KR20100060353A - Ｃｓ ｆａｌｌｂａｃｋ 기능을 제공하는 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

EPS 네트워크에서 CS Fallback 기능을 제공하는 시스템 및 방법이 개시된다. 일실시예에 따르면, EPS(Evolved Packet System) 네트워크에서 CS(Circuit Switched) Fallback 기능을 제공하는 시스템은, 초기 구동시, 기지국(eNodeB)의 설정 요청에 대한 응답 메시지에 자신의 CS Fallback 지원 능력을 알리는 지시자를 포함하여 전송하는 이동성 관리 노드(MME); 및 상기 지시자를 RRC(Radio Resource Control) 메시지에 실어 이동 단말(UE)로 브로드캐스팅하는 상기 기지국(eNodeB)을 포함한다. 이 시스템을 통한 방법은, 초기 구동시, 이동성 관리 노드(MME)가 기지국(eNodeB)의 설정 요청에 대한 응답 메시지에 자신의 CS Fallback 지원 능력을 알리는 지시자를 포함하여 전송하는 단계; 상기 eNodeB가 상기 지시자를 RRC(Radio Resource Control) 메시지에 실어 이동 단말(UE)로 브로드캐스팅하는 단계; 및 상기 UE가 상기 지시자를 바탕으로 상기 MME로 Combined EPS/IMSI Attach 또는 Combined TA/LA Update를 시도하는 단계를 포함한다.
CS Fallback, SMS, EPS, SGs, MME, MSC 서버

Description

ＣＳ ＦＡＬＬＢＡＣＫ 기능을 제공하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING CIRCUIT SWITCHED FALLBACK FUNCTION}
본 발명은 진화된 이동통신망, 특히 3GPP에서 정의하는 4G 차세대 핵심망(EPS: Evolved Packet System)에서 CS(Circuit Switched) Fallback 기능을 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
3GPP의 차세대 핵심망(EPS)은 LTE(Long Term Evolution), HSPA(High-Speed Packet Access)/HSPA+는 물론 non-3GPP 네트워크까지 포함한 다양한 액세스 네트워크를 지원하는 ALL-IP 기반 시스템이다.
3GPP EPS 시스템에서의 CS Fallback이란, LTE E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) 셀 영역 내에서 서비스 중인 사용자 단말(UE: User Equipment)이 CS(Circuit Switched) 영역의 네트워크 자원, 즉 MSC(Mobile Switching Center, Release 99) 또는 MSC 서버(Release 5 이상)를 이용하여 CS 서비스(예를 들면, 음성 서비스는 물론 영상 서비스, SMS(Short Message Service), LCS(LoCation Services), USSD(Unstructured Supplementary Service Data))를 제공하는 기술이다.
CS Fallback 기능은 EPS 네트워크를 통해서 CS 서비스 제공이 불가능한 경우에 이용한다. 참고로 EPS는 AIPN(All IP Network) 형태의 네트워크로 음성이나 SMS와 같은 서비스 제공을 위해서는 IMS(IP Multimedia Subsystem) 네트워크와의 연동이 필요하다. 따라서, EPS 네트워크에서 IMS 서비스를 지원하지 않거나 IMS 기능을 사용할 수 없는 경우에는 CS Fallback 기능을 이용해야 한다. CS Fallback 기능은 네트워크는 물론 UE에서도 제공되어야 한다.
EPS 네트워크에서는 CS Fallback 기능을 위해 이동성 관리 기능을 제공하는 MME(Mobility Management Entity)와 MSC 서버 간에 SGs 인터페이스를 정의하고 있다. SGs 인터페이스는 CS Fallback 기능을 위한 이동성 관리(Mobility Management) 메시지는 물론, 발/착신 SMS 메시지 송/수신 기능을 제공한다. 구체적으로, CS Fallback 기능을 위한 Combined EPS/IMSI Attach 과정, Combined TA/LA Update 과정, Detach 과정 등의 이동성 관리 과정, CS Fallback 서비스를 위한 MSC 서버에서 MME로의 페이징(Paging) 과정, 그리고, UE(User Equipment)로부터 또는 UE에게 발/착신되는 SMS 메시지를 전달하는 과정 등이 SGs 인터페이스를 통해서 이루어진다.
그러나, EPS 네트워크에서 CS Fallback 기능을 가진 UE가 CS Fallback 기능을 지원하지 않는 MME로 Combined EPS/IMSI Attach를 시도하는 경우에, 실패함은 물론 UE는 MME의 CS Fallback 능력(Capability)과 무관하게, 미리 설정되어 있는 재전송 횟수 동안 계속해서 Combined EPS/IMSI Attach를 시도함으로써 시스템 자원을 낭비하는 문제점이 있다. 또한, 현재까지는 EPS 네트워크에서 SMS CS Fallback 서비스를 위한 MME와 MSC 서버 간의 동작 과정이 정의되어 있지 않다. 또한, UE로 착신되는 SMS 메시지를 SGs 인터페이스를 통해서 MME로 전달함에 있어서, MSC 서버는 UE의 상태(Idle, Active)와 무관하게, 페이징(Paging) 메시지를 무조건 MME로 송신한다. 이로 인해 착신 SMS 처리 절차가 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 EPS 네트워크에서 CS Fallback 기능을 제공하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, EPS 네트워크에서 CS Fallback 기능을 제공하는 시스템 및 방법이 개시된다. 일실시예에 따르면, EPS(Evolved Packet System) 네트워크에서 CS(Circuit Switched) Fallback 기능을 제공하는 시스템은, 초기 구동시, 기지국(eNodeB)의 설정 요청에 대한 응답 메시지에 자신의 CS Fallback 지원 능력을 알리는 지시자를 포함하여 전송하는 이동성 관리 노드(MME); 및 상기 지시자를 RRC(Radio Resource Control) 메시지에 실어 이동 단말(UE)로 브로드캐스팅하는 상기 기지국(eNodeB)을 포함한다. 이 시스템을 통한 방법은, 초기 구동시, 이동성 관리 노드(MME)가 기지국(eNodeB)의 설정 요청에 대한 응답 메시지에 자신의 CS Fallback 지원 능력을 알리는 지시자를 포함하여 전송하는 단계; 상기 eNodeB가 상기 지시자를 RRC(Radio Resource Control) 메시지에 실어 이동 단말(UE)로 브로드캐스팅하는 단계; 및 상기 UE가 상기 지시자를 바탕으로 상기 MME로 Combined EPS/IMSI Attach 또는 Combined TA/LA Update를 시도하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, EPS(Evolved Packet System) 네트워크에서 SMS CS(Circuit Switched) Fallback 기능을 제공하는 시스템은, 기지국(eNodeB)과 이동성 관리 노드(MME) 사이의 인터페이스 프로토콜(S1AP)을 사용하여 수신된 발신 SMS 메시지를 MME와 교환기(MSC) 서버 간의 인터페이스(SGs) 프로토콜(SGsAP)로 변환하여 전송하고, 상기 SGsAP를 사용하여 수신된 착신 SMS 메시지를 상기 S1AP로 변환하여 전송하는 상기 MME의 SMS CS Fallback 변환기(FB 변환기); 및 Iu-CS 인터페이스를 통한 SMS 메시지 처리 기능과 독립적으로, SGs 인터페이스를 통한 발착신 SMS 메시지를 처리하는 상기 MSC 서버의 에이전트(FB 에이전트)를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, EPS(Evolved Packet System) 네트워크에서 SMS CS(Circuit Switched) Fallback 기능을 제공하는 시스템은, 이동 단말(UE)의 상태 정보를 알리는 지시자를 교환기(MSC) 서버와의 인터페이스(SGs) 프로토콜(SGsAP) 메시지에 포함하여 전송하는 이동성 관리 노드(MME); 및 상기 지시자를 바탕으로 SMS 착신을 위한 페이징 메시지의 전송 여부를 결정하는 상기 교환기(MSC) 서버를 포함한다. 이 시스템을 통한 방법은, 이동성 관리 노드(MME)가 이동 단말(UE)의 상태 정보를 알리는 지시자를 교환기(MSC) 서버와의 인터페이스(SGs) 프로토콜(SGsAP) 메시지에 포함하여 전송하는 단계; 상기 MSC 서버가 상기 지시자를 바탕으로 SMS 착신을 위한 페이징 메시지의 전송 여부를 결정하는 단계; 및 상기 MSC 서버가 상기 지시자가 UE-활성화인 경우 상기 페이징 메시지를 상기 MME로 전송하지 않고, 착신 SMS 메시지를 상기 MME로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, MME의 CS Fallback 능력을 eNodeB를 통해서 UE에게 전달함으로써, UE로 하여금 CS Fallback 기능을 위한 동작을 제어할 수 있도록 하여 불필요한 시스템 자원낭비를 예방할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 SMS CS Fallback 기능을 제공하기 위한 프로토콜 스택 구조, MME와 MSC 서버에 대한 시스템 구조 및 동작 과정을 제시함으로써, SMS CS Fallback 기능 구현이 용이해졌다.
아울러, 본 발명에서는 SGs 인터페이스를 통해 MME에서 MSC 서버로 UE의 상태정보를 전달함으로써, MSC 서버가 CS Fallback 기능을 위한 착신 SMS 메시지를 SMS-SC로부터 수신한 경우에 페이징 동작을 수행하기에 앞서 UE의 상태를 알 수 있도록 하여, UE가 활성화(Active)된 상태이면 불필요한 페이징 동작을 수행하지 않도록 함으로써, 착신 SMS 메시지 처리 절차를 간소화할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 EPS 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
이동 단말(UE: User Equipment)(10)은 CS Fallback 능력은 물론, Combined EPS/IMSI Attach, Combined TA/LA Update, Detach 기능과 SMS 메시지 발/착신 기능을 지원한다.
이동성 관리 노드(MME: Mobility Management Entity)(20)는 CS Fallback 능력은 물론, UE(10)로부터의 Combined EPS/IMSI Attach, Combined TA/LA Update, Detach, SMS 메시지 처리와 MSC 서버(30)로의 SGs 인터페이스 연결 관리 기능을 지원한다.
교환기(MSC) 또는 MSC 서버(30)는 CS Fallback 능력은 물론, MME(20)로부터 의 Combined EPS/IMSI Attach, Combined TA/LA Update, Detach, SMS 메시지 처리와 MME(20)로의 SGs 인터페이스 연결 관리 기능을 지원한다.
UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)/GERAN(GSM/EDGE Radio Access Network)은 기지국(Node-B 또는 BTS), 무선망제어기(RNC)/기지국제어기(BSC) 등으로 구성되는 UMTS/GSM에서의 무선접속망으로서, ATM 기반이며, UE(10)와 무선통신 핵심망(Core Network) 사이에 위치하여 데이터 및 제어 정보를 전달한다.
E-UTRAN(Evolved UTRAN)는 LTE의 무선접속망으로서, CS Fallback 목적의 페이징(Paging) 요청, SMS 메시지를 UE(10)로 전달하는 기능과 CS 서비스가 가능한 대상 셀(Target Cell)로의 직접 연결 기능을 지원한다.
도 1에서, "Uu"는 UTRAN과 UE(10) 사이의 무선 인터페이스를 나타내고, "Iu-CS"는 무선통신 핵심망와 UTRAN 사이의 인터페이스이다. "Um"는 GERAN과 UE(10) 사이의 무선 인터페이스를 나타내고, "A"는 무선통신 핵심망와 GERAN 사이의 인터페이스이다. 또한, "LTE-Uu"는 E-UTRAN과 UE(10) 사이의 무선 인터페이스를 나타내고, "S1-MME"는 E-UTRAN과 MME(20) 사이의 인터페이스이며, "SGs"는 MME(20)와 MSC 서버(30) 사이의 인터페이스이다.
UE(10)와 E-UTRAN의 기지국(eNodeB)은 RRC 프로토콜을 통해 통신하며, 기지국(eNodeB)에서 자신이 제어하는 셀 영역으로의 브로드캐스팅(Broadcasting) 메시지는 RRC 메시지로 정의된다. RRC 메시지에는 NAS(Non-Access Stratum) 프로토콜로부터 내려오는 제어 메시지들을 포함할 수 있는데, 제어 메시지들은 E-UTRAN 내에 서 판독되지 않고 UE(10) 또는 핵심망으로 투명하게(Transparently) 전달된다.
기지국(eNodeB)과 MME(20) 사이의 S1-MME 인터페이스 구간에서는 S1AP를 사용하고, MME(20)와 MSC 서버(30) 사이의 SGs 인터페이스 구간에서는 SGsAP(SGs Application Protocol)를 사용한다. SGsAP는 MME(20)와 MSC 서버(30) 간에 사용되는 애플리케이션 프로토콜로서, SGs 인터페이스 상에서 CS Fallback 기능을 지원한다.
SGs 인터페이스는 3G UMTS 네트워크의 MSC 서버와 SGSN 간에 Gs 인터페이스 기능을 기반으로 한다. Gs 인터페이스 구간에서는 BSSAP+ 프로토콜 메시지를 통해서 CS(Circuit Switching)와 PS(Packet Switching) 영역 간에 Paging Co-ordination 기능을 제공한다.
상기 SGs 인터페이스의 제어 평면(Control Plane) 프로토콜 구조는 도 2와 같다. SGs 인터페이스의 메시지 전송 프로토콜로는 SCTP(Stream Control Transmission Protocol)가 사용되며, 애플리케이션 프로토콜로 SGsAP가 사용된다. SCTP는 IETF에서 정의하는 표준기술이며, SGsAP는 3GPP에서 CS Fallback 기능을 위해 신규로 정의하는 프로토콜이다.
EPS 네트워크에서 CS Fallback 기능을 위해서는 Combined EPS/IMSI Attach 과정, Combined TA/LA Update 과정, Detach 과정 등의 이동성 관리 과정이 제공되어야 한다.
이동성 관리를 위한 Combined EPS/IMSI Attach 과정을 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
Combined EPS/IMSI Attach 과정은 EPS 네트워크를 통해서 CS 영역에 MSC 서버(30)로 Attach를 수행하는 절차이다. 이 과정을 통해 비록 UE(10)가 E-UTRAN 영역에 위치하고 있지만, SGs 인터페이스를 통해 CS 영역에서 해당 UE(10)의 이동성을 관리할 수 있게 된다.
UE(10)는 MME(20)로 Attach 요청 메시지를 전송한다(301). 이때, Attach 타입(Type)은 'Combined EPS/IMSI Attach'로 설정된다.
3GPP TS 23.401에 정의된 Initial E-UTRAN Attach 동작을 수행한다(302).
MME(20)는 Attach Request 메시지의 Attach Type이 'Combined EPS/IMSI Attach'인 경우에 UE(10)의 현재 위치정보로부터 MSC 서버(30)의 주소를 유추한 후(303), 해당 주소의 MSC 서버(30)로 SGs 위치 등록 요청(Location Update Request)를 전송한다(304).
MSC 서버(30)는 해당 UE(10)에 대한 SGs 인터페이스 연결 설정 및 관리 기능을 생성한다(305). 또한, MSC 서버(30)는 HSS(Home Subscriber Server)(40)와 연계하여 CS 영역에서의 위치 등록 절차를 수행하고(306), 절차가 완료되면 MME(20)로 SGs 위치 등록 응답(Location Update Accept) 메시지를 전송한다(307).
MME(20)는 UE(10)로 Attach 응답(Accept) 메시지를 송신함으로써(308), Combined EPS/IMSI Attach 성공을 알린다.
이동성 관리를 위한 Detach 과정을 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
Detach 과정은 EPS 네트워크에서 발생한 UE Detach 동작을 SGs 인터페이스를 통해서 MSC 서버(30)로 알리는 절차이다. 이 과정으로 인해 MSC 서버(30)에서는 SGs 인터페이스를 통한 CS Fallback 기능 제공이 불가능하게 된다. 참고로, Detach 과정은 UE(10)에서 개시(Initiation)할 수도 있고, MME(20) 또는 HSS(40)에서도 개시할 수 있다.
예컨대, 단말의 비활성화(Power Off 등) 상태 혹은 USIM이 단말로부터 제거되는 경우, UE(10)는 MME(20)로 Detach 요청 메시지를 전송한다(401). 이때, Detach 타입(Type)은 'Combined EPS/IMSI Detach'로 설정된다.
3GPP TS 23.401에 정의된 Detach 동작을 수행한다(402).
MME(20)가 MSC 서버(30)로 SGs IMSI Detach 지시(Indication) 메시지를 전송하면(403), MSC 서버(30)는 상기 Attach 과정(도 3 참조)시에 생성했던 해당 UE(10)에 대한 SGs 인터페이스 연결 설정 및 관리 기능을 삭제한다(404).
MME(20)는 UE(10)로 Detach 요청에 대한 응답(Accept) 메시지를 전송한다(405).
이동성 관리를 위한 Combined TA/LA Update 과정을 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
Combined TA/LA Update 과정은 EPS 네트워크에서 발생한 TA(Tracking Area) Update 동작을 SGs 인터페이스를 통해서 MSC 서버(30)로 알리는 절차이다. 이 과정으로 인해 MSC 서버(30)에서는 SGs 인터페이스를 통해 UE(10)의 위치정보를 업데이트한다. 업데이트 과정은 UE(10)가 새롭게 접속하는 MME(20a)가 수행한다.
UE(10)는 TA 정보가 변경된 경우에 업데이트 동작을 결정하여(501), MME(new MME)(20a)로 TA 업데이트 요청 메시지 전송한다(502). 이때, Update 타입(Type)은 'Combined EPS/IMSI Update'로 설정된다.
3GPP TS 23.401에 정의된 TA 업데이트 동작을 수행한다(503).
MME(20a)가 MSC 서버(30)로 SGs 위치 등록 업데이트 요청(Location Update Request) 메시지를 전송하면(504), MSC 서버(30)는 HSS(40)와 연계하여 CS 영역에서의 위치 등록 업데이트 절차를 수행하고(505), 절차가 완료되면 MME(20a)로 SGs 위치 등록 업데이트 응답 메시지를 전송한다(506).
MME(20a)는 UE(10)로 TA 업데이트 요청에 대한 응답(Accept) 메시지를 송신함으로써(507), Combined EPS/IMSI 업데이트 성공을 알린다.
SMS 메시지의 송/수신 과정에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
도 6은 UE(10)에서 발신하는 SMS 메시지를 SGs 인터페이스를 통해서 MSC 서버(30)로 전달하는 절차는 나타내며, 도 7은 MSC 서버(30)의 페이징(Paging) 메시지 전달 및 응답 기능과 페이징 응답후에 UE(10)로 착신되는 SMS 메시지를 SGs 인터페이스를 통해서 MME(20)로 전달하는 절차는 나타낸다.
도 6을 참조하여 발신 SMS 처리 절차를 살펴보면, UE(10)는 상기 Combined EPS/IMSI Attach 절차를 수행한다(601).
유휴 모드(Idle Mode)인 경우, 즉 UE(10)와 MME(20) 간에 연결(NAS Signaling Connection)이 없는 경우에, UE(10)는 MME(20)로 서비스 요청(Service Request) 메시지를 전송한다(602). 이때 MME(20)에서 선택적으로 인증 또는 MME(20)에서 정의하는 동작들이 수행된다. 활성화 모드(Active Mode)인 경우, 즉 UE(10)와 MME(20) 간에 이미 연결되어 있는 경우에 이 절차는 생략된다.
UE(10)가 MME(20)로 발신 SMS 메시지(Uplink NAS Transport)를 전송하면(603), MME(20)는 MSC 서버(30)로 발신 SMS 메시지를 SGs 인터페이스 Uplink Unitdata 메시지를 이용하여 전송한다(604).
MSC 서버(30)는 SMS-IWMSC(InterWorking Mobile service Switching Center)(50)로 발신 SMS 메시지(Forward Short Message)를 전송한다(605). 이때 MSC 서버(30)와 SMS-IWMSC(50) 간에는 MAP(Mobile Application Part) 프로토콜 메시지가 사용된다. 이후에, SMS-IWMSC(50)는 SMS-SC(SMS Service Center)(60)로 발신 SMS 메시지를 전달한다(606). 이때 SMS-IWMSC(50)와 SMS-SC(60) 간에는 MAP 프로토콜 메시지가 사용된다.
SMS-SC(60)는 SMS-IWMSC(50)로 발신 SMS 응답(Delivery Report) 메시지를 전송하고(607), SMS-IWMSC(50)는 MSC 서버(30)로 발신 SMS 응답 메시지를 전송한다(608). 이후에, MSC 서버(30)는 MME(20)로 발신 SMS 응답 메시지를 SGs 인터페이스 Downlink Unitdata 메시지를 이용하여 전송하고(609), MME(20)는 UE(10)로 발신 SMS 응답 메시지(Downlink NAS Transport)를 전송한다(610).
도 7을 참조하여 착신 SMS 처리 절차를 살펴보면 다음과 같다. 도 7에서 SMS-GMSC(SMS Gateway Mobile service Switching Center)는 SMS-IWMSC(50)와 동일한 기능을 수행한다. 다만 SMS-IWMSC는 SMS 발신 처리에 관여하고, SMS-GC는 SMS 착신 처리에 관여하는 차이점만 존재하므로, 양자의 도면부호를 동일하게 사용한다.
UE(10)에서 SGs 인터페이스를 통한 SMS 메시지 수신은 상기 도 3의 Combined EPS/IMSI Attach 절차(701)가 수행된 이후에 가능하다.
SMS-SC(60)는 SMS-GMSC(50)로 착신 SMS 메시지를 전달한다(702). 이때 SMS-SC(60)와 SMS-GMSC(50) 간에는 MAP 프로토콜 메시지가 사용된다.
SMS-GMSC(50)는 착신 SMS 메시지에 대한 라우팅 정보를 HSS(40)로 요청(Send Routing Info For Short Message)하고 그에 대한 응답(Send Routing Info For Short Message Ack) 메시지를 수신한다(703). 이때 SMS-GMSC(50)와 HSS(40) 간에는 MAP 프로토콜 메시지가 사용된다.
SMS-GMSC(50)가 상기 "703" 단계에서 얻은 MSC 서버(30)의 주소로 착신 SMS 메시지를 전송하면(704), MSC 서버(30)는 SGs 인터페이스를 통해서 MME(20)로 페이징(Paging) 메시지를 전송한다(705).
유휴 모드(Idle Mode)인 경우, 즉 UE(10)와 MME(20) 간에 연결되어 있지 않은 경우에 MME(20)는 eNodeB(70)로 페이징 메시지를 전송하고(706), eNodeB(70)는 UE(10)로 페이징 메시지를 전송한다(707). 이때 UE(10)는 eNodeB(70)를 통해 MME(20)로 페이징 요청에 대한 응답으로 서비스 요청(Service Request) 메시지를 전송하고(708), MME(20)는 MSC 서버(30)로 서비스 요청 메시지(페이징 응답 메시지)를 전송한다(709). 만약 UE(10)가 활성화 모드(Active Mode)인 경우, 즉 UE(10)와 MME(20) 간에 이미 연결되어 있는 경우에 상기 "706" 단계 내지 "709" 단계는 생략된다.
MSC 서버(30)는 MME(20)로 착신 SMS 메시지를 SGs 인터페이스 Downlink Unitdata 메시지를 이용하여 MME(20)로 전송하고(710), MME(20)는 UE(10)로 착신 SMS 메시지(Downlink NAS Transport)를 전송한다(711).
이에 대해, UE(10)는 MME(20)로 착신 SMS 응답 메시지(Uplink NAS Transport)를 전달하고(712), MME(20)는 MSC 서버(30)로 착신 SMS 응답 메시지를 SGs 인터페이스 Uplink Unitdata 메시지를 이용하여 전송한다(713). 그리고, MSC 서버(30)는 SMS-GMSC(50)로 착신 SMS 응답(Delivery Report) 메시지를 전송하고(714), SMS-GMSC(50)는 SMS-SC(60)로 착신 SMS 응답 메시지를 전송한다(715).
상기에서, CS Fallback 기능을 가진 UE(10)가 CS Fallback 기능을 지원하지 않는 MME(20)로 Combined EPS/IMSI Attach를 시도하는 경우에, 실패함은 물론 UE(10)는 MME(20)의 CS Fallback 능력(Capability)과 무관하게, 미리 설정되어 있는 재전송 횟수 동안 계속해서 Combined EPS/IMSI Attach를 시도한다. 또한, UE(10)로 착신되는 SMS 메시지를 SGs 인터페이스를 통해서 MME(20)로 전달함에 있어서, MSC 서버(30)는 UE(10)의 상태(유휴 모드, 활성화 모드)와 무관하게, 페이징(Paging) 메시지를 무조건 MME(20)로 송신한다. 따라서, MME(20)의 CS Fallback 능력을 UE(10)로 전달하는 방식이 필요하다. 또한, 착신 SMS CS Fallback 기능을 위해서, SGs 인터페이스를 통해 UE(10)의 상태정보를 전달하는 방식이 필요하다. 이렇게 되면 MSC 서버(30)에서는 UE(10)의 상태에 따라 페이징 메시지의 전송 여부를 결정할 수 있고, 활성화 모드인 경우 페이징 메시지를 전송하지 않아도 된다.
먼저 MME(20)의 CS Fallback 능력을 UE(10)로 전달하는 방식(MME CS Fallback Capability 전송 기능)에 대해 살펴보기로 한다.
MME(20)에서 eNodeB(70)로 S1 Setup 동작시에 CS Fallback 플래그(Flag)를 전달하고, eNodeB(70)는 UE(10)로 전달하는 RRC 메시지의 브로드캐스팅 정보(SIB: System Information Block)에 MME(20)로부터 전달받은 CS Fallback 플래그 정보를 전달한다. 이에 따라, UE(10)는 eNodeB(70)로부터 브로드캐스팅 정보로 수신한 CS Fallback 플래그 정보에 의해 Combined EPS/IMSI Attach 또는 Combined TA/LA Update 여부를 결정한다.
구체적으로 살펴보면, MME(20)와 eNodeB(70) 간에는 초기 구동시에 도 8과 같은 능력 협상(Capability Negotiation) 과정을 수행한다. 이 과정은 MME(20)와 eNodeB(70) 간에 애플리케이션 프로토콜인 S1AP(S1 Application Protocol, 3GPP TS 36.413)를 기반으로 한다. 도 8에 도시된 바와 같이, eNodeB(70)는 MME(20)로 S1 SETUP REQUEST 메시지를 통해 TA(Tracking Area) 리스트를 전송하고(801), MME(20)는 eNodeB(70)로 S1 SETUP REPONSE 메시지를 통해 MME 능력(Capacity) 정보를 전송한다(802). 특히 본 발명에서는 MME(20)에서 eNodeB(70)로 전달하는 S1 SETUP REPONSE 메시지에 도 9와 같이 CS Fallback 능력을 알리는 지시자(CS Fallback Indicator)를 추가함으로써, eNodeB(70)에서 자신과 연결된 각각의 MME들(20)의 CS Fallback 능력을 관리할 수 있도록 한다. CS Fallback Indicator는 MME(20)가 CS Fallback 기능을 지원하는 경우, 즉 SGs 인터페이스를 제공하는 경우에는 'TRUE'로 설정하고, 지원하지 않는 경우에는 'FALSE'로 설정한다.
그리고, eNodeB(70)에서는 자신이 제어하는 셀 영역으로 시스템 정보(SIB)를 브로드캐스팅하는 기능이 있으므로, 도 10과 같이 eNodeB(70)로부터 UE들(10)에게 전달되는 브로드캐스팅 메시지에 CS Fallback Indicator를 추가하여 MME(20)의 CS Fallback 능력에 대한 정보를 전송함으로써(1001), UE(10)로 하여금 자신이 선택하게 될 MME(20)의 CS Fallback 기능 지원 여부를 알 수 있도록 한다.
도 11에 도시된 바와 같이, UE(10)는 eNodeB(70)로부터 브로드캐스팅 메시지가 수신되면(1101), 해당 메시지에 CS Fallback Indicator가 존재하는지를 검사하여(1102) CS Fallback Indicator 정보(TRUE, FALSE)를 메모리에 저장한다(1103). 그리고, UE(10)가 브로드캐스팅 메시지를 수신하지 않은 상태에서의 CS Fallback Indicator 초기값은 'FALSE'로 설정한다. CS Fallback Indicator 정보(TRUE, FALSE)에 따라, UE(10)는 Attach 동작시에(1201) TRUE이면 Attach 타입(Type)을 'Combined EPS/IMSI Attach'로 설정하고(1203), FALSE이면 Attach 타입을 초기값으로 설정한다(1204).
여기서 eNodeB(70)에서 브로드캐스팅되는 메시지는 RRC(Radio Resource Control) 프로토콜에 의해 제공되며, 브로드캐스팅 메시지에 해당되는 RRC SIB(System Information Block) 메시지는 그 성격에 따라 여러 가지 타입으로 구분된다. 본 발명에서는 네트워크 사전 설정정보(Network Pre-Configuration)를 포함하게 될 SIB 타입에 CS Fallback Indicator를 포함한다.
한편, 본 발명에서는 MME(20)와 MSC 서버(30) 간에 SMS CS Fallback 서비스를 위한 프로토콜 스택 구조를 도 13과 같이 새롭게 정의한다. 도 13은 SMS CS Fallback 기능을 위한 UE(10), MME(20), MSC 서버(30) 간의 프로토콜 스택을 정의한 것이다. 도 13에서, "MAP"는 Mobile Application Part이고, "SMR"은 Short Message Relay 계층으로, SMR 계층 간에 SM-RP(Short Message Relay Protocol)를 사용한다. 또한, "SMC"는 Short Message Control 계층으로, SMC 계층 간에 SM-CP(Short Message Relay Protocol)을 사용한다.
SMS 프로토콜인 SM-CP와 SM-RP 메시지(S1AP 메시지)는 UE(10)로부터 eNodeB(70)를 통해 투명하게(Transparently) MME(20)로 전달되며, MME(20)는 발신 SMS 메시지에 대한 어떠한 가공도 없이 S1AP 메시지를 SGsAP 메시지로 변환하여 SGs 인터페이스를 통해 MSC 서버(30)로 전달한다. MSC 서버(30)는 SGs 인터페이스를 통해 SMS 메시지가 수신되면 발신 SMS 메시지에 대한 처리를 수행한다.
반대로, MSC 서버(30)는 외부(예컨대 SMS-GMSC)로부터 SMS 메시지가 수신되면, SMS 프로토콜인 SM-CP와 SM-RP 메시지를 생성하고 SM-CP와 SM-RP 메시지를 SGsAP 메시지로 변환하여 SGs 인터페이스를 통해 MME(20)로 전달한다. MME(20)는 SGsAP 메시지로 전달된 착신 SMS 메시지를 아무런 가공없이 S1AP 메시지에 포함시켜 S1-MME 인터페이스를 통해 UE(10)로 전달한다.
SMS 메시지 처리를 위해서, MME(20)는 도 14에 도시된 바와 같이 SMS CS Fallback Converter(이하 'FB 변환기'라 함)(21)를 구비하고, MSC 서버(30)는 도 15에 도시된 바와 같이 SMS CS Fallback Agent(이하 'FB 에이전트'라 함)(31)를 구비한다.
도 14에 도시된 바와 같이, MME(20)의 FB 변환기(21)는 S1AP 처리부(22)로부터 수신된 S1AP 메시지(발신 SMS 메시지)를 SGsAP SMS 메시지로 변환하여 SGsAP 처리부(23)로 전송한다. 이때, 발신 SMS 데이터는 아무런 가공없이 투명하게 전달된다. 또한, FB 변환기(21)는 SGsAP 처리부(23)로부터 SGsAP 메시지(착신 SMS 메시 지)를 S1AP 메시지로 변환하여 S1AP 처리부(22)로 전송한다. 이때 착신 SMS 메시지는 아무런 가공없이 투명하게 전달된다.
도 15에 도시된 바와 같이, MSC 서버(30)에 FB 에이전트(31)를 두는 이유는, MSC 서버(30)의 기존 SMS 처리 기능에 대해 영향을 미치지 않도록 하기 위함이다. 예를 들면, MSC 서버(30)는 Iu-CS 인터페이스 상에서 RESET 또는 RESET RESOURCE 등의 장애가 발생하는 경우에, SGs 인터페이스의 장애와 무관하게 SMS 서비스를 제공할 수 없게 된다. 따라서, MSC 서버(30)의 기존 SMS 처리 기능에 별도로 FB 에이전트(31)를 두어, 서로 다른 인터페이스(즉, SGs와 Iu-CS)를 통해 제공되는 SMS 처리 기능을 분리함으로써, 애플리케이션에 대한 신규 기능 추가 및 유지보수를 용이하게 수행할 수 있다. FB 에이전트(31)는 MSC 서버(30)의 SMS 처리 기능과 동일하며, 단지 서로 다른 인터페이스(즉, SGs와 Iu-CS)를 가진다는 차이점이 있다. FB 에이전트(31)는 SGsAP Inter-working, SM-CP 처리, SM-RP 처리, SMS 서비스 제어(Subscription check, ODB(Operator Determined Barring) check, CAMEL(Customized Application for Mobile Enhanced Logic) interaction 등), MAP 프로토콜 Inter-working 기능을 수행한다.
MSC 서버(30)에서 기존 SMS 처리 기능과 FB 에이전트(31) 간에 상관관계를 살펴보면, Iu-CS 인터페이스를 통한 SMS 메시지는 Legacy SMS Function(32)에서 처리하며, SGs 인터페이스를 통한 CS Fallback SMS 메시지는 FB 에이전트(31)에서 처리한다. 그러나, SMS-IWMSC/SMS-SC(발신 SMS 처리) 또는 SMS-GMSC/SMS-SC(착신 SMS 처리)와의 연동을 위한 SMS-MAP 프로토콜 기능(33)은 Legacy SMS Function(32)과 FB 에이전트(31)가 함께 공유하는 구조를 갖는다.
마지막으로 착신 SMS CS Fallback 기능을 위해서, SGs 인터페이스를 통해 UE(10)의 상태정보를 전달하는 방식을 살펴보기로 한다.
MME(20)는 도 16에 도시된 바와 같이 MSC 서버(30)로 UE 상태정보(Idle or Active)를 전달한다. MSC 서버(20)는 착신 SMS 메시지를 MME(20)로 전달하는 경우, UE 상태정보에 의해 페이징 전송 여부를 결정한다. 이때 MSC 서버(30)는 UE(10)의 상태가 활성화(Active)인 경우에 SGs 인터페이스로 페이징 메시지를 전송하지 않는다.
구체적으로, MME(20)에서 UE(10)의 상태변화를 감지하면, MME(20)는 SGs 인터페이스가 설정되어 있는 경우. 즉 CS Fallback 서비스를 지원하는 경우에 MSC 서버(30)로 UE 상태정보(UE-State-Indication) 메시지를 전송한다(1602). 이때, UE 상태정보 값은 "UE-ACTIVE" 또는 "UE-IDLE"로 설정된다.
MSC 서버(30)는 MME(20)로부터 수신된 UE 상태정보 메시지에 실린 UE(10)의 상태정보를 저장한다(1603). 이 UE 상태정보 값은 이후에 SMS 착신을 위한 페이징 메시지의 전송 여부를 결정하는데 사용된다. 즉, MSC 서버(30)는 SMS-SC(60)로부터 착신 SMS 메시지가 수신되면, UE(10)의 상태정보를 검사하여, 'UE-ACTIVE'인 경우에는 페이징 메시지를 MME(20)로 전송하지 않고, 대신에 바로 착신 SMS 메시지를 MME(20)로 전송한다. 또한 MSC 서버(30)는 SMS-SC(60)로부터 착신 SMS 메시지가 수신되면, UE 상태가 'UE-ACTIVE'이고 Gs 인터페이스가 활성화되어 있는 경우, SGSN으로 CS-Paging 메시지를 송신하지 않아도 된다. 즉, 이 시점에서 UE(10)가 E- UTRAN 영역에 위치하고 있다는 것을 알고 있으므로, MSC 서버(30)는 응답이 불가능한 CS-Paging 메시지를 SGSN으로 송신할 필요가 없어진다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 EPS 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 MME와 MSC 서버 간의 SGs 인터페이스를 나타낸 설명도.
도 3은 Combined EPS/IMSI Attach 절차를 나타낸 흐름도.
도 4는 Detach 절차를 나타낸 흐름도.
도 5는 Combined TA/LA Update 절차를 나타낸 흐름도.
도 6은 발신 SMS 처리 절차를 나타낸 흐름도.
도 7은 착신 SMS 처리 절차를 나타낸 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 CS Fallback 서비스를 위한 MME와 eNodeB 간의 메시지 처리 절차를 나타낸 흐름도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 CS Fallback 서비스를 위한 설정 응답 메시지를 나타낸 설명도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 CS Fallback 서비스를 위한 eNodeB의 메시지 처리 절차를 나타낸 흐름도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 CS Fallback 서비스를 위한 단말의 메시지 수신 과정을 나타낸 흐름도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 CS Fallback 서비스를 위한 단말의 동작 과정을 나타낸 흐름도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 SMS CS Fallback 서비스를 위한 프로토콜 스택 구조를 나타낸 설명도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 SMS CS Fallback 서비스를 위한 MME의 FB 변환기를 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 SMS CS Fallback 서비스를 위한 MSC 서버의 FB 에이전트를 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 실시예에 따라 착신 SMS CS Fallback 서비스를 위한 MME의 메시지 처리 절차를 나타낸 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: UE(User Equiment) 20: MME(Mobility Management Entity)
21: FB 변환기 30: MSC(Mobile Switching Center) 서버
31: FB 에이전트

Claims (13)

  1. EPS(Evolved Packet System) 네트워크에서 CS(Circuit Switched) Fallback 기능을 제공하는 시스템으로서,
    초기 구동시, 기지국(eNodeB)의 설정 요청에 대한 응답 메시지에 자신의 CS Fallback 지원 능력을 알리는 지시자를 포함하여 전송하는 이동성 관리 노드(MME); 및
    상기 지시자를 RRC(Radio Resource Control) 메시지에 실어 이동 단말(UE)로 브로드캐스팅하는 상기 기지국(eNodeB)을 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지시자를 바탕으로, 상기 MME로 Combined EPS/IMSI Attach 또는 Combined TA/LA Update를 시도하는 상기 이동 단말(UE)을 더 포함하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 응답 메시지는, 상기 MME와 상기 eNodeB 간의 S1 어플리케이션 프로토콜을 사용하여 전송되는 S1 설정 응답 메시지인, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 RRC 메시지는, RRC 프로토콜을 사용하여 전송되는 SIB(System Information Block) 메시지인, 시스템.
  5. EPS(Evolved Packet System) 네트워크에서 CS(Circuit Switched) Fallback 기능을 제공하는 방법으로서,
    초기 구동시, 이동성 관리 노드(MME)가 기지국(eNodeB)의 설정 요청에 대한 응답 메시지에 자신의 CS Fallback 지원 능력을 알리는 지시자를 포함하여 전송하는 단계;
    상기 eNodeB가 상기 지시자를 RRC(Radio Resource Control) 메시지에 실어 이동 단말(UE)로 브로드캐스팅하는 단계; 및
    상기 UE가 상기 지시자를 바탕으로 상기 MME로 Combined EPS/IMSI Attach 또는 Combined TA/LA Update를 시도하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 응답 메시지는, 상기 MME와 상기 eNodeB 간의 S1 어플리케이션 프로토콜을 사용하여 전송되며,
    상기 RRC 메시지는, RRC 프로토콜을 사용하여 전송되는 SIB(System Information Block) 메시지인, 방법.
  7. EPS(Evolved Packet System) 네트워크에서 SMS CS(Circuit Switched) Fallback 기능을 제공하는 시스템으로서,
    기지국(eNodeB)과 이동성 관리 노드(MME) 사이의 인터페이스 프로토콜(S1AP)을 사용하여 수신된 발신 SMS 메시지를 MME와 교환기(MSC) 서버 간의 인터페이스(SGs) 프로토콜(SGsAP)로 변환하여 전송하고, 상기 SGsAP를 사용하여 수신된 착신 SMS 메시지를 상기 S1AP로 변환하여 전송하는 상기 MME의 SMS CS Fallback 변환기(FB 변환기); 및
    Iu-CS 인터페이스를 통한 SMS 메시지 처리 기능과 독립적으로, SGs 인터페이스를 통한 발착신 SMS 메시지를 처리하는 상기 MSC 서버의 에이전트(FB 에이전트)를 포함하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 MSC 서버는, 서버로 다른 인터페이스를 통해 제공되는 SMS 처리 기능을 분리하여, 상기 Iu-CS 인터페이스를 통한 SMS 메시지를 레거시 SMS 처리부에서 처리하고, 상기 SGs 인터페이스를 통한 CS Fallback SMS 메시지를 상기 FB 에이전트에서 처리하는, 시스템.
  9. EPS(Evolved Packet System) 네트워크에서 SMS CS(Circuit Switched) Fallback 기능을 제공하는 시스템으로서,
    이동 단말(UE)의 상태 정보를 알리는 지시자를 교환기(MSC) 서버와의 인터페이스(SGs) 프로토콜(SGsAP) 메시지에 포함하여 전송하는 이동성 관리 노드(MME); 및
    상기 지시자를 바탕으로 SMS 착신을 위한 페이징 메시지의 전송 여부를 결정하는 상기 교환기(MSC) 서버를 포함하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 MSC 서버는, 상기 지시자가 UE-활성화인 경우 상기 페이징 메시지를 상기 MME로 전송하지 않고, 착신 SMS 메시지를 상기 MME로 전송하는, 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 MME는, SGs 인터페이스가 설정되어 있어, CS Fallback 서비스를 지원하는, 시스템.
  12. EPS(Evolved Packet System) 네트워크에서 SMS CS(Circuit Switched) Fallback 기능을 제공하는 방법으로서,
    이동성 관리 노드(MME)가 이동 단말(UE)의 상태 정보를 알리는 지시자를 교환기(MSC) 서버와의 인터페이스(SGs) 프로토콜(SGsAP) 메시지에 포함하여 전송하는 단계;
    상기 MSC 서버가 상기 지시자를 바탕으로 SMS 착신을 위한 페이징 메시지의 전송 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 MSC 서버가 상기 지시자가 UE-활성화인 경우 상기 페이징 메시지를 상기 MME로 전송하지 않고, 착신 SMS 메시지를 상기 MME로 전송하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 MME는, SGs 인터페이스가 설정되어 있어, CS Fallback 서비스를 지원하는, 방법.
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