KR102415627B1 - 무선 단말의 데이터 전송 방법 및 장치, 그리고 무선 단말 제어 방법 - Google Patents

무선 단말의 데이터 전송 방법 및 장치, 그리고 무선 단말 제어 방법 Download PDF

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Abstract

무선 단말은 초기 네트워크 접속 시 기지국으로 정지 상태 정보를 전송하고, 상기 무선 단말에서 작은 크기의 데이터 전송을 위한 자원 풀 정보와 전송 단위 정보를 기지국으로부터 수신한다. 무선 단말은 작은 크기의 데이터 전송을 위한 자원 풀에서 데이터 전송을 위한 서브프레임 인덱스와 전송 단위 인덱스를 선택하고, 서브프레임 인덱스에 해당하는 서브프레임 내에서 전송 단위 인덱스에 해당하는 전송 단위로 데이터를 전송한다.

Description

무선 단말의 데이터 전송 방법 및 장치, 그리고 무선 단말 제어 방법{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING DATA OF WIRELESS TERMINAL, AND METHOD FOR CONTROLLING WIRELESS TERMINAL}
본 발명은 무선 단말의 데이터 전송 방법 및 장치, 그리고 무선 단말 제어 방법에 관한 것으로, 특히 무선 단말에 대한 제어 및 무선 단말의 상향링크 데이터 전송 시 시그널링 오버헤드를 줄이기 위한 무선 단말의 데이터 전송 방법 및 장치, 그리고 무선 단말 제어 방법에 관한 것이다.
스마트 미터(smart meter), 홈 자동화(home automation), 이헬스(eHealth), 그리고 환경 감지 센서 등과 같은 서비스에 적용될 것이라 예상되는 무선 단말들은 대부분 간헐적으로 작은 크기의 데이터를 전송하는 특징이 있다. 하지만 종래 셀룰러 통신 시스템은 이동 단말에 대해 한 번 세션이 연결되면 연속적으로 데이터를 전송하는 음성 통화, 웹 브라우징, 그리고 멀티미디어 서비스 등에 적합하게 설계되었다. 이로 인해, 셀룰러 통신 시스템에서 간헐적으로 작은 크기의 데이터를 전송하는 단말에 관해 시그널링 오버헤드 문제점이 다음과 같이 발생할 수 있다.
종래 셀룰러 통신 시스템에서는 이동 단말을 제어하기 위해 주기적인 동작들이 규정되어 있다. 예를 들어, 종래 셀룰러 통신 시스템에서는 TAU(Tracking Area Update) 타이머가 만료되면 해당 단말이 TAU 요청을 네트워크에 전송하여 자신의 위치 관련 정보를 전송한다. 또한 셀 간 이동성을 제공하기 위해서 주기적으로 서빙 셀과 이웃 셀의 신호를 측정하여 보고하는 절차가 규정되어 있다. 하지만, 무선 단말이 정지 상태에 있는 경우, 이동성을 고려한 주기적인 동작들은 불필요할 수 있다.
이와 더불어, 종래 셀룰러 통신 시스템에서는 일정 시간(user inactivity timer) 동안 단말이 데이터를 전송하지 않으면 유휴(idle) 상태로 전환하게 된다. 여기서, 유휴 상태란 RRC(Radio Resource Control)-유휴 및 ECM[EPS(Evolved Packet System) Connection Management]-유휴를 의미한다. 유휴 상태에서는 사용자 평면에서 데이터 무선 베어러(Data Radio Bearer, DRB)와 S1 베어러가 해지되고, 제어 평면에서 RRC 연결과 S1 시그널링 연결이 해지된다.
종래 셀룰러 통신 시스템에서 간헐적으로 작은 크기의 데이터를 전송하는 경우, 무선 단말이 유휴 상태에서 데이터를 전송할 확률이 높다. 이로 인해, 무선 단말이 데이터를 전송하기 위해 해지되었던 베어러 및 제어 연결을 다시 설정하기 위한 동작 절차가 수반된다. 따라서, 무선 단말들이 전송하는 데이터의 크기가 수십에서 수백 바이트로 작은 경우에는 유휴 상태에서 데이터 전송을 위한 동작 절차가 매우 비효율적일 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 무선 통신 시스템에서 간헐적으로 작은 크기의 데이터를 전송하는 무선 단말에 대해 발생할 수 있는 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있는 무선 단말의 데이터 전송 방법 및 장치, 그리고 무선 단말 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 무선 단말이 데이터를 전송하는 방법이 제공된다. 무선 단말의 데이터 전송 방법은 초기 네트워크 접속 시 기지국으로 정지 상태 정보를 전송하는 단계, 상기 무선 단말에서 작은 크기의 데이터 전송을 위한 자원 풀 정보와 전송 단위 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 작은 크기의 데이터 전송을 위한 자원 풀에서 데이터 전송을 위한 서브프레임 인덱스와 전송 단위 인덱스를 선택하는 단계, 그리고 상기 서브프레임 인덱스에 해당하는 서브프레임 내에서 상기 전송 단위 인덱스에 해당하는 전송 단위로 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 종래 셀룰러 시스템에서 무선 단말들이 간헐적으로 데이터를 전송할 때 발생할 수 있는 시그널링 오버헤드를 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 정지 상태의 무선 단말들에 대해 이동성 제공을 위한 주기적인 시그널링 절차를 생략 혹은 간소화할 수 있고, 초기 접속 후 유휴 상태에서 무선 단말이 데이터 전송 시 발생할 수 있는 베어러 및 연결 설정 절차를 간소화하여 데이터를 전송할 수 있으므로, 시그널링 오버헤드가 줄어들 수 있다.
또한 데이터 직접 전송 시 작은 크기의 데이터 전송을 위해 설정된 전송 단위로 전송할 수 있게 하여 데이터 직접 전송에 의한 충돌 확률을 감소시킬 수 있으며, 상향링크 스케줄링 기반 재전송 방법을 통해 할당 받은 상향링크 자원으로 재전송을 수행할 수 있기 때문에, 데이터의 과도한 재전송으로 인한 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)의 처리율 성능 저하 현상을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말의 초기 네트워크 접속 절차를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주기적인 위치 정보 변경 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주기적인 신호 측정 보고 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말의 네트워크 초기 접속 후 데이터 전송 절차를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 단말이 제어 메시지를 이용해 기지국으로 데이터를 전송하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말의 데이터 직접 전송 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 작은 크기의 데이터 전송을 위한 자원 풀 및 전송 단위를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 작은 크기의 데이터 전송을 위한 전송 단위 내 데이터 전송 정보 채널을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말이 랜덤 접속 기반 MAC PDU 재전송 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말이 상향링크 스케줄링 기반 MAC PDU 재전송 방법을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 전송 장치를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말 제어 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말의 데이터 전송 방법 및 장치, 그리고 무선 단말 제어 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말의 초기 네트워크 접속 절차를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 무선 단말(100)은 랜덤 접속 절차를 수행하여 기지국(200)을 탐색한다(S102).
무선 단말(100)은 초기 네트워크 접속 시 무선 단말(100)의 상태 정보를 기지국(200)에 전송한다. 무선 단말(100)은 셀룰러 통신 시스템에서 제공하는 정보 혹은 GPS(Global Positioning System)와 같은 위치 인식 시스템에서 제공하는 정보를 기반으로 주기적으로 자신의 위치를 모니터링하고, 일정 시간 동안 자신의 위치가 고정되어 있으면 자신이 정지 상태에 있다고 판단할 수 있다. 무선 단말(100)이 MTC(Machine Type Communication) 기기(device)인 경우, 무선 단말(100)의 응용 서비스에 따라 이동성이 판단될 수 있다. 예를 들어, 스마트 미터, 홈 자동화 등과 같은 서비스에는 MTC 기기들이 정지 상태일 수 있다. 이러한 응용 서비스를 위한 MTC 기기들은 사용자가 정지 상태로 설정할 수 있거나 응용 계층에서 하위 계층으로 관련 파라미터를 전송하여 정지 상태로 설정할 수 있다.
무선 단말(100)은 정지 상태의 경우, RRC(Radio Resource Control) 연결을 설정할 필요가 있을 때 RRC 연결 절차(RRC connection procedure)를 수행한다. 무선 단말(100)은 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지의 정보 요소(Information Element, IE) 중 설정 이유(Establishment Cause)를 "MO(Mobile-Originated) Signaling & Stationary"로 설정하여 기지국(200)에게 전송한다(S104). MO Signaling은 무선 단말(100)의 상향링크 제어 신호 전송을 위한 접속 이유를 나타낸다. 그리고 "MO Signaling & Stationary Stationary"는 정지 상태의 무선 단말(100)이 상향링크 제어 신호 전송을 위한 접속 이유를 나타낸다.
"MO Signaling & Stationary Stationary"로 설정된 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 수신한 기지국(200)은 무선 단말(100)이 정지 상태임을 인식한다(S106). 기지국(200)은 RRC 연결 설정(RRC Connection setup) 메시지를 무선 단말(100)로 전송한다(S108).
무선 단말(100)은 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection setup complete) 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S110).
이와 같이 하여, 무선 단말(100)과 기지국(200)간 RRC 연결 과정이 완료되면, 무선 단말(100)은 RRC 파라미터 값들을 저장하고(S112), 기지국(200)은 초기 단말 메시지(Initial UE Message)를 생성하여 MME(Mobility Management Entity)(300)로 전송한다(S114). 이때 기지국(200)은 초기 단말 메시지(Initial UE Message)의 RRC 설정 이유를 "MO Signaling & Stationary"로 설정하여 MME(300)에게 전송한다.
"MO Signaling & Stationary"로 설정된 초기 단말 메시지(Initial UE Message)를 수신한 MME(300)는 무선 단말(100)에 대한 인증 및 위치 등록 과정을 수행하고 무선 단말(100)에 대한 인증 및 위치 정보를 저장한다(S116). MME(300)는 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지에 새롭게 설정 이유를 추가하고, 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지의 설정 이유를"MO Signaling & Stationary"로 설정하여 SGW(400)로 전송한다(S118). 즉 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지 내 IE는 IMSI(International Mobile Subscriber Identity), EPS 베어러 ID, PGW-IP, APN(Access Point Name), 가입자 QoS(Quality of Service) 프로파일[Subscribed QoS Profile), ECGI(EUTRAN Cell Global ID), TAI(Tracking Area Identity), 설정 이유 등을 포함할 수 있다. 가입자 프로파일은 QCI(QoS Class Identifier), ARP(Allocation and Retention Priority), AMBR(Aggregate Maximum Bit Rate)(UL/DL) 등을 포함할 수 있다.
"MO Signaling & Stationary"로 설정된 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 수신한 SGW(400)는 PGW(500)로 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 전달한다(S120).
이후, PGW(500)는 IP 할당 및 QoS 프로파일 등 무선 단말(100)에 관련된 파라미터들을 설정하고, 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지를 SGW(400)로 전송한다(S124). 이때 PGW(500)는 무선 단말(100)에 관한 단말 IP, EPS(Evolved Packet System) 베어러 ID, 터널 ID(TEID), QoS 프로파일 등을 저장한다(S122). EPS 베어러는 {무선 단말(100)-기지국(200)-SGW(400)-PGW(500)} 구간에서 생성되는 논리적인 경로를 나타낸다.
SGW(400)는 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지를 수신하면 무선 단말(100)에 관한 정보를 저장한 후(S126), 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지를 MME(300)로 전송한다(S128).
MME(300)는 초기 컨텍스트 설정 요청(Initial Context Setup Request) 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S130).
기지국(200)은 무선 단말(100)과 RRC 연결 재구성 절차(RRC Connection Reconfiguration procedure)를 통해, 무선 단말(100)과 보안 및 데이터 무선 베어러(Data Radio Bearer, DRB) 설정을 수행한다(S132). 이때 무선 단말(100)은 무선 단말(100)에게 할당된 파라미터들을 저장하고(S134), 기지국(200) 역시 무선 단말(100)에 관한 파라미터들을 저장한다(S136).
무선 단말(100)은 DRB 설정이 완료되면, 기지국(200)과 채널 정보를 기반으로 상향링크 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 계산하여 저장한다.
기지국(200)은 초기 컨텍스트 설정 응답(Initial Context Setup Response) 메시지를 MME(300)로 전송한다(S138).
MME(300)는 베어러 수정 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 SGW(400)로 전송한다(S140).
SGW(400)는 베어러 수정 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 PGW(500)로 전달하고(S142), 무선 단말(100)에 관한 정보를 수정한다(S144)
베어러 수정 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 수신한 PGW(500)는 무선 단말(100)에 관한 정보를 수정한다(S146).
PGW(500)는 베어러 수정 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 SGW(400)로 전송하고(S148), SGW(400)는 베어러 수정 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 MME(300)로 전송한다(S150).
이와 같은 초기 접속 절차가 수행되면, 기지국(200), MME(300), SGW(400), 그리고 PGW(500)는 무선 단말(100)이 정지 상태에서 데이터를 전송하는 것을 인식할 수 있다. 따라서 기지국(200), MME(300), SGW(400), 그리고 PGW(500)는 무선 단말(100)이 유휴 상태로 전환되어도 무선 단말(100)에 관한 정보를 삭제하지 않고 지속적으로 유지한다. 하지만 유휴 상태에서 무선 구간 자원의 부족으로 RRC 연결(Connection) 및 DRB 설정 해지가 필요한 경우, 무선 단말(100)에 대해 C-RNTI와 MCS과 같이 데이터 전송에 필요한 파라미터를 제외한 RRC 연결 및 DRB 설정 파라미터 값들은 삭제될 수 있다.
또한 네트워크에서는 무선 단말(100)이 정지 상태임을 인식할 수 있기 때문에, 종래 셀룰러 통신 시스템에서 수행했던 이동성 관련 동작들을 더욱 효율적으로 제어할 수 있다. 여기서, 주기적인 동작에 대한 실시 예는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같다. 단 도 2 및 도 3에 도시된 실시 예 외에도 무선 단말(100)의 이동성에 관계되는 주기적인 동작 절차에 대해 효율적인 제어가 가능해진다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주기적인 위치 정보 변경 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, MME(300)는 무선 단말(100)이 정지 상태이면 접속 수락(Attach Accept) 메시지 내 TAU(Tracking Area Update) 타이머를 비활성화 또는 "0"으로 설정해서 무선 단말(100)에게 보내주거나 TAU 타이머를 기존 값보다 더 큰 값으로 설정하여 무선 단말(100)에게 전송할 수 있다(S210).
MME(300)에서 생성된 접속 수락(Attach Accept) 메시지는 초기 컨텍스트 설정 요청(Initial Context Setup Request) 메시지 내 포함되어 기지국(200)으로 전송된다.
기지국(200)은 RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration) 메시지 내 접속 수락(Attach Accept) 메시지를 포함하여 무선 단말(100)에게 전송한다(S220).
접속 수락(Attach Accept) 메시지가 포함된 RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 수신한 무선 단말(100)은 TAU 요청(TAU request) 메시지를 전송하지 않거나 더욱 긴 주기로 TAU 요청(TAU request) 메시지를 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주기적인 신호 측정 보고 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 기지국(200)은 무선 단말(100)이 정지 상태이면 주기적인 신호 측정을 비활성화하거나 신호 측정 주기를 더욱 긴 값으로 설정할 수 있다(S310).
기지국(200)은 신호 측정 주기 정보를 포함한 신호 측정 설정 정보를 RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 통해서 무선 단말(100)로 전송할 수 있다(S320).
주기적인 신호 측정을 비활성화시키기 위하여, 기지국(200)은 RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration) 메시지에서 무선 단말(100)에 대한 신호 측정 설정 정보를 삭제 혹은 생략하여 전송할 수 있다. 무선 단말(100)은 신호 측정 설정 정보가 없으면 신호 측정 기능을 비활성화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말의 네트워크 초기 접속 후 데이터 전송 절차를 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 정지 상태의 무선 단말(100)에 대한 베어러 및 제어 설정 관련 정보는 네트워크 초기 접속 시 무선 단말(100)과 네트워크에 저장된다. 따라서 무선 단말(100)은 데이터 패킷을 기지국(200)에 전송할 수 있다(S410). 이때 무선 단말(100)은 데이터 패킷에 단말 식별자(ID)를 추가하여 전송한다.
데이터를 수신한 기지국(200)은 무선 단말(100)의 ID를 이용하여 무선 단말(100)에 할당된 S1 TEID를 검색하고(S420), 데이터 패킷의 헤더에 S1 TEID를 추가하여 S1 베어러를 통해 SGW(400)로 전송할 수 있다(S430).
SGW(400)는 수신한 데이터 패킷의 헤더에 포함된 S1 TEID를 기반으로 무선 단말(100)에 대한 S5 TEID를 검색하고(S440), 데이터 패킷의 헤더에 S5 TEID를 추가하여 PGW(500)로 전송한다(S450).
이러한 방법으로 정지 상태의 무선 단말(100)은 데이터를 네트워크에 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 단말이 제어 메시지를 이용해 기지국으로 데이터를 전송하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, 무선 단말(100)은 전송할 데이터가 발생하면, 프리앰블 인덱스(Preamble index) 중 하나를 랜덤하게 선택하고, 선택한 프리앰블 인덱스에 해당하는 물리 랜덤 접속 채널(Physical Random Access Channel, PRACH) 프리앰블 시퀀스를 기지국(200)으로 전송한다(S510).
PRACH 프리앰블 시퀀스를 수신한 기지국(200)은 랜덤 접속 응답(Random Access Response, RAR) 메시지 내에 임시(Temporary) C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier), 상향링크 그랜트(UL grant), 그리고 TA(Timing Alignment) 정보를 포함하여 무선 단말(100)에게 전송한다(S520).
RAR 메시지를 수신한 무선 단말(100)은 상향링크 그랜트 내 할당된 자원을 통해 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S530). 이때 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지에는 무선 단말(100)이 저장한 C-RNTI, 설정 이유, 버퍼 크기(size) 등이 포함된다. 여기서, 무선 단말(100)은 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지 내 설정 이유를 "MO Signaling & Stationary & After Attach"로 설정함으로써 기지국(200)에게 무선 단말(100)이 초기 접속 시 베어러 및 제어 설정 관련 정보를 저장한 상태임을 알려준다. 또한 버퍼 크기는 이후 무선 단말(100)이 전송할 데이터 패킷을 포함한 RRC 연결 완료(RRC Connection Complete) 메시지의 크기를 포함한다.
기지국(200)은 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 생성하여 무선 단말(100)에게 전송한다(S540). 이때 기지국(200)은 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지의 MAC(Medium Access Control) 제어요소(Control Element, CE)를 통해 상향링크 그랜트(UL Grant)와 단말 경쟁 해소(UE Contention Resolution) ID를 무선 단말(100)에게 전송할 수 있다. 기지국(200)은 버퍼 크기를 토대로 무선 단말(100)이 RRC 연결 완료(RRC Connection Complete) 메시지를 전송하기 위한 상향링크 자원을 할당하며, 상향링크 그랜트(UL Grant)는 RRC 연결 완료(RRC Connection Complete) 메시지를 전송하기 위한 자원 할당 정보를 포함한다. 여기서, 상향링크 그랜트(UL Grant)는 MAC CE가 아닌 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)를 통해 무선 단말(100)에게 전송될 수도 있다.
무선 단말(100)은 데이터 패킷을 RRC 연결 완료(RRC Connection Complete) 메시지 내에 포함시키고, 상향링크 그랜트(UL Grant)를 통해 할당 받은 상향링크 자원을 통해 RRC 연결 완료(RRC Connection Complete) 메시지를 기지국(200)에 전송한다(S550).
이와 같이 하여, 무선 단말(100)은 RRC 메시지를 이용해 기지국(200)으로 데이터를 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말의 데이터 직접 전송 방법을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 작은 크기의 데이터 전송을 위한 자원 풀 및 전송 단위를 나타낸 도면이다. 그리고 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 작은 크기의 데이터 전송을 위한 전송 단위 내 데이터 전송 정보 채널을 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 기지국(200)은 데이터 직접 전송을 위해 시스템 정보 블록(System Information Block, SIB) 혹은 초기 접속 시 RRC 메시지를 통해서 데이터 전송에 관련된 파라미터를 무선 단말(100)에게 전송할 수 있다(S610). 여기서, 데이터 전송에 관련된 파라미터는 작은 크기의 데이터 전송(Small Data Transmission, SDT)을 위한 자원 풀 정보, SDT 단위 정보, 데이터 전송 시 사용될 ID 등을 포함할 수 있다. SDT를 위한 자원 풀 및 SDT 단위는 도 7과 같이 정의될 수 있다. 즉 자원 풀은 서브 프레임 단위로 구성될 수 있으며, SDT 단위는 서브프레임 내 물리 자원 블록(Physical Resource Block, PRB) 단위 혹은 PRB 그룹 단위로 이루어질 수 있다. 각 SDT 단위[SDT unit(0), SDT unit(1), … SDT unit(M)]는 SDT 인덱스(0, 1, …, M)에 의해 구분될 수 있다.
또한 도 8에 도시한 바와 같이 SDT 단위 내에는 데이터 전송 관련 정보를 전달할 수 있는 데이터 전송 정보 채널(Data Transmission Information Channel, DTICH)이 할당될 수 있다. DTICH에서는 C-RNTI, MCS 레벨, 전송 블록 크기(transport block size) 등과 같은 데이터 전송에 필요한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, DTICH은 C-RNTI로 스크램블링될 수 있으며, C-RNTI 대신 물리적 셀 식별자(Physical Cell ID)와 같이 기지국(200)이 알 수 있는 식별자가 사용될 수 있다. 또한 MCS 레벨은 초기 접속 시의 무선 단말(100)이 기지국(200)과의 채널 정보를 기반으로 계산된 값을 사용될 수 있다. SDT 단위는 패킷 크기 기준과 전송 포맷을 기반으로 계산될 수 있으며, 전송 포맷은 동적으로 변화하지 않고 고정적으로 혹은 준-고정적으로 사용될 수 있다.
무선 단말(100)은 전송할 데이터 패킷의 크기가 SDT 단위로 전송 가능한지 판단한다(S620). 만약 전송 가능하면 RRC 계층에서 데이터를 SRB(Signaling Radio Bearer) 혹은 저장된 DRB로 매핑시킨다.
이후, 무선 단말(100)은 해당 데이터를 전송 채널(Transport Channel)의 UL-SCH(uplink-shared channel)에 있는 버퍼에 저장한다.
무선 단말(100)은 SDT를 위한 자원 풀을 기다리고(S630), SDT를 위한 자원 풀 구간에서는 전송할 서브프레임 인덱스와 SDT 단위 인덱스를 랜덤하게 선택한다(S640).
무선 단말(100)은 선택한 서브프레임 내 SDT 단위로 C-RNTI와 MAC PDU(데이터)를 기지국(200)으로 전송한다(S650). 여기서, C-RNTI는 DTICH를 통해 전송될 수 있으며, MAC PDU 내에 정의되어 있는 C-RNTI MAC CE를 통해 전송될 수도 있다.
또한 무선 단말(100)은 MAC PDU(Protocol Data Unit)를 전송할 때 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 버퍼에 MAC PDU 복사본을 저장하고 해당 MAC PDU에 대한 타이머를 시작한다. 이후, 전송한 MAC PDU가 충돌 혹은 전송 에러에 의해 재전송이 필요한 경우에는 재전송 방법에 따라 MAC PDU를 재전송할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말이 랜덤 접속 기반 MAC PDU 재전송 방법을 나타낸 도면이다.
도 9를 참고하면, 무선 단말(100)이 전송한 MAC PDU와 C-RNTI가 충돌 혹은 전송 에러에 의해 기지국(200)에서 디코딩이 불가능할 경우, 기지국(200)은 전송한 무선 단말(100)을 모르기 때문에 NACK를 전송할 수 없다. 따라서 무선 단말(100)은 MAC PDU와 C-RNTI를 전송하고 나면(S910), 타이머를 구동한다.
무선 단말(100)은 타이머가 만료되었는지 확인한다(S920). 무선 단말(100)은 타이머가 만료될 때까지 기지국(200)으로부터 MAC PDU에 대한 ACK를 수신하지 못하면, HARQ 재전송 버퍼에 있는 MAC PDU를 재전송한다.
무선 단말(100)은 MAC PDU 재전송을 위해 SDT를 위한 다음 자원 풀을 기다린다(S930). 무선 단말(100)은 서브프레임 인덱스와 SDT 단위 인덱스를 랜덤하게 선택하고(S940), 선택한 서브프레임 내 SDT 단위로 C-RNTI와 MAC PDU(데이터)를 기지국(200)으로 재전송한다(S950).
무선 단말(100)은 최대 재전송 횟수까지 상기와 같은 방법으로 MAC PDU를 재전송할 수 있으며, 재전송 횟수가 최대 재전송 횟수 이상이 되면, 해당 MAC PDU를 HARQ 재전송 버퍼에서 삭제한다.
무선 단말(100)은 최대 재전송 횟수 내에 기지국(200)으로부터 ACK를 수신하면(S960), HARQ 재전송 동작을 끝낸다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말이 상향링크 스케줄링 기반 MAC PDU 재전송 방법을 나타낸 도면이다.
도 10을 참고하면, 무선 단말(100)은 MAC PDU를 전송한 후 타이머가 만료되었는지 확인한다(S1010, S1020).
무선 단말(100)은 타이머가 만료될 때까지 ACK를 수신하지 못하면 HARQ 재전송 버퍼에 있는 MAC PDU의 재전송을 결정한다.
MAC PDU의 재전송이 결정되면, 무선 단말(100)은 다음 PRACH 서브프레임을 기다린다. 여기서, 무선 단말(100)은 첫 번째 재전송에서 바로 다음 PRACH 서브프레임을 기다릴 수도 있고, MAC PDU 재전송을 임의의 횟수만큼 수행한 후 다음 PRACH 서브프레임을 기다릴 수 있다.
무선 단말(100)은 PRACH 서브프레임에서 프리앰블 인덱스를 랜덤하게 선택하고 선택한 프리앰블 인덱스에 해당하는 PRACH 프리앰블 시퀀스를 기지국(200)으로 전송한다(S1030).
기지국(200)은 PRACH 프리앰블 시퀀스에 대한 RAR 메시지를 무선 단말(100)에게 전송한다(S1040). 이때 RAR 메시지는 임시 C-RNTI, 상향링크 그랜트(UL grant), TA 정보를 포함한다.
무선 단말(100)은 상향링크 그랜트(UL grant) 내 할당 받은 상향링크 자원을 통해 자원 요청(Resource Request) 메시지를 기지국(200)에 전송한다(S1050). 여기서, 자원 요청(Resource Request) 메시지는 C-RNTI와 버퍼 크기 등을 포함할 수 있다. 버퍼 크기는 HARQ 재전송 버퍼에 있는 MAC PDU의 크기를 기반으로 결정된다.
기지국(200)은 무선 단말(100)에게 상향링크 그랜트(UL grant)와 단말 경쟁 해소(UE Contention Resolution) ID를 포함한 자원 할당(Resource Allocation) 메시지를 무선 단말(100)에게 전송한다(S1060).
무선 단말(100)은 상향링크 그랜트를 통해 할당받은 상향링크 자원을 통해 MAC PDU를 기지국(200)으로 재전송한다. 이때 무선 단말(100)은 HARQ 재전송 버퍼에 있는 MAC PDU를 전송한다(S1070).
무선 단말(100)은 최대 재전송 횟수까지 상기와 같은 방법으로 MAC PDU를 재전송할 수 있으며, 재전송 횟수가 최대 재전송 횟수 이상이 되면, 해당 MAC PDU를 HARQ 재전송 버퍼에서 삭제한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 전송 장치를 나타낸 도면이다.
도 11을 참고하면, 데이터 전송 장치(1100)는 프로세서(1110), 송수신기(1120) 및 메모리(1130)를 포함한다. 데이터 전송 장치(1100)는 무선 단말(100) 내에 구현될 수 있다.
프로세서(1110)는 도 1 내지 도 10에서 설명한 무선 단말(100)의 기능을 수행하도록 구현될 수 있다.
송수신기(1120)는 프로세서(1110)와 연결되어 무선신호를 기지국(200)과 송신 및 수신한다.
메모리(1130)는 프로세서(1110)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(1110)는 메모리(1130)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 또한 메모리(1130)는 프로세서(1110)가 도 1 내지 도 10에서 설명한 무선 단말(100)의 기능을 수행하기 위해 필요한 정보를 저장할 수 있다.
프로세서(1110)와 메모리(1130)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(1120)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 12를 참고하면, 무선 단말 제어 장치(1200)는 프로세서(1210), 송수신기(1220) 및 메모리(1230)를 포함한다. 무선 단말 제어 장치(1200)는 기지국(200) 내에 구현될 수 있다.
프로세서(1210)는 도 1 내지 도 10에서 설명한 기지국(200)의 기능을 수행하도록 구현될 수 있다.
송수신기(1220)는 프로세서(1210)와 연결되어 무선신호를 무선 단말(100)과 송신 및 수신한다.
메모리(1230)는 프로세서(1210)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(1210)는 메모리(1230)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 또한 메모리(1230)는 프로세서(1210)가 도 1 내지 도 10에서 설명한 기지국(200)의 기능을 수행하기 위해 필요한 정보를 저장할 수 있다.
프로세서(1210)와 메모리(1230)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(1220)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (8)

  1. 무선 단말이 RRC(Radio Resource Control)　유휴(idle)　상태이면서 정지 상태에서 데이터를 전송하는 방법으로서,
    설정된 크기보다 작은 크기의 데이터 전송을 위한 자원 풀 정보와 전송 단위 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계,
    상기 자원 풀 정보와 상기 전송 단위 정보에 기반하여 상기 작은 크기의 데이터 전송을 위한 자원 풀에서 데이터 전송을 위한 서브프레임 인덱스와 전송 단위 인덱스를 선택하는 단계, 그리고
    PRACH(Physical Random Access Channel)　프리앰블 시퀀스를 전송하는 과정 없이 상기 선택된 서브프레임 인덱스에 해당하는 서브프레임 내에서 상기 전송 단위 인덱스에 해당하는 전송 단위로 데이터를 상기 기지국으로 직접 전송하는 단계
    를 포함하는 무선 단말의 데이터 전송 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 수신하는 단계는 상기 자원 풀 정보, 상기 전송 단위 정보 및 상기 데이터 전송을 위해 사용되는 식별자를 수신하는 단계를 포함하는 무선 단말의 데이터 전송 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 전송 단위는 데이터 전송 정보 채널 및 물리 자원 블록을 포함하는 무선 단말의 데이터 전송 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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