무선통신 시스템에서 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법 document_id A220623069194

WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 무선 접속 기술을 기반으로 하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 이동통신 시스템은 전 세계에서 광범위하게 전개되고 있다. WCDMA의 첫 번째 진화 단계로 정의할 수 있는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)은 중기적인(mid-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 무선 접속 기술을 3GPP에 제공한다. 그러나 사용자와 사업자의 요구 사항과 기대가 지속적으로 증가하고 경쟁하는 무선 접속 기술 개발이 계속 진행되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 3GPP에서의 새로운 기술 진화가 요구된다. 일반적으로 하나의 기지국에는 하나 이상의 셀(cell)이 배치된다. 하나의 셀에는 다수의 단말이 위치할 수 있다. 일반적으로 단말이 망(network)에 접속하기 위해 랜덤 액세스(random access) 과정을 거친다. 랜덤 액세스 과정은 단말이 망과 시간 동기를 맞추거나 단말이 상향링크를 위한 무선자원이 없는 경우에 무선자원을 획득하기 위하여 사용될 수 있다. 단말이 전원을 켜서 새로운 셀로 처음 접근하려고 하는 경우, 단말은 하향링크의 동기를 맞추고, 접속하려는 셀에서의 시스템 정보를 수신한다. 단말은 수신한 상기 시스템 정보를 바탕으로 RACH(Random Access Channel)을 통하여 기지국에게 RRC(Radio Resource Control) 연결 요청 메시지를 전송할 상향링크 무선자원을 요청한다. 해당 상향링크 무선자원을 요청받은 기지국은 단말에게 RRC 연결 요청 메시지를 전송할 수 있도록 적당한 무선자원을 할당해 준다. 그러면 단말은 무선자원을 통해서 RRC 연결 요청 메시지를 기지국으로 전송한다. 기지국은 단말이 랜덤 액세스를 성공하였음을 알리는 메시지를 전송한다. 랜덤 액세스에 성공한 단말은 망으로 제어 메시지를 전송할 수 있게 된다. 그러나, 단말이 실제 사용자 데이터를 송수신하기 위해서는 단말과 망의 RRC 연결이 설정이 완료되어야 한다. 단말과 망의 RRC 연결 설정이 완료되기 위해서는 RRC 계층의 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층의 설정이 이루어져야 한다. 이를 위해, 단말은 NAS 서비스 요청(NAS service request) 메시지를 기지국으로 전송하고, 기지국은 이를 망으로 전송한다. NAS 서비스 요청 메시지는 단말과 망 사이에 사용자 데이터가 전송될 수 있도록 NAS 계층에서의 설정을 요청하는 메시지이다. 일반적으로 단말이 유휴 상태(idle state)에서 활성화 상태(active state)로 전환하는 RRC 연결 설정 과정이 수행되는 지연시간은 최대 100ms 이하로 요구된다. RRC 연결 설정 과정에서 망과 기지국 사이의 지연시간은 망의 기능이 발달함에 따라 크게 달라질 수 있고, 이 지연시간은 적지 않은 시간으로 예상된다. 그러나, 현재 RRC 연결 설정 과정에서 요구되는 지연시간을 만족시키기 위한 메커니즘에 대하여 명확히 제시되고 있지 않다. 단말과 망의 RRC 연결 설정 과정이 수행되는 시간은 사용자가 직접 체험하는 지연시간으로, 이러한 지연시간을 최소화하여 시스템의 품질을 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다.