉, APN(Access Point Name)) 간에 미리 링크(즉, Non-IP 데이터 송수신을 위한 PDN connection)가 셋업될 수 있다.
여기서, APN은 PDN 식별자(즉, PDN ID)를 의미하며, PDN을 지칭하거나 구분하기 위한 문자열을 의미한다. APN에 의해 UE가 사용해야 하는 P-GW가 결정될 수 있으며, 또한 APN에 의해 UE가 PDN에 연결하기 위한 터널(tunnel)이 정의될 수 있다. 각 PDN 별로 해당 PDN을 식별하기 위한 APN과 해당 PDN과 연관된 하나 이상의 P-GW를 가질 수 있다.
1) 먼저, NIDD 설정(NIDD Configuration) 절차가 수행된다.
SCS/AS와 SCEF사이의 연결 셋업(connection setup)을 NIDD 설정이라고 지칭할 수 있다. 이는 T6a 연결 셋업(connection setup)보다 미리 되어 있다라고 간주될 수 있다. 즉, 서드 파티(3'rd party) 사업자가 운영자와 IoT 사업을 계약하고 이에 IoT 단말들이 배포(deploy)하여 네트워크에 등록되기 전에, NIDD 설정 절차가 미리 수행될 수 있다.
SCS/AS에서 연결 셋업(connection setup)을 원하는 단말의 MSISDN 혹은 External Identity를 이용해서 해당 단말을 위한 SCEF에게 셋업을 요청한다. 이에, SCEF는 HSS에 단말과 SCS/AS의 승인 처리(authorization handling) 및 단말의 식별자 레졸루션(ID resolution)을 요청한다. 즉, IMSI는 외부 망(즉, SCS/AS)으로 노출될 수 없는 UE 식별자로서, 상술한 바와 같이 외부망에서는 보통 MSISDN(즉, 단말 번호) 혹은 External Identifier를 이용하여 단말을 식별할 수 있다. 이러한 ID와 IMSI의 매핑 정보는 HSS에 저장되어 있다. NIDD Configuration procedure가 성공적으로 완료되면, NIDD configuration이 완료되고 SCEF에 해당 단말에 대한 컨텍스트가 생성된다.
이때, NIDD 설정 절차들은 API 인터페이스로 수행된다.
NIDD 설정 절차에 대한 보다 상세한 설명은 아래 도 17을 참조한다.
2a) 단말은 MME에게 PDN 연결 요청(PDN Connection request) 메시지를 전송한다.
단말은 미리 설정되어 있는 PDN 연결 셋업(PDN connection setup)을 요청하면서(즉, PDN Connection request 메시지 전송), Non-ip 타입 지시(Type indication)와 함께 APN 정보를 함께 MME에게 전송한다. 이에 MME는 해당 APN에 대응되는 가입 정보를 HSS를 통해 확인하고 SCEF를 이용한 PDN 연결 셋업(PDN connection setup) 여부를 판단한다.
2b) T6a 연결 확립(T6a Connection Establishment) 절차가 수행된다.
아래 표 3과 같이 SCEF 선택 호출(Invoke SCEF selection)이 활성화 되어 있다면, MME는 SCEF로의 T6a 연결 셋업을 개시한다. 이때 사용되는 목적지 SCEF 역시 HSS에 저장되어 있는 단말의 가입 정보를 이용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 단말은 Attach 혹은 서비스를 원하는 경우 PDN 연결을 MME에게 요청한다. MME는 요청되는 PDN 연결이 Non-IP type(즉, PDN 타입이 'Non-IP')이고 수신한 APN (APN은 포함되지 않은 경우 디폴트 APN이 가능함)에 대응하는 단말의 가입 정보를 보고, T6a 연결 확립 여부를 판단하게 된다.
T6a 연결 확립 절차에 대한 보다 상세한 설명은 아래 도 18을 참조한다.
표 3은 SCEF 연결을 위한 HSS 저장 정보를 예시한다.
Figure PCTKR2016012700-appb-T000003
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 NIDD 설정 절차를 예시한다.
1. SCS/AS는 NIDD 설정 요청(NIDD Configuration Request) 메시지(External Identifier 또는 MSISDN, SCS/AS Identifier, SCS/AS Reference ID, NIDD 기간(NIDD Duration), NIDD 목적지 주소(NIDD Destination Address), SCS/AS Reference ID for Deletion)를 SCEF에게 전송한다.
2. SCEF는 External Identifier 또는 MSISDN, SCS/AS Reference ID, SCS/AS Identifier, NIDD Destination Address 및 NIDD Duration를 저장한다. SCS/AS가 이 요청을 수행하는데 권한을 부여받지 않았거나 또는 NIDD Configuration Request이 잘 못된 경우(malformed), SCEF는 6 단계를 수행하고, 에러를 지시하는 적절한 원인 값(Cause value)를 제공한다. 설정에 따라, SCEF는 NIDD Duration을 변경할 수 있다.
3. SCEF는 수신된 External Identifier 또는 MSISDN에 대한 NIDD configuration request을 허가하기 위하여 그리고 NIDD를 위해 필요한 정보를 수신하기 위하여, NIDD 허가 요청(NIDD Authorization Request) 메시지(External Identifier 또는 MSISDN, APN)를 HSS에게 전송한다.
4. HSS는 NIDD Authorization Request 메시지를 검사한다(예를 들어, External Identifier 또는 MSISDN의 존재 또는 external identifier와 IMSI 및/또는 MSISDN 간의 매핑과 관련하여). 체크가 실패하면, HSS는 5 단계를 따르고, SCEF에게 실패 상태에 대한 이유를 지시하는 결과를 제공한다.
5. HSS는 NIDD Authorization Request의 승인을 확인(acknowledge)하기 위하여 NIDD 허가 응답(NIDD Authorization Response) 메시지(IMSI 및 MSISDN 또는 External Identifier, 결과(Result))를 SCEF에게 전송한다. IMSI와 가능한 경우 MSISDN (NIDD Configuration Request이 External Identifier를 포함할 때) 또는 External Identifier(들) (NIDD Configuration Request이 MSISDN을 포함할 때)이 HSS에 의해 이 메시지 내에서 리턴된다. 이는 SCEF에게 해당 사용자에 대하여 확립된 T6a/T6b 연결(T6a/T6b Connection)(아래 도 18 참조)에 이 절차의 1 단계에서 수신한 SCS/AS 요청을 연관(correlate)시키는 것을 허락한다.
6. SCEF는 NIDD Configuration Request의 승인 그리고 식별된 NIDD 설정의 삭제를 확인(acknowledge)하기 위하여 NIDD 설정 응답(NIDD Configuration Response) 메시지(SCS/AS Reference ID, Cause)를 SCS/AS에게 전송한다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 T6a 연결 확립 절차를 예시한다.
UE가 "Non-IP"의 PDN 타입을 수반한 EPS Attach 절차 (도 7 참조) 수행하고, "Non-IP"의 PDN 타입을 위한 디폴트 APN 또는 UE가 요청한 APN에 상응하는 가입 정보가 "Invoke SCEF Selection" 지시자를 포함할 때, MME는 해당 APN을 위한 "SCEF ID" 지시자에 상응하는 SCEF로의 T6a/T6b 연결을 개시한다.
1. UE는 E-UTRAN 최초 어태치 절차(UTRAN Initial Attach procedure)의 1-11 단계(도 7 참조) 또는 UE 요청 PDN 연결 절차(UE requested PDN Connectivity procedure)의 1 단계를 수행한다(도 8 참조).
MME는 "SCEF 선택 호출(Invoke SCEF Selection)" 지시자와 연관된 APN로의 넌-IP(non-IP) PDN 연결을 위한 가입 정보(subscription information)와 SCEF ID를 수신한다.
만약, MSISDN이 사용자의 가입과 연관된다면, HSS에 의해 사용자 식별자(User Identity)로서 MME에게 제공된다.
2. "넌-IP(non-IP)"의 PDN 타입을 위한 디폴트 APN(default APN) 또는 UE 요청 APN(UE requested APN)에 상응하는 가입 정보(subscription information)가 "SCEF 선택 호출(Invoke SCEF Selection)" 지시자를 포함하면, E-UTRAN 최초 어태치 절차(UTRAN Initial Attach procedure)의 12-16 단계(도 7 참조) 대신에 또는 UE 요청 PDN 연결 절차(UE requested PDN Connectivity procedure)의 2-6 단계(도 8 참조) 대신에, MME는 SCEF를 향해 PDN 연결을 생성하고, 해당 PDN 연결에 EPS 베어러 식별자(EBI: EPS bearer identity)를 할당한다. 여기서, EPS 베어러는 EPS에서 사용자 트래픽을 전달하기 위하여 단말과 PDN GW 간에 생성되는 트래픽의 전송 경로(transmission path)이며, EBI는 EPS 베어러를 식별하기 위한 식별자이다.
이는 MME가 SCEF 연결 생성 요청(Create SCEF Connection Request) 메시지(사용자 식별자(User Identity), EBI, SCEF ID, APN, APN 레이트 제어(APN Rate Control), 서빙 PLMN 레이트 제어(Serving PLMN Rate Control), PDN 연결의 수(Number of PDN Connections), PCO)를 SCEF에게 전송함으로써, 수행된다.
IWK-SCEF(여기서, IWK-SCEF는 로밍(roaming) 시 사용되는 노드에 해당함)가 SCEF 연결 생성 요청(Create SCEF Connection Request) 메시지를 MME로부터 수신하면, 해당 메시지를 SCEF에게 전달한다.
EBI, APN, User Identity를 결합함으로써 SCEF는 주어진 UE을 위한 자신에게로의 PDN 연결을 고유하게 식별할 수 있다.
만약, SCS/AS가 앞서 2 단계에서 수신한 User Identity에 대하여 SCEF와 NIDD 설정 절차(NIDD Configuration procedure)를 수행하였다면, 이후 3 단계가 수행된다. SCS/AS가 앞서 2 단계에서 수신한 User Identity에 대하여 NIDD 설정 절차(NIDD Configuration procedure)를 수행하지 않았다면, SCEF는 T6a 연결 셋업을 거절하거나 또는 특정한 절차의 구현(implementation)을 이용하여 SCEF 내 설정된 NIDD 설정 절차(NIDD Configuration procedure)를 SCS/AS와 개시한다.
만약, NIDD 설정이 되어 있지 않으면 T6a 연결이 맺어져도 단대단(end to end) 연결이 아니라 T6a 연결이 거절되거나 구현에 의해 NIDD 설정이 트리거링될 수 있다.
3. SCEF는 User Identity 및 EBI를 통해 식별된 사용자를 위한 SCEF EPS 베어러 컨텍스트(SCEF EPS Bearer Context)를 생성한다. SCEF는 UE를 위한 SCEF로의 PDN 연결의 확립을 컨펌하는 SCEF 연결 생성 응답(Create SCEF Connection Response) 메시지(User Identity, EBI, SCEF ID, APN, PCO, NIDD 과금 식별자(NIDD Charging ID))를 MME에게 전송한다.
IWK-SCEF가 SCEF 연결 생성 응답(Create SCEF Connection Response) 메시지를 SCEF로부터 수신하면, 해당 메시지를 MME에게 전달한다.
앞서 도 17 및 도 18의 절차가 완료되면, 해당 단말에 대해 SCEF에 컨텍스트가 생성되고 SCEF를 통한 Non-IP PDN 연결이 생성된다.
다음으로, 하향링크 방향으로 SCEF를 통한 PDN 연결 데이터 송신 절차를 살펴본다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말 종단 NIDD 절차(Mobile Terminated NIDD procedure)를 예시한다.
도 19는 SCS/AS가 외부 식별자(External Identifier) 또는 MSISDN를 통해 식별된 주어진 사용자에게 가 넌-IP(non-IP) 데이터를 전송하기 위해 이용되는 절차를 예시한다. 이 절차는 앞서 도 18의 절차가 완료된 상황을 가정한다.
SCS/AS가 주어진 UE에 대하여 이미 NIDD 서비스가 활성화되었으며, 그리고 UE에게 전송할 하향링크 non-IP 데이터를 가진다면, SCS/AS는 NIDD 제출 요청(NIDD Submit Request) 메시지(External Identifier 또는 MSISDN, SCS/AS Reference ID, non-IP 데이터)를 SCEF에게 전송한다.
여기서, SCS/AS Reference ID는 NIDD 설정 시 SCS/AS가 제공한 값에 해당하며, SCEF로부터 NIDD configuration response 수신 시에도 다시 수신한다. 이후, SCS/AS는 데이터 송신 시 이 SCS/AS reference ID를 이용한다.
2. 1 단계에서 포함된 External Identifier 또는 MSISDN에 상응하는 SCEF EPS 베어러 컨텍스트(SCEF EPS bearer context)가 발견되면, SCEF는 SCS/AS가 NIDD 요청(NIDD Request)을 전송하는 권한을 부여 받았는지 여부와 SCS가 데이터 제출(submission)의 자신의 한도(예를 들어, 24시간 내 200 바이트) 또는 레이트(예를 들어, 시간 당 10 바이트)를 초과하지 않았는지를 체크한다.
이 체크가 실패하면, 실패의 상태의 이유를 지시하는 원인 값(cause value)을 포함하는 SCEF는 NIDD 응답(NIDD Response)을 전송하고, 이 단계에서 동작을 중단한다. 그렇지 않으면, 단계 3로 진행된다.
SCEF EPS 베어러 컨텍스트(SCEF EPS bearer context)가 발견되지 않으면, 설정에 따라 SCEF는 다음 중 어느 하나의 동작을 수행할 수 있다.
- 적절한 에러 원인 값을 포함하는 NIDD 응답(NIDD Response)을 전송하고, 이 단계에서 동작을 중단함
- SCEF를 향하여 Non-IP PDN 연결을 확립하기 위하여 UE를 향하여 장치 트리거링을 수행함. 이 경우, 적절한 원인 값으로 단계 6이 수행됨
- NIDD 제출 요청(NIDD Submit Request)을 수락하고, 적절한 원인 값으로 단계 6이 수행되고, SCEF으로의 PDN 연결의 확립을 야기 시키는 절차를 UE가 수행하길 기다림
3. 1 단계에서 포함된 External Identifier 또는 MSISDN에 상응하는 SCEF EPS 베어러 컨텍스트(SCEF EPS bearer context)가 발견되면, SCEF는 NIDD 제출 요청(NIDD Submit Request) 메시지(User Identity, EBI, SCEF ID, non-IP 데이터)를 MME에게 전송한다.
IWK-SCEF가 NIDD 제출 요청(NIDD Submit Request) 메시지를 SCEF로부터 수신하면, MME에게 메시지를 릴레이(relay)한다.
4. MME는 즉시 non-IP 데이터를 UE에게 전달할 수 있으면(예를 들어, UE가 이미 ECM_CONNECTED 모드이거나, 또는 UE가 ECM_IDLE이고 MME가 페이징 절차를 개시할 수 있을 때), 8 단계에서 non-IP 데이터 전달 절차가 진행된다.
MME가 UE가 파워 세이빙 기능(예를 들어, PSM 모드, 또는 eDRX)을 사용하는 중에 접근 가능하지 않다(unreachable)고 알고 있다면, MME는 NIDD 제출 응답(NIDD Submit Response) 메시지(원인, NIDD를 위한 접근 가능(Reachable for NIDD))를 SCEF에게 전송한다. 원인 파라미터는 non-IP 데이터가 UE에게 전달되지 않았음을 지시한다. NIDD를 위한 접근 가능(Reachable for NIDD) 플래그는 MME가 UE가 접근 가능(reachable)하다고 판단할 때, MME가 SCEF에게 통지할 것임을 지시한다. MME는 이 UE를 위한 EMM 컨텍스트 내 NIDD를 위한 접근 가능(Reachable for NIDD) 플래그를 저장한다.
5. SCEF는 MME로부터 수신한 결과를 알려주는 SCS/AS에게 NIDD 응답(NIDD Response)를 전송할 수 있다. SCEF가 MME로부터 NIDD를 위한 접근 가능(Reachable for NIDD) 플래그를 수신하면, SCEF는 설정에 기반하여 3 단계에서 요청된 non-IP 데이터를 버퍼할 수 있다.
6. MME가 UE가 접근 가능하다(reachable)고 감지하거나(예를 들어, TAU를 수행함으로써 PSM 모드를 벗어나거나, 또는 MO 통신을 개시할 때), 또는 UE가 접근 가능해질 때(예를 들어, eDRX 사이클이 만료되거나, MME가 예측하는 UE의 MO 통신 패턴 등), 그리고 MME가 NIDD 플래그 세트에 대하여 접근 가능할 때, MME는 NIDD 제출 지시(NIDD Submit Indication) 메시지(사용자 식별자)를 SCEF에게 전송한다. MME는 EMM 컨텍스트로부터 NIDD를 위한 접근 가능(Reachable for NIDD) 플래그를 삭제(clear)한다.
7. SCEF는 NIDD 제출 요청(NIDD Submit Request) 메시지(User Identity, EBI, SCEF ID, non-IP 데이터)를 MME에게 전송한다.
8. 요구되면, MME는 UE에게 페이징하고(paging), MME를 통한 데이터 전달 절차를 이용하여 non-IP 데이터를 UE에게 전달한다.
9. MME가 8 단계를 개시할 수 있었다면, MME는 3 단계 또는 7 단계에서 SCEF로부터 수신한 NIDD 제출 요청(NIDD Submit Request) 메시지에 대한 확인(acknowledging)으로 NIDD 제출 응답(NIDD Submit Response) 원인(cause) 메시지를 SCEF에게 전송한다. SCEF는 SCS/AS에게 non-IP 데이터 전달을 컨펌(confirm)한다.
서빙 노드(serving node)의 이전(relocate) 수행 방법
본 발명은 앞서 설명한 SCEF를 경유한 Non-IP 스몰 데이터(즉, 스몰 데이터 또는 Non-IP 데이터) 전송 방법에 있어서(예를 들어, 도 14 및 도 15 참조), 서빙 노드(예를 들어, MME/SGSN 또는 C-SGN)이 변경(또는 이전(relocate))된 경우 이를 처리하는 방법을 제안한다.
본 명세서에서 스몰 데이터는 Non-IP 데이터와 동등한 의미로 해석될 수 있다.
예를 들어, 앞서 도 15와 같이 Non-IP 데이터를 전송하는 경우, 단말의 이동으로 서빙 노드(예를 들어, MME/SGSN 또는 C-SGN)가 변경 된 경우, SCEF가 이를 알지 못해 이전 서빙 노드로 Non-IP 데이터를 전송하는 경우(앞서 도 15의 3 단계), 이전 MME는 에러를 나타내는 원인 값을 포함하는 응답 메시지를 SCEF에게 전송하게 된다. 이에 따라, SCEF는 다시 HSS에 서빙 노드의 위치(즉, 라우팅 정보)를 문의(query)한 후에, 새로운 서빙 노드로 다시 Non-IP 데이터 전송을 실행해야 하는 등 비효율적인 동작이 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 경우 정확한 서빙 노드의 정보를 SCEF가 알 수 있도록 방법을 제안한다.
또한, 본 발명은 단말 접근성 모니터링 이벤트(UE reachability monitoring event)를 사용하는 경우, 단말의 서빙 노드가 변경된 경우에도, SCS/AS가 Non-IP 데이터를 단말에게 성공적으로 전송하는 방법을 제안한다.
특히, 본 발명에서는 SCS/AS가 SCEF를 통해 단말에 데이터(예를 들어, Non-IP 데이터)를 전송하고자 하는 경우에, SCEF가 HSS에게 서빙 노드의 정보를 매번 문의(query)하지 않고 서빙 노드(예를 들어, MME/SGSN 또는 C-SGN)로 데이터를 송신할 수 있도록, SCEF가 단말의 서빙 노드를 인지하는 방법을 제안한다.
서빙 노드(예를 들어, MME/SGSN 또는 C-SGN)가 트래킹 영역 업데이트(Tracking Area Update)/라우팅 영역 업데이트(Routing Area Update) 절차 중에 해당 단말의 서빙 노드가 변경됨이 감지되고(즉, TAU Request 메시지 또는 RAU Request 메시지를 수신한 서빙 노드가 이전 노드(old node)와 상이한 경우), 상기 단말에게 SCEF(Service Capability Exposure Function)를 경유한 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정된 경우, 서빙 노드는 서빙 노드의 변경을 SCEF에게 알린다.
여기서, 단말에 SCEF(Service Capability Exposure Function)를 경유하여 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결(connection)이 설정된 경우에 대한 일례로서, 앞서 도 18의 과정을 거쳐서 단말에 현재 설정된 PDN 연결의 타입이 'Non-IP'이고, 해당 PDN 연결이 SCEF를 경유하여 확립되는 경우가 이에 해당될 수 있다. 이때, PDN 연결이 SCEF를 경유하여 확립되는지 여부는 해당 PDN 연결에 대한 APN에 상응하는 가입 정보(subscription information)에 앞서 표 3과 같이 SCEF 선택 호출(Invoke SCEF Selection) 지시자가 포함되는지(즉, 셋팅되는지) 여부로 결정될 수 있다.
또는, 단말에 SCEF(Service Capability Exposure Function)를 경유하여 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정된 경우에 대한 일례로서, 서빙 노드 내에 SDT(Small Data Transmission) 이벤트 혹은 SDT를 위한 모니터링 이벤트가 설정되어 있는 경우가 이에 해당될 수 있다. 즉, 앞서 도 13의 절차에 따라 SDT 이벤트 혹은 SDT를 위한 모니터링 이벤트가 서빙 노드에 설정되면, 서빙 노드는 서빙 노드가 변경될 때 SCEF에게 서빙 노드의 변경을 알릴 수 있다.
또는, 단말에 SCEF(Service Capability Exposure Function)를 경유하여 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정된 경우에 대한 일례로서, SDT 모니터링 이벤트가 설정되어 있으며 서빙 노드 변경에 대하여 SCEF로 라우팅 정보 업데이트가 설정되는 경우가 이에 해당될 수 있다. 즉, 앞서 도 13을 참조하면, 1 단계에서 SCS/AS는 서빙 노드의 변경 시 이를 보고할 것을 지시하는 지시 정보를 Monitoring Request 메시지에 포함시켜 SCEF에게 전송할 수 있다. 그리고, 3 단계에서 SCEF는 서빙 노드의 변경 시 이를 보고할 것을 지시하는 지시 정보를 Monitoring Request 메시지에 포함시켜 HSS에게 전송할 수 있다. 그리고, 5 단계에서 HSS는 서빙 노드의 변경 시 이를 보고할 것을 지시하는 지시 정보를 Insert Subscriber Data Request 메시지에 포함시켜 서빙 노드에게 전송할 수 있다. 이러한 지시 정보를 수신한 서빙 노드는 서빙 노드가 변경될 때 SCEF에게 서빙 노드의 변경을 알릴 수 있다.
이하, 서빙 노드가 변경된 경우, SCEF에게 보고하는 방법에 대하여 살펴본다.
도 20은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트래킹 영역 업데이트 절차를 예시한다.
TAU 절차는 UE가 네트워크에 등록하였던 TAI(Tracking Area Identity)(들)의 리스트 내 존재하지 않는 새로운 트래킹 영역(TA: Tracking Area)에 진입한 것을 감지하거나, 주기적 TAU 타이머가 만료하거나, UE가 E-UTRAN을 재선택할 때 다음 업데이트에서 사용될 임시 식별자(TIN: Temporary Identity used in Next update)이 패킷-임시 단말 가입 식별자(P TMSI: Packet-Temporary Mobile Subscriber Identity)를 지시하는 경우 등 수행될 수 있다.
도 20에서는 MME 간(inter-MME) TAU 절차의 경우를 예시한다.
1-3. ECM-IDLE 상태인 단말(UE)의 TAU 타이머가 경과 하거나 단말 다른 트래킹 영역으로 이동한 경우, MME에게 트래킹 영역(TA)를 보고하기 위한 TAU 절차가 트리거(trigger)된다.
단말은 TAU 요청(TAU Request) 메시지를 MME에게 전송함으로써 TAU 절차를 개시한다.
TAU 요청(TAU Request) 메시지는 RRC 연결에서 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지에 포함되어 전달되고, S1 시그널링 연결에서 초기 UE 메시지(Initial UE message)에 포함되어 전달된다.
단말은 eDRX의 이용 가능할 필요가 있으면, eDRX 파라미터가 이전에 이미 협상되었더라도, eDRX 파라미터(들) 정보를 TAU Request 메시지에 포함시킨다.
4. TAU 요청(TAU Request) 메시지를 수신한 MME가 이전 노드(old node)(즉, MME 또는 SGSN)와 (타입이) 상이하면(즉, MME가 변경된 경우), 새로운 MME(new MME)는 이전 MME/SGSN로부터 사용자 정보(user information)(또는 단말 컨텍스트(UE context))를 획득하기 위하여 이전 MME/SGSN에게 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지를 전송한다.
5. 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지가 이전 MME/SGSN에게 전송되면, 이전 MME/SGSN는 컨텍스트 응답(Context Response) 메시지로 응답한다. 컨텍스트 응답(Context Response) 메시지는 단말 컨텍스트(UE context)를 포함할 수 있다.
6. UE과 새로운 MME 및 HSS는 인증 기능(authentication fuction) 및 보안(Security)(또는 암호화(Ciphering)) 절차를 수행한다.
새로운 MME는 S-GW를 이전(relocate)할지 결정한다. 이전 S-GW가 더 이상 UE에게 서비스를 제공할 수 없을 때, S-GW는 이전(relocate)된다. 또한, 새로운 MME는 새로운 S-GW가 UE에게 더 오래 서비스를 제공하고 및/또는 UE에게 P-GW 경로가 더 적합할 것으로 예상되거나 또는 새로운 S-GW가 P-GW와 동일하게 위치(co-locate)한다면 S-GW의 이전을 결정할 수도 있다.
7. MME가 새로운 S-GW를 선택한 경우, MME는 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 PDN 연결 별로 선택된 새로운 S-GW에게 전송한다.
8. 필요한 경우, 새로운 S-GW는 P-GW에게 PDN 연결 별로 베어러 수정 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 전송한다.
9a. 필요한 경우, P-GW는 PCRF와 IP-CAN(IP connectivity access network) 세션 수정(modification) 절차를 수행할 수 있다.
9. P-GW는 새로운 S-GW로부터 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 수신한 경우, 이에 대한 응답으로 수정 베어러 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 새로운 S-GW에게 전송한다.
10. 새로운 S-GW는 자신의 베어러 컨텍스트를 업데이트한다. 이로 인하여 새로운 S-GW는 베어러 PDU를 기지국으로부터 수신할 때 P-GW에게 라우팅할 수 있다.
새로운 S-GW는 세션 생성 요청(Create Session Request)에 대한 응답으로 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지를 새로운 MME에게 전송한다.
11. 새로운 MME는 이전 MME/SGSN에게 컨텍스트 확인(Context Acknowledge) 메시지를 전송한다.
MME가 새로운 S-GW를 선택한 경우, MME는 컨텍스트 확인(Context Acknowledge) 메시지를 통해 이전 MME/SGSN에게 S-GW의 변경 지시 정보를 전달한다. S-GW의 변경 지시 정보는 새로운 S-GW가 선택되었음을 지시한다.
12. 새로운 MME는 위치 업데이트 요청(Update Location Request) 메시지를 HSS에게 전송한다.
이때, 새로운 MME는 해당 단말에 대한 가입 데이터(subscription data)를 가지고 있는지 확인하고, 해당 단말에 대한 가입 데이터가 존재하지 않는 경우 위치 업데이트 요청(Update Location Request) 메시지를 HSS에게 전송할 수 있다.
13. HSS는 위치 취소(Cancel Location) 메시지를 이전 MME/SGSN에게 전송한다.
14. 이전 MME/SGSN는 위치 취소(Cancel Location) 메시지에 대한 응답으로 위치 취소 확인(Cancel Location Acknowledge) 메시지를 HSS에게 전송한다.
15. 이전 SGSN이 컨텍스트 확인(Context Acknowledge) 메시지를 수신하고 단말이 Iu 인터페이스를 통해 연결된 경우, 이전 SGSN은 Iu 해제 명령(Iu Release Command) 메시지를 RNC에게 전송한다.
16. RNC는 Iu 해제 명령(Iu Release Command) 메시지에 대한 응답으로 Iu 해제 완료(Iu Release Complete) 메시지를 이전 SGSN에게 전송한다.
17. HSS는 위치 업데이트 요청(Update Location Request) 메시지에 대한 응답으로 위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledge) 메시지를 새로운 MME에게 전송한다.
위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledge) 메시지는 해당 단말에 대한 가입 데이터를 포함할 수 있다.
18. 11 단계의 컨텍스트 확인(Context Acknowledge) 메시지 내에서 S-GW 변경 지시가 수신된 경우, 이전 MME/SGSN은 세션 삭제 요청(Delete Session Request) 메시지를 이전 S-GW에게 전송함으로써 MME 또는 SGSN EPS 베어러 자원을 해제한다.
19. 이전 S-GW는 세션 삭제 요청(Delete Session Request) 메시지에 대한 응답으로 세션 삭제 응답(Delete Session Response) 메시지를 이전 MME/SGSN에게 전송한다.
20. 새로운 MME는 TAU 승인(TAU Accept) 메시지를 단말에게 전송한다. 이때, 새로운 MME가 새로운 전역적 고유 임식 식별자(GUTI: Globally Unique Temporary Identity)를 단말에게 할당한 경우, 할당된 GUTI가 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 포함될 수 있다.
단말이 TAU Request 메시지에 eDRX 파라미터(들) 정보를 포함시켰으면, MME는 만약 MME가 eDRX를 활성화하도록 결정한 경우에 eDRX 파라미터(들) 정보를 TAU Accept 메시지에 포함시킨다.
TAU Accept 메시지를 수신하고, TAU Accept 메시지에 ISR 활성 지시(ISR Activated indication)가 존재하지 않으면, UE는 TIN을 전역적 고유 임식 식별자(GUTI: Globally Unique Temporary Identity)로 셋팅한다.
21. GUTI가 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 포함되면, 단말은 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 대한 응답으로 TAU 완료(TAU Complete) 메시지를 MME에게 전송한다.
서빙 노드(예를 들어, MME/SGSN 또는 C-SGN)이 서빙 노드의 변경을 SCEF에게 알려야 하는 경우, 앞서 도 20의 절차 중에 서빙 노드의 변경을 보고하기 위한 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 SCEF에게 전송할 수 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 서빙 노드의 이전 방법을 예시하는 도면이다.
도 21을 참조하면, 앞서 도 20의 1 단계 내지 12 단계가 수행된다.
12a. 단말의 서빙 노드가 변경되고(즉, TAU/RAU Request 메시지를 수신한 서빙 노드가 이전 노드(old node)와 상이한 경우), 단말에게 SCEF를 경유한 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정된 경우, 서빙 노드는 서빙 노드의 변경을 알리기 위하여 SCEF에게 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 전송한다.
예를 들어, 단말에 설정된 SDT 모니터링 이벤트가 MME 내 존재하고, 서빙 노드의 변경에 대한 통지가 운영자에 의해 설정되면, 서빙 노드는 서빙 노드의 변경(즉, MME 식별자, C-SGN 식별자)을 알리기 위하여 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 SCEF에게 전송할 수 있다.
또 다른 일례로, 앞서 도 18의 과정을 거쳐서 단말과 SCS/AS 간에 현재 설정된 PDN 연결의 타입이 'Non-IP'이고, 해당 PDN 연결이 SCEF를 경유하여 확립된 경우, 서빙 노드는 서빙 노드의 변경(즉, MME 식별자, C-SGN 식별자)을 알리기 위하여 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 SCEF에게 전송할 수 있다.
이때, 서빙 노드는 이전 노드(old node)로부터 Contest Response 메시지를 통해 수신한 단말 컨텍스트(UE Context)를 이용하여 단말과 SCS/AS 간에 SCEF(Service Capability Exposure Function)를 경유한 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정되었는지 여부가 판단될 수 있다. 보다 구체적으로, Non-IP PDN 연결에 대한 정보를 포함하는 UE Context를 이전 노드(old node)로부터 수신함으로써, 서빙 노드는 해당 단말에게 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결(connection)이 설정되었다고 판단할 수 있다. 그리고, HSS로부터 수신한 해당 PDN 연결에 대한 APN에 상응하는 가입 정보에 SCEF 선택 호출(Invoke SCEF Selection)이 포함되면, 서빙 노드는 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결(connection)이 SCEF를 경유하여 설정되었다고 판단할 수 있다.
12b. 서빙 노드는 위치 업데이트(Update Location) 메시지에 대한 응답으로 위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledgement) 메시지를 수신한다. 즉, SCEF는 성공적인 위치 업데이트를 확인(acknowledge)한다.
그리고, 앞서 도 20의 13 단계 내지 21 단계가 수행된다.
도 21에서는 1 - 12 단계 이후에 12a 단계 및 12b 단계가 수행되고, 12 - 21 단계가 수행되는 순서를 예시하였으나, 12a 단계 및 12b 단계는 이와 상이한 순서로 수행될 수 있다. 또한, TAU/RAU 절차가 완료된 후에 수행될 수도 있다.
또한, CIoT를 위한 TAU/RAU 절차의 경우, 기존의 TAU/RAU의 단계 중에서 P-GW, PCRF 등과의 상호 작용(interaction)은 생략될 수도 있다.
이와 같이, 이에 SCEF는 최신 서빙 노드를 인지하게 됨으로써, 단말 착신호(termination call) 송신 시 실패 없이 원할한 Non-IP 데이터 전송이 가능하다.
높은 레이턴시 통신(HLcom: High Latency communication) 시 SCS/AS의 안정한 단말 종단 데이터(MT data: mobile terminated data) 전송을 위해 UE 접근성(UE reachability) 및 DDN 실패 후 가용성(Availability after DDN Failure)의 모니터링 이벤트가 사용될 수 있다. 이 경우, MME는 접근성(reachability)을 알리면서 서빙 노드가 바뀐 것을 인지한 경우 서빙 노드의 식별자(예를 들어, MME 식별자(MME identity))를 함께 SCEF에게 알려줄 수 있다.
이는 SCS/AS 혹은 SCEF의 요구에 의해서 추가되거나 Non-IP 데이터 송신을 위해 항상 추가될 수도 있다. 즉, MME는 단말의 접근성(Reachability)을 알려주면서 현재 서빙 노드의 식별자(예를 들어, MME 식별자, C-SGN 식별자)를 함께 알려줄 수 있다.
일반적으로 HLcom은 SGi 인터페이스를 통한 IP 패킷 송신을 위해 사용되었으나, 릴리즈-13에서 Non-IP 패킷의 송신이 요구되면서 HLcom 기능이 MME에서 SCEF와 데이터를 송수신을 하는 경우도 적용 가능하여야 한다.
다만, SCS/AS가 DL 패킷 전송을 위해 UE 접근성 모니터링 이벤트(UE reachability monitoring event)를 설정한 후 이에 대한 접근성을 통지(inform) 받았지만 만약 송신해야 하는 서빙 노드가 변경된 경우라면, 이전 노드(old node)로 데이터 송신을 요구하게 되어 결국 데이터 전송이 실패할 수 있다.
따라서, 이벤트 보고 시(즉, 모니터링 지시(Monitoring Indication) 메시지 전송 시), 서빙 노드 정보(즉, 서빙 노드의 식별자)를 포함하여 SECF로 전송할 필요가 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 서빙 노드의 이전 방법을 예시하는 도면이다.
1a. 모니터링 이벤트가 설정된 노드(즉, MME/SGSN(1a 경우) 또는 HSS(1b 경우))에 의해 모니터링 이벤트가 감지(detect)된다.
2a. MME/SGSN은 모니터링 지시(Monitoring Indication) 메시지(SCEF Reference ID, Monitoring Event Report 및 서빙 노드 식별자(Serving Node Identity))를 SCEF에게 전송한다. 모니터링 이벤트 설정이 One-time Monitoring Request에 의해 트리거되었다면, 모니터링 이벤트 설정은 이 단계가 완료될 때 MME/SGSN에 의해 삭제된다. MME/SGSN이 이 모니터링 태스트(task)를 위해 저장된 Maximum Number of Reports를 가지고 있다면, MME/SGSN은 그 값을 1 감소시킨다.
이때, 서빙 노드 정보(즉, 서빙 노드 식별자)는 매번 모니터링 지시(Monitoring Indication) 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 또는, SCS/AS에서 요구한 경우(즉, 서빙 노드 변경 시 SCEF 및/또는 SCS/AS에게 알림을 요청한 경우), 모니터링 지시(Monitoring Indication) 메시지에 서빙 노드 정보가 포함될 수도 있다. 또는, 이전 모니터링 이벤트 보고 시의 서빙 노드와 변경 된 경우에만, 모니터링 지시(Monitoring Indication) 메시지에 서빙 노드 정보가 포함될 수도 있다.
2b. HSS는 모니터링 지시(Monitoring Indication) 메시지(SCEF Reference ID, Monitoring Event Report)를 SCEF에게 전송한다. 모니터링 이벤트 설정이 One-time Monitoring Request에 의해 트리거되었다면, 모니터링 이벤트 설정은 이 단계가 완료될 때 HSS에 의해 삭제된다. HSS이 이 모니터링 태스트(task)를 위해 저장된 Maximum Number of Reports를 가지고 있다면, HSS은 그 값을 1 감소시킨다.
3. SCEF Reference ID를 사용하여, SCEF는 Monitoring Indication 메시지의 전송을 위한 목적지로서 Monitoring Destination Address 또는 SCS/AS의 주소와 함께 관련된 SCS/AS Reference ID를 획득(retrieve)한다. SCEF는 Monitoring Indication 메시지(SCS/AS Reference ID, External ID 또는 MSISDN, Monitoring Information)를 식별된 목적지로 전송한다.
Continuous Monitoring Request에 대하여 보고의 최대 횟수가 도달될 때 또는 One-time Monitoring Request의 경우, SCEF는 HSS (HSS를 통해 설정된 모니터링 이벤트의 경우) 또는 MME(들)/SGSN(들) (MME/SGSN에서 직접 설정된 모니터링 이벤트의 경우) 에게 관련된 모니터링 이벤트 설정과 또한 연관된 앞서 도 13의 절차에서 3-8 단계에 따른 모니터링 이벤트 설정을 삭제하도록 요청한다.
즉 위 상기 2a 단계에서와 같이, MME가 Monitoring Indication 메시지를 송신할 때, 서빙 노드 식별자(예를 들어, MME/SGSN/C-SGN 식별자)를 함께 SCEF로 전송한다. SCEF는 이에 기존의 서빙 노드의 정보를 업데이트하고 MT 데이터(예를 들어, Non-IP 데이터, 스몰 데이터) 송신 시 최신 서빙 노드로 전송할 수 있다.
위와 같이 서빙 노드 식별자를 추가로 추가로 송신하는 동작은, UE 접근선 이벤트(UE reachability event) 혹은 DDN 실패 후 가용성(Availability after DDN Failure) 모니터링 이벤트를 사용하는 경우에도 수행될 수 있다.
또한, SGi가 아니라 SCEF를 통해 MME/C-SGN으로 패킷 데이터를 전송하는 경우에도, 서빙 노드 식별자를 추가로 추가로 송신하는 동작이 수행될 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 서빙 노드 이전 방법을 예시하는 도면이다.
도 23을 참조하면, 서빙 노드(예를 들어, MME/SGSN 또는 C-SGN)는 SCEF에게 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 전송한다(S2301).
이때, 위치 업데이트(Update Location) 메시지는 앞서 도 21의 예시와 같이 TAU 절차 중에 전송될 수도 있으나, 이와 상이하게 TAU 절차가 모두 완료된 후 전송될 수도 있다.
다시 말해, UE는 성공적인 TAU/RAU 절차를 수행하고, 새로운 서빙 노드는 SCEF 선택 호출(Invoke SCEF Selection) 지시자와 관련된 SCEF ID(Identifier)와 연관된 APN으로의 넌-IP PDN/PDP 연결을 위한 가입 정보를 수신한다. 그리고, 도 23의 절차가 수행될 수 있다.
이하, 도 23에서 예시하는 새로운 노드를 제1 서빙 노드라고 지칭하고, 이전 노드(old node)를 제2 서빙 노드라고 지칭한다.
여기서, 제1 서빙 노드는 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청(TAU Request: Tracking Area Update Request) 메시지를 수신한 후, 제1 서빙 노드가 제2 서빙 노드와 상이하면, HSS(Home Subscriber Server)에게 위치 업데이트 요청(Update Location Request)를 전송할 수 있다.
반면, 제1 서빙 노드가 제2 서빙 노드와 상이하고, 단말에 SCEF를 경유하여 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결(connection)이 설정된 경우, 제1 서빙 노드는 SCEF에게 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 전송할 수 있다.
즉, HSS에게 전송하는 위치 업데이트 요청(Update Location Request)과 상이하게, TAU 절차로 인하여 서빙 노드가 변경되었더라도, 단말에 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결(connection)이 설정되지 않은 경우에는 제1 서빙 노드는 SCEF에게 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 전송하지 않을 수 있다.
한편, TAU 절차 중에 제1 서빙 노드가 제2 서빙 노드와 상이하면, 제1 서빙 노드는 단말 컨텍스트(UE Context)를 획득하기 위하여 제2 서빙 노드에게 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지를 전송할 수 있다. 그리고, 제1 서빙 노드는 제2 서빙 노드로부터 상기 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지에 대한 응답으로 상기 단말 컨텍스트(UE Context)를 포함하는 컨텍스트 응답(Context Response) 메시지를 수신할 수 있다. 이때, 제1 서빙 노드는 단말 컨텍스트(UE Context)를 이용하여 단말에 SCEF를 경유한 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정되었는지 여부를 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 단말과 PDN(Packet Data Network) 간의 PDN 연결의 타입이 넌-IP(Non-IP)이고, PDN 연결에 상응하는 가입 정보(subscription information)에 SCEF 선택 호출(Invoke SCEF Selection) 지시자가 포함되면, 단말에 SCEF를 경유한 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정되었다고 판단될 수 있다.
다시 말해, "Non-IP"의 PDN 타입을 위한 디폴트 APN 또는 UE가 요청한 APN에 상응하는 가입 정보가 SCEF 선택 호출(Invoke SCEF Selection) 지시자를 포함하면, 새로운 서빙 노드는 이미 할당된 EBI를 이용하여 SCEF로의 PDN/PDP 연결을 생성한다(앞서 도 18 참조). 새로운 서빙 노드는 SCEF에게 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 전송함으로써 이를 수행할 수 있다.
위치 업데이트(Update Location) 메시지는 User Identity, EBI, SCEF ID, APN, 서빙 PLMN 식별자(Serving PLMN ID), IMEISV(International Mobile Station Equipment Identity) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
만약, SCEF가 UE를 위한 NIDD를 위한 접근 가능(Reachable for NIDD) 플래그를 이전 서빙 노드(old serving node)로부터 수신하였으나, 이전 서빙 노드(old serving node)로부터 NIDD 제출 지시(NIDD Submit Indication) 메시지를 아직 수신하지 못하였으며, SCEF가 Non-IP 데이터를 버퍼링하고 있었다면, SCEF는 앞서 도 19에서 예시된 절차를 7 단계부터 시작하여 수행할 수 있다.
NIDD를 위한 접근 가능(Reachable for NIDD) 플래그는 MME가 UE가 접근 가능(reachable)하다고 판단할 때, MME가 SCEF에게 통지할 것임을 지시하는 플래그를 의미한다.
만약, IWK-SCEF가 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 서빙 노드로부터 수신하면, 해당 메시지를 SCEF에게 전달할 수 있다.
제1 서빙 노드는 SCEF로부터 위치 업데이트(Update Location) 메시지에 대한 응답으로 위치 업데이트를 확인을 위한 위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledgement) 메시지를 수신한다(S2302).
위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledgement) 메시지는 UE를 위한 SCEF로의 PDN 연결의 확립이 확인(confirm)하는 메시지에 해당할 수 있다.
SCEF는 User Identity를 통해 식별된 사용자를 위한 SCEF EPS 베어러 컨텍스트를 생성할 수 있다. 여기서, SCEF EPS 베어러 컨텍스트는 User Identity, APN, EBI, NIDD Charging ID, 서빙 노드 정보(SCEF 연결을 위해 사용되는 서빙 노드의 주소, 서빙 PLMN ID(서빙 PLMN을 위한 MCC(Mobile Country Code) + MNC(Mobile Network Code), IMEISV 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledgement) 메시지는 User Identity, EBI, SCEF ID, 원인(Cause), NIDD Charging ID 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
만약, IWK-SCEF가 위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledgement) 메시지를 SCEF로부터 수신하면, 해당 메시지를 서빙 노드에게 전달할 수 있다.
이후, 제1 서빙 노드가 해당 단말로 전송될 Non-IP 데이터를 SCEF로부터 수신하면, 제1 서빙 노드는 Non-IP 데이터를 암호화(encrypt)하고 무결성 보호(integrity protect)한 후, Non-IP 데이터를 하향링크 S1-AP 메시지에 의해 전달되는 NAS PDU를 이용하여 기지국에게 전송한다. 그리고, Non-IP 데이터를 포함하는 NAS PDU는 UE에게 하향링크 RRC 메시지를 통해 전송된다.
마찬가지로, 단말은 Non-IP 데이터를 포함하는 NAS PDU를 상향링크 RRC 메시지를 통해 기지국에게 전송한다. 기지국은 Non-IP 데이터를 포함하는 NAS PDU를 상향링크 S1-AP 메시지 내에서 제1 서빙 노드에게 전송한다.
위와 같은 서빙 노드의 이전(relocate) 절차는 새로운 MME로의 성공적인 TAU 절차 또는 새로운 SGSN으로의 성공적인 RAU 절차를 수행한 단말에 대하여 T6a/T6b PDN/PDP 연결이 존재할 때, 적용될 수 있다.
한편, 위치 업데이트(Update Location) 메시지, 위치 업데이트 확인(Update Location Ack) 메시지의 명칭은 하나의 예시에 불과하며, 이와 상이한 명칭을 지칭될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 위치 업데이트(Update Location) 메시지는 서빙 노드 정보 업데이트 요청(Update Serving Node Information Request) 메시지로 지칭되고, 위치 업데이트 확인(Update Location Ack) 메시지는 서빙 노드 정보 업데이트 응답(Update Serving Node Information Response) 메시지로 지칭될 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 24를 참조하면, 무선 통신 시스템은 네트워크 노드(2410)와 다수의 단말(UE)(2420)을 포함한다.
네트워크 노드(2410)는 프로세서(processor, 2411), 메모리(memory, 2412) 및 통신 모듈(communication module, 2413)을 포함한다. 프로세서(2411)는 앞서 도 1 내지 도 23에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2411)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2412)는 프로세서(2411)와 연결되어, 프로세서(2411)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(2413)은 프로세서(2411)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 네트워크 노드(2410)의 일례로, 기지국, MME, HSS, SGW, PGW, SCEF, SCS/AS 등이 이에 해당될 수 있다. 특히, 네트워크 노드(2410)가 기지국인 경우, 통신 모듈(2413)은 무선 신호를 송/수신하기 위한 RF부(radio frequency unit)을 포함할 수 있다.
단말(2420)은 프로세서(2421), 메모리(2422) 및 통신 모듈(또는 RF부)(2423)을 포함한다. 프로세서(2421)는 앞서 도 1 내지 도 23에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2421)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2422)는 프로세서(2421)와 연결되어, 프로세서(2421)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(2423)는 프로세서(2421)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(2412, 2422)는 프로세서(2411, 2421) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2411, 2421)와 연결될 수 있다. 또한, 네트워크 노드(2410)(기지국인 경우) 및/또는 단말(2420)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
특히, 도 25에서는 앞서 도 24의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.
도 25를 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(2510), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(2535), 파워 관리 모듈(power management module)(2505), 안테나(antenna)(2540), 배터리(battery)(2555), 디스플레이(display)(2515), 키패드(keypad)(2520), 메모리(memory)(2530), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(2525)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(2545) 및 마이크로폰(microphone)(2550)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.
프로세서(2510)는 앞서 도 1 내지 도 23에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서(2510)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(2530)는 프로세서(2510)와 연결되고, 프로세서(2510)의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(2530)는 프로세서(2510) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2510)와 연결될 수 있다.
사용자는 예를 들어, 키패드(2520)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(2550)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서(2510)는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(2525) 또는 메모리(2530)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(2510)는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(2515) 상에 디스플레이할 수 있다.
RF 모듈(2535)는 프로세서(2510)에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(2510)는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈(2535)에 전달한다. RF 모듈(2535)은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(2540)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈(2535)은 프로세서(2510)에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(2545)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 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. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 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, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (10)

  1. 무선 통신 시스템에서 제1 서빙 노드가 서빙 노드의 이전(relocate)을 수행하기 위한 방법에 있어서,
    단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청(TAU Request: Tracking Area Update Request) 메시지를 수신하는 단계;
    상기 TAU Request 메시지를 수신한 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하면, HSS(Home Subscriber Server)에게 위치 업데이트 요청(Update Location Request)를 전송하는 단계; 및
    상기 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하고, 상기 단말에 SCEF(Service Capability Exposure Function)를 경유하여 넌-IP(Non-IP: Non-Internet Protocol) 데이터의 송수신을 위한 연결(connection)이 설정된 경우, SCEF에게 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 서빙 노드의 이전 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하면, 단말 컨텍스트(UE Context)를 획득하기 위하여 상기 제2 서빙 노드에게 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 제2 서빙 노드로부터 상기 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지에 대한 응답으로 상기 단말 컨텍스트(UE Context)를 포함하는 컨텍스트 응답(Context Response) 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 단말 컨텍스트(UE Context)를 이용하여 상기 단말에 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정되었는지 여부가 판단되는 서빙 노드의 이전 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단말과 PDN(Packet Data Network) 간의 PDN 연결의 타입이 넌-IP(Non-IP)이고, 상기 PDN 연결에 상응하는 가입 정보(subscription information)에 SCEF 선택 호출(Invoke SCEF Selection) 지시자가 포함되면, 상기 단말에 SCEF를 경유한 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정되었다고 판단되는 서빙 노드의 이전 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서빙 노드의 이전에 대하여 상기 SCEF로의 통지가 상기 제1 서빙 노드에 설정된 경우, 상기 위치 업데이트(Update Location) 메시지가 상기 SCEF에게 전송되는 서빙 노드의 이전 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 SCEF로부터 상기 위치 업데이트(Update Location) 메시지에 대한 응답으로 위치 업데이트를 확인을 위한 위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledgement) 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 서빙 노드의 이전 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 SCEF로부터 상기 단말에 전송될 넌-IP(Non-IP) 데이터를 수신하면, NAS(Non-Access Stratum) PDU(Packet Data Unit) 내 상기 넌-IP(Non-IP) 데이터를 포함시켜 상기 단말에게 전송하는 단계를 더 포함하는 서빙 노드의 이전 방법.
  7. 무선 통신 시스템에서 서빙 노드의 이전(relocate)을 수행하기 위한 제1 서빙 노드에 있어서,
    신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및
    상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청(TAU Request: Tracking Area Update Request) 메시지를 수신하고,
    상기 TAU Request 메시지를 수신한 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하면, HSS(Home Subscriber Server)에게 위치 업데이트 요청(Update Location Request)를 전송하며,
    상기 TAU Request 메시지를 수신한 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하고, 상기 단말에 SCEF(Service Capability Exposure Function)를 경유하여 넌-IP(Non-IP: Non-Internet Protocol) 데이터의 송수신을 위한 연결(connection)이 설정된 경우, SCEF에게 위치 업데이트(Update Location) 메시지를 전송하도록 구성되는 노드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제1 서빙 노드가 이전 노드(old node)인 제2 서빙 노드와 상이하면, 단말 컨텍스트(UE Context)를 획득하기 위하여 상기 제2 서빙 노드에게 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지를 전송하고,
    상기 제2 서빙 노드로부터 상기 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지에 대한 응답으로 상기 단말 컨텍스트(UE Context)를 포함하는 컨텍스트 응답(Context Response) 메시지를 수신하며,
    상기 단말 컨텍스트(UE Context)를 이용하여 상기 단말에 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정되었는지 여부가 판단되는 노드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단말과 PDN(Packet Data Network) 간의 PDN 연결의 타입이 넌-IP(Non-IP)이고, 상기 PDN 연결에 상응하는 가입 정보(subscription information)에 SCEF 선택 호출(Invoke SCEF Selection) 지시자가 포함되면, 상기 단말에 SCEF를 경유한 넌-IP(Non-IP) 데이터의 송수신을 위한 연결이 설정되었다고 판단되는 노드.
  10. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 SCEF로부터 상기 위치 업데이트(Update Location) 메시지에 대한 응답으로 위치 업데이트를 확인을 위한 위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledgement) 메시지를 수신하는 노드.
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