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이동통신 망에서의 데이터 전달 방법 및 시스템 document_id A220623035899

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문맥 (context)
도 1은 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 진행하고 있는 진화된 패킷 시스템인 EPS(Evolved Packet System, 이하 "EPS"라 함) 아키텍쳐를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, EPS는 크게 E-UTRAN(Evolved UTRAN(Universal Mobile Telecommunication Service(UMTS) Terrestrial Radio Access Network(RAN))(103), 이동성 관리부(Mobility Management Entity: 이하 "MME"라 함)(113), 서빙 게이트웨이(Serving Gateway: 이하 "SGW"라 함)(105), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet or Public Data Network(PDN) Gateway: 이하 "PGW"라 함)(107)로 구성되어 있다. 상기 E-UTRAN(103)은 EPS를 이용하는 단말(User Equipment: 이하 "UE"라 함)(101)과 무선으로 접속되는 진화된 액세스(access) 망이며, 진화된 기지국(evolved Node B: 이하 "eNB"라 함)(도시하지 않음)이 E-UTRAN 엔터티로 포함된다. 본 명세서에서는 eNB와 E-UTRAN을 동일하게 취급한다. 상기 MME(113)는 NAS(Non Access Stratum) 시그널링(signaling), NAS 시그널링 보안(signaling security), 3GPP망 사이의 이동성 관리, 휴지 모드 단말(Idle mode UE)의 위치 관련 기능, 로밍(roaming) 관련 기능, 인증(authentication), 베어러 관리(Bearer management) 등을 수행한다. 상기 SGW(105)는 eNB 사이의 이동성 관리, 3GPP 망 사이의 이동성 관리, E-UTRAN 휴지 모드 하향 링크의 버퍼링(idle mode downlink packet buffering), 합법적 도청(Lawful interception), 패킷 라우팅 및 전달(packet routing and forwarding) 등을 관리한다. 그리고 PGW(107)는 정책 시행(policy enforcement), 사용자별 패킷기반 필터링(per-user based packet filtering), 과금 지원(charging support), 합법적 도청(lawful interception), 단말 IP 주소 할당(UE IP allocation), 패킷 차단(packet screening) 등을 수행한다. PCRF(Policy Control and Charging Rules Function)(111)은 단말(101)에게 적용할 정책(Policy), 서비스 품질(Quality of Service: QoS) 등을 관리한다. SGSN(Serving GPRS Support Node)(115)은 기존 패킷 망(legacy packet Network)(예를 들어 GPRS(General Packet Radio Services) RAN 혹은 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communications) Edge RAN))에 관련된 엔터티이며, HSS(Home Subscriber Server)(116)는 사용자 가입정보와 위치정보를 관리한다. 상기 엔터티들은 언급되지 않은 추가적인 기능을 가질 수도 있다. 도 2는 전형적인 EPS에서 휴지 상태의 단말이 데이터를 전송하기 위해, 서비스 요청을 하는 동작을 나타낸 시그널 절차를 나타낸 도면이다. EPS와 무선 연결을 맺지 않은 휴지 상태의 UE(101)는 데이터를 전송하기 위해 201 단계에서 Service Request 메시지를 NAS 시그널링을 통해 MME(113)에게 보낸다. MME(113)는 UE(101)가 휴지 상태가 되기 이전에 서비스 받고 있던 베어러 정보를 확인하고, 202단계에서 상기 베어러 정보에 해당하는 무선 베어러를 생성하는 명령인 Initial Context Setup Request 메시지를, SGW(105)에 설정된 상향 베어러 (eNB와 SGW사이) 정보와 함께 eNB(102)에게 전달한다. 상기 상향 베어러 정보는SGW(105)의 주소와 GTP(GPRS Tunnel Protocol) TEID (Tunnel Endpoint ID)를 포함한다. 203단계에서 eNB(102)는 상기 상향 베어러 정보에 따라UE(101)와 무선 베어러를 생성한다. 203단계가 완료되면 단말(101)에서 네트워크 방향의 상향 베어러 설정이 완료되어, UE(101)는 204단계에서 네트워크로 데이터를 전송할 수 있다. 하향 베어러(eNB와 SGW 사이) 정보를 SGW(105)에 전달하기 위해, 205 단계에서 eNB(102)는 203단계에서 생성한 하향 베어러 정보를 포함한 Initial Context Setup Response 메시지를 MME(113)에게 전달한다. 상기 하향 베어러 정보는 eNB의 주소와 GTP TEID를 포함한다. 206 단계에서 MME(113)는 Update Bearer Request 메시지를 통해 하향 베어러 정보를 SGW(105)에게 전달하고 207 단계에서 SGW(105)로부터 Update Bearer Response 메시지를 수신한다. 206 단계 이후부터 하향 베어러 설정이 완료되어, 208단계와 같이 UE(101)로 향하는 데이터의 전달이 가능해진다. 상기와 같이 동작하는 전형적인 EPS에 있어서 부하 조건 등에 의하여 MME(113)가 205 단계에서 수신한 Initial Context Setup Response 메시지를 제때 처리하지 못하여, Update Bearer Request 메시지를 전송하기 전에, UE(101)를 향하는 하향 패킷이 SGW(105)에 수신될 수 있다. 이 경우 SGW(105)는 UE(101)가 여전히 휴지 상태에 있다고 판단하고, 불필요하게 MME(113)에게 UE(101)를 호출(paging)하라는 요청 메시지를 보내는 문제가 있다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
EPS에서 휴지 상태(Idle mode)인 단말(UE)이 데이터를 전송하기 위해 서비스 요청을 보낸 후, 상향 베어러와 하향 베어러가 각각 어떻게 설정되는지 그 과정을 설명하는가?
추론 과정 (compact_reasoning)
  1. 1과제 해석task_interpretation

    휴지 상태의 단말이 데이터를 전송하기 위해 수행하는 상향 및 하향 베어러 설정의 전체적인 동작 절차를 파악해야 한다.

    • 휴지 상태의 UE(101)는 데이터를 전송하기 위해 201 단계에서 Service Request 메시지를 NAS 시그널링을 통해 MME(113)에게 보낸다.
  2. 2정보 추출information_extraction

    상향 베어러 설정 단계(201~204단계)와 하향 베어러 설정 단계(205~208단계)의 핵심 메시지와 주체를 추출한다.

    • MME(113)는 UE(101)가 휴지 상태가 되기 이전에 서비스 받고 있던 베어러 정보를 확인하고, 202단계에서 상기 베어러 정보에 해당하는 무선 베어러를 생성하는 명령인 Initial Context Setup Request 메시지를, SGW(105)에 설정된 상향 베어러 (eNB와 SGW사이) 정보와 함께 eNB(102)에게 전달한다.
    • 203단계에서 eNB(102)는 상기 상향 베어러 정보에 따라UE(101)와 무선 베어러를 생성한다.
    • 205 단계에서 eNB(102)는 203단계에서 생성한 하향 베어러 정보를 포함한 Initial Context Setup Response 메시지를 MME(113)에게 전달한다.
    • 206 단계에서 MME(113)는 Update Bearer Request 메시지를 통해 하향 베어러 정보를 SGW(105)에게 전달하고
  3. 3근거 선택evidence_selection

    상향 베어러는 MME가 eNB에 명령을 내려 UE와 무선 베어러를 생성함으로써 완료되고, 하향 베어러는 eNB가 MME를 거쳐 SGW에 정보를 전달함으로써 완료됨을 확인한다.

    • 203단계가 완료되면 단말(101)에서 네트워크 방향의 상향 베어러 설정이 완료되어
    • 206 단계 이후부터 하향 베어러 설정이 완료되어
  4. 4논리 통합logical_integration

    단말의 서비스 요청을 시작으로 MME의 중계, eNB의 베어러 생성 및 정보 회신, SGW로의 정보 전달이라는 시간적 순서로 연결한다.

  5. 5결론 도출conclusion_formulation

    상향 베어러는 MME가 eNB에 상향 베어러 정보를 포함한 메시지를 보내 eNB가 UE와 무선 베어러를 생성함으로써 설정되며, 하향 베어러는 eNB가 MME에 하향 베어러 정보를 전달하고 MME가 이를 SGW에 전달함으로써 설정된다.

    • MME(113)는 UE(101)가 휴지 상태가 되기 이전에 서비스 받고 있던 베어러 정보를 확인하고, 202단계에서 상기 베어러 정보에 해당하는 무선 베어러를 생성하는 명령인 Initial Context Setup Request 메시지를, SGW(105)에 설정된 상향 베어러 (eNB와 SGW사이) 정보와 함께 eNB(102)에게 전달한다.
    • eNB(102)는 203단계에서 생성한 하향 베어러 정보를 포함한 Initial Context Setup Response 메시지를 MME(113)에게 전달한다.
    • MME(113)는 Update Bearer Request 메시지를 통해 하향 베어러 정보를 SGW(105)에게 전달
  6. 6답변 생성answer_generation

    질문에서 요구한 상향 및 하향 베어러의 설정 과정을 단계별로 정리하여 답변을 작성한다.

    • MME(113)는 UE(101)가 휴지 상태가 되기 이전에 서비스 받고 있던 베어러 정보를 확인하고, 202단계에서 상기 베어러 정보에 해당하는 무선 베어러를 생성하는 명령인 Initial Context Setup Request 메시지를, SGW(105)에 설정된 상향 베어러 (eNB와 SGW사이) 정보와 함께 eNB(102)에게 전달한다.
    • 203단계에서 eNB(102)는 상기 상향 베어러 정보에 따라UE(101)와 무선 베어러를 생성한다.
    • 205 단계에서 eNB(102)는 203단계에서 생성한 하향 베어러 정보를 포함한 Initial Context Setup Response 메시지를 MME(113)에게 전달한다.
    • 206 단계에서 MME(113)는 Update Bearer Request 메시지를 통해 하향 베어러 정보를 SGW(105)에게 전달
최종 답변 (final_answer)
휴지 상태의 단말(UE)이 Service Request를 보내면, 먼저 MME가 eNB에게 상향 베어러 정보를 포함한 Initial Context Setup Request 메시지를 전달하고, eNB가 UE와 무선 베어러를 생성함으로써 상향 베어러 설정이 완료된다. 이후 eNB가 하향 베어러 정보를 포함한 Initial Context Setup Response 메시지를 MME에 전달하면, MME가 Update Bearer Request 메시지를 통해 SGW에 해당 정보를 전달함으로써 하향 베어러 설정이 완료된다.
핵심 해석 (core_interpretation)
EPS 아키텍처 내에서 단말의 서비스 요청에 따라 상향 베어러와 하향 베어러가 생성되고 관련 정보가 교환된다.