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WO2017039042A1 - 무선 통신 시스템에서 단말의 데이터 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말의 데이터 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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WO2017039042A1
WO2017039042A1 PCT/KR2015/009378 KR2015009378W WO2017039042A1 WO 2017039042 A1 WO2017039042 A1 WO 2017039042A1 KR 2015009378 W KR2015009378 W KR 2015009378W WO 2017039042 A1 WO2017039042 A1 WO 2017039042A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
data
terminal
base station
message
transmission
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/KR2015/009378
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English (en)
French (fr)
Inventor
조희정
한진백
이은종
변일무
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
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Priority to US15/757,578 priority patent/US10582522B2/en
Publication of WO2017039042A1 publication Critical patent/WO2017039042A1/ko
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management

Definitions

  • the present invention relates to a method for transmitting and receiving data of a terminal in a wireless communication system, and more particularly, to a method for transmitting and receiving data for providing a low latency service by a terminal in an idle state and an apparatus for supporting the same. It is about.
  • Mobile communication systems have been developed to provide voice services while ensuring user activity.
  • the mobile communication system has expanded not only voice but also data service.As a result of the explosive increase in traffic, a shortage of resources and users are demanding higher speed services, a more advanced mobile communication system is required. have.
  • An object of the present invention is to provide a method for transmitting and receiving data of a terminal in an idle state in a wireless communication system.
  • Another object of the present invention is to provide a method for transmitting / receiving data without a transition to a connected state when emergency data to be transmitted / received by a terminal existing in an idle state occurs in a wireless communication system.
  • Another object of the present invention is to provide a method for transmitting / receiving additional data when additional data is generated while an idle terminal is transmitting data in a wireless communication system.
  • Another object of the present invention is to provide a method for transmitting and receiving additional data when additional data is generated while a terminal in an idle state is receiving data in a wireless communication system.
  • the present invention provides a method and apparatus for transmitting and receiving data in a wireless communication system in order to solve the above problems.
  • the method for transmitting and receiving data receiving system information (System Information) from the base station; Performing a random access procedure with the base station based on the system information; Transmitting a request message requesting transmission of first data for a low latency service to the base station through resources allocated from the random access procedure; Receiving a response message including first resource information for transmission of the first data in response to the request message; Transmitting a transmission message including the first data to the base station based on the first resource information, wherein the transmission message further includes data information indicating second data for providing the low delay service;
  • System Information System Information
  • the request message further includes a first Quality of Service Information Element (QoS) field indicating a characteristic of the first data, wherein the data information is for the base station to identify the terminal.
  • QoS Quality of Service Information Element
  • a request time field indicating an extension request time of the release time of the identifier, a cause field indicating a reason, or a second QoS IE field indicating a characteristic of the second data.
  • the System Information is a Support field indicating whether the base station supports the transmission and reception of the low latency service data in the idle state of the terminal, or the It includes at least one of the security algorithm field indicating the security algorithm supported by the base station.
  • the security algorithm field includes at least one of an encryption algorithm supported by the base station for encrypting the transmission message or an integrity algorithm for checking whether the transmission message has been changed.
  • the request message includes at least one of a UE ID IE field indicating the terminal, or a Tx Indicator field indicating transmission and reception of the first data.
  • the transmission message further includes a Security Information Element (Security Information Element) field for determining the validity of the terminal.
  • a Security Information Element Security Information Element
  • the security information is a security header type field indicating whether the transmission message is encrypted or integrity protection for determining whether the transmission message has been changed or corrupted, or the security header type field. It includes at least one of the authentication code for determining whether or not to change the low latency service data.
  • the present invention also receives a first result message including at least one of a first result field indicating a transmission result of the first data or extension time information indicating an extension time of an identifier for the base station to identify the terminal. Doing; And receiving a second result message including a second result field indicating a result of the transmission of the second data during the extension time.
  • the present invention the step of transmitting system information (System Information) to the terminal; Performing a random access procedure with the terminal based on the system information; Receiving a request message requesting transmission of first data for a low latency service from the terminal using resources allocated to the terminal through the random access procedure; Transmitting a response message including first resource information for transmission of the first data in response to the request message; Receiving a transmission message including the first data from the terminal based on the first resource information, wherein the transmission message further includes data information indicating second data for providing the low delay service; Transmitting second resource information for transmitting the second data to the terminal; And receiving the second data from the terminal based on the second resource information, wherein the method provides a method performed in an idle state of the terminal.
  • System Information System Information
  • the request message further includes a first Quality of Service Information Element (QoS) field indicating a characteristic of the first data, wherein the data information is for the base station to identify the terminal.
  • QoS Quality of Service Information Element
  • a request time field indicating an extension request time of the release time of the identifier, a cause field indicating a reason, or a second QoS IE field indicating a characteristic of the second data.
  • the System Information is a Support field indicating whether the base station supports the transmission and reception of the low latency service data in the idle state of the terminal, or the It includes at least one of the security algorithm field indicating the security algorithm supported by the base station.
  • the security algorithm field includes at least one of an encryption algorithm for encrypting the transmission message supported by the base station or an integrity algorithm for checking whether the transmission message has been changed.
  • the request message includes at least one of a UE ID IE field indicating the terminal, or a Tx Indicator field indicating transmission and reception of the first data.
  • the transmission message further includes a Security Information Element (Security Information Element) field for determining the validity of the terminal.
  • a Security Information Element Security Information Element
  • the security information is a security header type field indicating whether the transmission message is encrypted or integrity protection for determining whether the transmission message has been changed, or the low delay. (low latency) includes at least one of an authentication code for determining whether to change the service data.
  • the present invention also provides a method comprising: transmitting a data transmission request message including the first data to a mobility management entity (MME); Receiving a data transmission response message from the MME in response to the data transmission request message; And transmitting the second data to the MME or gateway.
  • MME mobility management entity
  • the present invention may further include receiving a transmission result message including a transmission result field indicating a transmission result of the second data from the MME when transmitting the second data to the MME.
  • the transmission message when transmitting the second data to the gateway, is at least one of an EPS Bearer ID for identifying the session of the second data and a data size field indicating the size of the second data. It further includes.
  • the communication unit for transmitting and receiving a wireless signal with the outside; And a processor operatively coupled to the communication unit, wherein the processor receives system information from a base station and performs a random access procedure with the base station based on the system information. And transmitting a request message requesting transmission of first data for low latency service to the base station through resources allocated from the random access procedure, and transmitting the first data in response to the request message.
  • the user terminal receives a response message including first resource information for transmitting a transmission message including the first data to the base station based on the first resource information, wherein the transmission message provides the low delay service; Further comprising data information indicating second data for the mobile station; And receiving a second resource information for transmission of the second data, based on the second resource information, but the control to transmit the second data, the user terminal provides the terminal idle state (Idle State).
  • the communication unit for transmitting and receiving a wireless signal with the outside; And a processor that is functionally coupled to the communication unit, wherein the processor transmits system information to a terminal and performs a random access procedure with the terminal based on the system information.
  • the processor transmits system information to a terminal and performs a random access procedure with the terminal based on the system information.
  • a response message including first resource information for transmission of one data is transmitted, and a transmission message including the first data is received from the terminal based on the first resource information, wherein the transmission message is the low delay.
  • the apparatus may further include data information indicating second data for providing a service. Transmits second resource information for transmission of second data, and controls to receive the second data from the terminal based on the second resource information, wherein the terminal is in an idle state.
  • the present invention has the effect that the terminal supporting the low latency (low latency) service can transmit and receive data in the idle state (Idle State).
  • the present invention when the terminal supporting the low latency (low latency) service when the data for providing emergency data or low delay service in the idle state (Idle State), the data for providing emergency data or low delay service There is an effect that can be sent and received.
  • the present invention when additional data is generated while the terminal supporting the low latency service while transmitting and receiving data in the idle state (Idle State), the time to release the allocated resources without transition to the connected state There is an effect that can be extended to send and receive additional data.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an EPS (Evolved Packet System) related to an LTE system to which the present invention can be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • FIG. 2 shows a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a functional split between an E-UTRAN and an EPC to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a radio protocol architecture to which technical features of the present invention can be applied.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating physical channels used in a 3GPP LTE / LTE-A system to which the present invention can be applied and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of establishing an RRC connection to which the present invention can be applied.
  • NAS Non Access Stratum
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of initial context setup to which the present invention can be applied.
  • 9 and 10 are diagrams showing an example of a security key that can be used for initial security activation and security procedures to which the present invention can be applied.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a RRC connection resetting process to which the present invention can be applied.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an RRC connection reestablishment procedure to which the present invention can be applied.
  • 13 and 14 illustrate examples of a method for switching from an idle state to a connected state and a time required for an uplink resource allocation scheme.
  • 15A and 15B are flowcharts illustrating an example of transmitting and receiving additional uplink data during uplink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • 16A and 16B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving additional uplink data during uplink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • 17A and 17B are flowcharts illustrating another example of transmitting and receiving additional uplink data during uplink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • 18A and 18B are flowcharts illustrating an example of transmitting and receiving downlink data during uplink data transmission and reception according to the present invention.
  • 19A and 19B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving downlink data during uplink data transmission and reception according to the present invention.
  • 20A and 20B are flowcharts illustrating an example of transmitting and receiving uplink data during downlink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • 21A and 21B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving uplink data during downlink data transmission and reception according to the present invention.
  • 22A and 22B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving uplink data during downlink data transmission and reception according to the present invention.
  • 23A and 23B are flowcharts illustrating an example of transmitting and receiving additional downlink data during downlink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • 24A and 24B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving additional downlink data during downlink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • 25A and 25B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving additional downlink data during downlink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • 26 is a diagram illustrating an example of an internal block diagram of a wireless device to which the present invention can be applied.
  • the messages, frames, signals, fields, and devices described herein are not limited to each name as being for explaining the present invention, and may be replaced with other messages, frames, signals, fields, and devices that perform the same function. .
  • a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a base station (BS) is a fixed station (Node B), an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point (AP), a macro eNB (MeNB), a SeNB (SeNB). Secondary eNB).
  • a 'terminal' may be fixed or mobile, and may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), and an AMS ( Advanced Mobile Station (WT), Wireless Terminal (WT), Machine-Type Communication (MTC) Device, Machine-to-Machine (M2M) Device, Device-to-Device (D2D) Device, etc.
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • MSS mobile subscriber station
  • SS subscriber station
  • AMS Advanced Mobile Station
  • WT Wireless Terminal
  • MTC Machine-Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • downlink means communication from a base station to a terminal
  • uplink means communication from a terminal to a base station.
  • a transmitter may be part of a base station, and a receiver may be part of a terminal.
  • a transmitter may be part of a terminal and a receiver may be part of a base station.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an EPS (Evolved Packet System) related to an LTE system to which the present invention can be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • the LTE system aims to provide seamless Internet Protocol connectivity between a user equipment (UE) and a pack data network (PDN) while the user does not interfere with the end user's use of the application on the go. .
  • the LTE system completes the evolution of wireless access through the Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN), which defines a radio protocol architecture between the user terminal and the base station, which is an Evolved Packet Core (EPC) network. It is also achieved through evolution in non-wireless terms by the inclusion of System Architecture Evolution (SAE).
  • LTE and SAE include an Evolved Packet System (EPS).
  • EPS Evolved Packet System
  • the EPS uses the concept of EPS bearers to route IP traffic from the gateway to the user terminal in the PDN.
  • a bearer is an IP packet flow having a specific Quality of Service (QoS) between the gateway and the user terminal.
  • QoS Quality of Service
  • E-UTRAN and EPC both set up and release bearers required by the application.
  • EPC also called CN (core network)
  • CN core network
  • a node (logical or physical node) of an EPC of the SAE includes a mobility management entity (MME) 30, a PDN-GW or a PDN gateway (P-GW) 50, and an S-GW ( Serving Gateway (40), Policy and Charging Rules Function (PCRF) 60, Home Subscriber Server (HSS) 70, and the like.
  • MME mobility management entity
  • P-GW PDN gateway
  • S-GW Serving Gateway
  • PCRF Policy and Charging Rules Function
  • HSS Home Subscriber Server
  • the MME 30 is a control node that handles signaling between the UE 10 and the CN.
  • the protocol exchanged between the UE 10 and the CN is known as a Non-Access Stratum (NAS) protocol.
  • NAS Non-Access Stratum
  • Examples of functions supported by the MME 30 include functions related to bearer management operated by the session management layer in the NAS protocol, including network setup, management, and release of bearers, network and It is manipulated by a connection layer or a mobility management layer in the NAS protocol layer including the establishment of a connection and security between the UEs 10.
  • the MME 30 is an entity in which a function necessary for processing authentication and context information for a terminal is implemented, which has been described as an embodiment. Thus, other devices as well as the MME 30 may perform the corresponding function.
  • the S-GW 40 serves as a local mobility anchor for the data bearer when the UE 10 moves between base stations (eNodeBs) 20. All user IP packets are sent via the S-GW 40. Also, the S-GW 40 is in an idle state where the UE 10 is known as the ECM-IDLE state, and the MME 30 performs paging of the UE 10 to re-establish the bearer. Maintain information related to the bearer when temporarily buffering downlink data during initiation. It also serves as a mobility anchor for inter-working with other 3GPP technologies such as General Packet Radio Service (GRPS) and Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • GRPS General Packet Radio Service
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • the S-GW 40 is an entity in which a function necessary for processing routing / forwarding of user data is implemented and described as an embodiment.
  • other devices as well as the S-GW 40 may perform the corresponding function.
  • the P-GW 50 performs IP address assignment for the UE and performs flow-based charging in accordance with QoS enforcement and rules from the PCRF 60.
  • the P-GW 50 performs QoS enforcement for GBR bearers (Guaranteed Bit Rate (GBR) bearers). It also serves as a mobility anchor for interworking with non-3GPP technologies such as CDMA2000 and WiMAX networks.
  • GBR bearers Guard Bit Rate (GBR) bearers
  • the P-GW 50 is an entity in which a function necessary for processing routing / forwarding of user data is implemented and described as an embodiment.
  • other devices as well as the P-GW 50 may perform the corresponding function.
  • the PCRF 60 performs policy control decision-making and performs flow-based charging.
  • the HSS 70 is also called a home location register (HLR), and includes SAE subscription data including information on EPS-subscribed QoS profiles and access control for roaming. It also includes information about the PDN that the user accesses. This information may be maintained in the form of an Access Point Name (APN), which is a Domain Name system (DNS) -based label that identifies the PDN address that represents the access point or subscribed IP address for the PDN.
  • API Access Point Name
  • DNS Domain Name system
  • various interfaces such as S1-U, S1-MME, S5 / S8, S11, S6a, Gx, Rx, and SG may be defined between EPS network elements.
  • Mobility Management is a procedure to reduce overhead on the E-UTRAN and processing at the UE.
  • MME mobility management
  • the UE can inform the network about the new location whenever it leaves the current tracking area (TA) so that the network can contact the UE in the ECM-IDLE state.
  • This procedure may be called “Tracking Area Update”, which may be called “Routing Area Update” in universal terrestrial radio access network (UTRAN) or GSM EDGE Radio Access Network (GERAN) system.
  • the MME performs the function of tracking the user's location while the UE is in the ECM-IDLE state.
  • the MME transmits a paging message to all base stations (eNodeBs) on the tracking area (TA) where the UE is registered.
  • eNodeBs base stations
  • TA tracking area
  • the base station then begins paging for the UE over a radio interface.
  • a procedure for causing the state of the UE to transition to the ECM-CONNECTED state is performed.
  • This procedure can be called a “Service Request Procedure”. Accordingly, information related to the UE is generated in the E-UTRAN, and all bearers are re-established.
  • the MME is responsible for resetting the radio bearer and updating the UE context on the base station.
  • a mobility management (MM) backoff timer may be further used.
  • the UE may transmit a tracking area update (TAU) to update the TA, and the MME may reject the TAU request due to core network congestion, in which case the MM backoff timer You can provide a time value.
  • the UE may activate the MM backoff timer.
  • TAU tracking area update
  • FIG. 2 shows a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • 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).
  • BS base station
  • UE user equipment
  • 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 a Mobility Management Entity (MME) and an S1-U through an Evolved Packet Core (EPC), more specifically, an S1-MME through an S1 interface.
  • S-GW Serving Gateway
  • MME Mobility Management Entity
  • EPC Evolved Packet Core
  • EPC consists of MME, S-GW and Packet Data Network Gateway (P-GW).
  • 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. 3 is a block diagram illustrating an example of a functional split between an E-UTRAN and an EPC to which the present invention can be applied.
  • hatched blocks represent radio protocol layers and empty blocks represent functional entities in the control plane.
  • the base station performs the following functions.
  • Radio resource management such as radio bearer control, radio admission control, connection mobility control, and dynamic resource allocation to a terminal RRM
  • IP Internet Protocol
  • IP Internet Protocol
  • Scheduling and transmission (5) scheduling and transmission of broadcast information, and (6) measurement and measurement report setup for mobility and scheduling.
  • the MME performs the following functions. (1) distribution of paging messages to base stations, (2) Security Control, (3) Idle State Mobility Control, (4) SAE Bearer Control, (5) NAS (Non-Access) Stratum) Ciphering and Integrity Protection of Signaling.
  • S-GW performs the following functions. (1) termination of user plane packets for paging, and (2) user plane switching to support terminal mobility.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a radio protocol architecture to which technical features of the present invention can be applied.
  • FIG. 4A illustrates an example of a radio protocol architecture for a user plane
  • FIG. 4B illustrates a radio protocol architecture 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 function of the MAC layer is 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. Meaning includes both the concepts of 'or' and 'and').
  • 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.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating physical channels used in a 3GPP LTE / LTE-A system to which the present invention can be applied and a general signal transmission method using the same.
  • the terminal In the state in which the power is turned off, the terminal is powered on again or enters a new cell, and performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station in step S501. To this end, the terminal receives a primary synchronization channel (P-SCH) and a secondary synchronization channel (S-SCH) from the base station, synchronizes with the base station, and obtains information such as a cell identifier (identifier). do.
  • P-SCH primary synchronization channel
  • S-SCH secondary synchronization channel
  • the terminal may receive a physical broadcast channel (PBCH) signal from the base station to obtain broadcast information in a cell. Meanwhile, the UE may check a downlink channel state by receiving a downlink reference signal (DL RS) in an initial cell search step.
  • PBCH physical broadcast channel
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE may acquire more specific system information by receiving the PDSCH according to the PDCCH and the PDCCH information in step S502.
  • the terminal may perform a random access procedure such as step S503 to step S506 to complete the access to the base station.
  • the UE may transmit a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S503), and may receive a response message for the preamble through the PDCCH and the PDSCH corresponding thereto (S504).
  • PRACH physical random access channel
  • the UE may perform a contention resolution procedure such as transmitting an additional PRACH signal (S505) and receiving a PDCCH signal and a corresponding PDSCH signal (S506).
  • the UE can receive a PDCCH signal and / or a PDSCH signal (S507) and a physical uplink shared channel (PUSCH) signal and / or a physical uplink control channel as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • the transmission of the (PUCCH) signal (S508) may be performed.
  • UCI uplink control information
  • HARQ-ACK / NACK scheduling request (SR), channel quality indicator (CQI), precoding matrix indicator (PMI), rank indicator (RI) information, and the like.
  • SR scheduling request
  • CQI channel quality indicator
  • PMI precoding matrix indicator
  • RI rank indicator
  • the UCI is generally transmitted periodically through the PUCCH, but may be transmitted through the PUSCH when control information and traffic data are to be transmitted at the same time.
  • the UCI may be aperiodically transmitted through the PUSCH by the request / instruction of the network.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of establishing an RRC connection to which the present invention can be applied.
  • the RRC state refers to whether or not the RRC layer of the UE is in logical connection with the RRC layer of the E-UTRAN. If connected, the RRC layer is connected to the RRC connected state. It is called RRC Idle State. 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.
  • the UE of the RRC idle state cannot be recognized 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 a 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.
  • 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.
  • ECM EPS Connection Management
  • ECM-CONNECTED ECM-CONNECTED
  • 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. Accordingly, 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.
  • 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 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.
  • the system information includes a master information block (MIB) and a scheduling block (SB). It is divided into SIB (System Information Block).
  • MIB master information block
  • SB scheduling block
  • the MIB enables the UE to know the physical configuration of the cell, for example, bandwidth.
  • SB informs transmission information of SIBs, for example, a transmission period.
  • SIB is a collection of related system information. For example, some SIBs contain only information of neighboring cells, and some SIBs contain only information of an uplink radio channel used by the terminal.
  • the terminal sends an RRC connection request message to the network to request a connection to enter the RRC connection state from the RRC idle state (S602).
  • the network sends an RRC connection setup message in response to the RRC connection request (S604). After receiving the RRC connection configuration message, the terminal enters the RRC connection state.
  • the terminal sends an RRC connection setup complete message used to confirm successful completion of RRC connection establishment to the network (S606).
  • an RRC connection reject message is transmitted to the terminal in response to the RRC connection request.
  • NAS Non Access Stratum
  • a NAS message includes an initial UE message, a downlink NAS transport message, or an IE of an uplink NAS transport message. Element) and may be transmitted to the MME (S702).
  • the NAS Transport is for signaling transmission between the UE and the MME through the S1 interface.
  • the NAS transport may first perform a procedure for configuring the S1 interface.
  • the UE may transmit a Tracking Area Update (TAU) or a Service Request (Service Request) to the MME through the base station through an initial UE message, which is a NAS message.
  • TAU Tracking Area Update
  • Service Request Service Request
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of initial context setup to which the present invention can be applied.
  • the initial context setup procedure is for setting up all necessary UE context information.
  • the UE context information includes an E-RAB context, a security key, a handover restriction list, and a UE radio caper.
  • the UE radio capability information may be transmitted when the MME has such information, it may not be transmitted when the MME does not know the UE.
  • the MME may transmit an initial context setup request message to the base station (S802).
  • the base station Upon receiving the initial context setup request message, the base station transmits an initial context setup response message to the MME (S804) to perform an initial context setup procedure.
  • 9 and 10 are diagrams showing an example of a security key that can be used for initial security activation and security procedures to which the present invention can be applied.
  • the terminal accesses the network and makes a connection request to the MME.
  • the MME which has received the access request from the UE, identifies the corresponding terminal by IMSI and then requests the HSS for an authentication vector for authenticating the terminal.
  • AKA EPS Authentication and Key Agreement
  • the MME stores the authentication vectors and selects one of the authentication vectors to perform mutual authentication with the terminal.
  • the MME transmits the RAND value and the AUTN HSS value of the selected authentication vector to the terminal, and the terminal generates the RES, AUTN UE , and K ASME of FIG. 10 by performing an EPS AKA algorithm using the received values. .
  • the terminal authenticates the network by comparing the generated AUTN UE value with the AUTN HSS value received from the MME. If the network authentication is successful, the terminal transmits the RES value to the MME.
  • the MME authenticates the terminal by comparing the XRES received from the HSS and the RES received from the terminal. After mutual authentication, the terminal and the MME have the same K ASME .
  • the NAS Security procedure is a procedure for generating NAS security keys from the K ASME for safely transmitting NAS messages.
  • the MME selects NAS Security algorithms to generate an integrity key K NASint and an encryption key K NASenc from K ASME .
  • the integrity key is a key for integrity verification / protection, and the integrity verification / protection is for confirming whether a message to be transmitted or received has been tampered with or the sender is correct.
  • the encryption key is a key for encrypting the message content
  • the sender encrypts the message content using a key value and an algorithm owned by the sender, and the receiver can restore the message with the same key and the same algorithm.
  • NAS-MAC NAS authentication message
  • the MME transmits the security mode command message including the selected NAS Security algorithms and the authentication code to the terminal.
  • the security mode command message is transmitted only with integrity protection.
  • the terminal After receiving the security mode command message, the terminal verifies the integrity of the received message using a selected NAS integrity algorithm, and uses NAS NAS security keys (K) from the K ASME using a NAS integrity / encryption algorithm. Create NASint and K NASenc ).
  • the MS in the security mode complete (Security mode complete) applying the K NASenc the message is encrypted, and by applying the K NASint the encrypted messages to generate a message authentication code, the NAS-MAC the security mode complete message Include and send to the MME.
  • an AS Security setup procedure is performed between the terminal and the base station.
  • the MME calculates a K eNB from the K ASME and transmits it to the base station, and the base station performs the AS security setting procedure using the base station.
  • the base station After selecting the AS security algorithms (Alg-ID: Algorithm ID), the base station obtains an integrity key K RRCint and an encryption key K RRCenc for use in an RRC signaling message from the K eNB , and generates an encryption key K UPenc for use in the user plane. .
  • the K RRCint is applied to a security mode command message to generate a message authentication code (MAC-I).
  • the base station transmits a security mode command message including the selected AS security algorithms and the message authentication code to the terminal (S902).
  • the terminal After receiving the security mode command message from the base station, the terminal verifies the integrity of the security mode command message using the AS integrity algorithm selected by the base station, and uses the AS security keys (AS integrity / encryption algorithm). K RRCint , K RRCenc , K UPenc ).
  • the key used for encryption may generate a new key from the K ASME and the K eNB in order to transmit and receive data using the K UPenc or K RRCenc or in an idle state.
  • the key used for integrity protection may generate a new key from the K ASME and the K eNB to use the K RRCint or to transmit and receive data in an idle state.
  • the RRC integrity key is applied to a security mode complete message to generate a MAC-I, which is a message authentication code, and the authentication code is included in the security mode complete message and transmitted to the base station (S904).
  • the base station succeeds in integrity verification using the AS integrity key in the received security mode complete message, the AS security configuration is successfully completed.
  • the present invention proposes a method for transmitting and receiving data between the terminal and the MME by generating a new encryption key and an integrity key using the security keys or the K ASME and K eNB .
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a RRC connection resetting process to which the present invention can be applied.
  • 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 (S1102).
  • the UE sends an RRC connection reconfiguration complete message used to confirm successful completion of the RRC connection reconfiguration to the network (S1104).
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an RRC connection reestablishment procedure to which the present invention can be applied.
  • the terminal stops using all radio bearers that are set except for a signaling radio bearer (SRB 0) and initializes various sub-layers of an access stratum (AS). (S1202).
  • SRB 0 signaling radio bearer
  • 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 reestablishment procedure (S1204).
  • 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 UE After performing the cell selection procedure, the UE checks the system information of the corresponding cell to determine whether the corresponding cell is a suitable cell (S1206). If it is determined that the selected cell is an appropriate E-UTRAN cell, the UE transmits an RRC connection reestablishment request message to the cell (S1208).
  • the RRC connection re-establishment procedure is stopped, the terminal is in the RRC idle state Enter (S1210).
  • 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 terminal may run 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.
  • 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 to the cell indicating that the RRC connection reestablishment procedure is completed (S1212).
  • the cell transmits an RRC connection reestablishment reject message to the terminal.
  • the cell and the terminal perform 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.
  • 13 and 14 illustrate examples of a method for switching from an idle state to a connected state and a time required for an uplink resource allocation method.
  • a UE in an idle state needs to perform an RRC connection procedure. It will take time.
  • the UE receives system information (System Information) from the base station (S1302).
  • System Information System Information
  • the system information may be classified into a material information block (MIB) or a system information block (SIB).
  • MIB material information block
  • SIB system information block
  • the UE transmits a service request from the NAS (in UE) to the RRC (or AS) layer (S1304).
  • the UE receives and stores information about random access from the base station through the system information, and when random access is required, the UE transmits a random access preamble to the base station (S1306).
  • the base station When the base station receives the random access preamble from the UE, the base station transmits a random access response message (Random Access Response) to the UE (S1308).
  • the downlink scheduling information for the random access response message may be CRC masked with a random access-radio network temporary identifier (RA-RNTI) and transmitted on an L1 or L2 control channel (PDCCH).
  • RA-RNTI random access-radio network temporary identifier
  • PDCCH L1 or L2 control channel
  • the UE may receive and decode a random access response message from a physical downlink shared channel (PDSCH). Thereafter, the UE checks whether the random access response message includes random access response information indicated to the UE.
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • Whether there is random access response information indicated to the self may be determined by whether there is a random access preamble ID (RAID) for the preamble transmitted by the UE.
  • RAID random access preamble ID
  • the random access response information includes a TA (Timing Alignment) indicating timing offset information for synchronization, radio resource allocation information used for uplink, a temporary identifier (eg, Temporary C-RNTI) for UE identification, and the like.
  • TA Timing Alignment
  • radio resource allocation information used for uplink
  • a temporary identifier eg, Temporary C-RNTI
  • the UE transmits an RRC connection request message to the base station to request an RRC connection establishment with the base station (S1310).
  • the RRC Connection Request message may include an S-TMIS, a Cause field, and the like.
  • the Cause field may include information indicating the purpose of transmitting an RRC Connection Request message, and the purpose may indicate an uplink resource allocation request for a low delay service (e.g., mobile originating urgent, mobile terminating urgent) purpose.
  • a low delay service e.g., mobile originating urgent, mobile terminating urgent
  • the UE receives an RRC Connection Setup message corresponding to the response to the RRC Connection Request message from the base station (S1312).
  • the RRC Connection Setup message may include a UL resource response IE indicating result information or response information on an uplink resource allocation request of the UE.
  • the base station may perform uplink resource allocation for the UE based on the UL resource request IE received from the UE.
  • the UE transmits an RRC connection setup complete message through an uplink resource allocated from the base station (S1314).
  • the base station Upon receiving the RRC connection setup complete message, the base station notifies the MME of a connection while transmitting a service request message to the MME (S1316).
  • the MME receiving the service request message, through the initial context setup request message, the security information of the UE (Security Information), the data bearer information used by the UE, the UE in the base station Information on the serving gateway to which the transmitted data should be transmitted, that is, S1-U UL information of the UE (uplink bearer GPRS Tunneling Protocol (GTP) tunnel ID (TEID) and IP address of the serving gateway);
  • the UE transmits context information of the UE including mobility management information of the UE to the base station (S1318).
  • the base station transmits a security mode command and an RRC connection reconfiguration message to the UE for access stratum (AS) security and data bearer setup (S1320).
  • AS access stratum
  • the base station establishes an access stratum (AS) security and a data bearer between the UE and the base station based on the context information of the UE received from the MME.
  • AS access stratum
  • the UE transmits a security mode complete and an RRC connection reconfiguration complete message to the base station (S1322).
  • the base station notifies the MME that the context and data bearer setup of the UE has been successfully performed through an initial context setup response message (S1324).
  • the transition time to the connection mode according to the RRC connection setting and the data connection setting in the idle state is 35.5 ms for the RRC connection setting and 49.5 ms for the security setting and the data connection setting for the wireless link. Time is consumed (not including backhaul transmission time).
  • the UE that has switched to the connected state requests radio resources for transmitting uplink data through a scheduling request as shown in FIG. 14A or reports a scheduling request and buffer status as shown in FIG. 14B. Must be requested.
  • the data transmission delay is 9.5 ms
  • the data transmission delay is 17.5 ms.
  • the time required for the data transmission by the terminal in the idle state is 85ms, which is the state transition time of the terminal for data transmission and reception, and the radio resource occupancy of the terminal switched to the connected state.
  • 9.5 ms or 17.5 ms, which is the data transmission time, is 94 ms or 102.5 ms.
  • the present invention proposes a method in which a terminal can transmit and receive data without switching to the connected state in an idle state where a data transmission delay of about 5 times that of the connected state terminal occurs.
  • encryption and decryption in the present invention may mean a function performed in a higher layer (RLC, PDCP, RRC, NAS), including MAC, encryption and decryption in the physical layer (PHY) is the encryption and decryption of the upper layer It can be performed independently regardless of decoding.
  • 15A and 15B are flowcharts illustrating an example of transmitting and receiving additional uplink data during uplink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • an allocated resource eg
  • the additional uplink data may be transmitted through the base station and the MME (Mobility Management Entity) by extending the release time of the terminal identifier Temporary C-RNTI (RNTI).
  • MME Mobility Management Entity
  • the terminal may receive system information including information necessary for transmitting uplink data (first data) for providing the low delay service from the base station (S15010).
  • the system information is a message periodically transmitted by the base station.
  • the system information and a support field indicating whether the base station supports data transmission / reception for providing a low latency service in an idle state are provided.
  • Resource information used in a random access procedure for transmitting and receiving a message may be included.
  • the terminal transitions to the connected state and transmits and receives data.
  • the base station when the base station supports data transmission and reception for providing a low delay service in an idle state, the base station and FIG. 13 to transmit a request message for resource allocation for transmission and reception of the low delay service data to the base station.
  • the random access procedure described above is performed (S15020).
  • the terminal transmits a random access preamble to the base station to the base station, and the base station transmits a random access response message to the terminal upon receiving the random access preamble.
  • the downlink scheduling information for the random access response message may be CRC masked with a random access-radio network temporary identifier (RA-RNTI) and transmitted on an L1 or L2 control channel (PDCCH).
  • RA-RNTI random access-radio network temporary identifier
  • the UE that receives the downlink scheduling signal masked by the RA-RNTI may receive and decode a random access response message from a physical downlink shared channel (PDSCH). Thereafter, the UE checks whether the random access response message includes random access response information indicated to the UE.
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • Whether there is random access response information indicated to the self may be determined by whether there is a random access preamble ID (RAID) for the preamble transmitted by the UE.
  • RAID random access preamble ID
  • the random access response information includes a TA (Timing Alignment) indicating timing offset information for synchronization, radio resource allocation information used for uplink, a temporary identifier (eg, Temporary C-RNTI) for UE identification, and the like.
  • TA Timing Alignment
  • radio resource allocation information used for uplink
  • a temporary identifier eg, Temporary C-RNTI
  • the terminal When the base station supports data transmission and reception for providing the low latency service in the idle state, the terminal requests the data transmission to the base station through the resources allocated through the step (S15020) (Or an RRC direct data transfer request message) is transmitted to request data transmission in an idle state (S15030).
  • the request message includes a message type field indicating a message type, a UE ID IE field indicating a terminal identifier for identifying the terminal, and whether the request message is a message for transmitting or receiving the low delay service data. It may include a Tx indicator indicating and a Quality of Service Information Element (QoS) field indicating characteristics of the transmitted data when data is transmitted.
  • QoS Quality of Service Information Element
  • the UE ID IE may include a mobility management entity (MME) identifier for managing the terminal and an identifier for identifying the terminal within the MME.
  • MME mobility management entity
  • PLMN ID Public Land Mobile Network Identifier
  • MMEGI network identification number
  • MME Group Identifier an MME code that represents an MME code identifier
  • MME Temporary an MME Temporary that represents a terminal identifier.
  • Mobile Subscriber Identity a parameter for distinguishing whether an identifier is assigned to an MME supporting a communication technology, or a parameter for identifying an identifier assigned to an entity other than the MME.
  • the base station may request authentication and context information processing for the terminal from another MME.
  • the MME and the other MME may exchange context information for the terminal.
  • the QoS IE field may be composed of fields indicating characteristics of data to be transmitted.
  • the QoS class identity as shown in Table 1 below and the maximum delay time required as shown in Table 2 below are required. delay, or at least one of a data size indicating a size of a transmission message (or RRC direct UL data transfer message) that includes the data.
  • Table 1 below shows an example of the QCI.
  • Table 2 below shows an example of the maximum delay time.
  • the base station has a QoS IE field indicating that the terminal intends to transmit the first data in an idle state and the characteristics of the first data through the Tx indicator received through the request message. It can be seen that it is included.
  • the base station can know that the terminal wants to transmit the first data in an idle state, and the request message includes the QoS IE field. have.
  • the base station may determine the resource allocation time and the resource allocation size according to the information of the QoS IE field corresponding to the data to be transmitted by the terminal, that is, according to the transmission urgency according to the QCI, the maximum delay time or the data size.
  • the UL resource IE indicating the resource allocation information is included in a response message (or an RRC direct data transfer response message) and transmitted to the terminal (S15040).
  • the response message may be transmitted in the form of an RRC message, a MAC message or a MAC header.
  • the response message indicates that the allocated resource is assigned to a certain UE ID IE (target).
  • UE ID IE target
  • the target UE ID IE field may be composed of one or more fields including the UE ID IE received in step S15030.
  • Table 3 below shows an example of the data format of the response message.
  • the terminal transmits a transmission message (or an RRC Direct UL Data Transfer message) including the first data to the base station by using the resource allocated through the response message (S15050). .
  • the terminal may request transmission of the second data through the transmission message.
  • the transmission message may include a UE ID IE field indicating a terminal identifier for identifying the terminal, a direct data NAS IE field including the low delay service data to be transmitted to an MME, and the second data when the second data is generated. It may include a data information field indicating information about the data.
  • the UE ID IE field may include an MME identifier for managing the terminal and an identifier for identifying the terminal within the corresponding MME. More specifically, the MME identifier is a PLMN ID (Public Land Mobile Network Identifier) which is a network identification number, an MMEGI which is an MME group identifier, an MME Group Identifier, an MMEC indicating an MME code identifier, and an M-TMSI terminal identifier. At least one of a parameter for distinguishing an identifier assigned to an MME supporting a communication technology (eg, 2G, 3G, LTE, or LTE-A, etc.) or an identifier assigned to an entity other than the MME. It may include any one, and may not include the field transmitted in the step (S15030).
  • PLMN ID Public Land Mobile Network Identifier
  • the direct data NAS IE field may further include a security IE field and a data IE field.
  • the Security IE field may be a security header type indicating whether security is applied to the Data IE field including the first data, a key set identifier for identifying an EPS security context, a NAS count, or MAC for determining integrity. Code) may be included.
  • the security header type may represent one of not security protected indicating that security is not applied, Integrity Protected indicating that only integrity protection is applied, and Integrity protected and ciphered indicating that both integrity protection and encryption are applied according to the applied security. .
  • the Data IE field may include the first data and the EPS bearer ID corresponding to the first data.
  • the data information field is a field included when additional uplink data (second data) is generated.
  • second data additional uplink data
  • the terminal sends the second information to the base station through the data information field. It may request generation of data and extension of a release time of allocated resources (eg, Temporary C-RNTI, C-RNTI).
  • the data information field may include an extended request time field (eg, a requested extended timer) indicating a time for requesting release extension of the allocated resource, a cause field indicating an extension reason, and a characteristic and size of the second data. It may include a QoS IE indicating the.
  • an extended request time field eg, a requested extended timer
  • a cause field indicating an extension reason
  • a characteristic and size of the second data It may include a QoS IE indicating the.
  • the base station includes the UE ID IE and the direct data NAS IE field in a data transmission request message (or UE direct data transfer message) and transmits the MME to the MME (S15060).
  • the radio resource corresponding to the QoS IE of the data is allocated to the terminal (S15070).
  • the terminal may transmit the second data to the base station by including the second data in a transmission message (or an RRC direct uplink data transmission message) through the radio resource allocated in step S15070.
  • the second data may be processed identically or differently with the first data, and may be encrypted through a NAS key.
  • the field transmitted through the step S15050 may not be transmitted in the step S15080.
  • the MME having received the data transmission message through step S15060, determines whether to verify integrity and whether to decrypt data.
  • the MME performs integrity verification and decryption according to whether or not to apply integrity and whether encryption is included in the Security IE field received through the data transmission message.
  • the MME may inform the base station that the transmission of the first data has failed through a data transmission response message, wherein the data transmission response message includes a reason for the failure. It may be (S15090).
  • the MME may determine whether the first data is decoded.
  • the MME After the integrity verification, the MME performs a decoding procedure for the first data.
  • the MME may inform the base station that the transmission of the first data has failed through a transmission response message, wherein the data transmission response message includes a reason for the failure. It may be (S15110).
  • the MME transmits the decrypted first data to the gateway corresponding to the EPS Bearer ID, and the first to the base station through a data transmission response message. It may be informed that the data transmission was successful (S15120).
  • the base station After receiving the transmission result of the first data from the MME, the base station extends the resources (eg, Temporary C-RNTI, C-RNTI) allocated during the transmission result and the transmission of the first data.
  • a result message (or an RRC Direct Up Data Transfer Result Message) including the extended time information indicating the time is transmitted to the UE (S15130).
  • the base station receiving the second data through the step S15080 may transmit the data IE field including the second data to the MME through a data transmission request message (or UE direct data transmission request message). There is (S15100).
  • the second data is subjected to a decryption process, and when decryption fails, the base station may inform the base station that the transmission of the second data has failed through a data transmission response message (or a UE direct data transmission response message).
  • the data transmission response message may include a reason for failure (S15140).
  • the MME transmits the decrypted second data to the gateway corresponding to the EPS Bearer ID, and through the data transmission response message (or UE direct data transmission response message) It may be informed that the transmission of the second data is successful (S15150).
  • the base station may transmit a transmission result message (or RRC direct uplink data transmission result message) including the transmission result of the second data received from the MME within the extended time through step S15130 to the terminal. There is (S15160).
  • the base station may inform that the extended time has expired through a report message (or UE direct data transmission status report message) (S15170).
  • a value of a normal time for transmitting data for providing the low delay service and an extended time for transmitting additional data is 1 using a preset value, 2 a base station
  • 3 may be transmitted to the terminal in a unicast manner by the base station, or 4 by the terminal to the base station in the unicast manner.
  • the above methods may be applied simultaneously, and when applied simultaneously, a value transmitted in a unicast manner may be applied first.
  • the extended time may be started after 1 normal time ends or 2 when the extended time information is received.
  • uplink data for providing a low delay service may be transmitted in an idle state, and allocated resources (for example, Temporary C-RNTI) even if additional uplink data for providing the low delay service occurs. , C-RNTI) may be extended to transmit the additional uplink data.
  • allocated resources for example, Temporary C-RNTI
  • 16A and 16B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving additional uplink data during uplink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • the terminal releases allocated resources when additional uplink data is generated in the process of transmitting data for providing low latency service in an idle state.
  • the additional uplink data may be transmitted to the gateway through only the base station by extending the time point.
  • the terminal may receive system information from the base station including information necessary for transmitting uplink data for providing the low delay service from the base station (S16010).
  • the system information is a message periodically transmitted by the base station, the support field indicating whether the base station supports data transmission / reception for providing a low latency service in an idle state, the data At least one of resource information used in a random access procedure for transmission and reception of a mobile station and a security algorithm supported by the base station.
  • the support field, the resource information and the security algorithm may all be transmitted through the same system information message, or may be transmitted through a system information message having different periods.
  • the support field is transmitted through a short period system information message (eg, MIB, Master Information Block), and the resource information and the security algorithm are system information to which random access resource information of general purpose is delivered.
  • Message eg, SIB 2, System Information Block 2.
  • step S16020 to step S16040 are the same as those of step S15020 to step S15040 of FIG. 15A, description thereof will be omitted.
  • the terminal transmits a transmission message (or an RRC Direct UL Data Transfer message) including the first data to the base station by using the resources allocated in the step S16040 (S16050). ).
  • the terminal may request transmission of the second data through the transmission message.
  • the transmission message may include a UE ID IE field indicating a terminal identifier for identifying the terminal, a direct data NAS IE field including the low delay service data to be transmitted to an MME, and the second data when the second data is generated. It may include a data information field indicating information about the data.
  • the UE ID IE field may include an MME identifier for managing the terminal and an identifier for identifying the terminal within the corresponding MME. More specifically, the MME identifier is a PLMN ID (Public Land Mobile Network Identifier) which is a network identification number, an MMEGI which is an MME group identifier, an MME Group Identifier, an MMEC indicating an MME code identifier, and an M-TMSI terminal identifier. At least one of a parameter for distinguishing an identifier assigned to an MME supporting a communication technology (eg, 2G, 3G, LTE, or LTE-A, etc.) or an identifier assigned to an entity other than the MME. It may include any one, and may not include the field transmitted in the step (S16030).
  • PLMN ID Public Land Mobile Network Identifier
  • the direct data NAS IE field may further include a security IE field and a data IE field.
  • the Security IE field may be a security header type indicating whether security is applied to the Data IE field including the first data, a key set identifier for identifying an EPS security context, a NAS count, or MAC for determining integrity. Code) may be included.
  • the security header type may represent one of not security protected indicating that security is not applied, Integrity Protected indicating that only integrity protection is applied, and Integrity protected and ciphered indicating that both integrity protection and encryption are applied according to the applied security. .
  • the Data IE field may include the first data and the EPS bearer ID corresponding to the first data.
  • the data information field is a field included when additional uplink data (second data) is generated.
  • second data additional uplink data
  • the terminal sends the second information to the base station through the data information field. It may request generation of data and extension of a release time of allocated resources (eg, Temporary C-RNTI, C-RNTI).
  • the data information field may include an extended request time field (eg, Requested extended Timer) indicating a time for requesting release extension of the allocated resource, a cause field indicating an extension reason, characteristics and size of the second data.
  • an extended request time field eg, Requested extended Timer
  • QoS IE indicating a and EPS Bearer ID for identifying the session of the second data and the like.
  • the base station includes the UE ID IE, the direct data NAS IE field, and the EPS Bearer ID of the second data in a data transmission request message (or UE direct data transfer message). It transmits to (S16060).
  • step S16070 and step S16080 are the same as step S15070 and step S15080 of FIG. 15A, description thereof will be omitted.
  • the terminal transmits a transmission message (or RRC direct uplink data transmission message) including the second data to the base station through the allocated resource (S16080).
  • the second data may be encrypted, which may be determined according to whether the first data is encrypted or a service type of the second data.
  • the second data when it is encrypted, it may be encrypted using an AS key, and the encryption algorithm transmitted through the system information described above may be determined in the following manner.
  • the terminal may select each one of the encryption algorithm (eg, eea0, eea1, eea2, ee3-v1130) supported by the base station.
  • the encryption algorithm eg, eea0, eea1, eea2, ee3-v1130
  • the selected encryption algorithm may be included in the data information of step S16050 or may be transmitted to the base station through step S16080.
  • the terminal and the base station may select an algorithm for encryption by the same preset method.
  • the algorithm for ensuring the selected encryption and integrity may not be explicitly delivered to the base station.
  • the preset method may select an algorithm having the largest value among algorithms that the base station and the terminal can support. If the encryption algorithm supported by the base station is eea1, eea2, eea3-v1130, and the encryption algorithm supported by the terminal is eea, eea3-v1130, the selected encryption algorithm may be eea30v1130, and at this time, the encryption algorithm
  • the MME which has received the data transmission message through the step S16060, determines whether to verify integrity and whether to decode the first data.
  • the MME performs integrity verification and decryption according to whether or not to apply integrity and whether encryption is included in the Security IE field received through the data transmission message.
  • the MME may inform the base station that the transmission of the first data has failed through a data transmission response message, wherein the data transmission response message may include a reason for the failure. (S16090).
  • the MME may determine whether the first data is decoded.
  • the MME After the integrity verification, the MME performs a decoding procedure for the first data.
  • the MME may inform the base station that the transmission of the first data has failed through a transmission response message (or a UE direct data transmission response message).
  • the data transmission response message may include a reason for failure (S16100).
  • the MME transmits the decrypted first data to the gateway corresponding to the EPS Bearer ID and checks whether additional uplink data exists. .
  • the existence of the additional uplink data may be determined by whether the MME has transmitted an EPS bearer ID for the additional uplink data in the data transmission request message or a separate indicator indicating that the additional uplink data exists. indicator) is included and delivered to the MME, the MME can determine whether there is additional uplink data.
  • the MME determines that there is no additional uplink data, and transmits the first data to the gateway.
  • the base station may notify the base station through a UE direct data transmission response message (S16110).
  • the MME determines that the second data exists, the Bearer IE field including the information related to the EPS Bearer ID of the second data and the first
  • the transmission result of the data may be transmitted to the base station through a data transmission response message (or a UE direct data transmission response message) (S16120).
  • the Bearer IE field may include an address and a tunnel ID (eg, GTP-TEID) of the gateway to which the second data should be transmitted, an encryption algorithm supported by the terminal, and a primary key (eg, for generating keys to be used). Encryption related information such as KeNB).
  • the encryption-related information may be included when the first data is decrypted or according to the type of service of the second data.
  • the base station outputs the extended time information indicating a result of transmitting the first data and an extended time of resources (eg, Temporary C-RNTI, C-RNTI) allocated in the process of transmitting the first data. (Or an RRC direct uplink data transmission result message) to the terminal (S16130), and determines whether to decrypt the second data based on whether encryption related information is included in the Bearer IE field.
  • an extended time of resources eg, Temporary C-RNTI, C-RNTI
  • the base station may inform the terminal of the result via a result message (or an RRC direct data transmission response message), where the result message may include a reason for failure ( S16140).
  • the base station transmits the second data to the corresponding gateway, and transmits the result of the result message (or RRC).
  • a direct uplink result message may be notified to the terminal (S16150).
  • the base station may inform that the extended time has expired through a report message (or UE direct data transmission status report message) (S16160).
  • the MME may determine whether the additional uplink data (second data) is present as the decoding process proceeds. In this case, the MME may transmit the Bearer IE field to the base station through a separate message without waiting until the decoding process is completed.
  • the base station may determine whether to decode the second data at the time when the Bearer IE field is received through the separate message from the MME.
  • 17A and 17B are flowcharts illustrating another example of transmitting and receiving additional uplink data during uplink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • the terminal when an additional uplink data is generated in a process of transmitting data for providing low latency service in an idle state, the terminal releases allocated resources.
  • the additional uplink data may be transmitted to the gateway through only the base station by extending the time point.
  • steps S17010 to S17060 are steps S16010 to S16060 of FIG. 16A
  • steps S17070 to S17100 are steps S16090 to SB of FIGS. 16A and 16B. Since it is the same as S16120, description thereof will be omitted.
  • the bearer IE included in the data transmission response message transmitted in step S17100 may further include a QoS IE field indicating characteristics of the second data.
  • the base station allocates a radio resource to the terminal based on the QoS IE received from the terminal or the QoS IE received through the Bearer IE from the MME (S17120).
  • the terminal transmits a transmission message including the second data to the base station through a radio resource allocated from the base station (S17130), and the base station receiving the second data transmits the encryption related information to the bearer IE. It is determined whether or not to decode the second data according to the inclusion.
  • the base station may inform the terminal of the result via a result message (or an RRC direct data transmission response message), where the result message may include a reason for failure ( S17140).
  • the base station transmits the second data to the corresponding gateway, and transmits the result of the result message (or RRC).
  • a direct uplink result message may be notified to the terminal (S17150).
  • step 17160 is the same as step S16160 of FIG. 16B, description thereof will be omitted.
  • 18A and 18B are flowcharts illustrating an example of transmitting and receiving downlink data during uplink data transmission and reception according to the present invention.
  • a UE provides a downlink for providing the low latency service in a process of transmitting data for providing a low latency service in an idle state.
  • the release time of the allocated resource may be extended to receive the downlink data through a base station and a mobility management entity (MME).
  • MME mobility management entity
  • step S18010 and step S18030 of FIG. 18A are the same as step S15010 and step S15030 of FIG. 15A, description thereof will be omitted.
  • downlink data (second data) for providing low delay service is generated from a gateway (for example, S-GW, P-GW, Edge-GW, Centralized GW, etc.)
  • the gateway is configured as the first data.
  • 2 Send data to the MME.
  • the gateway may transmit the identifier of the second data, that is, EPS bearer ID, tunnel ID, etc. to the MME.
  • the MME transmits a paging message to the base station for the second data transmission (S18040).
  • the paging message includes a DT Condition Information Element field for determining whether a data transmission method and a UE ID IE field indicating a terminal to be paged.
  • the DT condition information element field includes a DT indicator indicating that data is to be transmitted in an idle state, a QCI indicating a characteristic of data described in Table 1 above, and a maximum delay time required as shown in Table 2 above. ) Or EPS bearer ID associated with the data.
  • the base station compares the UE ID IE field of the paging message transmitted from the MME and the UE ID IE field of the RRC direct transmission request message transmitted from the UE, to transmit uplink data for providing a low latency service If the terminal and the terminal to receive the downlink data for low latency (low latency) service provided to match, the base station can extend the release time of resources (eg, Temporary C-RNTI) allocated to the terminal. have.
  • resources eg, Temporary C-RNTI
  • the UE is allocated resources to the RRC direct data transmission response message of step S18050, the RRC direct downlink data transmission message of step (S18090) or the RRC direct uplink data transmission result message of step (S18110).
  • Extension IE Extension information element
  • the extended information element field may include an extended time field indicating an extended release time and a cause field indicating an extended reason.
  • the base station may transmit a response message (or RRC direct data transmission response message) to the terminal in response to the request message (S18050).
  • the response message may include a UL resource IE field indicating an allocated resource, a target UE ID IE field indicating a terminal to which the resource is allocated, and / or the extension information element field.
  • the resource IE field and a target UE ID IE field indicating a terminal to which a resource is allocated are the same as those described with reference to FIGS. 15A and 15B.
  • the terminal transmits a transmission message (or RRC Direct UL Data Transfer message) including the first data to the base station by using the resource allocated through the response message (S18060). .
  • the transmission message may include a UE ID IE field indicating a terminal identifier for identifying the terminal, and a direct data NAS IE field including the low delay service data to be transmitted to an MME.
  • the UE ID IE field may include an MME identifier for managing the terminal and an identifier for identifying the terminal within the corresponding MME. More specifically, the MME identifier is a PLMN ID (Public Land Mobile Network Identifier) which is a network identification number, an MMEGI which is an MME group identifier, an MME Group Identifier, an MMEC indicating an MME code identifier, and an M-TMSI terminal identifier. At least one of a parameter for distinguishing an identifier assigned to an MME supporting a communication technology (eg, 2G, 3G, LTE, or LTE-A, etc.) or an identifier assigned to an entity other than the MME. It may include any one, and may not include the field transmitted in the step (S18030).
  • PLMN ID Public Land Mobile Network Identifier
  • the direct data NAS IE field may further include a security IE field and a data IE field.
  • the Security IE field may be a security header type indicating whether security is applied to the Data IE field including the first data, a key set identifier for identifying an EPS security context, a NAS count, or MAC for determining integrity. Code) may be included.
  • the security header type may represent one of not security protected indicating that security is not applied, Integrity Protected indicating that only integrity protection is applied, and Integrity protected and ciphered indicating that both integrity protection and encryption are applied according to the applied security. .
  • the Data IE field may include the first data and the EPS bearer ID corresponding to the first data.
  • the base station includes the UE ID IE and the direct data NAS IE field in a data transmission request message (or UE direct data transfer message) and transmits the same to the MME (S18070).
  • the MME determines the validity (integrity) of the terminal according to the information included in the security information element (Security IE) field received from the base station, and whether to transmit the second data to the terminal according to the determination result.
  • Security IE security information element
  • the second data is included in the MME direct data transmission request message and transmitted to the base station (S18080).
  • the base station transmits a transmission message (or RRC direct downlink data transmission message) including the second data to the terminal (S18090).
  • a transmission message or RRC direct downlink data transmission message
  • the extension information element may be included in the transmission message and transmitted.
  • the MME decodes the first data, and when the first data is decoded or does not need decoding, the MME transmits the first data to a corresponding gateway.
  • the MME includes the transmission result of the first data in the data transmission response message (or UE direct data transmission response message) and transmits the result to the base station (S18090), and the base station includes the transmission result in a result message. It transmits to the terminal (S18110).
  • the extension information element when the extension information element is not transmitted in the step S18050 and the step S18090, the extension information element may be included in the result message and transmitted.
  • the terminal transmits a result message (or RRC direct downlink data transmission result message) including the transmission result of the second data to the base station (S18120), and the base station transmits the second data received from the terminal.
  • the result may be included in the MME direct data transmission response message and transmitted to the MME (S18130).
  • the base station may inform the MME that the extended time has expired through a report message (or UE direct data transmission status report message) (S18140).
  • the base station in addition to transmitting the extension information element field to the terminal, can extend the resource release time using a method of delaying the transmission of the completion message after the transmission of the result message.
  • 19A and 19B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving downlink data during uplink data transmission and reception according to the present invention.
  • a terminal is a downlink for providing a low latency service in a process of transmitting data for providing a low latency service in an idle state.
  • the release time of the allocated resource may be extended to receive the downlink data through the base station.
  • step S19010 and step S19020 of FIG. 19A are the same as step S15010 and step S15020 of FIG. 15A, description thereof will be omitted.
  • first data uplink data
  • second data data or data for providing a low latency service occurs
  • MME mobility management entity
  • the MME receiving the notification message transmits a paging message to the base station in order to transmit the data to the terminal (S19040).
  • the paging message may include a UE ID IE field indicating a terminal to which the data is to be transmitted, and a data transmission condition IE field indicating a condition for determining whether the terminal receives the data. have.
  • the data transmission condition IE field is an indicator indicating whether data is transmitted or received in an idle state, a QCI indicating characteristics of the data shown in Table 1, and the low latency service. At least one of a required packet delay indicating a required packet transmission and reception delay, or an EPS bearer ID corresponding to the data.
  • RRC Data Transfer Request Message or request message is transmitted to request data transmission in an idle state (S19050).
  • the RRC data transmission request message may be the same as the message transmitted in step S15030 of FIG. 15A.
  • the base station compares the UE ID IE field of the paging message transmitted from the MME and the UE ID IE field of the RRC data transmission request message transmitted from the terminal, the terminal to transmit the first data and the second data If the UEs to be received coincide with each other, the BS may extend the release time of the resource (eg, Temporary C-RNTI) allocated to the UE to transmit the first data.
  • the resource eg, Temporary C-RNTI
  • the UE may reply to the response message (or RRC data transmission response message) in step S19100 or the result message (or RRC direct uplink data transmission result message in step S19150).
  • an extension information element (Extension EI) field including information related to the extension of the release time of the resources allocated to)
  • the extended information element field may include an extended timer field indicating an extended release time point and a cause field indicating an extended reason.
  • the base station may include the UE ID IE field and the Data NAS IE field received through the request message in the UE data transmission request message and transmit the UE ID IE field to the MME (S19060).
  • S1 application protocol between the base station and the MME. This can be used.
  • the MME may check the validity (integrity) of the terminal described above according to the information included in the Security IE field received from the base station, and determine whether to transmit data to the gateway according to the result.
  • the MME may compare the terminal identifier to be paged with the terminal identifier included in the UE IE ID field received from the base station, and if the terminal identifier matches as a result of the comparison, the MME is a gateway corresponding to the second data.
  • Information of the base station to transmit the second data to the mobile station and the data transmitted in an idle state (Idle State) through a bearer modification request message (S19070), and a bearer modification response message may be received from the gateway in response thereto. It may be (S19110).
  • the MME transmits the security related information for the encryption and integrity protection of the transmitted messages and the information related to the second data to the base station in the MME data transmission request message (S19090).
  • the MME may not transmit information necessary for security setting and data path setting for the terminal.
  • the security-related information may include an encryption algorithm supported by the terminal, an integrity protection algorithm supported by the terminal, and / or a basic key (eg, for generating keys for encryption and integrity protection in the AS Security procedure described with reference to FIG. 10). , KeNB).
  • the information related to the data may include an EPS bearer ID for identifying a path for data transmission, a QoS indicating a characteristic of the data, a size of the data, an address of a gateway to which the data is to be transmitted, and / or the data to the gateway. It may include a tunnel ID (eg, GTP-TEID) indicating a tunnel for transmitting up to.
  • the base station can receive the encryption and integrity protection algorithm supported by the terminal from the MME, so that the terminal is not allowed to perform any encryption and the like. It is possible to know whether to use algorithms to ensure integrity.
  • the base station resources according to the quality of service (QoS) corresponding to the EPS bearer ID of the data to be transmitted by the terminal for example, QCI as shown in Table 1, or transmission urgentness according to the size of the data.
  • QoS quality of service
  • An allocation time and a resource allocation size may be determined, and a UL resource IE indicating corresponding resource allocation information is included in a response message (or an RRC data transfer response message) and transmitted to the terminal (S19100).
  • the RRC data transmission response message may include an extension information element (Extension EI) field including information related to the extension of the release time of the allocated resource.
  • Extension EI Extension information element
  • the terminal includes the data IE field including the first data and the EPS bearer ID corresponding to the first data in a transmission message (or an RRC UL data transfer message) to the base station. It transmits (S19120).
  • the transmission message is encrypted and integrity protected by the terminal. That is, the PDCP layer of the terminal performs integrity protection on the transmission message using an integrity protection algorithm.
  • the input field of the integrity protection algorithm is Count (for example, Hyper frame number + PDCP sequence number), the direction indicating the transmission direction of the data, the Bearer ID for identifying the transmission path of the data, in FIG. In the AS Security procedure described above, it may be an integrity key for integrity protection and the RRC uplink data transmission message.
  • An authentication code (MAC-I, Message Authentication Integrity) resulting from the execution of the integrity protection algorithm is subjected to an encryption procedure together with the RRC uplink data transmission message.
  • the encryption procedure is performed using an encryption algorithm.
  • the input field of the encryption algorithm is Count (for example, Hyper frame Number + PDCP sequence number), Direction indicating the transmission direction of the data, Bearer ID for identifying the transmission path of the data, AS Security described in FIG. In the procedure, it may be the length of a key and a key stream for encryption.
  • the RRC uplink data transmission message and the authentication code may be encrypted by masking (XOR operation) by an encryption key stream resulting from the encryption algorithm.
  • the PDCP layer of the terminal adds a PDCP header including a security type indicating whether or not the security of the RRC uplink data transmission message.
  • the Security Type may represent one of not security protected, which indicates that security is not applied, Integrity Protected, which indicates that only integrity protection is applied, and Integrity protected and ciphered, which indicate that both integrity protection and encryption are applied according to the applied security.
  • the base station receiving the transmission message decodes the message and checks its integrity, and accordingly, the base station decodes the message to the gateway (eg, S-GW, P-GW, Edge-GW, Centralized GW). 1 It is decided whether to transmit the data.
  • the gateway eg, S-GW, P-GW, Edge-GW, Centralized GW. 1 It is decided whether to transmit the data.
  • the base station transmits the first data to the gateway corresponding to the EPS Bearer ID of the data (S19130).
  • the base station may receive the second data from the gateway (S19140), and transmits a result message (or an RRC uplink data transmission result message) to the terminal to determine whether the first data has been successfully transmitted. It may inform (S19150).
  • the result message may include the extension information element field when the extension EI field is not transmitted in step S19100.
  • the base station transmits the data IE field including the second data received from the gateway and the EPS bearer ID corresponding to the second data in a transmission message (or an RRC downlink data transmission message) to the terminal. (S19160).
  • the RRC downlink data transmission message is encrypted and integrity protected by the base station. That is, the PDCP layer of the base station performs integrity protection on the RRC downlink data transmission message using a protection algorithm.
  • the input field of the integrity protection algorithm is Count (for example, Hyper frame number + PDCP sequence number), the direction indicating the transmission direction of the data, the Bearer ID for identifying the transmission path of the data, in FIG.
  • Count for example, Hyper frame number + PDCP sequence number
  • the direction indicating the transmission direction of the data the Bearer ID for identifying the transmission path of the data, in FIG.
  • the authentication code (MAC-I, Message Authentication Integrity) resulting from the execution of the integrity protection algorithm is subjected to an encryption process together with the RRC downlink data transmission message.
  • the encryption process is performed using an encryption algorithm.
  • the input field of the encryption algorithm is Count (for example, Hyper frame Number + PDCP sequence number), Direction indicating the transmission direction of the data, Bearer ID for identifying the transmission path of the data, AS Security described in FIG. In the procedure, it may be the length of a key and a key stream for encryption.
  • the RRC downlink data transmission message and the authentication code may be encrypted by masking (XOR operation) by an encryption key stream resulting from the encryption algorithm.
  • the PDCP layer of the terminal adds a PDCP header including a security type indicating whether security of the RRC downlink data transmission message is applied.
  • the Security Type may represent one of not security protected, which indicates that security is not applied, Integrity Protected, which indicates that only integrity protection is applied, and Integrity protected and ciphered, which indicate that both integrity protection and encryption are applied according to the applied security.
  • the terminal receiving the RRC downlink data transmission message decodes the RRC downlink data transmission message and checks its integrity.
  • the terminal transmits a result message (or an RRC downlink data transmission result message) to the base station to successfully transmit the data. Notify that (S19170).
  • the base station receiving the result message may transmit an MME data transmission response message to the MME to inform the transmission result of the data (S19180).
  • a report message (or UE direct data transmission state) A report message) may be transmitted to the MME to inform the end of the extended time (S19190).
  • 20A and 20B are flowcharts illustrating an example of transmitting and receiving uplink data during downlink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • the UE may upwardly provide the low latency service in the process of receiving data for providing the low latency service in the idle state.
  • the uplink data may be received through a base station and an MME.
  • the terminal may receive system information including information necessary for receiving downlink data (first data) for providing the low delay service from the base station from the base station (S20010).
  • the system information is a message periodically transmitted by the base station.
  • the system information and a support field indicating whether the base station supports data transmission / reception for providing a low latency service in an idle state are provided.
  • Resource information used in a random access procedure for transmitting and receiving a message may be included.
  • the gateway transmits the first data to the MME.
  • the gateway may transmit the identifier of the first data, that is, the EPS bearer ID, the tunnel ID, etc. in the message to the MME.
  • the MME transmits a paging message to the base station for the data transmission (S20020), and the base station transmits the paging message to the terminal (S20030).
  • the paging message includes a DT Condition Information Element field for determining whether a data transmission method and a UE ID IE field indicating a terminal to be paged.
  • the DT condition information element field includes a DT indicator indicating that data is to be transmitted in an idle state, a QCI indicating a characteristic of data described in Table 1 above, and a maximum delay time required as shown in Table 2 above. ) Or EPS bearer ID associated with the data.
  • the terminal If the terminal satisfies the condition included in the DT condition IE field of the paging message, the terminal performs the random access procedure described with reference to FIG. 13 with the base station (S20040). For example, when receiving the paging message as described below, if the terminal satisfies the conditions included in the paging message below it may perform a random access procedure with the base station.
  • the terminal transmits a random access preamble to the base station to the base station, and when the base station receives the random access preamble, the terminal sends a random access response message to the terminal. To send.
  • the downlink scheduling information for the random access response message may be CRC masked with a random access-radio network temporary identifier (RA-RNTI) and transmitted on an L1 or L2 control channel (PDCCH).
  • RA-RNTI random access-radio network temporary identifier
  • the UE may receive and decode a random access response message from a physical downlink shared channel (PDSCH). Thereafter, the UE checks whether the random access response message includes random access response information indicated to the UE.
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • Whether there is random access response information indicated to the self may be determined by whether there is a random access preamble ID (RAID) for the preamble transmitted by the UE.
  • RAID random access preamble ID
  • the random access response information includes a TA (Timing Alignment) indicating timing offset information for synchronization, radio resource allocation information used for uplink, a temporary identifier (eg, Temporary C-RNTI) for UE identification, and the like.
  • TA Timing Alignment
  • radio resource allocation information used for uplink
  • a temporary identifier eg, Temporary C-RNTI
  • the terminal determines whether there is uplink data (second data) for providing a low latency service, and if the second data exists, performs a procedure for transmitting the second data. Done.
  • the terminal may transmit a request message (or an RRC direct data transfer request message) to the base station for the second data transmission request (S20050).
  • the request message may include a UE ID IE field, a Tx Indicator, a QoS IE field, and a direct data NAS information element field described with reference to FIGS. 15A and 15B.
  • the Tx Indicator may include a value indicating that the request for data transmission and reception in both directions, the base station includes a UE ID IE field and a direct data NAS information element field received from the terminal in the paging response message It may be transmitted to the MME using S1 application protocol (S20060).
  • the base station may determine the resource allocation time and the resource allocation size according to the information in the QoS IE field corresponding to the second data, that is, according to the transmission urgency according to the QCI, the maximum delay time or the data size,
  • the UL resource IE indicating the allocation information is included in a direct data transfer response message or a response message and transmitted to the terminal (S20070).
  • the response message indicates that the allocated resource is assigned to which UE. ID IE) field.
  • the target UE ID IE field may include one or more fields including the UE ID IE received in step S20050 and may have a format as shown in Table 3 above.
  • the MME determines the validity (integrity) of the terminal according to the information included in the security information element (Security IE) field received from the base station, and determines whether to transmit data to the terminal according to the determination result.
  • Security IE security information element
  • the terminal transmits a transmission message (or RRC Direct UL Data Transfer message) including the second data to the base station through the resource allocated through the response message ( S20080).
  • a transmission message or RRC Direct UL Data Transfer message
  • the transmission message may include a UE ID IE field indicating a terminal identifier for identifying the terminal and a direct data NAS IE field including the second data, and a field transmitted in step S20050 of the fields. May not be transmitted.
  • the base station transmits the UE ID IE field and the direct data NAS IE field received from the terminal to an MME in a data transmission request message (or a UE direct data transmission request message) (S20090).
  • the MME includes the first data in the Direct Data NAS IE field of the MME direct data transmission request message and transmits the first data to the base station (S20100).
  • the second data is decoded and transmitted to the corresponding gateway, and the transmission result is included in the transmission response message (or the UE direct data transmission response message) and transmitted to the base station (S20130).
  • the base station includes the direct data NAS information element field received from the MME in a downlink data transmission message (or an RRC direct DL data transfer message) and transmits the same to the terminal (S20110). ).
  • the terminal transmits whether the data was successfully received to the base station in a result message (or RRC direct downlink data transmission result message) and transmits it (S20120), and the base station transmits the transmission result to a transmission response message (or And an MME direct data transmission response message) to the MME (S20140).
  • the base station transmits the transmission result of the second data received from the MME to the terminal by including the result message (or RRC direct uplink data transmission result message) to the terminal (S20150), and the allocated time of the radio resource.
  • the result message or RRC direct uplink data transmission result message
  • the allocated time of the radio resource When this is completed (normal timer), a report message (or UE direct data transmission status report message) may be transmitted to the MME to inform that the allocated resource is released (S20160).
  • 21A and 21B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving uplink data during downlink data transmission and reception according to the present invention.
  • the UE may upward to provide the low latency service in the process of receiving data for providing the low latency service in the idle state.
  • the release time of the allocated resource may be extended to receive the downlink data through the base station and the MME.
  • step S21010 to step S21040 are the same as step S20010 to step S20040 of FIG. 20A, and thus description thereof will be omitted.
  • the terminal sends a request message (or RRC Direct Data Transfer request message) to the base station for requesting reception of downlink data (first data) for providing a low delay service transmitted from a gateway. It may transmit (S21050).
  • the request message may include a UE ID IE field, a Tx Indicator, and a direct data NAS information element field described with reference to FIGS. 15A and 15B.
  • the UE ID IE may include an MME identifier for managing the terminal and an identifier for identifying the terminal within the corresponding MME. More specifically, a PLMN ID (Public Land Mobile Network Identifier), which is an operator's network identification number, an MMEGI, which is an MME group identifier, an MME Group Identifier, an MME code that represents an MME code identifier, and an M-TMSI that represents a terminal identifier. Temporary Mobile Subscriber Identity), a parameter for distinguishing whether the identifier is assigned to an MME supporting a communication technology, or at least one parameter for distinguishing an identifier assigned to an entity other than the MME.
  • PLMN ID Public Land Mobile Network Identifier
  • the base station may request authentication and context information processing for the terminal from another MME.
  • the MME and the other MME may exchange context information for the terminal.
  • the direct data NAS information element field may include a security information element (Security IE) field for determining the validity (integrity) of the terminal.
  • the security information element field includes a security header type for determining integrity, a key set identifier and NAS counter for identifying an EPS security context, and an authentication code for determining integrity. : Message Authentication Code).
  • the security header type indicates whether integrity protection is applied and whether encryption is applied.
  • the base station may include the UE ID IE field and the direct data NAS information element field received from the terminal in a paging response message and transmit the same to the MME using the S1 application protocol (S21060).
  • the base station may transmit a response message (or RRC direct data transmission response message) including a target UE ID IE field indicating a terminal to which the first data is transmitted (S21070). .
  • the target UE ID IE field may include one or more fields including the UE ID IE received in step S21050 and may have a format as shown in Table 3 above.
  • the MME determines the validity (integrity) of the terminal according to the information included in a security IE field received through the paging response message from the base station, and transmits data to the terminal according to the determination result. Decide whether or not to do so.
  • the MME includes the first data in the Direct Data NAS IE field of the MME direct data transmission message and transmits the first data to the base station (S21080).
  • the MME informs the terminal that the authentication has failed through the base station.
  • the direct data NAS information element field may include a security information element (Security IE) field and a data information element (Data IE) field.
  • Security IE security information element
  • Data IE data information element
  • the security IE field includes at least one of a security header type indicating whether security is applied to the data IE field, a key set identifier for identifying an EPS security context, a NAS count, or a message authentication code (MAC) for determining integrity. can do.
  • the security header type may represent one of not security protected indicating that security is not applied, Integrity Protected indicating that only integrity protection is applied, and Integrity protected and ciphered indicating that both integrity protection and encryption are applied according to the applied security. .
  • the Data IE field may include the first data and the EPS bearer ID corresponding to the first data.
  • the terminal can determine whether there is uplink data (second data) for providing a low delay service. If the second data exists, the terminal may request to extend the release time of resources (eg, Temporary C-RNTI, C-RNTI) allocated thereto through step S21100.
  • resources eg, Temporary C-RNTI, C-RNTI
  • the base station includes the direct data NAS IE field in a transmission message (or an RRC direct downlink data transfer message) and transmits the same to the terminal (S21090).
  • the terminal decrypts the encrypted data IE and notifies the base station whether the data has been successfully transmitted through a result message (or an RRC direct downlink data transmission result message) (S21100).
  • the release time of the resource allocated for transmitting the second data may be extended, and an extension information element field including information related to the release time extension may be included in the result message.
  • the base station can request to extend the release time of the allocated resources.
  • the extended information element field may include an extended time field indicating an extended release time, a cause field indicating an extended reason, and a QoS IE field indicating a characteristic and size of the second data.
  • the base station transmits the transmission result received from the terminal to the MME in a transmission response message (or MME direct data transmission response message) (S21110).
  • the base station allocates a radio resource corresponding to the QoS IE of the extended information element field transmitted from the terminal to the terminal for transmission of the second data (S21120).
  • the terminal may transmit the second data to the base station by including the second data in a transmission message (or an RRC direct uplink data transmission message) through the radio resource allocated in step S21120.
  • the second data may be processed identically or differently with the first data, and may be encrypted through a NAS key.
  • the base station receiving the second data may transmit a data IE field including the second data to the MME through a data transmission request message (or UE direct data transmission request message) (S21140), and the second data. If the decoding succeeds or if the second data does not need decoding, the second data may be transmitted to the gateway corresponding to the second data.
  • a data transmission request message or UE direct data transmission request message
  • the MME transmits the transmission result message (or UE direct data transmission response message) to the base station, including the transmission result of the second data (S21150), and the base station transmits the second data received from the MME.
  • the result of the transmission may be included in a result message (or an RRC uplink data transmission result message) and transmitted to the terminal (S21160).
  • the base station may transmit a report message (or UE direct data transmission status report message) to the MME to inform the end of the extended time (S21170).
  • a report message or UE direct data transmission status report message
  • 22A and 22B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving uplink data during downlink data transmission and reception according to the present invention.
  • the terminal may upward to provide the low latency service in the process of receiving data for providing the low latency service in the idle state.
  • the release time of the allocated resource may be extended to receive the downlink data through the base station.
  • data for providing emergency data or low latency service to be transmitted from the gateway for example, S-GW, P-GW, Edge-GW, Centralized GW, etc.
  • the gateway may inform the Mobility Management Entity (MME) that the first data has occurred through a notification message (S22010).
  • MME Mobility Management Entity
  • the MME receiving the notification message transmits a paging message to the base station in order to inform the base station that the first data to be transmitted to the terminal exists (S22020), and the base station transmits the paging.
  • the paging message includes a UE ID IE field indicating a terminal to which the data is to be transmitted, a data transmission condition IE field indicating a condition for determining whether the terminal receives the data, or an idle state ( Idle State) may include a support IE field including system information required for data transmission and reception.
  • the data transmission condition IE field is an indicator indicating whether data is transmitted or received in an idle state, a QCI indicating characteristics of the data shown in Table 1, and the low latency service. At least one of a required packet delay indicating a required packet transmission and reception delay, or an EPS bearer ID corresponding to the data.
  • the support IE field includes at least one of whether the base station supports data transmission / reception for providing a low delay service in an idle state, resource information for a random access procedure, or a security algorithm supported by the base station.
  • the support IE field may be transmitted through a system information message transmitted by the base station (S22040).
  • the terminal may select one of a plurality of security algorithms included in the paging message or the system information message, and the security may be selected in the same manner as described with reference to FIGS. 16a and 16b. You can choose the algorithm.
  • the selected encryption algorithm and the integrity guarantee algorithm may then be transmitted to the base station through step S22060.
  • the base station When the base station receives the system information, the base station does not support data transmission / reception for providing a low delay service in an idle state, the random access procedure described with reference to FIG. Perform
  • the terminal performs the random access procedure described with reference to FIG. 13 with the base station to request resource allocation for transmission and reception of the data ( S22050).
  • the terminal transmits a random access preamble to the base station to the base station, and the base station transmits a random access response message to the terminal upon receiving the random access preamble.
  • the downlink scheduling information for the random access response message may be CRC masked with a random access-radio network temporary identifier (RA-RNTI) and transmitted on an L1 or L2 control channel (PDCCH).
  • RA-RNTI random access-radio network temporary identifier
  • the UE may receive and decode a random access response message from a physical downlink shared channel (PDSCH). Thereafter, the UE checks whether the random access response message includes random access response information indicated to the UE.
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • Whether there is random access response information indicated to the self may be determined by whether there is a random access preamble ID (RAID) for the preamble transmitted by the UE.
  • RAID random access preamble ID
  • the random access response information includes a TA (Timing Alignment) indicating timing offset information for synchronization, radio resource allocation information used for uplink, a temporary identifier (eg, Temporary C-RNTI) for UE identification, and the like.
  • TA Timing Alignment
  • radio resource allocation information used for uplink
  • a temporary identifier eg, Temporary C-RNTI
  • the terminal When the base station supports data transmission and reception for providing the low latency service in the idle state, the terminal requests the base station to transmit the first data through an allocated resource (or RRC direct).
  • a data transfer request message (RRC Data Transfer Request Message) is transmitted to request data reception for providing a low delay service in an idle state (S22060).
  • the request message includes a message type field indicating a message type, a UE ID IE field indicating a terminal identifier for identifying the terminal, and indicating whether the RRC data transmission request message is a message for data transmission or a message for data reception.
  • Tx indicator (Indicator)
  • if the message is a request for data reception (ie, downlink data) includes a Data NAS IE field indicating information for determining the validity of the terminal.
  • the UE ID IE may include an MME identifier for managing the terminal and an identifier for identifying the terminal within the corresponding MME. More specifically, a PLMN ID (Public Land Mobile Network Identifier), which is an operator's network identification number, an MMEGI, which is an MME group identifier, an MME Group Identifier, an MME code that represents an MME code identifier, and an M-TMSI that represents a terminal identifier. Temporary Mobile Subscriber Identity), a parameter for distinguishing whether the identifier is assigned to an MME supporting a communication technology, or at least one parameter for distinguishing an identifier assigned to an entity other than the MME.
  • PLMN ID Public Land Mobile Network Identifier
  • the base station may request authentication and context information processing for the terminal from another MME.
  • the MME and the other MME may exchange context information for the terminal.
  • the Data NAS IE field may include a Security IE field including information for determining the validity (integrity) of the terminal.
  • the Security IE field is a security header type indicating whether security is applied to the Data IE field, a key set identifier for identifying an EPS security context, a NAS count, or a MAC (Message Authentication Code) indicating an authentication code for determining integrity. It may include at least one.
  • the security header type may represent one of not security protected indicating that security is not applied, Integrity Protected indicating that only integrity protection is applied, and Integrity protected and ciphered indicating that both integrity protection and encryption are applied according to the applied security. .
  • the base station may transmit a paging response message including the UE ID IE field and the Data NAS IE field received in the RRC data transmission request message to the MME in response to the paging message.
  • a paging response message including the UE ID IE field and the Data NAS IE field received in the RRC data transmission request message to the MME in response to the paging message.
  • an S1 application protocol between the base station and the MME may be used.
  • the base station transmits a response message (or RRC direct data transmission response message) to the terminal in response to the request message
  • the response message may include a target UE ID field indicating the terminal to which the data is transmitted. It may be (S22080).
  • the terminal may determine whether there is uplink data (second data) for providing the low delay service, and as a result, the terminal performs a procedure for transmitting the second data.
  • second data uplink data
  • the terminal transmits the result message (or RRC downlink data transmission) (S22140) of the step (S22140) below to see the extension of the release time extension of the resource (eg, Temporary C-RNTI) allocated to the terminal for transmitting the uplink data.
  • Request message by sending a result message) to the base station.
  • the MME performs a validity (integrity) check of the terminal according to the information included in the Security IE field of the Data NAS IE field received through the paging response message.
  • the MME may inform the base station through an MME data transmission request message that the terminal is not valid.
  • the terminal may be determined to be an invalid terminal due to the authentication failure or the base station may be notified through the UE data transmission message that the EPS bearer for transmitting the data is invalid.
  • the MME transmits to the gateway corresponding to the EPS Bearer ID of the data through the bearer modification request message that the base station transmits the information and that the data is transmitted in an idle state. (S22090).
  • the MME transmits the security related information for protecting the encryption and integrity of the transmitted messages or the information related to the first data in the MME direct data transmission request message to the base station (S22100).
  • the security-related information may include an encryption algorithm supported by the terminal, an integrity guarantee algorithm supported by the terminal, and / or a basic key (eg, for generating keys for encryption and integrity guarantee in the AS Security procedure described with reference to FIG. 10). , KeNB).
  • the information related to the data may include an EPS bearer ID for identifying a path for data transmission, a QoS indicating a characteristic of the data, a size of the data, an address of a gateway to which the data is to be transmitted, and / or the data to the gateway. It may include a tunnel ID (eg, GTP-TEID) indicating a tunnel for transmitting up to.
  • the base station may receive an algorithm for ensuring encryption and integrity supported by the UE from the MME. Know whether to use algorithms to ensure encryption and integrity.
  • the MME may receive a bearer modification response message in response to the bearer modification request message from the gateway (S22110), and the base station may receive the first data from the gateway (S22120).
  • the base station receiving the first data from the gateway includes a data IE field including the first data and the EPS bearer ID corresponding to the first data in a transmission message (or an RRC direct downlink data transmission message). To the terminal (S22130).
  • the transmission message is encrypted and integrity protected by the base station. That is, the PDCP layer of the base station performs integrity protection on the RRC downlink data transmission message using the integrity protection algorithm determined in step S22080.
  • the input field of the integrity protection algorithm is Count (for example, Hyper frame number + PDCP sequence number), the direction indicating the transmission direction of the data, the Bearer ID for identifying the transmission path of the data, in FIG.
  • Count for example, Hyper frame number + PDCP sequence number
  • the direction indicating the transmission direction of the data the Bearer ID for identifying the transmission path of the data, in FIG.
  • it may be a key for integrity protection and the RRC uplink data transmission message.
  • An authentication code (MAC-I, Integrity) resulting from the execution of the integrity protection algorithm is subjected to an encryption process together with the RRC direct uplink data transmission message.
  • the encryption process is performed using the encryption algorithm determined in step S22080.
  • the input field of the encryption algorithm is Count (for example, Hyper frame Number + PDCP sequence number), Direction indicating the transmission direction of the data, Bearer ID for identifying the transmission path of the data, AS Security described in FIG. In the procedure, it may be the length of a key and a key stream for encryption.
  • the RRC direct uplink data transmission message and the authentication code may be encrypted by masking (XOR operation) by an encryption key stream resulting from the encryption algorithm.
  • the PDCP layer of the terminal adds a PDCP header including a security type indicating whether security of the transmission message is applied.
  • the Security Type may represent one of not security protected, which indicates that security is not applied, Integrity Protected, which indicates that only integrity protection is applied, and Integrity protected and ciphered, which indicate that both integrity protection and encryption are applied according to the applied security.
  • the terminal receiving the RRC direct downlink data transmission message decodes the RRC downlink data transmission message and checks its integrity.
  • the terminal transmits a result message (or an RRC direct downlink data transmission result message) to the base station so that the data is successful. Notify that the transmission to (S22140).
  • the result message is a message for notifying the base station of a result of transmitting the downlink data, and as described above, an extension element field including information related to the release time is requested to request the extension of the release time of the allocated resource. It may include.
  • the extension element field may include a release time information field indicating a release request time, a cause field indicating an extension reason of the release time, and a QoS IE field indicating a characteristic of the second data.
  • the base station may transmit an MME direct data transmission response message to the MME to inform the transmission result of the first data (S22150), and transmit the transmission request message (or UE direct data transmission request message) to the terminal.
  • the MME may inform the MME that the second data to be transmitted to the gateway exists.
  • the base station determines information of a Quality of Service (QoS) IE field corresponding to the EPS bearer ID of the uplink data to be transmitted by the terminal, for example, according to the QCI of Table 1 or the size of the second data.
  • QoS Quality of Service
  • the resource allocation time and the resource allocation size may be determined according to the transmission urgency, and the UL resource IE indicating the resource allocation information is included in the response message (or the RRC direct data transmission response message) and transmitted to the terminal (S22170).
  • the base station may receive a transmission response message (or UE direct data transmission response message) in response to the transmission request message from the MME (S22180).
  • the terminal includes the data IE field including the second data and the EPS bearer ID corresponding to the second data in a transmission message (or an RRC UL data transfer message). It transmits to the base station (S21190).
  • the base station transmits the second data to the gateway corresponding to the EPS Bearer ID of the second data (S21200), and the transmission result of the second data through a result message (or RRC direct uplink data transmission result message). It may inform the terminal (S22210).
  • the base station may transmit a report message (or UE direct data transmission status report message) to the MME to inform that the extended time has ended (S22220).
  • uplink data when uplink data is generated while receiving downlink data for providing a low delay service, it may be transmitted to the gateway.
  • uplink data when uplink data occurs after step S22060, the uplink data may be transmitted through the present embodiment.
  • steps S22160 and S22180 may be omitted.
  • 23A and 23B are flowcharts illustrating an example of transmitting and receiving additional downlink data during downlink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • additional downlink data (second data) is generated while the UE receives downlink data (first data) for providing a low delay service in an idle state.
  • the additional downlink data may be received through the base station and the MME.
  • steps S23010 to S23070 are the same as steps S21010 to S21070 of FIG. 21A, description thereof will be omitted.
  • the paging response message may include a normal timer value indicating an allocation time of resources allocated to the terminal.
  • the normal timer value may be shared through a message such as S1AP such as S1 Setup Request, eNB Configuration Transfer, or the paging response message.
  • the MME may receive the second data.
  • the MME may include additional data information indicating the first data and the information about the second data in the MME direct data transmission request message and transmit the information to the base station. (S23080).
  • the additional data information may include a time point information field indicating a time point for requesting release extension of resources allocated to the terminal (eg, Temporary C-RNTI, C-RNTI), a cause field indicating an extension reason, and characteristics of the second data. And a QoS IE field indicating the size.
  • a time point information field indicating a time point for requesting release extension of resources allocated to the terminal (eg, Temporary C-RNTI, C-RNTI), a cause field indicating an extension reason, and characteristics of the second data.
  • a QoS IE field indicating the size.
  • the base station may determine the extension period of the resource allocated to the terminal in consideration of the time point included in the extension time information field, and the RRC direct information with the extension period information indicating the determined extension period along with the first data. It may be included in the downlink data transmission message and transmitted to the terminal (S23090).
  • Release time of the resources allocated to the terminal through the extension period information may be extended.
  • the MME may transmit the second data to the base station through an MME direct data transmission request message (S23100), and the terminal includes the reception result of the first data in an RRC downlink data transmission result message. It may transmit to the base station (S23110).
  • the base station includes the reception result of the first data received from the terminal in an MME direct data transmission response message and transmits it to the MME (S23120), and transmits the second data received from the MME to RRC direct downlink data. It may be included in the message and transmitted to the terminal (S23130).
  • the base station receives an RRC direct downlink data transmission result message including the transmission result of the second data from the terminal (S23140), and transmits the received transmission result of the second data to the MME direct data. It may be included in the transmission response message and transmitted to the MME (S23150).
  • the base station may transmit a report message (or UE direct data transmission status report message) to the MME to inform that the extension period has ended (S23160).
  • the MME has received the second data after the step (S23080), the information of the second data cannot be transmitted in the step (S23080), but the second data is If it can transmit before normal timer value, the following method can be applied.
  • the MME may transmit the second data and the additional data information to the base station through the MME direct data transmission request message in step S23100, and the base station sends the extended period information to the step S23090. ), And may transmit to step S23130.
  • the cause field and the QoS IE field which are information duplicated with the second data, may not be included in the additional data information, and it may be known whether subsequent additional data occurs according to whether the additional data information is included.
  • 24A and 24B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving additional downlink data during downlink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • the MME receives the second data after the step S24080 and receives the information of the second data. If it is not possible to transmit in step S24080 and the second data cannot be transmitted within the normal timer value, the MME may transmit the information of the second data to the base station through a separate message.
  • step S24010 to step S24070 are the same as step S23010 to step S23070 of FIG. 23A, and thus description thereof will be omitted.
  • the paging response message may include a normal timer value indicating an allocation time of resources allocated to the terminal.
  • the normal timer value may be shared through a message such as S1AP such as S1 Setup Request, eNB Configuration Transfer, or the paging response message.
  • the MME may receive the second data.
  • the second data is transmitted to the MME after the MME direct data transmission request message including the first data is transmitted to the base station, the information on the second data and the second data is transmitted to the MME direct data.
  • the second data may be transmitted to the terminal through the following method.
  • the MME may include the first data in the MME direct data transmission request message and transmit it to the base station (S24080), and the base station may include the first data in a direct downlink data transmission message and transmit the same to the terminal. There is (S24090).
  • the MME may transmit an extension request message to the base station in order to extend the release time of resources allocated to the terminal (S24100).
  • the extension request message may include a time point information field indicating a time point for requesting release extension of resources allocated to the terminal (eg, Temporary C-RNTI and C-RNTI), a cause field indicating an extension reason, and characteristics of the second data. And a QoS IE field indicating the size.
  • the base station may determine an extension period of the resource allocated to the terminal in consideration of the time point included in the extension time information field, and transmits extension period information indicating the determined extension period to the RRC direct timer command (RRC DT Timer). Command) can be transmitted to the terminal (S24110).
  • RRC DT Timer RRC direct timer command
  • Release time of the resources allocated to the terminal through the extension period information may be extended.
  • the MME may transmit the second data to the base station through an MME direct data transmission request message (S24120), and the terminal includes the reception result of the first data in an RRC downlink data transmission result message. It may transmit to the base station (S24130).
  • the base station transmits to the MME the reception result of the first data received from the terminal in the MME direct data transmission response message (S24140), and transmits the second data received from the MME RRC direct downlink data It may be included in the message and transmitted to the terminal (S24150).
  • the base station receives an RRC direct downlink data transmission result message including the transmission result of the second data from the terminal (S24160), and transmits the received transmission result of the second data to the MME direct data. It may be included in the transmission response message and transmitted to the MME (S24170).
  • the base station may transmit a report message (or UE direct data transmission status report message) to the MME to inform that the extension period has ended (S24180).
  • 25A and 25B are flowcharts illustrating still another example of transmitting and receiving additional downlink data during downlink data transmission and reception to which the present invention can be applied.
  • additional downlink data (second data) is generated while the UE receives downlink data (first data) for providing a low delay service in an idle state.
  • the additional downlink data may be received through the base station.
  • the paging response message may include a Start Time value indicating the start time of the duration of the resource allocated to the terminal.
  • the MME may include the first data in an MME direct data transmission request message and transmit the same to the base station (S25080).
  • the MME direct data transmission request message may further include a bearer IE field indicating information on one or more EPS bearers held by the terminal.
  • the Bearer IE field may include an EPS Bearer ID, a tunnel ID (for example, GTP-TEID) corresponding to the EPS Bearer ID, an address of a gateway, an encryption algorithm supported by the terminal, and a primary key for generating keys to be used for encryption.
  • EPS Bearer ID for example, GTP-TEID
  • GTP-TEID tunnel ID
  • Encrypted Key Service ID for example, GTP-TEID
  • an encryption algorithm supported by the terminal for example, it may include encryption related information such as KeNB).
  • whether to include the encryption-related information may be determined according to whether the first data is encrypted or a service type of the second data.
  • the MME may transmit a UE Path Status Report message including a UE Path IE field to one or more gateways corresponding to the EPS Bearer ID while simultaneously transmitting the MME direct data transmission request message. There is (S25090).
  • the UE Path IE field may include the following information.
  • a terminal identifier such as an International Mobile Subscriber Identity (IMSI)
  • TEID Tunnel Endpoint ID
  • a base station identifier such as an IP address or an E-UTRAN Cell Global Identifier (ECGI)
  • Path Valid Timer Remaining Time Value of Normal Timer ⁇ Path Valid Timer Value (In consideration of base station processing time such as scheduling, Path Valid Timer is smaller than Normal Timer's remaining time value) Value can be set.)
  • the base station includes the first data received from the MME in an RRC direct downlink data transmission message and transmits it to the terminal (S25100).
  • the gateway sends a message including the second data, an EPS bearer ID and a tunnel ID corresponding to the second data. It can be directly transmitted to the base station (S25110).
  • the base station may transmit an RRC direct timer command for instructing the extension of the normal timer to the terminal when extension of the normal timer is necessary (S25130).
  • the RRC direct timer command may include extension period information indicating an extension period.
  • the base station encrypts the second data with an AS key according to information related to encryption in the Bearer IE and an encryption algorithm, and converts the encrypted second data into RRC direct downlink data. Included in the transmission message and transmitted to the terminal (S25150).
  • the extension period information may be included in the RRC direct downlink data transmission message and transmitted.
  • the base station receives an RRC direct downlink data transmission result message including the transmission result of the second data from the terminal (S25160), and transmits the received transmission result of the second data to MME direct data. It may be included in a transmission response message and transmitted to the MME (S25170).
  • the base station may transmit a report message (or UE direct data transmission status report message) to the MME to inform that the extension period has ended (S25180).
  • 26 is a diagram illustrating an example of an internal block diagram of a wireless device to which the present invention can be applied.
  • the wireless device may be a base station and a UE, and the base station includes both a macro base station and a small base station.
  • the base station 2610 and the UE 2620 include a communication unit (transmitter / receiver unit, RF unit 2613, 2623), a processor 2611, 2621, and a memory 2612, 2622.
  • the base station and the UE may further include an input unit and an output unit.
  • the communication units 2613 and 2623, the processors 2611 and 2621, the input unit, the output unit, and the memory 2612, 2622 are functionally connected to perform the method proposed in the present specification.
  • the communication unit transmitter / receiver unit or RF unit, 2613,2623
  • the communication unit receives information generated from the PHY protocol (Physical Layer Protocol)
  • the received information is transferred to the RF-Radio-Frequency Spectrum, filtered, and amplified.
  • the communication unit functions to move an RF signal (Radio Frequency Signal) received from the antenna to a band that can be processed by the PHY protocol and perform filtering.
  • the communication unit may also include a switch function for switching the transmission and reception functions.
  • Processors 2611 and 2621 implement the functions, processes, and / or methods proposed herein. Layers of the air interface protocol may be implemented by a processor.
  • the processor may be represented by a controller, a controller, a control unit, a computer, or the like.
  • the memories 2612 and 2622 are connected to a processor and store protocols or parameters for performing an uplink resource allocation method.
  • Processors 2611 and 2621 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 communication unit may include a baseband circuit for processing a wireless 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.
  • the output unit (display unit or display unit) is controlled by a processor and outputs information output from the processor together with a key input signal generated at the key input unit and various information signals from the processor.
  • the RRC connection method has been described with reference to an example applied to the 3GPP LTE / LTE-A system.

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Abstract

저 지연(low latency)서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 단말은 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency) 서비스를 제공하기 위한 데이터의 전송을 요청하기 위한 요청 메시지를 기지국으로 송신하고, 상기 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 저 지연(low latency) 서비스 데이터의 송수신과 관련된 자원 정보를 포함하는 응답 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하여 상기 저 지연(low latency) 서비스 데이터를 송수신하는 중 저 지연 서비스를 제공하기 위한 추가적인 데이터가 발생한 경우, 할당된 자원을 연장하여 상기 추가적인 데이터를 전송할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말의 데이터 송수신 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신시스템에서 단말의 데이터 송수신 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 유휴 상태(Idle State)에서 단말이 저 지연(low latency) 서비스를 제공하기 위한 데이터를 송수신 하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단 대 단 지연(End-to-End Latency), 고 에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전 이중(In-band Full Duplex), 비 직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초 광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 유휴 상태(Idle State)에 존재하는 단말의 데이터 송수신 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 무선 통신 시스템에서 유휴 상태(Idle State)로 존재하는 단말이 송수신해야 하는 긴급 데이터가 발생하는 경우, 연결 상태(Connected State)로 천이 없이 데이터를 송수신하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 무선 통신 시스템에서 유휴 상태(Idle State)의 단말이 데이터 송신하는 도중 추가 데이터가 발생하는 경우 추가 데이터를 송수신하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 무선 통신 시스템에서 유휴 상태(Idle State)의 단말이 데이터를 수신하는 도중 추가 데이터가 발생하는 경우 추가 데이터를 송수신하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터를 송수신하기 위한 방법은, 기지국으로부터 시스템 정보(System Information)을 수신하는 단계; 상기 시스템 정보에 기초하여 상기 기지국과 임의 접속 절차(Random Access Procedure)를 수행하는 단계; 상기 임의 접속 절차로부터 할당된 자원을 통해 상기 기지국으로 저 지연(low latency) 서비스를 위한 제 1 데이터의 송신을 요청하는 요청 메시지를 전송하는 단계; 상기 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 제 1 데이터의 전송을 위한 제 1 자원 정보를 포함하는 응답 메시지를 수신하는 단계; 상기 제 1 자원 정보에 기초하여 상기 제 1 데이터를 포함하는 전송 메시지를 상기 기지국으로 전송하되, 상기 전송 메시지는 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 제 2 데이터를 나타내는 데이터 정보를 더 포함하고;
상기 기지국으로부터 상기 제 2 데이터의 전송을 위한 제 2 자원 정보를 수신하는 단계; 및 상기 제 2 자원 정보에 기초하여 상기 제 2 데이터를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 방법은 상기 단말의 유휴 상태(Idle State)에서 수행된다.
또한, 본 발명에서, 상기 요청 메시지는, 상기 제 1 데이터의 특성을 나타내는 제 1 QoS IE(Quality of Service Information Element) 필드를 더 포함하고, 상기 데이터 정보는, 상기 기지국이 상기 단말을 식별하기 위한 식별자의 해제 시점의 연장 요청 시점을 나타내는 요청 시점 필드, 이유를 나타내는 원인 필드 또는 상기 제 2 데이터의 특성을 나타내는 제 2 QoS IE 필드 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 시스템 정보(System Information)는, 상기 기지국이 상기 단말의 유휴 상태(Idle state)에서 상기 저 지연(low latency) 서비스 데이터의 송수신을 지원하는지 여부를 나타내는 Support 필드, 또는 상기 기지국이 지원하는 보안 알고리즘을 나타내는 보안 알고리즘 필드 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 보안 알고리즘 필드는, 상기 전송 메시지를 암호화 하기 위한 상기 기지국이 지원하는 암호화 알고리즘 또는 상기 전송 메시지의 변경여부를 확인하기 위한 무결성 알고리즘 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 요청 메시지는, 상기 단말을 나타내는 UE ID IE 필드, 또는 상기 제 1 데이터의 송수신을 나타내는 Tx 인디케이터(Tx Indicator) 필드 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 전송 메시지는, 상기 단말의 유효성 판단을 위한 보안 정보(Security Information Element) 필드를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 보안 정보는, 상기 전송 메시지가 암호화되었는지, 또는 상기 전송 메시지의 변경 또는 훼손 여부를 판단하기 위한 무결성 보호가 적용되었는지를 나타내는 시큐리티 헤더 타입(Security header type) 필드, 또는 상기 저 지연(low latency) 서비스 데이터의 변경 여부를 판단하기 위한 인증 코드 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 제 1 데이터의 전송 결과를 나타내는 제 1 결과 필드 또는 상기 기지국이 상기 단말을 식별하기 위한 식별자의 연장 시간을 나타내는 연장 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 제 1 결과 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 연장 시간 동안 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 나타내는 제 2 결과 필드를 포함하는 제 2 결과 메시지를 수신하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 단말로 시스템 정보(System Information)을 전송하는 단계; 상기 시스템 정보에 기초하여 상기 단말과 임의 접속 절차(Random Access Procedure)를 수행하는 단계; 상기 임의 접속 절차를 통해 상기 단말에게 할당된 자원을 이용해 상기 단말로부터 저 지연(low latency) 서비스를 위한 제 1 데이터의 전송을 요청하는 요청 메시지를 수신하는 단계; 상기 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 제 1 데이터의 전송을 위한 제 1 자원 정보를 포함하는 응답 메시지를 전송하는 단계; 상기 제 1 자원 정보에 기초하여 상기 제 1 데이터를 포함하는 전송 메시지를 상기 단말로부터 수신하되, 상기 전송 메시지는 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 제 2 데이터를 나타내는 데이터 정보를 더 포함하고; 상기 단말로 상기 제 2 데이터의 전송을 위한 제 2 자원 정보를 전송하는 단계; 및 상기 제 2 자원 정보에 기초하여 상기 단말로부터 상기 제 2 데이터를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 방법은 상기 단말의 유휴 상태(Idle State)에서 수행되는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명에서, 상기 요청 메시지는, 상기 제 1 데이터의 특성을 나타내는 제 1 QoS IE(Quality of Service Information Element) 필드를 더 포함하고, 상기 데이터 정보는, 상기 기지국이 상기 단말을 식별하기 위한 식별자의 해제 시점의 연장 요청 시점을 나타내는 요청 시점 필드, 이유를 나타내는 원인 필드 또는 상기 제 2 데이터의 특성을 나타내는 제 2 QoS IE 필드 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 시스템 정보(System Information)는, 상기 기지국이 상기 단말의 유휴 상태(Idle state)에서 상기 저 지연(low latency) 서비스 데이터의 송수신을 지원하는지 여부를 나타내는 Support 필드, 또는 상기 기지국이 지원하는 보안 알고리즘을 나타내는 보안 알고리즘 필드 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 보안 알고리즘 필드는, 상기 기지국이 지원하는 상기 전송 메시지를 암호화 하기 위한 암호화 알고리즘 또는 상기 전송 메시지의 변경여부를 확인하기 위한 무결성 알고리즘 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 요청 메시지는, 상기 단말을 나타내는 UE ID IE 필드, 또는 상기 제 1 데이터의 송수신을 나타내는 Tx 인디케이터(Tx Indicator) 필드 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 전송 메시지는, 상기 단말의 유효성 판단을 위한 보안 정보(Security Information Element) 필드를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 보안 정보는, 상기 전송 메시지가 암호화되었는지, 또는 상기 전송 메시지의 변경 여부를 판단하기 위한 무결성 보호가 적용되었는지를 나타내는 시큐리티 헤더 타입(Security header type) 필드, 또는 상기 저 지연(low latency) 서비스 데이터의 변경 여부를 판단하기 위한 인증 코드 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 제 1 데이터를 포함하는 데이터 전송 요청 메시지를 MME(Mobility Management Entity)로 전송하는 단계; 상기 데이터 전송 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 MME로부터 데이터 전송 응답 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 MME 또는 게이트웨이로 상기 제 2 데이터를 전송하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 MME로 상기 제 2 데이터를 전송하는 경우, 상기 MME로부터 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 나타내는 전송 결과 필드를 포함하는 전송 결과 메시지를 수신하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 게이트웨이로 상기 제 2 데이터를 전송하는 경우, 상기 전송 메시지는 상기 제 2 데이터의 세션을 식별하기 위한 EPS Bearer ID 및 상기 제 2 데이터의 크기를 나타내는 데이터 사이즈 필드 중 적어도 하나를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및 상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 기지국으로부터 시스템 정보(System Information)을 수신하고, 상기 시스템 정보에 기초하여 상기 기지국과 임의 접속 절차(Random Access Procedure)를 수행하며, 상기 임의 접속 절차로부터 할당된 자원을 통해 상기 기지국으로 저 지연(low latency) 서비스를 위한 제 1 데이터의 송신을 요청하는 요청 메시지를 전송하고, 상기 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 제 1 데이터의 전송을 위한 제 1 자원 정보를 포함하는 응답 메시지를 수신하며, 상기 제 1 자원 정보에 기초하여 상기 제 1 데이터를 포함하는 전송 메시지를 상기 기지국으로 전송하되, 상기 전송 메시지는 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 제 2 데이터를 나타내는 데이터 정보를 더 포함하고, 상기 기지국으로부터 상기 제 2 데이터의 전송을 위한 제 2 자원 정보를 수신하며,상기 제 2 자원 정보에 기초하여 상기 제 2 데이터를 전송하도록 제어하되, 상기 단말은 유휴 상태(Idle State)인 단말을 제공한다.
또한, 본 발명은, 외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및 상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 단말로 시스템 정보(System Information)을 전송하고, 상기 시스템 정보에 기초하여 상기 단말과 임의 접속 절차(Random Access Procedure)를 수행하며, 상기 임의 접속 절차를 통해 상기 단말에게 할당된 자원을 이용해 상기 단말로부터 저 지연(low latency) 서비스를 위한 제 1 데이터의 전송을 요청하는 요청 메시지를 수신하고, 상기 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 제 1 데이터의 전송을 위한 제 1 자원 정보를 포함하는 응답 메시지를 전송하며, 상기 제 1 자원 정보에 기초하여 상기 제 1 데이터를 포함하는 전송 메시지를 상기 단말로부터 수신하되, 상기 전송 메시지는 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 제 2 데이터를 나타내는 데이터 정보를 더 포함하고, 상기 단말로 상기 제 2 데이터의 전송을 위한 제 2 자원 정보를 전송하며, 상기 제 2 자원 정보에 기초하여 상기 단말로부터 상기 제 2 데이터를 수신하도록 제어하되, 상기 단말은 유휴 상태(Idle State)인 것을 특징으로 하는 기지국을 제공한다.
본 발명은 저 지연(low latency) 서비스를 지원 하는 단말이 유휴 상태(Idle State)에서 데이터를 송수신할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 저 지연(low latency) 서비스를 지원 하는 단말이 유휴 상태(Idle State)에서 긴급 데이터 또는 저 지연 서비스를 제공하기 위한 데이터 발생시, 긴급 데이터 또는 저 지연 서비스를 제공하기 위한 데이터를 송수신 할 수 잇는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 단말이 유휴 상태(Idle State)에서 데이터를 송수신하는 도중 추가 데이터가 발생하는 경우, 연결 상태로의 천이 없이 할당된 자원의 해제 시점을 연장하여 추가 데이터를 송수신할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에 관련된 EPS(Evolved Packet System)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 4는 발명의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 NAS(Non Access Stratum) 메시지 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 초기 컨텍스트 설정(Initial Context Setup) 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 초기 보안 활성화(Initial security activation) 및 보안 절차에 사용될 수 있는 보안키의 일 예를 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 12은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재확립 절차의 일 예를 나타낸 도이다.
도 13 및 도 14는 유휴 상태 (Idle State)에서 연결 상태 (Connected State)로 전환하는 방법 및 상향링크 자원 할당 방식의 소요시간의 일 예를 나타낸 도이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 데이터 송수신 중 추가적인 상향링크 데이터를 송수신하는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 데이터 송수신 중 추가적인 상향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 데이터 송수신 중 추가적인 상향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 데이터 송수신 중 하향링크 데이터를 송수신하는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 데이터 송수신 중 하향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 20a 및 도 20b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 상향링크 데이터를 송수신하는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 21a 및 도 21b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 상향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 22a 및 도 22b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 상향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 23a 및 도 23b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 추가적인 하향링크 데이터를 송수신하는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 24a 및 도 24b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 추가적인 하향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 25a 및 도25b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 추가적인 하향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 26은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 장치의 내부 블록도의 일 예를 나타낸 도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 설명하는 메시지, 프레임, 신호, 필드 및 장치는 본 발명을 설명하기 위한 것으로서 각각의 명칭에 한정되지 않고, 동일한 기능을 수행하는 다른 메시지, 프레임, 신호, 필드 및 장치로 대체될 수 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point), MeNB(Macro eNB), SeNB(Secondary eNB) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에 관련된 EPS(Evolved Packet System)의 일 예를 나타낸 도이다.
LTE 시스템은 사용자 단말(UE)과 PDN(pack data network) 간에, 사용자가 이동 중 최종 사용자의 응용프로그램 사용에 방해를 주지 않으면서, 끊김 없는 IP 연결성(Internet Protocol connectivity)을 제공하는 것을 목표로 한다. LTE 시스템은, 사용자 단말과 기지국 간의 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 정의하는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)를 통한 무선 접속의 진화를 완수하며, 이는 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크를 포함하는 SAE(System Architecture Evolution)에 의해 비-무선적 측면에서의 진화를 통해서도 달성된다. LTE와 SAE는 EPS(Evolved Packet System)를 포함한다.
EPS는 PDN 내에서 게이트웨이(gateway)로부터 사용자 단말로 IP 트래픽을 라우팅하기 위해 EPS 베어러(EPS bearers)라는 개념을 사용한다. 베어러(bearer)는 상기 게이트웨이와 사용자 단말 간에 특정한 QoS(Quality of Service)를 갖는 IP 패킷 플로우(IP packet flow)이다. E-UTRAN과 EPC는 응용 프로그램에 의해 요구되는 베어러를 함께 설정하거나 해제(release)한다.
EPC는 CN(core network)이라고도 불리며, UE를 제어하고, 베어러의 설정을 관리한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 SAE의 EPC의 노드(논리적 혹은 물리적 노드)는 MME(Mobility Management Entity) (30), PDN-GW 또는 P-GW(PDN gateway) (50), S-GW(Serving Gateway) (40), PCRF(Policy and Charging Rules Function) (60), HSS (Home subscriber Server) (70) 등을 포함한다.
MME(30)는 UE(10)와 CN 간의 시그널링을 처리하는 제어 노드이다. UE(10)와 CN 간에 교환되는 프로토콜은 NAS(Non-Access Stratum) 프로토콜로 알려져 있다. MME(30)에 의해 지원되는 기능들의 일례는, 베어러의 설정, 관리, 해제를 포함하여 NAS 프로토콜 내의 세션 관리 계층(session management layer)에 의해 조작되는 베어러 관리(bearer management)에 관련된 기능, 네트워크와 UE(10) 간의 연결(connection) 및 보안(Security)의 설립에 포함하여 NAS 프로토콜 계층에서 연결계층 또는 이동제어계층(mobility management layer)에 의해 조작된다.
본 발명에서, 상기 MME(30)는 단말에 대한 인증 및 context 정보를 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 하나의 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 MME (30)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.
S-GW(40)는 UE(10)가 기지국(eNodeB, 20) 간에 이동할 때 데이터 베어러를 위한 로컬 이동성 앵커(local mobility anchor)의 역할을 한다. 모든 사용자 IP 패킷은 S-GW(40)을 통해 송신된다. 또한 S-GW(40)는 UE(10)가 ECM-IDLE 상태로 알려진 유휴 상태(idle state)에 있고, MME(30)가 베어러를 재설정(re-establish)하기 위해 UE(10)의 페이징을 개시하는 동안 하향링크 데이터를 임시로 버퍼링할 때 베어러에 관련된 정보를 유지한다. 또한, GRPS(General Packet Radio Service), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)와 같은 다른 3GPP 기술과의 인터워킹(inter-working)을 위한 이동성 앵커(mobility anchor)의 역할을 수행한다.
본 발명에서, 상기 S-GW(40)는 사용자 데이터의 라우팅/포워딩을 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 S-GW(40)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.
P-GW(50)은 UE를 위한 IP 주소 할당을 수행하고, QoS 집행(Qos enforcement) 및 PCRF(60)로부터의 규칙에 따라 플로우-기반의 과금(flow-based charging)을 수행한다. P-GW(50)는 GBR 베어러(Guaranteed Bit Rate (GBR) bearers)를 위한 QoS 집행을 수행한다. 또한, CDMA2000이나 WiMAX 네트워크와 같은 비3GPP(non-3GPP) 기술과의 인터워킹을 위한 이동성 엥커(mobility anchor) 역할도 수행한다.
본 발명에서, 상기 P-GW(50)는 사용자 데이터의 라우팅/포워딩을 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 P-GW(50)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.
PCRF(60)는 정책 제어 의사결정(policy control decision-making)을 수행하고, 플로우-기반의 과금(flow-based charging)을 수행한다.
?HSS(70)는 HLR(Home Location Register)이라고도 불리며, EPS-subscribed QoS 프로파일(profile) 및 로밍을 위한 접속제어에 정보 등을 포함하는 SAE 가입 데이터(SAE subscription data)를 포함한다. 또한, 사용자가 접속하는 PDN에 대한 정보 역시 포함한다. 이러한 정보는 APN(Access Point Name) 형태로 유지될 수 있는데, APN는 DNS(Domain Name system) 기반의 레이블(label)로, PDN에 대한 엑세스 포인트 또는 가입된 IP 주소를 나타내는 PDN 주소를 설명하는 식별기법이다.
도 1에 도시된 바와 같이, EPS 네트워크 요소(EPS network elements)들 간에는 S1-U, S1-MME, S5/S8, S11, S6a, Gx, Rx 및 SG와 같은 다양한 인터페이스가 정의될 수 있다.
이하, 이동성 관리(mobility management; MM)의 개념과 이동선 관리(MM) 백오프 타이머(back-off timer)를 상세하게 설명한다. 이동성 관리(MM)는 E-UTRAN 상의 오버헤드와 UE에서의 프로세싱을 감소시키기 위한 절차이다.
이동성 관리(MM)가 적용되는 경우, 엑세스 네트워크에서 UE에 관련된 모든 정보는 데이터가 비활성화되는 기간 동안 해제될 수 있다. MME는 상기 Idle 구간 동안 UE 콘텍스트(context) 및 설정된 베어러에 관련된 정보를 유지할 수 있다.
네트워크가 ECM-IDLE 상태에 있는 UE에 접촉할 수 있도록, UE는 현재의 TA(Tracking Area)를 벗어날 때마다 네트워크에 새로운 위치에 관하여 알릴 수 있다. 이러한 절차는 “Tracking Area Update”라 불릴 수 있으며, 이 절차는 UTRAN(universal terrestrial radio access network)이나 GERAN(GSM EDGE Radio Access Network) 시스템에서 “Routing Area Update”라 불릴 수 있다. MME는 UE가 ECM-IDLE 상태에 있는 동안 사용자 위치를 추적하는 기능을 수행한다.
ECM-IDLE 상태에 있는 UE에게 전달해야 할 다운링크 데이터가 있는 경우, MME는 UE가 등록된 TA(tracking area) 상의 모든 기지국(eNodeB)에 페이징 메시지를 송신한다.
그 다음, 기지국은 무선 인터페이스(radio interface) 상으로 UE에 대해 페이징을 시작한다. 페이징 메시지가 수신됨에 따라, UE의 상태가 ECM-CONNECTED 상태로 천이하게 하는 절차를 수행한다. 이러한 절차는 “Service Request Procedure”라 부릴 수 있다. 이에 따라 UE에 관련된 정보는 E-UTRAN에서 생성되고, 모든 베어러는 재설정(re-establish)된다. MME는 라디오 베어러(radio bearer)의 재설정과, 기지국 상에서 UE 콘텍스트를 갱신하는 역할을 수행한다.
상술한 이동성 관리(MM) 절차가 수행되는 경우, MM(mobility management) 백오프 타이머가 추가로 사용될 수 있다. 구체적으로 UE는 TA를 갱신하기 위해 TAU(Tracking Area Update)를 송신할 수 있고, MME는 핵심 망의 혼잡(core network congestion)으로 인해 TAU 요청을 거절할 수 있는데, 이 경우 MM 백오프 타이머에 관련된 시간 값을 제공할 수 있다. 해당 시간 값을 수신함에 따라, UE는 MM 백오프 타이머를 활성화시킬 수 있다.
도 2는 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.
기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.
EPC는 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 3은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 빗금친 블록은 무선 프로토콜 계층(radio protocol layer)을 나타내고, 빈 블록은 제어 평면의 기능적 개체(functional entity)를 나타낸다.
기지국은 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허락 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 단말로의 동적 자원 할당(dynamic resource allocation)와 같은 무선 자원 관리(Radio Resource Management; RRM) 기능, (2) IP(Internet Protocol) 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 해독(encryption), (3) S-GW로의 사용자 평면 데이터의 라우팅(routing), (4) 페이징(paging) 메시지의 스케줄링 및 전송, (5) 브로드캐스트(broadcast) 정보의 스케줄링 및 전송, (6) 이동성과 스케줄링을 위한 측정과 측정 보고 설정.
MME는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 기지국들로 페이징 메시지의 분산, (2) 보안 제어(Security Control), (3) 아이들 상태 이동성 제어(Idle State Mobility Control), (4) SAE 베어러 제어, (5) NAS(Non-Access Stratum) 시그널링의 암호화(Ciphering) 및 무결 보호(Integrity Protection).
S-GW는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 페이징에 대한 사용자 평면 패킷의 종점(termination), (2) 단말 이동성의 지원을 위한 사용자 평면 스위칭.
도 4는 발명의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
상기 도 4의 (a)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타내며, 상기 도 4의 (b)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조의 일 예를 나타낸 블록도이다.
사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.
상기 도 4의 (a) 및 (b)를 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/역다중화(‘/’의 의미는 ‘or’과 ‘and’의 개념을 모두 포함한다)를 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, 첫 번째 OFDM 심볼)의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. TTI(Transmission Time Interval)는 서브프레임 전송의 단위시간이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S501 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(P-SCH: primary synchronization channel) 및 부 동기 채널(S-SCH: secondary synchronization channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID(identifier) 등의 정보를 획득한다.
그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(PBCH: physical broadcast channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(DL RS: downlink reference signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 S502 단계에서 PDCCH 및 PDCCH 정보에 따른 PDSCH 을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S503 내지 단계 S506과 같은 랜덤 액세스 절차(random access procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH: physical random access channel)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고(S503), PDCCH 및 이에 대응하는 PDSCH을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S504). 경쟁 기반 랜덤 액세스의 경우, 단말은 추가적인 PRACH 신호의 전송(S505) 및 PDCCH 신호 및 이에 대응하는 PDSCH 신호의 수신(S506)과 같은 충돌 해결 절차(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH 신호 및/또는 PDSCH 신호의 수신(S507) 및 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH) 신호 및/또는 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH) 신호의 전송(S508)을 수행할 수 있다.
단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: uplink control information)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK, 스케줄링 요청(SR: scheduling request), 채널 품질 지시자(CQI), 프리코딩 행렬 지시자(PMI: precoding matrix indicator), 랭크 지시자(RI: rank indication) 정보 등을 포함한다.
LTE/LTE-A 시스템에서 UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
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 State), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC 아이들 상태(RRC Idle State)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 구역(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 트랙킹 구역 갱신(Tracking Area Update) 절차를 통해 네트워크에 단말의 해당 위치를 알린다.
다음은, 시스템 정보(System Information)에 대해 살펴본다.
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.
3GPP TS 36.331 V8.7.0 (2009-09) "Radio Resource Control (RRC); Protocol specification (Release 8)"의 5.2.2절에 의하면, 상기 시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block), SIB(System Information Block)로 나뉜다. MIB는 단말이 해당 셀의 물리적 구성, 예를 들어 대역폭(Bandwidth) 같은 것을 알 수 있도록 한다. SB은 SIB들의 전송정보, 예를 들어, 전송 주기 등을 알려준다. SIB은 서로 관련 있는 시스템 정보의 집합체이다. 예를 들어, 어떤 SIB는 주변의 셀의 정보만을 포함하고, 어떤 SIB는 단말이 사용하는 상향링크 무선 채널의 정보만을 포함한다.
단말은 RRC 유휴 상태에서 RRC 연결 상태로 진입하기 위해 연결을 요청하는 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 네트워크로 보낸다(S602). 네트워크는 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 보낸다(S604). RRC 연결 설정 메시지를 수신한 후, 단말은 RRC 연결 상태로 진입한다.
단말은 RRC 연결 확립의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S606).
하지만, 상기 네트워크가 RRC 연결을 할 수 없는 경우, 상기 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 거절(RRC Connection Reject) 메시지를 상기 단말로 전송하게 된다.
도 7는 본 발명이 적용될 수 있는 NAS(Non Access Stratum) 메시지 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 도 7를 참조하면, NAS 메시지(NAS Message)는 초기 UE 메시지(Initial UE Message), 다운링크 NAS 전송 메시지(Downlink NAS Transport Message) 또는 업링크 NAS 전송 메시지(Uplink NAS Transport Message)의 IE(Information Element)에 포함되어 MME에게 전송될 수 있다(S702).
NAS Transport는 S1 인터페이스를 통해서 UE와 MME간의 시그널링 전송을 하기 위한 것이며, S1 인터페이스가 연결되어 있지 않는 경우에는 S1 인터페이스를 설정하는 절차를 먼저 수행할 수 있다.
이와 같이 NAS 메시지인 초기 UE 메시지 등을 통해서 UE는 기지국을 통해서 MME에게 TAU(Tracking Area Update)나 서비스 요청(Service Request)을 전송할 수 있다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 초기 컨텍스트 설정(Initial Context Setup) 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 초기 컨텍스트 설정 절차는 필요한 전체 UE 컨텍스트 정보를 설정하기 위한 것으로, UE 컨텍스트 정보는 E-RAB 컨텍스트(context), 시큐리티 키(Security Key), 핸드오버 제한 리스트(Handover Restriction List), UE 무선 케이퍼빌리티(UE Radio Capability) 및/또는 UE 시큐리티 케이퍼빌리티(UE Security Capability) 등을 포함할 수 있다. 즉, 상기 컨텍스트 정보(또는, UE 컨텍스트 정보)는 UE의 종합적일 정보를 포함할 수 있다.
이때, 상기 UE 무선 케이퍼빌리티 정보는 MME가 이와 같은 정보를 가지고 있는 경우 전송할 수 있으므로, 초기 상기 MME가 UE를 알지 못하는 경우에는 전송할 수 없다.
상기 초기 컨텍스트 설정을 위해서 상기 MME는 상기 기지국으로 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지(Initial Context Setup Request Message)를 전송할 수 있다(S802).
상기 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지를 수신한 상기 기지국은 상기 MME에게 이에 대한 응답으로 초기 컨텍스트 설정응답 메시지(Initial Context Setup Response)를 전송하여(S804) 초기 컨텍스트 설정 절차를 수행하게 된다.
도 9 및 도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 초기 보안 활성화(Initial security activation) 및 보안 절차에 사용될 수 있는 보안키의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 9 및 상기 도 10을 참조하면, 단말은 망에 접속할 때 망 접속이 가능한 단말인지 확인하는 인증 절차를 거치게 되고, 인증 절차 이후에 NAS(Non Access Stratum) 및 AS(Access Stratum) 구간에서 안전하게 데이터를 전달하기 위해 보안키(Security Key)를 생성하게 된다. 이하 각 절차에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다.
단말 인증 절차
단말이 망에 접속하여 MME로 접속 요청을 하고, 상기 UE로부터 접속 요청을 받은 상기 MME는 IMSI로 해당 단말을 식별한 후 상기 단말을 인증하기 위한 인증 벡터를 HSS에게 요청한다.
상기 HSS는 상기 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)를 기초로 EPS AKA(Authentication and Key Agreement) 알고리즘을 사용해서 인증 벡터, AV(s)={RAND, XRES, AUTNHSS, KASME}을 생성하여 상기 MME에게 전송한다.
상기 MME는 상기 인증 벡터들을 저장하고 상기 인증 벡터 중 하나를 선택하여 상기 단말과 상호 인증을 수행한다. 상기 MME는 상기 선택한 인증 벡터의 RAND 값과 AUTNHSS 값을 상기 단말로 전송하고, 상기 단말은 수신된 값을 이용하여 EPS AKA 알고리즘을 수행하여 상기 도 10의 RES, AUTNUE, KASME를 생성한다.
상기 단말은 생성된 상기 AUTNUE 값과 상기 MME로부터 수신한 상기 AUTNHSS 값을 비교하여 망을 인증하고, 망 인증을 성공하면 상기 RES 값을 상기 MME에게 전송한다. 상기 MME는 상기 HSS로부터 전송 받은 XRES와 상기 단말로부터 전송 받은 상기 RES를 비교하여 상기 단말을 인증한다. 상호 인증을 마치면 상기 단말과 상기 MME는 동일한 KASME를 갖게 된다.
NAS Security
상기 상호 인증을 마치고 상기 KASME를 공유하게 되면 NAS security setup 절차를 시작하게 된다. 상기 NAS Security 절차는 NAS 메시지를 안전하게 전송하기 위한 NAS security Key들을 상기 KASME로부터 생성하는 절차이다.
먼저, 상기 MME는 NAS Security 알고리즘들을 선택하여 KASME로부터 무결성 키 KNASint와 암호화 키 KNASenc를 생성한다.
상기 무결성 키는 무결성 확인/보호를 위한 키로써, 무결성 확인/보호는 송수신되는 메시지가 변조되었는지 또는 송신측이 올바른지 여부를 확인하기 위한 것이다.
상기 암호화 키는 메시지 내용을 암호화 하기 위한 키로써, 송신측에서 자신이 가지고 있는 키 값과 알고리즘을 이용하여 메시지 내용을 암호화 시켜 보내고, 수신측에서는 동일 키와 동일 알고리즘으로 메시지를 복원화 할 수 있다.
이후, 보안 모드 명령(Security mode command)메시지에 상기 KNASint를 적용하여 NAS 메시지 인증 코드(NAS-MAC: Message Authentication Code for NAS for Integrity)를 생성한다.
상기 MME는 선택된 NAS Security 알고리즘들과 상기 인증 코드를 포함하는 상기 보안 모드 명령(Security mode Command) 메시지를 상기 단말에게 전송한다. 이때, 상기 보안 모드 명령 메시지는 상기 단말이 암호화 정보를 알고 있지 않기 때문에, 무결성 보호만 수행되어 전달된다.
상기 단말은 보안 모드 명령(Security mode Command) 메시지를 수신한 후 선택된 NAS 무결성 알고리즘을 이용하여 수신된 메시지에 대한 무결성을 검증하고, NAS 무결성/암호화 알고리즘을 이용하여 상기 KASME로부터 NAS 보안 키들(KNASint 와 KNASenc)을 생성한다.
이후, 상기 단말은 보안 모드 완료(Security mode complete) 메시지에 상기 KNASenc를 적용하여 암호화하고, 암호화된 메시지에 상기 KNASint를 적용하여 메시지 인증 코드인 NAS-MAC을 생성하여 상기 보안 모드 완료 메시지에 포함시켜 상기 MME에게 전송한다.
상기 MME는 상기 보안 모드 완료 메시지를 수신하여 상기 NAS 보안키들(KNASint 및 KNASenc)을 이용하여 무결성 검증 및 복호화에 성공하면 NAS security setup은 성공적으로 종료된다.
AS Security 절차
NAS 보안 설정(NAS Security setup) 절차를 마치고 나면, 상기 단말과 기지국 간의 AS 보안 설정(AS Security setup)절차를 수행하게 된다. 상기 MME는 상기 KASME로부터 KeNB를 계산하여 상기 기지국으로 전송하고, 상기 기지국은 이를 이용하여 AS 보안 설정 절차를 수행하게 된다.
상기 기지국은 AS 보안 알고리즘들(Alg-ID: Algorithm ID)을 선택한 후 상기 KeNB로부터 RRC 시그널링 메시지에 사용할 무결성 키 KRRCint와 암호화 키 KRRCenc를 구하고, 사용자 평면에서 사용할 암호화 키 KUPenc를 생성한다. 또한, 보안 모드 커맨드 메시지에 상기 KRRCint를 적용하여 메시지 인증 코드(MAC-I: Message Authentication Code for Integrity)를 생성한다.
이후, 상기 기지국은 선택한 AS 보안 알고리즘들과 상기 메시지 인증 코드를 포함하는 보안 모드 커맨드 메시지를 상기 단말에게 전송한다(S902).
상기 단말은 상기 기지국으로부터 상기 보안 모드 커맨드 메시지를 전송 받은 뒤, 상기 기지국이 선택한 AS 무결성 알고리즘을 사용하여 상기 보안 모드 커맨드 메시지에 대한 무결성을 검증하고, AS 무결성/암호화 알고리즘을 이용하여 AS 보안 키들(KRRCint, KRRCenc, KUPenc)을 생성한다.
이하, 본 발명의 실시예에서 암호화를 위해 사용되는 키는 상기 KUPenc 또는 KRRCenc를 이용하거나 유휴 상태(Idle State)에서 데이터를 송수신하기 위해서 상기 KASME 및 KeNB로부터 새로운 키를 생성할 수 있으며, 무결성 보호를 위해 사용되는 키는 상기 KRRCint를 이용하거나 유휴 상태(Idle State)에서 데이터를 송수신하기 위해서 상기 KASME 및 KeNB로부터 새로운 키를 생성할 수 있다.
이후, 보안 모드 완료(Security Mode Complete) 메시지에 상기 RRC 무결성 키를 적용하여 메시지 인증 코드인 MAC-I를 생성하고, 상기 보안 모드 완료 메시지에 상기 인증 코드를 포함하여 상기 기지국에게 전송한다(S904).
상기 기지국이 상기 전송 받은 보안 모드 완료 메시지에 상기 AS 무결성 키를 이용하여 무결성 검증에 성공하면 AS 보안 설정은 성공적으로 종료된다.
본 발명에서는 상기 보안 키들 또는 상기 KASME 및 KeNB를 이용하여 새로운 암호화 키 및 무결성 키를 생성하여 상기 단말과 상기 MME가 데이터를 송수신하는 방법을 제안한다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
RRC 연결 재설정(RRC Connection 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(S1102). 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(S1104).
다음으로, RRC 연결 재확립(RRC connection re-establishment) 절차에 대하여 설명한다.
도 12은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재확립 절차의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 12을 참조하면, 단말은 SRB 0(Signaling Radio Bearer)을 제외한 설정되어 있던 모든 무선 베어러(radio bearer) 사용을 중단하고, AS(Access Stratum)의 각종 부계층(sub-layer)을 초기화 시킨다(S1202).
또한, 각 부계층 및 물리 계층을 기본 구성(default configuration)으로 설정한다. 이와 같은 과정 중에 단말은 RRC 연결 상태를 유지한다.
단말은 RRC 연결 재확립 절차를 수행하기 위한 셀 선택 절차를 수행한다(S1204). 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(S1206). 만약 선택된 셀이 적절한 E-UTRAN 셀이라고 판단된 경우, 단말은 해당 셀로 RRC 연결 재확립 요청 메시지(RRC connection reestablishment request message)를 전송한다(S1208).
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(enter)(S1210).
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 구동(run)시킬 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(radio link failure) 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(S1212).
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 재확립 절차를 수행한다. 이를 통하여 단말은 RRC 연결 재확립 절차를 수행하기 전의 상태를 회복하고, 서비스의 연속성을 최대한 보장한다.
도 13 및 도 14은 유휴 상태 (Idle State)에서 연결 상태 (Connected State)로 전환하는 방법 및 상향링크 자원 할당 방식의 소요시간의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 13 및 상기 도 14을 참조하면, 유휴 상태 (Idle state)의 UE가 기지국과 보안 세션(Security session) 및 데이터 세션(Data session)을 설정하기 위해서는 RRC 연결 절차를 수행해야 되고, 이에는 일정 시간이 소요되게 된다.
RRC 연결 절차에 대해 구체적으로 살펴보면, UE는 기지국으로부터 시스템 정보(System Information)를 수신한다(S1302).
상기 시스템 정보는 MIB(Mater Information Block) 또는 SIB(System Information Block)로 구분될 수 있으며, 상기 MIB는 PBCH를 통해, 상기 SIB는 PDSCH를 통해 전송된다.
상기 시스템 정보에 대한 구체적인 설명은 앞의 내용들을 살펴보기로 한다.
이후, 상기 UE는 (UE 내) NAS에서 RRC(또는 AS) 계층으로 서비스 요청(Service Request)를 전송한다(S1304).
상기 UE는 상기 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 랜덤 액세스에 관한 정보를 수신하여 저장하고, 랜덤 액세스가 필요한 경우 상기 UE는 상기 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)을 전송한다(S1306).
기지국이 상기 UE로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하면, 상기 기지국은 랜덤 액세스 응답 메시지(Random Access Response)를 UE에게 전송한다(S1308). 구체적으로, 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 대한 하향 스케쥴링 정보는 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)로 CRC 마스킹되어 L1 또는 L2 제어채널(PDCCH) 상에서 전송될 수 있다. RA-RNTI로 마스킹된 하향 스케쥴링 신호를 수신한 UE는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로부터 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하여 디코딩 할 수 있다. 이후, UE는 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 자신에게 지시된 랜덤 액세스 응답 정보가 있는지 확인한다.
자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 존재하는지 여부는 UE가 전송한 프리앰블에 대한 RAID(Random Access Preamble ID)가 존재하는지 여부로 확인될 수 있다.
상기 랜덤 액세스 응답 정보는 동기화를 위한 타이밍 옵셋 정보를 나타내는 TA(Timing Alignment), 상향링크에 사용되는 무선자원 할당 정보, UE 식별을 위한 임시 식별자(예: Temporary C-RNTI) 등을 포함한다.
이후, 상기 UE는 상기 기지국과 RRC 연결 확립을 요청하기 위해 RRC 연결 요청(Connection Request) 메시지를 상기 기지국으로 전송한다(S1310).
상기 RRC Connection Request 메시지는 S-TMIS, Cause 필드 등을 포함할 수 있다.
상기 Cause 필드는 RRC Connection Request 메시지를 전송하는 목적을 나타내는 정보를 포함할 수 있으며, 상기 목적은 저 지연 서비스(e.g., Mobile originating urgent, Mobile terminating urgent) 목적의 상향링크 자원 할당 요청임을 나타낼 수 있다.
이후, 상기 UE는 상기 RRC Connection Request 메시지에 대한 응답에 해당하는 RRC 연결 셋업(RRC Connection Setup) 메시지를 상기 기지국으로부터 수신한다(S1312).
상기 RRC Connection Setup 메시지는 상기 UE의 상향링크 자원 할당 요청에 대한 결과 정보 또는 응답 정보를 나타내는 UL resource response IE를 포함할 수 있다.
또한, 기지국은 상기 UE로부터 수신된 UL resource request IE에 기초하여 상기 UE에 대한 상향링크 자원 할당을 수행할 수 있다.
상기 UE는 상기 기지국으로부터 할당 받은 상향링크 자원을 통해 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 전송한다(S1314).
상기 RRC 연결 셋업 완료 메시지를 수신한 상기 기지국은 상기 MME에게 서비스 요청 메시지를 전송하면서 상기 UE의 접속을 통보한다(S1316).
상기 서비스 요청 메시지를 수신한 상기 MME는 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지를 통해, 상기 UE의 보안 관련 정보(Security Information), 상기 UE가 사용하는 데이터 베어러 정보, 상기 기지국에서 상기 UE가 보낸 데이터를 전달해야 할 서빙 게이트웨이에 대한 정보, 즉, 상기 UE의 S1-U UL 정보(업링크 베어러(uplink bearer) GTP(GPRS Tunneling Protocol) 터널 아이디(TEID)와 서빙 게이트웨이의 IP 주소), 상기 UE의 이동성 관리 정보 등을 포함하는 UE의 컨텍스트 정보를 상기 기지국으로 전달한다(S1318).
이후, 상기 기지국은 AS(Access Stratum) 보안(Security) 및 데이터 베어러 설정을 위해 상기 UE에게 시큐리티 모드 커맨드(Security Mode Command) 및 RRC 연결 재구성(RRC Connection reconfiguration) 메시지를 전송한다(S1320).
상기 기지국은 상기 MME로부터 전달받은 상기 UE의 컨텍스트 정보를 바탕으로 상기 UE와 연동하여, 상기 UE와 상기 기지국간의 AS(Access Stratum) 보안(Security) 및 데이터 베어러(data bearer)를 설정한다.
상기 AC 보안 및 데이터 베어러 설정이 완료되면, 상기 UE는 상기 기지국에게 시큐리티 모드 완료(Security Mode Complete) 및 RRC 연결 재구성 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 전송한다(S1322).
이후, 상기 기지국은 상기 MME에게 초기 컨텍스트 셋업 응답(Initial Context Setup) 메시지를 통해 상기 UE의 컨텍스트와 데이터 베어러 설정이 성공적으로 이루어 졌음을 알린다(S1324).
이와 같이 유휴 상태에서 RRC 연결 설정 및 데이터 연결 설정에 따른 연결 모드로의 전환 시간은 상기 도 13에 도시된 바와 같이 RRC 연결 설정에 35.5ms, 무선 링크에 대한 보안 설정 및 데이터 연결 설정에 49.5ms의 시간이 소모되게 된다(백홀 전송 시간 불포함).
또한, 연결 상태로 전환한 단말은 상향링크 데이터를 전송하기 위한 무선자원을 상기 도 14의 (a)와 같이 스케줄링 요청을 통해 요청하거나 상기 도 14의 (b)와 같이 스케줄링 요청 및 버퍼상태 보고를 통해서 요청해야 한다.
이때, 상기 도 14의 (a)와 같은 경우 데이터 전송 지연은 9.5ms, 상기 도 14의 (b)와 같은 경우 데이터 전송 지연은 17.5ms가 된다.
따라서, 상기 도 13 및 상기 도 14과 같이 유휴 상태(Idle State)의 단말이 데이터 송신을 위해 소요되는 시간은 데이터 송수신을 위한 단말의 상태전환 시간인 85ms와 연결 상태로 전환한 단말의 무선 자원 점유 및 데이터 송신 시간인 9.5ms 또는 17.5ms를 합친 94ms 또는 102.5ms가 된다.
하지만, 이와 같은 소요 시간은 헬스 케어, 교통 안전, 재난 안전, 원격 의료제어 등과 같은 다양한 실시간 응용 서비스, 특히, 사람 또는 기계(예를 들어, 자동차, 센서) 등과 같이 다양한 end user로부터 예측할 수 없는 시간에 발생할 수 있는 사고나 상태와 같은 특정 이벤트에 대한 정보를 기지국 또는 주변 단말/사용자에게 빠르게 전송하여야 하는 저 지연 서비스를 제공하기에는 딜레이가 크다는 문제점이 있다(이하, 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 데이터를 저지연 서비스 데이터라고 한다.).
따라서 이와 같은 문제점을 해결 하기 위해서, 연결 상태 단말에 비해 약 5배의 데이터 전송 지연이 발생하는 유휴 상태에서 단말이 연결 상태로 전환하지 않고 데이터를 송수신할 수 있는 방법을 제안한다.
또한, 상기 유휴 상태에서 데이터를 송수신하는 중 추가 적인 상향링크 또는 하향링크 데이터가 발생하는 경우, 이러한 추가적인 상향링크 또는 하향링크 데이터를 전송할 수 있는 방법을 제안한다.
이하, 본 발명에서 상기 단말은 망에 이미 등록된 상태이며, 상기 단말이 전송하고자 하는 데이터에 상응하는 EPD 베어러 정보는 망 내에 존재한다고 가정한다.
또한, 본 발명에서의 암호화 및 복호화는 MAC을 포함한 상위 계층(RLC, PDCP, RRC, NAS)에서 이루어지는 기능을 의미할 수 있으며, 물리 계층(PHY)에서의 암호화 및 복호화는 상기 상위 계층의 암호화 및 복호화 여부에 상관없이 독립적으로 수행될 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 데이터 송수신 중 추가적인 상향링크 데이터를 송수신하는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 15a 및 상기 도 15b를 참조하면, 단말은 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency)서비스를 제공하기 위한 데이터를 송신하는 과정에서 추가적인 상향링크 데이터가 발생하는 경우 할당된 자원(예를 들면, 단말식별자인 Temporary C-RNTI, RNTI)의 해제 시점을 연장하여 기지국 및 MME(Mobility Management Entity)를 통해 상기 추가 적인 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.
구체적으로, 단말은 기지국으로부터 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 상향링크 데이터(제 1 데이터)의 송신에 필요한 정보를 포함하는 시스템 정보(System Information)를 전송 받을 수 있다(S15010).
상기 시스템 정보는 상기 기지국이 주기적으로 전송하는 메시지로써, 상기 기지국이 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency) 서비스 제공을 위한 데이터 송수신을 지원하는지 여부를 나타내는 지원(Support) 필드 및 상기 데이터의 송수신을 위한 임의 접속 절차(Random Access Procedure)에서 사용하는 자원 정보를 포함할 수 있다.
상기 시스템 정보를 수신한 상기 단말은 상기 기지국이 유휴 상태에서 저 지연 서비스 제공을 위한 데이터 송수신을 지원하지 않는 경우, 연결 상태로 천이하여 데이터를 송수신한다.
하지만, 상기 기지국이 유휴 상태에서 저 지연 서비스 제공을 위한 데이터 송수신을 지원하는 경우, 상기 저 지연 서비스 데이터의 송수신을 위한 자원 할당을 위한 요청 메시지를 상기 기지국에게 전송 하기 위해서 상기 기지국과 상기 도 13에서 살펴본 임의 접속 절차를 수행하게 된다(S15020).
즉, 상기 단말은 상기 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)을 기지국으로 전송하고, 상기 기지국은 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하면 랜덤 액세스 응답 메시지(Random Access Response)를 상기 단말로 전송한다.
구체적으로, 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 대한 하향 스케쥴링 정보는 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)로 CRC 마스킹되어 L1 또는 L2 제어채널(PDCCH) 상에서 전송될 수 있다. RA-RNTI로 마스킹된 하향 스케쥴링 신호를 수신한 UE는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로부터 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하여 디코딩(Decoding) 할 수 있다. 이후, UE는 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 자신에게 지시된 랜덤 액세스 응답 정보가 있는지 확인한다.
자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 존재하는지 여부는 UE가 전송한 프리앰블에 대한 RAID(Random Access Preamble ID)가 존재하는지 여부로 확인될 수 있다.
상기 랜덤 액세스 응답 정보는 동기화를 위한 타이밍 옵셋 정보를 나타내는 TA(Timing Alignment), 상향링크에 사용되는 무선자원 할당 정보, UE 식별을 위한 임시 식별자(예: Temporary C-RNTI) 등을 포함한다.
상기 기지국이 유휴 상태에서 상기 저 지연(low latency) 서비스 제공을 위한 데이터 송수신을 지원하는 경우, 상기 단말은 상기 단계(S15020)를 통해 할당 받은 자원을 통해 상기 기지국으로 상기 데이터 전송을 요청하는 요청 메시지(또는 RRC 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지(RRC Direct Data Transfer Request Message))를 전송하여 유휴 상태(Idle State)에서의 데이터 전송을 요청한다(S15030).
상기 요청 메시지는 메시지 종류를 나타내는 메시지 타입 필드, 상기 단말을 식별하기 위한 단말 식별자를 나타내는 UE ID IE 필드, 상기 요청 메시지가 상기 저 지연 서비스 데이터의 송신을 위한 메시지 인지 또는 수신을 위한 메시지인지 여부를 나타내는 Tx 인디케이터(Indicator) 및 데이터를 전송하는 경우 전송되는 데이터의 특성을 나타내는 QoS IE(Quality of Service Information Element) 필드를 포함할 수 있다.
상기 UE ID IE는 상기 단말을 관리하는 MME(Mobility Management Entity) 식별자 및 상기 MME 내에서 상기 단말을 구별하는 식별자를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 네트워크 식별번호인 PLMN ID(Public Land Mobile Network Identifier), MME 그룹 식별자인 MMEGI, (MME Group Identifier), MME 코드 식별자를 나타내는 MMEC (MME Code), 단말 식별자를 나타내는 M-TMSI(MME Temporary Mobile Subscriber Identity), 어느 통신 기술을 지원하는 MME에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터(Parameter) 또는 MME 외의 다른 entity에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
만약, 상기 MME 식별자에 상응하는 MME와 상기 기지국간의 직접적인 통신 경로(예를 들면, S1 interface)가 존재하지 않는다면, 상기 기지국은 다른 MME에게 단말에 대한 인증 및 컨텍스트(Context) 정보 처리를 요청할 수 있으며, 상기 MME와 상기 다른 MME는 상기 단말에 대한 컨텍스트(Context) 정보를 교환할 수도 있다.
상기 QoS IE 필드는 전송하고자 하는 데이터의 특성을 나타내기 위한 필드들로 구성될 수 있으며, 아래 표 1과 같이 QCI(QoS Class Identity), 아래 표 2와 같이 수용할 수 있는 최대 지연 시간(Required packet delay), 또는 상기 데이터가 포함되는 전송 메시지(또는 RRC 다이렉트 업 링크 데이터 전송 메시지(RRC Direct UL data transfer message))의 크기를 나타내는 데이터 사이즈(Data Size) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
아래 표 1 은 상기 QCI의 일 예를 나타낸 표이다.
Figure PCTKR2015009378-appb-T000001
아래 표 2는 상기 최대 지연 시간의 일 예를 나타낸 표이다.
Figure PCTKR2015009378-appb-T000002
상기 기지국은 상기 요청 메시지를 통해서 수신한 상기 Tx 인디케이터(Indicator)를 통해 상기 단말이 상기 제 1 데이터를 유휴 상태(Idle State)에서 전송하고자 하는 것과 상기 제 1 데이터의 특성을 나타내는 상기 QoS IE 필드가 포함되어 있는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 상기 Tx 인디케이터가 ‘1’의 값을 갖는 경우, 상기 기지국은 상기 단말이 상기 제 1 데이터를 유휴 상태에서 전송하고자 하고, 상기 요청 메시지는 상기 QoS IE 필드가 포함되어 있는 것을 알 수 있다.
상기 기지국은 상기 단말이 전송하고자 하는 데이터에 상응하는 QoS IE 필드의 정보에 따라, 즉 상기 QCI, 상기 최대 지연 시간 또는 상기 데이터 사이즈에 따른 전송 시급성에 따라 자원 할당 시점 및 자원 할당 크기를 결정할 수 있으며, 해당 자원 할당 정보를 나타내는 UL resource IE를 응답 메시지(또는 RRC 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지(RRC Direct Data Transfer response message))에 포함하여 상기 단말에게 전송한다(S15040).
상기 응답 메시지는 RRC 메시지, MAC 메시지 또는 MAC 헤더 형태로 포함되어 전송될 수 있다.
또한, 랜덤 액세스 과정에서 동일한 자원 및 랜덤 액세스 코드(혹은 프리엠블)를 선택한 복수 개의 단말들이 존재할 수 있기 때문에, 상기 응답 메시지는 상기 할당된 자원이 어떤 단말에게 할당된 것임을 나타내는 타겟 UE ID IE(target UE ID IE) 필드를 포함할 수 있다.
상기 타겟 UE ID IE 필드는 상기 단계(S15030)에서 수신한 UE ID IE를 포함하는 하나 이상의 필드들로 구성될 수 있다.
아래 표 3은 상기 응답메시지의 데이터 포맷의 일 예를 나타낸 표이다.
Figure PCTKR2015009378-appb-T000003
상기 단말은 상기 응답 메시지를 통해서 할당된 자원을 이용하여 상기 제 1 데이터를 포함하는 전송 메시지(또는 RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 메시지(RRC Direct UL Data Transfer message))를 상기 기지국으로 전송한다(S15050).
이때, 상기 제 1 데이터 외에 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 추가적인 데이터(제 2 데이터)가 발생한 경우, 상기 단말은 상기 전송 메시지를 통해서 상기 제 2 데이터의 전송을 요청할 수 있다.
상기 전송 메시지는, 상기 단말을 식별하기 위한 단말 식별자를 나타내는 UE ID IE 필드, MME로 전송해야 하는 상기 저 지연 서비스 데이터를 포함하는 다이렉트 데이터 NAS IE 필드 및 상기 제 2 데이터가 발생한 경우, 상기 제 2 데이터에 대한 정보를 나타내는 데이터 정보 필드를 포함할 수 있다.
상기 UE ID IE 필드는 상기 UE ID IE는 상기 단말을 관리하는 MME 식별자와 해당 MME 내에서 상기 단말을 구별하는 식별자를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 MME 식별자는 네트워크 식별번호인 PLMN ID(Public Land Mobile Network Identifier), MME 그룹 식별자인 MMEGI, (MME Group Identifier), MME 코드 식별자를 나타내는 MMEC (MME Code), 단말 식별자인 M-TMSI, 어느 통신 기술(예를 들면, 2G, 3G, LTE 또는 LTE-A 등)을 지원하는 MME에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터(Parameter) 또는 MME 외의 다른 entity에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상기 단계(S15030)에서 전송된 필드는 포함하지 않을 수 있다.
상기 다이렉트 데이터 NAS IE 필드는 다시 Security IE 필드와 Data IE 필드를 포함할 수 있다.
상기 Security IE 필드는 상기 제 1 데이터가 포함된 상기 Data IE 필드에 보안 적용 여부를 나타내는 Security header type과 EPS security Context를 식별하기 위한 key set identifier, NAS count 또는 무결성 여부를 판단하기 위한 MAC(Message Authentication Code)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 Security header Type은 적용된 보안에 따라, 보안이 적용되지 않았음을 나타내는 not security protected, 무결성 보호만 적용된 것임을 나타내는 Integrity Protected, 무결성 보호 및 암호화가 모두 적용된 것임을 나타내는 Integrity protected and ciphered 중 하나를 나타낼 수 있다.
상기 Data IE 필드는 상기 제 1 데이터 및 상기 제 1 데이터에 상응하는 EPS bearer ID를 포함할 수 있다.
상기 데이터 정보 필드는 추가적인 상향링크 데이터(제 2 데이터)가 발생한 경우에 포함되는 필드로써, 상기 제 1 데이터 외에 상기 제 2 데이터가 발생한 경우 상기 단말은 상기 데이터 정보 필드를 통해 상기 기지국에게 상기 제 2 데이터의 발생 및 할당된 자원(예를 들면, Temporary C-RNTI, C-RNTI)의 해제 시점 연장을 요청할 수 있다.
상기 데이터 정보 필드는 상기 할당된 자원의 해제 연장을 요청하는 시점을 나타내는 연장 요청 시점 필드(예를 들면, Requested extended Timer), 연장 이유를 나타내는 원인(Cause) 필드 및 상기 제 2 데이터의 특성 및 크기를 나타내는 QoS IE 등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 상기 UE ID IE와 상기 다이렉트 데이터 NAS IE 필드를 데이터 전송 요청 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 메시지(UE Direct data transfer message))에 포함하여 MME 에게 전송하고(S15060), 상기 제 2 데이터의 QoS IE에 상응하는 무선 자원을 상기 단말에게 할당한다(S15070).
상기 단말은 상기 단계(S15070)에서 할당된 무선 자원을 통해 상기 제 2 데이터를 전송 메시지(또는 RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 메시지)에 포함하여 상기 기지국으로 전송할 수 있다(S15080).
이때, 상기 제 2 데이터는 상기 제 1 데이터와 암호화 여부 등이 동일하거나 다르게 처리될 수 있으며, 암호화가 되는 경우 NAS 키를 통해 암호화될 수 있다.
또한, 상기 단계(S15050)을 통해 전송된 필드는 상기 단계(S15080)에서 전송되지 않을 수 있다.
상기 단계(S15060)를 통해 데이터 전송 메시지를 전송 받은 상기 MME는 무결성 검증 여부 및 데이터 복호화 여부를 결정하게 된다.
즉, 상기 MME는 상기 데이터 전송 메시지를 통해 전송 받은 Security IE 필드에 포함된 무결성 적용 여부 및 암호화 적용 여부에 따라 무결성 검증 및 복호화를 수행하게 된다.
만약, 무결성 검증 결과 상기 단말이 유효하지 않은 경우 상기 MME 는 데이터 전송 응답 메시지를 통해 상기 기지국에게 상기 제 1 데이터의 전송이 실패하였음을 알릴 수 있으며, 이때, 상기 데이터 전송 응답 메시지는 실패 이유를 포함할 수 있다(S15090).
하지만, 상기 무결성 보호가 적용되지 않았거나 무결성 검증 결과 상기 단말이 유효하다면 상기 MME는 상기 제 1 데이터의 복호화 여부를 판단할 수 있다.
상기 무결성 검증 이후, 상기 MME는 상기 제 1 데이터에 대한 복호화 절차를 수행하게 된다.
만약, 상기 제 1 데이터에 대한 복호화가 실패한 경우, 상기 MME는 전송 응답 메시지를 통해 상기 제 1 데이터의 전송이 실패하였음을 상기 기지국에게 알릴 수 있으며, 이때, 상기 데이터 전송 응답 메시지는 실패 이유를 포함할 수 있다(S15110).
하지만, 상기 제 1 데이터가 암호화 되지 않았거나, 복호화에 성공한다면 상기 MME는 상기 EPS Bearer ID에 상응하는 게이트웨이에게 상기 복호화된 제 1 데이터를 전송하고, 데이터 전송 응답 메시지를 통해서 상기 기지국에게 상기 제 1 데이터의 전송이 성공하였음을 알릴 수 있다(S15120).
상기 기지국은 상기 MME로부터 상기 제 1 데이터의 전송 결과를 전송 받은 뒤, 상기 전송 결과 및 상기 제 1 데이터의 전송과정에서 할당된 자원(예를 들면, Temporary C-RNTI, C-RNTI)의 연장된 시간을 나타내는 연장 시간 정보를 포함하는 결과 메시지(또는, RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 결과 메시지(RRC Direct UP Data Transfer Result Message))를 상기 단말에게 전송한다(S15130).
또한, 상기 단계(S15080)을 통해서 상기 제 2 데이터를 전송 받은 상기 기지국은 상기 제 2 데이터가 포함된 데이터 IE 필드를 데이터 전송 요청 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지)를 통해 상기 MME에게 전송할 수 있다(S15100).
상기 제 2 데이터는 복호화 과정을 거치게 되며, 복호화가 실패한 경우 데이터 전송 응답 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)를 통해 상기 제 2 데이터의 전송이 실패하였음을 상기 기지국에게 알릴 수 있으며, 이때, 상기 데이터 전송 응답 메시지는 실패 이유를 포함할 수 있다(S15140).
하지만, 암호화 처리가 되지 않았거나 복호화가 성공한 경우 상기 MME는 복호화된 제 2 데이터를 EPS Bearer ID에 상응하는 게이트웨이로 전송하며, 데이터 전송 응답 메시지(또는, UE 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)를 통해서 상기 기지국에게 상기 제 2 데이터의 전송이 성공하였음을 알릴 수 있다(S15150).
상기 기지국은 상기 단계(S15130)을 통해 연장된 시간 내에 상기 MME로부터 전송 받은 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 포함하는 전송 결과 메시지(또는 RRC 다이렉트업링크 데이터 전송 결과 메시지를)를 상기 단말에게 전송할 수 있다(S15160).
이후, 상기 연장된 시간이 종료되면, 상기 기지국은 보고 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 상태 보고 메시지)를 통해 상기 연장된 시간이 종료되었음을 알릴 수 있다(S15170).
이하, 본 발명에서, 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 데이터를 전송하는 일반적인 시간(normal time) 및 추가 데이터를 전송하기 위한 연장된 시간(Extended time)의 값은 ① 기 설정된 값을 사용, ② 기지국에 의해서 브로드캐스트 방식으로 시스템 정보 등을 통해 단말에게 전송, ③ 기지국에 의해서 유니 캐스트 방식으로 단말에게 전송, 또는 ④ 단말에 의해 유니캐스트 방식으로 기지국에게 전송될 수 있다. 상기 방법들은 동시에 적용될 수 있으며, 동시에 적용될 경우 유니 캐스트 방식으로 전송된 값이 우선적으로 적용될 수 있다.
또한, 상기 연장된 시간은 ①일반적인 시간(normal time)이 종료된 후, 또는 ②상기 연장 시간 정보를 수신한 시점에서 상기 일반적인 시간을 중단한 후 시작될 수 있다.
본 실시예를 통해서 유휴 상태에서 저 지연 서비스를 제공하기 위한 상향 링크 데이터를 전송할 수 있으며, 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 추가적인 상향 링크 데이터가 발생하더라도 할당된 자원(예를 들면, Temporary C-RNTI, C-RNTI)을 연장하여 상기 추가적인 상향 링크 데이터를 전송할 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 데이터 송수신 중 추가적인 상향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 16a 및 상기 도 16b를 참조하면, 단말은 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency)서비스를 제공하기 위한 데이터를 송신하는 과정에서 추가적인 상향링크 데이터가 발생하는 경우 할당된 자원의 해제 시점을 연장하여 기지국만을 통해 상기 추가 적인 상향링크 데이터를 게이트웨이로 전송할 수 있다.
구체적으로, 단말은 기지국으로부터 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 상향링크 데이터의 송신에 필요한 정보를 포함하는 시스템 정보(System Information)를 상기 기지국으로부터 전송 받을 수 있다(S16010).
상기 시스템 정보는 상기 기지국이 주기적으로 전송하는 메시지로써, 상기 기지국이 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency) 서비스 제공을 위한 데이터 송수신을 지원하는지 여부를 나타내는 지원(Support) 필드, 상기 데이터의 송수신을 위한 임의 접속 절차(Random Access Procedure)에서 사용하는 자원 정보, 상기 기지국이 지원하는 보안 알고리즘 중 적어도 하나를 포함한다.
이때, 상기 지원 필드, 상기 자원 정보 및 상기 보안 알고리즘은 동일한 시스템 정보(System Information) 메시지를 통해 모두 전송되거나, 각기 다른 주기를 갖는 시스템 정보(System Information) 메시지를 통해 전송될 수 있다.
예를 들면, 상기 지원 필드는 짧은 주기의 시스템 정보 메시지(예를 들면, MIB, Master Information Block)를 통해 전송되고, 상기 자원 정보 및 상기 보안 알고리즘은 일반 용도의 임의 접속 자원 정보가 전달되는 시스템 정보 메시지(예를 들면, SIB 2, System Information Block 2)를 통해 전송될 수 있다.
이하, 단계(S16020) 내지 단계(S16040)은 상기 도 15a의 단계(S15020) 내지 단계(S15040)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
상기 단말은 상기 단계(S16040)에서 할당된 자원을 이용하여 상기 제 1 데이터를 포함하는 전송 메시지(또는 RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 메시지(RRC Direct UL Data Transfer message))를 상기 기지국으로 전송한다(S16050).
이때, 상기 제 1 데이터 외에 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 추가적인 데이터(제 2 데이터)가 발생한 경우, 상기 단말은 상기 전송 메시지를 통해서 상기 제 2 데이터의 전송을 요청할 수 있다.
상기 전송 메시지는, 상기 단말을 식별하기 위한 단말 식별자를 나타내는 UE ID IE 필드, MME로 전송해야 하는 상기 저 지연 서비스 데이터를 포함하는 다이렉트 데이터 NAS IE 필드 및 상기 제 2 데이터가 발생한 경우, 상기 제 2 데이터에 대한 정보를 나타내는 데이터 정보 필드를 포함할 수 있다.
상기 UE ID IE 필드는 상기 UE ID IE는 상기 단말을 관리하는 MME 식별자와 해당 MME 내에서 상기 단말을 구별하는 식별자를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 MME 식별자는 네트워크 식별번호인 PLMN ID(Public Land Mobile Network Identifier), MME 그룹 식별자인 MMEGI, (MME Group Identifier), MME 코드 식별자를 나타내는 MMEC (MME Code), 단말 식별자인 M-TMSI, 어느 통신 기술(예를 들면, 2G, 3G, LTE 또는 LTE-A 등)을 지원하는 MME에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터(Parameter) 또는 MME 외의 다른 entity에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상기 단계(S16030)에서 전송된 필드는 포함하지 않을 수 있다.
상기 다이렉트 데이터 NAS IE 필드는 다시 Security IE 필드와 Data IE 필드를 포함할 수 있다.
상기 Security IE 필드는 상기 제 1 데이터가 포함된 상기 Data IE 필드에 보안 적용 여부를 나타내는 Security header type과 EPS security Context를 식별하기 위한 key set identifier, NAS count 또는 무결성 여부를 판단하기 위한 MAC(Message Authentication Code)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 Security header Type은 적용된 보안에 따라, 보안이 적용되지 않았음을 나타내는 not security protected, 무결성 보호만 적용된 것임을 나타내는 Integrity Protected, 무결성 보호 및 암호화가 모두 적용된 것임을 나타내는 Integrity protected and ciphered 중 하나를 나타낼 수 있다.
상기 Data IE 필드는 상기 제 1 데이터 및 상기 제 1 데이터에 상응하는 EPS bearer ID를 포함할 수 있다.
상기 데이터 정보 필드는 추가적인 상향링크 데이터(제 2 데이터)가 발생한 경우에 포함되는 필드로써, 상기 제 1 데이터 외에 상기 제 2 데이터가 발생한 경우 상기 단말은 상기 데이터 정보 필드를 통해 상기 기지국에게 상기 제 2 데이터의 발생 및 할당된 자원(예를 들면, Temporary C-RNTI, C-RNTI)의 해제 시점 연장을 요청할 수 있다.
상기 데이터 정보 필드는 상기 할당된 자원의 해제 연장을 요청하는 시점을 나타내는 연장 요청 시점 필드(예를 들면, Requested extended Timer), 연장 이유를 나타내는 원인(Cause) 필드, 상기 제 2 데이터의 특성 및 크기를 나타내는 QoS IE 및 상기 제 2 데이터의 세션을 식별하기 위한 EPS Bearer ID 등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 상기 UE ID IE, 상기 다이렉트 데이터 NAS IE 필드, 및 상기 제 2 데이터의 EPS Bearer ID를 데이터 전송 요청 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 메시지(UE Direct data transfer message))에 포함하여 MME 에게 전송한다(S16060).
이하, 단계(S16070) 및 단계(S16080)은 상기 도 15a의 단계(S15070) 및 단계(S15080)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
상기 단말은 할당된 자원을 통해 상기 제 2 데이터를 포함하는 전송 메시지(또는, RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 메시지)를 상기 기지국에게 전송한다(S16080).
이때, 상기 제 2 데이터는 암호화될 수 있으며, 이는 상기 제 1 데이터의 암호화 여부 또는 상기 제 2 데이터의 서비스 종류에 따라 결정될 수 있다. 또한, 상기 제 2 데이터가 암호화 되는 경우 AS 키를 통해 암호화될 수 있으며, 앞에서 살펴본 시스템 정보를 통해 전송된 암호화 알고리즘은 아래와 같은 방식으로 결정될 수 있다.
첫 번째로, 상기 단말이 특정 암호화 알고리즘을 선택하는 경우, 상기 단말은 상기 기지국이 지원하는 암호화 알고리즘(예를 들면, eea0, eea1, eea2, ee3-v1130) 중에서 각각 하나씩 선택할 수 있다.
상기 선택된 암호화 알고리즘은 단계(S16050)의 데이터 정보에 포함되거나, 또는 단계(S16080)를 통해 상기 기지국으로 전송될 수 있다.
두 번째로, 상기 보안 알고리즘이 미리 설정된 방식에 의해 선택되는 경우, 상기 단말과 상기 기지국은 미리 설정된 동일한 방식에 의해 암호화를 위한 알고리즘을 선택할 수 있다. 이 경우, 상기 선택된 암호화 및 무결성 보장을 위한 알고리즘은 명시적으로 상기 기지국으로 전달되지 않을 수 있다.
상기 미리 설정된 방식의 예를 들면, 상기 기지국과 상기 단말이 동일하게 지원 가능한 알고리즘 중에서 가장 큰 값을 가지는 알고리즘을 선택할 수 있다. 만약, 상기 기지국이 지원하는 암호화 알고리즘은 eea1, eea2, eea3-v1130이고, 상기 단말이 지원하는 암호화 알고리즘은 eea, eea3-v1130인 경우, 선택된 암호화 알고리즘은 eea30v1130이 될 수 있으며, 이때, 상기 암호화 알고리즘 타입을 열거형(ENUMERATED)으로 정의하여 eea0=1, eea1=2, eea2=3, eea3-v1130=4의 값을 갖도록 할 수 있다.
상기 단계(S16060)를 통해 데이터 전송 메시지를 전송 받은 상기 MME는 무결성 검증 여부 및 상기 제 1 데이터의 복호화 여부를 결정하게 된다.
즉, 상기 MME는 상기 데이터 전송 메시지를 통해 전송 받은 Security IE 필드에 포함된 무결성 적용 여부 및 암호화 적용 여부에 따라 무결성 검증 및 복호화를 수행하게 된다.
만약, 상기 단말이 유효하지 않은 경우 상기 MME 는 데이터 전송 응답 메시지를 통해 상기 기지국에게 상기 제 1 데이터의 전송이 실패하였음을 알릴 수 있으며, 이때, 상기 데이터 전송 응답 메시지는 실패 이유를 포함할 수 있다(S16090).
하지만, 상기 무결성 보호가 적용되지 않았거나 무결성 검증 결과 상기 단말이 유효하다면 상기 MME는 상기 제 1 데이터의 복호화 여부를 판단할 수 있다.
상기 무결성 검증 이후, 상기 MME는 상기 제 1 데이터에 대한 복호화 절차를 수행하게 된다.
만약, 상기 제 1 데이터에 대한 복호화가 실패한 경우, 상기 MME는 전송 응답 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)를 통해 상기 제 1 데이터의 전송이 실패하였음을 상기 기지국에게 알릴 수 있으며, 이때, 상기 데이터 전송 응답 메시지는 실패 이유를 포함할 수 있다(S16100).
하지만, 상기 제 1 데이터가 암호화 되지 않았거나, 복호화에 성공한다면 상기 MME는 상기 EPS Bearer ID에 상응하는 게이트웨이에게 상기 복호화된 제 1 데이터를 전송하고, 추가적인 상향링크 데이터가 존재하는지 여부를 확인하게 된다.
상기 추가적인 상향링크 데이터의 존재 여부 확인은 상기 MME가 전송 받은 데이터 전송 요청 메시지에 추가적인 상향링크 데이터에 대한 EPS Bearer ID가 포함되었는지 여부, 또는 상기 추가 적인 상향링크 데이터가 존재함을 나타내는 별도의 지시자(indicator)가 포함되어 상기 MME에게 전달됨으로써 상기 MME는 추가적인 상향링크 데이터가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
만약, 상기 추가적인 상향링크 데이터, 즉 제 2 데이터에 대한 EPS Bearer ID가 포함되어 있지 않다면, 상기 MME는 추가적인 상향링크 데이터가 없다고 판단하고, 상기 제 1 데이터를 게이트웨이에게 전송하였음을 데이터 전송 응답 메시지(또는, UE 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)를 통해 상기 기지국에게 알릴 수 있다(S16110).
하지만, 상기 제 2 데이터에 대한 EPS Bearer ID가 포함되어 있다면, 상기 MME는 상기 제 2 데이터가 존재한다고 판단하고, 상기 제 2 데이터의 EPS Bearer ID와 관련된 정보를 포함하는 Bearer IE 필드 및 상기 제 1 데이터의 전송 결과를 데이터 전송 응답 메시지(또는, UE 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)를 통해 상기 기지국에게 전송할 수 있다(S16120).
상기 Bearer IE 필드는 상기 제 2 데이터를 전송해야 하는 게이트웨이의 주소 및 터널 ID(예를 들면, GTP-TEID), 상기 단말이 지원하는 암호화 알고리즘 및 사용할 키들을 생성하기 위한 기본 키(예를 들면, KeNB)등과 같은 암호화 관련 정보를 포함할 수 있다.
이때, 암호화 관련 정보는 상기 제 1 데이터의 복호화를 수행한 경우 또는 상기 제 2 데이터의 서비스 종류에 따라 포함될 수 있다.
이후, 상기 기지국은 상기 제 1 데이터의 전송 결과 및 상기 제 1 데이터의 전송과정에서 할당된 자원(예를 들면, Temporary C-RNTI, C-RNTI)의 연장된 시간을 나타내는 연장 시간 정보를 결과 메시지(또는 RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 결과 메시지)를 통해 상기 단말에게 전송하고(S16130), 상기 Bearer IE 필드에 암호화 관련 정보의 포함 여부에 따라 상기 제 2 데이터의 복호화 여부를 결정한다.
만약, 상기 제 2 데이터의 복호화에 실패한 경우, 상기 기지국은 결과 메시지(또는 RRC 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)를 통해 이를 상기 단말에게 알릴 수 있으며, 이때, 상기 결과 메시지는 실패 이유를 포함할 수 있다(S16140).
하지만, 상기 제 2 데이터의 복호화에 성공하거나, 상기 제 2 데이터가 암호화 되어 있지 않아 복호화를 수행하지 않았다면, 상기 기지국은 상기 제 2 데이터를 상응하는 게이트웨이로 전송하고, 전송 결과를 결과 메시지(또는 RRC 다이렉트 업링크 결과 메시지)를 통해 상기 단말에게 알릴 수 있다(S16150).
이후, 상기 연장된 시간이 종료되면, 상기 기지국은 보고 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 상태 보고 메시지)를 통해 상기 연장된 시간이 종료되었음을 알릴 수 있다(S16160).
본 발명의 또 다른 실시예로, 상기 도 16a 및 상기 도 16b에서 상기 MME는 상기 추가적인 상향링크 데이터(제 2 데이터)의 존재 여부를 상기 복호화 과정이 진행됨과 동시에 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 MME는 복호화 과정이 완료될 때까지 기다리지 않고 별도의 메시지를 통해서 상기 Bearer IE 필드를 상기 기지국에게 전송할 수 있다.
상기 기지국은 상기 MME로부터 상기 별도의 메시지를 통해서 상기 Bearer IE 필드를 수신한 시점에서 상기 제 2 데이터의 복호화 여부를 결정할 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 데이터 송수신 중 추가적인 상향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 17a 및 상기 도 17b를 참조하면, 단말은 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency)서비스를 제공하기 위한 데이터를 송신하는 과정에서 추가적인 상향링크 데이터가 발생하는 경우 할당된 자원의 해제 시점을 연장하여 기지국만을 통해 상기 추가 적인 상향링크 데이터를 게이트웨이로 전송할 수 있다.
먼저 단계(S17010) 내지 단계(S17060)은 상기 도 16a의 단계(S16010) 내지 단계(S16060)과, 단계(S17070) 내지 단계(S17100)은 상기 도 16a 및 상기 도 16b의 단계(S16090) 내지 단계(S16120)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
이때, 상기 단계(S17100)에서 전송되는 데이터 전송 응답 메시지에 포함된 Bearer IE는 제 2 데이터에 대한 특성을 나타내는 QoS IE 필드를 더 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 상기 단말로부터 전송 받은 QoS IE 또는 상기 MME로부터 Bearer IE를 통해 전송 받은 QoS IE에 기초하여 상기 단말에게 무선 자원을 할당한다(S17120).
상기 단말은 상기 기지국으로부터 할당된 무선 자원을 통해 상기 제 2 데이터를 포함하는 전송 메시지를 상기 기지국으로 전송하고(S17130), 상기 제 2 데이터를 전송 받은 상기 기지국은 상기 Bearer IE에 상기 암호화 관련 정보의 포함 여부에 따라 상기 제 2 데이터의 복호화 여부를 결정한다.
만약, 상기 제 2 데이터의 복호화에 실패한 경우, 상기 기지국은 결과 메시지(또는 RRC 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)를 통해 이를 상기 단말에게 알릴 수 있으며, 이때, 상기 결과 메시지는 실패 이유를 포함할 수 있다(S17140).
하지만, 상기 제 2 데이터의 복호화에 성공하거나, 상기 제 2 데이터가 암호화 되어 있지 않아 복호화를 수행하지 않았다면, 상기 기지국은 상기 제 2 데이터를 상응하는 게이트웨이로 전송하고, 전송 결과를 결과 메시지(또는 RRC 다이렉트 업링크 결과 메시지)를 통해 상기 단말에게 알릴 수 있다(S17150).
이하, 단계(17160)은 상기 도 16b의 단계(S16160)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 데이터 송수신 중 하향링크 데이터를 송수신하는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 18a 상기 도 18b를 참조하면, 단말은 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency)서비스를 제공하기 위한 데이터를 송신하는 과정에서 상기 저 지연(low latency) 서비스를 제공하기 위한 하향링크 데이터가 발생하는 경우 할당된 자원의 해제 시점을 연장하여 기지국 및 MME(Mobility Management Entity)를 통해 상기 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.
먼저, 상기 도 18a의 단계(S18010) 및 단계(S18030)는 상기 도 15a의 단계(S15010) 및 단계(S15030)와 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
이후, 게이트웨이(예를 들면, S-GW, P-GW, Edge-GW, Centralized GW 등)로부터 저 지연 서비스를 제공하기 위한 하향링크 데이터(제 2 데이터)가 발생한 경우, 상기 게이트 웨이는 상기 제 2 데이터를 MME로 전송한다. 이때, 상기 게이트웨이는 상기 제 2 데이터의 식별자, 즉 EPS bearer ID, 터널 아이디 등을 상기 MME에게 전송할 수 있다.
상기 MME는 상기 제 2 데이터 전송을 위하여 기지국으로 페이징(Paging) 메시지를 전송한다(S18040).
상기 페이징(Paging)메시지는 데이터 전송 방식 여부를 결정하기 위한 DT 컨디션 정보 요소(DT Condition Information Element) 필드 및 페이징 하고자 하는 단말을 나타내는 UE ID IE 필드를 포함한다. 상기 DT 컨티션 정보 요소 필드는 유휴 상태에서 데이터를 전송할 것임을 나타내는 DT 인디케이터(indicator), 상기 표 1에서 설명한 데이터의 특성을 나타내는 QCI, 상기 표 2와 같이 수용할 수 있는 최대 지연 시간(Required packet delay), 또는 상기 데이터와 관련된 EPS bearer ID 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 기지국은 MME로부터 전송된 페이징 메시지의 UE ID IE 필드와 상기 UE로부터 전송된 RRC 다이렉트 전송 요청 메시지의 UE ID IE필드를 비교하여, 저 지연(low latency) 서비스 제공을 위한 상향링크 데이터를 전송하고자 하는 단말과 저 지연(low latency) 서비스 제공을 위한 하향링크 데이터를 수신해야 하는 단말이 일치하면 상기 기지국은 상기 단말에게 할당된 자원(예를 들면, Temporary C-RNTI)의 해제 시점을 연장할 수 있다.
이때, 상기 단말은 아래에서 살펴볼 단계(S18050)의 RRC 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지, 단계(S18090)의 RRC 다이렉트 다운 링크 데이터 전송 메시지 또는 단계(S18110)의 RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 결과 메시지에 할당된 자원의 해제 시점 연장과 관련된 정보를 포함하는 연장 정보 요소(Extension IE)필드를 포함하여 전송함으로써, 상기 단말에게 할당된 자원의 해제 시점 연장을 명시적으로 나타낼 수 있다.
상기 연장 정보 요소필드는 연장된 해제 시점을 나타내는 연장 시점 필드와 연장된 이유를 나타내는 원인(Cause) 필드를 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 상기 요청 메시지에 대한 응답으로 응답 메시지(또는, RRC 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)를 상기 단말에게 전송할 수 있다(S18050).
상기 응답 메시지는, 할당된 자원을 나타내는 UL resource IE 필드, 자원이 할당된 단말을 나타내는 target UE ID IE 필드 및/또는 상기 연장 정보 요소 필드를 포함할 수 있다.
상기 resource IE 필드, 자원이 할당된 단말을 나타내는 target UE ID IE 필드는 상기 도 15a 및 상기 도 15b에서 설명한 것과 동일하다.
상기 단말은 상기 응답 메시지를 통해서 할당된 자원을 이용하여 상기 제 1 데이터를 포함하는 전송 메시지(또는 RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 메시지(RRC Direct UL Data Transfer message))를 상기 기지국으로 전송한다(S18060).
상기 전송 메시지는, 상기 단말을 식별하기 위한 단말 식별자를 나타내는 UE ID IE 필드, 및 MME로 전송해야 하는 상기 저 지연 서비스 데이터를 포함하는 다이렉트 데이터 NAS IE 필드를 포함할 수 있다.
상기 UE ID IE 필드는 상기 UE ID IE는 상기 단말을 관리하는 MME 식별자와 해당 MME 내에서 상기 단말을 구별하는 식별자를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 MME 식별자는 네트워크 식별번호인 PLMN ID(Public Land Mobile Network Identifier), MME 그룹 식별자인 MMEGI, (MME Group Identifier), MME 코드 식별자를 나타내는 MMEC (MME Code), 단말 식별자인 M-TMSI, 어느 통신 기술(예를 들면, 2G, 3G, LTE 또는 LTE-A 등)을 지원하는 MME에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터(Parameter) 또는 MME 외의 다른 entity에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상기 단계(S18030)에서 전송된 필드는 포함하지 않을 수 있다.
상기 다이렉트 데이터 NAS IE 필드는 다시 Security IE 필드와 Data IE 필드를 포함할 수 있다.
상기 Security IE 필드는 상기 제 1 데이터가 포함된 상기 Data IE 필드에 보안 적용 여부를 나타내는 Security header type과 EPS security Context를 식별하기 위한 key set identifier, NAS count 또는 무결성 여부를 판단하기 위한 MAC(Message Authentication Code)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 Security header Type은 적용된 보안에 따라, 보안이 적용되지 않았음을 나타내는 not security protected, 무결성 보호만 적용된 것임을 나타내는 Integrity Protected, 무결성 보호 및 암호화가 모두 적용된 것임을 나타내는 Integrity protected and ciphered 중 하나를 나타낼 수 있다.
상기 Data IE 필드는 상기 제 1 데이터 및 상기 제 1 데이터에 상응하는 EPS bearer ID를 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 상기 UE ID IE와 상기 다이렉트 데이터 NAS IE 필드를 데이터 전송 요청 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 메시지(UE Direct data transfer message))에 포함하여 MME 에게 전송하고(S18070)
상기 MME는 상기 기지국으로부터 전달받은 보안 정보 요소(Security IE) 필드에 포함된 정보에 따라 상기 단말에 대한 유효성(무결성)을 판단하며, 판단 결과에 따라 상기 단말로 상기 제 2 데이터를 전송할지 여부를 결정한다.
즉, 상기 단말이 유효하다면, MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지에 상기 제 2 데이터를 포함시켜 상기 기지국에게 전송한다(S18080)
상기 기지국은 상기 제 2 데이터를 포함하는 전송 메시지(또는 RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지)를 상기 단말에게 전송한다(S18090). 이때, 상기 단계(S18050)에서 상기 연장 정보 요소가 전송되지 않았으면, 상기 전송 메시지에 포함되어 전송될 수 있다.
이후, 상기 MME는 상기 제 1 데이터의 복호화를 수행하고, 상기 제 1 데이터가 복호화 되거나, 복호화가 필요 없는 경우 상기 제 1 데이터를 이에 상응하는 게이트웨이로 전송한다
상기 MME는 상기 제 1 데이터의 전송 결과를 상기 데이터 전송 응답 메시지(또는, UE 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)에 포함시켜 상기 기지국으로 전송하고(S18090), 상기 기지국은 결과 메시지에 상기 전송 결과를 포함시켜 상기 단말에게 전송한다(S18110).
이때, 상기 단계(S18050) 및 상기 단계(S18090)에서 상기 연장 정보 요소가 전송되지 않은 경우, 상기 연장 정보 요소는 상기 결과 메시지에 포함되어 전송될 수 있다.
상기 단말은 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 포함하는 결과 메시지(또는 RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 결과 메시지)를 상기 기지국으로 전송하고(S18120), 상기 기지국은 상기 단말로부터 전송 받은 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 MME 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지에 포함하여 상기 MME로 전송할 수 있다(S18130).
이후, 상기 연장된 시간이 종료되면, 상기 기지국은 보고 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 상태 보고 메시지)를 통해 상기 연장된 시간이 종료되었음을 상기 MME에게 알릴 수 있다(S18140).
본 실시예에서 상기 기지국은 상기 연장 정보 요소 필드를 상기 단말에게 전송하는 것 외에 상기 결과 메시지 전송 이후, 완료 메시지의 전송을 늦추는 방식을 사용하여 자원 해제 시점을 연장 시킬 수 있다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 데이터 송수신 중 하향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 19a 및 상기 도 19b를 참조하면, 단말은 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency)서비스를 제공하기 위한 데이터를 송신하는 과정에서 상기 저 지연(low latency) 서비스를 제공하기 위한 하향링크 데이터가 발생하는 경우 할당된 자원의 해제 시점을 연장하여 기지국을 통해 상기 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.
먼저, 상기 도 19a의 단계(S19010) 및 단계(S19020)는 상기 도 15a의 단계(S15010) 및 단계(S15020)와 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
저 지연 서비스를 제공하기 위한 상향링크 데이터(제 1 데이터)를 전송하기 위한 절차 중, 게이트웨이(예를 들면, S-GW, P-GW, Edge-GW, Centralized GW 등)로부터 단말로 전송하려는 긴급 데이터 또는 저 지연(low latency) 서비스를 제공하기 위한 데이터가 발생한 경우(이하, 제 2 데이터), 상기 게이트웨이는 상기 제 2 데이터가 발생했다는 것을 MME(Mobility Management Entity)에게 통지(Notification) 메시지를 통해서 알려줄 수 있다(S19030).
상기 통지 메시지를 수신한 상기 MME는 상기 데이터를 단말에게 전송하기 위해서 기지국에게 페이징(Paging) 메시지를 전송한다(S19040).
상기 페이징(Paging) 메시지는 상기 데이터를 전송하고자 하는 단말을 나타내는 UE ID IE 필드, 상기 단말이 어떤 방식을 통해서 상기 데이터를 수신할 여부를 결정하기 위한 조건을 나타내는 데이터 전송 조건 IE 필드를 포함할 수 있다.
상기 데이터 전송 조건 IE 필드는 유휴 상태(Idle State)에서 데이터 송수신 여부를 지시하는 인디케이터(indicator), 상기 표 1에 나타난 상기 데이터의 특성을 나타내는 QCI, 상기 저 지연(low latency) 서비스를 제공하기 위해서 요구되는 패킷 송수신 지연을 나타내는 Required packet delay, 또는 상기 데이터에 대응되는 EPS bearer ID 중 적어도 하나를 포함한다.
이후, 상기 단말은 상기 기지국이 유휴 상태에서 상기 저 지연(low latency) 서비스 제공을 위한 데이터 송수신을 지원하는 경우, 상기 단계(S19020)를 통해 할당 받은 자원을 통해 상기 기지국에게 상기 데이터 전송을 요청 하는 RRC 데이터 전송 요청 메시지(RRC Data Transfer Request Message 또는 요청 메시지)를 전송하여 유휴 상태(Idle State)에서의 데이터 전송을 요청한다(S19050).
이때, 상기 RRC 데이터 전송 요청 메시지는 상기 도 15a의 단계(S15030)에서 전송되는 메시지와 동일할 수 있다.
상기 기지국은 상기 MME로부터 전송된 상기 페이징 메시지의 UE ID IE 필드와 상기 단말로부터 전송된 RRC 데이터 전송 요청 메시지의 UE ID IE필드를 비교하여, 상기 제 1 데이터를 전송하고자 하는 단말과 상기 제 2 데이터를 수신해야 하는 단말이 일치하면 상기 기지국은 상기 제 1 데이터를 전송하기 위해 상기 단말에게 할당된 자원(예를 들면, Temporary C-RNTI)의 해제 시점을 연장할 수 있다.
상기 단말은 상기 자원의 해제 시점을 연장하기 위해 아래에서 살펴볼 단계(S19100)의 응답 메시지(또는, RRC 데이터 전송 응답 메시지) 또는 단계(S19150)의 결과 메시지(또는, RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 결과 메시지)에 할당된 자원의 해제 시점 연장과 관련된 정보를 포함하는 연장 정보 요소(Extension EI)필드를 포함하여 전송함으로써, 상기 단말에게 할당된 자원의 해제 시점 연장을 명시적으로 나타낼 수 있다. 상기 연장 정보 요소필드는 연장된 해제 시점을 나타내는 Extended Timer 필드와 연장된 이유를 나타내는 원인(Cause) 필드를 포함할 수 있다.
상기 기지국은 요청 메시지를 통해 전송 받은 상기 UE ID IE 필드와 상기 Data NAS IE 필드를 UE 데이터 전송 요청 메시지에 포함하여 상기 MME로 전송할 수 있으며(S19060), 이때, 상기 기지국과 상기 MME 간의 S1 Application protocol이 이용될 수 있다.
상기 MME는 상기 기지국으로부터 전송받은 Security IE필드에 포함된 정보에 따라 앞에서 살펴본 상기 단말의 유효성(무결성) 검사를 할 수 있으며, 그 결과에 따라 게이트웨이로의 데이터 전송 여부를 결정할 수 있다.
즉, 상기 단말이 유효 하다면, 상기 단말에 대한 보안 설정 및 상기 제 1 데이터에 대한 데이터 경로 설정을 위해 필요한 정보를 UE 데이터 전송 응답 메시지에 포함시켜 전송할 수 있다(S19080).
또한, 상기 MME는 자신이 페이징할 단말 식별자와 상기 기지국으로부터 전송 받은 UE IE ID 필드 내에 포함된 단말 식별자를 비교할 수 있으며, 비교 결과 상기 단말 식별자가 일치하면 상기 MME는 상기 제 2 데이터에 대응하는 게이트웨이에게 상기 제 2 데이터를 전송할 기지국의 정보와, 상기 데이터가 유휴 상태(Idle State)에서 전송됨을 베어러 수정 요청 메시지를 통해서 전송하고(S19070), 상기 게이트웨이로부터 이에 대한 응답으로 베어러 수정 응답 메시지를 수신할 수 있다(S19110).
이후, 상기 MME는 전송되는 메시지들의 암호화 및 무결성 보호를 위한 보안 관련 정보 및 상기 제 2 데이터와 관련된 정보를 MME 데이터 전송 요청 메시지에 포함하여 상기 기지국에게 전송한다(S19090).
하지만, 상기 단말 식별자가 일치 하지 않는다면 상기 MME는 상기 단말에 대한 보안 설정 및 데이터 경로 설정을 위해 필요한 정보를 전송하지 않을 수 있다.
상기 보안 관련 정보는 상기 단말이 지원하는 암호화 알고리즘, 상기 단말이 지원하는 무결성 보호 알고리즘 및/또는 상기 도 10에서 살펴본 AS Security 절차에서 암호화 및 무결성 보호를 위한 키들을 생성하기 위한 기본 키(예를 들면, KeNB)를 포함할 수 있다.
상기 데이터와 관련된 정보는 상기 데이터 전송을 위한 경로를 식별하기 위한 EPS bearer ID, 상기 데이터의 특성을 나타내는 QoS, 상기 데이터의 크기, 상기 데이터를 전송하고자 하는 게이트웨이의 주소 및/또는 상기 데이터를 상기 게이트웨이까지 전송하기 위한 터널을 나타내는 터널 아이이디(예를 들면, GTP-TEID)를 포함할 수 있다.
이때, 앞에서 설명한 미리 설정된 방식에 의해서 암호화 알고리즘 및 무결성 보호을 위한 알고리즘을 선택하는 경우, 상기 기지국은 상기 MME로부터 상기 단말이 지원하는 암호화 및 무결성 보호을 위한 알고리즘을 전송 받을 수 있기 때문에 상기 단말이 어떤 암호화 및 무결성 보장을 위한 알고리즘을 사용할 지 알 수 있다.
이후, 상기 기지국은 상기 단말이 전송하고자 하는 상기 데이터의 EPS bearer ID에 대응되는 QoS(Quality of Service), 예를 들면, 상기 표 1과 같은 QCI, 또는 상기 데이터의 사이즈에 따른 전송 시급성에 따라 자원 할당 시점 및 자원 할당 크기를 결정할 수 있으며, 해당 자원 할당 정보를 나타내는 UL resource IE를 응답 메시지(또는, RRC 데이터 전송 응답 메시지(Direct Data Transfer response message))에 포함하여 상기 단말에게 전송한다(S19100).
이때, 상기 RRC 데이터 전송 응답 메시지는 앞에서 설명한 바와 같이, 할당된 자원의 해제 시점 연장과 관련된 정보를 포함하는 연장 정보 요소(Extension EI)필드를 포함할 수 있다.
상기 단말은 상기 제 1 데이터 및 상기 제 1 데이터에 대응되는 EPS bearer ID를 포함하는 데이터 IE 필드를 전송 메시지(또는, RRC 업링크 데이터 전송 메시지(RRC UL Data Transfer Message))에 포함시켜 상기 기지국에게 전송한다(S19120).
상기 전송 메시지는 상기 단말에 의해서 암호화 및 무결성 보호된다. 즉, 상기 단말의 PDCP 계층은 무결성 보호 알고리즘을 이용하여 상기 전송 메시지에 무결성 보호를 수행한다. 이때, 상기 무결성 보호 알고리즘의 입력 필드는 Count(예를 들면, Hyper frame number + PDCP sequence number), 상기 데이터의 전송 방향을 나타내는 Direction, 상기 데이터의 전송 경로를 식별하기 위한 Bearer ID, 상기 도 10에서 살펴본 AS Security 절차에서 무결성 보호를 위한 무결성 키 및 상기 RRC 업링크 데이터 전송 메시지가 될 수 있다. 상기 무결성 보호 알고리즘의 실행 결과로 나온 인증 코드(MAC-I, Message Authentication Code for Integrity)는 상기 RRC 업링크 데이터 전송 메시지와 함께 암호화 절차를 거치게 된다.
상기 암호화 절차는 암호화 알고리즘을 이용하여 수행되게 된다. 상기 암호화 알고리즘의 입력 필드는 Count(예를 들면, Hyper frame Number + PDCP sequence number), 상기 데이터의 전송 방향을 나타내는 Direction, 상기 데이터의 전송 경로를 식별하기 위한 Bearer ID, 상기 도 10에서 살펴본 AS Security 절차에서 암호화를 위한 키 및 키 스트림(Key Stream)의 길이가 될 수 있다.
상기 RRC 업링크 데이터 전송 메시지와 상기 인증 코드는 상기 암호화 알고리즘의 결과로 나온 암호화 키 스트림(Key Stream)에 의해 마스킹(XOR operation)됨으로써 암호화 될 수 있다.
이후, 상기 단말의 PDCP 계층은 상기 RRC 업링크 데이터 전송 메시지의 보안 적용 여부를 나타내는 Security type을 포함하는 PDCP 헤더를 추가한다.
상기 Security Type은 적용된 보안에 따라, 보안이 적용되지 않았음을 나타내는 not security protected, 무결성 보호만 적용된 것임을 나타내는 Integrity Protected, 무결성 보호 및 암호화가 모두 적용된 것임을 나타내는 Integrity protected and ciphered 중 하나를 나타낼 수 있다.
상기 전송 메시지를 수신한 상기 기지국은 상기 메시지를 복호화 하고 무결성 여부를 확인하여, 그 결과에 따라 상기 게이트 웨이(예를 들면, S-GW, P-GW, Edge-GW, Centralized GW)로 상기 제 1 데이터의 전송 여부를 결정하게 된다.
즉, 상기 단말로부터 전송된 상기 전송 메시지가 변조(또는 훼손)되거나 손실되지 않았다면, 상기 기지국은 상기 데이터의 EPS Bearer ID에 상응하는 게이트웨이에게 상기 제 1 데이터를 전송한다(S19130).
이후, 상기 기지국은 상기 게이트웨이로부터 상기 제 2 데이터를 전송 받을 수 있으며(S19140), 상기 단말에게 결과 메시지(또는, RRC 업 링크 데이터 전송 결과 메시지)를 전송하여 상기 제 1 데이터가 성공적으로 전송되었는지 여부를 알릴 수 있다(S19150). 이때, 상기 결과 메시지는 상기 단계(S19100)에서 상기 연장 정보 요소(Extension EI) 필드가 전송되지 않은 경우, 상기 연장 정보 요소 필드를 포함할 수 있다.
상기 기지국은 상기 게이트웨이로부터 전송 받은 상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 데이터에 대응되는 EPS bearer ID를 포함하는 데이터 IE 필드를 전송 메시지(또는, RRC 다운링크 데이터 전송 메시지)에 포함시켜 상기 단말에게 전송한다(S19160).
상기 RRC 다운링크 데이터 전송 메시지는 상기 기지국에 의해서 암호화 및 무결성 보호된다. 즉, 상기 기지국의 PDCP 계층은 보호 알고리즘을 이용하여 상기 RRC 다운링크 데이터 전송 메시지에 무결성 보호를 수행한다.
이때, 상기 무결성 보호 알고리즘의 입력 필드는 Count(예를 들면, Hyper frame number + PDCP sequence number), 상기 데이터의 전송 방향을 나타내는 Direction, 상기 데이터의 전송 경로를 식별하기 위한 Bearer ID, 상기 도 10에서 살펴본 AS Security 절차에서 무결성 보호를 위한 키 및 상기 RRC 다운링크 데이터 전송 메시지가 될 수 있다. 상기 무결성 보호 알고리즘의 실행 결과로 나온 인증 코드(MAC-I, Message Authentication Code for Integrity)는 상기 RRC 다운링크 데이터 전송 메시지와 함께 암호화 과정을 거치게 된다.
상기 암호화 과정은 암호화 알고리즘을 이용하여 수행되게 된다. 상기 암호화 알고리즘의 입력 필드는 Count(예를 들면, Hyper frame Number + PDCP sequence number), 상기 데이터의 전송 방향을 나타내는 Direction, 상기 데이터의 전송 경로를 식별하기 위한 Bearer ID, 상기 도 10에서 살펴본 AS Security 절차에서 암호화를 위한 키 및 키 스트림(Key Stream)의 길이가 될 수 있다.
상기 RRC 다운링크 데이터 전송 메시지와 상기 인증 코드는 상기 암호화 알고리즘의 결과로 나온 암호화 키 스트림(Key Stream)에 의해 마스킹(XOR operation)됨으로써 암호화 될 수 있다.
이후, 상기 단말의 PDCP 계층은 상기 RRC 다운링크 데이터 전송 메시지의 보안 적용 여부를 나타내는 Security type을 포함하는 PDCP 헤더를 추가한다.
상기 Security Type은 적용된 보안에 따라, 보안이 적용되지 않았음을 나타내는 not security protected, 무결성 보호만 적용된 것임을 나타내는 Integrity Protected, 무결성 보호 및 암호화가 모두 적용된 것임을 나타내는 Integrity protected and ciphered 중 하나를 나타낼 수 있다.
상기 RRC 다운링크 데이터 전송 메시지를 수신한 상기 단말은 상기 RRC 다운링크 데이터 전송 메시지를 복호화 하고 무결성 여부를 검사한다.
검사 결과, 상기 기지국으로부터 전송된 상기 RRC 다운링크 데이터 전송 메시지가 변경되거나 손실되지 않았다면, 상기 단말은 상기 기지국에게 결과 메시지(또는, RRC 다운 링크 데이터 전송 결과 메시지)를 전송하여 상기 데이터가 성공적으로 전송되었음을 알린다(S19170).
상기 결과 메시지를 수신한 상기 기지국은 상기 MME에게 MME 데이터 전송 응답 메시지를 전송하여 상기 데이터의 전송 결과를 알릴 수 있으며(S19180), 상기 연장된 시간이 종료되면, 보고 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 상태 보고 메시지)를 상기 MME에게 전송해 상기 연장된 시간이 종료되었음을 알릴 수 있다(S19190).
도 20a 및 도 20b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 상향링크 데이터를 송수신하는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 20a 및 상기 도 20b를 참조하면, 단말은 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency)서비스를 제공하기 위한 데이터를 수신하는 과정에서 상기 저 지연(low latency) 서비스를 제공하기 위한 상향링크 데이터가 발생하는 경우 기지국 및 MME를 통해 상기 상향링크 데이터를 수신할 수 있다.
구체적으로 단말은 기지국으로부터 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 하향링크 데이터(제 1 데이터)의 수신에 필요한 정보를 포함하는 시스템 정보(System Information)를 상기 기지국으로부터 전송 받을 수 있다(S20010).
상기 시스템 정보는 상기 기지국이 주기적으로 전송하는 메시지로써, 상기 기지국이 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency) 서비스 제공을 위한 데이터 송수신을 지원하는지 여부를 나타내는 지원(Support) 필드 및 상기 데이터의 송수신을 위한 임의 접속 절차(Random Access Procedure)에서 사용하는 자원 정보를 포함할 수 있다.
이후, 게이트웨이(예를 들면, S-GW, P-GW, Edge-GW, Centralized GW 등)로부터 상기 제 1 데이터가 발생한 경우, 상기 게이트 웨이는 상기 제 1 데이터를 MME로 전송한다. 이때, 상기 게이트웨이는 상기 제 1 데이터의 식별자, 즉 EPS bearer ID, 터널 아이디 등을 상기 메시지에 포함하여 상기 MME에게 전송할 수 있다.
상기 MME는 상기 데이터 전송을 위하여 기지국으로 페이징(Paging) 메시지를 전송하며(S20020), 상기 기지국은 상기 페이징(Paging) 메시지를 상기 단말에게 전달 한다(S20030).
상기 페이징(Paging)메시지는 데이터 전송 방식 여부를 결정하기 위한 DT 컨디션 정보 요소(DT Condition Information Element) 필드 및 페이징 하고자 하는 단말을 나타내는 UE ID IE 필드를 포함한다. 상기 DT 컨티션 정보 요소 필드는 유휴 상태에서 데이터를 전송할 것임을 나타내는 DT 인디케이터(indicator), 상기 표 1에서 설명한 데이터의 특성을 나타내는 QCI, 상기 표 2와 같이 수용할 수 있는 최대 지연 시간(Required packet delay), 또는 상기 데이터와 관련된 EPS bearer ID 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 단말이 상기 페이징(Paging) 메시지의 DT 조건 IE 필드에 포함된 조건을 충족하면, 상기 단말은 상기 기지국과 상기 도 13에서 설명한 랜덤 액세스 절차를 수행하게 된다(S20040). 예를 들면, 아래와 같은 페이징 메시지를 수신한 경우, 상기 단말이 아래의 페이징 메시지에 포함된 조건을 만족한다면 상기 기지국과 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다.
- DT 인디케이터 값이 1인 페이징 메시지 수신(DT 인디케이터의 값이 ‘1’인 경우 유휴 상태(Idle State)에서 데이터 송수신을 의미함)
- Packet delay budget이 특정 값 이하에 상응하는 QCI가 포함된 페이징 메시지를 수신
- Packet delay budget이 특정 값 이하에 상응하는 EPS bearer ID가 포함된 페이징 메시지를 수신
- Required packet delay가 특정 값 이하의 값을 포함한 페이징 메시지를 수신
상기 랜덤 액세스 절차를 수행하기 위해서 상기 단말은 상기 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)을 기지국으로 전송하고, 상기 기지국은 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하면 랜덤 액세스 응답 메시지(Random Access Response)를 상기 단말로 전송한다.
구체적으로, 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 대한 하향 스케쥴링 정보는 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)로 CRC 마스킹되어 L1 또는 L2 제어채널(PDCCH) 상에서 전송될 수 있다. RA-RNTI로 마스킹된 하향 스케쥴링 신호를 수신한 UE는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로부터 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하여 디코딩 할 수 있다. 이후, UE는 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 자신에게 지시된 랜덤 액세스 응답 정보가 있는지 확인한다.
자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 존재하는지 여부는 UE가 전송한 프리앰블에 대한 RAID(Random Access Preamble ID)가 존재하는지 여부로 확인될 수 있다.
상기 랜덤 액세스 응답 정보는 동기화를 위한 타이밍 옵셋 정보를 나타내는 TA(Timing Alignment), 상향링크에 사용되는 무선자원 할당 정보, UE 식별을 위한 임시 식별자(예: Temporary C-RNTI) 등을 포함한다.
이후, 상기 단말은 저 지연(low latency) 서비스 제공을 위한 상향링크 데이터(제 2 데이터)가 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 제 2 데이터가 존재하는 경우, 상기 제 2 데이터 전송을 위한 절차를 수행하게 된다.
상기 단말은 상기 제 2 데이터 전송 요청을 위해 요청 메시지(또는, RRC 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지(RRC Direct Data Transfer request message))를 상기 기지국 에게 전송할 수 있다(S20050). 상기 요청 메시지는 상기 도 15a 및 상기 도 15b에서 설명한 UE ID IE 필드, Tx Indicator, QoS IE 필드, 다이렉트 데이터 NAS 정보 요소 필드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 Tx Indicator는 양방향의 데이터 송수신을 위한 요청임을 나타내기 위한 값을 포함할 수 있으며, 상기 기지국은 상기 단말로부터 전송 받은 UE ID IE 필드 및 다이렉트 데이터 NAS 정보 요소 필드를 페이징 응답 메시지에 포함하여 S1 Application protocol을 이용하여 상기 MME에게 전송할 수 있다(S20060).
상기 기지국은 상기 제 2 데이터에 상응하는 QoS IE 필드의 정보에 따라, 즉 상기 QCI, 상기 최대 지연 시간 또는 상기 데이터 사이즈에 따른 전송 시급성에 따라 자원 할당 시점 및 자원 할당 크기를 결정할 수 있으며, 해당 자원 할당 정보를 나타내는 UL resource IE를 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지(Direct Data Transfer response message 또는 응답 메시지)에 포함하여 상기 단말에게 전송한다(S20070).
상기 랜덤 액세스 절차에서 동일한 자원 및 랜덤 액세스 코드(혹은 프리엠블)를 선택한 복수 개의 단말들이 존재할 수 있기 때문에, 상기 응답 메시지는 상기 할당된 자원이 어떤 단말에게 할당된 것임을 나타내는 타겟 UE ID IE(target UE ID IE) 필드를 포함할 수 있다.
상기 타겟 UE ID IE 필드는 상기 단계(S20050)에서 수신한 UE ID IE를 포함하는 하나 이상의 필드들로 구성될 수 있으며, 상기 표 3과 같은 포맷을 가질 수 있다.
상기 MME는 상기 기지국으로부터 전달받은 보안 정보 요소(Security IE) 필드에 포함된 정보에 따라 상기 단말에 대한 유효성(무결성)을 판단하며, 판단 결과에 따라 상기 단말로 데이터를 전송할지 여부를 결정한다.
이후, 상기 단말은 상기 응답 메시지를 통해서 할당된 자원을 통해 상기 제 2 데이터를 포함하는 전송 메시지(또는, RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 메시지(RRC Direct UL Data Transfer message))를 상기 기지국에게 전송한다(S20080).
상기 전송 메시지는, 상기 단말을 식별하기 위한 단말 식별자를 나타내는 UE ID IE 필드 및 상기 제 2 데이터를 포함하는 다이렉트 데이터 NAS IE 필드를 포함할 수 있으며, 상기 필드 중 상기 단계(S20050)에서 전송된 필드는 전송되지 않을 수 있다.
이후, 상기 기지국은 상기 단말로부터 전송 받은 상기 UE ID IE 필드와 상기 다이렉트 데이터 NAS IE 필드를 데이터 전송 요청 메시지(또는, UE 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지)에 포함하여 MME 에게 전송한다(S20090).
상기 MME는 상기 단말이 유효하다면, MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지의 다이렉트 데이터 NAS 정보 요소(Direct Data NAS IE) 필드에 상기 제 1 데이터를 포함시켜 상기 기지국에게 전송하고(S20100), 상기 기지국으로부터 전송 받은 제 2 데이터를 복호화하여 이에 상응하는 게이트웨이로 전송하고, 전송 결과를 전송 응답 메시지(또는, UE 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)에 포함하여 상기 기지국에게 전송한다(S20130).
상기 기지국은 상기 MME로부터 전송 받은 상기 다이렉트 데이터 NAS 정보 요소 필드를 다운링크 데이터 전송 메시지(또는, RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지(RRC Direct DL Data Transfer message))에 포함하여 상기 단말에게 전송한다(S20110).
상기 단말은 상기 기지국에게 상기 데이터가 성공적으로 수신되었는지 여부를 결과 메시지(또는, RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 결과 메시지)에 포함하여 전송하고(S20120), 상기 기지국은 상기 전송 결과를 전송 응답 메시지(또는, MME 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)에 포함하여 상기 MME 에게 전송한다(S20140).
이후, 상기 기지국은 상기 MME로부터 전송 받은 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 결과 메시지(또는, RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 결과메시지)에 포함하여 상기 단말에게 전송하며(S20150), 무선 자원의 할당된 시간이 종료되면(normal timer), 보고 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 상태 보고 메시지)를 상기 MME에게 전송해 상기 할당된 자원이 해제되었음을 알릴 수 있다(S20160).
도 21a 및 도 21b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 상향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 21a 및 상기 도 21b를 참조하면, 단말은 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency)서비스를 제공하기 위한 데이터를 수신하는 과정에서 상기 저 지연(low latency) 서비스를 제공하기 위한 상향링크 데이터가 발생하는 경우 할당된 자원의 해제 시점을 연장하여 기지국 및 MME를 통해 상기 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.
먼저, 단계(S21010) 내지 단계(S21040)은 상기 도 20a의 단계(S20010) 내지 단계(S20040)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
단말은 게이트웨이로부터 전송되는 저 지연 서비스를 제공하기 위한 하향링크 데이터(제 1 데이터)의 수신 요청을 위해 요청 메시지(또는, RRC 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지(RRC Direct Data Transfer request message))를 상기 기지국 에게 전송할 수 있다(S21050). 상기 요청 메시지는 상기 도 15a 및 상기 도 15b에서 설명한 UE ID IE 필드, Tx Indicator, 다이렉트 데이터 NAS 정보 요소 필드를 포함할 수 있다.
상기 UE ID IE는 상기 단말을 관리하는 MME 식별자 및 해당 MME 내에서 상기 단말을 구별하는 식별자를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 사업자 네트워크 식별번호인 PLMN ID(Public Land Mobile Network Identifier), MME 그룹 식별자인 MMEGI, (MME Group Identifier), MME 코드 식별자를 나타내는 MMEC (MME Code), 단말 식별자를 나타내는 M-TMSI(MME Temporary Mobile Subscriber Identity), 어느 통신 기술을 지원하는 MME에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터(Parameter) 또는 MME 외의 다른 entity에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
만약, 상기 MME 식별자에 상응하는 MME와 상기 기지국간의 직접적인 통신 경로(예를 들면, S1 interface)가 존재하지 않는다면, 상기 기지국은 다른 MME에게 단말에 대한 인증 및 컨텍스트(Context) 정보 처리를 요청할 수 있으며, 상기 MME와 상기 다른 MME는 상기 단말에 대한 컨텍스트(Context) 정보를 교환할 수도 있다.
상기 다이렉트 데이터 NAS 정보 요소 필드는 상기 단말의 유효성(무결성)을 판단하기 위한 보안 정보 요소(Security IE: Security Information Element) 필드를 포함할 수 있다. 상기 보안 정보 요소 필드는 무결성 여부를 판단하기 위한 보안 헤더 타입(Security header type), EPS 보안 컨텍스트(Security Context)를 식별하기 위한 key set identifier 및 NAS counter, 및 무결성 여부를 판단하기 위한 인증 코드(MAC: Message Authentication Code) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 보안 헤더 타입은 무결성 보호 적용 여부 및 암호화 적용 여부를 나타낸다.
상기 기지국은 상기 단말로부터 전송 받은 UE ID IE 필드 및 다이렉트 데이터 NAS 정보 요소 필드를 페이징 응답 메시지에 포함하여 S1 Application protocol을 이용하여 상기 MME에게 전송할 수 있다(S21060).
이후, 상기 기지국은 상기 제 1 데이터가 전송되는 단말을 나타내는 타겟 UE ID IE(target UE ID IE) 필드를 포함하는 응답 메시지(또는 RRC 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)를 상기 단말에게 전송할 수 있다(S21070).
상기 타겟 UE ID IE 필드는 상기 단계(S21050)에서 수신한 UE ID IE를 포함하는 하나 이상의 필드들로 구성될 수 있으며, 상기 표 3과 같은 포맷을 가질 수 있다.
상기 MME는 상기 기지국으로부터 상기 페이징 응답 메시지를 통해 전달받은 보안 정보 요소(Security IE) 필드에 포함된 정보에 따라 상기 단말에 대한 유효성(무결성)을 판단하며, 판단 결과에 따라 상기 단말로 데이터를 전송할지 여부를 결정한다.
즉, 상기 단말이 유효하다면, 상기 MME는 MME 다이렉트 데이터 전송 메시지의 다이렉트 데이터 NAS 정보 요소(Direct Data NAS IE) 필드에 상기 제 1 데이터를 포함시켜 상기 기지국으로 전송한다(S21080).
만약, 상기 단말이 유효하지 않다면, 상기 MME는 상기 기지국을 통해 상기 단말에게 인증이 실패하였음을 알린다.
상기 다이렉트 데이터 NAS 정보 요소 필드는 보안 정보 요소(Security IE) 필드 및 데이터 정보 요소(Data IE) 필드를 포함할 수 있다.
상기 Security IE 필드는 상기 Data IE 필드에 보안 적용 여부를 나타내는 Security header type과 EPS security Context를 식별하기 위한 key set identifier, NAS count 또는 무결성 여부를 판단하기 위한 MAC(Message Authentication Code)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 Security header Type은 적용된 보안에 따라, 보안이 적용되지 않았음을 나타내는 not security protected, 무결성 보호만 적용된 것임을 나타내는 Integrity Protected, 무결성 보호 및 암호화가 모두 적용된 것임을 나타내는 Integrity protected and ciphered 중 하나를 나타낼 수 있다.
상기 Data IE 필드는 상기 제 1 데이터 및 상기 제 1 데이터에 상응하는 EPS bearer ID를 포함할 수 있다.
이후, 상기 단말은 저 지연 서비스를 제공하기 위한 상향링크 데이터(제 2 데이터)가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 만약 상기 제 2 데이터가 존재한다면 상기 단말은 단계(S21100)을 통해 자신에게 할당된 자원(예를 들면, Temporary C-RNTI, C-RNTI)의 해제 시점 연장을 요청할 수 있다.
상기 기지국은 상기 다이렉트 데이터 NAS IE 필드를 전송 메시지(또는, RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지(RRC Direct DL Data Transfer message))에 포함하여 상기 단말에게 전송한다(S21090).
상기 단말은 상기 암호화된 데이터 IE를 해독하며, 상기 기지국에게 상기 데이터가 성공적으로 전송되었는지 여부를 결과 메시지(또는, RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 결과 메시지)를 통해 알린다(S21100).
이때, 앞에서 살펴본 바와 같이 상기 제 2 데이터를 전송하기 위해 할당된 자원의 해제 시점의 연장을 할 수 있으며, 상기 결과 메시지에 상기 해제 시점 연장과 관련된 정보를 포함하는 연장 정보 요소(Extension IE)필드를 포함하여 전송함으로써, 상기 기지국에게 할당된 자원의 해제 시점 연장을 요청할 수 있다.
상기 연장 정보 요소필드는 연장된 해제 시점을 나타내는 연장 시점 필드, 연장된 이유를 나타내는 원인(Cause) 필드 및 상기 제 2 데이터의 특성 및 크기를 나타내는 QoS IE 필드 등을 포함할 수 있다.
상기 기지국은 상기 단말로부터 전송 받은 전송 결과를 전송 응답 메시지(또는, MME 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)에 포함하여 상기 MME 에게 전송한다(S21110).
상기 기지국은 상기 제 2 데이터의 전송을 위해 상기 단말로부터 전송된 연장 정보 요소 필드의 QoS IE에 상응하는 무선 자원을 상기 단말에게 할당한다(S21120).
상기 단말은 상기 단계(S21120)에서 할당된 무선 자원을 통해 상기 제 2 데이터를 전송 메시지(또는 RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 메시지)에 포함하여 상기 기지국으로 전송할 수 있다(S21130).
이때, 상기 제 2 데이터는 상기 제 1 데이터와 암호화 여부 등이 동일하거나 다르게 처리될 수 있으며, 암호화가 되는 경우 NAS 키를 통해 암호화될 수 있다.
상기 제 2 데이터를 전송 받은 상기 기지국은 상기 제 2 데이터가 포함된 데이터 IE 필드를 데이터 전송 요청 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지)를 통해 상기 MME에게 전송할 수 있으며(S21140), 상기 제 2 데이터의 복호화에 성공하거나, 상기 제 2 데이터가 복호화가 필요 없는 경우 상기 제 2 데이터에 상응하는 게이트웨이에게 상기 제 2 데이터를 전송할 수 있다.
이후, 상기 MME는 전송 응답 메시지(또는, UE 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)에 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 포함하여 상기 기지국에게 전송하며(S21150), 상기 기지국은 상기 MME로부터 전송 받은 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 결과 메시지(또는, RRC 업 링크 데이터 전송 결과 메시지)에 포함하여 상기 단말에게 전송할 수 있다(S21160).
상기 기지국은 상기 연장된 시간이 종료되면, 보고 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 상태 보고 메시지)를 상기 MME에게 전송해 상기 연장된 시간이 종료되었음을 알릴 수 있다(S21170).
도 22a 및 도 22b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 상향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 22a 및 상기 도 22b를 참조하면, 단말은 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연(low latency)서비스를 제공하기 위한 데이터를 수신하는 과정에서 상기 저 지연(low latency) 서비스를 제공하기 위한 상향링크 데이터가 발생하는 경우 할당된 자원의 해제 시점을 연장하여 기지국을 통해 상기 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.
구체적으로, 게이트웨이(예를 들면, S-GW, P-GW, Edge-GW, Centralized GW 등)로부터 단말로 전송하려는 긴급 데이터 또는 저 지연(low latency) 서비스를 제공하기 위한 데이터(제 1 데이터)가 발생한 경우, 상기 게이트웨이는 상기 제 1 데이터가 발생했다는 것을 MME(Mobility Management Entity)에게 통지(Notification) 메시지를 통해서 알려줄 수 있다(S22010).
상기 통지 메시지를 수신한 상기 MME는 상기 단말로 전송할 상기 제 1 데이터가 존재한다는 것을 상기 기지국에게 알리기 위해서, 상기 기지국에게 페이징(Paing) 메시지를 전송하며(S22020), 상기 기지국은 상기 페이징(Paging) 메시지를 상기 단말에게 전송한다(S22030)
상기 페이징(Paging) 메시지는 상기 데이터를 전송하고자 하는 단말을 나타내는 UE ID IE 필드, 상기 단말이 어떤 방식을 통해서 상기 데이터를 수신할 여부를 결정하기 위한 조건을 나타내는 데이터 전송 조건 IE 필드, 유휴 상태(Idle State)에서 데이터 송수신을 하기 위해 필요한 시스템 정보를 포함하는 지원 IE 필드를 포함할 수 있다.
상기 데이터 전송 조건 IE 필드는 유휴 상태(Idle State)에서 데이터 송수신 여부를 지시하는 인디케이터(indicator), 상기 표 1에 나타난 상기 데이터의 특성을 나타내는 QCI, 상기 저 지연(low latency) 서비스를 제공하기 위해서 요구되는 패킷 송수신 지연을 나타내는 Required packet delay, 또는 상기 데이터에 대응되는 EPS bearer ID 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 지원 IE 필드는 상기 기지국이 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연 서비스 제공을 위한 데이터 송수신을 지원하는지 여부, 임의 접속 절차를 위한 자원 정보 또는 상기 기지국이 지원하는 보안 알고리즘 중 적어도 하나를 포함한다.
이때, 상기 지원 IE 필드는 상기 기지국이 전송하는 시스템 정보(System Information) 메시지를 통해서 전송될 수도 있다(S22040).
상기 단말은 상기 페이징(Paging) 메시지 또는 상기 시스템 정보(System Information) 메시지에 포함된 보안 알고리즘이 다수인 경우 그 중 하나를 선택할 수 있으며, 상기 도 16a 및 상기 도 16b에서 살펴본 것과 같은 방법으로 상기 보안 알고리즘을 선택할 수 있다.
상기 선택된 암호화 알고리즘과 상기 무결성 보장 알고리즘은 이후, 단계(S22060)를 통해서 상기 기지국으로 전송될 수 있다.
상기 시스템 정보를 수신한 상기 단말은 상기 기지국이 유휴 상태에서 저 지연 서비스 제공을 위한 데이터 송수신을 지원하지 않는 경우, 연결 상태로 천이하여 데이터를 송수신하기 위해 상기 기지국과 상기 도 13에서 살펴본 임의 접속 절차를 수행한다.
하지만, 상기 전송 조건 IE 필드에 포함된 아래와 같은 조건을 하나 이상 만족하는 경우 상기 단말은 상기 데이터의 송수신을 위한 자원 할당을 요청하기 위해서 상기 기지국과 상기 도 13에서 살펴본 임의 접속 절차를 수행하게 된다(S22050).
- 상기 페이징 메시지에 포함된 상기 인디케이터가 유휴 상태에서 데이터 송수신을 지시하는 경우
- Packet delay budget이 특정 값 이하에 상응하는 QCI가 포함된 페이징 메시지를 수신
- Packet delay budget이 특정 값 이하에 상응하는 EPS bearer ID가 포함된 페이징 메시지를 수신
- Required packet delay가 특정 값 이하의 값을 포함한 페이징 메시지를 수신
상기 임의 접속 절차에서 상기 단말은 상기 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)을 기지국으로 전송하고, 상기 기지국은 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하면 랜덤 액세스 응답 메시지(Random Access Response)를 상기 단말로 전송한다.
구체적으로, 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 대한 하향 스케쥴링 정보는 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)로 CRC 마스킹되어 L1 또는 L2 제어채널(PDCCH) 상에서 전송될 수 있다. RA-RNTI로 마스킹된 하향 스케쥴링 신호를 수신한 UE는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로부터 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하여 디코딩 할 수 있다. 이후, UE는 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 자신에게 지시된 랜덤 액세스 응답 정보가 있는지 확인한다.
자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 존재하는지 여부는 UE가 전송한 프리앰블에 대한 RAID(Random Access Preamble ID)가 존재하는지 여부로 확인될 수 있다.
상기 랜덤 액세스 응답 정보는 동기화를 위한 타이밍 옵셋 정보를 나타내는 TA(Timing Alignment), 상향링크에 사용되는 무선자원 할당 정보, UE 식별을 위한 임시 식별자(예: Temporary C-RNTI) 등을 포함한다.
상기 기지국이 유휴 상태에서 상기 저 지연(low latency) 서비스 제공을 위한 데이터 송수신을 지원하는 경우, 상기 단말은 할당 받은 자원을 통해 상기 기지국에게 상기 제 1 데이터 전송을 요청 하는 요청 메시지(또는, RRC 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지(RRC Data Transfer Request Message))를 전송하여 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연 서비스를 제공하기 위한 데이터 수신을 요청한다(S22060).
상기 요청 메시지는 메시지 종류를 나타내는 메시지 타입 필드, 상기 단말을 식별하기 위한 단말 식별자를 나타내는 UE ID IE 필드, 상기 RRC 데이터 전송 요청 메시지가 데이터 전송을 위한 메시지 인지 또는 데이터 수신을 위한 메시지인지 여부를 나타내는 Tx 인디케이터(Indicator), 상기 메시지가 데이터 수신을 위한 요청(즉, 하향링크 데이터)인 경우에 상기 단말의 유효성 판단을 위한 정보를 나타내는 Data NAS IE 필드를 포함한다.
상기 UE ID IE는 상기 단말을 관리하는 MME 식별자 및 해당 MME 내에서 상기 단말을 구별하는 식별자를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 사업자 네트워크 식별번호인 PLMN ID(Public Land Mobile Network Identifier), MME 그룹 식별자인 MMEGI, (MME Group Identifier), MME 코드 식별자를 나타내는 MMEC (MME Code), 단말 식별자를 나타내는 M-TMSI(MME Temporary Mobile Subscriber Identity), 어느 통신 기술을 지원하는 MME에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터(Parameter) 또는 MME 외의 다른 entity에게 할당 받은 식별자인지 구별해주는 파라미터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
만약, 상기 MME 식별자에 상응하는 MME와 상기 기지국간의 직접적인 통신 경로(예를 들면, S1 interface)가 존재하지 않는다면, 상기 기지국은 다른 MME에게 단말에 대한 인증 및 컨텍스트(Context) 정보 처리를 요청할 수 있으며, 상기 MME와 상기 다른 MME는 상기 단말에 대한 컨텍스트(Context) 정보를 교환할 수도 있다.
상기 Data NAS IE 필드는 상기 단말의 유효성(무결성) 판단을 위한 정보를 포함하는 Security IE 필드를 포함할 수 있다.
상기 Security IE 필드는 상기 Data IE 필드에 보안 적용 여부를 나타내는 Security header type과 EPS security Context를 식별하기 위한 key set identifier, NAS count 또는 무결성 여부를 판단하기 위한 인증 코드를 나타내는 MAC(Message Authentication Code)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 Security header Type은 적용된 보안에 따라, 보안이 적용되지 않았음을 나타내는 not security protected, 무결성 보호만 적용된 것임을 나타내는 Integrity Protected, 무결성 보호 및 암호화가 모두 적용된 것임을 나타내는 Integrity protected and ciphered 중 하나를 나타낼 수 있다.
상기 기지국은 상기 페이징 메시지에 대한 응답으로 상기 MME에게 상기 RRC 데이터 전송 요청 메시지를 통해 전송 받은 상기 UE ID IE 필드와 상기 Data NAS IE 필드를 UE 데이터 전송 요청 메시지에 포함하는 페이징 응답메시지를 전송할 수 있으며(S22070), 상기 기지국과 상기 MME 간의 S1 Application protocol이 이용될 수 있다.
또한, 상기 기지국은 상기 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 단말에게 응답 메시지(또는, RRC 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)를 전송하며, 상기 응답 메시지는 상기 데이터가 전송되는 단말을 나타내는 target UE ID 필드를 포함할 수 있다(S22080).
이후, 상기 단말은 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 상향 링크 데이터(제 2 데이터)가 존재하는지 여부를 판단할 수 있고 판단 결과 상기 제 2 데이터를 전송하기 위한 절차를 수행하게 된다.
상기 단말은 상기 상향 링크 데이터를 전송하기 위해 상기 단말에게 할당된 자원(예를 들면, Temporary C-RNTI)의 해제 시점 연장을 아래에서 살펴볼 단계(S22140)의 결과 메시지(또는, RRC 다운 링크 데이터 전송 결과 메시지)를 상기 기지국에게 전송함으로써 요청할 수 있다.
이후, 상기 MME는 상기 페이징 응답 메시지를 통해 전송 받은 상기 Data NAS IE 필드의 Security IE 필드에 포함된 정보에 따라 상기 단말의 유효성(무결성) 검사를 수행한다.
만약, 상기 단말이 유효하지 않다면, 상기 MME는 상기 기지국으로 상기 단말이 유효하지 않음을 MME 데이터 전송 요청 메시지를 통해서 알릴 수 있다. 예를 들면, 상기 단말이 인증에 실패하여 유효 하지 않은 단말로 판단되거나 상기 데이터를 전송하기 위한 EPS bearer가 유효하지 않음을 상기 UE 데이터 전송 메시지를 통해서 상기 기지국에게 알려줄 수 있다.
하지만, 상기 단말이 유효하다면 상기 MME는 상기 데이터의 EPS Bearer ID에 대응하는 게이트웨이에게 상기 데이터를 전송할 기지국의 정보와, 상기 데이터가 유휴 상태(Idle State)에서 전송됨을 베어러 수정 요청 메시지를 통해서 전송한다(S22090).
또한, 상기 MME는 전송되는 메시지들의 암호화 및 무결성 보호를 위한 보안 관련 정보 또는 상기 제 1 데이터와 관련된 정보를 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지에 포함하여 상기 기지국으로 전송한다(S22100).
상기 보안 관련 정보는 상기 단말이 지원하는 암호화 알고리즘, 상기 단말이 지원하는 무결성 보장 알고리즘 및/또는 상기 도 10에서 살펴본 AS Security 절차에서 암호화 및 무결성 보장을 위한 키들을 생성하기 위한 기본 키(예를 들면, KeNB)를 포함할 수 있다.
상기 데이터와 관련된 정보는 상기 데이터 전송을 위한 경로를 식별하기 위한 EPS bearer ID, 상기 데이터의 특성을 나타내는 QoS, 상기 데이터의 크기, 상기 데이터를 전송하고자 하는 게이트웨이의 주소 및/또는 상기 데이터를 상기 게이트웨이까지 전송하기 위한 터널을 나타내는 터널 아이이디(예를 들면, GTP-TEID)를 포함할 수 있다.
이때, 앞에서 설명한 미리 설정된 방식에 의해서 암호화 알고리즘 및 무결성 보장을 위한 알고리즘을 선택하는 경우, 상기 기지국은 상기 MME로부터 상기 단말이 지원하는 암호화 및 무결성 보장을 위한 알고리즘을 전송 받을 수 있기 때문에 상기 단말이 어떤 암호화 및 무결성 보장을 위한 알고리즘을 사용할 지 알 수 있다.
이후, 상기 MME는 상기 게이트웨이로부터 상기 베어러 수정 요청 메시지에 대한 응답으로 베어러 수정 응답 메시지를 전송받고(S22110), 상기 기지국은 상기 게이트웨이로부터 상기 제 1 데이터를 전송 받을 수 있다(S22120).
상기 게이트웨이로부터 상기 제 1 데이터를 전송 받은 상기 기지국은 상기 제 1 데이터 및 상기 제 1 데이터에 대응되는 EPS bearer ID를 포함하는 데이터 IE 필드를 전송 메시지(또는, RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지)에 포함시켜 상기 단말에게 전송한다(S22130).
상기 전송 메시지는 상기 기지국에 의해서 암호화 및 무결성 보호된다. 즉, 상기 기지국의 PDCP 계층은 상기 단계(S22080)에서 결정된 무결성 보호 알고리즘을 이용하여 상기 RRC 다운링크 데이터 전송 메시지에 무결성 보호를 수행한다.
이때, 상기 무결성 보호 알고리즘의 입력 필드는 Count(예를 들면, Hyper frame number + PDCP sequence number), 상기 데이터의 전송 방향을 나타내는 Direction, 상기 데이터의 전송 경로를 식별하기 위한 Bearer ID, 상기 도 10에서 살펴본 AS Security 절차에서 무결성 보호를 위한 키 및 상기 RRC 업링크 데이터 전송 메시지가 될 수 있다. 상기 무결성 보호 알고리즘의 실행 결과로 나온 인증 코드(MAC-I, Message Authentication Code for Integrity)는 상기 RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 메시지와 함께 암호화 과정을 거치게 된다.
상기 암호화 과정은 상기 단계(S22080)에서 결정된 암호화 알고리즘을 이용하여 수행되게 된다. 상기 암호화 알고리즘의 입력 필드는 Count(예를 들면, Hyper frame Number + PDCP sequence number), 상기 데이터의 전송 방향을 나타내는 Direction, 상기 데이터의 전송 경로를 식별하기 위한 Bearer ID, 상기 도 10에서 살펴본 AS Security 절차에서 암호화를 위한 키 및 키 스트림(Key Stream)의 길이가 될 수 있다.
상기 RRC 다이렉트 업링크 데이터 전송 메시지와 상기 인증 코드는 상기 암호화 알고리즘의 결과로 나온 암호화 키 스트림(Key Stream)에 의해 마스킹(XOR operation)됨으로써 암호화 될 수 있다.
이후, 상기 단말의 PDCP 계층은 상기 전송 메시지의 보안 적용 여부를 나타내는 Security type을 포함하는 PDCP 헤더를 추가한다.
상기 Security Type은 적용된 보안에 따라, 보안이 적용되지 않았음을 나타내는 not security protected, 무결성 보호만 적용된 것임을 나타내는 Integrity Protected, 무결성 보호 및 암호화가 모두 적용된 것임을 나타내는 Integrity protected and ciphered 중 하나를 나타낼 수 있다.
상기 RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지를 수신한 상기 단말은 상기 RRC 다운링크 데이터 전송 메시지를 복호화 하고 무결성 여부를 검사한다.
검사 결과, 상기 기지국으로부터 전송된 상기 RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지가 변경되거나 손실되지 않았다면, 상기 단말은 상기 기지국에게 결과 메시지(또는, RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 결과 메시지)를 전송하여 상기 데이터가 성공적으로 전송되었음을 알린다(S22140).
상기 결과 메시지는 상기 하향링크 데이터의 전송 결과를 상기 기지국으로 알려주기 위한 메시지이며, 앞에서 살펴본 바와 같이 상기 할당된 자원의 해제 시점의 연장을 요청하기 위해서 해제 시점과 관련된 정보를 포함하는 연장 요소 필드를 포함할 수 있다.
상기 연장 요소 필드는 해제 요청 시점을 나타내는 해제 시점 정보 필드, 해제 시점의 연장 이유를 나타내는 원인(Cause) 필드 및 상기 제 2 데이터의 특성을 나타내는 QoS IE 필드를 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 상기 MME에게 MME 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지를 전송하여 상기 제 1 데이터의 전송 결과를 알릴 수 있으며(S22150), 전송 요청 메시지(또는, UE 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지)를 전송함으로써 상기 단말이 상기 게이트웨이에게 전송할 상기 제 2 데이터가 존재함을 상기 MME에게 알릴 수 있다(S22160).
상기 기지국은 상기 단말이 전송하고자 하는 상기 상향 데이터의 EPS bearer ID에 대응되는 QoS(Quality of Service) IE 필드의 정보, 예를 들면, 상기 표 1과 같은 QCI, 또는 상기 제 2 데이터의 사이즈에 따른 전송 시급성에 따라 자원 할당 시점 및 자원 할당 크기를 결정할 수 있으며, 해당 자원 할당 정보를 나타내는 UL resource IE를 응답 메시지(또는, RRC 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)에 포함하여 상기 단말에게 전송한다(S22170).
상기 기지국은 상기 MME로부터 상기 전송 요청메시지에 대한 응답으로 전송 응답 메시지(또는, UE 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지)를 수신할 수 있다(S22180).
이후, 상기 단말은 상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 데이터에 대응되는 EPS bearer ID를 포함하는 데이터 IE 필드를 전송 메시지(또는, RRC 업링크 데이터 전송 메시지(RRC UL Data Transfer Message))에 포함시켜 상기 기지국에게 전송한다(S21190).
상기 기지국은 상기 제 2 데이터의 EPS Bearer ID에 상응하는 게이트웨이에게 상기 제 2 데이터를 전송하며(S21200), 결과 메시지(또는, RRC 다이렉트 업 링크 데이터 전송 결과 메시지)를 통해 상기 제 2 데이터의 전송결과를 상기 단말에게 알릴 수 있다(S22210).
이후, 상기 기지국은 상기 연장된 시간이 종료되면, 보고 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 상태 보고 메시지)를 상기 MME에게 전송해 상기 연장된 시간이 종료되었음을 알릴 수 있다(S22220).
이와 같은 방법을 통해 저 지연 서비스를 제공하기 위한 하향 링크 데이터를 수신하는 도중 상향링크 데이터가 발생하는 경우 이를 게이트웨이에게 전송할 수 있다. 특히, 단계(S22060)이후 상향링크 데이터가 발생한 경우 본 실시예를 통해서 상기 상향링크 데이터가 전송될 수 있다.
또한, 상기 단계(S22100)의 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지에 상기 단말이 가지고 있는 모든 데이터 베어러에 대한 정보가 포함되어 있다면, 상기 단계(S22160) 및 단계(S22180)은 생략될 수 있다.
도 23a 및 도 23b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 추가적인 하향링크 데이터를 송수신하는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 23a 및 상기 도 23b를 참조하면, 단말이 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연 서비스를 제공하기 위한 하향링크 데이터(제 1 데이터)를 수신하는 중 추가적인 하향링크 데이터(제 2 데이터)가 발생하는 경우 기지국 및 MME를 통해서 상기 추가적인 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.
먼저, 단계(S23010) 내지 단계(S23070)은 상기 도 21a의 단계(S21010) 내지 단계(S21070)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
이때, 상기 페이징 응답 메시지는 상기 단말에게 할당된 자원의 할당 시간을 나타내는 Normal timer 값을 포함할 수 있다. 상기 Normal timer 값은 S1 Setup Request, eNB Configuration Transfer 또는 상기 페이징 응답 메시지와 같은 S1AP와 같은 메시지를 통해서 공유될 수 있다.
이후, 상기 게이트 웨이 또는 다른 게이트 웨이로부터 상기 제 2 데이터가 발생한 경우, 상기 MME는 상기 제 2 데이터를 수신할 수 있다.
만약, 상기 제 2 데이터가 상기 제 1 데이터를 포함한 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지를 상기 기지국에게 전송하기 전에 상기 MME에게 전송되었고, 상기 제 2 데이터가 상기 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지에 포함될 시간은 부족하지만 상기 제 2 데이터에 대한 정보가 포함될 수 있는 경우, 상기 MME는 상기 제 1 데이터 및 상기 제 2 데이터에 대한 정보를 나타내는 추가 데이터 정보를 상기 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지에 포함하여 상기 기지국에게 전송할 수 있다(S23080).
상기 추가 데이터 정보는 상기 단말에게 할당된 자원(예를 들면, Temporary C-RNTI, C-RNTI)의 해제 연장을 요청한 시점을 나타내는 시점 정보 필드, 연장 이유를 나타내는 원인 필드, 상기 제 2 데이터의 특성 및 크기를 나타내는 QoS IE 필드 등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 상기 연장 시점 정보 필드에 포함된 상기 시점을 고려하여 상기 단말에게 할당된 자원의 연장 기간을 결정할 수 있으며, 상기 결정된 연장 기간을 나타내는 연장 기간 정보를 상기 제 1 데이터와 함께 RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지에 포함하여 상기 단말에게 전송할 수 있다(S23090).
상기 연장 기간 정보를 통해서 상기 단말에게 할당된 자원의 해제 시점은 연장될 수 있다.
이후, 상기 MME는 상기 제 2 데이터를 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지를 통해서 상기 기지국에게 전송할 수 있으며(S23100), 상기 단말은 상기 제 1 데이터의 수신 결과를 RRC 다운 링크 데이터 전송 결과 메시지에 포함하여 상기 기지국에게 전송할 수 있다(S23110).
상기 기지국은 상기 단말로부터 전송 받은 상기 제 1 데이터의 수신 결과를 MME 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지에 포함하여 상기 MME에게 전송하고(S23120), 상기 MME로부터 전송 받은 상기 제 2 데이터를 RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지에 포함하여 상기 단말에게 전송할 수 있다(S23130).
이후, 상기 연장 기간 동안 상기 기지국은 상기 단말로부터 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 포함하는 RRC 다이렉트 다운 링크 데이터 전송결과 메시지를 수신하고(S23140), 수신된 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 MME 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지에 포함하여 상기 MME 에게 전송할 수 있다(S23150).
상기 기지국은 상기 연장 기간이 종료되면, 보고 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 상태 보고 메시지)를 상기 MME에게 전송해 상기 연장 기간이 종료되었음을 알릴 수 있다(S23160).
본 발명의 또 다른 실시예로, 상기 MME가 상기 제 2 데이터를 상기 단계(S23080) 이후에 수신하였고, 상기 제 2 데이터의 정보를 상기 단계(S23080)에서 전송할 수 없으나, 상기 제 2 데이터를 상기 normal timer 값 이전에 전송할 수 있는 경우 아래와 같은 방법이 적용될 수 있다.
이 경우, 상기 MME는 상기 단계(S23100)에서 상기 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지를 통해 상기 제 2 데이터 및 상기 추가 데이터 정보를 상기 기지국에게 전송할 수 있으며, 상기 기지국은 상기 연장 기간 정보를 상기 단계(S23090)이 아닌 단계(S23130)에 전송할 수 있다.
이때, 상기 추가 데이터 정보에서 상기 제 2 데이터와 중복된 정보인 원인 필드, QoS IE 필드는 포함되지 않을 수 있으며, 포함되지 않는지 여부에 따라 이후의 추가 데이터 발생 여부를 알 수 있다.
도 24a 및 도 24b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 추가적인 하향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 24a 및 상기 도 24b를 참조하면, 상기 도 23a 및 상기 도 23b에서 설명한 경우와는 다르게 상기 MME가 상기 제 2 데이터를 상기 단계(S24080) 이후에 수신하였고, 상기 제 2 데이터의 정보를 상기 단계(S24080)에서 전송할 수 없으며, 상기 제 2 데이터를 상기 normal timer 값 내에 전송할 수 없는 경우 MME는 별도의 메시지를 통해서 상기 제 2 데이터의 정보를 상기 기지국에게 전송할 수 있다.
먼저, 단계(S24010) 내지 단계(S24070)은 상기 도 23a의 단계(S23010) 내지 단계(S23070)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
이때, 상기 페이징 응답 메시지는 상기 단말에게 할당된 자원의 할당 시간을 나타내는 Normal timer 값을 포함할 수 있다. 상기 Normal timer 값은 S1 Setup Request, eNB Configuration Transfer 또는 상기 페이징 응답 메시지와 같은 S1AP와 같은 메시지를 통해서 공유될 수 있다.
이후, 상기 게이트 웨이 또는 다른 게이트 웨이로부터 상기 제 2 데이터가 발생한 경우, 상기 MME는 상기 제 2 데이터를 수신할 수 있다.
만약, 상기 제 2 데이터가 상기 제 1 데이터를 포함한 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지를 상기 기지국에게 전송된 이후 상기 MME에게 전송되었고, 상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 데이터에 대한 정보가 상기 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지에 포함될 수 없으며, 상기 normal timer 값에 상기 제 2 데이터가 단말로 전송되기 어려운 경우 아래와 같은 방법을 통해 상기 제 2 데이터를 단말로 전송할 수 있다.
상기 MME는 상기 제 1 데이터를 상기 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지에 포함하여 상기 기지국에게 전송할 수 있으며(S24080), 상기 기지국은 상기 제 1 데이터를 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지에 포함하여 상기 단말에게 전송할 수 있다(S24090).
이후, 상기 MME는 상기 단말에게 할당된 자원의 해제 시점을 연장하기 위해서 상기 기지국에게 연장 요청 메시지를 전송할 수 있다(S24100).
상기 연장 요청 메시지는 상기 단말에게 할당된 자원(예를 들면, Temporary C-RNTI, C-RNTI)의 해제 연장을 요청한 시점을 나타내는 시점 정보 필드, 연장 이유를 나타내는 원인 필드, 상기 제 2 데이터의 특성 및 크기를 나타내는 QoS IE 필드 등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 상기 연장 시점 정보 필드에 포함된 상기 시점을 고려하여 상기 단말에게 할당된 자원의 연장 기간을 결정할 수 있으며, 상기 결정된 연장 기간을 나타내는 연장 기간 정보를 RRC 다이렉트 타이머 커맨드(RRC DT Timer Command)를 통해 상기 단말에게 전송할 수 있다(S24110).
상기 연장 기간 정보를 통해서 상기 단말에게 할당된 자원의 해제 시점은 연장될 수 있다.
이후, 상기 MME는 상기 제 2 데이터를 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지를 통해서 상기 기지국에게 전송할 수 있으며(S24120), 상기 단말은 상기 제 1 데이터의 수신 결과를 RRC 다운 링크 데이터 전송 결과 메시지에 포함하여 상기 기지국에게 전송할 수 있다(S24130).
상기 기지국은 상기 단말로부터 전송 받은 상기 제 1 데이터의 수신 결과를 MME 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지에 포함하여 상기 MME에게 전송하고(S24140), 상기 MME로부터 전송 받은 상기 제 2 데이터를 RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지에 포함하여 상기 단말에게 전송할 수 있다(S24150).
이후, 상기 연장 기간 동안 상기 기지국은 상기 단말로부터 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 포함하는 RRC 다이렉트 다운 링크 데이터 전송결과 메시지를 수신하고(S24160), 수신된 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 MME 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지에 포함하여 상기 MME 에게 전송할 수 있다(S24170).
상기 기지국은 상기 연장 기간이 종료되면, 보고 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 상태 보고 메시지)를 상기 MME에게 전송해 상기 연장 기간이 종료되었음을 알릴 수 있다(S24180).
도 25a 및 도 25b는 본 발명이 적용될 수 있는 하향링크 데이터 송수신 중 추가적인 하향링크 데이터를 송수신하는 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 25a 및 상기 도 25b를 참조하면, 단말이 유휴 상태(Idle State)에서 저 지연 서비스를 제공하기 위한 하향링크 데이터(제 1 데이터)를 수신하는 중 추가적인 하향링크 데이터(제 2 데이터)가 발생하는 경우 기지국을 통해서 상기 추가적인 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.
먼저 단계(S25010) 내지 단계(S25070)은 상기 도 23a의 단계(23010) 내지 단계(S23070)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다. 이때, 페이징 응답 메시지는 상기 단말에게 할당된 자원의 지속시간의 시작 시간을 나타내는 Start Time 값을 포함할 수 있다.
이후, 상기 MME는 상기 제 1 데이터를 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지에 포함하여 상기 기지국에게 전송할 수 있다(S25080). 이때, 상기 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지는 상기 단말이 보유한 하나 이상의 EPS Bearer에 대한 정보를 나타내는 Bearer IE 필드를 더 포함할 수 있다.
상기 Bearer IE 필드는 EPS Bearer ID, 상기 EPS Bearer ID에 대응되는 터널 아이디(예를 들면, GTP-TEID), 게이트웨이의 주소, 단말이 지원하는 암호화 알고리즘 및 암호화에 사용할 키들을 생성하기 위한 기본 키(예를 들면, KeNB) 등과 같은 암호화 관련 정보를 포함할 수 있다.
이때, 상기 암호화 관련 정보의 포함 여부는 상기 제 1 데이터가 암호화 되었는지 여부 또는 상기 제 2 데이터의 서비스 종류에 따라 결정될 수 있다.
상기 MME는 상기 MME 다이렉트 데이터 전송 요청 메시지를 전송함과 동시에 상기 EPS Bearer ID에 상응하는 하나 또는 그 이상의 게이트웨이에게 UE Path IE 필드를 포함하는 UE 경로 상태 보고 메시지(UE Path Status Report Message)를 전송할 수 있다(S25090).
상기 UE Path IE 필드는 아래와 같은 정보를 포함할 수 있다.
- IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 등과 같은 단말 식별자
- EPS Bearer ID 등과 같은 데이터 세션 식별자
- TEID(Tunnel Endpoint ID) 등과 같은 하향링크 데이터 섹션 식별 용도의 터널 ID
- IP 주소 또는 ECGI(E-UTRAN Cell Global Identifier) 등과 같은 기지국 식별자
- 하향링크 데이터에 대한 경로가 유효한 시간(Path Valid Timer):Normal Timer의 남은 시간 값 ≥ Path Valid Timer 값 (스케줄링 등의 기지국 처리 시간을 고려하여 Path Valid Timer 는 Normal timer의 남은 시간 값 보다 더 작은 값으로 설정될 수 있음.)
이후, 상기 기지국은 상기 MME로부터 전송 받은 상기 제 1 데이터를 RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지에 포함하여 상기 단말에게 전송한다(S25100).
만약, 상기 Path Valid Timer 내에 상기 단말로 전송될 상기 제 2 데이터가 게이트웨이로 전송된다면, 상기 게이트웨이는 상기 제 2 데이터, 상기 제 2 데이터에 대응하는 EPS Bearer ID 및 터널 ID등을 포함하는 메시지를 상기 기지국으로 바로 전송할 수 있다(S25110).
상기 기지국은, 상기 게이트웨이로부터 상기 제 2 데이터를 전송 받은 이후, 상기 Normal Timer의 연장이 필요한 경우, 상기 Normal Timer의 연장을 지시하는 RRC 다이렉트 타이머 커맨드를 상기 단말로 전송할 수 있다(S25130).
상기 RRC 다이렉트 타이머 커맨드는 연장 기간을 나타내는 연장 기간 정보를 포함할 수 있다.
이후, 제 2 데이터의 암호화가 수행된다면, 상기 기지국은 상기 Bearer IE 내의 암호화와 관련된 정보, 및 암호화 알고리즘에 따라 AS 키로 상기 제 2 데이터를 암호화하고, 암호화된 상기 제 2 데이터를 RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지에 포함하여 상기 단말에게 전송한다(S25150).
이때, 만약 상기 기지국이 상기 RRC 다이렉트 타이머 커맨드를 전송하지 않은 경우, 상기 연장 기간 정보는 상기 RRC 다이렉트 다운링크 데이터 전송 메시지에 포함되어 전송될 수 있다.
이후, 상기 연장 기간 동안 상기 기지국은 상기 단말로부터 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 포함하는 RRC 다이렉트 다운 링크 데이터 전송결과 메시지를 수신하고(S25160), 수신된 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 MME 다이렉트 데이터 전송 응답 메시지에 포함하여 상기 MME 에게 전송할 수 있다(S25170).
상기 기지국은 상기 연장 기간이 종료되면, 보고 메시지(또는 UE 다이렉트 데이터 전송 상태 보고 메시지)를 상기 MME에게 전송해 상기 연장 기간이 종료되었음을 알릴 수 있다(S25180).
도 26는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 장치의 내부 블록도의 일 예를 나타낸 도이다.
여기서, 상기 무선 장치는 기지국 및 UE일 수 있으며, 기지국은 매크로 기지국 및 스몰 기지국을 모두 포함한다.
상기 도 26에 도시된 바와 같이, 기지국(2610) 및 UE(2620)는 통신부(송수신부, RF 유닛, 2613, 2623), 프로세서(2611, 2621) 및 메모리(2612, 2622)를 포함한다.
이외에도 상기 기지국 및 UE는 입력부 및 출력부를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부(2613, 2623), 프로세서(2611, 2621), 입력부, 출력부 및 메모리(2612, 2622)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결되어 있다.
통신부(송수신부 또는 RF유닛, 2613,2623)는 PHY 프로토콜(Physical Layer Protocol)로부터 만들어진 정보를 수신하면, 수신한 정보를 RF 스펙트럼(Radio-Frequency Spectrum)으로 옮기고, 필터링(Filtering), 증폭(Amplification) 등을 수행하여 안테나로 송신한다. 또한, 통신부는 안테나에서 수신되는 RF 신호(Radio Frequency Signal)을 PHY 프로토콜에서 처리 가능한 대역으로 옮기고, 필터링을 수행하는 기능을 한다.
그리고, 통신부는 이러한 송신과 수신 기능을 전환하기 위한 스위치(Switch) 기능도 포함할 수 있다.
프로세서(2611,2621)는 본 명세서에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다.
상기 프로세서는 제어부, controller, 제어 유닛, 컴퓨터 등으로 표현될 수도 있다.
메모리(2612,2622)는 프로세서와 연결되어, 상향링크 자원 할당 방법을 수행하기 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다.
프로세서(2611,2621)는 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. 통신부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 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.
출력부(디스플레이부 또는 표시부)는 프로세서에 의해 제어되며, 키 입력부에서 발생되는 키 입력 신호 및 프로세서로부터의 각종 정보 신호와 함께, 상기 프로세서에서 출력되는 정보들을 출력한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서 RRC 연결 방법은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (20)

  1. 저 지연(low latency)서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 데이터를 송수신하기 위한 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 방법은,
    기지국으로부터 시스템 정보(System Information)을 수신하는 단계;
    상기 시스템 정보에 기초하여 상기 기지국과 임의 접속 절차(Random Access Procedure)를 수행하는 단계;
    상기 임의 접속 절차로부터 할당된 자원을 통해 상기 기지국으로 저 지연(low latency) 서비스를 위한 제 1 데이터의 송신을 요청하는 요청 메시지를 전송하는 단계;
    상기 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 제 1 데이터의 전송을 위한 제 1 자원 정보를 포함하는 응답 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제 1 자원 정보에 기초하여 상기 제 1 데이터를 포함하는 전송 메시지를 상기 기지국으로 전송하되,
    상기 전송 메시지는 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 제 2 데이터를 나타내는 데이터 정보를 더 포함하고;
    상기 기지국으로부터 상기 제 2 데이터의 전송을 위한 제 2 자원 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제 2 자원 정보에 기초하여 상기 제 2 데이터를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 방법은 상기 단말의 유휴 상태(Idle State)에서 수행되는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요청 메시지는, 상기 제 1 데이터의 특성을 나타내는 제 1 QoS IE(Quality of Service Information Element) 필드를 더 포함하고,
    상기 데이터 정보는, 상기 단말을 기지국이 식별하기 위한 식별자의 해제 시점의 연장 요청 시점을 나타내는 요청 시점 필드, 이유를 나타내는 원인 필드 또는 상기 제 2 데이터의 특성을 나타내는 제 2 QoS IE 필드 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 정보(System Information)는, 상기 기지국이 상기 단말의 유휴 상태(Idle state)에서 상기 저 지연(low latency) 서비스 데이터의 송수신을 지원하는지 여부를 나타내는 Support 필드, 또는 상기 기지국이 지원하는 보안 알고리즘을 나타내는 보안 알고리즘 필드 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보안 알고리즘 필드는, 상기 전송 메시지를 암호화 하기 위한 상기 기지국이 지원하는 암호화 알고리즘 또는 상기 전송 메시지의 변경여부를 확인하기 위한 무결성 알고리즘 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 요청 메시지는, 상기 단말을 나타내는 UE ID IE 필드, 또는 상기 제 1 데이터의 송수신을 나타내는 Tx 인디케이터(Tx Indicator) 필드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송 메시지는, 상기 단말의 유효성 판단을 위한 보안 정보(Security Information Element) 필드를 더 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보안 정보는 상기 전송 메시지가 암호화되었는지, 또는 상기 전송 메시지의 변경 또는 훼손 여부를 판단하기 위한 무결성 보호가 적용되었는지를 나타내는 시큐리티 헤더 타입(Security header type) 필드, 또는 상기 저 지연(low latency) 서비스 데이터의 변경 여부를 판단하기 위한 인증 코드 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 데이터의 전송 결과를 나타내는 제 1 결과 필드 또는 상기 기지국이 상기 단말을 식별하기 위한 식별자의 해제 시점의 연장 시간을 나타내는 연장 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 제 1 결과 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 연장 시간 동안 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 나타내는 제 2 결과 필드를 포함하는 제 2 결과 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 저 지연(low latency)서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 데이터를 송수신하기 위한 방법에 있어서, 기지국에 의해 수행되는 방법은,
    단말로 시스템 정보(System Information)을 전송하는 단계;
    상기 시스템 정보에 기초하여 상기 단말과 임의 접속 절차(Random Access Procedure)를 수행하는 단계;
    상기 임의 접속 절차를 통해 상기 단말에게 할당된 자원을 이용해 상기 단말로부터 저 지연(low latency) 서비스를 위한 제 1 데이터의 전송을 요청하는 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 제 1 데이터의 전송을 위한 제 1 자원 정보를 포함하는 응답 메시지를 전송하는 단계;
    상기 제 1 자원 정보에 기초하여 상기 제 1 데이터를 포함하는 전송 메시지를 상기 단말로부터 수신하되,
    상기 전송 메시지는 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 제 2 데이터를 나타내는 데이터 정보를 더 포함하고;
    상기 단말로 상기 제 2 데이터의 전송을 위한 제 2 자원 정보를 전송하는 단계; 및
    상기 제 2 자원 정보에 기초하여 상기 단말로부터 상기 제 2 데이터를 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 방법은 상기 단말의 유휴 상태(Idle State)에서 수행되는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 요청 메시지는, 상기 제 1 데이터의 특성을 나타내는 제 1 QoS IE(Quality of Service Information Element) 필드를 더 포함하고,
    상기 데이터 정보는, 상기 단말을 기지국이 식별하기 위한 식별자의 해제 시점의 연장 요청 시점을 나타내는 요청 시점 필드, 이유를 나타내는 원인 필드 또는 상기 제 2 데이터의 특성을 나타내는 제 2 QoS IE 필드 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 시스템 정보(System Information)는, 상기 기지국이 상기 단말의 유휴 상태(Idle state)에서 상기 저 지연(low latency) 서비스 데이터의 송수신을 지원하는지 여부를 나타내는 Support 필드, 또는 상기 기지국이 지원하는 보안 알고리즘을 나타내는 보안 알고리즘 필드 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 보안 알고리즘 필드는, 상기 기지국이 지원하는 상기 전송 메시지를 암호화 하기 위한 암호화 알고리즘 또는 상기 전송 메시지의 변경여부를 확인하기 위한 무결성 알고리즘 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 요청 메시지는, 상기 단말을 나타내는 UE ID IE 필드, 또는 상기 제 1 데이터의 송수신을 나타내는 Tx 인디케이터(Tx Indicator) 필드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 전송 메시지는, 상기 단말의 유효성 판단을 위한 보안 정보(Security Information Element) 필드를 더 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 보안 정보는, 상기 전송 메시지가 암호화되었는지, 또는 상기 전송 메시지의 변경 여부를 판단하기 위한 무결성 보호가 적용되었는지를 나타내는 시큐리티 헤더 타입(Security header type) 필드, 또는 상기 저 지연(low latency) 서비스 데이터의 변경 여부를 판단하기 위한 인증 코드 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 데이터를 포함하는 데이터 전송 요청 메시지를 MME(Mobility Management Entity)로 전송하는 단계;
    상기 데이터 전송 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 MME로부터 데이터 전송 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 MME 또는 게이트웨이로 상기 제 2 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 MME로 상기 제 2 데이터를 전송하는 경우, 상기 MME로부터 상기 제 2 데이터의 전송 결과를 나타내는 전송 결과 필드를 포함하는 전송 결과 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 게이트 웨이로 상기 제 2 데이터를 전송하는 경우,
    상기 전송 메시지는 상기 제 2 데이터의 세션을 식별하기 위한 EPS Bearer ID 및 상기 제 2 데이터의 크기를 나타내는 데이터 사이즈 필드 중 적어도 하나를 더 포함하는 방법.
  19. 저 지연(low latency)서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하기 위한 단말에 있어서, 상기 단말은,
    외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    기지국으로부터 시스템 정보(System Information)을 수신하고,
    상기 시스템 정보에 기초하여 상기 기지국과 임의 접속 절차(Random Access Procedure)를 수행하며,
    상기 임의 접속 절차로부터 할당된 자원을 통해 상기 기지국으로 저 지연(low latency) 서비스를 위한 제 1 데이터의 송신을 요청하는 요청 메시지를 전송하고,
    상기 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 제 1 데이터의 전송을 위한 제 1 자원 정보를 포함하는 응답 메시지를 수신하며,
    상기 제 1 자원 정보에 기초하여 상기 제 1 데이터를 포함하는 전송 메시지를 상기 기지국으로 전송하되,
    상기 전송 메시지는 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 제 2 데이터를 나타내는 데이터 정보를 더 포함하고,
    상기 기지국으로부터 상기 제 2 데이터의 전송을 위한 제 2 자원 정보를 수신하며
    상기 제 2 자원 정보에 기초하여 상기 제 2 데이터를 전송하도록 제어하되,
    상기 단말은 유휴 상태(Idle State)인 단말.
  20. 저 지연(low latency)서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국에 있어서, 상기 기지국은,
    외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    단말로 시스템 정보(System Information)을 전송하고,
    상기 시스템 정보에 기초하여 상기 단말과 임의 접속 절차(Random Access Procedure)를 수행하며,
    상기 임의 접속 절차를 통해 상기 단말에게 할당된 자원을 이용해 상기 단말로부터 저 지연(low latency) 서비스를 위한 제 1 데이터의 전송을 요청하는 요청 메시지를 수신하고,
    상기 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 제 1 데이터의 전송을 위한 제 1 자원 정보를 포함하는 응답 메시지를 전송하며,
    상기 제 1 자원 정보에 기초하여 상기 제 1 데이터를 포함하는 전송 메시지를 상기 단말로부터 수신하되,
    상기 전송 메시지는 상기 저 지연 서비스를 제공하기 위한 제 2 데이터를 나타내는 데이터 정보를 더 포함하고,
    상기 단말로 상기 제 2 데이터의 전송을 위한 제 2 자원 정보를 전송하며,
    상기 제 2 자원 정보에 기초하여 상기 단말로부터 상기 제 2 데이터를 수신하도록 제어하되,
    상기 단말은 유휴 상태(Idle State)인 것을 특징으로 하는 기지국.
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