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WO2017030423A1 - 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 v2x 동작 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 v2x 동작 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말 Download PDF

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Publication number
WO2017030423A1
WO2017030423A1 PCT/KR2016/009215 KR2016009215W WO2017030423A1 WO 2017030423 A1 WO2017030423 A1 WO 2017030423A1 KR 2016009215 W KR2016009215 W KR 2016009215W WO 2017030423 A1 WO2017030423 A1 WO 2017030423A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
message
terminal
resource pool
cell
high priority
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2016/009215
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이승민
서한별
김명섭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Electronics Inc filed Critical LG Electronics Inc
Priority to US15/753,166 priority Critical patent/US10772107B2/en
Publication of WO2017030423A1 publication Critical patent/WO2017030423A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/56—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/14—Direct-mode setup
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/70—Admission control; Resource allocation
    • H04L47/82—Miscellaneous aspects
    • H04L47/821—Prioritising resource allocation or reservation requests
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • 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]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/53—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on regulatory allocation policies

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a V2X operation method performed by a terminal in a wireless communication system and a terminal using the method.
  • ITU-R International Telecommunication Union Radio communication sector
  • IP Internet Protocol
  • 3rd Generation Partnership Project is a system standard that meets the requirements of IMT-Advanced.
  • Long Term Evolution is based on Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) / Single Carrier-Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) transmission.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier-Frequency Division Multiple Access
  • LTE-A LTE-Advanced
  • LTE-A is one of the potential candidates for IMT-Advanced.
  • D2D Device-to-Device
  • D2D is drawing attention as a communication technology for a public safety network.
  • Commercial communication networks are rapidly changing to LTE, but current public safety networks are mainly based on 2G technology in terms of cost and conflict with existing communication standards. This gap in technology and the need for improved services have led to efforts to improve public safety networks.
  • Public safety networks have higher service requirements (reliability and security) than commercial communication networks, and require direct signal transmission and reception, or D2D operation, between devices, especially when cellular coverage is not available or available. .
  • D2D operation may have various advantages in that it transmits and receives signals between adjacent devices.
  • the D2D user equipment has a high data rate and low delay and can perform data communication.
  • the D2D operation may distribute traffic that is driven to the base station, and may also serve to extend the coverage of the base station if the terminal performing the D2D operation serves as a relay.
  • the above-mentioned extension of D2D communication, including the transmission and reception of signals between vehicles, is particularly called V2X (VEHICLE-TO-X) communication.
  • the D2D (or V2X) message transmitted by the UE may include a relatively high priority D2D (or V2X) message and a relatively low priority D2D (or V2X) message.
  • the relatively high priority D2D (or V2X) message may mean a (SECURITY) message having a relatively large payload size, or may mean a (SECURITY) message transmitted / received at a relatively long period. have.
  • the D2D (or V2X) message-related (time / frequency) transmission resource location having a relatively high priority of different terminals collided (some or all), so that the corresponding (relatively high priority) D2D (or V2X)
  • a problem may occur in which instability of D2D (or V2X) communication becomes higher.
  • the present invention is to provide a method for efficiently transmitting and receiving a D2D (or V2X) message of a relatively high priority.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a V2X operation method performed by a terminal in a wireless communication system and a terminal using the same.
  • a dedicated resource pool used for transmitting a high priority V2X message is allocated, but the dedicated resource pool Includes a plurality of resource regions and transmits the high priority V2X message based on the dedicated resource pool.
  • the dedicated resource pool may be one resource pool designated according to a preset offset value among a plurality of resource pools allocated to the terminal.
  • allocating a dedicated resource pool used to transmit the high priority V2X message may include: allocating a plurality of transmission resource pools and a dedicated resource pool used for transmitting a high priority D2D message among the plurality of transmission resource pools.
  • the candidate of the dedicated resource pool includes a first resource pool and a second resource pool, wherein one of the first resource pool and the second resource pool transmits the high priority V2X message. It may include determining a dedicated resource pool to be used for.
  • the dedicated resource pool may be a first resource pool designated according to a preset first offset value among a plurality of resource pools allocated to the terminal and a second resource pool designated according to a preset second offset value.
  • the high priority V2X message may be transmitted based on a randomly selected resource of the first resource pool.
  • the dedicated resource pool may be configured with a relatively larger amount of transmission resources than the resource pool to which the V2X message of low priority is transmitted.
  • the method may further include determining a resource region where a relatively high priority D2D message transmitted from another terminal is detected among the plurality of resource regions on the dedicated resource pool, and transmitting the high priority D2D message.
  • the high priority D2D message may be transmitted using the detected resource region.
  • the resource region is set such that the high priority V2X message is transmitted on a resource region different from that of a high priority V2X message transmitted from another terminal among a plurality of resource regions on the dedicated resource pool.
  • the V2X message may further be transmitted using the configured resource region.
  • the high priority V2X message may be a V2X message having a relatively long period.
  • the high priority V2X message may be a V2X message having a relatively large payload size.
  • the high priority V2X message may be a V2X message about a CERTIFICATE.
  • the terminal includes a radio frequency (RF) unit for transmitting and receiving a radio signal and a processor operating in conjunction with the RF unit, wherein the processor is a high priority V2X (vehicle) to X) allocate a dedicated resource pool used for message transmission, wherein the dedicated resource pool includes a plurality of resource regions and transmits the high priority V2X message based on the dedicated resource pool.
  • RF radio frequency
  • a method of operating a D2D performed by a terminal in a wireless communication system and a terminal using the same are provided.
  • a V2X operation method performed by a terminal in a wireless communication system and a terminal using the same.
  • the terminal according to the present invention prevents (part or all) collisions of (time / frequency) transmission resource positions related to D2D (or V2X) messages having a relatively high priority of different terminals, thereby corresponding (relatively high priority). Stable delivery (or reception) of D2D (or V2X) messages) may be ensured, thereby increasing the stability of the D2D communication.
  • FIG. 1 shows a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of a terminal in an RRC idle state.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of establishing an RRC connection.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a RRC connection resetting process.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a RRC connection reestablishment procedure.
  • FIG. 8 illustrates substates and substate transition processes that a UE may have in an RRC_IDLE state.
  • FIG 10 shows examples of arrangement of terminals and cell coverage for ProSe direct communication.
  • 11 shows a user plane protocol stack for ProSe direct communication.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method for transmitting a D2D message having a high priority according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a flowchart of a method for transmitting a D2D message having a high priority according to another embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart of a method for transmitting a D2D message having a high priority according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 shows an example of setting resource areas of different sizes with respect to a resource pool to which a message having a high priority is transmitted and a resource pool to which a message having a low priority is transmitted.
  • 20 is a flowchart of a method for transmitting a D2D message having a high priority according to another embodiment of the present invention.
  • 21 is a block diagram illustrating a terminal in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • E-UTRAN Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network
  • LTE Long Term Evolution
  • the E-UTRAN includes a base station (BS) 20 that provides a control plane and a user plane to a user equipment (UE).
  • the terminal 10 may be fixed or mobile and may be called by other terms such as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a mobile terminal (MT), a wireless device (Wireless Device), and the like.
  • the base station 20 refers to a fixed station communicating with the terminal 10, and may be referred to by other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like.
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • access point and the like.
  • the base stations 20 may be connected to each other through an X2 interface.
  • the base station 20 is connected to a Serving Gateway (S-GW) through an MME (Mobility Management Entity) and an S1-U through an Evolved Packet Core (EPC) 30, more specifically, an S1-MME through an S1 interface.
  • S-GW Serving Gateway
  • MME Mobility Management Entity
  • EPC Evolved Packet Core
  • EPC 30 is composed of MME, S-GW and P-GW (Packet Data Network-Gateway).
  • the MME has information about the access information of the terminal or the capability of the terminal, and this information is mainly used for mobility management of the terminal.
  • S-GW is a gateway having an E-UTRAN as an endpoint
  • P-GW is a gateway having a PDN as an endpoint.
  • Layers of the Radio Interface Protocol between the terminal and the network are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems.
  • L2 second layer
  • L3 third layer
  • the RRC Radio Resource Control
  • the RRC layer located in the third layer plays a role of controlling radio resources between the terminal and the network. To this end, the RRC layer exchanges an RRC message between the terminal and the base station.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane.
  • 3 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane.
  • the user plane is a protocol stack for user data transmission
  • the control plane is a protocol stack for control signal transmission.
  • a physical layer (PHY) layer provides an information transfer service to a higher layer using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer, which is an upper layer, through a transport channel. Data is moved between the MAC layer and the physical layer through the transport channel. Transport channels are classified according to how and with what characteristics data is transmitted over the air interface.
  • MAC medium access control
  • the physical channel may be modulated by an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the functions of the MAC layer include mapping between logical channels and transport channels and multiplexing / demultiplexing into transport blocks provided as physical channels on transport channels of MAC service data units (SDUs) belonging to the logical channels.
  • the MAC layer provides a service to a Radio Link Control (RLC) layer through a logical channel.
  • RLC Radio Link Control
  • RLC layer Functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs.
  • QoS Quality of Service
  • the RLC layer has a transparent mode (TM), an unacknowledged mode (UM), and an acknowledged mode (Acknowledged Mode).
  • TM transparent mode
  • UM unacknowledged mode
  • Acknowledged Mode acknowledged mode
  • AM Three modes of operation (AM).
  • AM RLC provides error correction through an automatic repeat request (ARQ).
  • the RRC (Radio Resource Control) layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for the control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, re-configuration, and release of radio bearers.
  • RB means a logical path provided by the first layer (PHY layer) and the second layer (MAC layer, RLC layer, PDCP layer) for data transmission between the terminal and the network.
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • Functions of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the user plane include delivery of user data, header compression, and ciphering.
  • the functionality of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the control plane includes the transfer of control plane data and encryption / integrity protection.
  • the establishment of the RB means a process of defining characteristics of a radio protocol layer and a channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method.
  • RB can be further divided into SRB (Signaling RB) and DRB (Data RB).
  • SRB is used as a path for transmitting RRC messages in the control plane
  • DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
  • the UE If an RRC connection is established between the RRC layer of the UE and the RRC layer of the E-UTRAN, the UE is in an RRC connected state, otherwise it is in an RRC idle state.
  • the downlink transmission channel for transmitting data from the network to the UE includes a BCH (Broadcast Channel) for transmitting system information and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
  • Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • the uplink transport channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
  • RACH random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • MTCH multicast traffic
  • the physical channel is composed of several OFDM symbols in the time domain and several sub-carriers in the frequency domain.
  • One sub-frame consists of a plurality of OFDM symbols in the time domain.
  • the RB is a resource allocation unit and includes a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers.
  • each subframe may use specific subcarriers of specific OFDM symbols (eg, the first OFDM symbol) of the corresponding subframe for the physical downlink control channel (PDCCH), that is, the L1 / L2 control channel.
  • Transmission Time Interval is a unit time of subframe transmission.
  • the RRC state refers to whether or not the RRC layer of the UE is in a logical connection with the RRC layer of the E-UTRAN. If connected, the RRC connected state (RRC_CONNECTED), if not connected, the RRC idle state ( RRC_IDLE). Since the UE in the RRC connected state has an RRC connection, the E-UTRAN can grasp the existence of the corresponding UE in a cell unit, and thus can effectively control the UE. On the other hand, the UE of the RRC idle state cannot be understood by the E-UTRAN, and is managed by the CN (core network) in units of a tracking area, which is a larger area unit than the cell. That is, the UE in the RRC idle state is identified only in a large area unit, and must move to the RRC connected state in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data.
  • CN core network
  • the terminal When the user first powers on the terminal, the terminal first searches for an appropriate cell and then stays in an RRC idle state in the cell.
  • the UE in the RRC idle state needs to establish an RRC connection, it establishes an RRC connection with the E-UTRAN through an RRC connection procedure and transitions to the RRC connected state.
  • RRC connection procedure There are several cases in which the UE in RRC idle state needs to establish an RRC connection. For example, an uplink data transmission is necessary due to a user's call attempt, or a paging message is sent from E-UTRAN. If received, a response message may be sent.
  • the non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • EMM-REGISTERED EPS Mobility Management-REGISTERED
  • EMM-DEREGISTERED EMM-DEREGISTERED
  • the initial terminal is in the EMM-DEREGISTERED state, and the terminal performs a process of registering with the corresponding network through an initial attach procedure to access the network. If the attach procedure is successfully performed, the UE and the MME are in the EMM-REGISTERED state.
  • an EPS Connection Management (ECM) -IDLE state In order to manage a signaling connection between the UE and the EPC, two states are defined, an EPS Connection Management (ECM) -IDLE state and an ECM-CONNECTED state, and these two states are applied to the UE and the MME.
  • ECM EPS Connection Management
  • ECM-IDLE state When the UE in the ECM-IDLE state establishes an RRC connection with the E-UTRAN, the UE is in the ECM-CONNECTED state.
  • the MME in the ECM-IDLE state becomes the ECM-CONNECTED state when it establishes an S1 connection with the E-UTRAN.
  • the E-UTRAN does not have context information of the terminal.
  • the UE in the ECM-IDLE state performs a terminal-based mobility related procedure such as cell selection or cell reselection without receiving a command from the network.
  • a terminal-based mobility related procedure such as cell selection or cell reselection without receiving a command from the network.
  • the terminal when the terminal is in the ECM-CONNECTED state, the mobility of the terminal is managed by the command of the network.
  • the terminal In the ECM-IDLE state, if the position of the terminal is different from the position known by the network, the terminal informs the network of the corresponding position of the terminal through a tracking area update procedure.
  • the system information includes essential information that the terminal needs to know in order to access the base station. Therefore, the terminal must receive all system information before accessing the base station, and must always have the latest system information. In addition, since the system information is information that all terminals in a cell should know, the base station periodically transmits the system information.
  • System information is divided into a master information block (MIB) and a plurality of system information blocks (SIB).
  • the MIB may include a limited number of parameters, the most essential and most frequently transmitted, required to be obtained for other information from the cell.
  • the terminal first finds the MIB after downlink synchronization.
  • the MIB may include information such as downlink channel bandwidth, PHICH settings, SFNs that support synchronization and operate as timing criteria, and eNB transmit antenna settings.
  • the MIB may be broadcast transmitted on a broadband channel (BCH).
  • BCH broadband channel
  • SIB1 SystemInformationBlockType1
  • SIB2 SystemInformationBlockType2
  • SIB1 and all system information messages are sent on the DL-SCH.
  • the E-UTRAN may be dedicated signaling while the SIB1 includes a parameter set equal to a previously set value, and in this case, the SIB1 may be transmitted by being included in an RRC connection reconfiguration message.
  • SIB1 includes information related to UE cell access and defines scheduling of other SIBs.
  • SIB1 is a PLMN identifier of a network, a tracking area code (TAC) and a cell ID, a cell barring status indicating whether a cell can be camped on, and a cell required for cell reselection. It may include the lowest reception level, and information related to the transmission time and period of other SIBs.
  • TAC tracking area code
  • SIB2 may include radio resource configuration information common to all terminals.
  • SIB2 includes uplink carrier frequency and uplink channel bandwidth, RACH configuration, paging configuration, uplink power control configuration, sounding reference signal configuration, PUCCH configuration supporting ACK / NACK transmission, and It may include information related to the PUSCH configuration.
  • the UE may apply the acquisition and change detection procedure of the system information only to the primary cell (PCell).
  • the E-UTRAN may provide all system information related to the RRC connection state operation when the corresponding SCell is added through dedicated signaling.
  • the E-UTRAN may release the SCell under consideration and add it later, which may be performed with a single RRC connection reset message.
  • the E-UTRAN may set parameter values different from those broadcast in the SCell under consideration through dedicated signaling.
  • Essential system information can be defined as follows.
  • the UE When the UE is in the RRC idle state: The UE should ensure that it has valid versions of MIB and SIB1 as well as SIB2 to SIB8, which may be subject to the support of the considered radio access technology (RAT).
  • RAT radio access technology
  • the terminal When the terminal is in the RRC connection state: The terminal should ensure that it has a valid version of MIB, SIB1 and SIB2.
  • the system information can be guaranteed valid up to 3 hours after acquisition.
  • services provided by a network to a terminal can be classified into three types as follows.
  • the terminal also recognizes the cell type differently according to which service can be provided. The following describes the service type first, followed by the cell type.
  • Limited service This service provides Emergency Call and Tsunami Warning System (ETWS) and can be provided in an acceptable cell.
  • ETWS Emergency Call and Tsunami Warning System
  • Normal service This service means a public use for general use, and can be provided in a suitable or normal cell.
  • This service means service for network operator. This cell can be used only by network operator and not by general users.
  • the cell types may be classified as follows.
  • Acceptable cell A cell in which the terminal can receive limited service. This cell is a cell that is not barred from the viewpoint of the terminal and satisfies the cell selection criteria of the terminal.
  • Suitable cell The cell that the terminal can receive a regular service. This cell satisfies the conditions of an acceptable cell, while at the same time satisfying additional conditions. As an additional condition, this cell must belong to a Public Land Mobile Network (PLMN) to which the terminal can access, and must be a cell which is not prohibited from performing a tracking area update procedure of the terminal. If the cell is a CSG cell, the terminal should be a cell that can be connected to the cell as a CSG member.
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Barred cell A cell that broadcasts information that a cell is a prohibited cell through system information.
  • Reserved cell A cell that broadcasts information that a cell is a reserved cell through system information.
  • 4 is a flowchart illustrating an operation of a terminal in an RRC idle state. 4 illustrates a procedure in which a UE, which is initially powered on, registers with a network through a cell selection process and then reselects a cell if necessary.
  • the terminal selects a radio access technology (RAT) for communicating with a public land mobile network (PLMN), which is a network to be serviced (S410).
  • RAT radio access technology
  • PLMN public land mobile network
  • S410 a network to be serviced
  • Information about the PLMN and the RAT may be selected by a user of the terminal or may be stored in a universal subscriber identity module (USIM).
  • USIM universal subscriber identity module
  • the terminal selects a cell having the largest value among the cells whose measured signal strength or quality is greater than a specific value (Cell Selection) (S420). This is referred to as initial cell selection by the UE that is powered on to perform cell selection. The cell selection procedure will be described later.
  • the terminal receives system information periodically transmitted by the base station.
  • the above specific value refers to a value defined in the system in order to ensure the quality of the physical signal in data transmission / reception. Therefore, the value may vary depending on the RAT applied.
  • the terminal performs a network registration procedure (S430).
  • the terminal registers its information (eg IMSI) in order to receive a service (eg paging) from the network.
  • a service eg paging
  • the terminal does not register with the access network, but registers with the network when the network information (eg, TAI) received from the system information is different from the network information known to the network. .
  • the terminal performs cell reselection based on the service environment provided by the cell or the environment of the terminal (S440).
  • the terminal provides better signal characteristics than the cell of the base station to which the terminal is currently connected if the strength or quality of the signal measured from the base station (serving base station) currently being served is lower than the value measured from the base station of the neighboring cell.
  • Select one of the other cells. This process is called Cell Re-Selection, which is distinguished from Initial Cell Selection of Step 2.
  • a time constraint is placed. The cell reselection procedure will be described later.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of establishing an RRC connection.
  • the terminal sends an RRC connection request message to the network requesting an RRC connection (S510).
  • the network sends an RRC connection setup message in response to the RRC connection request (S520). After receiving the RRC connection configuration message, the terminal enters the RRC connection mode.
  • the terminal sends an RRC Connection Setup Complete message used to confirm successful completion of RRC connection establishment to the network (S530).
  • RRC connection reconfiguration is used to modify an RRC connection. It is used to establish / modify / release RBs, perform handovers, and set up / modify / release measurements.
  • the network sends an RRC connection reconfiguration message for modifying the RRC connection to the terminal (S610).
  • the UE sends an RRC connection reconfiguration complete message used to confirm successful completion of the RRC connection reconfiguration to the network (S620).
  • PLMN public land mobile network
  • PLMN is a network deployed and operated by mobile network operators. Each mobile network operator runs one or more PLMNs. Each PLMN may be identified by a mobile country code (MCC) and a mobile network code (MCC). The PLMN information of the cell is included in the system information and broadcasted.
  • MCC mobile country code
  • MCC mobile network code
  • PLMN selection In PLMN selection, cell selection and cell reselection, various types of PLMNs may be considered by the terminal.
  • HPLMN Home PLMN
  • MCC Mobility Management Entity
  • Equivalent HPLMN A PLMN that is equivalent to an HPLMN.
  • Registered PLMN A PLMN that has successfully completed location registration.
  • ELMN Equivalent PLMN
  • Each mobile service consumer subscribes to HPLMN.
  • HPLMN When a general service is provided to a terminal by HPLMN or EHPLMN, the terminal is not in a roaming state.
  • a service is provided to a terminal by a PLMN other than HPLMN / EHPLMN, the terminal is in a roaming state, and the PLMN is called a VPLMN (Visited PLMN).
  • PLMN public land mobile network
  • PLMN is a network deployed or operated by a mobile network operator. Each mobile network operator operates one or more PLMNs. Each PLMN may be identified by a mobile country code (MCC) and a mobile network code (MCC). The PLMN information of the cell is included in the system information and broadcasted.
  • MCC mobile country code
  • MCC mobile network code
  • the terminal attempts to register the selected PLMN. If the registration is successful, the selected PLMN becomes a registered PLMN (RPLMN).
  • the network may signal the PLMN list to the UE, which may consider PLMNs included in the PLMN list as PLMNs such as RPLMNs.
  • the terminal registered in the network should be reachable by the network at all times. If the terminal is in the ECM-CONNECTED state (same as RRC connected state), the network recognizes that the terminal is receiving the service. However, when the terminal is in the ECM-IDLE state (same as the RRC idle state), the situation of the terminal is not valid in the eNB but is stored in the MME. In this case, the location of the UE in the ECM-IDLE state is known only to the MME as the granularity of the list of tracking areas (TAs).
  • a single TA is identified by a tracking area identity (TAI) consisting of the PLMN identifier to which the TA belongs and a tracking area code (TAC) that uniquely represents the TA within the PLMN.
  • TAI tracking area identity
  • TAC tracking area code
  • the UE selects a cell having a signal quality and characteristics capable of receiving an appropriate service from among cells provided by the selected PLMN.
  • the terminal selects / reselects a cell of appropriate quality and performs procedures for receiving service.
  • the UE in the RRC idle state should always select a cell of appropriate quality and prepare to receive service through this cell. For example, a terminal that has just been powered on must select a cell of appropriate quality to register with the network. When the terminal in the RRC connected state enters the RRC idle state, the terminal should select a cell to stay in the RRC idle state. As such, the process of selecting a cell satisfying a certain condition in order for the terminal to stay in a service standby state such as an RRC idle state is called cell selection.
  • the cell selection is performed in a state in which the UE does not currently determine a cell to stay in the RRC idle state, it is most important to select the cell as soon as possible. Therefore, if the cell provides a radio signal quality of a predetermined criterion or more, even if this cell is not the cell providing the best radio signal quality to the terminal, it may be selected during the cell selection process of the terminal.
  • an initial cell selection process in which the terminal does not have prior information on the radio channel. Accordingly, the terminal searches all radio channels to find an appropriate cell. In each channel, the terminal finds the strongest cell. Thereafter, the terminal selects a corresponding cell if it finds a suitable cell that satisfies a cell selection criterion.
  • the terminal may select the cell by using the stored information or by using the information broadcast in the cell.
  • cell selection can be faster than the initial cell selection process.
  • the UE selects a corresponding cell if it finds a cell that satisfies a cell selection criterion. If a suitable cell that satisfies the cell selection criteria is not found through this process, the UE performs an initial cell selection process.
  • the cell selection criteria may be defined as in Equation 1 below.
  • Equation 1 each variable of Equation 1 may be defined as shown in Table 1 below.
  • Srxlev Cell selection RX level value (dB) Squal Cell selection quality value (dB) Q rxlevmeas Measured cell RX level value (RSRP) Q qualmeas Measured cell quality value (RSRQ) Q rxlevmin Minimum required RX level in the cell (dBm) Q qualmin Minimum required quality level in the cell (dB) Q rxlevminoffset Offset to the signalled Q rxlevmin taken into account in the Srxlev evaluation as a result of a periodic search for a higher priority PLMN while camped normally in a VPLMN Q qualminoffset Offset to the signaled Q qualmin taken into account in the Squal evaluation as a result of a periodic search for a higher priority PLMN while camped normally in a VPLMN Pcompensation max (P EMAX -P PowerClass , 0) (dB) P EMAX Maximum TX power level an UE may use when transmitting on the uplink in the cell (d
  • the signaled values Q rxlevminoffset and Q qualminoffset may be applied only when cell selection is evaluated as a result of a periodic search for a higher priority PLMN while the UE is camping on a regular cell in the VPLMN.
  • the terminal may perform cell selection evaluation using stored parameter values from other cells of the higher priority PLMN.
  • the terminal After the terminal selects a cell through a cell selection process, the strength or quality of a signal between the terminal and the base station may change due to a change in mobility or a wireless environment of the terminal. Therefore, if the quality of the selected cell is degraded, the terminal may select another cell that provides better quality. When reselecting a cell in this way, a cell that generally provides better signal quality than the currently selected cell is selected. This process is called cell reselection.
  • the cell reselection process has a basic purpose in selecting a cell that generally provides the best quality to a terminal in view of the quality of a radio signal.
  • the network may determine the priority (priority) for each frequency to inform the terminal. Upon receiving this priority, the UE considers this priority prior to the radio signal quality criteria in the cell reselection process.
  • a method of selecting or reselecting a cell according to a signal characteristic of a wireless environment In selecting a cell for reselection when reselecting a cell, the following cell reselection is performed according to a cell's RAT and frequency characteristics. There may be a method of selection.
  • Intra-frequency cell reselection Reselection of a cell having the same center-frequency as the RAT, such as a cell in which the UE is camping
  • Inter-frequency cell reselection Reselects a cell having a center frequency different from that of the same RAT as the cell camping
  • Inter-RAT cell reselection The UE reselects a cell using a RAT different from the camping RAT.
  • the UE measures the quality of a serving cell and a neighboring cell for cell reselection.
  • cell reselection is performed based on cell reselection criteria.
  • the cell reselection criteria have the following characteristics with respect to serving cell and neighbor cell measurements.
  • Intra-frequency cell reselection is basically based on ranking.
  • Ranking is an operation of defining index values for cell reselection evaluation and using the index values to order the cells in order of the index values.
  • the cell with the best indicator is often called the highest ranked cell.
  • the cell index value is a value obtained by applying a frequency offset or a cell offset as necessary based on the value measured by the terminal for the corresponding cell.
  • Inter-frequency cell reselection is based on the frequency priority provided by the network.
  • the UE attempts to stay at a frequency with the highest frequency priority (camp on: hereinafter referred to as camp on).
  • the network may provide the priorities to be commonly applied to the terminals in the cell or provide the frequency priority through broadcast signaling, or may provide the priority for each frequency for each terminal through dedicated signaling.
  • the cell reselection priority provided through broadcast signaling may be referred to as common priority, and the cell reselection priority set by the network for each terminal may be referred to as a dedicated priority.
  • the terminal may also receive a validity time associated with the dedicated priority.
  • the terminal starts a validity timer set to the valid time received together.
  • the terminal applies the dedicated priority in the RRC idle mode while the validity timer is running.
  • the validity timer expires, the terminal discards the dedicated priority and applies the public priority again.
  • the network may provide the UE with a parameter (for example, frequency-specific offset) used for cell reselection for each frequency.
  • a parameter for example, frequency-specific offset
  • the network may provide the UE with a neighboring cell list (NCL) used for cell reselection.
  • NCL neighboring cell list
  • This NCL contains cell-specific parameters (eg cell-specific offsets) used for cell reselection.
  • the network may provide the UE with a cell reselection prohibition list (black list) used for cell reselection.
  • the UE does not perform cell reselection for a cell included in the prohibition list.
  • the ranking criterion used to prioritize the cells is defined as in Equation 2.
  • R s Q meas, s + Q hyst
  • R n Q meas, n -Q offset
  • R s is the terminal is currently camping on the serving cell ranking index
  • R n is the neighboring cell ranking index
  • Q meas, s is the quality value measured by the terminal for the serving cell
  • Q meas, n is the terminal The quality value measured for the neighboring cell
  • Q hyst is a hysteresis value for ranking
  • Q offset is an offset between two cells.
  • the terminal may alternately select two cells.
  • Q hyst is a parameter for giving hysteresis in cell reselection to prevent the UE from reselecting two cells alternately.
  • the UE measures R s of the serving cell and R n of the neighboring cell according to the above equation, considers the cell having the highest ranking indicator value as the highest ranked cell, and reselects the cell.
  • the quality of the cell serves as the most important criterion in cell reselection. If the reselected cell is not a normal cell, the terminal excludes the frequency or the corresponding cell from the cell reselection target.
  • the UE continuously measures to maintain the quality of the radio link with the serving cell receiving the service.
  • the terminal determines whether communication is impossible in the current situation due to deterioration of the quality of the radio link with the serving cell. If the quality of the serving cell is so low that communication is almost impossible, the terminal determines the current situation as a radio connection failure.
  • the UE abandons communication with the current serving cell, selects a new cell through a cell selection (or cell reselection) procedure, and reestablishes an RRC connection to the new cell (RRC connection re). -establishment).
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a RRC connection reestablishment procedure.
  • the terminal stops use of all radio bearers which have been set except for Signaling Radio Bearer # 0 (SRB 0) and initializes various sublayers of an access stratum (AS) (S710).
  • SRB 0 Signaling Radio Bearer # 0
  • AS access stratum
  • each sublayer and physical layer are set to a default configuration.
  • the UE maintains an RRC connection state.
  • the UE performs a cell selection procedure for performing an RRC connection reconfiguration procedure (S720).
  • the cell selection procedure of the RRC connection reestablishment procedure may be performed in the same manner as the cell selection procedure performed by the UE in the RRC idle state, although the UE maintains the RRC connection state.
  • the terminal After performing the cell selection procedure, the terminal checks the system information of the corresponding cell to determine whether the corresponding cell is a suitable cell (S730). If it is determined that the selected cell is an appropriate E-UTRAN cell, the terminal transmits an RRC connection reestablishment request message to the cell (S740).
  • the RRC connection re-establishment procedure is stopped, the terminal is in the RRC idle state Enter (S750).
  • the terminal may be implemented to complete the confirmation of the appropriateness of the cell within a limited time through the cell selection procedure and the reception of system information of the selected cell.
  • the UE may drive a timer as the RRC connection reestablishment procedure is initiated.
  • the timer may be stopped when it is determined that the terminal has selected a suitable cell. If the timer expires, the UE may consider that the RRC connection reestablishment procedure has failed and may enter the RRC idle state.
  • This timer is referred to hereinafter as a radio link failure timer.
  • a timer named T311 may be used as a radio link failure timer.
  • the terminal may obtain the setting value of this timer from the system information of the serving cell.
  • the cell When the RRC connection reestablishment request message is received from the terminal and the request is accepted, the cell transmits an RRC connection reestablishment message to the terminal.
  • the UE Upon receiving the RRC connection reestablishment message from the cell, the UE reconfigures the PDCP sublayer and the RLC sublayer for SRB1. In addition, it recalculates various key values related to security setting and reconfigures the PDCP sublayer responsible for security with newly calculated security key values. Through this, SRB 1 between the UE and the cell is opened and an RRC control message can be exchanged. The terminal completes the resumption of SRB1 and transmits an RRC connection reestablishment complete message indicating that the RRC connection reestablishment procedure is completed to the cell (S760).
  • the cell transmits an RRC connection reestablishment reject message to the terminal.
  • the cell and the terminal performs the RRC connection reestablishment procedure.
  • the UE recovers the state before performing the RRC connection reestablishment procedure and guarantees the continuity of the service to the maximum.
  • FIG. 8 illustrates substates and substate transition processes that a UE may have in an RRC_IDLE state.
  • the terminal performs an initial cell selection process (S801).
  • the initial cell selection process may be performed when there is no cell information stored for the PLMN or when no suitable cell is found.
  • the process transitions to an arbitrary cell selection state (S802).
  • the random cell selection state is a state in which neither the regular cell nor the acceptable cell is camped on, and the UE attempts to find an acceptable cell of any PLMN that can be camped. If the terminal does not find any cell that can camp, the terminal stays in any cell selection state until it finds an acceptable cell.
  • the normal camp state refers to a state of camping on a normal cell.
  • the system information selects and monitors a paging channel according to the given information and performs an evaluation process for cell reselection. Can be.
  • the cell reselection evaluation process S804 When the cell reselection evaluation process S804 is induced in the normal camp state S803, the cell reselection evaluation process S804 is performed. When a normal cell is found in the cell reselection evaluation process S804, the cell transitions back to the normal camp state S803.
  • any cell selection state S802 if an acceptable cell is found, transition to any cell camp state S805.
  • Any cell camp state is a state of camping on an acceptable cell.
  • the UE may select and monitor a paging channel according to the information given through the system information, and may perform an evaluation process (S806) for cell reselection. If an acceptable cell is not found in the evaluation process S806 for cell reselection, a transition to an arbitrary cell selection state S802 is made.
  • ProSe proximity based services
  • ProSe has ProSe communication and ProSe direct discovery.
  • ProSe direct communication refers to communication performed between two or more neighboring terminals.
  • the terminals may perform communication using a user plane protocol.
  • ProSe-enabled UE refers to a terminal that supports a procedure related to the requirements of ProSe.
  • ProSe capable terminals include both public safety UEs and non-public safety UEs.
  • the public safety terminal is a terminal that supports both a public safety-specific function and a ProSe process.
  • a non-public safety terminal is a terminal that supports a ProSe process but does not support a function specific to public safety.
  • ProSe direct discovery is a process for ProSe capable terminals to discover other ProSe capable terminals that are adjacent to each other, using only the capabilities of the two ProSe capable terminals.
  • EPC-level ProSe discovery refers to a process in which an EPC determines whether two ProSe capable terminals are in proximity and informs the two ProSe capable terminals of their proximity.
  • ProSe direct communication may be referred to as D2D communication
  • ProSe direct discovery may be referred to as D2D discovery.
  • the reference structure for ProSe includes a plurality of UEs including an E-UTRAN, an EPC, a ProSe application program, a ProSe application server, and a ProSe function.
  • EPC represents the E-UTRAN core network structure.
  • the EPC may include MME, S-GW, P-GW, policy and charging rules function (PCRF), home subscriber server (HSS), and the like.
  • PCRF policy and charging rules function
  • HSS home subscriber server
  • ProSe application server is a user of ProSe ability to create application functions.
  • the ProSe application server may communicate with an application program in the terminal.
  • An application program in the terminal may use a ProSe capability for creating an application function.
  • the ProSe function may include at least one of the following, but is not necessarily limited thereto.
  • PC1 This is a reference point between a ProSe application in a terminal and a ProSe application in a ProSe application server. This is used to define signaling requirements at the application level.
  • PC2 Reference point between ProSe application server and ProSe function. This is used to define the interaction between the ProSe application server and ProSe functionality. An application data update of the ProSe database of the ProSe function may be an example of the interaction.
  • PC3 Reference point between the terminal and the ProSe function. Used to define the interaction between the UE and the ProSe function.
  • the setting for ProSe discovery and communication may be an example of the interaction.
  • PC4 Reference point between the EPC and ProSe functions. It is used to define the interaction between the EPC and ProSe functions. The interaction may exemplify when establishing a path for 1: 1 communication between terminals, or when authenticating a ProSe service for real time session management or mobility management.
  • PC5 Reference point for using the control / user plane for discovery and communication, relay, and 1: 1 communication between terminals.
  • PC6 Reference point for using features such as ProSe discovery among users belonging to different PLMNs.
  • SGi can be used for application data and application level control information exchange.
  • ProSe direct communication is a communication mode that allows two public safety terminals to communicate directly through the PC 5 interface. This communication mode may be supported both in the case where the terminal receives service within the coverage of the E-UTRAN or in the case of leaving the coverage of the E-UTRAN.
  • FIG 10 shows examples of arrangement of terminals and cell coverage for ProSe direct communication.
  • terminals A and B may be located outside cell coverage.
  • UE A may be located within cell coverage and UE B may be located outside cell coverage.
  • UEs A and B may both be located within a single cell coverage.
  • UE A may be located within the coverage of the first cell and UE B may be located within the coverage of the second cell.
  • ProSe direct communication may be performed between terminals in various locations as shown in FIG.
  • IDs may be used for ProSe direct communication.
  • Source Layer-2 ID This ID identifies the sender of the packet on the PC 5 interface.
  • Destination Layer-2 ID This ID identifies the target of the packet on the PC 5 interface.
  • SA L1 ID This ID is the ID in the scheduling assignment (SA) in the PC 5 interface.
  • 11 shows a user plane protocol stack for ProSe direct communication.
  • the PC 5 interface is composed of a PDCH, RLC, MAC, and PHY layers.
  • the MAC header may include a source layer-2 ID and a destination layer-2 ID.
  • a ProSe capable terminal can use the following two modes for resource allocation for ProSe direct communication.
  • Mode 1 is a mode for scheduling resources for ProSe direct communication from a base station.
  • the UE In order to transmit data in mode 1, the UE must be in an RRC_CONNECTED state.
  • the terminal requests the base station for transmission resources, and the base station schedules resources for scheduling allocation and data transmission.
  • the terminal may transmit a scheduling request to the base station and may transmit a ProSe BSR (Buffer Status Report). Based on the ProSe BSR, the base station determines that the terminal has data for ProSe direct communication and needs resources for this transmission.
  • ProSe BSR Buffer Status Report
  • Mode 2 is a mode in which the terminal directly selects a resource.
  • the terminal selects a resource for direct ProSe direct communication from a resource pool.
  • the resource pool may be set or predetermined by the network.
  • the terminal when the terminal has a serving cell, that is, the terminal is in the RRC_CONNECTED state with the base station or located in a specific cell in the RRC_IDLE state, the terminal is considered to be within the coverage of the base station.
  • mode 2 may be applied. If the terminal is in coverage, mode 1 or mode 2 may be used depending on the configuration of the base station.
  • the terminal may change the mode from mode 1 to mode 2 or from mode 2 to mode 1 only when the base station is configured.
  • ProSe direct discovery refers to a procedure used by a ProSe capable terminal to discover other ProSe capable terminals, and may also be referred to as D2D direct discovery or D2D discovery. At this time, the E-UTRA radio signal through the PC 5 interface may be used. Information used for ProSe direct discovery is referred to as discovery information hereinafter.
  • the PC 5 interface is composed of a MAC layer, a PHY layer, and a higher layer, ProSe Protocol layer.
  • the upper layer deals with the authorization of discovery information and monitoring, and the content of the discovery information is transparent to the access stratum (AS). )Do.
  • the ProSe Protocol ensures that only valid discovery information is sent to the AS for the announcement.
  • the MAC layer receives discovery information from a higher layer (ProSe Protocol).
  • the IP layer is not used for sending discovery information.
  • the MAC layer determines the resources used to announce the discovery information received from the upper layer.
  • the MAC layer creates a MAC protocol data unit (PDU) that carries discovery information and sends it to the physical layer.
  • PDU MAC protocol data unit
  • the base station provides the UEs with a resource pool configuration for discovery information announcement.
  • This configuration may be included in a system information block (SIB) and signaled in a broadcast manner.
  • SIB system information block
  • the configuration may be provided included in a terminal specific RRC message.
  • the configuration may be broadcast signaling or terminal specific signaling of another layer besides the RRC message.
  • the terminal selects a resource from the indicated resource pool by itself and announces the discovery information using the selected resource.
  • the terminal may announce the discovery information through a randomly selected resource during each discovery period.
  • the UE in the RRC_CONNECTED state may request a resource for discovery signal announcement from the base station through the RRC signal.
  • the base station may allocate resources for discovery signal announcement with the RRC signal.
  • the UE may be allocated a resource for monitoring the discovery signal within the configured resource pool.
  • the base station 1) may inform the SIB of the type 1 resource pool for discovery information announcement.
  • ProSe direct UEs are allowed to use the Type 1 resource pool for discovery information announcement in the RRC_IDLE state.
  • the base station may indicate that the base station supports ProSe direct discovery through 2) SIB, but may not provide a resource for discovery information announcement. In this case, the terminal must enter the RRC_CONNECTED state for the discovery information announcement.
  • the base station may set whether the terminal uses a type 1 resource pool or type 2 resource for discovery information announcement through an RRC signal.
  • D2D operation may have various advantages in that it transmits and receives signals between adjacent devices.
  • the D2D user equipment has a high data rate and low delay and can perform data communication.
  • the D2D operation may distribute traffic that is driven to the base station, and may also serve to extend the coverage of the base station if the terminal performing the D2D operation serves as a relay.
  • V2X VEHICLE-TO-X
  • V2X VEHICLE-TO-X
  • P EDESTRIAN COMPUNICATION BETWEEN A VEHICLE AND A DEVICE CARRIED BY AN INDIVIDUAL (example) HANDHELD TERMINAL CARRIED BY A PEDESTRIAN, CYCLIST, DRIVER OR PASSENGER)
  • V2P V EHICLE
  • V EHICLE COMMUNICATION BETWEEN VEHICLES
  • I NFRASTRUCTURE / N ETWORK COMPMUNICATION BETWEEN A VEHICLE AND A ROADSIDE UNIT (RSU) / NETWORK (example)
  • RSU IS A TRANSPORTATION INFRASTRUCTURE ENTITY (Example) TRANSMIT NOTIFICATIONS)
  • IMPL IMPL
  • a device (related to V2P communication) possessed by a pedestrian (or person) is called “ P- UE ”, and a device installed in VEHICLE (related to V2X communication) is called “ V- UE ”.
  • the term 'ENTITY' may be interpreted as P-UE and / or V-UE and / or RSU (/ NETWORK / INFRASTRUCTURE).
  • the D2D (or V2X) message transmitted by the UE may include a relatively high priority D2D (or V2X) message and a relatively low priority D2D (or V2X) message.
  • the relatively high priority D2D (or V2X) message may mean a (SECURITY) message having a relatively large payload size, or may mean a (SECURITY) message transmitted / received at a relatively long period. have.
  • a problem may occur in that instability of D2D (or V2X) communication becomes higher.
  • a method of efficiently transmitting and receiving a relatively high priority D2D (or V2X) message in order to solve the above-mentioned problems, a method of efficiently transmitting and receiving a relatively high priority D2D (or V2X) message. That is, the proposed schemes below are predefined (or signaled) relatively high priority V2X messages (and / or V2X messages of relatively large payload size and / or V2X messages transmitted / received at relatively long periods).
  • a named "HP_ V2XMSG" proposes a method for efficiently transmitting / receiving.
  • the present invention is mainly described in terms of a V2X terminal, but the present invention is merely described for convenience of description in view of the V2X terminal, and the following V2X terminal is replaced with a D2D terminal.
  • a method of transmitting and receiving a V2X message having a high priority and / or a low priority and a resource pool setting thereof are mainly described, but this is only for convenience of description of the present invention. May be replaced with a D2D message. That is, the following embodiments may be applied to a D2D message.
  • the HP_V2XMSG may be designated as some of the following V2X (SECURITY) messages.
  • CAM PACKET SIZE IS DIVIDED INTO HIGH FREQUENCY (HF) WITH 10HZ AND LOW FREQUENCY (LF) WITH 2HZ.
  • HP_V2XMSG is designated as SECURITY MESSAGE
  • V2X RX ENTITY (S) is not only corresponding SECURITY MESSAGE (HP_V2XMSG). This is because the V2X data message (s) (sent later) that fail to attempt decoding only after successfully receiving SECURITY MESSAGE (HP_V2XMSG) will also fail.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method for transmitting a V2X message having a high priority, according to an embodiment of the present invention.
  • a resource region may be configured to allow a (specific) terminal to transmit a high priority V2X message on a resource region different from the resource region where a high priority V2X message of another V2X terminal is transmitted ( S1310).
  • a specific example of the V2X message having a high priority is as described above.
  • the V2X message having a high priority may mean a 'CERTIFICATE message' transmitted / received at a relatively long period (2HZ) and / or a large payload size (130 BYTES).
  • the time (/ frequency) of sending HP_V2XMSG (example) SECURITY MESSAGE (130 BYTES, 2HZ FREQUENCY) per V2X TX ENTITY (or predefined (or signaled) V2X TX ENTITY GROUP) Resource locations can be configured so that they do not overlap (or are distributed).
  • HP_V2XMSG TX COLLISION (S) between different V2X TX ENTITY (S) (or V2X TX ENTITY GROUP (S)) can be relaxed.
  • the 'SF OFFSET' value related to HP_V2XMSG transmission may be set to be hopped (or variable) to 'PSEUDO RANDOM'.
  • the corresponding hopping (or variable) pattern is input parameters such as V2X TX ENTITY ID (or V2X TX ENTITY GROUP ID or (CONNECTION or ASSOCIATED) CELL (/ RSU) ID or HP_V2XMSG RESOURCE POOL ID). It may be set differently.
  • VEHICLE S
  • V-UE S
  • the terminal may transmit a V2X message having a high priority on the configured resource region (according to the rule) (S1320).
  • a V2X message having a high priority on the configured resource region (according to the rule) (S1320).
  • a specific example of transmitting a V2X message by the terminal is as described above.
  • FIG. 14 is a flowchart of a method for transmitting a V2X message having a high priority according to another embodiment of the present invention.
  • a terminal has a relatively small number of resources of which a higher priority V2X message transmitted by another terminal is detected among a plurality of resource regions on a resource pool configured to transmit a relatively high priority V2X message. (Or a resource for which relatively low energy is detected), a corresponding (high priority) V2X message may be transmitted (S1410).
  • the details of the high priority V2X message are as described above.
  • the V2X message having a high priority may mean a 'CERTIFICATE message' transmitted / received at a relatively long period (2HZ) and / or a large payload size (130 BYTES).
  • V2X TX ENTITY or V2X TX ENTITY GROUP
  • HP_V2XMSG example SECURITY MESSAGE
  • V2X TX ENTITY transmits their HP_V2XMSG, using (time / frequency) resources that perform HP_V2XMSG TX (S) and / or (time / frequency) resources where relatively low energy is detected. It may be set to perform.
  • the information about the resource area set for the HP_V2XMSG transmission purpose (eg, the period of the resource area (/ pool), the size of the resource area (/ pool), the location of the resource area (/ pool), etc.) is higher layer (eg, RRC). Signal).
  • the terminal through the corresponding decoding / sensing, avoids the terminal from transmitting a high priority V2X message in a resource region in which another terminal transmits a high priority V2X message. It is possible to prevent a collision of V2X message transmission of high priority between terminals. That is, by applying this method, HP_V2XMSG TX COLLISION (S) between different V2X TX ENTITY (S) (or V2X TX ENTITY GROUP (S)) can be relaxed.
  • the terminal may transmit a V2X message having a high priority by using the detected resource (S1420).
  • a specific example of transmitting a V2X message by the terminal is as described above.
  • 15 is a flowchart of a method for transmitting a V2X message having a high priority according to another embodiment of the present invention.
  • the terminal may be allocated a resource pool. That is, the terminal may be allocated a resource pool including a plurality of resource regions.
  • the resource pool may mean a (dedicated) resource pool used for transmitting a V2X message of high priority.
  • the terminal may receive information about a (dedicated) resource pool including a plurality of resource regions from the base station, and is configured to transmit a high priority V2X message based on the received information about the resource pool.
  • (Dedicated) resource pool can be determined.
  • the UE may receive the information about the resource pool (e.g. RRC signaling) through the upper layer.
  • the terminal may receive the information about the resource pool based on broadcasting. That is, the terminal may obtain information about the resource pool through a system information block (SIB).
  • SIB system information block
  • the resource pool may include a plurality of resources (or resource regions or resource elements) as described above.
  • a resource pool may mean a collection of a plurality of resource regions.
  • the resource pool may be defined in the time-frequency domain, or may be defined in the code domain or the spatial domain.
  • HP_V2XMSG (e.g. SECURITY MESSAGE) transmits a relatively large payload sized V2X message (and / or a relatively high priority V2X message and / or a relatively long period). / Received V2X message).
  • V2XMSG For a reliable transmission / reception of the corresponding HP_V2XMSG, a relatively large amount of time (times) compared to other types (/ types) of V2X messages (eg, V2X data messages) (named “ LP_ V2XMSG ”). You can also set the 'RESOURCE POOL' consisting of resources. That is, the terminal may be differently allocated the size of the resource pool to which the V2X message with high priority is transmitted and the resource pool to which the V2X message with low priority is transmitted.
  • the LP_V2XMSG may be designated as a relatively high rank V2X message (and / or V2X messages of relatively small payload size and / or V2X messages transmitted and received in a relatively short period).
  • HP_V2XMSG CODING RATE is maintained to achieve a high level of reliability, or HP_V2XMSG TX COLLISION between different V2X TX ENTITY (S) (or V2X TX ENTITY GROUP (S)).
  • S can be alleviated.
  • FIG. 16 shows an example in which resource areas of different sizes are configured for a resource pool in which a message having a high priority is transmitted and a resource pool in which a message having a low priority is transmitted.
  • the P-UE (S) performs 'WAKE-UP' and 'HP_V2XMSG (S) reception operation' only on the time (/ frequency) resource of the corresponding COMPOOL_HP_V2XMSG, thereby reducing the battery consumption. Can be reduced.
  • COMPOOL_HP_V2XMSG may be defined as a 'RESOURCE POOL' composed of a relatively large amount of (time / frequency) resources according to the [Proposed Method # 3].
  • HP_V2XMSG TX COLLISION (S) between different V2X TX ENTITY (S) (or V2X TX ENTITY GROUP (S)) is relaxed on COMPOOL_HP_V2XMSG, or HP_V2XMSG CODING RATE is highly reliable. You can keep it to that level.
  • the relationship 'J ⁇ W' is established, the 'J' value and the 'W' value may be defined as a positive integer greater than or equal to zero.
  • the '(SF) OFFSET' value may be hopped to 'PSEUDO RANDOM' according to [Proposal Method # 1].
  • 'RESOURCE POOL' related to LP_V2XMSG transmission is one 'RESOURCE POOL' designated according to the preset (or signaled) '(SF) OFFSET' value among 'J' 'RESOURCE POOL (S)'. Selected as
  • the V2X TX ENTITY selects (TX) randomly 'TX RESOURCE (S)' related to LP_V2XMSG transmission within the selected 'RESOURCE POOL'. 17 shows an example of the case where (Rule # 1) is applied.
  • (Rule # 1) is applied.
  • the 'J' value is set to '5'.
  • the offset value may be hopped to 'PSEUDO RANDOM'.
  • the V2X TX ENTITY selects the 'TX RESOURCE (S)' related to HP_V2XMSG transmission within one finally selected 'RESOURCE POOL'.
  • 18 shows an example of the case where (Rule # 2) is applied.
  • the 'W' value is set to '10'.
  • two '(SF) OFFSET' ((SF) OFFSET # 1 and (SF) OFFSET # 2) are set.
  • the V2X TX ENTITY (randomly) selects the 'TX RESOURCE (S)' related to HP_V2XMSG transmission within the plurality of selected 'RESOURCE POOL (S)'.
  • the V2X TX ENTITY divides the (existing) payload size of HP_V2XMSG into a plurality of (example) 2) according to a predefined ratio, and then the payload size divided by the selected 'RESOURCE POOL' Can be set to perform each HP_V2XMSG transmission (ex. 'TX RESOURCE' selection within individual 'RESOURCE POOL' can be performed at random).
  • 19 shows an example of the case where (Rule # 3) is applied.
  • the 'W' value is set to '10'.
  • two '(SF) OFFSET' ((SF) OFFSET # 1 and (SF) OFFSET # 2) are set.
  • the terminal is allocated a (dedicated) resource pool used for transmitting a high priority V2X message, and relatively low energy is detected among a plurality of resource regions on the resource pool configured to transmit a high priority V2X message.
  • the resource it is possible to send a V2X message with a (highly) high priority.
  • FIG. 20 is a flowchart of a method for transmitting a V2X message having a high priority according to another embodiment of the present invention.
  • the terminal may be allocated a resource pool configured to transmit a high priority V2X message including a plurality of resource regions (S2010).
  • S2010 resource regions
  • a specific example in which the UE is allocated a resource pool configured to transmit a high priority V2X message including a plurality of resource regions is as described above.
  • the terminal may be configured to transmit a resource (or relatively low energy) in which a relatively low V2X message transmitted by another terminal is detected among a plurality of resource regions on the resource pool configured to transmit the high priority V2X message.
  • Resource to transmit the corresponding (high priority) V2X message (S2020).
  • a specific example of detecting a resource for which relatively low energy is detected is as described above.
  • the terminal may transmit a V2X message having a high priority by using the detected resource (S2030).
  • a specific example of transmitting a V2X message having a high priority by using the detected resource is as described above.
  • the present invention has been described a proposal method based on the 3GPP LTE system for convenience of description, the scope of the system to which the proposed method is applied can be extended to other systems in addition to the 3GPP LTE system.
  • D2D communication means that the UE communicates with another UE using a direct radio channel
  • a UE means a terminal of a user, but when a network equipment such as a base station transmits / receives a signal according to a communication method between the UEs, it may also be regarded as a kind of UE.
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating a terminal in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the terminal 1100 includes a processor 1110, a memory 1120, and an RF unit 1130.
  • the processor 1110 may be allocated a resource pool configured to transmit a high priority V2X message including a plurality of resource regions.
  • the processor 1110 may detect a resource for which relatively low energy is detected among a plurality of resource regions on a resource pool configured to transmit the high priority V2X message.
  • the processor 1111 may transmit a V2X message having a high priority by using the detected resource.
  • the RF unit 1130 is connected to the processor 1110 to transmit and receive a radio signal.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.
  • the RF unit may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.

Landscapes

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 V2X (VEHICLE-TO-X) 동작 방법에 있어서, 상대적으로 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 (전용) 자원 풀을 할당받되, 상기 (전용) 자원 풀은 복수의 자원 영역을 포함하고 및 상기 전용 자원 풀에 기반하여, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 V2X 동작 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 단말에 의하여 수행되는 V2X 동작 방법 및 이 방법을 이용하는 단말에 관한 것이다.
ITU-R(International Telecommunication Union Radio communication sector)에서는 3세대 이후의 차세대 이동통신 시스템인 IMT(International Mobile Telecommunication)-Advanced의 표준화 작업을 진행하고 있다. IMT-Advanced는 정지 및 저속 이동 상태에서 1Gbps, 고속 이동 상태에서 100Mbps의 데이터 전송률로 IP(Internet Protocol)기반의 멀티미디어 서비스 지원을 목표로 한다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 IMT-Advanced의 요구 사항을 충족시키는 시스템 표준으로 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)/SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 전송방식 기반인 LTE(Long Term Evolution)를 개선한 LTE-Advanced(LTE-A)를 준비하고 있다. LTE-A는 IMT-Advanced를 위한 유력한 후보 중의 하나이다.
최근 장치들 간 직접통신을 하는 D2D (Device-to-Device)기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, D2D는 공중 안전 네트워크(public safety network)을 위한 통신 기술로 주목 받고 있다. 상업적 통신 네트워크는 빠르게 LTE로 변화하고 있으나 기존 통신 규격과의 충돌 문제와 비용 측면에서 현재의 공중 안전 네트워크는 주로 2G 기술에 기반하고 있다. 이러한 기술 간극과 개선된 서비스에 대한 요구는 공중 안전 네트워크를 개선하고자 하는 노력으로 이어지고 있다.
공중 안전 네트워크는 상업적 통신 네트워크에 비해 높은 서비스 요구 조건(신뢰도 및 보안성)을 가지며 특히 셀룰러 통신의 커버리지가 미치지 않거나 이용 가능하지 않은 경우에도, 장치들 간의 직접 신호 송수신 즉, D2D 동작도 요구하고 있다.
일례로, 일반적으로 D2D 동작은 근접한 기기들 간의 신호 송수신이라는 점에서 다양한 장점을 가질 수 있다. 예를 들어, D2D 단말은 높은 전송률 및 낮은 지연을 가지며 데이터 통신을 할 수 있다. 또한, D2D 동작은 기지국에 몰리는 트래픽을 분산시킬 수 있으며, D2D 동작을 수행하는 단말이 중계기 역할을 한다면 기지국의 커버리지를 확장시키는 역할도 할 수 있다.
상술한 D2D 통신의 확장으로 차량 간의 신호 송수신을 포함하여, 차량(vehicle)과 관련된 통신을 특별히 V2X(VEHICLE-TO-X) 통신이라고 부른다. 단말이 전송하는 D2D(혹은, V2X) 메시지에는 상대적으로 우선 순위가 높은 D2D(혹은, V2X) 메시지와 상대적으로 우선 순위가 낮은 D2D(혹은, V2X) 메시지가 있을 수 있다. 이때, 상기 상대적으로 우선 순위가 높은 D2D(혹은, V2X) 메시지란 상대적으로 큰 패이로드 사이즈를 가지는 (SECURITY) 메시지를 의미하거나, 혹은 상대적으로 긴 주기로 송/수신되는 (SECURITY) 메시지를 의미할 수 있다.
상이한 단말의 상대적으로 높은 우선 순위를 가지는 D2D(혹은, V2X) 메시지 관련 (시간/주파수) 전송 자원 위치가 (일부 혹은 모두) 충돌하여, 해당 (상대적으로 높은 우선 순위를 가지는) D2D(혹은, V2X) 메시지의 안정적인 전달(혹은 수신)이 어려울 경우, 이후, D2D(혹은, V2X) 통신의 불안정성이 더욱 높아지는 문제점이 발생할 수 있다.
이에, 본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 상대적으로 높은 우선 순위의 D2D(혹은, V2X) 메시지를 효율적으로 송수신 하는 방법을 제시하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 V2X 동작 방법 및 이를 이용하는 단말을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 V2X(vehicle to X) 동작 방법에 있어서, 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 전용 자원 풀을 할당 받되, 상기 전용 자원 풀은 복수의 자원 영역을 포함하고 및 상기 전용 자원 풀에 기반하여, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
이때, 상기 전용 자원 풀은 단말에게 할당된 복수의 자원 풀 중 기 설정된 오프셋 값에 따라 지정된 하나의 자원 풀일 수 있다.
이때, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 전용 자원 풀을 할당하는 것은, 복수의 전송 자원 풀을 할당하고, 상기 복수의 전송 자원 풀 중 높은 우선 순위의 D2D 메시지 전송에 이용되는 전용 자원 풀의 후보를 선택하되, 상기 전용 자원 풀의 후보에는 제1 자원 풀 및 제2 자원 풀이 포함되고, 상기 제1 자원 풀 및 상기 제2 자원 풀 중 하나의 자원 풀을 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 전용 자원 풀로 결정하는 것을 포함할 수 있다.
이때, 상기 전용 자원 풀은 단말에게 할당된 복수의 자원 풀 중 기 설정된 제1 오프셋 값에 따라 지정된 제1 자원 풀 및 기 설정된 제2 오프셋 값에 따라 지정된 제2 자원 풀일 수 있다.
이때, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지는 상기 제1 자원 풀 중 랜덤하게 선택된 자원에 기반하여 전송될 수 있다.
이때, 상기 전용 자원 풀은 낮은 우선 순위의 V2X 메시지가 전송되는 자원 풀보다 상대적으로 많은 양의 전송 자원으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 전용 자원 풀 상의 복수의 자원 영역 중에서 다른 단말이 전송하는 높은 우선 순위의 D2D 메시지가 상대적으로 적게 검출되는 자원 영역을 결정하는 것을 더 포함하고, 상기 높은 우선 순위의 D2D 메시지를 전송하는 것은, 검출된 상기 자원 영역을 이용하여, 상기 높은 우선 순위의 D2D 메시지를 전송할 수 있다.
이때, 상기 전용 자원 풀 상의 복수의 자원 영역 중에서 다른 단말이 전송하는 높은 우선 순위의 V2X 메시지가 전송되는 자원 영역과는 다른 자원 영역 상에서, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지가 전송되도록 자원 영역을 설정하는 것을 더 포함하고, 설정된 상기 자원 영역을 이용하여, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송할 수 있다.
이때, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지는 상대적으로 긴 주기를 가지는 V2X 메시지일 수 있다.
이때, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지는 상대적으로 큰 페이로드 사이즈를 가지는 V2X 메시지일 수 있다.
이때, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지는 자격(CERTIFICATE)에 관한 V2X 메시지일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단말은, 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(Radio Frequency) 부 및 상기 RF부와 결합하여 동작하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 높은 우선 순위의 V2X(vehicle to X) 메시지 전송에 이용되는 전용 자원 풀을 할당하되, 상기 전용 자원 풀은 복수의 자원 영역을 포함하고 및 상기 전용 자원 풀에 기반하여, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 단말을 제공한다.
본 발명에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 D2D 동작 방법 및 이를 이용하는 단말이 제공된다.
본 발명에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 V2X 동작 방법 및 이를 이용하는 단말이 제공된다. 본 발명에 따른 단말은 상이한 단말의 상대적으로 높은 우선 순위를 가지는 D2D(혹은, V2X) 메시지 관련 (시간/주파수) 전송 자원 위치가 (일부 혹은 모두) 충돌하는 것을 방지하여, 해당 (상대적으로 높은 우선 순위를 가지는) D2D(혹은, V2X) 메시지의 안정적인 전달(혹은 수신)이 보장될 수 있으며, 이에 따라, D2D 통신의 안정성이 증가하게 된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다.
도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4는 RRC 아이들 상태의 단말의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 RRC 연결 재확립 절차를 나타내는 도면이다.
도 8은 단말이 RRC_IDLE 상태에서 가질 수 있는 서브 상태(substate)들과 서브상태 천이 과정을 예시한다.
도 9는 ProSe를 위한 기준 구조를 나타낸다.
도 10은 ProSe 직접 통신을 수행하는 단말들과 셀 커버리지의 배치 예들을 나타낸다.
도 11은 ProSe 직접 통신을 위한 사용자 평면 프로토콜 스택을 나타낸다.
도 12는 D2D 발견을 위한 PC 5 인터페이스를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 높은 우선 순위를 가지는 D2D 메시지를 전송하는 방법의 순서도다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 높은 우선 순위를 가지는 D2D 메시지를 전송하는 방법의 순서도다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 높은 우선 순위를 가지는 D2D 메시지를 전송하는 방법의 순서도다.
도 16은 높은 우선 순위를 가지는 메시지가 전송되는 자원 풀과, 낮은 우선 순위를 가지는 메시지가 전송되는 자원 풀에 대해, 서로 다른 크기의 자원 영역을 설정하는 경우에 대한 일례를 보여준다.
도 17은 (규칙#1)이 적용된 경우에 대한 일례를 나타낸다.
도 18은 (규칙#2)가 적용된 경우에 대한 일례를 나타낸다.
도 19는 (규칙#3)이 적용된 경우에 대한 일례를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 높은 우선 순위를 가지는 D2D 메시지를 전송하는 방법의 순서도다.
도 21은 본 발명의 실시예가 구현되는 단말을 나타낸 블록도이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다. 이는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network), 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A 시스템이라고도 불릴 수 있다.
E-UTRAN은 단말(10; User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(mobile terminal), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core, 30), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.
EPC(30)는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.
단말과 네트워크 사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제 3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.
도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.
도 2 및 3을 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다.
서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조될 수 있고, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.
MAC 계층의 기능은 논리채널과 전송채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 전송채널 상으로 물리채널로 제공되는 전송블록(transport block)으로의 다중화/역다중화를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다.
RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.
RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다.
사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 제어 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.
RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB(Signaling RB)와 DRB(Data RB) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 확립되면, 단말은 RRC 연결(RRC connected) 상태에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들(RRC idle) 상태에 있게 된다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향링크 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향링크 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.
전송채널 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
물리채널(Physical Channel)은 시간 영역에서 여러 개의 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 여러 개의 부반송파(Sub-carrier)로 구성된다. 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌(Symbol)들로 구성된다. 자원블록은 자원 할당 단위로, 복수의 OFDM 심벌들과 복수의 부반송파(sub-carrier)들로 구성된다. 또한 각 서브프레임은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 즉, L1/L2 제어채널을 위해 해당 서브프레임의 특정 OFDM 심벌들(예, 첫번째 OFDM 심볼)의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. TTI(Transmission Time Interval)는 서브프레임 전송의 단위시간이다.
이하 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 상술한다.
RRC 상태란 단말의 RRC 계층이 E-UTRAN의 RRC 계층과 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)라고 부른다. RRC 연결 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC 아이들 상태의 단말은 E-UTRAN이 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(Tracking Area) 단위로 CN(core network)이 관리한다. 즉, RRC 아이들 상태의 단말은 큰 지역 단위로 존재 여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 RRC 연결 상태로 이동해야 한다.
사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 아이들 상태에 머무른다. RRC 아이들 상태의 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN과 RRC 연결을 확립하고, RRC 연결 상태로 천이한다. RRC 아이들 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 호출(paging) 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 EMM-REGISTERED(EPS Mobility Management-REGISTERED) 및 EMM-DEREGISTERED 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말과 MME에게 적용된다. 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태이며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 연결(Initial Attach) 절차를 통해서 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 상기 연결(Attach) 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태가 된다.
단말과 EPC간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS Connection Management)-IDLE 상태 및 ECM-CONNECTED 상태 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말 및 MME에게 적용된다. ECM-IDLE 상태의 단말이 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺으면 해당 단말은 ECM-CONNECTED 상태가 된다. ECM-IDLE 상태에 있는 MME는 E-UTRAN과 S1 연결(S1 connection)을 맺으면 ECM-CONNECTED 상태가 된다. 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 E-UTRAN은 단말의 배경(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행한다. 반면 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-IDLE 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라질 경우 단말은 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update) 절차를 통해 네트워크에 단말의 해당 위치를 알린다.
다음은, 시스템 정보(System Information)에 관한 설명이다.
시스템 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수 정보를 포함한다. 따라서 단말은 기지국에 접속하기 전에 시스템 정보를 모두 수신하고 있어야 하고, 또한 항상 최신의 시스템 정보를 가지고 있어야 한다. 그리고 상기 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 기지국은 주기적으로 상기 시스템 정보를 전송한다. 시스템 정보는 MIB(Master Information Block) 및 복수의 SIB (System Information Block)로 나뉜다.
MIB는 셀로부터 다른 정보를 위해 획득될 것이 요구되는 가장 필수적이고 가장 자주 전송되는, 제한된 개수의 파라미터들을 포함할 수 있다. 단말은 하향링크 동기화 이후에 가장 먼저 MIB를 찾는다. MIB는 하향링크 채널 대역폭, PHICH 설정, 동기화를 지원하고 타이밍 기준으로서 동작하는 SFN, 및 eNB 전송 안테나 설정과 같은 정보를 포함할 수 있다. MIB는 BCH(broadcase channel) 상으로 브로드캐스트 전송될 수 있다.
포함된 SIB들 중 SIB1 (SystemInformationBlockType1) 은 "SystemInformationBlockType1" 메시지에 포함되어 전송되며, SIB1을 제외한 다른 SIB들은 시스템 정보 메시지에 포함되어 전송된다. SIB들을 시스템 정보 메시지에 맵핑시키는 것은 SIB1에 포함된 스케쥴링 정보 리스트 파라미터에 의하여 유동적으로 설정될 수 있다. 단, 각 SIB는 단일 시스템 정보 메시지에 포함되며, 오직 동일한 스케쥴링 요구치(e.g. 주기)를 가진 SIB들만이 동일한 시스템 정보 메시지에 맵핑될 수 있다. 또한, SIB2(SystemInformationBlockType2)는 항상 스케쥴링 정보 리스트의 시스템정보 메시지 리스트 내 첫번째 엔트리에 해당하는 시스템 정보 메시지에 맵핑된다. 동일한 주기 내에 복수의 시스템 정보 메시지가 전송될 수 있다. SIB1 및 모든 시스템 정보 메시지는 DL-SCH상으로 전송된다.
브로드캐스트 전송에 더하여, E-UTRAN은 SIB1은 기존에 설정된 값과 동일하게 설정된 파라미터를 포함한 채로 전용 시그널링(dedicated signaling)될 수 있으며, 이 경우 SIB1은 RRC 연결 재설정 메시지에 포함되어 전송될 수 있다.
SIB1은 단말 셀 접근과 관련된 정보를 포함하며, 다른 SIB들의 스케쥴링을 정의한다. SIB1은 네트워크의 PLMN 식별자들, TAC(Tracking Area Code) 및 셀 ID, 셀이 캠프온 할 수 있는 셀인지 여부를 지시하는 셀 금지 상태(cell barring status), 셀 재선택 기준으로서 사용되는 셀내 요구되는 최저 수신 레벨, 및 다른 SIB들의 전송 시간 및 주기와 관련된 정보를 포함할 수 있다.
SIB2는 모든 단말에 공통되는 무선 자원 설정 정보를 포함할 수 있다. SIB2는 상향링크 반송파 주파수 및 상향링크 채널 대역폭, RACH 설정, 페이지 설정(paging configuration), 상량링크 파워 제어 설정, 사운딩 기준 신호 설정(Sounding Reference Signal configuration), ACK/NACK 전송을 지원하는 PUCCH 설정 및 PUSCH 설정과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
단말은 시스템 정보의 획득 및 변경 감지 절차를 프라이머리 셀(primary cell: PCell)에 대해서만 적용할 수 있다. 세컨더리 셀(secondary cell: SCell)에 있어서, E-UTRAN은 해당 SCell이 추가될 때 RRC 연결 상태 동작과 관련있는 모든 시스템 정보를 전용 시그널링을 통해 제공해줄 수 있다. 설정된 SCell의 관련된 시스템 정보의 변경시, E-UTRAN은 고려되는 SCell을 해제(release)하고 차후에 추가할 수 있는데, 이는 단일 RRC 연결 재설정 메시지와 함께 수행될 수 있다. E-UTRAN은 고려되는 SCell 내에서 브로드캐스트 되었던 값과 다른 파라미터 값들을 전용 시그널링을 통하여 설정해줄 수 있다.
단말은 특정 타입의 시스템 정보에 대하여 그 유효성을 보장해야 하며, 이와 같은 시스템 정보를 필수 시스템 정보(required system information)이라 한다. 필수 시스템 정보는 아래와 같이 정의될 수 있다.
- 단말이 RRC 아이들 상태인 경우: 단말은 SIB2 내지 SIB8 뿐만 아니라 MIB 및 SIB1의 유효한 버전을 가지고 있도록 보장하여야 하며, 이는 고려되는 RAT(radio access technology)의 지원에 따를 수 있다.
- 단말이 RRC 연결 상태인 경우: 단말은 MIB, SIB1 및 SIB2의 유효한 버전을 가지고 있도록 보장하여야 한다.
일반적으로 시스템 정보는 획득 후 최대 3시간 까지 유효성이 보장될 수 있다.
일반적으로, 네트워크가 단말에게 제공하는 서비스는 아래와 같이 세가지 타입으로 구분할 수 있다. 또한, 어떤 서비스를 제공받을 수 있는지에 따라 단말은 셀의 타입 역시 다르게 인식한다. 아래에서 먼저 서비스 타입을 서술하고, 이어 셀의 타입을 서술한다.
1) 제한적 서비스(Limited service): 이 서비스는 응급 호출(Emergency call) 및 재해 경보 시스템(Earthquake and Tsunami Warning System; ETWS)를 제공하며, 수용가능 셀(acceptable cell)에서 제공할 수 있다.
2) 정규 서비스(Normal service) : 이 서비스는 일반적 용도의 범용 서비스(public use)를 의미하여, 정규 셀(suitable or normal cell)에서 제공할 수 있다.
3) 사업자 서비스(Operator service) : 이 서비스는 통신망 사업자를 위한 서비스를 의미하며, 이 셀은 통신망 사업자만 사용할 수 있고 일반 사용자는 사용할 수 없다.
셀이 제공하는 서비스 타입과 관련하여, 셀의 타입은 아래와 같이 구분될 수 있다.
1) 수용가능 셀(Acceptable cell) : 단말이 제한된(Limited) 서비스를 제공받을 수 있는 셀. 이 셀은 해당 단말 입장에서, 금지(barred)되어 있지 않고, 단말의 셀 선택 기준을 만족시키는 셀이다.
2) 정규 셀(Suitable cell) : 단말이 정규 서비스를 제공받을 수 있는 셀. 이 셀은 수용가능 셀의 조건을 만족시키며, 동시에 추가 조건들을 만족시킨다. 추가적인 조건으로는, 이 셀이 해당 단말이 접속할 수 있는 PLMN(Public Land Mobile Network) 소속이어야 하고, 단말의 트래킹 영역(Tracking Area) 갱신 절차의 수행이 금지되지 않은 셀이어야 한다. 해당 셀이 CSG 셀이라고 하면, 단말이 이 셀에 CSG 멤버로서 접속이 가능한 셀이어야 한다.
3) 금지된 (Barred cell) : 셀이 시스템 정보를 통해 금지된 셀이라는 정보를 브로드캐스트하는 셀이다.
4) 예약된 셀(Reserved cell) : 셀이 시스템 정보를 통해 예약된 셀이라는 정보를 브로드캐스트하는 셀이다.
도 4는 RRC 아이들 상태의 단말의 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 4는 초기 전원이 켜진 단말이 셀 선택 과정을 거쳐 네트워크 망에 등록하고 이어 필요할 경우 셀 재선택을 하는 절차를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 단말은 자신이 서비스 받고자 하는 망인 PLMN(public land mobile network)과 통신하기 위한 라디오 접속 기술(radio access technology; RAT, 무선 통신 방법)를 선택한다(S410). PLMN 및 RAT에 대한 정보는 단말의 사용자가 선택할 수도 있으며, USIM(universal subscriber identity module)에 저장되어 있는 것을 사용할 수도 있다.
단말은 측정한 신호세기나 품질이 특정한 값보다 큰 셀 중에서, 가장 큰 값을 가지는 셀을 선택한다(Cell Selection)(S420). 이는 전원이 켜진 단말이 셀 선택을 수행하는 것으로서 초기 셀 선택(initial cell selection)이라 할 수 있다. 셀 선택 절차에 대해서 이후에 상술하기로 한다. 셀 선택 이후 단말은, 기지국이 주기적으로 보내는 시스템 정보를 수신한다. 상기 말하는 특정한 값은 데이터 송/수신에서의 물리적 신호에 대한 품질을 보장받기 위하여 시스템에서 정의된 값을 말한다. 따라서, 적용되는 RAT에 따라 그 값은 다를 수 있다.
단말은 망 등록 필요가 있는 경우 망 등록 절차를 수행한다(S430). 단말은 망으로부터 서비스(예:Paging)를 받기 위하여 자신의 정보(예:IMSI)를 등록한다. 단말은 셀을 선택할 때 마다 접속하는 망에 등록을 하는 것은 아니며, 시스템 정보로부터 받은 망의 정보(예:Tracking Area Identity; TAI)와 자신이 알고 있는 망의 정보가 다른 경우에 망에 등록을 한다.
단말은 셀에서 제공되는 서비스 환경 또는 단말의 환경 등을 기반으로 셀 재선택을 수행한다(S440). 단말은 현재 서비스 받고 있는 기지국(서빙 기지국)으로부터 측정한 신호의 세기나 품질의 값이 인접한 셀의 기지국으로부터 측정한 값보다 낮다면, 단말이 현재 접속한 기지국의 셀 보다 더 좋은 신호 특성을 제공하는 다른 셀 중 하나를 선택한다. 이 과정을 2번 과정의 초기 셀 선택(Initial Cell Selection)과 구분하여 셀 재선택(Cell Re-Selection)이라 한다. 이때, 신호특성의 변화에 따라 빈번히 셀이 재선택되는 것을 방지하기 위하여 시간적인 제약조건을 둔다. 셀 재선택 절차에 대해서는 이후에 상술하기로 한다.
도 5는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
단말은 RRC 연결을 요청하는 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 네트워크로 보낸다(S510). 네트워크는 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 보낸다(S520). RRC 연결 설정 메시지를 수신한 후, 단말은 RRC 연결 모드로 진입한다.
단말은 RRC 연결 확립의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S530).
도 6은 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다. RRC 연결 재설정(reconfiguration)은 RRC 연결을 수정하는데 사용된다. 이는 RB 확립/수정(modify)/해제(release), 핸드오버 수행, 측정 셋업/수정/해제하기 위해 사용된다.
네트워크는 단말로 RRC 연결을 수정하기 위한 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 보낸다(S610). 단말은 RRC 연결 재설정에 대한 응답으로, RRC 연결 재설정의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S620).
이하에서 PLMN(public land mobile network)에 대하여 설명하도록 한다.
PLMN은 모바일 네트워크 운영자에 의해 배치 및 운용되는 네트워크이다. 각 모바일 네트워크 운영자는 하나 또는 그 이상의 PLMN을 운용한다. 각 PLMN은 MCC(Mobile Country Code) 및 MNC(Mobile Network Code)로 식별될 수 있다. 셀의 PLMN 정보는 시스템 정보에 포함되어 브로드캐스트된다.
PLMN 선택, 셀 선택 및 셀 재선택에 있어서, 다양한 타입의 PLMN들이 단말에 의해 고려될 수 있다.
HPLMN(Home PLMN) : 단말 IMSI의 MCC 및 MNC와 매칭되는 MCC 및 MNC를 가지는 PLMN.
EHPLMN(Equivalent HPLMN): HPLMN과 등가로 취급되는 PLMN.
RPLMN(Registered PLMN): 위치 등록이 성공적으로 마쳐진 PLMN.
EPLMN(Equivalent PLMN): RPLMN과 등가로 취급되는 PLMN.
각 모바일 서비스 수요자는 HPLMN에 가입한다. HPLMN 또는 EHPLMN에 의하여 단말로 일반 서비스가 제공될 때, 단말은 로밍 상태(roaming state)에 있지 않는다. 반면, HPLMN/EHPLMN 이외의 PLMN에 의하여 단말로 서비스가 제공될 때, 단말은 로밍 상태에 있으며, 그 PLMN은 VPLMN(Visited PLMN)이라고 불리운다.
단말은 초기에 전원이 켜지면 사용 가능한 PLMN(public land mobile network)을 검색하고 서비스를 받을 수 있는 적절한 PLMN을 선택한다. PLMN은 모바일 네트워크 운영자(mobile network operator)에 의해 배치되거나(deploy) 운영되는 네트워크이다. 각 모바일 네트워크 운영자는 하나 또는 그 이상의 PLMN을 운영한다. 각각의 PLMN은 MCC(mobile country code) 및 MNC(mobile network code)에 의하여 식별될 수 있다. 셀의 PLMN 정보는 시스템 정보에 포함되어 브로드캐스트된다. 단말은 선택한 PLMN을 등록하려고 시도한다. 등록이 성공한 경우, 선택된 PLMN은 RPLMN(registered PLMN)이 된다. 네트워크는 단말에게 PLMN 리스트를 시그널링할 수 있는데, 이는 PLMN 리스트에 포함된 PLMN들을 RPLMN과 같은 PLMN이라 고려할 수 있다. 네트워크에 등록된 단말은 상시 네트워크에 의하여 접근될 수(reachable) 있어야 한다. 만약 단말이 ECM-CONNECTED 상태(동일하게는 RRC 연결 상태)에 있는 경우, 네트워크는 단말이 서비스를 받고 있음을 인지한다. 그러나, 단말이 ECM-IDLE 상태(동일하게는 RRC 아이들 상태)에 있는 경우, 단말의 상황이 eNB에서는 유효하지 않지만 MME에는 저장되어 있다. 이 경우, ECM-IDLE 상태의 단말의 위치는 TA(tracking Area)들의 리스트의 입도(granularity)로 오직 MME에게만 알려진다. 단일 TA는 TA가 소속된 PLMN 식별자로 구성된 TAI(tracking area identity)및 PLMN 내의 TA를 유일하게 표현하는 TAC(tracking area code)에 의해 식별된다.
이어, 선택한 PLMN이 제공하는 셀들 중에서 상기 단말이 적절한 서비스를 제공받을 수 있는 신호 품질과 특성을 가진 셀을 선택한다.
다음은 종래 기술에서, 단말이 셀을 선택하는 절차에 대해서 자세히 설명한다.
전원이 켜지거나 셀에 머물러 있을 때, 단말은 적절한 품질의 셀을 선택/재선택하여 서비스를 받기 위한 절차들을 수행한다.
RRC 아이들 상태의 단말은 항상 적절한 품질의 셀을 선택하여 이 셀을 통해 서비스를 제공받기 위한 준비를 하고 있어야 한다. 예를 들어, 전원이 막 켜진 단말은 네트워크에 등록을 하기 위해 적절한 품질의 셀을 선택해야 한다. RRC 연결 상태에 있던 상기 단말이 RRC 아이들 상태에 진입하면, 상기 단말은 RRC 아이들 상태에서 머무를 셀을 선택해야 한다. 이와 같이, 상기 단말이 RRC 아이들 상태와 같은 서비스 대기 상태로 머물고 있기 위해서 어떤 조건을 만족하는 셀을 고르는 과정을 셀 선택(Cell Selection)이라고 한다. 중요한 점은, 상기 셀 선택은 상기 단말이 상기 RRC 아이들 상태로 머물러 있을 셀을 현재 결정하지 못한 상태에서 수행하는 것이므로, 가능한 신속하게 셀을 선택하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 일정 기준 이상의 무선 신호 품질을 제공하는 셀이라면, 비록 이 셀이 단말에게 가장 좋은 무선 신호 품질을 제공하는 셀이 아니라고 하더라도, 단말의 셀 선택 과정에서 선택될 수 있다.
이제 3GPP TS 36.304 V8.5.0 (2009-03) "User Equipment (UE) procedures in idle mode (Release 8)"을 참조하여, 3GPP LTE에서 단말이 셀을 선택하는 방법 및 절차에 대하여 상술한다.
셀 선택 과정은 크게 두 가지로 나뉜다.
먼저 초기 셀 선택 과정으로, 이 과정에서는 상기 단말이 무선 채널에 대한 사전 정보가 없다. 따라서 상기 단말은 적절한 셀을 찾기 위해 모든 무선 채널을 검색한다. 각 채널에서 상기 단말은 가장 강한 셀을 찾는다. 이후, 상기 단말이 셀 선택 기준을 만족하는 적절한(suitable) 셀을 찾기만 하면 해당 셀을 선택한다.
다음으로 단말은 저장된 정보를 활용하거나, 셀에서 방송하고 있는 정보를 활용하여 셀을 선택할 수 있다. 따라서, 초기 셀 선택 과정에 비해 셀 선택이 신속할 수 있다. 단말이 셀 선택 기준을 만족하는 셀을 찾기만 하면 해당 셀을 선택한다. 만약 이 과정을 통해 셀 선택 기준을 만족하는 적절한 셀을 찾지 못하면, 단말은 초기 셀 선택 과정을 수행한다.
셀 선택 기준은 하기 식 1과 같이 정의될 수 있다.
[식 1]
Figure PCTKR2016009215-appb-I000001
여기서, 상기 식 1의 각 변수는 하기 표 1과 같이 정의될 수 있다.
Srxlev Cell selection RX level value (dB)
Squal Cell selection quality value (dB)
Qrxlevmeas Measured cell RX level value (RSRP)
Qqualmeas Measured cell quality value (RSRQ)
Qrxlevmin Minimum required RX level in the cell (dBm)
Qqualmin Minimum required quality level in the cell (dB)
Qrxlevminoffset Offset to the signalled Qrxlevmin taken into account in the Srxlev evaluation as a result of a periodic search for a higher priority PLMN while camped normally in a VPLMN
Qqualminoffset Offset to the signalled Qqualmin taken into account in the Squal evaluation as a result of a periodic search for a higher priority PLMN while camped normally in a VPLMN
Pcompensation max(PEMAX -PPowerClass, 0) (dB)
PEMAX Maximum TX power level an UE may use when transmitting on the uplink in the cell (dBm) defined as PEMAX in [TS 36.101]
PPowerClass Maximum RF output power of the UE (dBm) according to the UE power class as defined in [TS 36.101]
시그널링된 값들인 Qrxlevminoffset 및 Qqualminoffset은 단말이 VPLMN내의 정규 셀에 캠프 하고 있는 동안 보다 높은 우선순위의 PLMN에 대한 주기적 탐색의 결과로서 셀 선택이 평가되는 경우에 한하여 적용될 수 있다. 위와 같이 보다 높은 우선순위의 PLMN에 대한 주기적 탐색동안, 단말은 이와 같은 보다 높은 우선순위의 PLMN의 다른 셀로부터 저장된 파라미터 값들을 사용하여 셀 선택 평가를 수행할 수 있다.
상기 단말이 일단 셀 선택 과정을 통해 어떤 셀을 선택한 이후, 단말의 이동성 또는 무선 환경의 변화 등으로 단말과 기지국간의 신호의 세기나 품질이 바뀔 수 있다. 따라서 만약 선택한 셀의 품질이 저하되는 경우, 단말은 더 좋은 품질을 제공하는 다른 셀을 선택할 수 있다. 이렇게 셀을 다시 선택하는 경우, 일반적으로 현재 선택된 셀보다 더 좋은 신호 품질을 제공하는 셀을 선택한다. 이런 과정을 셀 재선택(Cell Reselection)이라고 한다. 상기 셀 재선택 과정은, 무선 신호의 품질 관점에서, 일반적으로 단말에게 가장 좋은 품질을 제공하는 셀을 선택하는데 기본적인 목적이 있다.
무선 신호의 품질 관점 이외에, 네트워크는 주파수 별로 우선 순위(priority)를 결정하여 단말에게 알릴 수 있다. 이러한 우선 순위를 수신한 단말은, 셀 재선택 과정에서 이 우선 순위를 무선 신호 품질 기준보다 우선적으로 고려하게 된다.
위와 같이 무선 환경의 신호 특성에 따라 셀을 선택 또는 재선택하는 방법이 있으며, 셀 재선택시 재선택을 위한 셀을 선택하는데 있어서, 셀의 RAT와 주파수(frequency) 특성에 따라 다음과 같은 셀 재선택 방법이 있을 수 있다.
- 인트라-주파수(Intra-frequency) 셀 재선택: 단말이 캠핑(camp) 중인 셀과 같은 RAT과 같은 중심 주파수(center-frequency)를 가지는 셀을 재선택
- 인터-주파수(Inter-frequency) 셀 재선택: 단말이 캠핑 중인 셀과 같은 RAT과 다른 중심 주파수를 가지는 셀을 재선택
- 인터-RAT(Inter-RAT) 셀 재선택: 단말이 캠핑 중인 RAT와 다른 RAT을 사용하는 셀을 재선택
셀 재선택 과정의 원칙은 다음과 같다
첫째, 단말은 셀 재선택을 위하여 서빙 셀(serving cell) 및 이웃 셀(neighboring cell)의 품질을 측정한다.
둘째, 셀 재선택은 셀 재선택 기준에 기반하여 수행된다. 셀 재선택 기준은 서빙 셀 및 이웃 셀 측정에 관련하여 아래와 같은 특성을 가지고 있다.
인트라-주파수 셀 재선택은 기본적으로 랭킹(ranking)에 기반한다. 랭킹이라는 것은, 셀 재선택 평가를 위한 지표값을 정의하고, 이 지표값을 이용하여 셀들을 지표값의 크기 순으로 순서를 매기는 작업이다. 가장 좋은 지표를 가지는 셀을 흔히 최고 순위 셀(highest ranked cell)이라고 부른다. 셀 지표값은 단말이 해당 셀에 대해 측정한 값을 기본으로, 필요에 따라 주파수 오프셋 또는 셀 오프셋을 적용한 값이다.
인터-주파수 셀 재선택은 네트워크에 의해 제공된 주파수 우선순위에 기반한다. 단말은 가장 높은 주파수 우선순위를 가진 주파수에 머무를(camp on: 이하 캠프 온이라 표현할 수 있다) 수 있도록 시도한다. 네트워크는 브로드캐스트 시그널링(broadcast signaling)를 통해서 셀 내 단말들이 공통적으로 적용할 또는 주파수 우선순위를 제공하거나, 단말별 시그널링(dedicated signaling)을 통해 단말 별로 각각 주파수 별 우선순위를 제공할 수 있다. 브로드캐스트 시그널링을 통해 제공되는 셀 재선택 우선순위를 공용 우선순위(common priority)라고 할 수 있고, 단말별로 네트워크가 설정하는 셀 재선택 우선 순위를 전용 우선순위(dedicated priority)라고 할 수 있다. 단말은 전용 우선순위를 수신하면, 전용 우선순위와 관련된 유효 시간(validity time)를 함께 수신할 수 있다. 단말은 전용 우선순위를 수신하면 함께 수신한 유효 시간으로 설정된 유효성 타이머(validity timer)를 개시한다. 단말은 유효성 타이머가 동작하는 동안 RRC 아이들 모드에서 전용 우선순위를 적용한다. 유효성 타이머가 만료되면 단말은 전용 우선순위를 폐기하고, 다시 공용 우선순위를 적용한다.
인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 파라미터(예를 들어 주파수별 오프셋(frequency-specific offset))를 주파수별로 제공할 수 있다.
인트라-주파수 셀 재선택 또는 인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 이웃 셀 리스트(Neighboring Cell List, NCL)를 단말에게 제공할 수 있다. 이 NCL은 셀 재선택에 사용되는 셀 별 파라미터(예를 들어 셀 별 오프셋(cell-specific offset))를 포함한다
인트라-주파수 또는 인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 셀 재선택 금지 리스트(black list)를 단말에게 제공할 수 있다. 금지 리스트에 포함된 셀에 대해 단말은 셀 재선택을 수행하지 않는다.
이어서, 셀 재선택 평가 과정에서 수행하는 랭킹에 관해 설명한다.
셀의 우선순위를 주는데 사용되는 랭킹 지표(ranking criterion)은 식 2와 같이 정의된다.
[식 2]
Rs = Qmeas,s + Qhyst, Rn = Qmeas,n - Qoffset
여기서, Rs는 단말이 현재 캠프 온하고 있고 서빙 셀의 랭킹 지표, Rn은 이웃 셀의 랭킹 지표, Qmeas,s는 단말이 서빙 셀에 대해 측정한 품질값, Qmeas,n는 단말이 이웃 셀에 대해 측정한 품질값, Qhyst는 랭킹을 위한 히스테리시스(hysteresis) 값, Qoffset은 두 셀간의 오프셋이다.
인트라-주파수에서, 단말이 서빙 셀과 이웃 셀 간의 오프셋(Qoffsets,n)을 수신한 경우 Qoffset=Qoffsets,n 이고, 단말이 Qoffsets,n 을 수신하지 않은 경우에는 Qoffset = 0 이다.
인터-주파수에서, 단말이 해당 셀에 대한 오프셋(Qoffsets,n)을 수신한 경우 Qoffset = Qoffsets,n + Qfrequency 이고, 단말이 Qoffsets,n 을 수신하지 않은 경우 Qoffset = Qfrequency 이다.
서빙 셀의 랭킹 지표(Rs)과 이웃 셀의 랭킹 지표(Rn)이 서로 비슷한 상태에서 변동하면, 변동 결과 랭킹 순위가 자꾸 뒤바뀌어 단말이 두 셀을 번갈아가면서 재선택을 할 수 있다. Qhyst는 셀 재선택에서 히스테리시스를 주어, 단말이 두 셀을 번갈아가면서 재선택하는 것을 막기 위한 파라미터이다.
단말은 위 식에 따라 서빙 셀의 Rs 및 이웃 셀의 Rn을 측정하고, 랭킹 지표 값이 가장 큰 값을 가진 셀을 최고 순위(highest ranked) 셀로 간주하고, 이 셀을 재선택한다.
상기 기준에 의하면, 셀의 품질이 셀 재선택에서 가장 주요한 기준으로 작용하는 것을 확인할 수 있다. 만약 재선택한 셀이 정규 셀(suitable cell)이 아니면 단말은 해당 주파수 또는 해당 셀을 셀 재선택 대상에서 제외한다.
이제 무선 링크 실패에 대하여 설명한다.
단말은 서비스를 수신하는 서빙셀과의 무선 링크의 품질 유지를 위해 지속적으로 측정을 수행한다. 단말은 서빙셀과의 무선 링크의 품질 악화(deterioration)로 인하여 현재 상황에서 통신이 불가능한지 여부를 결정한다. 만약, 서빙셀의 품질이 너무 낮아서 통신이 거의 불가능한 경우, 단말은 현재 상황을 무선 연결 실패로 결정한다.
만약 무선 링크 실패가 결정되면, 단말은 현재의 서빙셀과의 통신 유지를 포기하고, 셀 선택(또는 셀 재선택) 절차를 통해 새로운 셀을 선택하고, 새로운 셀로의 RRC 연결 재확립(RRC connection re-establishment)을 시도한다.
3GPP LTE의 스펙에서는 정상적인 통신을 할 수 없는 경우로 아래와 같은 예시를 들고 있다.
- 단말의 물리 계층의 무선 품질 측정 결과를 기반으로 단말이 하향 통신 링크 품질에 심각한 문제가 있다고 판단한 경우(RLM 수행 중 PCell의 품질이 낮다고 판단한 경우)
- MAC 부계층에서 랜덤 액세스(random access) 절차가 계속적으로 실패하여 상향링크 전송에 문제가 있다고 판단한 경우.
- RLC 부계층에서 상향 데이터 전송이 계속적으로 실패하여 상향 링크 전송에 문제가 있다고 판단한 경우.
- 핸드오버를 실패한 것으로 판단한 경우.
- 단말이 수신한 메시지가 무결성 검사(integrity check)를 통과하지 못한 경우.
이하에서는 RRC 연결 재확립(RRC connection re-establishment) 절차에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 7은 RRC 연결 재확립 절차를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 단말은 SRB 0(Signaling Radio Bearer #0)을 제외한 설정되어 있던 모든 무선 베어러(radio bearer) 사용을 중단하고, AS(Access Stratum)의 각종 부계층을 초기화 시킨다(S710). 또한, 각 부계층 및 물리 계층을 기본 구성(default configuration)으로 설정한다. 이와 같은 과정중에 단말은 RRC 연결 상태를 유지한다.
단말은 RRC 연결 재설정 절차를 수행하기 위한 셀 선택 절차를 수행한다(S720). RRC 연결 재확립 절차 중 셀 선택 절차는 단말이 RRC 연결 상태를 유지하고 있음에도 불구하고, 단말이 RRC 아이들 상태에서 수행하는 셀 선택 절차와 동일하게 수행될 수 있다.
단말은 셀 선택 절차를 수행한 후 해당 셀의 시스템 정보를 확인하여 해당 셀이 적합한 셀인지 여부를 판단한다(S730). 만약 선택된 셀이 적절한 E-UTRAN 셀이라고 판단된 경우, 단말은 해당 셀로 RRC 연결 재확립 요청 메시지(RRC connection reestablishment request message)를 전송한다(S740).
한편, RRC 연결 재확립 절차를 수행하기 위한 셀 선택 절차를 통하여 선택된 셀이 E-UTRAN 이외의 다른 RAT을 사용하는 셀이라고 판단된 경우, RRC 연결 재확립 절차를 중단되고, 단말은 RRC 아이들 상태로 진입한다(S750).
단말은 셀 선택 절차 및 선택한 셀의 시스템 정보 수신을 통하여 셀의 적절성 확인은 제한된 시간 내에 마치도록 구현될 수 있다. 이를 위해 단말은 RRC 연결 재확립 절차를 개시함에 따라 타이머를 구동시킬 수 있다. 타이머는 단말이 적합한 셀을 선택하였다고 판단된 경우 중단될 수 있다. 타이머가 만료된 경우 단말은 RRC 연결 재확립 절차가 실패하였음을 간주하고 RRC 아이들 상태로 진입할 수 있다. 이 타이머를 이하에서 무선 링크 실패 타이머라고 언급하도록 한다. LTE 스펙 TS 36.331에서는 T311이라는 이름의 타이머가 무선 링크 실패 타이머로 활용될 수 있다. 단말은 이 타이머의 설정 값을 서빙 셀의 시스템 정보로부터 획득할 수 있다.
단말로부터 RRC 연결 재확립 요청 메시지를 수신하고 요청을 수락한 경우, 셀은 단말에게 RRC 연결 재확립 메시지(RRC connection reestablishment message)를 전송한다.
셀로부터 RRC 연결 재확립 메시지를 수신한 단말은 SRB1에 대한 PDCP 부계층과 RLC 부계층을 재구성한다. 또한 보안 설정과 관련된 각종 키 값들을 다시 계산하고, 보안을 담당하는 PDCP 부계층을 새로 계산한 보안키 값들로 재구성한다. 이를 통해 단말과 셀간 SRB 1이 개방되고 RRC 제어 메시지를 주고 받을 수 있게 된다. 단말은 SRB1의 재개를 완료하고, 셀로 RRC 연결 재확립 절차가 완료되었다는 RRC 연결 재확립 완료 메시지(RRC connection reestablishment complete message)를 전송한다(S760).
반면, 단말로부터 RRC 연결 재확립 요청 메시지를 수신하고 요청을 수락하지 않은 경우, 셀은 단말에게 RRC 연결 재확립 거절 메시지(RRC connection reestablishment reject message)를 전송한다.
RRC 연결 재확립 절차가 성공적으로 수행되면, 셀과 단말은 RRC 연결 재설정 절차를 수행한다. 이를 통하여 단말은 RRC 연결 재확립 절차를 수행하기 전의 상태를 회복하고, 서비스의 연속성을 최대한 보장한다.
도 8은 단말이 RRC_IDLE 상태에서 가질 수 있는 서브 상태(substate)들과 서브상태 천이 과정을 예시한다.
도 8을 참조하면, 단말은 최초 셀 선택 과정을 수행한다(S801). 최초 셀 선택 과정은 PLMN에 대하여 저장한 셀 정보가 없거나 정규 셀(suitable cell)을 찾지 못한 경우에 수행될 수 있다.
최초 셀 선택 과정에서 정규 셀을 찾을 수 없으면 임의 셀 선택 상태(S802)로 천이한다. 임의 셀 선택 상태는 정규 셀에도 수용가능 셀에도 캠프 온(camp on)하지 못한 상태이며, 단말이 캠프할 수 있는 임의의 PLMN의 수용가능 셀(acceptable cell)을 찾기 위해 시도하는 상태이다. 단말이 캠프할 수 있는 어떤 셀도 찾지 못한 경우, 단말은 수용가능 셀을 찾을 때까지 계속 임의 셀 선택 상태에 머문다.
최초 셀 선택 과정에서 정규 셀을 찾으면 정규 캠프 상태(S803)로 천이한다. 정규 캠프 상태는 정규 셀에 캠프 온(camp on)한 상태를 말하며, 시스템 정보를 통해 주어진 정보에 따라 페이징 채널(paging channel)을 선택하고 모니터링할 수 있고, 셀 재선택을 위한 평가 과정을 수행할 수 있다.
정규 캠프 상태(S803)에서 셀 재선택 평가 과정(S804)이 유발되면 셀 재선택 평가 과정(S804)를 수행한다. 셀 재선택 평가 과정(S804)에서 정규 셀(suitable cell)이 발견되면 다시 정규 캠프 상태(S803)으로 천이한다.
임의 셀 선택 상태(S802)에서, 수용가능 셀이 발견되면 임의 셀 캠프 상태(S805)로 천이한다. 임의 셀 캠프 상태는 수용가능 셀에 캠프 온(camp on)한 상태이다.
임의 셀 캠프 상태(S805)에서 단말은 시스템 정보를 통해 주어진 정보에 따라 페이징 채널(paging channel)을 선택하고 모니터링할 수 있고, 셀 재선택을 위한 평가 과정(S806)을 수행할 수 있다. 상기 셀 재선택을 위한 평가 과정(S806)에서 수용가능 셀(acceptable cell)이 발견되지 않으면 임의 셀 선택 상태(S802)로 천이한다.
이제 D2D 동작에 대해 설명한다. 3GPP LTE-A에서는 D2D 동작과 관련한 서비스를 근접성 기반 서비스(Proximity based Services: ProSe)라 칭한다. 이하 ProSe는 D2D 동작과 동등한 개념이며 ProSe는 D2D 동작과 혼용될 수 있다. 이제, ProSe에 대해 기술한다.
ProSe에는 ProSe 직접 통신(communication)과 ProSe 직접 발견(direct discovery)이 있다. ProSe 직접 통신은 근접한 2 이상의 단말들 간에서 수행되는 통신을 말한다. 상기 단말들은 사용자 평면의 프로토콜을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. ProSe 가능 단말(ProSe-enabled UE)은 ProSe의 요구 조건과 관련된 절차를 지원하는 단말을 의미한다. 특별한 다른 언급이 없으면 ProSe 가능 단말은 공용 안전 단말(public safety UE)와 비-공용 안전 단말(non-public safety UE)를 모두 포함한다. 공용 안전 단말은 공용 안전에 특화된 기능과 ProSe 과정을 모두 지원하는 단말이고, 비-공용 안전 단말은 ProSe 과정은 지원하나 공용 안전에 특화된 기능은 지원하지 않는 단말이다.
ProSe 직접 발견(ProSe direct discovery)은 ProSe 가능 단말이 인접한 다른 ProSe 가능 단말을 발견하기 위한 과정이며, 이 때 상기 2개의 ProSe 가능 단말들의 능력만을 사용한다. EPC 차원의 ProSe 발견(EPC-level ProSe discovery)은 EPC가 2개의 ProSe 가능 단말들의 근접 여부를 판단하고, 상기 2개의 ProSe 가능 단말들에게 그들의 근접을 알려주는 과정을 의미한다.
이하, 편의상 ProSe 직접 통신은 D2D 통신, ProSe 직접 발견은 D2D 발견이라 칭할 수 있다.
도 9는 ProSe를 위한 기준 구조를 나타낸다.
도 9를 참조하면, ProSe를 위한 기준 구조는 E-UTRAN, EPC, ProSe 응용 프로그램을 포함하는 복수의 단말들, ProSe 응용 서버(ProSe APP server), 및 ProSe 기능(ProSe function)을 포함한다.
EPC는 E-UTRAN 코어 네트워크 구조를 대표한다. EPC는 MME, S-GW, P-GW, 정책 및 과금 규칙(policy and charging rules function:PCRF), 가정 가입자 서버(home subscriber server:HSS)등을 포함할 수 있다.
ProSe 응용 서버는 응용 기능을 만들기 위한 ProSe 능력의 사용자이다. ProSe 응용 서버는 단말 내의 응용 프로그램과 통신할 수 있다. 단말 내의 응용 프로그램은 응용 기능을 만들기 위한 ProSe 능력을 사용할 수 있다.
ProSe 기능은 다음 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
- 제3자 응용 프로그램을 향한 기준점을 통한 인터워킹(Interworking via a reference point towards the 3rd party applications)
- 발견 및 직접 통신을 위한 인증 및 단말에 대한 설정(Authorization and configuration of the UE for discovery and direct communication)
- EPC 차원의 ProSe 발견의 기능(Enable the functionality of the EPC level ProSe discovery)
- ProSe 관련된 새로운 가입자 데이터 및 데이터 저장 조정, ProSe ID의 조정(ProSe related new subscriber data and handling of data storage, and also handling of ProSe identities)
- 보안 관련 기능(Security related functionality)
- 정책 관련 기능을 위하여 EPC를 향한 제어 제공(Provide control towards the EPC for policy related functionality)
- 과금을 위한 기능 제공(Provide functionality for charging (via or outside of EPC, e.g., offline charging))
이하에서는 ProSe를 위한 기준 구조에서 기준점과 기준 인터페이스를 설명한다.
- PC1: 단말 내의 ProSe 응용 프로그램과 ProSe 응용 서버 내의 ProSe 응용 프로그램 간의 기준 점이다. 이는 응용 차원에서 시그널링 요구 조건을 정의하기 위하여 사용된다.
- PC2: ProSe 응용 서버와 ProSe 기능 간의 기준점이다. 이는 ProSe 응용 서버와 ProSe 기능 간의 상호 작용을 정의하기 위하여 사용된다. ProSe 기능의 ProSe 데이터베이스의 응용 데이터 업데이트가 상기 상호 작용의 일 예가 될 수 있다.
- PC3: 단말과 ProSe 기능 간의 기준점이다. 단말과 ProSe 기능 간의 상호 작용을 정의하기 위하여 사용된다. ProSe 발견 및 통신을 위한 설정이 상기 상호 작용의 일 예가 될 수 있다.
- PC4: EPC와 ProSe 기능 간의 기준점이다. EPC와 ProSe 기능 간의 상호 작용을 정의하기 위하여 사용된다. 상기 상호 작용은 단말들 간에 1:1 통신을 위한 경로를 설정하는 때, 또는 실시간 세션 관리나 이동성 관리를 위한 ProSe 서비스 인증하는 때를 예시할 수 있다.
- PC5: 단말들 간에 발견 및 통신, 중계, 1:1 통신을 위해서 제어/사용자 평면을 사용하기 위한 기준점이다.
- PC6: 서로 다른 PLMN에 속한 사용자들 간에 ProSe 발견과 같은 기능을 사용하기 위한 기준점이다.
- SGi: 응용 데이터 및 응용 차원 제어 정보 교환을 위해 사용될 수 있다.
<ProSe 직접 통신(D2D 통신): ProSe Direct Communication>.
ProSe 직접 통신은 2개의 공용 안전 단말들이 PC 5 인터페이스를 통해 직접 통신을 할 수 있는 통신 모드이다. 이 통신 모드는 단말이 E-UTRAN의 커버리지 내에서 서비스를 받는 경우나 E-UTRAN의 커버리지를 벗어난 경우 모두에서 지원될 수 있다.
도 10은 ProSe 직접 통신을 수행하는 단말들과 셀 커버리지의 배치 예들을 나타낸다.
도 10 (a)를 참조하면, 단말 A, B는 셀 커버리지 바깥에 위치할 수 있다. 도 10 (b)를 참조하면, 단말 A는 셀 커버리지 내에 위치하고, 단말 B는 셀 커버리지 바깥에 위치할 수 있다. 도 10 (c)를 참조하면, 단말 A, B는 모두 단일 셀 커버리지 내에 위치할 수 있다. 도 10 (d)를 참조하면, 단말 A는 제1 셀의 커버리지 내에 위치하고, 단말 B는 제2 셀의 커버리지 내에 위치할 수 있다.
ProSe 직접 통신은 도 10과 같이 다양한 위치에 있는 단말들 간에 수행될 수 있다.
한편, ProSe 직접 통신에는 다음 ID들이 사용될 수 있다.
소스 레이어-2 ID: 이 ID는 PC 5 인터페이스에서 패킷의 전송자를 식별시킨다.
목적 레이어-2 ID: 이 ID는 PC 5 인터페이스에서 패킷의 타겟을 식별시킨다.
SA L1 ID: 이 ID는 PC 5 인터페이스에서 스케줄링 할당(scheduling assignment: SA)에서의 ID이다.
도 11은 ProSe 직접 통신을 위한 사용자 평면 프로토콜 스택을 나타낸다.
도 11을 참조하면, PC 5 인터페이스는 PDCH, RLC, MAC 및 PHY 계층으로 구성된다.
ProSe 직접 통신에서는 HARQ 피드백이 없을 수 있다. MAC 헤더는 소스 레이어-2 ID 및 목적 레이어-2 ID를 포함할 수 있다.
<ProSe 직접 통신을 위한 무선 자원 할당>.
ProSe 가능 단말은 ProSe 직접 통신을 위한 자원 할당에 대해 다음 2가지 모드들을 이용할 수 있다.
1. 모드 1
모드 1은 ProSe 직접 통신을 위한 자원을 기지국으로부터 스케줄링 받는 모드이다. 모드 1에 의하여 단말이 데이터를 전송하기 위해서는 RRC_CONNECTED 상태이여야 한다. 단말은 전송 자원을 기지국에게 요청하고, 기지국은 스케줄링 할당 및 데이터 전송을 위한 자원을 스케줄링한다. 단말은 기지국에게 스케줄링 요청을 전송하고, ProSe BSR(Buffer Status Report)를 전송할 수 있다. 기지국은 ProSe BSR에 기반하여, 상기 단말이 ProSe 직접 통신을 할 데이터를 가지고 있으며 이 전송을 위한 자원이 필요하다고 판단한다.
2. 모드 2
모드 2는 단말이 직접 자원을 선택하는 모드이다. 단말은 자원 풀(resource pool)에서 직접 ProSe 직접 통신을 위한 자원을 선택한다. 자원 풀은 네트워크에 의하여 설정되거나 미리 정해질 수 있다.
한편, 단말이 서빙 셀을 가지고 있는 경우 즉, 단말이 기지국과 RRC_CONNECTED 상태에 있거나 RRC_IDLE 상태로 특정 셀에 위치한 경우에는 상기 단말은 기지국의 커버리지 내에 있다고 간주된다.
단말이 커버리지 밖에 있다면 상기 모드 2만 적용될 수 있다. 만약, 단말이 커버리지 내에 있다면, 기지국의 설정에 따라 모드 1 또는 모드 2를 사용할 수 있다.
다른 예외적인 조건이 없다면 기지국이 설정한 때에만, 단말은 모드 1에서 모드 2로 또는 모드 2에서 모드 1로 모드를 변경할 수 있다.
<ProSe 직접 발견(D2D 발견): ProSe direct discovery>
ProSe 직접 발견은 ProSe 가능 단말이 근접한 다른 ProSe 가능 단말을 발견하는데 사용되는 절차를 말하며 D2D 직접 발견 또는 D2D 발견이라 칭하기도 한다. 이 때, PC 5 인터페이스를 통한 E-UTRA 무선 신호가 사용될 수 있다. ProSe 직접 발견에 사용되는 정보를 이하 발견 정보(discovery information)라 칭한다.
도 12는 D2D 발견을 위한 PC 5 인터페이스를 나타낸다.
도 12를 참조하면, PC 5인터페이스는 MAC 계층, PHY 계층과 상위 계층인 ProSe Protocol 계층으로 구성된다. 상위 계층(ProSe Protocol)에서 발견 정보(discovery information)의 알림(anouncement: 이하 어나운스먼트) 및 모니터링(monitoring)에 대한 허가를 다루며, 발견 정보의 내용은 AS(access stratum)에 대하여 투명(transparent)하다. ProSe Protocol은 어나운스먼트를 위하여 유효한 발견 정보만 AS에 전달되도록 한다.
MAC 계층은 상위 계층(ProSe Protocol)로부터 발견 정보를 수신한다. IP 계층은 발견 정보 전송을 위하여 사용되지 않는다. MAC 계층은 상위 계층으로부터 받은 발견 정보를 어나운스하기 위하여 사용되는 자원을 결정한다. MAC 계층은 발견 정보를 나르는 MAC PDU(protocol data unit)를 만들어 물리 계층으로 보낸다. MAC 헤더는 추가되지 않는다.
발견 정보 어나운스먼트를 위하여 2가지 타입의 자원 할당이 있다.
1. 타입 1
발견 정보의 어나운스먼트를 위한 자원들이 단말 특정적이지 않게 할당되는 방법으로, 기지국이 단말들에게 발견 정보 어나운스먼트를 위한 자원 풀 설정을 제공한다. 이 설정은 시스템 정보 블록(system information block: SIB)에 포함되어 브로드캐스트 방식으로 시그널링될 수 있다. 또는 상기 설정은 단말 특정적 RRC 메시지에 포함되어 제공될 수 있다. 또는 상기 설정은 RRC 메시지 외 다른 계층의 브로드캐스트 시그널링 또는 단말 특정정 시그널링이 될 수도 있다.
단말은 지시된 자원 풀로부터 스스로 자원을 선택하고 선택한 자원을 이용하여 발견 정보를 어나운스한다. 단말은 각 발견 주기(discovery period) 동안 임의로 선택한 자원을 통해 발견 정보를 어나운스할 수 있다.
2. 타입 2
발견 정보의 어나운스먼트를 위한 자원들이 단말 특정적으로 할당되는 방법이다. RRC_CONNECTED 상태에 있는 단말은 RRC 신호를 통해 기지국에게 발견 신호 어나운스먼트를 위한 자원을 요청할 수 있다. 기지국은 RRC 신호로 발견 신호 어나운스먼트를 위한 자원을 할당할 수 있다. 단말들에게 설정된 자원 풀 내에서 발견 신호 모니터링을 위한 자원이 할당될 수 있다.
RRC_IDLE 상태에 있는 단말에 대하여, 기지국은 1) 발견 정보 어나운스먼트를 위한 타입 1 자원 풀을 SIB로 알려줄 수 있다. ProSe 직접 발견이 허용된 단말들은 RRC_IDLE 상태에서 발견 정보 어나운스먼트를 위하여 타입 1 자원 풀을 이용한다. 또는 기지국은 2) SIB를 통해 상기 기지국이 ProSe 직접 발견은 지원함을 알리지만 발견 정보 어나운스먼트를 위한 자원은 제공하지 않을 수 있다. 이 경우, 단말은 발견 정보 어나운스먼트를 위해서는 RRC_CONNECTED 상태로 들어가야 한다.
RRC_CONNECTED 상태에 있는 단말에 대하여, 기지국은 RRC 신호를 통해 상기 단말이 발견 정보 어나운스먼트를 위하여 타입 1 자원 풀을 사용할 것인지 아니면 타입 2 자원을 사용할 것인지를 설정할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 설명한다.
일례로, 일반적으로 D2D 동작은 근접한 기기들 간의 신호 송수신이라는 점에서 다양한 장점을 가질 수 있다. 예를 들어, D2D 단말은 높은 전송률 및 낮은 지연을 가지며 데이터 통신을 할 수 있다. 또한, D2D 동작은 기지국에 몰리는 트래픽을 분산시킬 수 있으며, D2D 동작을 수행하는 단말이 중계기 역할을 한다면 기지국의 커버리지를 확장시키는 역할도 할 수 있다.
상술한 D2D 통신의 확장으로 차량 간의 신호 송수신을 포함하여, 차량(vehicle)과 관련된 통신을 특별히 V2X(VEHICLE-TO-X) 통신이라고 부른다. 여기서, 일례로, V2X (VEHICLE-TO-X)에서 'X' 용어는 PEDESTRIAN (COMMUNICATION BETWEEN A VEHICLE AND A DEVICE CARRIED BY AN INDIVIDUAL (예) HANDHELD TERMINAL CARRIED BY A PEDESTRIAN, CYCLIST, DRIVER OR PASSENGER)) (V2P), VEHICLE (COMMUNICATION BETWEEN VEHICLES) (V2V), INFRASTRUCTURE/NETWORK (COMMUNICATION BETWEEN A VEHICLE AND A ROADSIDE UNIT (RSU)/NETWORK (예) RSU IS A TRANSPORTATION INFRASTRUCTURE ENTITY (예) AN ENTITY TRANSMITTING SPEED NOTIFICATIONS) IMPLEMENTED IN AN eNB OR A STATIONARY UE)) (V2I /N) 등을 의미한다. 일례로, 제안 방식에 대한 설명의 편의를 위해서, 보행자 (혹은 사람)가 소지한 (V2P 통신 관련) 디바이스를 “P- UE”로 명명하고, VEHICLE에 설치된 (V2X 통신 관련) 디바이스를 “V- UE”로 명명한다. 또한, 일례로, 본 발명에서 'ENTITY' 용어는 P-UE 그리고/혹은 V-UE 그리고/혹은 RSU(/NETWORK/INFRASTRUCTURE)로 해석될 수 가 있다.
단말이 전송하는 D2D(혹은, V2X) 메시지에는 상대적으로 우선 순위가 높은 D2D(혹은, V2X) 메시지와 상대적으로 우선 순위가 낮은 D2D(혹은, V2X) 메시지가 있을 수 있다. 이때, 상기 상대적으로 우선 순위가 높은 D2D(혹은, V2X) 메시지란 상대적으로 큰 패이로드 사이즈를 가지는 (SECURITY) 메시지를 의미하거나, 혹은 상대적으로 긴 주기로 송/수신되는 (SECURITY) 메시지를 의미할 수 있다.
상이한 단말의 상대적으로 높은 우선 순위를 가지는 D2D(혹은, V2X) 메시지 관련 (시간/주파수) 전송 자원 위치가 (일부 혹은 모두) 충돌하여, 해당 (상대적으로 높은 우선 순위를 가지는) D2D(혹은, V2X) 메시지의 안정적인 전달(/수신)이 어려울 경우, 이후 D2D(혹은, V2X) 통신의 불안정성이 더욱 높아지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 상대적으로 높은 우선 순위의 D2D(혹은, V2X) 메시지를 효율적으로 송수신 하는 방법을 제시하고자 한다. 즉, 아래 제안 방식들은 사전에 정의된 (혹은 시그널링된) 상대적으로 높은 우선 순위의 V2X 메시지 (그리고/혹은 상대적으로 큰 패이로드 사이즈의 V2X 메시지 그리고/혹은 상대적으로 긴 주기로 송/수신되는 V2X 메시지) (“HP_ V2XMSG ”로 명명)를 효율적으로 송/수신하는 방법을 제시한다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 주로 V2X 단말의 관점에서 본 발명을 설명하고는 있으나, V2X 단말의 관점에서 본 발명을 설명한 것은 단순히 설명의 편의를 위함에 불과하며, 아래 V2X 단말은 D2D 단말로 대체될 수 있다. 즉, 아래 실시예들은 D2D 단말에 대해서도 적용될 수 있다. 아울러, 이하에서는 높은 우선 순위를 가지는 및/또는 낮은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 송수신하는 방법과 이에 관한 자원 풀 설정이 주로 설명되어 있으나, 이는 본 발명의 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며, 아래 V2X 메시지는 D2D 메시지로 대체될 수 있다. 즉, 아래 실시예들은 D2D 메시지에 대해서도 적용될 수 있다.
일례로, 상기 HP_V2XMSG는 아래 V2X (SECURITY) 메시지들 중에 일부로 지정될 수 가 있다.
1) 예) SAE의 경우, 상대적으로 긴 주기 (2HZ) 그리고/혹은 큰 패이로드 사이즈 (130 BYTES)로 송/수신되는 'CERTIFICATE 메시지'.
- 예) IN SAE/ETSI, THE SECURITY OVERHEAD IS BASICALLY COMPOSED OF CERTIFICATE AND SIGNATURE.
- 예) EACH BSM IS TRANSMITTED WITH A SIGNATURE AND EITHER A SECURITY CERTIFICATE CONTAINING THE PUBLIC KEY OR A DIGEST (HASH OF THE CURRENT SECURITY CERTIFICATE). THE CERTIFICATE IS TRANSMITTED PERIODICALLY, AND OTHER BSM(S) ARE TRANSMITTED WITH A DIGEST TO REDUCE THE OVERALL MESSAGE LENGTH. THE RECEIVER MUST BUFFER RECENTLY RECEIVED CERTIFICATES AND BE ABLE TO INDETIFY THE CERTIFICATE CORRESPONDING TO A RECEIVED DIGEST
- 예) THE SYSTEM SHALL ATTACH A CERTIFICATE TO A BSM WHEN THE TIME INTERVAL BETWEEN THE CURRENT BSM ADN THE GENERATION OF A PREVIOUS BSM WITH AN ATTACHED CERTIFICATE (NOT CERTIFICATE DIGEST) IS GREATER THAN OR EQUAL TO vMaxCertDigestInterval(=450ms)
- 예)
TYPE LENGTH(BYTES) FREQUENCY
SIGNATURE 56 10HZ
CERTIFICATE DIGEST 8 10HZ (EXCEPT FOR MESSAGE W/ CERTIFICATE)
CERTIFICATE 130 2HZ
2) 예) ETSI의 경우, 상대적으로 긴 주기 (2HZ) 그리고/혹은 큰 패이로드 사이즈 (130 BYTES)로 송/수신되는 'CAM LF COMPONENT' 그리고/혹은 'CERTIFICATE 메시지'.
- 예) DENM MESSAGE IS NOT CONSIDERED AS EVENT-TRIGGERED MESSAGES ARE MUCH FEWER.
- 예) CAM TRANSMISSION FREQUENCY IS DETERMINED BY VEHICLE YAW RATE, SPEED AND ACCELERATION.
- 예) 10HZ TRANSMISSION FREQUENCY IS CONSIDERED TO COVER THE HIGHEST FREQUENCY.
- 예) CAM PACKET SIZE IS DIVIDED INTO HIGH FREQUENCY (HF) WITH 10HZ AND LOW FREQUENCY (LF) WITH 2HZ.
- 예) SAME PATH HISTORY GENERATION MECHANISM AS SAE
- 예) CERTIFICATE IS SENT EVERY 1S
- 예)
COMPONENT DISTRIBUTION PARAMETERS
CAM HF COMPONENT TRANSMISSION FREQUENCY DETERMINISTIC 10 HZ
CAM LF COMPONENT TRANSMISSIONFREQUENCY DETERMINISTIC 2 HZ
CAM HF COMPONENT SIZE DETERMINISTIC 54 BYTES
CAM LF COMPONENT SIZE DETERMINISTIC 60 BYTES
SIGNATURE DETERMINISTIC 64 BYTES
CERTIFICATE DETERMINISTIC 130 BYTES
일례로, 서로 다른 V2X TX ENTITY(S)의 HP_V2XMSG TX(S) 관련 (시간/주파수) 자원 위치가 충돌하는 경우는 최대한 피하는 것이 좋다.
여기서, 구체적인 일례로, HP_V2XMSG가 SECURITY MESSAGE로 지정되고, 만약 상이한 V2X TX ENTITY(S)의 SECURITY MESSAGE TX(S)이 서로 충돌한다면, V2X RX ENTITY(S)는 해당 SECURITY MESSAGE (HP_V2XMSG) 뿐만 아니라, SECURITY MESSAGE (HP_V2XMSG)를 성공적으로 수신해야만 디코딩 시도할 수 있는 (이후에 전송되는) V2X 데이터 메시지(들)도 수신 실패하기 때문이다.
따라서, 일례로, HP_V2XMSG의 신뢰도 높은 송/수신을 보장해주기 위한 방법들은 아래와 같다.
1. 다른 V2X 단말의 높은 우선 순위의 V2X 메시지가 전송되는 자원 영역과는 다른 자원 영역 상에서, V2X 단말이 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 하기 위한 자원 영역 설정 방법.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 전송하는 방법의 순서도다.
도 13에 따르면, (특정) 단말로 하여금, 다른 V2X 단말의 높은 우선 순위의 V2X 메시지가 전송되는 자원영역과는 다른 자원 영역 상에서, 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 자원 영역을 설정할 수 있다(S1310). 여기서 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지에 대한 구체적인 예는 상술한 바와 같다. 예컨대, 상기 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지는 상대적으로 긴 주기 (2HZ) 그리고/혹은 큰 패이로드 사이즈 (130 BYTES)로 송/수신되는 'CERTIFICATE 메시지'를 의미할 수 있다.
보다 구체적으로,
[제안 방법#1] 일례로, V2X TX ENTITY (혹은 사전에 정의된 (혹은 시그널링된) V2X TX ENTITY GROUP) 별로 HP_V2XMSG (예) SECURITY MESSAGE (130 BYTES, 2HZ FREQUENCY)를 전송하는 시간(/주파수) 자원 위치가 겹치지 않게 (혹은 분산되도록) 설정해줄 수 있다.
이는, (특정) 단말이 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송할 때, 다른 단말이 전송하는 높은 우선 순위의 V2X 메시지와 충돌하여, (특정) 단말이 전송하는 높은 우선 순위의 V2X 메시지가 수신 실패(/손상)되는 것을 최대한 방지하고자 함이다.
여기서, 구체적인 일례로, V2X TX ENTITY#A (혹은 V2X TX ENTITY GROUP#A)는 HP_V2XMSG를 'SF OFFSET = 0 MILLISECOND (MS)'와 'TX PEREODICITY = 500 MS'에 따라 전송하고, V2X TX ENTITY#B (혹은 V2X TX ENTITY GROUP#B)는 HP_V2XMSG를 'SF OFFSET = 250 MS'와 'TX PEREODICITY = 500 MS'에 따라 전송하도록 설정될 수 도 있다.
즉, 이러한 방법의 적용을 통해서, 일례로, 상이한 V2X TX ENTITY(S) (혹은 V2X TX ENTITY GROUP(S)) 간의 HP_V2XMSG TX COLLISION(S)을 완화시킬 수 가 있다. 또 다른 일례로, HP_V2XMSG 전송 관련 'SF OFFSET' 값이 'PSEUDO RANDOM'하게 홉핑(혹은, 가변) 되도록 설정될 수 도 있다. 여기서, 일례로, 해당 홉핑(혹은, 가변) 패턴은 V2X TX ENTITY ID (혹은 V2X TX ENTITY GROUP ID 혹은 (CONNECTION 혹은 ASSOCIATED) CELL(/RSU) ID 혹은 HP_V2XMSG RESOURCE POOL ID) 등의 입력 파라미터에 의해서, 상이하게 설정될 수 도 있다. 여기서, 일례로, 이러한 방법의 적용을 통해서, 우연히 인접한 (비슷한 속도로 나란히 움직이는) VEHICLE(S) (혹은 V-UE(S))이 동일한 (혹은 비슷한) 'SF OFFSET' 값을 선택하여 지속적인 'HP_V2XMSG TX COLLISION'을 발생시키는 문제를 완화시킬 수 있다.
이후, 단말은 상기 (규칙에 따라) 설정된 자원 영역 상에서, 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 전송할 수 있다(S1320). 단말이 V2X 메시지를 전송하는 구체적인 예는 상술한 바와 같다.
2. 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 설정된 자원 풀(resource pool) 상의 복수의 자원 영역 중에서, 상대적으로 낮은 에너지가 검출되는 자원을 이용하여, 해당 (높은 우선 순위의) V2X 메시지를 전송하는 방법.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 전송하는 방법의 순서도다.
도 14에 따르면, 단말은 상대적으로 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 설정된 자원 풀(resource pool) 상의 복수의 자원 영역 중에서, 다른 단말이 전송하는 높은 우선 순위의 V2X 메시지가 상대적으로 적게 검출되는 자원 (혹은, 상대적으로 낮은 에너지가 검출되는 자원)을 이용하여, 해당 (높은 우선 순위의) V2X 메시지를 전송하도록 할 수 있다(S1410). 여기서, 높은 우선 순위의 V2X 메시지의 구체적인 내용은 상술한 바와 같다. 예컨대, 상기 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지는 상대적으로 긴 주기 (2HZ) 그리고/혹은 큰 패이로드 사이즈 (130 BYTES)로 송/수신되는 'CERTIFICATE 메시지'를 의미할 수 있다.
보다 구체적으로,
[제안 방법#2] 일례로, HP_V2XMSG (예) SECURITY MESSAGE)를 전송하는 V2X TX ENTITY (혹은 V2X TX ENTITY GROUP)로 하여금,
(A) (HP_V2XMSG 전송 용도로 설정된 자원 영역에서) 다른 V2X TX ENTITY(S)이 전송하는 HP_V2XMSG(S)에 대한 블라인드 디코딩 동작 그리고/혹은
(B) (HP_V2XMSG 전송 용도로 설정된 자원 영역에 대한) 에너지 센싱(e.g. RSSI) 동작 등을 수행하도록 한 후에,
상대적으로 적은 수의 V2X TX ENTITY(S)이 HP_V2XMSG TX(S)을 수행하는 (시간/주파수) 자원 그리고/혹은 상대적으로 낮은 에너지가 검출되는 (시간/주파수) 자원을 이용하여, 자신의 HP_V2XMSG 전송을 수행하도록 설정될 수 도 있다.
여기서, 상기 HP_V2XMSG 전송 용도로 설정된 자원 영역에 관한 정보(e.g. 자원 영역(/풀)의 주기, 자원 영역(/풀)의 크기, 자원 영역(/풀)의 위치 등)는 상위 계층(예컨대, RRC 시그널)을 통해 수신될 수 있다.
정리하면, 단말은 (해당) 디코딩/센싱을 통하여, 다른 단말이 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하는 자원 영역 상에서는, 상기 단말이 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하는 것을 피하여, 상기 단말과 상기 다른 단말 간의 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송의 충돌을 방지할 수 있다. 즉, 이러한 방법의 적용을 통해서, 상이한 V2X TX ENTITY(S) (혹은 V2X TX ENTITY GROUP(S)) 간의 HP_V2XMSG TX COLLISION(S)을 완화시킬 수 있다.
이후, 단말은 검출된 상기 자원을 이용하여, 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 전송할 수 있다(S1420). 이때, 단말이 V2X 메시지를 전송하는 구체적인 예는 상술한 바와 같다.
3. 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 (전용) 자원 풀을 할당하는 방법.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 전송하는 방법의 순서도다.
도 15에 따르면, 단말은 자원 풀을 할당 받을 수 있다. 즉, 단말은 복수의 자원 영역을 포함하고 있는 자원 풀을 할당 받을 수 있다. 이때, 상기 자원 풀은 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 (전용) 자원 풀을 의미할 수 있다. 달리 말하면, 단말은 복수의 자원 영역을 포함하고 있는 (전용) 자원 풀에 관한 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있으며, 수신 받은 자원 풀에 관한 정보에 기반하여, 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 설정된 (전용) 자원 풀을 결정할 수 있다. 이때, 단말은 상기 자원 풀에 관한 정보를 상위 레이어를 통해 (e.g. RRC 시그널링) 수신할 수 있다. 혹은, 단말은 상기 자원 풀에 관한 정보를 브로드캐스팅에 기반하여 수신할 수 있다. 즉, 단말은 상기 자원 풀에 관한 정보를 SIB(System Information Block)를 통해 획득할 수 있다.
여기서 자원 풀이란, 상술한 바와 같이 복수의 자원(혹은, 자원 영역, 혹은 자원 요소)를 포함할 수 있다. 달리 말하면, 자원 풀은 복수의 자원 영역의 집합을 의미할 수 있다. 이때, 상기 자원 풀은 시간-주파수 영역 상에서 정의될 수 있으며, 혹은 코드 도메인, 혹은 spatial 도메인 상에서 정의될 수 있다.
이하, 본 방법의 구체적인 예에 대해 설명한다.
[제안 방법#3] 상기 설명하였듯이, 일례로, HP_V2XMSG (예) SECURITY MESSAGE)는 상대적으로 큰 패이로드 사이즈의 V2X 메시지 (그리고/혹은 상대적으로 높은 우선 순위의 V2X 메시지 그리고/혹은 상대적으로 긴 주기로 송/수신되는 V2X 메시지)로 지정될 수 있다.
따라서, 일례로, 해당 HP_V2XMSG의 신뢰도 높은 송/수신을 위해서, 다른 종류(/타입)의 V2X 메시지 (예) V2X 데이터 메시지) (“LP_ V2XMSG”로 명명)에 비해, 상대적으로 많은 양의 (시간/주파수) 자원으로 구성된 'RESOURCE POOL'을 설정해줄 수 도 있다. 즉, 단말은 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지가 전송되는 자원 풀과 낮은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지가 전송되는 자원 풀의 크기를 서로 다르게 할당 받을 수 있다.
여기서, 일례로, 해당 LP_V2XMSG는 상대적으로 높은 낮은 순위의 V2X 메시지 (그리고/혹은 상대적으로 작은 패이로드 사이즈의 V2X 메시지 그리고/혹은 상대적으로 짧은 주기로 송/수신되는 V2X 메시지)로 지정될 수 있다. 또한, 일례로, 이러한 방법의 적용을 통해서, HP_V2XMSG CODING RATE을 높은 신뢰도 수준을 달성할 수 있을 정도로 유지해주거나, 혹은 상이한 V2X TX ENTITY(S) (혹은 V2X TX ENTITY GROUP(S)) 간의 HP_V2XMSG TX COLLISION(S)을 완화시킬 수 있다. 도 16은 높은 우선 순위를 가지는 메시지가 전송되는 자원 풀과, 낮은 우선 순위를 가지는 메시지가 전송되는 자원 풀에 대해, 서로 다른 크기의 자원 영역이 설정된 경우에 대한 일례를 보여준다.
[제안 방법#4] P-UE(S)의 HP_V2XMSG(S) (예) SECURITY MESSAGE) 수신 관련 베터리 소모량을 최대한으로 줄이기 위해서, 일례로, V2X TX ENTITY(S) (혹은 V2X TX ENTITY GROUP(S))로 하여금, 사전에 정의된 (혹은 시그널링된) 공통된 시간(/주파수) 자원 (“COMPOOL _HP_ V2XMSG”로 명명) 상에서, HP_V2XMSG(S)의 송신 동작(들)을 수행하도록 설정될 수 도 있다.
여기서, 일례로, 이러한 방법이 적용될 경우, P-UE(S)는 해당 COMPOOL_HP_V2XMSG의 시간(/주파수) 자원 상에서만 'WAKE-UP' 및 'HP_V2XMSG(S) 수신 동작'을 수행함으로써, 베터리 소모량을 줄일 수 있게 된다.
또한, 일례로, COMPOOL_HP_V2XMSG는 상기 [제안 방법#3]에 따라, 상대적으로 많은 양의 (시간/주파수) 자원으로 구성된 'RESOURCE POOL'로 정의될 수 있다.
여기서, 일례로, 이러한 방법의 적용을 통해서, COMPOOL_HP_V2XMSG 상에서 상이한 V2X TX ENTITY(S) (혹은 V2X TX ENTITY GROUP(S)) 간의 HP_V2XMSG TX COLLISION(S)을 완화시켜주거나, 혹은 HP_V2XMSG CODING RATE을 높은 신뢰도 수준을 달성할 수 있을 정도로 유지해줄 수 있다.
[제안 방법#5] 일례로, 사전에 정의된 (혹은 시그널링된) 'RESOURCE POOL'이 주기 (P)에 따라 반복적으로 (혹은 주기적으로) 나타나는 상황 하에서, 만약 V2X TX ENTITY가 'J·P' 주기 기반의 LP_V2XMSG 전송 그리고/혹은 'W·P' 주기 기반의 HP_V2XMSG 전송을 수행해야 한다면, 아래의 (일부 혹은 모든) 규칙에 따라, LP_V2XMSG 전송 관련 'RESOURCE POOL(S)' 그리고/혹은 HP_V2XMSG 전송 관련 'RESOURCE POOL(S)'을 선택하도록 설정될 수 있다.
여기서, 일례로, 'J < W'의 관계가 성립하고, 'J' 값과 'W' 값은 0 보다 크거나 같은 양의 정수로 정의될 수 있다. 또한, 일례로, [제안 방법#5]의 적용을 통해서, HP_V2XMSG 전송 관련 LOAD(/CONGESTION)가 하나의 'RESOURCE POOL'에 집중되는 것을 완화시킬 수 있다. 또한, 일례로, 하기 제안 규칙들에서 '(SF) OFFSET' 값은 [제안 방법#1]에 따라, 'PSEUDO RANDOM'하게 홉핑될 수 도 있다.
(규칙#1) LP_V2XMSG 전송 관련 'RESOURCE POOL'은 'J' 개의 'RESOURCE POOL(S)' 중에, 사전에 설정된 (혹은 시그널링된) '(SF) OFFSET' 값에 따라 지정된 하나의 'RESOURCE POOL'로 선정됨.
여기서, 일례로, V2X TX ENTITY는 해당 선택된 하나의 'RESOURCE POOL' 내에서 LP_V2XMSG 전송 관련 'TX RESOURCE(S)'를 (랜덤하게) 선택하게 됨. 도 17은 (규칙#1)이 적용된 경우에 대한 일례를 나타낸다. 여기서, 일례로, ‘J' 값이 '5'로 설정된 상황을 가정하였음.
여기서, 상술한 바와 같이 오프셋 값은, 'PSEUDO RANDOM'하게 홉핑될 수 있다.
(규칙#2) HP_V2XMSG 전송 관련 'RESOURCE POOL'은 'W' 개의 'RESOURCE POOL(S)' 중에, 사전에 설정된 (혹은 시그널링된) 복수 개 (예) 2)의 '(SF) OFFSET' 값들에 따라 지정된 다수 개 (예) 2)의 'RESOURCE POOL' 후보들 중에 하나가 최종적으로 (랜덤하게) 선정됨.
여기서, 일례로, V2X TX ENTITY는 최종적으로 선택된 하나의 'RESOURCE POOL' 내에서 HP_V2XMSG 전송 관련 'TX RESOURCE(S)'를 (랜덤하게) 선택하게 됨. 도 18은 (규칙#2)가 적용된 경우에 대한 일례를 나타냄. 여기서, 일례로, ‘W' 값이 '10'으로 설정된 상황을 가정하였음. 또한, 일례로, 2 개의 '(SF) OFFSET' ((SF) OFFSET#1, (SF) OFFSET#2)이 설정된 상황을 가정하였음.
(규칙#3) HP_V2XMSG 전송 관련 'RESOURCE POOL'은 'W' 개의 'RESOURCE POOL(S)' 중에, 사전에 설정된 (혹은 시그널링된) 복수 개 (예) 2)의 '(SF) OFFSET' 값들에 따라 지정된 다수 개 (예) 2)의 'RESOURCE POOL(S)'로 선정됨.
여기서, 일례로, V2X TX ENTITY는 선택된 복수 개의 'RESOURCE POOL(S)' 내에서 HP_V2XMSG 전송 관련 'TX RESOURCE(S)'를 (랜덤하게) 선택하게 됨.
여기서, 또 다른 일례로, V2X TX ENTITY는 HP_V2XMSG의 (기존) 패이로드 사이즈를 사전에 정의된 비율에 따라 다수 개 (예) 2)로 분할한 뒤, 선택된 ‘RESOURCE POOL' 별로 분할된 패이로드 사이즈의 HP_V2XMSG 전송을 각각 수행하도록 설정 (예) 개별 ‘RESOURCE POOL' 내에서 ‘TX RESOURCE' 선택은 랜덤하게 수행될 수 있음) 될 수 도 있음. 도 19는 (규칙#3)가 적용된 경우에 대한 일례를 나타냄.
여기서, 일례로, ‘W' 값이 '10'으로 설정된 상황을 가정하였음. 또한, 일례로, 2 개의 '(SF) OFFSET' ((SF) OFFSET#1, (SF) OFFSET#2)이 설정된 상황을 가정하였음.
상술한 실시예들은 병렬적으로 혹은 병합되어 실시될 수 있다. 예컨대, 상기 단말은 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 (전용) 자원 풀을 할당받고, 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 설정된 자원 풀 상의 복수의 자원 영역 중에서, 상대적으로 낮은 에너지가 검출되는 자원을 이용하여, (해당) 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 전송할 수 있다.
4. 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 (전용) 자원 풀을 할당받고, 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 설정된 자원 풀 상의 복수의 자원 영역 중에서, 상대적으로 낮은 에너지가 검출되는 자원을 이용하여, (해당) 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 전송하는 방법.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 전송하는 방법의 순서도다.
도 20에 따르면, 단말은 복수의 자원 영역을 포함하고 있는 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 설정된 자원 풀(resource pool) 할당받을 수 있다(S2010). 이때, 단말이 복수의 자원 영역을 포함하고 있는 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 설정된 자원 풀(resource pool) 할당받는 구체적인 예는 상술한 바와 같다.
단말은 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 설정된 자원 풀 상의 복수의 자원 영역 중에서, 다른 단말이 전송하는 높은 우선 순위의 V2X 메시지가 상대적으로 적게 검출되는 자원 (혹은, 상대적으로 낮은 에너지가 검출되는 자원)을 이용하여, 해당 (높은 우선 순위의) V2X 메시지를 전송하도록 할 수 있다(S2020). 이때, 상대적으로 낮은 에너지가 검출되는 자원을 검출하는 구체적인 예는 상술한 바와 같다.
이후, 단말은 검출된 상기 자원을 이용하여, 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 전송할 수 있다(S2030). 이때, 단말이 검출된 상기 자원을 이용하여, 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 전송하는 구체적인 예는 상술한 바와 같다.
상기 설명한 제안 방식에 대한 일례들 또한 본 발명의 구현 방법들 중 하나로 포함될 수 있으므로, 일종의 제안 방식들로 간주될 수 있음은 명백한 사실이다.
또한, 상기 설명한 제안 방식들은 독립적으로 구현될 수 도 있지만, 일부 제안 방식들의 조합 (혹은 병합) 형태로 구현될 수 도 있다.
일례로, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 3GPP LTE 시스템을 기반으로 제안 방식을 설명하였지만, 제안 방식이 적용되는 시스템의 범위는 3GPP LTE 시스템 외에 다른 시스템으로도 확장 가능하다.
일례로, 본 발명의 제안 방식들은 D2D 통신을 위해서도 확장 적용 가능하다. 여기서, 일례로, D2D 통신은 UE가 다른 UE와 직접 무선 채널을 이용하여 통신하는 것을 의미하며,
여기서, 일례로 UE는 사용자의 단말을 의미하지만, 기지국과 같은 네트워크 장비가 UE 사이의 통신 방식에 따라서 신호를 송/수신하는 경우에는 역시 일종의 UE로 간주될 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예가 구현되는 단말을 나타낸 블록도이다.
도 22를 참조하면, 단말(1100)은 프로세서(1110), 메모리(1120) 및 RF부(radio frequency unit, 1130)을 포함한다. 프로세서(1110)는 복수의 자원 영역을 포함하고 있는 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 설정된 자원 풀(resource pool) 할당받을 수 있다. 프로세서(1110)는 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하도록 설정된 자원 풀 상의 복수의 자원 영역 중에서, 상대적으로 낮은 에너지가 검출되는 자원을 검출할 수 있다. 프로세서(1111)는 검출된 상기 자원을 이용하여, 높은 우선 순위를 가지는 V2X 메시지를 전송할 수 있다.
RF부(1130)은 프로세서(1110)와 연결되어 무선 신호를 송신 및 수신한다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 V2X(vehicle to X) 동작 방법에 있어서,
    상대적으로 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 전용 자원 풀을 할당 받되, 상기 전용 자원 풀은 복수의 자원 영역을 포함하고; 및
    상기 전용 자원 풀에 기반하여, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전용 자원 풀은 단말에게 할당된 복수의 자원 풀 중 기 설정된 오프셋 값에 따라 지정된 하나의 자원 풀인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 전용 자원 풀을 할당하는 것은,
    복수의 전송 자원 풀을 할당하고;
    상기 복수의 전송 자원 풀 중 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 전용 자원 풀의 후보를 선택하되, 상기 전용 자원 풀의 후보에는 제1 자원 풀 및 제2 자원 풀이 포함되고;
    상기 제1 자원 풀 및 상기 제2 자원 풀 중 하나의 자원 풀을 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지 전송에 이용되는 전용 자원 풀로 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전용 자원 풀은 단말에게 할당된 복수의 자원 풀 중 기 설정된 제1 오프셋 값에 따라 지정된 제1 자원 풀 및 기 설정된 제2 오프셋 값에 따라 지정된 제2 자원 풀인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지는 상기 제1 자원 풀 중 랜덤하게 선택된 자원에 기반하여 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전용 자원 풀은 상기 높은 우선 순위보다 상대적으로 낮은 우선 순위의 V2X 메시지가 전송되는 자원 풀보다 상대적으로 많은 양의 전송 자원으로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 전용 자원 풀 상의 복수의 자원 영역 중에서 다른 단말이 전송하는 높은 우선 순위의 V2X 메시지가 상대적으로 적게 검출되는 자원 영역을 결정하는 것을 더 포함하고,
    상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하는 것은,
    검출된 상기 자원 영역을 이용하여, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 전용 자원 풀 상의 복수의 자원 영역 중에서 다른 단말이 전송하는 높은 우선 순위의 V2X 메시지가 전송되는 자원 영역과는 다른 자원 영역 상에서, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지가 전송되도록 자원 영역을 설정하는 것을 더 포함하고,
    설정된 상기 자원 영역을 이용하여, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지는 상대적으로 긴 주기를 가지는 V2X 메시지인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지는 상대적으로 큰 페이로드 사이즈를 가지는 V2X 메시지인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지는 자격(CERTIFICATE)에 관한 V2X 메시지인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 단말은,
    무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(Radio Frequency) 부; 및
    상기 RF부와 결합하여 동작하는 프로세서; 를 포함하되, 상기 프로세서는,
    높은 우선 순위의 V2X(vehicle to X) 메시지 전송에 이용되는 전용 자원 풀을 할당하되, 상기 전용 자원 풀은 복수의 자원 영역을 포함하고 및
    상기 전용 자원 풀에 기반하여, 상기 높은 우선 순위의 V2X 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 단말.
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