KR20180086035A - 셀룰러 기반의 단말을 위한 연결 재개 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

기지국은 단말에 대한 RRC(Radio Resource Control) 연결의 일시적 중단(suspend) 후, 단말로부터 RRC 연결 재개 요청을 수신하면, 상기 기지국과 상기 단말간 재개 가능한 무선 베어러의 정보를 C-SGN(Cellular IoT Service Gateway Node)으로 전송하고, 저장되어 있던 단말 컨텍스트를 참조하여 성공적으로 재개한 상기 기지국과 상기 C-SGN간 베어러의 정보를 상기 C-SGN으로부터 수신한 후, 상기 성공적으로 재개한 베어러에 맵핑되는 상기 기지국과 상기 단말간 무선 베어러의 정보를 상기 단말로 전송하여 상기 단말이 베어러 설정을 완료하도록 한다.

Description

셀룰러 기반의 단말을 위한 연결 재개 방법 및 장치{METHDO AND APPARATUS FOR RESUNING CONNECTTION FOR CELLULAT BASED TERMINAL}

본 발명은 셀룰러 기반의 단말을 위한 연결 재개 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 사물 인터넷(Internet of Things, IoT) 관련 단말에 대한 데이터 송수신이 없는 경우에 RRC(Radio Resource Control) 연결의 일시적 중단 후 연결을 재개하는 절차를 수행하는 중 단말의 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있는 셀룰러 기반의 단말을 위한 연결 재개 방법 및 장치에 관한 것이다.

사물 인터넷(Internet of Things, IoT) 관련 단말은 소량의 데이터를 간헐적으로 송수신하는 것을 특징으로 한다. 3GPP에서는 신뢰성 및 보안성이 높은 셀룰러 망을 통해 IoT 관련 단말을 지원하기 위하여, MTC(Machine Type Communication) 및 NB-IoT(Narrow Band Internet Over Thing)와 같은 새로운 규격을 정의하고 있다. 이중 NB-IoT는 간헐적 소량 데이터 송수신용 단말을 위하여 복잡도가 낮고 단말의 전력 소모를 최소화할 수 있도록 CIoT(Cellular IoT)를 위해 최적화된 EPS(Evolved Packet System) 구조를 정의하고, 시그널링을 최적화하기 위한 솔루션을 제공하고 있다. 이들 솔루션은 제어 평면을 통해 소량의 사용자 데이터까지 한번에 전송하는 제어평면을 통한 EPS 최적화(Control Plane CIoT EPS optimization)와 사용자 평면을 통해 데이터를 전송할 때 시그널링을 최소화하기 위한 사용자 평면을 통한 EPS 최적화(User Plane CIoT EPS optimization)를 포함한다.

사용자 평면을 통한 EPS 최적화 솔루션에서는 사용자 평면을 통한 사용자 데이터를 송수신하는 방식은 기존 셀룰러 방식과 동일하나 RRC(radio resource control) 일시적 중단/재개(suspend/resume) 절차를 도입하여, 장시간 데이터 송수신 부재 시, 단말 컨텍스트는 저장해 둔 채 베어러만 해제해 두었다가, 데이터 발생시 최소한의 시그널링만으로도 데이터 송수신을 재개하는 방법을 제공함으로써 기존의 서비스 요청(Service Request) 절차를 대체할 수 있다. 그러나, 네트워크 상황 및 단말의 이동 상태에 따라 단말의 컨텍스트를 변경해야 하는 상황이 발생할 수 있는데, 이때 단말에게 불필요한 시그널링이 발생하게 된다.

본 발명이 해결하려는 과제는 RRC(Radio Resource Control) 연결의 일시적 중단 후 연결을 재개하는 절차를 수행하는 중 단말에 발생하는 시그널링 오버헤드 최소화할 수 있는 셀룰러 기반의 단말을 위한 연결 재개 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 기지국에서 셀룰러 기반 단말에 대한 RRC(Radio Resource Control) 연결의 일시적 중단(suspend) 후 상기 RRC 연결을 재개(resume)하는 방법이 제공된다. 연결 재개 방법은 상기 단말로부터 RRC 연결 재개 요청 메시지를 수신하면, 상기 기지국과 상기 단말간 재개 가능한 무선 베어러의 정보만을 포함한 단말 컨텍스트 재개 요청 메시지를 C-SGN(Cellular IoT Service Gateway Node)으로 전송하는 단계, 상기 C-SGN에 저장되어 있던 단말 컨텍스트를 참조하여, 상기 기지국과 상기 상기 C-SGN간 성공적으로 재개한 베어러의 정보만을 포함한 단말 컨텍스트 재개 응답 메시지를 상기 C-SGN으로부터 수신하는 단계, 상기 성공적으로 재개한 베어러에 맵핑되는 무선 베어러의 정보만을 포함한 RRC 연결 재개 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계, 그리고 상기 성공적으로 재개한 베어러에 맵핑되는 무선 베어러의 정보에 기반하여 무선 베어러 설정을 완료한 상기 단말로부터 RRC 연결 재개 완료 메시지를 수신하는 단계를 포함한다.

상기 연결 재개 방법은 상기 단말과의 데이터 송수신이 없는 경우에, 상기 단말과 설정된 무선 베어러만 해제하고 상기 단말의 컨텍스트를 저장하고 있도록 하는 일시적 중단 절차를 상기 단말 및 상기 C-SGN과 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 RRC 연결 재개 메시지는 무선 자원 구성 전용 IE(Information Element)를 포함하고, 상기 무선 자원 구성 전용 IE는 상기 성공적으로 재개한 베어러에 맵핑되는 무선 베어러의 정보를 포함할 수 있다.

상기 연결 재개 방법은 상기 RRC 연결 재개 요청 메시지를 수신하기 전에, 상기 단말로부터의 랜덤 접속 프리엠블에 대한 랜덤 접속 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 셀룰러 기반 단말이 기지국과 RRC(Radio Resource Control) 연결의 일시적 중단(suspend) 후 상기 RRC 연결을 재개(resume)하는 방법이 제공된다. 연결 재개 방법은 상기 단말로 RRC 연결 재개 요청 메시지를 전송하는 단계, C-SGN(Cellular IoT Service Gateway Node)에서 성공적으로 재개한 상기 기지국과 상기 C-SGN간 베어러의 정보를 토대로, 상기 베어러에 맵핑되는 상기 기지국과 상기 단말간 무선 베어러의 정보만을 포함한 RRC 연결 재개 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계, 그리고 상기 무선 베어러의 정보를 토대로 해당 데이터 베어러를 재개한 후, RRC 연결 재개 완료 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다.

상기 연결 재개 방법은 상기 무선 베어러의 정보를 토대로, 상기 무선 베어러를 설정할 수 없는 EPS(Evolved Packet System) 베어러를 삭제하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 연결 재개 방법은 상기 RRC 연결 재개 요청 메시지를 전송한 후, 타이머를 구동시키는 단계, 그리고 상기 RRC 연결 재개 메시지를 수신하면, 상기 타이머의 구동을 중지하는 단계를 더 포함하고, 상기 타이머는 상기 C-SGN에서 상기 기지국과 상기 C-SGN간 베어러를 재개하는 시간을 고려하여 설정될 수 있다.

상기 연결 재개 방법은 상기 단말로 RRC 연결 재개 요청 메시지를 전송하기 전에, 상기 기지국과 랜덤 접속 절차를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 기지국과 랜덤 접속 절차를 수행하는 단계는 전송할 상향링크 데이터가 발생하는 경우에, 랜덤 접속 프리앰블을 전송하는 단계, 그리고 상기 기지국으로부터 상기 랜덤 접속 프리앰블에 대한 랜덤 접속 응답을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 실시 예에 따르면, 단말에 대한 RRC(Radio Resource Control) 연결의 일시적 중단(suspend) 후 상기 RRC 연결을 재개(resume)하는 기지국의 연결 재개 장치가 제공된다. 연결 재개 장치는 프로세서, 그리고 송수신기를 포함한다. 상기 프로세서는 상기 단말로부터 RRC 연결 재개 요청에 따라서 상기 기지국과 상기 단말간 재개 가능한 무선 베어러의 정보를 C-SGN(Cellular IoT Service Gateway Node)으로 전송하고, 저장되어 있던 단말 컨텍스트를 참조하여 성공적으로 재개한 상기 기지국과 상기 C-SGN간 베어러의 정보를 상기 C-SGN으로부터 수신하면, 상기 성공적으로 재개한 베어러에 맵핑되는 상기 기지국과 상기 단말간 무선 베어러의 정보를 상기 단말로 전송하여 상기 단말이 베어러 설정을 완료하도록 한다. 그리고 상기 송수신기는 상기 프로세서와 연결되어 상기 단말 및 상기 C-SGN과 무선신호를 송수신한다.

상기 프로세서는 상기 베어러 설정을 완료한 상기 단말로부터 RRC 연결 재개 완료를 수신하면, 상기 단말과 RRC 연결의 재개를 완료할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 단말과의 데이터 송수신이 없는 경우에, 상기 단말과 설정된 베어러를 해제하고 상기 단말의 컨텍스트를 저장하고 있도록 하는 일시적 중단 절차를 상기 단말 및 상기 C-SGN과 수행할 수 있다.

상기 일시적 중단 절차를 완료한 상기 단말은 RRC 아이들 상태로 진입할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 네트워크 상황 및 단말의 이동상태에 따른 단말의 컨텍스트 변경 시, RRC 재구성(reconfiguration) 절차를 수행할 필요가 없도록 함으로써, 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있고, 단말의 전력 소모도 줄일 수 있게 있다.

또한 NB-IoT 서비스 특성상 협대역 초다수 단말 연결에서 무선 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.

도 1은 단말의 일시적 중단 절차를 나타낸 도면이다.
도 2는 단말의 RRC 연결 재개 절차를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 각각 기존 NB-IoT 단말의 RRC 연결 재개 절차를 세부적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 RRC 연결 재개 절차를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 RRC 연결 재개 메시지의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 RRC 연결 재구성 메시지의 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 RRC 연결 재개 메시지 전송을 관리하기 위한 타이머를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 및 기지국의 연결 재개 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 셀룰러 기반의 단말을 위한 연결 재개 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 단말의 일시적 중단 절차를 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, 단말(100)에 대한 데이터 송수신이 없음을 감지한 기지국(200)은 MME(300)에게 단말 컨텍스트 중단 요청(UE Context Suspend Request) 메시지를 전송한다(S102).

MME(300)는 단말 컨텍스트 중단 요청(UE Context Suspend Request) 메시지를 수신하면, 단말(100)에 대한 과금을 중단하기 위해, SGW(400)에게 접속 베어러 해제 요청(Release Access Bearers Request) 메시지를 전달한다(S104).

SGW(400)는 접속 베어러 해제 응답 메시지(Release Access Bearers Response)를 MME(300)에게 전송하고(S106), MME(300)는 단말 컨텍스트 중단 응답(UE Context Suspend Response) 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S108).

다음, 기지국(200)은 RRC 연결 중단(RRC connection suspend) 메시지를 단말(100)로 전송함으로써(S110), RRC 아이들 상태(RRC_IDLE) 상태로 진입한다. 이때 기지국(200)과 네트워크 노드들 즉, MME(300)와 SGW(400)는 단말(100)과 관련된 단말 기본정보, 보안 정보, 베어러 정보를 삭제하지 않고 저장해 둔다.

도 2는 단말의 RRC 연결 재개 절차를 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, 일시적 중단 절차에 따라 RRC 아이들 상태로 진입한 단말(100)이 전송할 데이터가 발생하면, 기지국(200)과 랜덤 접속 절차를 수행한 후(S202), RRC 연결 재개(RRC connection resume) 절차를 수행함으로써(S204), RRC 연결을 재개한다.

단말(100)과 기지국(200)간 RRC 연결이 이루어지면, 기지국(200)은 단말 컨텍스트 재개 요청(UE Context Resume Request) 메시지를 MME(300)에게 전송한다(S206).

MME(300)는 단말 컨텍스트 재개 응답(UE Context Resume Response) 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S208).

단말 컨텍스트 재개 응답(UE Context Resume Response) 메시지를 수신한 기지국(200)은 단말(100)과 RRC 재구성(RRC Reconfiguration) 절차를 수행한다(S210). 이때 기지국(200)과 네트워크 노드들[예를 들면, MME(300)와 SGW(400)]은 단말(100)의 정보를 저장하고 있었기 때문에, 별도의 시그널링 없이 바로 데이터 송수신 모드로 진입할 수 있다.

단말(100)은 RRC 재구성 절차가 완료되면, 기지국(200)으로 상향링크 데이터를 전송하고(S212), 기지국(200)은 SGW(400)를 통해 PGW(500)로 상향링크 데이터를 전달한다(S214, S216).

MME(300)는 SGW(400)로 베어러 수정 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 전송하여 베어러 갱신 정보를 전달하고(S218), SGW(400)는 MME(300)로 베어러 수정 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 전송한다(S220).

이와 같이, 단말(100)과의 데이터 송수신이 없는 경우, 기지국(200) 및 네트워크 노드들은 일시적 중단 절차를 통해 해당 단말(100)의 컨텍스트 정보를 유지하고, RRC 아이들 상태로 진입한 단말(100)이 전송할 데이터가 발생하면, RRC 시그널링 없이 RRC 연결 재개 절차를 통해 RRC 연결을 재개할 수 있다.

그러나, 네트워크 상황 및 단말(100)의 이동 상태에 따라 단말의 컨텍스트를 변경해야 하는 상황이 발생할 수 있는데, 이때 단말에게 불필요한 시그널링이 발생할 수 있다.

도 3 및 도 4는 각각 기존 NB-IoT 단말의 RRC 연결 재개 절차를 세부적으로 나타낸 도면이다.

도 3을 참고하면, 단말(100)은 랜덤 접속 절차를 시작하기 위하여 랜덤 접속 프리앰블(Random Access Preamble)을 전송한다(S302).

기지국(200)은 랜덤 접속 프리앰블(Random Access Preamble)에 대한 응답 메시지로 랜덤 접속 응답(Random Access Response) 메시지를 단말(100)에게 전송한다(S304). 여기서, 랜덤 접속 응답(Random Access Response) 메시지에는 상향 크 동기를 위한 TA(Timing Advance) 명령, RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지 전송을 위한 상향링크 그랜트(UL grant), 그리고 임시(Temporary) C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier)를 포함할 수 있다.

단말(100)은 RRC 연결을 재개하기 위하여 상향링크 그랜트 내 자원을 이용하여 RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S306).

기지국(200)은 요청한 단말(100)의 컨텍스트를 저장하고 있으면 설정 가능한 데이터 무선 베어러에 대한 정보만을 포함한 RRC 연결 재개(RRC Connection Resume) 메시지를 단말(100)에게 전송한다(S308).

단말(100)은 기지국(200)으로부터 수신한 베어러 정보를 기반으로 데이터 무선 베어러를 설정해 줄 수 없는 EPS(Evolved Packet System) 베어러는 로컬하게 삭제하고, 나머지 베어러는 베어러 정보에 따라 재개한다. 베어러 설정을 성공적으로 마치면 RRC 연결 재개 완료(RRC Connection Resume Complete) 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S310).

다음, 기지국(200)은 C-SGN(Cellular IoT Service Gateway Node)(500)에게 단말 컨텍스트를 재개하기 위하여 단말 컨텍스트 재개 요청(UE Context Resume Request) 메시지를 전달한다(S312). 이때 데이터 무선 베어러를 설정하지 못한 EPS 베어러 정보도 함께 알려준다. C-SGN(600)는 EPC 노드들인 MME(300), SGW(400), PGW(도시하지 않음)를 결합한 노드로, 이들 EPC 노드들의 기능을 간략화하고 CIoT EPS 최적화 기능을 지원한다.

C-SGN(600)은 저장되어 있던 단말 컨텍스트를 참조하여 성공적으로 재개한 EPS 베어러 정보만을 포함한 단말 컨텍스트 재개 응답(UE Context Resume Response) 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S314).

만일, 기지국(200)은 단말 컨텍스트 재개 응답(UE Context Resume Response) 메시지 내 EPS 베어러 정보를 토대로, 기지국(200)이 C-SGN(600)으로부터 재개하지 못한 EPS 베어러 정보를 수신하였다면, 무선 베어러 정보를 갱신하기 위하여, RRC 연결 재구성 메시지(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 단말(100)에게 전송한다(S316).

단말(100)은 RRC 연결 재구성 메시지(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 수신하면, 기지국(200)으로부터 수신한 데이터 무선 베어러 정보에 기반하여 데이터 무선 베어러를 갱신하고, RRC 연결 재구성 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 기지국(200)에 전송하여 베어러 갱신이 성공하였음을 알린다(S318).

이와 같이, 기지국(200)이 C-SGN(600)으로부터 재개하지 못한 EPS 베어러 정보를 수신하였다면, 기지국(200)은 단말(100)과 무선 베어러 정보를 갱신하기 위한 추가적인 절차(S316, S318)를 수행해야 하므로, 단말(100)에게 불필요한 시그널링이 발생하게 된다.

한편, 도 4를 참고하면, 기지국(200)은 단말(100)로부터 RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지를 수신하였으나, 단말 컨텍스트를 보유하고 있지 않은 경우라면, 단말(100)에게 RRC 연결 셋업(RRC Connection Setup) 메시지를 전송하여 EPS 베어러를 재설정하도록 한다(S408). 도 4의 단계(S402~S406)는 도 3의 단계(S302~S306)와 동일하므로, 세부적인 설명은 생략한다.

단말(100)은 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지에 NAS(Non-Access Stratum) 시그널링을 위한 서비스 요청(Service Request) 메시지를 포함하여 기지국(200)으로 전송한다(S410).

기지국(200)은 서비스 요청(Service Request) 메시지를 C-SGN(600)에 전달한다(S412).

만일, C-SGN(600)에서 NAS 무결성 체크에 실패하였다면 식별(Identification)/인증(Authentication)/보안(Security) 절차에 따라 신원을 인증하고(S414), 보안 컨텍스트(security context)를 재활성화시킨다.

C-SGN(600)은 기지국(200)이 SGW와 S1 베어러를 설정하고, 단말(100)과 S1 베어러 및 데이터 무선 베어러를 설정할 수 있도록, 기지국(200)에게 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지를 전송한다(S416). 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지는 상향 S1-TEID를 포함할 수 있다.

기지국(200)은 상향 S1-TEID를 획득하고 나면, SGW로 상향링크 데이터를 전송할 수 있는 상태가 된다. 다음, 기지국(200)은 단말(100)과 데이터 무선 베어러를 설정하기 위하여 RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 단말(100)에게 전송한다(S418).

단말(100)은 기지국(200)으로부터 수신한 베어러 정보에 기반하여 데이터 무선 베어러를 갱신하고, RRC 연결 재구성 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 기지국(200)에 전달하여 베어러 갱신이 성공하였음을 알린다(S420).

기지국(200)은 데이터 무선 베어러가 성공적으로 설정되면, 하향 S1-TEID를 생성한 후, 하향 S1-TEID를 포함하는 초기 컨텍스트 셋업 응답(Initial Context Setup Response) 메시지를 C-SGN(600)에게 전송한다(S422). 이렇게 하여, S1 베어러 및 데이터 무선 베어러 설정이 완료된다.

도 3에 도시된 연결 재개 절차를 보면, 기지국(200)은 RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request)를 수신한 후, 무선 구간 상황만 파악한 후 바로 RRC 연결 재개(RRC Connection Resume) 메시지를 단말(100)로 전송한다. 이후 C-SGN(600)로 EPS 베어러 재개를 요청하고, EPS 베어러 정보가 변경되는 경우에 다시 RRC 재구성 메시지를 단말(100)에게 전송한다. 이러한 과정은 기지국(200)이 기지국(200)과 단말(100)간, 기지국(200)과 C-SGN(600)간의 베어러 정보를 각각 확인하는 과정에서 단말(100)에게 불필요한 시그널링을 발생시키게 된다. 이는 단말(100)이 RRC 아이들 상태로 전환하는데 필요하는 시그널링 중 25% 정도를 차지하는 불필요한 오버헤드이며, NB-IoT 단말이 보통 1-2회 데이터 송수신을 수행한다는 점을 고려해 볼 때 해당 오버헤드는 데이터 전송까지 고려해도 20% 이상 차지하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 이러한 오버헤드를 줄일 수 있는 방법을 제안한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 RRC 연결 재개 절차를 나타낸 도면이다.

도 5를 참고하면, 단말(100)은 랜덤 접속 절차를 시작하기 위하여 랜덤 접속 프리앰블(Random Access Preamble)을 전송한다(S502).

기지국(200)은 랜덤 접속 프리앰블(Random Access Preamble)에 대한 응답 메시지로 랜덤 접속 응답(Random Access Response) 메시지를 단말(100)에게 전송한다(S504). 랜덤 접속 응답(Random Access Response) 메시지에는 상향링크 동기를 위한 TA(Timing Advance) 명령, RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지 전송을 위한 상향링크 그랜트, 그리고 임시 C-RNTI를 포함할 수 있다.

단말(100)은 RRC 연결을 재개하기 위하여 상향링크 그랜트 내 자원을 이용하여 RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S506).

기지국(200)은 요청한 단말(100)의 컨텍스트를 저장하고 있으면, C-SGN(600)에서 해당 단말 컨텍스트를 재개할 수 있도록, 재개 가능한 무선 베어러에 대한 정보만을 포함한 단말 컨텍스트 재개 요청(UE Context Resume Request) 메시지를 C-SGN(600)으로 전송한다(S508).

C-SGN(600)은 저장되어 있던 단말 컨텍스트를 참조하여 성공적으로 재개한 S1 베어러 및 S5 베어러의 정보만을 포함한 단말 컨텍스트 재개 응답(UE Context Resume Response) 메시지를 기지국(200)에게 전달한다(S510). EPS 베어러는 단말(100)과 PGW가 종단점이 되는 베어러로, 단말(100)과 기지국(200)간 인터페이스 구간인 데이터 무선 베어러, 기지국(200)과 SGW간 인터페이스 구간인 S1 베어러 및 SGW와 PGW간 인터페이스 구간인 S5 베어러로 구성된다. 각 EPS 베어러 마다 무선 베어러, S1 베어러 및 S5 베어러가 1:1:1로 맵핑된다. C-SGN(600)은 단말 컨텍스트 재개 요청(UE Context Resume Request) 메시지를 통해 기지국(200)으로부터 재개 가능한 무선 베어러의 정보를 수신하면, 재개 가능한 무선 베어러와 맵핑되는 S1 베어러와 S5 베어러의 재개를 시도하며, 성공적으로 재개한 S1 베어러 및 S5 베어러의 정보를 단말 컨텍스트 재개 응답(UE Context Resume Response) 메시지를 통해 기지국(200)에게 알려준다.

단말 컨텍스트 재개 응답(UE Context Resume Response) 메시지를 수신한 기지국(200)은 단말(100)과의 재개 가능한 무선 베어러와 기지국(200)과 C-SGN(600)간 성공적으로 재개된 S1 베어러 및 S5 베어러를 알게 된다. 기지국(200)은 단말(100)과의 재개 가능한 무선 베어러 중에서

기지국(200)과 C-SGN(600)간 성공적으로 재개된 S1 베어러 및 S5 베어러에 맵핑되는 무선 베어러의 정보만을 포함한 RRC 연결 재개(RRC Connection Resume) 메시지를 단말(100)에게 전송함으로써(S512), 해당 무선 베어러의 정보만을 단말(100)에게 알려준다.

단말(100)은 기지국(200)으로부터 수신한 무선 베어러의 정보를 기반으로 데이터 무선 베어러를 설정해 줄 수 없는 EPS 베어러는 로컬하게 삭제하고, 나머지 EPS 베어러는 무선 베어러 베어러 정보에 따라 재개한다.

단말(100)은 베어러 설정을 성공적으로 마치면 RRC 연결 재개 완료(RRC Connection Resume Complete) 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S514).

그리고 기지국(200)은 단말(100)로부터 RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지를 수신하였으나, 단말 컨텍스트를 보유하고 있지 않은 경우에는 도 4에서 설명한 절차를 수행할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 설명한 RRC 연결 재개 절차를 도 3에 도시된 RRC 연결 재개 절차와 비교해 보면, 본 발명의 실시 예에 따른 RRC 연결 재개 절차에서는 C-SGN(600)으로부터 성공적으로 재개한 EPS 베어러 정보를 수신한 후, 단말(100)로 설정 가능한 베어러에 대한 정보만을 전송해 줌으로써, RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration) 메시지 및 RRC 연결 재구성 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지가 필요하지 않게 됨으로써, 도 3에 비해 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 RRC 연결 재개 메시지의 구조를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 3에 도시된 RRC 연결 재구성 메시지의 구조를 나타낸 도면이다.

도 6 및 도 7을 참고하면, RRC 연결 재개 메시지와 RRC 연결 재구성 메시지는 공통적으로 무선 자원 구성 전용(radioResourceConfigDedicated) IE(Information Element)를 포함한다. 무선 자원 구성 전용(radioResourceConfigDedicated) IE는 무선 베어러를 설정, 수정, 해제하거나, MAC 구성을 수정하기 위해 사용되며, 무선 베어러 정보를 포함한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 RRC 연결 재개 절차는 기존 메시지의 변경 없이 기존 메시지를 사용할 수 있다.

RRC 연결 재개(RRC Connection Resume) 메시지 전송을 관리하기 위한 타이머는 도 8에 도시한 바와 같이 새로 정의하여 사용된다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 RRC 연결 재개 메시지 전송을 관리하기 위한 타이머를 설명하는 도면이다.

기존 표준의 경우, RRC 연결 요청 메시지 전송 시 타이머 T300을 사용하였으나, 본 발명의 실시 예에서는 네트워크 측의 EPS 베어러를 재개하는 시간을 고려하여 별도의 타이머 T380을 사용한다. 타이머 T380은 도 8과 같이 정의될 수 있으며, EPS 베어러를 재개하는 시간을 고려하여 T300 타이머 값의 두 배로 설정하여 사용할 수 있다.

도 8을 참고하면, 단말은 RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지를 전송한 후 타이머 T380을 구동시킨다. 그리고 단말은 RRC 연결 셋업 메시지, RRC 연결 거절 메시지, 또는 RRC 연결 재개 메시지, 셀 재선택, 또는 상위 계층에 의해 연결 설정의 중단 등이 발생하는 경우, 타이머 T380의 구동을 중지한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 및 기지국의 연결 재개 장치를 나타낸 도면이다.

도 9를 참고하면, 단말(100)의 연결 재개 장치(910)는 프로세서(912), 송수신기(914) 및 메모리(916)를 포함한다. 프로세서(912)는 본 발명의 실시 예에서 설명한 단말(100)의 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현하도록 동작할 수 있다. 프로세서(912)는 메모리(916)에 저장되어 있거나 로드된 명령어(instructions)를 실행하여, 앞에서 설명한 단말(100)의 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현할 수 있다. 송수신기(914)는 프로세서(912)와 연결되어, 무선신호를 송신 및/또는 수신한다. 메모리(916)는 프로세서(912)와 연결되어, 프로세서(912)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(916)는 프로세서(912)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다.

기지국(200)의 연결 재개 장치(920)는 프로세서(922), 송수신기(924) 및 메모리(926)를 포함한다. 프로세서(922)는 본 발명의 실시 예에서 설명한 기지국(200)의 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현하도록 동작할 수 있다. 프로세서(922)는 메모리(926)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행하여, 앞에서 설명한 기지국(200)의 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현할 수 있다. 송수신기(924)는 프로세서(922)와 연결되어, 무선신호를 송신 및/또는 수신한다. 메모리(926)는 프로세서(922)와 연결되어, 프로세서(922)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(926)는 프로세서(922)에서 수행하기 위한 명령어을 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다.

프로세서(912, 922)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시 예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.

메모리(916, 926)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 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 (14)

1. 기지국에서 셀룰러 기반 단말에 대한 RRC(Radio Resource Control) 연결의 일시적 중단(suspend) 후 상기 RRC 연결을 재개(resume)하는 방법으로서,
   상기 단말로부터 RRC 연결 재개 요청 메시지를 수신하면, 상기 기지국과 상기 단말간 재개 가능한 무선 베어러의 정보만을 포함한 단말 컨텍스트 재개 요청 메시지를 C-SGN(Cellular IoT Service Gateway Node)으로 전송하는 단계,
   상기 C-SGN에 저장되어 있던 단말 컨텍스트를 참조하여, 상기 기지국과 상기 상기 C-SGN간 성공적으로 재개한 베어러의 정보만을 포함한 단말 컨텍스트 재개 응답 메시지를 상기 C-SGN으로부터 수신하는 단계,
   상기 성공적으로 재개한 베어러에 맵핑되는 무선 베어러의 정보만을 포함한 RRC 연결 재개 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계, 그리고
   상기 성공적으로 재개한 베어러에 맵핑되는 무선 베어러의 정보에 기반하여 무선 베어러 설정을 완료한 상기 단말로부터 RRC 연결 재개 완료 메시지를 수신하는 단계
   를 포함하는 연결 재개 방법.
2. 제1항에서,
   상기 단말과의 데이터 송수신이 없는 경우에, 상기 단말과 설정된 무선 베어러만 해제하고 상기 단말의 컨텍스트를 저장하고 있도록 하는 일시적 중단 절차를 상기 단말 및 상기 C-SGN과 수행하는 단계
   를 더 포함하는 연결 재개 방법.
3. 제1항에서,
   상기 RRC 연결 재개 메시지는 무선 자원 구성 전용 IE(Information Element)를 포함하고, 상기 무선 자원 구성 전용 IE는 상기 성공적으로 재개한 베어러에 맵핑되는 무선 베어러의 정보를 포함하는 연결 재개 방법.
4. 제1항에서,
   상기 RRC 연결 재개 요청 메시지를 수신하기 전에, 상기 단말로부터의 랜덤 접속 프리엠블에 대한 랜덤 접속 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계
   를 더 포함하는 연결 재개 방법.
5. 셀룰러 기반 단말이 기지국과 RRC(Radio Resource Control) 연결의 일시적 중단(suspend) 후 상기 RRC 연결을 재개(resume)하는 방법으로서,
   상기 단말로 RRC 연결 재개 요청 메시지를 전송하는 단계,
   C-SGN(Cellular IoT Service Gateway Node)에서 성공적으로 재개한 상기 기지국과 상기 C-SGN간 베어러의 정보를 토대로, 상기 베어러에 맵핑되는 상기 기지국과 상기 단말간 무선 베어러의 정보만을 포함한 RRC 연결 재개 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계, 그리고
   상기 무선 베어러의 정보를 토대로 해당 데이터 베어러를 재개한 후, RRC 연결 재개 완료 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계
   를 포함하는 연결 재개 방법.
6. 제5항에서,
   상기 무선 베어러의 정보를 토대로, 상기 무선 베어러를 설정할 수 없는 EPS(Evolved Packet System) 베어러를 삭제하는 단계
   를 더 포함하는 연결 재개 방법.
7. 제5항에서,
   상기 RRC 연결 재개 요청 메시지를 전송한 후, 타이머를 구동시키는 단계, 그리고
   상기 RRC 연결 재개 메시지를 수신하면, 상기 타이머의 구동을 중지하는 단계
   를 더 포함하고,
   상기 타이머는 상기 C-SGN에서 상기 기지국과 상기 C-SGN간 베어러를 재개하는 시간을 고려하여 설정되는 연결 재개 방법.
8. 제5항에서,
   상기 단말로 RRC 연결 재개 요청 메시지를 전송하기 전에, 상기 기지국과 랜덤 접속 절차를 수행하는 단계
   를 더 포함하는 연결 재개 방법.
9. 제8항에서,
   상기 기지국과 랜덤 접속 절차를 수행하는 단계는
   전송할 상향링크 데이터가 발생하는 경우에, 랜덤 접속 프리앰블을 전송하는 단계, 그리고
   상기 기지국으로부터 상기 랜덤 접속 프리앰블에 대한 랜덤 접속 응답을 수신하는 단계를 포함하는 연결 재개 방법.
10. 제5항에서,
    상기 단말은 사물 인터넷을 지원하는 단말인 연결 재개 방법.
11. 단말에 대한 RRC(Radio Resource Control) 연결의 일시적 중단(suspend) 후 상기 RRC 연결을 재개(resume)하는 기지국의 연결 재개 장치로서,
    상기 단말로부터 RRC 연결 재개 요청에 따라서 상기 기지국과 상기 단말간 재개 가능한 무선 베어러의 정보를 C-SGN(Cellular IoT Service Gateway Node)으로 전송하고, 저장되어 있던 단말 컨텍스트를 참조하여 성공적으로 재개한 상기 기지국과 상기 C-SGN간 베어러의 정보를 상기 C-SGN으로부터 수신하면, 상기 성공적으로 재개한 베어러에 맵핑되는 상기 기지국과 상기 단말간 무선 베어러의 정보를 상기 단말로 전송하여 상기 단말이 베어러 설정을 완료하도록 하는 프로세서, 그리고
    상기 프로세서와 연결되어 상기 단말 및 상기 C-SGN과 무선신호를 송수신하는 송수신기
    를 포함하는 연결 재개 장치.
12. 제11항에서,
    상기 프로세서는 상기 베어러 설정을 완료한 상기 단말로부터 RRC 연결 재개 완료를 수신하면, 상기 단말과 RRC 연결의 재개를 완료하는 연결 재개 장치.
13. 제11항에서,
    상기 프로세서는 상기 단말과의 데이터 송수신이 없는 경우에, 상기 단말과 설정된 베어러를 해제하고 상기 단말의 컨텍스트를 저장하고 있도록 하는 일시적 중단 절차를 상기 단말 및 상기 C-SGN과 수행하는 연결 재개 장치.
14. 제13항에서,
    상기 일시적 중단 절차를 완료한 상기 단말은 RRC 아이들 상태로 진입하는 연결 재개 장치.

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