WO2017003230A1 - V2x 통신 시스템에서 단말의 v2x 통신 방법 및 단말 - Google Patents

V2x 통신 시스템에서 단말의 v2x 통신 방법 및 단말 Download PDF

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WO2017003230A1
WO2017003230A1 PCT/KR2016/007064 KR2016007064W WO2017003230A1 WO 2017003230 A1 WO2017003230 A1 WO 2017003230A1 KR 2016007064 W KR2016007064 W KR 2016007064W WO 2017003230 A1 WO2017003230 A1 WO 2017003230A1
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WO
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protocol
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pdu
terminal
protocol entity
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PCT/KR2016/007064
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천성덕
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엘지전자 주식회사
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a communication method and a terminal of a terminal in a V2X communication system.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • a wireless communication system is a multiple access system capable of supporting communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency (SC-FDMA).
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • MCD division multiple access
  • MCDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • MC-FDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • the present invention proposes a communication mechanism with a network entity of a terminal in a vehicle to everything (V2X) communication system.
  • V2X vehicle to everything
  • Another object of the present invention is to selectively enable functions and operations of each terminal according to an application type, thereby enabling quality of service (QoS) management suitable for an application type and a communication environment.
  • QoS quality of service
  • Another object of the present invention is to propose an optimized access procedure between a terminal and a network entity according to a node arrangement structure suitable for a V2X communication environment.
  • the communication method for solving the above technical problem comprises the steps of: receiving protocol entity configuration information from a network entity, receiving, at a first protocol entity of a UE, a service data unit (SDU) for requesting transmission by an application of the UE; Generating, at the first protocol entity, a first protocol protocol data unit (PDU) without concatenation or segmentation for the SDU, according to the protocol entity configuration information indicating operation of the first protocol entity; Delivering, by the first protocol entity, the first protocol PDU to the second protocol entity, generating, at the second protocol entity, a second protocol PDU based on the first protocol PDU, and at the third protocol entity of the UE, Sending a two protocol PDU to a network entity.
  • SDU service data unit
  • the first protocol entity may be a Radio Link Control (RLC) layer
  • the second protocol entity may be a Medium Access Control (MAC) layer
  • the third protocol entity may be a Physical (PHY) layer.
  • RLC Radio Link Control
  • MAC Medium Access Control
  • PHY Physical
  • the protocol entity configuration information may indicate whether two or more first protocol service data units (SDUs) may be included in the first protocol PDU.
  • SDUs first protocol service data units
  • the protocol entity configuration information may indicate whether the first protocol SDU can be divided into two or more first protocol PDUs.
  • the protocol entity configuration information may indicate whether two or more second protocol SDUs from different first protocol entities may be included in one second protocol PDU.
  • the protocol entity configuration information may indicate how often the first protocol entity delivers the first protocol PDU to the second protocol entity.
  • the protocol entity configuration information may indicate differently for each logical channel whether or not the second protocol entity applies multiplexing.
  • the protocol entity configuration information may be received via dedicated RRC (Radio Resource Control) signaling.
  • RRC Radio Resource Control
  • the communication environment is a vehicle to everything (V2X) communication environment
  • the application is a V2X application
  • the protocol entity configuration information may be V2X configuration information
  • Another communication method for solving the above technical problem includes receiving protocol entity configuration information from a network entity, and receiving a service data unit (SDU) for requesting transmission by an application of the UE from a first protocol entity of the UE; Generating, at the first protocol entity, a first protocol PDU (Protocol Data Unit) based on the SDU, forwarding the first protocol PDU to the second protocol entity by the first protocol entity, Generating, at the second protocol entity, a second protocol PDU without multiplexing the first protocol PDU according to the protocol entity information indicating the operation, and at the third protocol entity of the UE, generating the second protocol PDU.
  • SDU service data unit
  • the user equipment (UE) for solving the technical problem includes a transmitter, a receiver, and a processor connected to and operated in connection with the transmitter and the receiver, wherein the processor receives the protocol entity configuration information from the network entity, and the first of the UE In the protocol entity, the application of the UE receives a service data unit (SDU) requesting transmission, and according to protocol entity configuration information indicating the operation of the first protocol entity, in the first protocol entity, concatenation for the SDU.
  • SDU service data unit
  • PDU protocol protocol PDU
  • the first protocol entity forwarding the first protocol PDU to the second protocol entity, and at the second protocol entity, based on the first protocol PDU
  • Generate a second protocol PDU and transmit, at the third protocol entity of the UE, the second protocol PDU to the network entity.
  • Another UE for solving the technical problem includes a transmitter, a receiver, and a processor operating in connection with the transmitter and the receiver, wherein the processor receives protocol entity configuration information from a network entity and receives a first protocol entity of the UE.
  • the application of the UE receives a service data unit (SDU) requesting transmission, generates, at the first protocol entity, a first protocol protocol data unit (PDU) based on the SDU, and the first protocol entity generates a second protocol.
  • SDU service data unit
  • PDU protocol protocol data unit
  • a third protocol entity of the UE send a second protocol PDU to the network entity.
  • a terminal can perform efficient V2X communication with network entities.
  • data packet processing specific to a specific application can be performed for each layer of a terminal, thereby enabling communication reflecting the purpose and characteristics of V2X communication.
  • connection and registration procedure between the terminal and the network entity in the V2X communication environment is simplified to enable efficient communication.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • FIG. 2 is an exemplary view showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • 3 is an exemplary view showing the structure of a radio interface protocol in a control plane.
  • FIG. 4 is an exemplary view showing the structure of a radio interface protocol in a user plane.
  • 5 is a flowchart illustrating a random access procedure.
  • RRC radio resource control
  • V2X vehicle to everything
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a layer 2 structure for downlink.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a layer 2 structure for uplink.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a layer 2 structure for sidelinks.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of operating a terminal according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation method for each layer of a terminal according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an operation method for each layer of a terminal according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an operation method for each layer of a terminal according to another exemplary embodiment.
  • 15 is a flowchart illustrating an operation method for each layer of a terminal according to another exemplary embodiment.
  • 16 is a flowchart illustrating a V2X data transmission method of a terminal according to an exemplary embodiment.
  • 17 is a diagram illustrating a V2X network architecture according to another embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating deployment of network entities in the proposed V2X scenario.
  • 19 is a flowchart illustrating a V2X communication method of a terminal according to another exemplary embodiment.
  • 20 is a diagram illustrating a configuration of a node device according to an exemplary embodiment.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some of the components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment, or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802.xx system, 3GPP system, 3GPP LTE system and 3GPP2 system. That is, obvious steps or parts which are not described among the embodiments of the present invention may be described with reference to the above documents.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • Evolved Packet System A network system composed of an Evolved Packet Core (EPC), which is a packet switched (PS) core network based on Internet Protocol (IP), and an access network such as LTE / UTRAN.
  • EPC Evolved Packet Core
  • PS packet switched
  • IP Internet Protocol
  • UMTS is an evolutionary network.
  • NodeB base station of GERAN / UTRAN. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • eNodeB base station of E-UTRAN. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • UE User Equipment
  • the UE may be referred to in terms of terminal, mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the UE may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smart phone, a multimedia device, or the like, or may be a non-portable device such as a personal computer (PC) or a vehicle-mounted device.
  • the term UE or UE may refer to an MTC device.
  • HNB Home NodeB
  • HeNB Home eNodeB: A base station of an EPS network, which is installed indoors and its coverage is micro cell size.
  • Mobility Management Entity A network node of an EPS network that performs mobility management (MM) and session management (SM) functions.
  • Packet Data Network-Gateway (PDN-GW) / PGW / P-GW A network node of an EPS network that performs UE IP address assignment, packet screening and filtering, charging data collection, and the like.
  • SGW Serving Gateway
  • S-GW network node of EPS network performing mobility anchor, packet routing, idle mode packet buffering, triggering MME to page UE, etc. .
  • Non-Access Stratum Upper stratum of the control plane between the UE and the MME.
  • Packet Data Network A network in which a server supporting a specific service (eg, a Multimedia Messaging Service (MMS) server, a Wireless Application Protocol (WAP) server, etc.) is located.
  • a server supporting a specific service eg, a Multimedia Messaging Service (MMS) server, a Wireless Application Protocol (WAP) server, etc.
  • MMS Multimedia Messaging Service
  • WAP Wireless Application Protocol
  • PDN connection A logical connection between the UE and the PDN, represented by one IP address (one IPv4 address and / or one IPv6 prefix).
  • RAN Radio Access Network: a unit including a NodeB, an eNodeB and a Radio Network Controller (RNC) controlling them in a 3GPP network. It exists between UEs and provides a connection to the core network.
  • RNC Radio Network Controller
  • HLR Home Location Register
  • HSS Home Subscriber Server
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Proximity Service (or ProSe Service or Proximity based Service): A service that enables discovery and direct communication between physically close devices or communication through a base station or through a third party device. In this case, user plane data is exchanged through a direct data path without passing through a 3GPP core network (eg, EPC).
  • EPC 3GPP core network
  • ProSe communication Means communication through a ProSe communication path between two or more ProSe capable terminals. Unless specifically stated otherwise, ProSe communication may mean one of ProSe E-UTRA communication, ProSe-assisted WLAN direct communication between two terminals, ProSe group communication, or ProSe broadcast communication.
  • ProSe E-UTRA communication ProSe communication using the ProSe E-UTRA communication path.
  • ProSe-assisted WLAN direct communication ProSe communication using a direct communication path.
  • ProSe communication path As a communication path supporting ProSe communication, a ProSe E-UTRA communication path may be established between ProSe-enabled UEs or through a local eNB using E-UTRA. ProSe-assisted WLAN direct communication path can be established directly between ProSe-enabled UEs using WLAN.
  • EPC path (or infrastructure data path): User plane communication path through EPC.
  • ProSe Discovery A process of identifying / verifying a nearby ProSe-enabled terminal using E-UTRA.
  • ProSe Group Communication One-to-many ProSe communication using a common communication path between two or more ProSe-enabled terminals in close proximity.
  • ProSe UE-to-Network Relay A ProSe-enabled public safety terminal operating as a communication relay between a ProSe-enabled network using E-UTRA and a ProSe-enabled public safety terminal.
  • ProSe UE-to-UE Relay A ProSe-enabled public safety terminal operating as a ProSe communication relay between two or more ProSe-enabled public safety terminals.
  • -Remote UE In the UE-to-Network Relay operation, a ProSe-enabled public safety terminal that is connected to the EPC network through ProSe UE-to-Network Relay without receiving service by E-UTRAN, that is, provides a PDN connection, and is a UE.
  • a ProSe-enabled public safety terminal In -to-UE Relay operation, a ProSe-enabled public safety terminal that communicates with other ProSe-enabled public safety terminals through a ProSe UE-to-UE Relay.
  • ProSe-enabled Network A network that supports ProSe Discovery, ProSe Communication, and / or ProSe-assisted WLAN direct communication.
  • the ProSe-enabled Network may be referred to simply as a network.
  • ProSe-enabled UE a terminal supporting ProSe discovery, ProSe communication and / or ProSe-assisted WLAN direct communication.
  • the ProSe-enabled UE and the ProSe-enabled Public Safety UE may be called terminals.
  • Proximity Satisfying proximity criteria defined in discovery and communication, respectively.
  • SLP SULP Location Platform
  • SLP An entity that manages Location Service Management and Position Determination.
  • SLP includes a SPL (SUPL Location Center) function and a SPC (SUPL Positioning Center) function.
  • SPL SUPL Location Center
  • SPC SUPL Positioning Center
  • OMA Open Mobile Alliance
  • the application / service layer includes Temporary Mobile Group Identity (TMGI) for each MBMS service, session start and end time, frequencies, MBMS service area identities (MBMS SAIs) information belonging to the MBMS service area. To put in USD to the terminal. See 3GPP TS 23.246 for details.
  • TMGI Temporary Mobile Group Identity
  • MBMS SAIs MBMS service area identities
  • ISR Interle mode Signaling Reduction
  • Mission Critical Push To Talk Group communication service that provides fast setup time, the ability to handle large groups, powerful security, and priority handling.
  • ANDSF Access Network Discovery and Selection Function: Provides a policy that allows a terminal to discover and select available access on an operator basis as a network entity.
  • ISRP Inter-System Routing Policy
  • IFOM IP Flow Mobility
  • MAPCON Multi Access PDN Connectivity
  • NSWO non-seamless WLAN offload
  • IP Flow Mobility (IFOM) rule This rule prioritizes the access technology / access networks that should be used by the UE when it is able to route traffic that matches a particular IP traffic filter on a particular APN or any APN. It's a list. In addition, this rule may specify for which wireless access the traffic that matches a particular IP traffic filter on a particular APN or any APN is restricted.
  • IOM IP Flow Mobility
  • MAPCON Multi Access PDN Connectivity
  • This rule is a list of prioritized access technologies / access networks that should be used by the UE when it is possible to route PDN connections to a particular APN.
  • this rule may specify to which radio access the PDN connection to a particular APN should be restricted.
  • Non-seamless WLAN offload (NSWO) rule This rule specifies which traffic should be bypassed to the WLAN or not.
  • ISMP Inter-System Mobility Policy: A set of rules defined by an operator to influence intersystem mobility decisions performed by a UE. When the UE can route IP traffic on a single radio access interface, the UE can use ISMP to select the most appropriate access technology type or access network at a given time.
  • RAN rule A rule received from the network, also called Radio Access Network (RAN) support information.
  • the RAN rule is also referred to as WLAN interworking supported by the RAN used without ANDSF ISRP / ISMP.
  • the AS (Access Stratum) layer of the UE carries the move-traffic-to-WLAN indication and WLAN identifier together to the upper layer of the UE.
  • the AS (Access Stratum) layer of the UE delivers the move-traffic-from-WLAN indication and the WLAN identifier together to the upper layer of the UE.
  • TS 23.401 For a detailed description of the RAN rule, refer to 3GPP TS 23.401, TS 23.060, TS 23.402, TS 36.300, TS 36.304, TS 36.331, TS 25.304 and TS 25.331.
  • Local Operating Environment Information This is a set of implementation specific parameters which describe the local environment in which the UE is operating.
  • NBIFOM Network-Based IP Flow Mobility
  • NBIFOM UE-initiated NBIFOM in which the UE initiates IP flow mobility.
  • NBIFOM Network-initiated NBIFOM
  • Multi-access PDN connection PDN connection through which traffic can be routed via 3GPP access or WLAN access or both accesses. However, each IP flow is only routed through one access at a time.
  • Routing filter A set of IP header parameter values / ranges of a packet flow used to identify an IP flow for routing purposes.
  • Routing access type Type of access (3GPP access or WLAN access) that routes the set of IP flows of the PDN connection.
  • Routing Rule A set of information that allows the association of routing filters with routing access types.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • SAE System Architecture Evolution
  • SAE is a research project to determine network structure supporting mobility between various kinds of networks.
  • SAE aims to provide an optimized packet-based system, for example, supporting various radio access technologies on an IP basis and providing enhanced data transfer capabilities.
  • the EPC is a core network of an IP mobile communication system for a 3GPP LTE system and may support packet-based real-time and non-real-time services.
  • a conventional mobile communication system i.e., a second generation or third generation mobile communication system
  • the core network is divided into two distinct sub-domains of circuit-switched (CS) for voice and packet-switched (PS) for data.
  • CS circuit-switched
  • PS packet-switched
  • the function has been implemented.
  • the sub-domains of CS and PS have been unified into one IP domain.
  • EPC IP Multimedia Subsystem
  • the EPC may include various components, and in FIG. 1, some of them correspond to a serving gateway (SGW), a packet data network gateway (PDN GW), a mobility management entity (MME), and a serving general packet (SGRS) Radio Service (Supporting Node) and Enhanced Packet Data Gateway (ePDG) are shown.
  • SGW serving gateway
  • PDN GW packet data network gateway
  • MME mobility management entity
  • SGRS serving general packet
  • Radio Service Upporting Node
  • ePDG Enhanced Packet Data Gateway
  • the SGW acts as a boundary point between the radio access network (RAN) and the core network, and is an element that functions to maintain a data path between the eNodeB and the PDN GW.
  • the SGW serves as a local mobility anchor point. That is, packets may be routed through the SGW for mobility in the E-UTRAN (Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later).
  • E-UTRAN Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later.
  • SGW also provides mobility with other 3GPP networks (RANs defined before 3GPP Release-8, such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • RANs defined before 3GPP Release-8 such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • EDGE Enhanced Data rates for Global Evolution
  • the PDN GW corresponds to the termination point of the data interface towards the packet data network.
  • the PDN GW may support policy enforcement features, packet filtering, charging support, and the like.
  • mobility management between 3GPP networks and non-3GPP networks for example, untrusted networks such as Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), code-division multiple access (CDMA) networks, or trusted networks such as WiMax) Can serve as an anchor point for.
  • untrusted networks such as Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), code-division multiple access (CDMA) networks, or trusted networks such as WiMax
  • I-WLANs Interworking Wireless Local Area Networks
  • CDMA code-division multiple access
  • WiMax trusted networks
  • FIG. 1 shows that the SGW and the PDN GW are configured as separate gateways, two gateways may be implemented according to a single gateway configuration option.
  • the MME is an element that performs signaling and control functions to support access to the network connection of the UE, allocation of network resources, tracking, paging, roaming and handover, and the like.
  • the MME controls control plane functions related to subscriber and session management.
  • the MME manages a number of eNodeBs and performs signaling for the selection of a conventional gateway for handover to other 2G / 3G networks.
  • the MME also performs functions such as security procedures, terminal-to-network session handling, and idle terminal location management.
  • SGSN handles all packet data, such as user's mobility management and authentication to other 3GPP networks (eg GPRS networks).
  • 3GPP networks eg GPRS networks.
  • the ePDG acts as a secure node for untrusted non-3GPP networks (eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.).
  • untrusted non-3GPP networks eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.
  • a terminal having IP capability is provided by an operator (ie, an operator) via various elements in the EPC, based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • Access to an IP service network eg, IMS.
  • FIG. 1 also shows various reference points (eg, S1-U, S1-MME, etc.).
  • reference points eg, S1-U, S1-MME, etc.
  • Table 1 summarizes the reference points shown in FIG. 1.
  • This reference point can be used in PLMN-to-PLMN-to-PLMN-to-for example (for PLMN-to-PLMN handover).
  • This reference point can be used intra-PLMN or inter-PLMN (eg in the case of Inter-PLMN HO).)
  • S4 Reference point between SGW and SGSN that provides related control and mobility support between the GPRS core and SGW's 3GPP anchor functionality.It also provides user plane tunneling if no direct tunnel is established.
  • 3GPP Anchor function of Serving GW In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunnelling.
  • S5 Reference point providing user plane tunneling and tunnel management between the SGW and the PDN GW. It provides user plane tunneling and tunnel management between Serving GW and PDN GW.
  • the PDN may be an operator external public or private PDN or, for example, an in-operator PDN for the provision of IMS services. It is the reference point between the PDN GW and the packet data network.
  • Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, eg for provision of IMS services.This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with associated control and mobility support between trusted non-3GPP access and PDN GW.
  • S2b is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between the ePDG and PDN GW.
  • FIG. 2 is an exemplary view showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • the eNodeB routes resources to the gateway, scheduling and sending paging messages, scheduling and sending broadcast channels (BCHs), and uplink and downlink resources while the Radio Resource Control (RRC) connection is active.
  • Functions such as dynamic allocation to UE, configuration and provision for measurement of eNodeB, radio bearer control, radio admission control, and connection mobility control may be performed.
  • paging can be generated, LTE_IDLE state management, user plane encryption, SAE bearer control, NAS signaling encryption and integrity protection.
  • FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a control plane between a terminal and a base station
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a user plane between a terminal and a base station. .
  • the air interface protocol is based on the 3GPP radio access network standard.
  • the air interface protocol is composed of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally, and a user plane and control for data information transmission vertically. It is divided into a control plane for signal transmission.
  • the protocol layers are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems, and includes L1 (first layer), L2 (second layer), and L3 (third layer). ) Can be separated.
  • OSI Open System Interconnection
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control layer on the upper side through a transport channel, and data between the medium access control layer and the physical layer is transmitted through the transport channel.
  • data is transferred between different physical layers, that is, between physical layers of a transmitting side and a receiving side through a physical channel.
  • the physical channel is composed of several subframes on the time axis and several subcarriers on the frequency axis.
  • one subframe is composed of a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers on the time axis.
  • One subframe consists of a plurality of resource blocks, and one resource block consists of a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers.
  • the transmission time interval (TTI) which is a unit time for transmitting data, is 1 ms corresponding to one subframe.
  • the physical channels existing in the physical layer of the transmitting side and the receiving side are physical downlink shared channel (PDSCH), physical uplink shared channel (PUSCH) and physical downlink control channel (PDCCH), which are control channels, It may be divided into a Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), a Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH), and a Physical Uplink Control Channel (PUCCH).
  • PCFICH Physical Control Format Indicator Channel
  • PHICH Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer serves to map various logical channels to various transport channels, and also logical channels to map several logical channels to one transport channel. Perform the role of multiplexing.
  • the MAC layer is connected to the upper layer RLC layer by a logical channel, and the logical channel includes a control channel for transmitting information of a control plane according to the type of information to be transmitted. It is divided into a traffic channel that transmits user plane information.
  • the Radio Link Control (RLC) layer of the second layer adjusts the data size so that the lower layer is suitable for transmitting data to the radio section by segmenting and concatenating data received from the upper layer. It plays a role.
  • RLC Radio Link Control
  • the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer of the second layer is an IP containing relatively large and unnecessary control information for efficient transmission in a wireless bandwidth where bandwidth is small when transmitting an IP packet such as IPv4 or IPv6. Performs Header Compression which reduces the packet header size.
  • the PDCP layer also performs a security function, which is composed of encryption (Ciphering) to prevent third-party data interception and integrity protection (Integrity protection) to prevent third-party data manipulation.
  • the radio resource control layer (hereinafter abbreviated as RRC) layer located at the top of the third layer is defined only in the control plane, and the configuration and reconfiguration of radio bearers (abbreviated as RB) are performed. It is responsible for the control of logical channels, transport channels and physical channels in relation to configuration and release.
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the E-UTRAN.
  • the UE If an RRC connection is established between the RRC of the UE and the RRC layer of the wireless network, the UE is in an RRC connected mode, otherwise it is in an RRC idle mode. .
  • the RRC state refers to whether or not the RRC of the UE is in a logical connection with the RRC of the E-UTRAN. If the RRC state is connected, the RRC_CONNECTED state is called, and the RRC_IDLE state is not connected. Since the UE in the RRC_CONNECTED state has an RRC connection, the E-UTRAN can grasp the existence of the UE in units of cells, and thus can effectively control the UE. On the other hand, the UE in the RRC_IDLE state cannot identify the existence of the UE by the E-UTRAN, and the core network manages the unit in a larger tracking area (TA) unit than the cell.
  • TA tracking area
  • each TA is identified by a tracking area identity (TAI).
  • TAI tracking area identity
  • the terminal may configure a TAI through a tracking area code (TAC), which is information broadcast in a cell.
  • TAC tracking area code
  • the terminal When the user first turns on the power of the terminal, the terminal first searches for an appropriate cell, then establishes an RRC connection in the cell, and registers the terminal's information in the core network. Thereafter, the terminal stays in the RRC_IDLE state. The terminal staying in the RRC_IDLE state (re) selects a cell as needed and looks at system information or paging information. This is called camping on the cell.
  • the UE staying in the RRC_IDLE state makes an RRC connection with the RRC of the E-UTRAN through an RRC connection procedure and transitions to the RRC_CONNECTED state.
  • RRC_CONNECTED state There are several cases in which a UE in RRC_IDLE state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt, a data transmission attempt, etc. are required or a paging message is received from E-UTRAN. Reply message transmission, and the like.
  • a non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • NAS non-access stratum
  • ESM evolved Session Management
  • the NAS layer performs functions such as default bearer management and dedicated bearer management, and is responsible for controlling the terminal to use the PS service from the network.
  • the default bearer resource is characterized in that it is allocated from the network when it is connected to the network when it first accesses a specific Packet Data Network (PDN).
  • PDN Packet Data Network
  • the network allocates an IP address usable by the terminal so that the terminal can use the data service, and also allocates QoS of the default bearer.
  • LTE supports two types of bearer having a guaranteed bit rate (GBR) QoS characteristic that guarantees a specific bandwidth for data transmission and reception, and a non-GBR bearer having a best effort QoS characteristic without guaranteeing bandwidth.
  • GBR guaranteed bit rate
  • Non-GBR bearer is assigned.
  • the bearer allocated to the terminal in the network is called an evolved packet service (EPS) bearer, and when the EPS bearer is allocated, the network allocates one ID. This is called EPS Bearer ID.
  • EPS bearer ID One EPS bearer has a QoS characteristic of a maximum bit rate (MBR) or / and a guaranteed bit rate (GBR).
  • 5 is a flowchart illustrating a random access procedure in 3GPP LTE.
  • the random access procedure is performed for the UE to obtain UL synchronization with the base station or to be allocated UL radio resources.
  • the UE receives a root index and a physical random access channel (PRACH) configuration index from the eNodeB.
  • PRACH physical random access channel
  • Each cell has 64 candidate random access preambles defined by a Zadoff-Chu (ZC) sequence, and the root index is a logical index for the UE to generate 64 candidate random access preambles.
  • ZC Zadoff-Chu
  • the PRACH configuration index indicates a specific subframe and a preamble format capable of transmitting the random access preamble.
  • the UE sends the randomly selected random access preamble to the eNodeB.
  • the UE selects one of the 64 candidate random access preambles.
  • the corresponding subframe is selected by the PRACH configuration index.
  • the UE transmits the selected random access preamble in the selected subframe.
  • the eNodeB Upon receiving the random access preamble, the eNodeB sends a random access response (RAR) to the UE.
  • RAR random access response
  • the random access response is detected in two steps. First, the UE detects a PDCCH masked with random access-RNTI (RA-RNTI). The UE receives a random access response in a medium access control (MAC) protocol data unit (PDU) on the PDSCH indicated by the detected PDCCH.
  • MAC medium access control
  • RRC 6 shows a connection process in a radio resource control (RRC) layer.
  • RRC radio resource control
  • the RRC state is shown depending on whether the RRC is connected.
  • the RRC state refers to whether or not an entity of the RRC layer of the UE is in a logical connection with an entity of the RRC layer of the eNodeB.
  • the RRC state is referred to as an RRC connected state.
  • the non-state is called the RRC idle state.
  • the E-UTRAN may determine the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus may effectively control the UE.
  • the UE in the idle state can not be identified by the eNodeB, the core network (core network) is managed by the tracking area (Tracking Area) unit larger than the cell unit.
  • the tracking area is a collection unit of cells. That is, the idle state (UE) is determined only in the presence of the UE in a large area, and in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data, the UE must transition to the connected state (connected state).
  • the UE When a user first powers up a UE, the UE first searches for an appropriate cell and then stays in an idle state in that cell. When the UE staying in the idle state needs to establish an RRC connection, the UE establishes an RRC connection with the RRC layer of the eNodeB through an RRC connection procedure and transitions to an RRC connected state. .
  • the UE in the idle state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt or uplink data transmission is required, or a paging message is received from EUTRAN. In this case, the response message may be transmitted.
  • the RRC connection process is largely a process in which a UE sends an RRC connection request message to an eNodeB, an eNodeB sends an RRC connection setup message to the UE, and a UE completes RRC connection setup to the eNodeB. (RRC connection setup complete) message is sent. This process will be described in more detail with reference to FIG. 6 as follows.
  • the eNB When the RRC connection request message is received from the UE, the eNB accepts the RRC connection request of the UE when the radio resources are sufficient, and transmits an RRC connection setup message, which is a response message, to the UE. .
  • the UE When the UE receives the RRC connection setup message, it transmits an RRC connection setup complete message to the eNodeB. When the UE successfully transmits an RRC connection establishment message, the UE establishes an RRC connection with the eNodeB and transitions to the RRC connected mode.
  • V2X vehicle to everything
  • V2X LTE-based vehicle-to-everything
  • IT Informatin Technology
  • V2V vehicle-to-infrastructure
  • V2I vehicle-to-infrastructure
  • V2P vehicle-to-pedestrian
  • V2N vehicle-to-network
  • the vehicle continuously broadcasts information about its position, speed, direction, and the like.
  • the surrounding vehicle that receives the broadcasted information recognizes the movement of the vehicles around itself and utilizes it for accident prevention.
  • each vehicle similarly to an individual having a terminal having a form of a smart phone or a smart watch, each vehicle also installs a specific type of terminal (or user equipment (UE)).
  • the UE installed in the vehicle refers to a device that receives the actual communication service in the communication network.
  • the UE installed in the vehicle may be connected to the eNB in the E-UTRAN to receive the communication service.
  • V2X communication there are many things to consider when implementing V2X communication in a vehicle. This is because astronomical costs are required for the installation of traffic safety infrastructure such as V2X base stations. That is, to support V2X communication on all roads where the vehicle can move, more than hundreds of thousands of V2X base stations need to be installed. In addition, since each network node is connected to the Internet or a central control server using a wired network as a base for stable communication with a server, the installation maintenance cost of the wired network is also high.
  • RSU Raad Side Unit
  • An entity supporting V2I communication and means an entity capable of transmitting to and receiving from a UE using a V2I application.
  • the RSU may be implemented in an eNB or a UE (especially a stationary UE).
  • An eNB or UE operating as an RSU collects traffic safety related information (e.g., traffic light information, traffic volume information, etc.) and / or information about surrounding vehicle movements, and transmits the information to other UEs subject to V2I communication. Transmit or receive information from another UE.
  • traffic safety related information e.g., traffic light information, traffic volume information, etc.
  • V2I communication In one type of V2X communication, a UE and an RSU using a V2I application become the subject of communication.
  • V2N communication In one type of V2X communication, a UE and a serving entity using a V2N application become a subject of communication, and the UE and the serving entity communicate with each other through an LTE network entity.
  • V2P communication In one type of V2X communication, two UEs using a V2P application become the subject of communication.
  • V2V communication In one type of V2X communication, two UEs using a V2V application become the subject of communication. What is distinguished from V2P communication is that in V2P communication, any one terminal becomes a terminal of a pedestrian, whereas in V2V communication, either terminal becomes a terminal of a vehicle.
  • Uu interface means an interface between a UE and an eNB defined in LTE / LTE-A. In a relay node, this may mean an interface between the relay node and the UE.
  • Un interface means an interface between a relay node and an eNB.
  • MBSFN Multimedia Broadcast / Multicast Services
  • MBSFN Single Frequency Network
  • PC5 interface means an interface used for direct communication between two UEs, and is an interface used for communication between devices supporting ProSE (Proximity Service).
  • ProSE Proximity Service
  • DSRC Dedicated Short Range Communications
  • 8 through 10 illustrate a layer 2 structure for downlink / uplink / sidelink, respectively, and layer 2 is divided into sublayers of a MAC layer, an RLC layer, and a PDCP layer.
  • the MAC layer is responsible for multiplexing logical channels into transport channels (that is, transport blocks (TBs)), and the multiplexing function is a function for efficiently using radio resources.
  • the MAC layer is also responsible for demultiplexing logical channels from transport channels as opposed to multiplexing.
  • a traffic logical channel for transmitting actual data a control logical channel for exchanging traffic logical channels, and information for controlling communication settings are set.
  • the terminal is provided with a plurality of logical channels to provide QoS for each service.
  • QoS for example, Internet service is insensitive to data transmission delay but sensitive to packet loss
  • voice service is insensitive to packet loss but sensitive to transmission delay
  • streaming service is quite insensitive to propagation delay while accepting some packet losses. . That is, since each service requires different QoS, each service is mapped to a different logical channel.
  • the time point at which the actual data to be transmitted is different for each of the plurality of logical channels.
  • the base station allocates radio resources to each terminal, it is difficult to exactly match the amount of radio resources to the amount of data that the terminal intends to transmit.
  • the amount of data to be transmitted by the terminal may be classified in units of 1 byte, but the amount of radio resources allocated to the terminal by the base station may be classified in units of 100 bytes (for example).
  • the base station may also be implemented to allocate radio resources in units of 1 byte, but there is a burden in that the size of control information to be transmitted for radio resource allocation from the base station to the terminal increases.
  • the base station may use the allocated 2000 bytes of resources according to the following three methods.
  • the terminal may transmit 1150 byte data of logical channel 1 and fill the remaining 850 bytes with padding data (significant data).
  • the terminal may transmit 1300 byte data of logical channel 2 and fill the remaining 700 bytes with padding data.
  • the terminal may transmit data of a total of 2000 bytes by mixing data of logical channel 1 and logical channel 2. Since the third method among the above methods is the most efficient in terms of radio resource utilization, the LTE / LTE-A standard specification is designed to operate according to the third method, and this method is multiplexing processed in the aforementioned MAC layer.
  • the RLC layer performs segmentation and concatenation of data as described above to adjust the data size so that the lower layer is suitable for transmitting data.
  • Partitioning and concatenation is an operation similar to the multiplexing described above in the MAC layer, where multiplexing is a process in which data of a channel is grouped into one data unit, and partitioning and concatenation is a process in which different data units are composed of new data units in the same logical channel. Means.
  • connection refers to a process of combining different data units received from the upper end to fit the size of the data unit to be delivered to the lower end.
  • Splitting refers to a process of splitting different data units received from an upper end in order to match the size of a data unit to be delivered to a lower end.
  • the PDCP layer performs a header compression function to reduce an IP packet header size when transmitting an IP packet, and performs an encryption function to prevent data interception by a third party.
  • the foregoing has described the multiplexing, partitioning, and concatenation processes performed in the MAC layer and the RLC layer.
  • the functions described above contribute to efficiently allocating radio resources to a plurality of terminals and a plurality of logical channels that a single base station is responsible for.
  • terminal 1 a terminal of a general user, generates a packet of 100 bytes at time t0, generates a packet of 200 bytes at time t3, and terminal 2, a terminal of a police officer, generates a packet of 200 bytes at time t1. Generate a 200 byte packet at time t2.
  • the base station may allocate resources to the two terminals in two ways. First, the base station can operate to allocate radio resources as quickly as possible. That is, the base station allocates 100 bytes of radio resources to the terminal 1 at time t0, allocates 200 bytes of radio resources to the terminal 2 at time t1, allocates 200 bytes of radio resources to the terminal 2 at time t2, and assigns the terminal to time 2 at time t3. 200 bytes of radio resources can be allocated to one.
  • the base station can determine the minimum amount of data to allocate radio resources to the terminal.
  • the base station may be configured to allocate radio resources only when a terminal generates at least 250 bytes of data.
  • the base station allocates 400 bytes of radio resources to terminal 2 at time t2 and 300 bytes of radio resources to terminal 1 at time t3.
  • the second scheme is more reasonable.
  • the above-described V2X communication environment includes a vehicle UE, a traffic infrastructure including an RSU, and communication between general pedestrians. By exchanging information between these objects, the vehicle informs its own speed and direction information or collects information about its movements. Each vehicle can prevent collisions and detect pedestrian risks, thereby reducing the risk of traffic accidents. Can be reduced.
  • the V2X application layer delivers traffic safety-related messages up to 10 times per second, In other words, it is prescribed to generate at a frequency of 10 Hz or less.
  • the maximum propagation delay of each V2X message is defined as 100ms.
  • the V2X message generated at a maximum of 10 Hz in the V2X application layer is transmitted through a V2X transport layer, for example, an LTE / LTE-A communication protocol.
  • a V2X transport layer does not have appropriate context information in the process of transmitting the V2X message through the communication protocol, it may interfere with traffic safety due to malfunction.
  • the transport layer does not have the information that provides a communication service to the V2X application or LTE / LTE-A protocol configuration information related to the V2X communication. In this case, a malfunction may occur in which the V2X messages generated at different times are bundled together and transmitted in order to increase communication efficiency in the transport layer.
  • UE 1 generates 100 bytes of data at time t0 through V2X logical channel 1, generates 100 bytes of data at t2 (t0 + 150ms), and 100bytes of data at t3 (t0 + 250ms).
  • Create Terminal 2 generates 200 bytes of data at time t1 (t0 + 50ms) through logical channel 2 for non-V2X.
  • the base station considers a case in which radio resources are allocated when 200 bytes or more of data are accumulated in a buffer of a specific terminal.
  • the base station does not allocate radio resources because 200 bytes of data are not accumulated in either terminal at time t0.
  • the base station allocates radio resources because more than 200 bytes of data are stored in the terminal 2 at time t1, and all of the data of logical channel 1 and logical channel 2 are included in one MAC PDU.
  • the base station does not allocate radio resources because 200 bytes of data are not accumulated in both terminals at time t2, and at time t3, more than 200 bytes of data are accumulated at terminal 1 to allocate radio resources.
  • the above-described process may be efficient in terms of utilization of radio resources, but may be inappropriate in consideration of the fact that it is a V2X communication environment.
  • the data of the logical channel 1 and the logical channel 2 are mixed and transmitted at a time point t1. Since the data of the logical channel 1 is V2X data, no problem is received by any vehicle. On the other hand, since data of logical channel 2 is non-V2X data and not V2X data, only specific designated terminals should be received.
  • the MAC PDU transmitted at time t1 includes two different characteristics of data in one data unit, there is a problem in that it is vulnerable to security, and data packets of different characteristics are also required for an error rate. It can be different.
  • V2X data may be transmitted over the PC5 interface while non-V2X data may be transmitted over the Uu interface, which may occur when both data should not be multiplexed. That is, a problem may occur due to the multiplexing function of the MAC layer in a V2X communication environment.
  • the V2X data generated at the time t2 and the time t3 are bundled and transmitted.
  • the V2X data generated at the time t2 is transmitted at the time t3 when the propagation delay time of 100 ms is exceeded, which may result in meaningless transmission.
  • the delay in the transmission of specific V2X data may not only be a problem, but also a problem of unnecessary waste of radio resources and power by transmitting V2X data that is already meaningless information. That is, in a V2X communication environment, a problem may occur due to a concatenation function in the RLC layer.
  • the probability of receiving an intact data packet may be lowered at the receiving side.
  • splitting the data packet means that any one logical channel may be delayed and transmitted, a problem similar to that described above may occur. That is, in the V2X communication environment, a problem may occur due to the partitioning function in the RLC layer.
  • the functions and operations of the conventional layers do not adequately reflect the characteristics of the V2X communication environment, and thus there is a problem that communication performance and efficiency may be impaired in the V2X communication environment.
  • a solution for solving such a problem is proposed.
  • the lower transport layer simply operates without information about which message is generated in the upper application layer or which application is used for what purpose. Therefore, the proposed embodiment operates in a manner of guaranteeing QoS of V2X communication by transmitting configuration information to each transport layer.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of operating a terminal according to an exemplary embodiment.
  • the network entity transmits V2X bearer configuration information (V2X bearer configuration information) regarding to which bearer data of a V2X application is to be transmitted or how to process V2X data in each protocol layer (S1110).
  • V2X bearer configuration information V2X bearer configuration information
  • the V2X bearer configuration information may be delivered to the terminal through various methods and paths.
  • the V2X bearer configuration information may be delivered to the terminal through NAS layer signaling such as an EPS Session Management (ESM) message or an EPS Mobility Management (EMM) message
  • ESM EPS Session Management
  • EMM EPS Mobility Management
  • the network node may be an MME, S-GW, or P-GW. It can be a node of the core network.
  • the V2X bearer configuration information may be delivered to the UE through signaling of an RRC layer such as an RRC message, and may be delivered in the form of a dedicated RRC message or V2X function is enabled through a system information block (SIB). It can be delivered in common to the terminal.
  • SIB system information block
  • the network node may be an eNB.
  • the V2X bearer configuration information may include entity configuration information for each layer.
  • the V2X bearer configuration information may include entity configuration information for each of the PDCP layer, the RLC layer, and the MAC layer.
  • the V2X bearer configuration information may include information on whether the PDCP layer may perform concatenation when configuring the PDCP PDU.
  • the V2X bearer configuration information may include information on whether the PDCP PDU may include more than one PDCP SDU (Service Data Unit), or whether one PDCP PDU should contain only one PDCP SDU. can do. If the PDCP PDU is set to include only one PDCP SDU, the PDCP layer should include at most one PDCP SDU when configuring the PDCP PDU.
  • PDCP SDU Service Data Unit
  • the V2X bearer configuration information may include information about how often the PDCP PDU can be delivered from the PDCP layer to a lower layer (eg, an RLC layer). For example, if the PDCP entity is set to deliver up to 10 PDCP PDUs per second to the RLC layer, then the PDCP entity cannot deliver more than 10 PDCP PDUs per second to the RLC layer. Or, if the PDCP entity is configured to deliver the PDCP PDU to the RLC layer up to 100ms once, the PDCP entity may deliver the next PDCP PDU only after 100 ms has passed from the time of delivering the PDCP PDU to the RLC layer.
  • a lower layer eg, an RLC layer
  • the V2X bearer configuration information may include configuration information regarding whether PDCP SDUs can be segmented or concatenated when configuring a PDCP PDU in the PDCP layer.
  • the V2X bearer configuration information may include information on whether the RLC layer may perform concatenation when configuring an RLC PDU.
  • the V2X bearer configuration information may include information related to whether two or more RLC SDUs may be included in the RLC PDU, or may include information on whether only one RLC SDU should be included in the RLC PDU. If it is set that only one RLC SDU should be included in the RLC PDU, the RLC layer should include only one RLC SDU in the RLC PDU when configuring the RLC PDU.
  • the RLC entity when transmitting a data unit to a lower layer (eg, a MAC layer), the RLC entity configures and delivers a data unit having a size required by the lower layer. At this time, when configuring a data unit of the size required by the lower layer, the RLC entity uses the data blocks received from the upper layer. The RLC entity checks whether the split and / or connection is enabled from the received V2X bearer configuration information. When segmentation and / or concatenation is enabled (or activated), the RLC entity cuts the data block or concatenates other data blocks to form a data unit. If splitting and / or concatenation is disabled (or deactivated), the RLC entity includes only one data block in one data unit and does not split one data block into another data block.
  • the above-described V2X bearer configuration information may separately include information on whether or not the RLC SDU can be connected and information on whether or not the RLC SDU is configured when the RLC layer configures the RLC PDU.
  • the V2X bearer configuration information may include information about how often the RLC PDU can be delivered from the RLC layer to the lower layer (eg, the MAC layer). For example, if the RLC entity is configured to deliver up to 10 RLC PDUs up to 10 times per second to the MAC layer, the RLC entity cannot deliver more than 10 RLC PDUs per second to the MAC layer. Alternatively, when the RLC entity is configured to deliver the RLC PDU to the MAC layer up to once every 100ms, the RLC entity may deliver the next RLC PDU to the MAC layer only after 100ms has passed from the time of delivering the RLC PDU to the MAC layer.
  • the RLC entity may deliver the next RLC PDU to the MAC layer only after 100ms has passed from the time of delivering the RLC PDU to the MAC layer.
  • Table 2 below shows an example of V2X bearer configuration information transmitted to the terminal in the above-described RRC signaling form, in particular, configuration information for the RLC layer.
  • the V2X bearer configuration information may also include entity configuration information for the MAC layer.
  • the V2X bearer configuration information may include configuration information on whether the MAC layer can connect and / or split the MAC SDU when the MAC layer configures the MAC PDU, similarly to the configuration information for the PDCP layer and the RLC layer described above.
  • the V2X bearer configuration information may include information about how often the MAC entity can deliver the MAC PDU to the lower layer (eg, PHY layer), the maximum number of times, or the frequency of delivery.
  • the V2X bearer configuration information may also include information on whether or not to multiplex data of different RLC entities in the MAC PDU.
  • the V2X bearer configuration information may include information on which logical channel data can be multiplexed / disabled. For example, when multiplexing for logical channel 1 among logical channels 1, 2, and 3 is prohibited, the MAC PDU may be configured in the following four ways. i) contains only data from logical channel 1, ii) contains only data from logical channel 2, iii) contains only data from logical channel 3, or iv) contains data from logical channels 2 and 3 together.
  • the V2X bearer configuration information may include information on which logical channel connection / division is prohibited.
  • the MAC entity determines how much data should be included from each logical channel in the MAC PDU to construct the MAC PDU. In this case, the MAC PDU checks the size of the data block buffered in the logical channel for the logical channel for which connection / split is prohibited, and then determines the data size to be allocated to the logical channel. That is, if there is a data block to be transmitted on a logical channel for which connection / split is prohibited and the logical channel has a high priority, the MAC entity includes only the data block of the logical channel in the MAC PDU.
  • the V2X bearer configuration information may also set information on triggering conditions when the MAC layer performs BSR and information included in the BSR report.
  • the V2X bearer configuration information may include information about whether or not the BSR can be triggered when data occurs in a V2X application or V2X-related protocol entity, whether or not to include that data in the BSR, and which should be transmitted first. It may include information on whether to include only information on the packet in the BSR.
  • each protocol entity when the above-mentioned information is extended, when the base station transmits configuration information of each logical channel and protocol entity (PDCP / RLC / MAC) to the terminal, each protocol entity additionally triggers a BSR when data arrives at each protocol entity. It can also indicate whether or not the information can be included in the BSR.
  • PDCP / RLC / MAC logical channel and protocol entity
  • the terminal When the terminal receives the above-described V2X bearer configuration information, the terminal operates according to the instructions in the V2X bearer configuration information (S1120). That is, the terminal does not perform the operation prohibited in the V2X bearer configuration information, performs only the operation allowed according to the set information and processes the data packet.
  • the terminal transmits the V2X related data packet processed according to the V2X bearer configuration information to the network entity in the form of a V2X message (S1130).
  • the setting items for the operation of each layer described above may be collectively replaced with a predetermined value.
  • the MAC layer does not perform multiplexing of different RLC PDUs and does not connect PDCP PDUs in the RLC layer.
  • a predetermined default value may be stored in the USIM of the terminal, known to the terminal through system information, or transmitted to the terminal using a procedure such as an OMA DM.
  • FIG. 12 (a) and 12 (b) illustrate a data transmission process of logical channel 1.
  • FIG. Since connection and division are prohibited for logical channel 1, only one PDCP PDU is included in each RLC PDU (Fig. 12 (b)).
  • Fig. 12 (b) In the MAC layer, in order to satisfy the size (300 bytes) of MAC PDU 1, padding of 100 bytes is added to the MAC payload of 200 bytes.
  • the RLC 1 layer is allocated radio resources for each data packet (S1215, S1235) as a request for transmission of PDCP PDU 1 and PDCP PDU 2 is received (S1205, S1210), and from the MAC layer.
  • Each RLC PDU is requested (S1220, S1240).
  • the RLC 1 layer configures RLC PDU 1 and RLC PDU 2 and delivers them to the MAC layer (S1225 and S1245), and the MAC layer transmits the MAC PDU 1 and MAC PDU 2 through the PHY layer, respectively (S1230 and S1250).
  • FIG. 13 (a) and 13 (b) show a data transmission process of logical channel 2.
  • FIG. 13 (b) shows a data transmission process of logical channel 2.
  • FIG. 13 (b) shows a data transmission process of logical channel 2.
  • FIG. 13 (b) shows a data transmission process of logical channel 2.
  • logical channel 2 since connection and partitioning are allowed, not only one or more PDCP PDUs may be connected and included in the RLC PDU, but also PDCP PDU 2 is divided into RLC PDU 1 and RLC PDU 2 (FIG. 13 (b)).
  • RLC PDU 1 configured by connecting 200 bytes of PDCP PDU 1 and 100 bytes of PDCP PDU 2 is included in MAC PDU 1 to transmit 300 bytes of MAC PDU 1 (S1330), and the remaining 100 bytes of PDCP PDU 2 are transmitted.
  • the configured MAC PDU 2 is transmitted by adding padding of 100 bytes to the configured RLC PDU 2 (S1350). That is, since connection and division are allowed for logical channel 2, the UE divides / concatenates a plurality of PDCP PDU data in order to satisfy the RLC PDU requested by the MAC when configuring the RLC PDU, and includes as much data as possible in the RLC PDU. Let's do it.
  • FIG. 14 (a) and 14 (b) illustrate a data transmission process of logical channel 1 and logical channel 2.
  • FIG. 14 (b) Since the multiplexing of the logical channel 1 is prohibited, the data of the logical channel 2 is not included in the MAC PDU 1 even though the free space remains in the MAC PDU 1 of 300 bytes (FIG. 14 (b)). That is, in FIG. 14, since the multiplexing on the logical channel 1 is prohibited, similar results to the cases of FIGS. 12A and 12B are generated despite the multiplexing of the logical channel 2 transmitted together. .
  • 15 (a) and 15 (b) show a data transmission process of logical channel 2 and logical channel 3. Since both logical channel 2 and logical channel 3 are multiplexed and there is 100 bytes of space left after filling the data of logical channel 2 into MAC PDU 1, some data of 100 bytes of logical channel 3 is included in MAC PDU 1 . In logical channel 3, data other than some data included in MAC PDU 1 are included in MAC PDU 2.
  • the base station when the base station delivers the information related to the protocol / layer of the terminal through RRC signaling, the base station may include the configuration information on the operation and function of each protocol / layer entity and transmit it.
  • the RRC signaling may include information on whether the RLC entity can perform division / connection as configuration information of the RLC entity, and whether the MAC entity can perform multiplexing as configuration information of the MAC entity. May contain information.
  • the terminal receiving the configuration information sets and operates each protocol entity as indicated by the configuration information.
  • the base station when transmitting the configuration information to the terminal may transmit information related to the purpose of each protocol entity together. For example, when the base station delivers configuration information on the RLC entity to the terminal, the base station may inform the information on whether the RLC entity is for a V2X service. In this case, the RLC entity designated for V2X may apply a predetermined function or operation for the V2X service. This process may be similar to the process of applying the preset values to each layer in FIG. 11.
  • the base station and the terminal exchanges configuration information for each radio bearer or protocol entity through an RRC message.
  • the base station may inform the terminal whether the entity is for V2X or not, or to which radio bearer to connect / split / multiplexing.
  • Table 3 below shows an example of an implementation of an RRC connection reconfiguration message.
  • the RRC connection reset message of Table 3 includes configuration information of a radio bearer, which includes a 'RRCConnectionReconfiguration-r8-IEs' Information Element (IE), which includes a 'RadioResourceConfigDedicated' parameter. It includes the 'SRB-ToAddModList' and 'DRB-ToAddModList' parameters, respectively.
  • the DRB-ToAddModList parameter includes information about eps-bearer and drb-bearer. Accordingly, the base station may inform the terminal that the bearer will be used for V2X by including information called a bearer for V2X in the information on the eps-bearer and the drb-bearer.
  • the RRC connection reestablishment message may further include information on whether connection and splitting can be performed at the PDCP entity and the RLC entity configured in the bearer.
  • the base station additionally informs whether the connection / division is applied to each bearer, and may indicate whether to connect / divide the V2X related data packet even if the bearer is not informed that the information is used for V2X. If the UE decides not to always apply the split and connection to the V2X bearer, since the operation of the UE can be controlled only by information indicating that the V2X bearer, the field indicating whether to connect or split may not be included in the RRC connection reconfiguration message. have.
  • the communication layer cannot know what application the data received from the application layer belongs to.
  • the notebook application when the LTE communication module is connected to the notebook computer by USB, the notebook application generates random data at any time, and the operating system installed in the notebook transmits the data to the LTE communication module connected by USB. Therefore, the LTE communication module may not know what application the IP packet is for receiving only the IP packet, and it may be difficult to determine whether to apply the above-described connection / division.
  • the base station, the MME or the P-GW transmits information related to the matching of the IP packet and the application to the terminal using the information collected by the base station or the information provided by the service. Accordingly, information related to determining which application related to data in the communication layer or mapping received data to which bearer is referred to as a TFT (Traffic Flow Template).
  • the network may inform the terminal on which bearer to transmit data of a specific application based on the TFT, and may also inform whether the bearer is allowed to divide / connect / multiplex the bearer.
  • V2X application As another example, considering that the V2X module is installed in the vehicle terminal as an example, the V2X application generates and transmits data to the vehicle communication module and sets a flag called V2X data. It may be. That is, since the V2X data flag is not set in the video streaming application, the communication module may determine whether the data received with the flag is V2X data using the flag.
  • V2X data flag is not set in the video streaming application, the communication module may determine whether the data received with the flag is V2X data using the flag.
  • 16 is a flowchart illustrating a V2X data transmission method of a terminal according to this embodiment.
  • the terminal first performs an attach procedure for creating a connection with the network (S1610). If the application of the terminal is activated (S1620), the network generates an EPS bearer in consideration of the applications activated in the terminal (S1630). Information indicating a mapping relationship between the EPS bearer and the application data may be transmitted from the network to the terminal. Such information may be transmitted to the c terminal in the form of the above-described V2X bearer setting information or TFT related information. The terminal may know that data of a specific application is transmitted through a specific bearer or a logical channel based on the received information.
  • the terminal requests connection establishment to transmit the generated data (S1650).
  • the network establishes a connection to the terminal (S1660), and delivers detailed information related to the connection.
  • Such information may include configuration information for each of a logical channel, a PDCP layer, an RLC layer, and a MAC layer, and for example, information for setting whether logical channel or each layer may be performed in connection / division / multiplexing. May be delivered to the terminal.
  • the terminal delivers data generated in a specific application to the PDCP / RLC / MAC layer (S1670), and the processed data is delivered to the network entity according to the configuration information.
  • the vehicle terminal communicates with an application (eg, ITS (Intellegent Transport System)) server directly through an RSU eNB and exchanges information.
  • an application eg, ITS (Intellegent Transport System)
  • the terminal previously holds the address of the ITS server through presetting. In other words, when the manufacturer leaves the vehicle terminal, information of the ITS server is set in the terminal, and the terminal uses previously stored information.
  • the ITS server is arranged in the form of a local server covering a predetermined local area. These local servers are installed separately according to conditions such as round trip time (RTT) and types of information of interest.
  • RTT round trip time
  • the terminal moves along the road to enter a new area.
  • the terminal selects a cell to camp on.
  • the terminal may preferentially consider camping to the RSU base station. That is, the terminal may preferentially camp on a cell that transmits information supporting the V2X function or the ITS function during the cell selection process.
  • the terminal selecting the cell to camp on performs an access procedure or a tracking area update (TAU) procedure, and the address of the ITS server may be known to the terminal in this access procedure or the TAU procedure.
  • TAU tracking area update
  • the terminal performs a registration procedure with the ITS server.
  • the address of the ITS server may be a network node (eg, through a connection procedure (for example, a TAU procedure, a service request (SR) procedure, an attach request procedure, etc.) or a PDN connectivity establishment procedure).
  • MME may be delivered to the terminal.
  • the terminal may directly obtain the address of the ITS server through a DNS query, and a network node (for example, an eNB) may inform the terminal of the ITS server address through the SIB.
  • the ITS server verifies and permits the registration procedure of the vehicle terminal and confirms the subscription of the terminal using its database or a database of another server (for example, an HSS server).
  • the network may check the ITS service related information of the terminal.
  • the ITS server stores the context information of the terminal, and this information is stored in such a manner that the ITS server stores the terminal's IP address in order to transmit unicast / multicast data to the terminal. Can be implemented.
  • the ITS server notifies the terminal of the result of the registration procedure, and may further instruct the terminal in what information and under what circumstances.
  • the vehicle terminal transmits information to the ITS server according to the indicated situation and condition, and the ITS server also transmits information to Danmel.
  • the terminal can quickly know the address of the ITS server implemented in the form of a local server in the vehicle terminal moving at high speed, accordingly, the terminal is a simple procedure to communicate with the ITS server that is implemented separately You can start through.
  • 19 is a flowchart illustrating a V2X communication method of a terminal according to another exemplary embodiment.
  • a cell in which LTE / LTE-A service is provided is a unit in which a network operator provides a communication service to individuals by installing a base station suitable for a specific frequency. Therefore, unless the operator is to test a particular cell, all cells should be provided to the subscribed user without any special restrictions.
  • the cell should inform the terminal of what cell it is.
  • the non-V2X terminal is not able to send or receive any data until it receives a service reject message from the cell while camping on a cell in which it cannot eventually receive the service. Therefore, even in order to prevent such service gap, it is necessary for the cell to inform the UE of its use, thereby preventing unnecessary signaling overhead and resource waste.
  • V2X is a technology for vehicle-to-vehicle communication, and is based on LTE / LTE-A technology. Therefore, basically, if a cell supports V2X, the cell also supports a user of a general terminal such as a smartphone.
  • the V2X service is a service having a public purpose such as collision avoidance between vehicles, strict QoS should be guaranteed to the user who uses the V2X service. For example, if a collision between vehicles is expected, information informing of the collision should be sent and received immediately. To ensure this stringent QoS, certain operators may wish to prevent end users from accessing the end user (users of non-V2X terminals) to the frequencies used for V2X.
  • the operator can use two methods to prevent the access of the terminal to any cell.
  • the operator may transmit information that is 'barred' through the SIB of the cell.
  • Such a method may prevent access of a non-V2X terminal user, but may prevent access of all terminals to a corresponding cell, thereby preventing access of a V2X terminal user.
  • the operator may set the state of the cell to a state 'reserved for operator use'.
  • This method allows only a terminal whose access class (AC) value set in the USIM of the terminal to a specific value (11 or 15) can access the cell.
  • a USIM terminal having an AC of 11 or 15 is a terminal having a limited AC for the operator's network management. Therefore, this method has a problem that only the terminal of the vehicle associated with the operator approaches.
  • each cell may indicate whether it provides a general connection service.
  • Each cell may indicate whether a UE that does not support 2X service can camp on. For example, if the cell indicates that only the terminal for the V2X can camp on, other terminals without the V2X function, such as a smartphone can not select or camp on the cell. In this case, the terminal that does not support the V2X service recognizes the cell as a cell that is prohibited or not accessible, that is, an inappropriate cell.
  • Each cell indicates whether the cell provides normal connectivity service or not.Each cell indicates whether UEs not supporting V2X service can camp on or not.For example, if a cell indicates that only UEs for V2X can camp on, other UE such as smartphone without V2X function should not select / camp on that cell.In this case, UEs not supporting V2x service regards the cell as prohibited or unacceptable cell, not suitable cell.
  • each cell may indicate whether it is a cell for V2X. For example, when a specific cell indicates that it is a cell for V2X, other terminals not supporting V2X should not select or camp on the cell. In this case, the terminal that does not support the V2X service recognizes the cell as a cell that is prohibited or not accessible, that is, an inappropriate cell.
  • each cell indicates whether the cell is for V2X or not.
  • a cell indicates that it is a cell for V2X, other UE which does not support V2X should not select / camp on that cell.In this case, UEs not supporting V2x service regards the cell as prohibited or acceptable cell, not suitable cell.
  • SIB Type 2 is not broadcasted, a UE not subscribed to a V2X service does not camp on the cell.
  • System Information Block Type 2 is not broadcast, UE which is not subscribed to V2X service does not camp on the cell.
  • Table 4 below shows an embodiment in which a process of broadcasting a V2X dedicated state value in each cell is implemented as SIB type 1.
  • the system information broadcast through the cell indicates whether the cell is a cell for V2X, so that the terminal may support the V2X terminal and the non-V2X terminal to camp on.
  • 20 is a diagram illustrating a configuration of a node device according to an exemplary embodiment.
  • the terminal device 100 may include a transceiver 110, a processor 120, and a memory 130.
  • the transceiver 110 may be configured to transmit various signals, data and information to an external device, and to receive various signals, data and information to an external device. Alternatively, the transceiver 110 may be implemented by being separated into a transmitter and a receiver.
  • the terminal device 100 may be connected to an external device by wire and / or wirelessly.
  • the processor 120 may control the overall operation of the terminal device 100, and may be configured to perform a function of the terminal device 100 to process and process information to be transmitted and received with an external device.
  • the processor 120 may be configured to perform a terminal operation proposed in the present invention.
  • the memory 130 may store the processed information for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer (not shown).
  • the network node device 200 may include a transceiver 210, a processor 220, and a memory 230.
  • the transceiver 210 may be configured to transmit various signals, data and information to an external device, and to receive various signals, data and information to an external device.
  • the network node device 200 may be connected to an external device by wire and / or wirelessly.
  • the transceiver 210 may be implemented by being separated into a transmitter and a receiver.
  • the processor 220 may control the overall operation of the network node device 200, and may be configured to perform a function of calculating and processing information to be transmitted / received with an external device.
  • the processor 220 may be configured to perform the network node operation proposed in the present invention.
  • the memory 230 may store the processed information for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer (not shown).
  • the specific configuration of the terminal device 100 and the network device 200 as described above may be implemented so that the above-described matters described in various embodiments of the present invention can be applied independently or two or more embodiments are applied at the same time, overlapping The description is omitted for clarity.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of an apparatus, procedure, or function for performing the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • the operation method and the V2X communication method of the terminal as described above can be applied to various wireless communication systems including not only 3GPP system but also IEEE 802.16x, 802.11x system. Furthermore, the proposed method can be applied to mmWave communication system using ultra high frequency band.

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Abstract

네트워크 엔티티로부터 프로토콜 엔티티 설정 정보를 수신하고, 제1 프로토콜 엔티티에서 어플리케이션이 전송을 요청하는 SDU가 수신되면 프로토콜 엔티티 설정 정보에 따라 SDU에 대한 연결 또는 분할 없이 제1 프로토콜 PDU를 생성하고, 제2 프로토콜 엔티티에서 제1 프로토콜 PDU에 기초하여 제2 프로토콜 PDU를 생성하고, 제3 프로토콜 엔티티에서 제2 프로토콜 PDU를 네트워크 엔티티로 전송하는 통신 방법이 개시된다.

Description

V2X 통신 시스템에서 단말의 V2X 통신 방법 및 단말
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 구체적으로는 V2X 통신 시스템에서 단말의 통신 방법 및 그 단말에 대한 것이다.
무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
본 발명은 V2X(Vehicle to Everything) 통신 시스템에서 단말의 네트워크 엔티티와의 통신 메커니즘을 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 단말의 레이어 별 기능과 동작을 어플리케이션 종류에 따라 선택적으로 활성화함으로써, 어플리케이션의 종류와 통신 환경에 적합한 QoS(Quality of Service) 관리를 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 V2X 통신 환경에 적합한 노드 배치 구조에 따라, 단말과 네트워크 엔티티 간의 최적화된 접속 절차를 제안하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 통신 방법은, 네트워크 엔티티로부터 프로토콜 엔티티 설정 정보를 수신하는 단계, UE의 제1 프로토콜 엔티티에서, UE의 어플리케이션이 전송을 요청하는 SDU(Service Data Unit)를 수신하는 단계, 제1 프로토콜 엔티티의 동작을 지시하는 프로토콜 엔티티 설정 정보에 따라, 제1 프로토콜 엔티티에서, SDU에 대한 연결(concatenation) 또는 분할(segmentation) 없이 제1 프로토콜 PDU(Protocol Data Unit)를 생성하는 단계, 제1 프로토콜 엔티티가 제2 프로토콜 엔티티로 제1 프로토콜 PDU를 전달하는 단계, 제2 프로토콜 엔티티에서, 제1 프로토콜 PDU에 기초하여 제2 프로토콜 PDU를 생성하는 단계, 및 UE의 제3 프로토콜 엔티티에서, 제2 프로토콜 PDU를 네트워크 엔티티로 전송하는 단계를 포함한다.
제1 프로토콜 엔티티는 RLC(Radio Link Control) 레이어이고, 제2 프로토콜 엔티티는 MAC(Medium Access Control) 레이어이고, 제3 프로토콜 엔티티는 PHY(Physical) 레이어일 수 있다.
프로토콜 엔티티 설정 정보는 제1 프로토콜 PDU에 제1 프로토콜 SDU(Service Data Unit)가 2개 이상 포함될 수 있는지 여부를 지시할 수 있다.
프로토콜 엔티티 설정 정보는 제1 프로토콜 SDU가 둘 이상의 제1 프로토콜 PDU에 나뉘어 포함될 수 있는지 여부를 지시할 수 있다.
프로토콜 엔티티 설정 정보는 하나의 제2 프로토콜 PDU에 서로 다른 제1 프로토콜 엔티티로부터의 제2 프로토콜 SDU가 2 개 이상 포함될 수 있는지 여부를 지시할 수 있다.
프로토콜 엔티티 설정 정보는 제1 프로토콜 엔티티가 제2 프로토콜 엔티티로 제1 프로토콜 PDU를 전달하는 빈도를 지시할 수 있다.
프로토콜 엔티티 설정 정보는 제2 프로토콜 엔티티가 멀티플렉싱을 적용할 것인지 여부를 논리 채널 별로 다르게 지시할 수 있다.
프로토콜 엔티티 설정 정보는 전용(dedicated) RRC(Radio Resource Control) 시그널링을 통해 수신될 수 있다.
통신 환경은 V2X(Vehicle to Everything) 통신 환경이고, 어플리케이션은 V2X 어플리케이션이며, 프로토콜 엔티티 설정 정보는 V2X 설정 정보일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 통신 방법은, 네트워크 엔티티로부터 프로토콜 엔티티 설정 정보를 수신하는 단계, UE의 제1 프로토콜 엔티티에서, UE의 어플리케이션이 전송을 요청하는 SDU(Service Data Unit)를 수신하는 단계, 제1 프로토콜 엔티티에서, SDU에 기초하여 제1 프로토콜 PDU(Protocol Data Unit)를 생성하는 단계, 제1 프로토콜 엔티티가 제2 프로토콜 엔티티로 제1 프로토콜 PDU를 전달하는 단계, 제2 프로토콜 엔티티의 동작을 지시하는 프로토콜 엔티티 정보에 따라, 제2 프로토콜 엔티티에서, 제1 프로토콜 PDU에 대한 멀티플렉싱(multiplexing) 없이 제2 프로토콜 PDU를 생성하는 단계, 및 UE의 제3 프로토콜 엔티티에서, 제2 프로토콜 PDU를 네트워크 엔티티로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 UE(User Equipment)는, 송신부, 수신부, 및 송신부 및 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되, 프로세서는, 네트워크 엔티티로부터 프로토콜 엔티티 설정 정보를 수신하고, UE의 제1 프로토콜 엔티티에서, UE의 어플리케이션이 전송을 요청하는 SDU(Service Data Unit)를 수신하고, 제1 프로토콜 엔티티의 동작을 지시하는 프로토콜 엔티티 설정 정보에 따라, 제1 프로토콜 엔티티에서, SDU에 대한 연결(concatenation) 또는 분할(segmentation) 없이 제1 프로토콜 PDU(Protocol Data Unit)를 생성하고, 제1 프로토콜 엔티티가 제2 프로토콜 엔티티로 제1 프로토콜 PDU를 전달하고, 제2 프로토콜 엔티티에서, 제1 프로토콜 PDU에 기초하여 제2 프로토콜 PDU를 생성하며, UE의 제3 프로토콜 엔티티에서, 제2 프로토콜 PDU를 네트워크 엔티티로 전송한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 UE는, 송신부, 수신부, 및 송신부 및 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되, 프로세서는, 네트워크 엔티티로부터 프로토콜 엔티티 설정 정보를 수신하고, UE의 제1 프로토콜 엔티티에서, UE의 어플리케이션이 전송을 요청하는 SDU(Service Data Unit)를 수신하고, 제1 프로토콜 엔티티에서, SDU에 기초하여 제1 프로토콜 PDU(Protocol Data Unit)를 생성하고, 제1 프로토콜 엔티티가 제2 프로토콜 엔티티로 제1 프로토콜 PDU를 전달하고, 제2 프로토콜 엔티티의 동작을 지시하는 프로토콜 엔티티 정보에 따라, 제2 프로토콜 엔티티에서, 제1 프로토콜 PDU에 대한 멀티플렉싱(multiplexing) 없이 제2 프로토콜 PDU를 생성하며, UE의 제3 프로토콜 엔티티에서, 제2 프로토콜 PDU를 네트워크 엔티티로 전송한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째로, V2X 통신 시스템에서 단말이 네트워크 엔티티들과 효율적인 V2X 통신을 수행할 수 있게 된다.
둘째로, 단말의 레이어 별로 특정 어플리케이션에 특화된 데이터 패킷 처리가 가능하게 되어, V2X 통신의 목적과 특징을 반영한 통신이 가능하게 된다.
셋째로, V2X 통신 환경에서 단말과 네트워크 엔티티 간의 접속 및 등록 절차가 간소화되어 효율적인 통신이 가능하게 된다.
본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도 3은 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 4는 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 5는 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 무선 자원 제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 V2X (vehicle to everything) 통신 환경을 나타내는 도면이다.
도 8은 하향링크에 대한 레이어 2 구조를 도시하는 도면이다.
도 9는 상향링크에 대한 레이어 2 구조를 도시하는 도면이다.
도 10은 사이드링크에 대한 레이어 2 구조를 도시하는 도면이다.
도 11은 제안하는 실시 예에 따른 단말의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 12는 제안하는 실시 예에 따른 단말의 레이어 별 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 13은 제안하는 또 다른 실시 예에 따른 단말의 레이어 별 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 14는 제안하는 또 다른 실시 예에 따른 단말의 레이어 별 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 15는 제안하는 또 다른 실시 예에 따른 단말의 레이어 별 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 16은 제안하는 실시 예에 따른 단말의 V2X 데이터 전송 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 17은 제안하는 또 다른 실시 예에 따른 V2X 네트워크 아키텍쳐를 도시하는 도면이다.
도 18은 제안하는 V2X 시나리오에서 네트워크 엔티티들의 배치(deployment)를 도시하는 도면이다.
도 19는 제안하는 또 다른 실시 예에 따른 단말의 V2X 통신 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 20은 제안하는 실시 예에 따른 노드 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다.
또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들은 IEEE 802.16 시스템의 표준 문서인 P802.16e-2004, P802.16e-2005, P802.16.1, P802.16p 및 P802.16.1b 표준 문서들 중 하나 이상에 의해 뒷받침될 수 있다.
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.
또한, 본 발명의 실시 예들에서 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.
먼저, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다음과 같이 정의된다.
- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술.
- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 PS(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE/UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: GERAN/UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB: E-UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- UE(User Equipment): 사용자 기기. UE는 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수도 있다. 또한, UE는 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 UE 또는 단말이라는 용어는 MTC 디바이스를 지칭할 수 있다.
- HNB(Home NodeB): UMTS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀(micro cell) 규모이다.
- HeNB(Home eNodeB): EPS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀 규모이다.
- MME(Mobility Management Entity): 이동성 관리(Mobility Management; MM), 세션 관리(Session Management; SM) 기능을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- PDN-GW(Packet Data Network-Gateway)/PGW/P-GW: UE IP 주소 할당, 패킷 스크리닝(screening) 및 필터링, 과금 데이터 취합(charging data collection) 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- SGW(Serving Gateway)/S-GW: 이동성 앵커(mobility anchor), 패킷 라우팅(routing), 유휴(idle) 모드 패킷 버퍼링, MME가 UE를 페이징하도록 트리거링하는 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- NAS(Non-Access Stratum): UE와 MME간의 제어 플레인(control plane)의 상위 단(stratum). LTE/UMTS 프로토콜 스택에서 UE와 코어 네트워크간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층으로서, UE의 이동성을 지원하고, UE와 PDN GW 간의 IP 연결을 수립(establish) 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.
- PDN(Packet Data Network): 특정 서비스를 지원하는 서버(예를 들어, MMS(Multimedia Messaging Service) 서버, WAP(Wireless Application Protocol) 서버 등)가 위치하고 있는 네트워크.
- PDN 연결: 하나의 IP 주소(하나의 IPv4 주소 및/또는 하나의 IPv6 프리픽스)로 표현되는, UE와 PDN 간의 논리적인 연결.
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 NodeB, eNodeB 및 이들을 제어하는 RNC(Radio Network Controller)를 포함하는 단위. UE 간에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.
- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 아이덴티티 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- Proximity Service (또는 ProSe Service 또는 Proximity based Service): 물리적으로 근접한 장치 사이의 디스커버리 및 상호 직접적인 커뮤니케이션 또는 기지국을 통한 커뮤니케이션 또는 제 3의 장치를 통한 커뮤니케이션이 가능한 서비스. 이때 사용자 평면 데이터(user plane data)는 3GPP 코어 네트워크(예를 들어, EPC)를 거치지 않고 직접 데이터 경로(direct data path)를 통해 교환된다.
- ProSe 커뮤니케이션: 둘 이상의 ProSe 가능한 단말들 사이의, ProSe 커뮤니케이션 경로를 통한 커뮤니케이션을 의미한다. 특별히 달리 언급되지 않는 한, ProSe 커뮤니케이션은 ProSe E-UTRA 커뮤니케이션, 두 단말 사이의 ProSe-assisted WLAN direct communication, ProSe 그룹 커뮤니케이션 또는 ProSe 브로드캐스트 커뮤니케이션 중 하나를 의미할 수 있다.
- ProSe E-UTRA 커뮤니케이션: ProSe E-UTRA 커뮤니케이션 경로를 사용한 ProSe 커뮤니케이션.
- ProSe-assisted WLAN direct communication: 직접 커뮤니케이션 경로를 사용한 ProSe 커뮤니케이션.
- ProSe 커뮤니케이션 경로: ProSe 커뮤니케이션을 지원하는 커뮤니케이션 경로로써, ProSe E-UTRA 커뮤니케이션 경로는 E-UTRA를 사용하여 ProSe-enabled UE들 사이에서 또는 로컬 eNB를 통해 수립될 수 있다. ProSe-assisted WLAN direct communication path는 WLAN을 사용하여 ProSe-enabled UEs 사이에서 직접 수립될 수 있다.
- EPC 경로 (또는 infrastructure data path): EPC를 통한 사용자 평면 커뮤니케이션 경로.
- ProSe 디스커버리: E-UTRA를 사용하여, 근접한 ProSe-enabled 단말을 식별/확인하는 과정.
- ProSe Group Communication: 근접한 둘 이상의 ProSe-enabled 단말 사이에서, 공통 커뮤니케이션 경로를 사용하는 일 대 다 ProSe 커뮤니케이션.
- ProSe UE-to-Network Relay: E-UTRA를 사용하는 ProSe-enabled 네트워크와 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말 사이의 커뮤니케이션 릴레이로 동작하는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말.
- ProSe UE-to-UE Relay: 둘 이상의 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말 사이에서 ProSe 커뮤니케이션 릴레이로 동작하는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말.
- Remote UE: UE-to-Network Relay 동작에서는 E-UTRAN에 의해 서비스 받지 않고 ProSe UE-to-Network Relay를 통해 EPC 네트워크에 연결되는, 즉 PDN 연결을 제공받는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말이며, UE-to-UE Relay 동작에서는 ProSe UE-to-UE Relay를 통해 다른 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말과 통신하는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말.
- ProSe-enabled Network: ProSe 디스커버리, ProSe 커뮤니케이션 및/또는 ProSe-assisted WLAN 직접 통신을 지원하는 네트워크. 이하에서는 ProSe-enabled Network 를 간단히 네트워크라고 지칭할 수 있다.
- ProSe-enabled UE: ProSe 디스커버리, ProSe 커뮤니케이션 및/또는 ProSe-assisted WLAN 직접 통신을 지원하는 단말. 이하에서는 ProSe-enabled UE 및 ProSe-enabled Public Safety UE를 단말이라 칭할 수 있다.
- Proximity: 디스커버리와 커뮤니케이션에서 각각 정의되는 proximity 판정 기준을 만족하는 것.
- SLP(SUPL Location Platform): 위치 서비스 관리(Location Service Management)와 포지션 결정(Position Determination)을 관장하는 엔티티. SLP는 SLC(SUPL Location Center) 기능과 SPC(SUPL Positioning Center) 기능을 포함한다. 자세한 사항은 Open Mobile Alliance(OMA) 표준문서 OMA AD SUPL: "Secure User Plane Location Architecture"을 참고하기로 한다.
- USD(User Service Description): 애플리케이션/서비스 레이어는 각 MBMS 서비스를 위한 TMGI(Temporary Mobile Group Identity), 세션의 시작 및 종료 시간, frequencies, MBMS 서비스 지역에 속하는 MBMS service area identities(MBMS SAIs) 정보 등을 USD에 담아 단말에게 전송한다. 자세한 사항은 3GPP TS 23.246 내용을 참고하기로 한다.
- ISR(Idle mode Signalling Reduction): 단말이 E-UTRAN과 UTRAN/GERAN 사이를 자주 이동하게 되는 경우 반복적인 위치 등록 절차에 의한 네트워크 자원의 낭비가 발생한다. 이를 줄이기 위한 방법으로써 단말이 idle mode인 경우 E-UTRAN과 UTRAN/GERAN을 경유하여 각각 MME와 SGSN (이하 이 두 노드를 mobility management node라 칭함)에게 위치 등록 후, 이미 등록한 두 RAT(Radio Access Technology) 사이의 이동 또는 cell reselection을 수행한 경우 별도의 위치 등록을 하지 않게 하는 기술이다. 따라서 해당 단말로의 DL(downlink) data가 도착하는 경우 paging을 E-UTRAN과 UTRAN/GERAN에 동시에 보냄으로써, 단말을 성공적으로 찾아 DL data를 전달할 수 있다. [3GPP TS 23.401 및 3GPP TS 23.060 참조]
- Mission Critical Push To Talk: 빠른 설정 시간, 대규모 그룹을 처리할 수 있는 능력, 강력한 security, priority handling을 제공하는 group communication service.
- ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function): 하나의 네트워크 entity로써 사업자 단위로 단말이 사용가능한 access 를 발견하고 선택하도록 하는 Policy를 제공.
- ISRP(Inter-System Routing Policy): UE가 여러 무선 액세스 인터페이스들 중 어느 것으로 IP 트래픽을 라우팅해야 하는지를 사업자(operator)가 정의한 규칙이다. 이러한, ISRP는 패킷 서비스(또는 IP flow 또는 IP 트래픽 또는 애플리케이션)를 라우팅/조정(steering) 하기 위해 선호되는 (즉, 우선순위가 높은) 또는 제한되는 액세스 네트워크를 정의한 정책으로 다음과 같이 3 종류의 규칙을 포함할 수 있다. 즉, ISRP는 다음과 같이 IFOM(IP Flow Mobility) 규칙, MAPCON(Multi Access PDN Connectivity) 규칙 그리고 NSWO(Non-seamless WLAN offload) 규칙으로 구분될 수 있다.
- IFOM(IP Flow Mobility) 규칙: 이 규칙은 특정 APN 또는 임의 APN 상에서 특정 IP 트래픽 필터와 매칭되는 트래픽을 라우팅할 수 있을 때, UE에 의해서 사용되어야 하는 액세스 테크놀로지/액세스 네트워크들을 우선순위에 따라 정리한 리스트이다. 또한, 이 규칙은 특정 APN 또는 임의 APN 상에서 특정 IP 트래픽 필터와 매칭되는 트래픽이 어느 무선 액세스에 대해서 제한되는지를 지정할 수 있다.
- MAPCON(Multi Access PDN Connectivity) 규칙: 이 규칙은 특정 APN에 대한 PDN 커넥션을 라우팅할 수 있을때, UE에 의해서 사용되어야 하는 액세스 테크놀로지/액세스 네트워크들을 우선순위에 따라 정리한 리스트이다. 또한, 이 규칙은 특정 APN으로의 PDN 커넥션을 어느 무선 액세스에 대해서 제한해야 할지를 지정할 수 있다.
- NSWO(Non-seamless WLAN offload) 규칙: 이 규칙은 어느 트래픽이 WLAN으로 우회되어야 할지 우회되지 말아야 할지를 지정한다.
- ISMP(Inter-System Mobility Policy): UE에 의해서 수행되는 시스템 간 이동성 결정에 영향을 미치도록 사업자가 정의한 규칙의 집합이다. UE가 단독의 무선 액세스 인터페이스 상에서 IP 트래픽을 라우팅할 수 있을 때, UE는 가장 적합한 액세스 테크놀로지 타입 또는 액세스 네트워크를 주어진 시간에 선택하기 위해서, ISMP를 사용할 수 있다.
- RAN 규칙(RAN rule): 네트워크로부터 수신되는 규칙으로서, RAN(Radio Access Network) 지원 정보로도 불린다. RAN 규칙은 ANDSF ISRP/ISMP 없이 사용되는 RAN이 지원하는 WLAN 인터워킹 으로도 일컬어진다. 트래픽을 WLAN으로 이동시키기 위한 RAN 규칙이 충족되었을 때, UE의 AS(Access Stratum) 계층은 move-traffic-to-WLAN 인디케이션과 WLAN 식별자를 함께 UE의 상위 계층으로 전달한다. 또는, 트래픽을 3GPP 액세스로 이동시키기 위한 RAN 규칙이 충족되었을 때, UE의 AS(Access Stratum) 계층은 move-traffic-from-WLAN 인디케이션과 WLAN 식별자를 함께 UE의 상위 계층으로 전달한다. RAN 규칙에 대한 상세한 설명은 3GPP TS 23.401, TS 23.060, TS 23.402, TS 36.300, TS 36.304, TS 36.331, TS 25.304 그리고 TS 25.331를 참고하기로 한다.
- 로컬 운영 환경 정보(Local Operating Environment Information): This is a set of implementation specific parameters which describe the local environment in which the UE is operating.
- Network-Based IP Flow Mobility(NBIFOM): 네트워크 기반의 이동성 프로토콜 (GTP 또는 PMIP)에 기반한 IP flow mobility.
- UE 개시 NBIFOM(UE-initiated NBIFOM): UE가 IP flow mobility를 개시하는 NBIFOM.
- 네트워크 개시 NBIFOM(Network-initiated NBIFOM): 네트워크가 IP flow mobility를 개시하는 NBIFOM.
- 다중 액세스 PDN 연결(Multi-access PDN connection): 트래픽이 3GPP access 또는 WLAN access 또는 상기 두 access를 통해 라우팅될 수 있는 PDN connection. 단, 각 IP flow는 한번에 하나의 access를 통해서만 라우팅된다.
- 라우팅 필터(Routing filter): 라우팅 목적을 위해 IP flow를 identify하기 위해 사용하는 패킷 플로우의 IP 헤더 파라미터 값들/범위들의 집합.
- Routing access type: PDN connection의 IP flow들의 집합을 라우팅하는 access의 종류 (3GPP access 또는 WLAN access).
- Routing Rule (RR): 라우팅 필터와 라우팅 액세스 타입의 연계를 가능하게 하는 정보의 집합.
1. EPC (Evolved Packet Core)
도 1은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
EPC는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 캐퍼빌리티를 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.
구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크(Core Network)이며, 패킷-기반 실시간 및 비실시간 서비스를 지원할 수 있다. 기존의 이동 통신 시스템(즉, 2 세대 또는 3 세대 이동 통신 시스템)에서는 음성을 위한 CS(Circuit-Switched) 및 데이터를 위한 PS(Packet-Switched)의 2 개의 구별되는 서브-도메인을 통해서 코어 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 캐퍼빌리티(capability)를 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS(IP Multimedia Subsystem))을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway), PDN GW(Packet Data Network Gateway), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW(또는 S-GW)는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNodeB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW(또는 P-GW)는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME는, UE의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면(control plane) 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNodeB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.
ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 캐퍼빌리티(capability)를 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 1은 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트들이 존재할 수 있다.
표 1
레퍼런스 포인트 설명
S1-MME E-UTRAN와 MME 간의 제어 플레인 프로토콜에 대한 레퍼런스 포인트(Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME)
S1-U 핸드오버 동안 eNB 간 경로 스위칭 및 베어러 당 사용자 플레인 터널링에 대한 E-UTRAN와 SGW 간의 레퍼런스 포인트(Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunnelling and inter eNodeB path switching during handover)
S3 유휴(idle) 및/또는 활성화 상태에서 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성에 대한 사용자 및 베어러 정보 교환을 제공하는 MME와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 이 레퍼런스 포인트는 PLMN-내 또는 PLMN-간(예를 들어, PLMN-간 핸드오버의 경우)에 사용될 수 있음) (It enables user and bearer information exchange for inter 3GPP access network mobility in idle and/or active state. This reference point can be used intra-PLMN or inter-PLMN (e.g. in the case of Inter-PLMN HO).)
S4 (GPRS 코어와 SGW의 3GPP 앵커 기능 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 제공하는 SGW와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 또한, 직접 터널이 수립되지 않으면, 사용자 플레인 터널링을 제공함(It provides related control and mobility support between GPRS Core and the 3GPP Anchor function of Serving GW. In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunnelling.)
S5 SGW와 PDN GW 간의 사용자 플레인 터널링 및 터널 관리를 제공하는 레퍼런스 포인트. 단말 이동성으로 인해, 그리고 요구되는 PDN 연결성을 위해서 SGW가 함께 위치하지 않은 PDN GW로의 연결이 필요한 경우, SGW 재배치를 위해서 사용됨(It provides user plane tunnelling and tunnel management between Serving GW and PDN GW. It is used for Serving GW relocation due to UE mobility and if the Serving GW needs to connect to a non-collocated PDN GW for the required PDN connectivity.)
S11 MME와 SGW 간의 레퍼런스 포인트
SGi PDN GW와 PDN 간의 레퍼런스 포인트. PDN은, 오퍼레이터 외부 공용 또는 사설 PDN이거나 예를 들어, IMS 서비스의 제공을 위한 오퍼레이터-내 PDN일 수 있음. 이 레퍼런스 포인트는 3GPP 액세스의 Gi에 해당함(It is the reference point between the PDN GW and the packet data network. Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, e.g. for provision of IMS services. This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.)
도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.
도 2는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도시된 바와 같이, eNodeB는 RRC(Radio Resource Control) 연결이 활성화되어 있는 동안 게이트웨이로의 라우팅, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송, 방송 채널(BCH)의 스케줄링 및 전송, 업링크 및 다운링크에서의 자원을 UE에게 동적 할당, eNodeB의 측정을 위한 설정 및 제공, 무선 베어러 제어, 무선 허가 제어(radio admission control), 그리고 연결 이동성 제어 등을 위한 기능을 수행할 수 있다. EPC 내에서는 페이징 발생, LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면의 암호화, SAE 베어러 제어, NAS 시그널링의 암호화 및 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 단말과 기지국 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이고, 도 4는 단말과 기지국 사이의 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
상기 무선 인터페이스 프로토콜은 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한다. 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling) 전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다.
상기 프로토콜 계층들은 통신 시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.
이하에서, 상기 도 3에 도시된 제어 평면의 무선프로토콜과, 도 4에 도시된 사용자 평면에서의 무선 프로토콜의 각 계층을 설명한다.
제1 계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 상기 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송 채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 상기 전송 채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 전달된다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 전달된다.
물리채널(Physical Channel)은 시간축 상에 있는 여러 개의 서브프레임과 주파수축상에 있는 여러 개의 서브캐리어(subcarrier)로 구성된다. 여기서, 하나의 서브프레임(subframe)은 시간 축 상에 복수의 OFDM 심볼 (symbol)들과 복수의 서브캐리어들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 OFDM 심볼(Symbol)들과 복수의 서브캐리어들로 구성된다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 1개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.
상기 송신측과 수신측의 물리계층에 존재하는 물리 채널들은 3GPP LTE에 따르면, 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 및 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 등으로 나눌 수 있다.
제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저, 제2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면(Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널(Control Channel)과 사용자평면(User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널(Traffic Channel)로 나뉜다.
제2 계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다.
제2 계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.
제3 계층의 가장 상부에 위치한 무선 자원 제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선 베어러(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.
단말의 RRC와 무선망의 RRC계층 사이에 RRC 연결(RRC connection)이 수립된(established) 경우 단말은 RRC연결 모드(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 유휴 모드(Idle Mode)에 있게 된다.
이하 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC_CONNECTED 상태(state), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC_IDLE 상태라고 부른다. RRC_CONNECTED 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 단말은 E-UTRAN이 단말의 존재를 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA(Tracking Area) 단위로 핵심망이 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 단말은 셀에 비하여 큰 지역 단위로 해당 단말의 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 해당 단말이 RRC_CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 각 TA는 TAI(Tracking area identity)를 통해 구분된다. 단말은 셀에서 방송(broadcasting)되는 정보인 TAC(Tracking area code)를 통해 TAI를 구성할 수 있다.
사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 연결을 맺고, 핵심망에 단말의 정보를 등록한다. 이 후, 단말은 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말은 필요에 따라서 셀을 (재)선택하고, 시스템 정보(System information)나 페이징 정보를 살펴본다. 이를 셀에 캠프 온(Camp on)한다고 한다. RRC_IDLE 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정 (RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED 상태로 천이한다. RRC_IDLE 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도, 데이터 전송 시도 등이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
상기 RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management)등의 기능을 수행한다.
아래는 도 3에 도시된 NAS 계층에 대하여 상세히 설명한다.
NAS 계층에 속하는 eSM (evolved Session Management)은 Default Bearer 관리, Dedicated Bearer관리와 같은 기능을 수행하여, 단말이 망으로부터 PS서비스를 이용하기 위한 제어를 담당한다. Default Bearer 자원은 특정 Packet Data Network(PDN)에 최초 접속 할 시에 망에 접속될 때 망으로부터 할당 받는다는 특징을 가진다. 이때, 네트워크는 단말이 데이터 서비스를 사용할 수 있도록 단말이 사용 가능한 IP 주소를 할당하며, 또한 default bearer의 QoS를 할당해준다. LTE에서는 크게 데이터 송수신을 위한 특정 대역폭을 보장해주는 GBR(Guaranteed bit rate) QoS 특성을 가지는 bearer와 대역폭의 보장 없이 Best effort QoS 특성을 가지는 Non-GBR bearer의 두 종류를 지원한다. Default bearer의 경우 Non-GBR bearer를 할당 받는다. Dedicated bearer의 경우에는 GBR또는 Non-GBR의 QoS특성을 가지는 bearer를 할당 받을 수 있다.
네트워크에서 단말에게 할당한 bearer를 EPS(evolved packet service) bearer라고 부르며, EPS bearer를 할당 할 때 네트워크는 하나의 ID를 할당하게 된다. 이를 EPS Bearer ID라고 부른다. 하나의 EPS bearer는 MBR(maximum bit rate) 또는/그리고 GBR(guaranteed bit rate)의 QoS 특성을 가진다.
도 5는 3GPP LTE에서 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
랜덤 액세스 과정은 UE가 기지국과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당받기 위해 수행된다.
UE는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 eNodeB로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 랜덤 액세스 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 단말이 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
랜덤 액세스 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
UE는 임의로 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 eNodeB로 전송한다. UE는 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE는 은 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 eNodeB는 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 UE로 보낸다. 랜덤 액세스 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE는 RA-RNTI(random access-RNTI)로 마스킹된 PDCCH를 검출한다. UE는 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 랜덤 액세스 응답을 수신한다.
도 6은 무선자원제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이 RRC 연결 여부에 따라 RRC 상태가 나타나 있다. 상기 RRC 상태란 UE의 RRC 계층의 엔티티(entity)가 eNodeB의 RRC 계층의 엔티티와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(connected state)라고 하고, 연결되어 있지 않은 상태를 RRC 유휴 상태(idle state)라고 부른다.
상기 연결 상태(Connected state)의 UE는 RRC 연결(connection)이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE를 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 유휴 모드(idle state)의 UE는 eNodeB가 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 지역(Tracking Area) 단위로 핵심망(Core Network)이 관리한다. 상기 트래킹 지역(Tracking Area)은 셀들의 집합단위이다. 즉, 유휴 모드(idle state) UE는 큰 지역 단위로 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 단말은 연결 상태(connected state)로 천이해야 한다.
사용자가 UE의 전원을 맨 처음 켰을 때, 상기 UE는 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 유휴 모드(idle state)에 머무른다. 상기 유휴 모드(idle state)에 머물러 있던 UE는 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 eNodeB의 RRC 계층과 RRC 연결을 맺고 RRC 연결 상태(connected state)로 천이한다.
상기 유휴 모드(Idle state)에 있던 UE가 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 또는 상향 데이터 전송 등이 필요하다거나, 아니면 EUTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
유휴 모드(idle state)의 UE가 상기 eNodeB와 RRC 연결을 맺기 위해서는 상기한 바와 같이 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 진행해야 한다. RRC 연결 과정은 크게, UE가 eNodeB로 RRC 연결 요청 (RRC connection request) 메시지 전송하는 과정, eNodeB가 UE로 RRC 연결 설정 (RRC connection setup) 메시지를 전송하는 과정, 그리고 UE가 eNodeB로 RRC 연결 설정 완료 (RRC connection setup complete) 메시지를 전송하는 과정을 포함한다. 이와 같은 과정에 대해서 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
1) 유휴 모드(Idle state)의 UE는 통화 시도, 데이터 전송 시도, 또는 eNodeB의 페이징에 대한 응답 등의 이유로 RRC 연결을 맺고자 할 경우, 먼저 상기 UE는 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지를 eNodeB로 전송한다.
2) 상기 UE로부터 RRC 연결 요청 메시지를 수신하면, 상기 eNB는 무선 자원이 충분한 경우에는 상기 UE의 RRC 연결 요청을 수락하고, 응답 메시지인 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 상기 UE로 전송한다.
3) 상기 UE가 상기 RRC 연결 설정 메시지를 수신하면, 상기 eNodeB로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송한다. 상기 UE가 RRC 연결 설정 메시지를 성공적으로 전송하면, 비로소 상기 UE는 eNodeB과 RRC 연결을 맺게 되고 RRC 연결 모드로 천이한다.
2. V2X (vehicle to everything) 통신
도 7은 V2X (vehicle to everything) 통신 환경을 나타내는 도면이다.
차량은 사고 발생시 인명 피해와 재산상의 피해가 크게 발생한다. 따라서, 차량의 운행시 차량에 탑승한 사람의 안전 뿐만 아니라 보행자의 안전을 확보할 수 있는 기술에 대한 요구가 커지고 있다. 이에, 차량에 특화된 하드웨어와 소프트웨어 기반의 기술이 차량에 접목되고 있다.
3GPP에서 시작된 LTE기반 V2X (Vehicle-to-everything) 통신 기술도 IT(Informatin Technology) 기술이 차량에 접목되는 추세를 반영하고 있다. 일부 차종을 중심으로 통신기능(Connectivity function)이 적용되고 있으며, 통신 기능의 진화를 통해 차량간(V2V: Vehicle-to-Vehicle) 통신, 차량-인프라간(V2I: Vehicle-to-Infrastructure) 통신, 차량-보행자간 (V2P: Vehicle-to-Pedestrian) 통신, 차량-네트워크간 (V2N: Vehicle-to-Network) 통신을 지원하는 연구가 지속되고 있다.
V2X 통신에 의하면, 차량은 지속적으로 자신의 위치, 속도, 방향 등에 관한 정보를 브로드캐스팅한다. 브로드캐스팅된 정보를 수신한 주변의 차량은 자신 주변의 차량들의 움직임을 인지하여 사고 방지에 활용한다.
즉, 개인이 스마트폰 또는 스마트 시계등의 형태를 갖는 단말을 소지하는 것과 유사하게, 각 차량도 특정 형태의 단말(또는, UE: User Equipment)를 설치하게 된다. 이때, 차량에 설치되는 UE는 통신망에서 실제 통신 서비스를 제공받는 기기를 말하며, 예를 들어 차량에 설치되는 UE는 E-UTRAN 에서 eNB에 접속되어 통신 서비스를 제공받을 수 있다.
그러나, V2X 통신을 차량에 구현하는 과정에서는 여러가지 고려되어야 할 사항이 있다. 이는, V2X 기지국 등의 교통안전 기반시설의 설치에 천문학적인 비용이 필요하기 때문이다. 즉, 차량이 움직일 수 있는 모든 도로에서 V2X 통신이 지원되기 위해서는 수십 만개 이상의 V2X 기지국 설치가 요구된다. 또한, 각 네트워크 노드는 안정적인 서버와의 통신을 위해 유선망을 기본으로 사용하여 인터넷 또는 중앙 제어 서버에 접속하기 때문에, 유선망의 설치 유지 비용도 높다.
한편, 제안하는 V2X 통신 방법을 설명하기에 앞서 이하의 명세서에서 사용될 몇가지 용어들을 먼저 정의한다.
- RSU(Road Side Unit): V2I 통신을 지원하는 엔티티로, V2I 어플리케이션을 이용하여 UE로의 송신 및 UE로부터의 수신을 수행할 수 있는 엔티티를 의미한다. RSU는 eNB 또는 UE(특히, 고정적(stationary) UE)에 구현될 수 있다. RSU로 동작하는 eNB 또는 UE는 교통안전에 관련된 정보(예를 들어, 신호등 정보, 교통량 정보 등) 및/또는 주변의 차량 움직임에 관한 정보를 수집하며, V2I 통신의 대상이 되는 다른 UE로 정보를 전송하거나 다른 UE로부터의 정보를 수신한다.
- V2I 통신: V2X 통신의 하나의 타입으로, V2I 어플리케이션을 이용하는 UE와 RSU가 통신의 주체가 된다.
- V2N 통신: V2X 통신의 하나의 타입으로, V2N 어플리케이션을 사용하는 UE와 서빙 엔티티가 통신의 주체가 되며, UE와 서빙 엔티티는 LTE 네트워크 엔티티를 통해 서로 통신을 수행한다.
- V2P 통신: V2X 통신의 하나의 타입으로, V2P 어플리케이션을 사용하는 두 UE가 통신의 주체가 된다.
- V2V 통신: V2X 통신의 하나의 타입으로, V2V 어플리케이션을 사용하는 두 UE가 통신의 주체가 된다. V2P 통신과 구별되는 점은, V2P 통신은 어느 하나의 단말이 보행자의 단말이 되는 반면, V2V 통신은 어느 하나의 단말이 차량의 단말이 된다는 점이다.
- Uu 인터페이스(또는, E-UTRAN Uu 인터페이스): LTE/LTE-A 에서 정의되는 UE와 eNB 간의 인터페이스를 의미한다. 중계 노드(relay node)에 있어서는 중계 노드와 UE 간의 인터페이스를 의미할 수 있다.
- Un 인터페이스: 중계 노드와 eNB 간의 인터페이스를 의미한다. MBSFN(MBMS(Multimedia Broadcast/Multicast Services) over Single Frequency Network) 서브프레임에서 이루어지는 송수신에 이용되는 인터페이스를 의미한다.
- PC5 인터페이스: 두 UE 간의 직접 통신에 이용되는 인터페이스를 의미하며, ProSE(Proximity Service)를 지원하는 디바이스들 간의 통신에 이용되는 인터페이스이다.
- DSRC(Dedicated Short Range Communications): 차량용 근거리(short-range) 내지 중거리(medium-range) 무선 통신에 이용되는 프로토콜과 표준규격을 의미하며, 상술한 Uu, Un, PC5 인터페이스와는 다른 인터페이스를 이용하여 통신이 이루어진다.
3. 레이어(계층) 별 기능 및 동작
이하에서는 도 3 및 도 4에서 설명한 프로토콜 구조에서 각 레이어들의 기능과 동작을 구체적으로 설명한다. 도 8 내지 도 10은 각각하향링크/상향링크/사이드링크에 대한 레이어 2 구조를 도시하며, 레이어 2는 MAC 레이어, RLC 레이어, PDCP 레이어의 서브레이어(sublayer)들로 구분된다.
먼저, MAC 레이어는 앞서 설명했듯이 논리 채널을 전송 채널(즉, 전송 블록(Transport Block, TB))로 멀티플렉싱하는 동작을 담당하며, 이러한 멀티플렉싱 기능은 무선 자원을 효율적으로 사용하기 위한 기능이다. MAC 레이어는 멀티플렉싱에 반대되는 동작으로서 전송 채널로부터 논리 채널을 디멀티플렉싱(demultilexing)하는 동작 또한 담당한다.
단말에는 실제 데이터를 전송하기 위한 트래픽 논리 채널과 트래픽 논리 채널 및 통신 설정을 제어하는 정보를 주고받기 위한 제어 논리 채널이 설정된다. 특히, 단말이 다양한 종류의 서비스들(예를 들어, 음성 서비스, 인터넷 서비스, 스트리밍 서비스 등)을 사용중인 경우, 단말에는 복수의 논리 채널이 설정되어 각 서비스에 맞는 QoS가 제공된다. 예를 들어, 인터넷 서비스의 경우 데이터 전송 지연에는 둔감하지만 패킷 손실에 민감하며, 음성 서비스의 경우 패킷 손실에는 둔감하지만 전송 지연에는 민감하며, 스트리밍 서비스는 몇몇 패킷 손실은 용인되면서도 진송 지연에도 상당히 둔감하다. 즉, 각 서비스들은 각각 요구하는 QoS가 다르기 때문에, 각각 다른 논리 채널에 매핑된다.
이때, 실제 전송할 데이터가 발생하는 시점은 복수의 논리 채널 각각에 대해서 서로 다르다. 또한, 기지국이 각 단말에게 무선 자원을 할당하는 경우에 무선 자원의 양을 단말이 전송하려는 데이터 양에 정확히 맞추기도 어렵다. 예를 들어, 단말이 전송하려는 데이터 양은 1 byte 단위로 구분될 수 있지만, 기지국이 단말에게 할당하는 무선자원의 양은 100 byte(예를 들어) 단위로 구분될 수 있다. 물론, 기지국 또한 1 byte 단위로 무선 자원을 할당하도록 구현될 수도 있으나, 기지국에서 단말에게 무선 자원 할당을 위해 전송해야하는 제어 정보의 크기가 커지는 부담이 있다.
예를 들어, 단말의 논리 채널 1에는 1150 byte의 데이터가 쌓여있고, 논리 채널 2에는 1300 byte의 데이터가 쌓여있는 경우를 고려해본다. 이때, 기지국은 단말이 2000 byte의 데이터를 전송할 수 있도록 무선 자원을 할당한 경우, 단말은 할당받은 2000 byte의 자원을 아래의 3가지 방식에 따라 사용할 수 있다. 첫째로, 단말은 논리 채널 1의 1150 byte 데이터를 전송하고 나머지 850 byte는 패딩(padding) 데이터(의미없는 데이터)로 채울 수 있다. 둘째로, 단말은 논리 채널 2의 1300 byte 데이터를 전송하고 나머지 700 byte는 패딩 데이터로 채울 수 있다. 마지막으로, 단말은 논리 채널 1과 논리 채널 2의 데이터를 섞어서 총 2000 byte의 데이터를 전송할 수도 있다. 위 방법 중에서 3번째 방법이 무선 자원 활용 측면에서 가장 효율적이므로, LTE/LTE-A 표준 규격은 3번째 방법에 따라 동작하도록 설계되며, 이러한 방식이 상술한 MAC 레이어에서 처리되는 멀티플렉싱이다.
이어서, RLC 레이어는 상술한 바와 같이 데이터를 분할(segmentation) 및 연결(concatenation)함으로써, 하위 계층이 데이터를 전송하기에 적합하게끔 데이터 크기를 조절하는 동작을 수행한다. 분할 및 연결은 MAC 레이어에서 상술한 멀티플렉싱과 유사한 동작으로서, 멀티플렉싱은 채널의 데이터들이 하나의 데이터 유닛으로 묶이는 과정이라면 분할 및 연결은 같은 논리 채널 내에서 서로 다른 데이터 유닛들이 새로운 데이터 유닛으로 구성되는 과정을 의미한다.
구체적으로, 연결은 하위단으로 전달해야하는 데이터 유닛의 크기에 맞추기 위해, 상위단으로부터 수신한 서로 다른 데이터 유닛을 결합하는 과정을 의미한다. 분할은 하위단으로 전달해야하는 데이터 유닛의 크기에 맞추기 위해, 상위단으로부터 수신한 서로 다른 데이터 유닛을 쪼개는 과정을 의미한다.
PDCP 레이어는 상술한 바와 같이 IP 패킷 전송시에 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 기능을 수행하며, 제3자의 데이터 감청을 방지하기 위한 암호화 기능을 수행한다.
앞서 MAC 레이어 및 RLC 레이어에서 이루어지는 멀티플렉싱, 분할, 연결 과정에 대해 설명한 바 있다. 상술한 기능들은 하나의 기지국이 담당하는 복수의 단말 및 복수의 논리 채널에 대하여 무선 자원을 효율적으로 할당하는 데에 기여한다.
예를 들어 설명하면, 일반 사용자의 단말인 단말 1은 t0 시점에 100byte의 패킷을 생성하고, t3 시점에 200byte의 패킷을 생성하며, 경찰관의 단말인 단말 2는 t1 시점에 200byte의 패킷을 생성하고 t2 시점에 200byte의 패킷을 생성한다. 이때, 기지국은 2가지 방식으로 두 단말들에 자원을 할당할 수 있다. 첫째로, 기지국은 최대한 빠르게 무선 자원을 할당하도록 동작할 수 있다. 즉, 기지국은 t0 시점에 단말 1에 100byte의 무선 자원을 할당하고, t1 시점에 단말 2에 200byte의 무선 자원을 할당하고, t2 시점에 단말 2에 200byte의 무선 자원을 할당하고, t3 시점에 단말 1에 200byte의 무선 자원을 할당할 수 있다.
두번째 방식으로, 기지국은 단말에 무선 자원을 할당하는 최소한의 데이터 양을 정할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 어떠한 단말이 최소한 250 byte 이상의 데이터를 생성했을 때만 무선 자원을 할당하도록 설정될 수 있다. 이러한 방식에 의하면, 기지국은 t2 시점에 단말 2에 400byte의 무선 자원을 할당하고, t3 시점에 단말 1에 300byte의 무선 자원을 할당하게 된다. 두 가지 방식 중에서, 무선 자원 할당을 위한 메시지의 전송 오버헤드 및 단말의 우선 순위를 고려할 때, 2번째 방식의 동작이 더 합리적이다.
4.1 V2X 통신 환경에서 레이어 별 기능 및 동작
상술한 V2X 통신 환경은 차량용 단말(vehicle UE), RSU를 포함하는 교통 인프라 구조, 일반 보행자 간의 통신을 모두 포함한다. 이러한 객체들 간의 정보 교환을 통해 차량은 자신의 속도, 방향 정보를 주변에 알리거나 주변의 움직임에 관한 정보를 수집하게 되며, 각 차량들은 충돌 방지, 보행자 위험 감지가 가능하게 되어 교통 사고의 위험을 줄일 수 있다.
V2X 어플리케이션 관련 규격을 정의하는 IEEE, SAE(Society of Automotive Engineers), ETSI(European Telecommunications Standards Institute)와 같은 단체에서 정의한 내용에 의하면, V2X 어플리케이션 레이어에서는 교통 안전에 관련된 메시지를 최대 1초에 10번, 즉 10Hz 이하의 빈도로 생성하는 것을 규정하고 있다. 또한, 각각의 V2X 메시지의 최대 전달 지연은 100ms로 규정된다.
이와 같이 V2X 어플리케이션 레이어에서 최대 10Hz로 생성되는 V2X 메시지는, V2X 전송 레이어, 예를 들어 LTE/LTE-A 통신 프로토콜을 통해서 전송된다. 그런데, 통신 프로토콜을 통해 V2X 메시지가 전송되는 과정에서 V2X 전송 레이어가 적절한 컨텍스트 정보를 보유하지 못한다면, 오동작으로 인한 교통 안전에 방해가 될 수 있다. 예를 들어, 전송 레이어가 V2X 어플리케이션에게 통신 서비스를 제공하고 있다는 정보 또는 V2X 통신에 관련된 LTE/LTE-A 프로토콜 설정 정보를 가지지 못한 경우 등을 들 수 있다. 이러한 경우, 전송 레이어에서 통신의 효율을 높이기 위해 서로 다른 시간에 생성된 V2X 메시지를 하나로 묶어 전송하는 오동작이 발생하게 될 수도 있다.
예를 들어 설명하면, 단말 1은 V2X 용 논리 채널 1을 통해 t0 시점에 100byte의 데이터를 생성하고, t2(t0+150ms)에 100byte의 데이터를 생성하며, t3(t0+250ms)에 100byte의 데이터를 생성한다. 단말 2는 비-V2X용 논리 채널 2를 통해 t1(t0+50ms) 시점에 200byte의 데이터를 생성한다. 한편, 기지국은 특정 단말의 버퍼에 200byte 이상의 데이터가 쌓여있을 때에 무선 자원을 할당하는 경우를 고려한다.
상술한 예에서, 기지국은 t0 시점에 두 단말 어디에도 200byte의 데이터가 쌓이지 않았으므로 무선 자원을 할당하지 않는다. 기지국은 t1 시점에 단말 2에 200byte 이상의 데이터가 쌓여있어 무선 자원을 할당하며, 하나의 MAC PDU에 논리 채널 1 및 논리 채널 2의 데이터가 모두 포함된다. 이어서, 기지국은 t2 시점에 두 단말 어디에도 200byte의 데이터가 쌓이지 않아, 무선 자원을 할당하지 않으며 t3 시점에는 단말 1에 200byte 이상의 데이터가 쌓여 있어 무선 자원을 할당하게 된다.
상술한 과정은 무선 자원의 활용 측면에서는 효율적일 수 있으나, V2X 통신 환경이라는 점을 고려할 때 부적절할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 위 예에서 t1 시점에서 논리 채널 1과 논리 채널 2의 데이터가 섞여서 전송되는데, 논리 채널 1의 데이터는 V2X 데이터 이므로 어떠한 차량이 수신하더라도 문제가 없다. 반면에, 논리 채널 2의 데이터는 V2X 데이터가 아닌 비-V2X 데이터이므로, 특정 지정된 단말만 수신해야 한다. 그러나, t1 시점에서 전송된 MAC PDU 는 하나의 데이터 유닛에 두 가지 서로 다른 특성의 데이터가 함께 포함되므로 보안에 취약해지는 문제가 있으며, 서로 다른 특성의 데이터 패킷은 요구되는 에러 레이트(error rate) 또한 달라 문제가 될 수 있다. 나아가, V2X 데이터는 PC5 인터페이스로 전송될 수 있는 반면 비-V2X 데이터는 Uu 인터페이스로 전송될 수 있어 두 데이터가 멀티플렉싱 되지 말아야하는 경우도 발생할 수도 있다. 즉, V2X 통신 환경에서 MAC 레이어의 멀티플렉싱 기능으로 인한 문제가 발생할 수 있다.
이어서, t3 시점에서는 t2 및 t3 시점에 생성된 V2X 데이터가 하나로 묶여 전송된다. 그러나, t2 시점에 생성된 V2X 데이터는 100ms의 전달 지연 시간을 도과한 t3 시점에서 전송되게 되어, 의미없는 전송이 될 수 있다. 다시 말해서, 특정 V2X 데이터의 전송이 지연되는 것 자체로 문제가 될 수 있을 뿐만 아니라, 이미 의미없는 정보가 된 V2X 데이터를 전송함으로써 무선 자원과 전력이 불필요하게 낭비되는 문제 또한 발생하게 된다. 즉, V2X 통신 환경에서는 RLC 레이어에서의 연결(concatenation) 기능으로 인한 문제가 발생할 수 있다.
나아가, RLC 레이어에서의 분할(segmentation) 기능으로 인해 특정 논리 채널의 데이터가 나뉘어 전송된다면, 수신측에서 온전한 데이터 패킷을 수신할 확률이 낮아지게 될 수도 있다. 또한, 데이터 패킷이 나뉜다는 것은 어느 하나의 논리 채널이 지연되어 전송될 수 있음을 의미하므로, 앞서 설명한 바와 유사한 문제점이 발생할 수 있다. 즉, V2X 통신 환경에서는 RLC 레이어에서의 분할 기능으로 인한 문제가 발생할 수도 있다.
다시 말해서, 종래의 레이어 별 기능과 동작들은 V2X 통신 환경의 특징을 적절히 반영하지 못하는 부분들이 있어, V2X 통신 환경에서 오히려 통신 성능과 효율을 저해할 수 있다는 문제가 있다. 이하에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안을 제안한다.
4.2 V2X 통신 환경에서 제안하는 단말의 동작 방법 (실시 예 1)
이하에서는 V2X 통신 환경에서 제안하는 실시 예에 따른 레이어 별 동작 방법에 대해 설명한다. 특히, V2X 어플리케이션 레이어에서 생성된 정보를 하위 통신 레이어가 적절한 QoS로 전송하는 방안을 제안한다.
OSI 7 레이어 모델에 의하면, 하위 전송 레이어는 상위 어플리케이션 레이어에서 어떤 메시지를 생성했는지 또는 어떠한 용도의 어플리케이션인지에 대한 정보 없이 단순히 동작하게 된다. 따라서, 제안하는 실시 예에서는 각각의 전송 레이어에 설정 정보를 전달함으로써 V2X 통신의 QoS를 보장하는 방식으로 동작하게 된다.
도 11은 제안하는 실시 예에 따른 단말의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
먼저, 네트워크 엔티티는 단말에게 V2X 어플리케이션의 데이터를 어떠한 베어러를 통해서 전달할지 또는 각 프로토콜 레이어에서 V2X 데이터를 어떻게 처리해야 하는지 등에 관한 V2X 베어러 설정 정보(V2X bearer configuration information)를 전송한다(S1110).
V2X 베어러 설정 정보는 여러 가지 방식과 경로를 통해 단말에게 전달될 수 있다. 예를 들어, V2X 베어러 설정 정보는 ESM(EPS Session Management) 메시지 또는 EMM(EPS Mobility Management) 메시지와 같은 NAS 레이어 시그널링을 통해 단말에게 전달될 수 있으며, 네트워크 노드는 MME, S-GW, P-GW와 같은 코어 네트워크의 노드가 될 수 있다. 또는, V2X 베어러 설정 정보는 RRC 메시지와 같은 RRC 레이어의 시그널링을 통해 단말에게 전달될 수 있으며, 전용(dedicated) RRC 메시지 형태로 전달되거나 SIB(System Information Block)를 통해 V2X 기능이 인에이블(enable)된 단말에게 공통적으로 전달될 수 있다. 이때, 네트워크 노드는 eNB가 될 수 있다.
한편, V2X 베어러 설정 정보는 레이어 각각에 대한 엔티티 설정(entity configuration) 정보를 포함할 수 있으며, 예를 들어 PDCP 레이어, RLC 레이어, MAC 레이어 각각에 대한 엔티티 설정 정보가 포함될 수 있다.
먼저, PDCP 레이어에 대한 엔티티 설정 정보에 대해 설명한다. V2X 베어러 설정 정보는 PDCP 레이어가 PDCP PDU 를 구성할 때 연결(concatenation)을 수행할 수 있는지에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, V2X 베어러 설정 정보는 PDCP PDU에 2개 이상의 PDCP SDU(Service Data Unit)가 포함될 수 있는지에 대한 정보, 또는 하나의 PDCP PDU 에 PDCP SDU 가 1개만 포함되어야 하는지에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. PDCP PDU 에 1개의 PDCP SDU 만 포함될 수 있다고 설정되는 경우, PDCP 레이어는 PDCP PDU를 구성할 때 최대 1개의 PDCP SDU만 포함시켜야한다.
또한, V2X 베어러 설정 정보는 PDCP 레이어에서 하위 레이어(예를 들어, RLC 레이어)로 PDCP PDU 를 얼마나 자주 전달할 수 있는지에 대한 정보도 포함할 수 있다. 예를 들어, PDCP 엔티티가 PDCP PDU 를 RLC 레이어로 1초에 10번까지 전달할 수 있다고 설정된 경우, PDCP 엔티티는 RLC 레이어로 1초에 10개를 초과하는 PDCP PDU 를 전달할 수 없다. 또는, PDCP 엔티티가 PDCP PDU 를 RLC 레이어에 100ms에 1번까지 전달할 수 있다고 설정된 경우, PDCP 엔티티는 RLC 레이어에 PDCP PDU 를 전달한 시점으로부터 100ms가 지나야만 다음 PDCP PDU를 전달할 수 있다.
또는, V2X 베어러 설정 정보는 PDCP 레이어에서 PDCP PDU를 구성할 때 PDCP SDU를 분할(segmentation)하거나 연결(concatenation)할 수 있는지 없는지에 관한 설정 정보를 포함할 수 있다.
이어서, RLC 레이어에 대한 엔티티 설정 정보에 대해 설명한다. V2X 베어러 설정 정보는 RLC 레이어가 RLC PDU를 구성할 때 연결(concatenation)을 수행할 수 있는지에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, V2X 베어러 설정 정보는 RLC PDU에 2개 이상의 RLC SDU 가 포함될 수 있는지에 관련된 정보를 포함하거나 RLC PDU에 RLC SDU 가 1개만 포함되어야 하는지에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. RLC PDU 에 1개의 RLC SDU 만 포함되어야 한다고 설정되는 경우, RLC 레이어는 RLC PDU를 구성할 때 RLC PDU에 1개의 RLC SDU 만을 포함시켜야 한다.
앞서 설명했듯이, RLC 엔티티는 하위 레이어(예를 들어, MAC 레이어)로 데이터 유닛을 전달할 때 하위 레이어에서 요구한 크기의 데이터 유닛을 구성하여 전달한다. 이때, 하위 레이어에서 요구한 크기의 데이터 유닛을 구성할 때, RLC 엔티티는 상위 레이어로부터 전달받은 데이터 블록들을 이용한다. RLC 엔티티는 수신된 V2X 베어러 설정 정보로부터 분할 및/또는 연결이 인에이블 되었는지 아닌지 확인한다. 분할 및/또는 연결이 인에이블(또는 활성화)된 경우, RLC 엔티티는 데이터 블록을 자르거나 다른 데이터 블록들을 연결하여 데이터 유닛을 구성한다. 만약 분할 및/또는 연결이 디스에이블(또는 비활성화)된 경우, RLC 엔티티는 하나의 데이터 유닛에 하나의 데이터 블록만을 포함시키고, 어느 하나의 데이터 블록을 다른 데이터 블록으로 쪼개지 않는다. 상술한 V2X 베어러 설정 정보는 RLC 레이어가 RLC PDU 를 구성할 때 RLC SDU를 연결할 수 있는지 없는지에 대한 정보와 분할할 수 있는지 없는지에 대한 정보를 각각 분리하여 포함할 수 있다.
또한, V2X 베어러 설정 정보는 RLC 레이어에서 하위 레이어(에를 들어, MAC 레이어)에 RLC PDU를 얼마나 자주 전달할 수 있는지에 대한 정보도 포함할 수 있다. 예를 들어, RLC 엔티티가 RLC PDU를 MAC 레이어로 1초에 최대 10번 까지 전달할 수 있다고 설정되는 경우, RLC 엔티티는 MAC 레이어로 1초에 10개를 초과하는 RLC PDU를 전달할 수 없다. 또는, RLC 엔티티가 RLC PDU 를 MAC 레이어에 100ms에 1번까지 전달할 수 있다고 설정된 경우, RLC 엔티티는 MAC 레이어에 RLC PDU를 전달한 시점으로부터 100ms가 지나야만 다음 RLC PDU를 MAC 레이어로 전달할 수 있다.
아래의 표 2는 상술한 RRC 시그널링 형태로 단말에 전송되는 V2X 베어러 설정 정보의 예를 나타내며, 특히 RLC 레이어에 대한 설정 정보를 나타낸다.
표 2
Figure PCTKR2016007064-appb-I000001
V2X 베어러 설정 정보는 MAC 레이어에 대한 엔티티 설정 정보 또한 포함할 수 있다. V2X 베어러 설정 정보는 앞서 설명한 PDCP 레이어 및 RLC 레이어에 대한 설정 정보와 유사하게, MAC 레이어가 MAC PDU를 구성할 때, MAC SDU 를 연결 및/또는 분할할 수 있는지에 대한 설정 정보를 포함할 수 있다. 또한, V2X 베어러 설정 정보는 MAC 엔티티가 하위 레이어(예를 들어, PHY 레이어)로 MAC PDU를 얼마나 자주 전달할 수 있는지, 최대 전달 횟수나 전달 빈도에 대한 정보를 포함할 수도 있다.
한편, V2X 베어러 설정 정보는 MAC 레이어에서 MAC PDU를 구성할 때, MAC PDU에 서로 다른 RLC 엔티티의 데이터를 멀티플렉싱할 수 있는지 없는지에 대한 정보도 포함할 수 있다. 또한, V2X 베어러 설정 정보는 어떠한 논리 채널의 데이터에 대해서 멀티플렉싱이 가능/불가능한지에 대한 정보도 포함할 수 있다. 예를 들어, 논리 채널 1, 2, 3 중에서 논리 채널 1에 대한 멀티플렉싱이 금지된 경우, MAC PDU는 다음의 4가지 방식으로 구성될 수 있다. i) 논리 채널 1의 데이터만 포함하거나, ii) 논리 채널 2의 데이터만 포함하거나, iii) 논리 채널 3의 데이터만 포함하거나, iv) 논리 채널 2와 3의 데이터를 함께 포함.
또한, V2X 베어러 설정 정보는 어떠한 논리 채널에서 연결/분할이 금지되었는지에 대한 정보도 포함할 수 있다. MAC 엔티티는 MAC PDU를 구성하기 위해 MAC PDU에 각각의 논리 채널로부터 얼마만큼의 데이터가 포함되어야 하는지 결정한다. 이때, MAC PDU는 연결/분할이 금지된 논리 채널에 대해서 해당 논리 채널에 버퍼링된 데이터 블록의 크기를 확인한 뒤, 해당 논리 채널에 할당할 데이터 크기를 결정한다. 즉, 연결/분할이 금지된 논리 채널에 전송해야 할 데이터 블록이 존재하고 해당 논리 채널의 우선순위(priority)가 높은 경우, MAC 엔티티는 해당 논리 채널의 데이터 블록만 MAC PDU에 포함시킨다.
나아가, BSR(Buffer Status Report)/SR(Scheduling Request)와 관련하여, V2X 베어러 설정 정보는 MAC 레이어가 BSR을 수행할 때의 트리거링 조건, BSR 보고에 포함되는 내용에 관한 정보도 설정할 수 있다. 예를 들어, V2X 베어러 설정 정보는, V2X 어플리케이션 또는 V2X 관련 프로토콜 엔티티에서 데이터가 발생한 경우 BSR을 트리거할 수 있는지 아닌지에 대한 정보, 해당 데이터를 BSR에 포함시킬지 말지에 대한 정보, 가장 먼저 전송되어야 할 패킷에 대한 정보만을 BSR에 포함시킬 것인지에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. 또는, 상술한 내용을 확장하면, 기지국이 각 논리 채널 및 프로토콜 엔티티(PDCP/RLC/MAC)의 설정 정보를 단말에게 전송할 때, 추가적으로 각 프로토콜 엔티티에 데이터가 도착할때 각 프로토콜 엔티티가 BSR을 트리거할 수 있는지, 또는 해당 데이터의 정보가 BSR에 포함될 수 있는지에 대해서도 지시할 수 있다.
단말은 상술한 V2X 베어러 설정 정보를 수신하면, V2X 베어러 설정 정보에서 지시한 바에 따라 동작한다(S1120). 즉, 단말은 V2X 베어러 설정 정보에서 금지한 동작은 수행하지 않으며, 설정된 정보에 따라 허용된 동작만을 수행하며 데이터 패킷을 처리한다. 단말은 V2X 베어러 설정 정보에 따라 처리한 V2X 관련 데이터 패킷을 V2X 메시지 형태로 네트워크 엔티티에 전송한다(S1130).
이상에서는 각 레이어 별로 설정 정보가 단말에게 전송되는 실시 예를 설명하였다. 한편, 이와는 달리 V2X 어플리케이션 용으로 지정된 베어러에 대해 일괄적으로 특정한 동작이 설정될 수도 있다. 예를 들어, 네트워크 또는 어플리케이션으로부터 특정 베어러가 V2X 용으로 지정되었다(또는, 이와 유사한 방식으로 특정 용도로 지정되면)는 정보가 수신되면, 단말은 해당 베어러로 매핑된 각 레이어에 대해 미리 지정된 동작을 수행할 수 있다.
즉, 앞서 설명했던 각 레이어들의 동작에 대한 설정 항목들이 미리 지정된 값으로 일괄적으로 대체될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 특정 베어러가 V2X 용으로 지정되는 경우, MAC 레이어에서는 서로 다른 RLC PDU들의 멀티플렉싱을 수행하지 않고, RLC 레이어에서는 PDCP PDU들을 연결하지 않는다. 이러한 미리 지정된 기본(default) 값은 단말의 USIM에 저장되거나, 시스템 정보를 통해 단말에 알려지거나, OMA DM 과 같은 절차를 이용하여 단말에 전달될 수 있다.
이하에서는 논리 채널 별로 기능과 동작이 다르게 설정된 경우 단말의 구체적인 동작을 도 12 내지 도 15를 통해 설명한다. 도 12 내지 도 15에서, 논리 채널 1은 연결, 분할, 멀티플렉싱이 금지되며 논리 채널 2, 논리 채널 3은 연결, 분할, 멀티플렉싱이 허용되는 것으로 가정한다.
도 12(a) 및 도 12(b)는 논리 채널 1의 데이터 전송 과정을 도시한다. 논리 채널 1에 대해서는 연결과 분할이 금지되어 있으므로, 매 RLC PDU에는 하나의 PDCP PDU만이 포함된다(도 12(b)). MAC 레이어에서는 MAC PDU 1의 크기(300 byte)를 만족하기 위하여, 200byte의 MAC 페이로드에 100byte 만큼의 패딩(padding)을 추가한다.
도 12(a)에서, RLC 1 레이어는 PDCP PDU 1및 PDCP PDU 2의 전송 요청이 수신됨에 따라(S1205, S1210) 각각의 데이터 패킷을 위한 무선 자원을 할당받으며(S1215, S1235), MAC 레이어로부터 RLC PDU를 각각 요청받는다(S1220, S1240). RLC 1 레이어는 RLC PDU 1, RLC PDU 2를 구성하여 MAC 레이어로 전달하며(S1225, S1245), MAC 레이어는 MAC PDU 1, MAC PDU 2를 각각 PHY 레이어를 통해 전송한다(S1230, S1250).
도 13(a) 및 도 13(b)는 논리 채널 2의 데이터 전송 과정을 도시한다. 논리 채널 2의 경우 연결과 분할이 허용되므로, RLC PDU 에 PDCP PDU 가 하나 이상 연결되어 포함될 수 있을 뿐 아니라, PDCP PDU 2는 분할되어 RLC PDU 1과 RLC PDU 2로 나뉘게 된다(도 13(b)). MAC 레이어에서는 200 byte의 PDCP PDU 1과 100byte의 일부 PDCP PDU 2를 연결하여 구성된 RLC PDU 1을 MAC PDU 1에 포함시켜 300byte의 MAC PDU 1을 전송하며(S1330), 나머지 100byte의 일부 PDCP PDU 2로 구성되는 RLC PDU 2에 100 byte의 패딩을 추가하여 구성된 MAC PDU 2를 전송한다(S1350). 즉, 논리 채널 2에 대해서는 연결과 분할이 허용되기 때문에, 단말은 RLC PDU 를 구성할 때 MAC에서 요청한 RLC PDU 를 만족하기 위하여 복수의 PDCP PDU 데이터를 분할/연결하여 최대한 많은 데이터를 RLC PDU 에 포함시킨다.
도 14(a) 및 도 14(b)는 논리 채널 1 및 논리 채널 2의 데이터 전송 과정을 도시한다. 논리 채널 1은 멀티플렉싱이 금지되어 있기 때문에, 300 byte의 MAC PDU 1에 여유 공간이 남아있음에도 불구하고 논리 채널 2의 데이터가 MAC PDU 1에 포함되지는 않는다(도 14(b)). 즉, 도 14에서는 논리 채널 1에 대한 멀티플렉싱이 금지되어 있기 때문에, 함께 전송되는 논리 채널 2의 멀티플렉싱이 허용되어 있음에도 불구하고 도 12(a) 및 도 12(b)의 경우와 유사한 결과가 발생한다.
도 15(a) 및 도 15(b)는 논리 채널 2 및 논리 채널 3의 데이터 전송 과정을 도시한다. 논리 채널 2와 논리 채널 3은 모두 멀티플렉싱이 허용되어 있고 논리 채널 2의 데이터를 MAC PDU 1에 채우고도 100 byte의 공간이 남기 때문에, 논리 채널 3의 100 byte의 일부 데이터가 MAC PDU 1에 포함된다. 논리 채널 3에서 MAC PDU 1에 포함된 일부 데이터를 제외한 나머지 데이터는 MAC PDU 2에 포함된다.
이상에서는 각 레이어의 설정 정보가 V2X 시나리오와 관련된 경우를 설명하였다. 그러나, 제안하는 발명과 실시 예는 V2X 서비스 또는 V2X 어플리케이션에만 한정되어 적용되는 것은 아니다. 즉, 기지국은 단말의 프로토콜/레이어에 관련된 정보를 RRC 시그널링으로 전달할 때, 각 프로토콜/레이어 엔티티의 동작과 기능에 대한 설정 정보를 포함시켜 전송할 수 있다. 예를 들어, RRC 시그널링은 RLC 엔티티의 설정 정보로써 RLC 엔티티가 분할/연결을 수행할 수 있는지에 대한 정보를 포함할 수 있으며, MAC 엔티티의 설정 정보로써 MAC 엔티티가 멀티플렉싱을 수행할 수 있는지에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이러한 설정 정보를 수신한 단말은 설정 정보가 지시하는 바에 따라 각 프로토콜 엔티티를 설정하고 동작한다.
한편, 기지국은 단말에게 설정 정보를 전달할 때 각각의 프로토콜 엔티티의 용도에 관련된 정보를 함께 전달할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 RLC 엔티티에 대한 설정 정보를 단말로 전달할 때, RLC 엔티티가 V2X서비스 용인지에 대한 정보를 함께 알려줄 수 있다. 이러한 경우, V2X 용으로 지정된 RLC 엔티티는 V2X 서비스에 대해 미리 지정된 기능 또는 동작을 적용할 수 있다. 이러한 과정은 도 11에서 각 레이어들이 미리 저장된 설정 값을 적용하는 과정과 유사하게 동작할 수 있다.
또한, 기지국과 단말은 RRC 메시지를 통해서 각각의 무선 베어러 또는 프로토콜 엔티티에 대한 설정 정보를 교환한다. 이때, 기지국은 단말에게 어떠한 엔티티가 V2X 용인지 아닌지, 또는 어떠한 무선 베어러에 연결/분할/멀티플렉싱을 적용할 것인지 말 것인지 등을 알려줄 수도 있다. 아래의 표 3은 RRC 연결 재설정(RRC connection reconfiguration) 메시지의 구현 예를 나타낸다.
표 3
표 3의 RRC 연결 재설정 메시지는 무선 베어러의 설정 정보를 포함하는데, 이 메시지는 'RRCConnectionReconfiguration-r8-IEs' IE(Information Element)를 포함하며, 이 IE는 'RadioResourceConfigDedicated' 파라미터를 포함하고, 이 파라미터는 'SRB-ToAddModList' 및 'DRB-ToAddModList' 파라미터들을 각각 포함한다. 이때, DRB-ToAddModList 파라미터에는 eps-bearer 및 drb-bearer 에 대한 정보가 포함된다. 따라서, 기지국은 eps-bearer 및 drb-bearer에 대한 정보에 V2X용 베어러라는 정보를 포함시킴으로써, 해당 베어러가 V2X 용으로 사용될 것 임을 단말에 알릴 수 있다.
상술한 내용에 더하여, RRC 연결 재설정 메시지는 해당 베어러에 설정된 PDCP 엔티티 및 RLC 엔티티에서 연결 및 분할을 수행할 수 있는지의 정보를 더 포함할 수도 있다. 기지국은 각 베어러에 대해 연결/분할이 적용되는지 여부를 추가적으로 알려줌으로써, 만약 베어러 별로 V2X 용으로 사용된다는 정보를 알려주지 않는 경우라 하더라도 V2X 관련 데이터 패킷에 대한 연결/분할 여부를 지시할 수 있다. 만약 단말이 V2X 베어러에는 항상 분할 및 연결을 적용하지 않기로 결정된 경우, V2X 베어러임을 나타내는 정보만으로 단말의 동작이 제어될 수 잇기 때문에, 연결/분할 여부를 나타내는 필드는 RRC 연결 재설정 메시지에 포함되지 않을 수도 있다.
한편, 단말의 어플리케이션 레이어에는 수 많은 어플리케이션들이 존재한다. 그런데, 만약 어플리케이션과 커뮤니케이션 레이어가 분리되어 있다면 커뮤니케이션 레이어에서는 자신이 어플리케이션 레이어로부터 전달 받은 데이터가 어떠한 어플리케이션에 속하는지 알 수 없다. 예를 들어, 노트북 컴퓨터에 LTE 통신 모듈이 USB로 연결된 경우, 노트북 어플리케이션에서는 임의의 시간에 임의의 데이터를 생성하고, 노트북에 설치된 운영 체제는 데이터를 USB로 연결된 LTE 통신 모듈로 전달한다. 따라서, LTE 통신 모듈은 IP 패킷만 전달 받아서는 IP 패킷이 어떠한 어플리케이션 용인지 알 수 없고, 상술한 연결/분할 적용 여부를 판판단하기 곤란할 수 있다.
이를 해결하기 위해, 기지국, MME 또는 P-GW는 자신이 취합한 정보 또는 자신이 제공하는 서비스의 정보를 이용하여, IP 패킷과 어플리케이션의 매칭에 관련된 정보를 단말에게 전달한다. 이에 따라, 통신 레이어에서 어떠한 데이터에 관련된 어플리케이션을 판별하거나 전달 받은 데이터를 어떠한 베어러로 매핑해야 하는지에 관련된 정보를 TFT(Traffic Flow Template)라 한다. 네트워크는 TFT를 바탕으로 단말에게 특정 어플리케이션의 데이터를 어떠한 베어러를 이용해 전송해야 하는지 알려주고, 나아가 해당 베어러에서 분할/연결/멀티플렉싱이 허용되었는지 또한 알려줄 수 있다.
또 다른 방식으로, V2X의 경우를 예로 들면 차량용 단말에 V2X 모듈이 설치되는 점을 고려하면, V2X 어플리케이션이 데이터를 생성하여 차량의 통신 모듈에 전달할 때 V2X 데이터라는 플래그(flag)를 설정하여 함께 전달할 수도 있다. 즉, 비디오 스트리밍 어플리케이션에서는 V2X 데이터 플래그가 설정되지 않기 대문에, 통신 모듈은 플래그를 전달받은 데이터가 V2X 데이터 인지 아닌지를 플래그를 이용하여 판별할 수 있다. 도 16은 이러한 실시 예에 따른 단말의 V2X 데이터 전송 방법을 설명하는 흐름도이다.
단말은 먼저 네트워크와의 연결을 생성하기 위한 접속 절차(attach procedure)를 수행한다(S1610). 단말의 어플리케이션이 활성화되면(S1620), 네트워크는 단말에서 활성화된 어플리케이션들을 고려하여 EPS 베어러를 생성한다(S1630). 네트워크로부터 EPS 베어러와 어플리케잉션 데이터들 간의 매핑 관계를 나타내는 정보가 단말로 전송될 수 있다. 이러한 정보는 상술한 V2X 베어러 설정 정보 또는 TFT 관련 정보의 형태로 ㄷ단말에 전달될 수 있다. 단말은 수신한 정보를 바탕으로 특정 어플리케이션의 데이터가 특정 베어러 또는 논리 채널을 통해 전달됨을 알 수 있다.
이어서, 어플리케이션 1의 데이터가 생성되면(S1640), 단말은 생성된 데이터를 전달하기 위해 연결 설정을 요청한다(S1650). 네트워크는 단말에게 연결을 설정해주고(S1660), 연결에 관련된 상세 정보를 전달한다. 이러한 정보는 논리 채널, PDCP 레이어, RLC 레이어, MAC 레이어 각각에 대한 설정 정보를 포함할 수 있으며, 예를 들어 논리 채널 또는 각 레이어들에 대한 연결/분할/멀티플렉싱에 수행될 수 있는지를 설정하는 정보가 단말로 전달될 수 있다. 이어서, 단말은 특정 어플리케이션에서 생성된 데이터를 PDCP/RLC/MAC 레이어로 각각 전달하며(S1670), 설정 정보에 따라 처리된 데이터는 네트워크 엔티티로 전달된다.
상술한 내용에 의하면, 특정 어플리케이션의 데이터를 처리함에 있어서, 레이어 별로 연결/분할/멀티플렉싱을 선택적으로 수행함으로써 해당 어플리케이션의 특성에 적합한 QoS 관리가 가능하게 된다.
5. V2X 시나리오에서 제안하는 단말의 V2X 통신 방법
이하에서는, V2X 시나리오 및 V2X 통신 환경에서 발생할 수 있는 문제점과 이를 개선하기 위한 단말의 V2X 통신 방법을 제안한다.
5.1 실시 예 2
도 17은 제안하는 또 다른 실시 예에 따른 V2X 네트워크 아키텍쳐를 도시하는 도면이다. 차량용 단말은 RSU eNB 를 통해서 직접 어플리케이션(예를 들어, ITS(Intellegent Transport System)) 서버와 통신하며 정보를 주고 받는다. 도 17에 도시된 바와 같이 차량용 단말이 ITS 서버와 정보를 주고받기 위한 가장 간단한 구현 방식으로, 단말이 ITS 서버의 주소를 사전 설정을 통해 미리 보유하는 것이다. 즉, 제조사가 차량용 단말을 출고할 때 ITS 서버의 정보를 단말에 설정하고, 단말이 동작시에 기저장된 정보를 이용하는 방식이다.
그러나, 실제 네트워크 배치 구조를 고려할 때 이러한 방식은 한계가 있다. 우선, ITS 서버가 관리하는 영역에는 한계가 있을 수 밖에 없다. 즉, 교통 안전과 같이 시간에 예민한 정보는 지연시간을 줄이는 것이 필수적이기 때문에, 어느 국가의 전 지역을 고정된 ITS 서버가 커버하기는 한계가 있다. 특히, 시간이 지날수록 V2X 서비스의 가입자가 증가하게 되면 하나의 고정된 ITS 서버로는 그 부하를 감당하기가 더 어렵게 된다. 또한, 예를 들어 부산에 있는 차량이 서울의 교통상황에 대한 정보를 받을 필요는 없다. 즉, 하나의 ITS 서버가 관리하는 영역은 제한되어야 하고, 이에 따라 고정된 ITS 서버의 정보를 단말에 미리 할당하는 것은 한계가 있다. 이에 따라, 실제적으로는 도 18과 같은 네트워크 엔티티들의 배치(deployment) 구조가 예상된다. 도 18의 구조에 의하면, ITS 서버가 소정의 로컬 영역을 커버하는 로컬 서버의 형태로 배치된다. 이러한 로컬 서버는 RTT(Round Trip Time), 관심있는 정보의 종류 등의 조건에 따라 분리되어 설치된다.
도 18에서 단말이 도로를 따라 움직이면서 새로운 지역으로 진입하게 된다. 이때, 새로운 지역마다 담당하는 V2X 서버가 별도로 존재한다. 즉, 차량용 단말이 고속으로 이동하는 경우 빠르게 V2X 서버를 발견 및 등록하여 V2X 관련 교통 정보를 빠르게 받아보는 것이 요구된다. 다시 말해서, 단말이 이동하면서 로컬 ITS 서버의 주소를 파악하는 방식의 개선이 필요하다.
이러한 환경에서 차량용 단말의 동작 과정에 대해 구체적으로 설명한다. 먼저, 단말은 캠프 온(camp on)할 셀을 선택한다. 이때, 단말은 RSU 기지국으로의 캠핑을 우선적으로 고려할 수 있다. 즉, 단말은 셀 선택 과정에서 V2X 기능을 지원하거나 ITS 기능을 지원한다는 정보를 전송하는 셀을 우선적으로 선택하여 캠프 온 할 수 있다. 캠프 온 할 셀을 선택한 단말은 접속 절차 또는 TAU(Tracking Area Update) 절차 등을 수행하며, 이러한 접속 절차 또는 TAU 절차에서 ITS 서버의 주소가 단말에 알려질 수 있다.
아직 등록 절차가 이루어지지 않았다면, 단말은 ITS 서버로의 등록 절차를 수행한다. 이때, ITS 서버의 주소는 접속 절차(예를 들어, TAU 절차, SR(Service Request) 절차, Attach Request 절차 등) 또는 PDN 연결 수립 절차(PDN connectivity establishment procedure) 등을 통해 네트워크 노드(예를 들어, MME)로부터 단말에 전달될 수 있다. 또는, DNS 쿼리(DNS query)를 통해서 단말이 직접 ITS 서버의 주소를 획득할 수도 있으며, SIB를 통해서 네트워크 노드(예를 들어, eNB)가 단말에게 ITS 서버 주소를 알려줄 수도 있다.
ITS 서버는 차량용 단말의 등록 절차를 검증 및 허가하며, 자신의 데이터 베이스 또는 기타 서버(예를 들어, HSS 서버)의 데이터 베이스를 이용하여 단말의 정보(subscription)를 확인한다. 단말의 접속 절차를 통해서, 네트워크는 단말의 ITS 서비스 관련 정보를 확인할 수도 있다. 또한, 등록 절차를 통해서 ITS 서버는 단말의 컨텍스트 정보를 저장하며, 이러한 정보는 ITS 서버가 단말에게 유니캐스트(unicast)/멀티캐스트(multicast) 데이터를 전송하기 위해 단말의 IP 주소를 저장하는 방식으로 구현될 수 있다.
ITS 서버는 단말에게 등록 절차의 결과를 알려주며, 나아가 단말로 하여금 어떠한 정보를 어떠한 상황에서 자신에게 전송할 것인지 지시할 수도 있다. 차량용 단말은 지시된 상황과 조건에 따라 ITS 서버에 정보를 전송하며, ITS 서버 또한 단멜에게 정보를 전송한다.
상술한 실시 예에 의하면, 고속으로 이동하는 차량용 단말이 로컬 서버의 형태로 구현되는 ITS 서버의 주소를 단말이 신속하게 알 수 있게 되며, 이에 따라 단말은 분리 구현되는 ITS 서버와의 통신을 간단한 절차를 통해서 개시할 수 있게 된다.
5.2 실시 예 3
도 19는 제안하는 또 다른 실시 예에 따른 단말의 V2X 통신 방법을 도시하는 흐름도이다.
일반적으로, LTE/LTE-A 서비스가 제공되는 셀(cell)은 네트워크 사업자가 특정 주파수에 맞는 기지국을 설치함으로써 개인들에게 통신 서비스를 제공하는 단위가 된다. 따라서, 사업자가 특정 셀을 테스트하기 위한 경우가 아니라면, 모든 셀은 특별한 제약없이 가입된 사용자에게 제공되어야 한다.
그런데, 특정 주파수 대역이 V2X용으로만 지정될 경우, 특히 국가 정책적으로 할당되는 경우에는 해당 주파수 대역에서 V2X 서비스 외에 다른 서비스가 제공될 수 없다. 따라서, 셀에서 SIB가 전송되는 측면에서는 차이가 없다 하더라도, V2X 단말 외의 단말들(예를 들어, 일반 스마트폰)은 V2X 용으로 할당된 셀에 머물러서는 안된다.
따라서, V2X 단말이 아닌 비-V2X(non-V2X) 단말이 V2X용 셀 또는 V2X용 주파수에 캠프 온하는 문제를 방지하기 위해, 셀은 자신이 어떠한 용도의 셀인지 단말에게 알려줘야 한다. 특히, 비-V2X 단말은 자신이 결국 서비스를 제공받을 수 없는 셀에 캠프 온 하면서 셀에서 서비스 거절 메시지(service reject message)를 수신하기 까지 어떠한 데이터도 주고받을 수 없다. 따라서, 이러한 서비스 공백을 방지하기 위해서라도 셀이 자신의 용도를 단말에게 알려주어 불필요한 시그널링 오버헤드와 자원 낭비를 방지할 필요가 있다.
V2X는 차량간의 통신을 위한 기술로서, LTE/LTE-A 기술을 기반으로 한다. 따라서, 기본적으로는 어떠한 셀에서 V2X를 지원한다면, 해당 셀은 스마트폰과 같은 일반 단말의 사용자도 지원하게 된다. 그러나, V2X 서비스는 차량간의 충돌 방지와 같은 공익적인 목적을 갖는 서비스이므로, 해당 V2X 서비스를 사용하는 사용자에게 엄격한 QoS가 보장되어야 한다. 예를 들어, 차량 간의 충돌이 예상된다면 충돌을 알리는 정보가 즉각적으로 송신 및 수신되어야 한다. 이러한 엄격한 QoS를 보장하기 위해서, 특정 사업자들은 V2X 용으로 사용되는 주파수에 일반적인 사용자(비-V2X 단말의 사용자)의 단말 접근을 막고자 할 수도 있다.
현재의 LTE/LTE-A 통신 규격에 의하면, 사업자는 어떠한 셀에 대해 단말의 접속을 막기 위해 2가지 방법을 사용할 수 있다. 첫째로, 사업자는 셀의 SIB를 통해서 '차단됨(barred)' 이라는 정보를 전송할 수 있다. 이러한 방법은, 비-V2X 단말 사용자의 접근을 막을 수는 있지만, 해당 셀로 모든 단말의 접근을 막게 되어 V2X 단말 사용자의 접근도 막게 된다는 문제점이 있다.
둘째로, 사업자는 셀의 상태를 '운영자의 사용을 위해 예약됨(reserved for operator use)' 이라는 상태로 설정할 수도 있다. 이 방법은 단말의 USIM에 설정된 AC(Access Class) 값이 특정한 값(11 또는 15)으로 설정된 단말만 셀에 접근할 수 있게 한다. AC가 11 또는 15인 USIM의 단말은 사업자의 망 관리 목적으로 제한된 AC를 갖는 단말이다. 따라서, 이 방법은 사업자와 관련있는 차량의 단말만 접근하게 되는 문제점이 발생한다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 이하에서는 각 셀에서 V2X 전용 상태 값을 단말에 전송하는 방안을 제안한다. 제안하는 실시 예에 의하면, 각각의 셀은 자신이 일반 연결 서비스를 제공하는지 여부를 지시할 수 있다. 각각의 셀은 2X 서비스를 지원하지 않는 단말이 캠프 온 할수 있는지 없는지를 지시할 수 있다. 예를 들어, 셀이 V2X 용 단말만 캠프온할 수 있다고 지시하는 경우, 스마트폰과 같이 V2X 기능이 없는 다른 단말은 해당 셀을 선택하거나 캠프온 할 수 없다. 이러한 경우, V2X 서비스를 지원하지 않는 단말은 해당 셀이 금지되거나 접속불가한 셀, 즉 부적절한 셀로 인식한다. (Each cell indicates whether the cell provides normal connectivity service or not. Each cell indicates whether UEs not supporting V2X service can camp on or not. For example, if a cell indicates that only UEs for V2X can camp on, other UE such as smartphone without V2X function should not select/camp on that cell. In this case, UEs not supporting V2x service regards the cell as prohibited or unacceptable cell, not suitable cell.)
나아가, 각각의 셀은 자신이 V2X를 위한 셀인지 여부를 지시할 수도 있다. 예를 들어, 특정 셀이 자신이 V2X를 위한 셀임을 지시하는 경우, V2X를 지원하지 않는 다른 단말들은 해당 셀을 선택하거나 캠프 온 해서는 안된다. 이러한 경우, V2X 서비스를 지원하지 않는 단말은 해당 셀이 금지되거나 접속불가한 셀, 즉 부적절한 셀로 인식한다. (Preferably, each cell indicates whether the cell is for V2X or not. For example, if a cell indicates that it is a cell for V2X, other UE which does not support V2X should not select/camp on that cell. In this case, UEs not supporting V2x service regards the cell as prohibited or acceptable cell, not suitable cell.) 또한, SIB 타입2가 브로드캐스트 되지 않는 경우, V2X 서비스에 가입되지 않은 단말은 해당 셀에 캠프온 하지 않는다. (Preferably, when System Information Block Type 2 is not broadcast, UE which is not subscribed to V2X service does not camp on the cell.)
아래의 표 4는 상술한 바와 같이 각 셀에서 V2X 전용 상태 값을 브로드캐스팅하는 과정이 SIB 타입 1으로 구현되는 실시 예를 나타낸다.
표 4
Figure PCTKR2016007064-appb-I000003
상술한 실시 예에 의하면, 셀을 통해서 브로드캐스팅하는 시스템 정보에 해당 셀이 V2X를 위한 셀인지가 지시되어, V2X를 지원하는 단말과 비-V2X 단말을 구별하여 캠프 온하게끔 동작할 수 있다.
6. 장치 구성
도 20은 제안하는 실시 예에 따른 노드 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
제안하는 실시 예에 따른 단말 장치(100)는, 송수신장치(110), 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다. 송수신장치(110)은 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 송신하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 또는, 송수신장치(110)는 송신부와 수신부로 분리되어 구현될 수도 있다. 단말 장치(100)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 단말 장치(100) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 단말 장치(100)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 본 발명에서 제안하는 단말 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리(130)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
도 20을 참조하면, 제안하는 실시 예에 따른 네트워크 노드 장치(200)는 송수신장치(210), 프로세서(220) 및 메모리(230)를 포함할 수 있다. 송수신장치(210)는 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 송신하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 네트워크 노드 장치(200)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 송수신장치(210)는 송신부와 수신부로 분리되어 구현될 수도 있다. 프로세서(220)는 네트워크 노드 장치(200) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 네트워크 노드 장치(200)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 본 발명에서 제안하는 네트워크 노드 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리(230)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
또한, 위와 같은 단말 장치(100) 및 네트워크 장치(200)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 장치, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상술한 바와 같은 단말의 동작 방법 및 V2X 통신 방법은 3GPP 시스템뿐 아니라, 그 외에도 IEEE 802.16x, 802.11x 시스템을 포함하는 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 환경에서 UE(User Equipment)가 네트워크 엔티티와 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 네트워크 엔티티로부터 프로토콜 엔티티 설정 정보를 수신하는 단계;
    상기 UE의 제1 프로토콜 엔티티에서, 상기 UE의 어플리케이션이 전송을 요청하는 SDU(Service Data Unit)를 수신하는 단계;
    상기 제1 프로토콜 엔티티의 동작을 지시하는 상기 프로토콜 엔티티 설정 정보에 따라, 상기 제1 프로토콜 엔티티에서, 상기 SDU에 대한 연결(concatenation) 또는 분할(segmentation) 없이 제1 프로토콜 PDU(Protocol Data Unit)를 생성하는 단계;
    상기 제1 프로토콜 엔티티가 제2 프로토콜 엔티티로 상기 제1 프로토콜 PDU를 전달하는 단계;
    상기 제2 프로토콜 엔티티에서, 상기 제1 프로토콜 PDU에 기초하여 제2 프로토콜 PDU를 생성하는 단계; 및
    상기 UE의 제3 프로토콜 엔티티에서, 상기 제2 프로토콜 PDU를 상기 네트워크 엔티티로 전송하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로토콜 엔티티는 RLC(Radio Link Control) 레이어이고, 상기 제2 프로토콜 엔티티는 MAC(Medium Access Control) 레이어이고, 상기 제3 프로토콜 엔티티는 PHY(Physical) 레이어인 것인, 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로토콜 엔티티 설정 정보는 제1 프로토콜 PDU에 제1 프로토콜 SDU(Service Data Unit)가 2개 이상 포함될 수 있는지 여부를 지시하는 것인, 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로토콜 엔티티 설정 정보는 제1 프로토콜 SDU가 둘 이상의 제1 프로토콜 PDU에 나뉘어 포함될 수 있는지 여부를 지시하는 것인, 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로토콜 엔티티 설정 정보는 하나의 제2 프로토콜 PDU에 서로 다른 제1 프로토콜 엔티티로부터의 제2 프로토콜 SDU가 2 개 이상 포함될 수 있는지 여부를 지시하는 것인, 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로토콜 엔티티 설정 정보는 상기 제1 프로토콜 엔티티가 상기 제2 프로토콜 엔티티로 상기 제1 프로토콜 PDU를 전달하는 빈도를 지시하는 것인, 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프로토콜 엔티티 설정 정보는 상기 제2 프로토콜 엔티티가 멀티플렉싱을 적용할 것인지 여부를 논리 채널 별로 다르게 지시하는 것인, 통신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프로토콜 엔티티 설정 정보는 전용(dedicated) RRC(Radio Resource Control) 시그널링을 통해 수신되는 것인, 통신 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 통신 환경은 V2X(Vehicle to Everything) 통신 환경이고, 상기 어플리케이션은 V2X 어플리케이션이며, 상기 프로토콜 엔티티 설정 정보는 V2X 설정 정보인 것인, 통신 방법.
  10. 무선 통신 환경에서 UE(User Equipment)가 네트워크 엔티티와 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 네트워크 엔티티로부터 프로토콜 엔티티 설정 정보를 수신하는 단계;
    상기 UE의 제1 프로토콜 엔티티에서, 상기 UE의 어플리케이션이 전송을 요청하는 SDU(Service Data Unit)를 수신하는 단계;
    상기 제1 프로토콜 엔티티에서, 상기 SDU에 기초하여 제1 프로토콜 PDU(Protocol Data Unit)를 생성하는 단계;
    상기 제1 프로토콜 엔티티가 제2 프로토콜 엔티티로 상기 제1 프로토콜 PDU를 전달하는 단계;
    상기 제2 프로토콜 엔티티의 동작을 지시하는 상기 프로토콜 엔티티 정보에 따라, 상기 제2 프로토콜 엔티티에서, 상기 제1 프로토콜 PDU에 대한 멀티플렉싱(multiplexing) 없이 제2 프로토콜 PDU를 생성하는 단계; 및
    상기 UE의 제3 프로토콜 엔티티에서, 상기 제2 프로토콜 PDU를 상기 네트워크 엔티티로 전송하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  11. V2X(Vehicle to Everything) 통신 환경에서 네트워크 엔티티와 통신을 수행하는 UE(User Equipment)에 있어서,
    송신부;
    수신부; 및
    상기 송신부 및 상기 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 네트워크 엔티티로부터 프로토콜 엔티티 설정 정보를 수신하고,
    상기 UE의 제1 프로토콜 엔티티에서, 상기 UE의 어플리케이션이 전송을 요청하는 SDU(Service Data Unit)를 수신하고,
    상기 제1 프로토콜 엔티티의 동작을 지시하는 상기 프로토콜 엔티티 설정 정보에 따라, 상기 제1 프로토콜 엔티티에서, 상기 SDU에 대한 연결(concatenation) 또는 분할(segmentation) 없이 제1 프로토콜 PDU(Protocol Data Unit)를 생성하고,
    상기 제1 프로토콜 엔티티가 제2 프로토콜 엔티티로 상기 제1 프로토콜 PDU를 전달하고,
    상기 제2 프로토콜 엔티티에서, 상기 제1 프로토콜 PDU에 기초하여 제2 프로토콜 PDU를 생성하며,
    상기 UE의 제3 프로토콜 엔티티에서, 상기 제2 프로토콜 PDU를 상기 네트워크 엔티티로 전송하는 것인, UE.
  12. V2X(Vehicle to Everything) 통신 환경에서 네트워크 엔티티와 통신을 수행하는 UE(User Equipment)에 있어서,
    송신부;
    수신부; 및
    상기 송신부 및 상기 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 네트워크 엔티티로부터 프로토콜 엔티티 설정 정보를 수신하고,
    상기 UE의 제1 프로토콜 엔티티에서, 상기 UE의 어플리케이션이 전송을 요청하는 SDU(Service Data Unit)를 수신하고,
    상기 제1 프로토콜 엔티티에서, 상기 SDU에 기초하여 제1 프로토콜 PDU(Protocol Data Unit)를 생성하고,
    상기 제1 프로토콜 엔티티가 제2 프로토콜 엔티티로 상기 제1 프로토콜 PDU를 전달하고,
    상기 제2 프로토콜 엔티티의 동작을 지시하는 상기 프로토콜 엔티티 정보에 따라, 상기 제2 프로토콜 엔티티에서, 상기 제1 프로토콜 PDU에 대한 멀티플렉싱(multiplexing) 없이 제2 프로토콜 PDU를 생성하며,
    상기 UE의 제3 프로토콜 엔티티에서, 상기 제2 프로토콜 PDU를 상기 네트워크 엔티티로 전송하는 것인, UE.
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