셀룰러 이동 통신 시스템에서 이동 단말의 네트워크 선택 및/또는 재선택을 위한 방법 및 장치 document_id A220623108397

이하에서 UMTS 무선 네트워크 구조와, PLMN과 관련된 양태(aspect)에 대한 배경 기술을 포함하는 요약된 설명을 제공한다. 나아가 본 발명과 관련된 다양한 양태들에 대한 배경 정보가 표준으로부터의 다수의 인용을 이용하여 제공된다. 도 1은 전형적인 UMTS의 구성을 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같이 전형적인 UMTS는 이동 단말들(UEs)(101), UMTS 육상 무선 접속 네트워크(UTRAN)(103) 및 하나 또는 그 이상의 코어 네트워크(CN)(105)를 포함한다. UMTS는 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)를 사용하고 있는 제3세대 무선 네트워크와 관련이 있다. 도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 전형적인 UTRAN을 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 전형적인 UTRAN의 구조는 기지국들(base stations)과 같은 다수의 Node B들(201) 및 기지국 제어기들(base station controllers)과 같은 다수의 무선 네트워크 제어기들(RNCs)(203)을 포함한다. Node B는 셀로 불리우는 특정한 지리학적 영역을 커버하는 무선 인터페이스를 통한 무선 통신을 제어한다. 또한 상기 RNC들에 연결된 Node B들을 제어하는 것은 무선 자원의 할당, 지역 이동과 같은 기능을 기능을 포함한다. RNC는 Iu 인터페이스를 통해 하나 또는 그 이상의 코어 네트워크(core network)에, Iub 인터페이스를 통해 다수의 기지국(UTRAN의 경우에 Node B)에, 그리고 Iur 인터페이스를 통해 하나 또는 그 이상의 다른 RNC에 연결된다. 도 3은 접속층(Access Stratum : AS)과 비접속층(Non-Access Stratum : NAS)으로 그룹지어지는 전형적인 UMTS의 구조를 도시한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 도 3은 UE(User Equipment), UTRAN 및 코어 네트워크의 개체들 관점에서 전형적인 UMTS의 구성을 나타낸 블록도이다. 또한 각각의 기준점들인 Uu(Radio Interface) 및 Iu(CN-UTRAN interface)를 보여준다. 마지막으로, 도 3은 AS(301)와 NAS(303)로 기능적으로 그룹핑하는 상위 레벨을 더 도시한다. AS(301)는 물리 계층 기능은 물론 무선 자원 제어, 무선 링크 제어 및 매체 접속 제어 프로토콜들 포함하는 UMTS에서 프로토콜들의 하위 무선 특정 계층을 포함한다. 상기 접속층은 아래 서비스 접속점들(SAP)을 통해 비접속층(도면에 원형으로 도시됨)에 서비스를 제공한다: 일반 제어(GC) SAP들, 통지(Nt) SAP들, 그리고 전용 제어(DC) SAP들. NAS(303)는 예를 들어 호 제어(CC), 이동성 관리(MM) 및 세션 관리(SM) 프로토콜들을 포함하는 UMTS에서 프로토콜들의 상위 무선 특정 계층을 포함한다. 상세한 설명은 다음과 같은 두 가지 측면에서 서비스를 벗어남(out of service)를 검출하는 것에 대해 작성될 것이다. 1) 유휴(Idle) 상태의 UE들과 PCH 25.133 항목 4.2.1.1 은 명시한다: 만약 UE가 서빙 셀이 셀 선택 기준 S를 만족하지 않는 Nserv 개의 연속적인 DRX 주기들에서 평가된다면, UE는 현재 UE 측정 활동을 제한하는 측정 룰(rule)에 관계없이 측정 제어 시스템 정보에서 지시된 모든 이웃 셀들의 측정을 시작한다. 만약 UE가 12초 동안 상기 측정 제어 시스템 정보에서 지시된 이웃 셀들의 탐색과 측정을 근거로 새로운 적합한 셀을 발견하지 못했다면, UE는 TR 22.811, 네트워크 선택 원리의 검토, 버전 7.0.0 (이하, 참조 1)에서 정의된 것과 같이 선택된 PLMN에 대한 셀 선택 절차를 시작한다. 이러한 12초 주기 이후 셀 내의 UE : PCH 또는 URA_PCH는 "서비스 영역을 벗어남(out of service area)"으로 고려되며, 25.331에 따른 동작을 수행한다. 2) 25.133 항목 5.5.2.3은 CELL_FACH에서 UE들에 대해 명시한다: 만약 UE가 4초 동안 서빙 셀이 셀 선택 기준 S를 만족하지 못하고, UE가 이 4초 동안 측정 제어 시스템 정보에서 지시된 이웃 셀들의 검사 및 측정을 근거로 새로운 적합한 셀을 찾지 못하는 경우 그 UE는 "서비스 범위를 벗어남(out of service area)"이 된다. 상기 UE가 "out of service"일 때, 이것은 참조 1에 정의된 것과 같이 상기 선택된 PLMN에 대해 셀 선택 절차가 개시될 것이다. 이하 "out of service"를 검출하였을 때 동작이 URA_PCH 상태, CELL_PCH 상태 및 CELL_FACH 상태와 관련하여 상세히 설명될 것이다. 서비스를 벗어남을 검출하였을 때 동작과 관련하여, 25.331은 다음과 같은 동작을 명시한다: 8.5.5.1.1 URA_PCH 또는 CELL_PCH 상태에서 "out of service"를 검출함에 따른 동작들 만약 UE가 "out of service area"를 검출하고, URA_PCH 또는 CELL_PCH 상태인 경우 다음 동작들을 수행하여야 한다. 1003e# 타이머 T316를 시작한다; 1003e# 서브 항목 7.2.2에 기술된 절차를 수행한다. 8.5.5.1.2 CELL_FACH 상태에서 "out of service"를 검출함에 따른 동작들 만약 UE가 "out of service area" 검출하고, CELL_FACH 상태인 경우 다음 동작들을 수행하여야 한다. UE는 해야 한다: 1003e# 이미 구동 중이 아닌 경우 타이머 T317을 시작한다; 1003e# 서브 항목 7.2.2에 기술된 절차를 수행한다. (다음 동작을 명시한) 항목 7.2.2와 함께 1003e# 만약 UE가 "out of service area"인 경우; 2003e# TS 25.331, RRC(Radio Resource Control); 프로토콜 사양(이하, 참조 2)에서 명시된 것과 같이 셀 선택 절차를 수행 2003e# 타이머 T316를 구동; 2003e# 타이머 T305를 구동; 2003e# 만약 UE에 의해 유지되는 모든 RAT들과 모든 주파수 대역들의 스캔을 완료한 후 적합한 셀을 찾기 위한 셀 선택 절차가 실패한다면, UE는 "out of service area"되는 최소 TimerOutOfService 시간(디폴트 값 30초) 후에 해야 한다: 3003e# 새로운 PLMN의 선택을 가능하게 하도록 NAS에 이용할 수 있는 모든 PLMN들을 지시한다. 3003e# 만약 허락된 셀이 검색된다면, UE는 참조 2에서 정의된 것과 같이 제한된 서비스를 얻도록 그 셀에 접속해야 하고, 서브 항목 8.5.24에 따른 동작을 수행한다. 3003e# 그 밖에 만약 허락된 셀을 검색하지 못했다면, UE는 참조 2에 정의된 바와 같이 계속해서 허락된 셀을 검색해야 한다. 이하에서 PLMN 선택의 지원과 관련하여 기술될 것이고, 25.304는 명시한다. 5.1.2.2 UTRA 케이스 UE는 이용 가능한 PLMN들을 찾기 위해 그 성능에 따라 UTRA 대역들에서 모든 RF 채널들을 조사해야 한다. 각각의 캐리어(carrier)에서, UE는 그 셀에 속하는 PLMN을 찾기 위해 가장 강한 셀을 탐색하고, 그 셀의 시스템 정보를 읽는다. 만약 UE가 그 PLMN의 식별 정보(identity)를 읽을 수 있다면, 그 찾아진 PLMN은 아래 고품질 기준을 만족하는 경우 RSCP 값은 없지만 고품질 PLMN으로 NAS에 보고되어야 한다. 1. FDD 셀에 대해, 측정된 초기 CPICH RSCP 값은 -95dBm 보다 크거나 같아야 한다. 2. TDD 셀에 대해, 측정된 P-CCPCH RSCP는 -84dBm 보다 크거나 같아야 한다. 고품질 기준을 만족하지는 않지만 UE가 PLMN 식별 정보를 읽을 수 있었던 찾아진 PLMN들은 UTRA FDD 셀들에 대한 CPICH RSCP 값과 UTRA TDD 셀들에 대한 P-CCPCH RSCP와 함께 NAS에 보고된다. 캐리어들의 나머지에 대해 PLMN들에 대한 탐색은 NAS의 요청에 의해 중단될 수 있다. UE는 캐리어 주파수의 저장된 정보와 또한 선택적으로 이전에 수신된 측정 제어 정보 요소들로부터 수신된, 예를 들어 스크램블링 코드와 같은, 셀 파라미터 정보를 이용하여 이 탐색을 최적화할 수 있다. 일단 UE가 PLMN을 선택하면, 접속할 그 PLMN의 적합한 셀을 선택하기 위한 셀 선택 절차가 수행되어야 한다. 이하에서 셀 선택과 PLMN 재선택에 대해 상세히 설명하기로 한다. 셀 선택 셀 선택/셀 적합성과 관련하여 25.304는 다음과 같이 명시한다. 5.2.3 셀 선택 과정 5.2.3.1. UTRA 케이스 5.2.3.1.1 설명 UE는 다음 두 탐색 절차 중 하나를 사용해야 한다. a) 초기 셀 선택 이 절차는 RF 채널들이 UTRA 캐리어들인 이전 정보를 요구하지 않는다. UE는 선택된 PLMN의 적합한 셀을 찾기 위해 그 성능에 따라 UTRA 대역들에서 모든 RF 채널들을 탐색해야 한다. 각 캐리어에서 UE는 단지 가장 강한 셀을 탐색할 필요가 있다. 적합한 셀이 찾아지면, 이 셀이 선택된다. b) 저장된 셀 선택 정보 이 절차는 캐리어 주파수들의 저장된 정보와 또한 선택적으로 이전에 수신된 측정 제어 정보 요소들로부터 수신된, 예를 들어 스크램블링 코드와 같은, 셀 파라미터 정보를 요구한다. 일단 UE가 선택된 PLMN을 위한 적합한 셀을 찾았으면, UE는 이것을 선택해야 한다. 만약 선택된 PLMN의 적합한 셀이 찾아지지 않은 경우 초기 셀 선택 과정이 시작된다. 하기 표 1 내지 표 3은 셀 선택을 위한 기준과 정의된 변수를 나타낸 것이다. 셀 선택 기준 S는 (아래와 같을 때) 만족된다: 표 1 표 2 표 3 PLMN 재선택 (자동적인) PLMN 선택과 관련하여 23.122은 다음을 명시한다: 4.4.3.1.1 자동적인 네트워크 선택 모드 절차 MS는 만약 가능하고 허락될 수 있다면 다음 순서로 다른 PLMN/접속(access) 기술의 조합들을 선택하고 시도한다. ⅰ) HPLMN(이전에 선택되지 않은 경우); ⅱ) SIM의 "접속 기술을 갖는 사용자 제어 PLMN 선택기" 데이터 파일에서 각 PLMN/접속 기술의 조합(우선 순위로); ⅲ) SIM의 "접속 기술을 갖는 운용자 제어 PLMN 선택기" 데이터 파일에서 각 PLMN/접속 기술의 조합(우선 순위로); ⅳ) 랜덤한 순서로 수신된 고품질 신호를 이용하는 다른 PLMN/접속 기술의 조합들; ⅴ) 감소하는 신호 품질의 순서로 다른 PLMN/접속 기술의 조합들. 상기한 절차에 있따라 다음 요구 사항들을 적용한다: a) 음성 성능을 갖는 MS는 그 MS가 적어도 하나의 GSM COMPACT를 식별한 PLMN들을 무시하여야 한다. b) A/Gb 또는 GSM COMPACT 모드에서 음성 성능을 갖는 MS 또는 패킷 서비스를 지원하지 않는 MS는 CPBCCH 캐리어들을 탐색하지 않는다. c) ⅱ 및 ⅲ에서, MS는 접속 기술 리스트(사용자 제어 또는 운용자 제어 선택기 리스트)를 갖는 적절한 PLMN 선택기에서 그 PLMN과 관련된 접속 기술 또는 접속 기술들로 그 PLMN에 대한 탐색을 제한하여야 한다. 접속 기술 정보 저장소가 없는(즉, "접속 기술을 갖는 사용자 제어 PLMN 선택기"와 "접속 기술을 갖는 운용자 제어 PLMN 선택기" 데이터 파일들이 존재하지 않는) SIM을 사용하는 MS는 대신에 상기 상기 "PLMN 선택기" 데이터 파일을 이용한다. 상기 "PLMN 선택기" 데이터 파일에서 각 PLMN에 대해 MS는 가능하고, 가장 높은 우선 순위의 무선 접속 기술로서 GSM 접속 기술을 가정해야 하는 모든 접속 기술들을 탐색해야 한다. d) ⅳ 및 ⅴ에서, MS는 선택할 PLMN을 결정하기 전에 가능한 모든 접속 기술들을 탐색해야 한다. e) ⅱ 및 ⅲ에서, GSM COMPACT는 지원하지만 접속 기술 정보 저장소가 없는(즉, "접속 기술을 갖는 사용자 제어 PLMN 선택기"와 "접속 기술을 갖는 운용자 제어 PLMN 선택기" 데이터 파일들이 존재하지 않는) SIM을 이용하는 패킷 only MS는 대신에 상기 "PLMN 선택기" 데이터 파일을 이용한다. 상기 "PLMN 선택기" 데이터 파일에서 각 PLMN에 대해 MS는 가능하고, 가장 낮은 우선 순위의 무선 접속 기술로서 GSM COMPACT 접속 기술을 가정해야 하는 모든 접속 기술들을 탐색해야 한다. f) ⅰ에서 MS는 가능한 모든 억세스 테크놀로지를 검색해야 한다. 선호하는 접속 기술에 대해 우선순위가 정의되지 않고, 그 우선 순위가 구현 이슈(issue)이지만 그 SIM에서 "접속 기술을 갖는 HPLMN 선택기" 데이터 파일은 절차를 최적화기 위해 사용될 수 있다. g) ⅰ에서, 접속 기술 정보 저장소가 없는(즉, "접속 기술을 갖는 HPLMN 선택기" 데이터 파일이 없는) SIM을 사용하는 MS는 가능하고, 가장 높은 우선 순위의 무선 접속 기술로서 GSM 접속 기술을 가정해야 하는 모든 접속 기술들을 탐색해야 한다. 접속 기술 정보 저장소가 없는 SIM을 사용하며 GSM COMPACT는 지원하는 패킷 only MS는 또한 가장 낮은 우선 순위의 무선 접속 기술로서 GSM COMPACT 접속 기술을 가정해야 한다. h) ⅴ에서, MS는 각 접속 기술 내에서 신호 품질 감소의 순서로 PLMN/접속 기술의 조합들의 순서를 정리해야 하다. 서로 다른 접속 기술들을 갖는 PLMN/접속 기술의 조합들간의 순서는 MS 구현 이슈이다. NOTE 1: 요구 사항들 a) 및 b)는 또한 요구 사항 d)에 적용되며, 따라서 GSM 음성 MS는 비록 GSM COMPACT를 수용할 수 있을지라도 GSM COMPACT PLMN들을 탐색하지 말아야 한다. NOTE 2: 요청 사항들 a) 및 b)는 또한 요구 사항 f)에 적용되며,, 따라서 GSM 음성 MS는 비록 이것이 "SIM"에서 "접속 기술을 갖는 HPLMN 선택기" 데이터 파일에서 유일한 접속 기술이라 할지라도 GSM COMPACT PLMN들을 탐색하지 말아야 한다. NOTE 3: 고품질 신호는 적합한 AS 사양(specification)에 정의되어 있다. 만약 성공적 등록이 달성되면, MS는 선택된 PLMN을 지시한다. 만약 가능하고 허락될 수 있는 PLMN들이 존재하지 않아서 등록이 달성되지 않았다면, MS는 새로운 PLMN이 가능하고 허락될 수 있을 때까지 사용자에게 "no service"를 나타내고, 그 절차를 반복한다. 만약 하나 또는 그 이상의 이용 가능하고 허락 가능한 PLMN이 있지만, LR 실패가 그 PLMN에 성공적이지 못하게 등록되었거나, 또는 "로밍(roaming)을 위한 금지된 LA들" 또는 "서비스의 지역적 공급을 위한 금지된 LA들" 리스트 중 어느 하나의 엔트리가 등록 시도를 방해했다면, MS는 첫째로 그러한 PLMN를 다시 선택하고, 제한된 것을 기록한다. 또한 이 명세서에서 기술된 약어들에 관한 용어 정의는 다음과 같다: 약어 0026# 용어 정의 ABS 자동 백그라운드 스캔(Automatic Background Scan) LR-PLMN 마지막으로 등록된 PLMN(Last Registered PLMN) NRP 국가 로밍 파트너(National Roaming Partner) NSP 네트워크 선택 방침(Network Selection Principles) OOS 서비스를 벗어남(Out Of Service) PPPA PLMN 핑퐁 회피(PLMN Ping Pong Avoidance) PR-PLMN 이전에 등록된 PLMN(Previously Registered PLMN) 다른 요약 및 용어는 3GPP TS 21.905에서 찾아볼 수 있다. 문제점 설명 다음은 3GPP TR 22.811 버전 7.0.0에서 인용한 것이다. 6.10 등록 지역들 간의 핑퐁 현재 표준화된 매커니즘(mechanism)은 국가적인 로밍 계획에 대한 요구 충족은 물론 멀티 RAT(3G, WLAN, 2G 등)에 대한 요구 충족 또한 충분히 할 수 없다. 이것은, 변동이 있는 신호 상태와 관련이 있을 경우, 2G와 3G 사이의 UE 핑퐁 상태에 이르게 할 수 있다. 상기 UE 핑퐁은 사용자 경험에 심하게 영향을 줄 뿐만 아니라, 네트워크에서 상당한 시그널링(signaling) 부하를 야기할 수 있다. 현재 규정된 행동은 다음과 같다: - 만약 12초 미만이라면, UE는 잠시 서비스 영역을 벗어날 것이지만 서비스를 벗어남(OOS)를 선언하지는 않을 것이며, 그 서빙 셀로 다시 돌아올 것이다. - 만약 12초보다 약간 이상이라면, UE는 서비스를 벗어남(OOS)를 선언하고 스캐닝을 시작할 것이지만, 대부분 동일한 3G 셀로 돌아올 것이다. - 만약 그 이상(~30초)이라면, UE는 국가 로밍 파트너일 수 있지만 6분 후에는 아마도 첫번째 백그라운드 HPLMN 탐색에 동일하게 약한 3G 셀로 돌아갈 것이다. 이것은 실패한 통화의 소스, 통화 연결 실패 및 어떤 서비스들의 가능한 거부와 같은 사용자 경험에 영향을 줄 수 있는 불안정성을 유발할 것이다. 방법은 등록 지역들 간에 핑퐁의 영향을 개선하기 위해 고안되어야 한다. 이것은 셀/PLMN에서 떠나는 것과 돌아오는 것을 위한 서로 다른 품질 기준을 정의할 수 있도록 네트워크가 운영자에 의해 구성되는 것이 가능하여야 한다. 현재 UE 행동의 상세한 설명 현재 표준화된 UE의 행동은 다음과 같다: UE가 운용자의 PLMN 커버리지 영역의 경계 근방에 있을 때 그 UE는 'out of service'가 될 수 있다. 서빙(serving) 셀이 적어도 3 측정 주기 TMeasurement_Period Intra(_FACH)에 걸쳐 또는 Nserv 개의 연속적인 DRX cycles(idle 0026# _PCH) 동안 셀 선택 기준을 만족하지 못하는 경우 Note 1. 일반적으로 네트워크 운영자들은 매우 좋지 않은 셀들이 적합한 셀을 위한 기준을 여전히 만족하도록 그들의 네트워크를 구성한다. 그들은 단말들이 'out of service'를 나타내는 것을 좋아하지 않는다. 다음 4(_FACH)초 또는 12(idle 0026# _PCH)초 동안, UE는 인접 셀 리스트(주파수간 및 RAT 이웃간 둘다)를 기반으로 현재 (e)PLMN에서 다른 셀을 탐색할 것이다. 만약 현재 (e)PLMN에 대해 적합한 셀이 발견된다면 셀 재선택이 시작된다. 만약 셀이 발견되지 않는다면, 연결 모드에서 UE는 'out of service'로 간주된다. 또한 UE는 하기 정의된 것과 같이 동작된다. 다음으로, UE는 현재 (e)PLMN에 대해 적합한 셀을 찾기 위한 시도에서 UE에 의해 지원되는 모든 RAT들 및 모든 주파수 대역의 완전한 검사(scan)를 수행한다. 만약 적합한 셀이 이러한 완전한 검사 동안 발견되었다면, 라우팅 영역이 변경되지 않는 한(즉, NAS 시그널링이 개입되지 않을 수 있다.) UE는 라우팅 영역 갱신을 수행할 필요가 없다. Note 2. UE는 이용 가능한 PLMN들을 보고할 때 T305(5분 또는 그 이상) 및/또는 T307(5~50초)을 중단하지 않는다. 만약 적합한 셀이 이러한 완전한 검사 동안 발견되지 않았다면, 적어도 30초(TimerOutOfService의 기본 값)003c#연결 모드003e# 후에, UE는 다른 PLMN의 재선택을 신속히 수행하도록 이용 가능한 PLMN들을 지시해야 한다. UE-AS는 이용 가능한 PLMN들을 보고한다. UE-AS는 '고품질 기준'이 '고품질 PLMN들'로 충족되는 PLMN들을 보고한다. 또한 UE-AS는 다른 이용 가능한 PLMNs 즉, UE가 측정된 품질(FDD의 경우 p-CPICH RSCP)과 함께 BCCH에서 PLMN 식별 정보(identity)를 읽은 PLMN들을 보고한다. Note 3. 이용 가능한 PLMN들을 보고할 경우, UE는 그 PLMN 식별 정보를 읽은 셀이 적합한지 아닌지 예를 들어, 제외된 것인지 아닌 지에 대해 확인할 필요가 없다. UE-NAS는 이하 선호하는 순서에 따라서 AS에 의해 지시된 이용 가능한 PLMN들로부터 PLMN을 선택한다; Home PLMN 우선 순위 순으로 '접속 기술을 갖는 사용자 제어 PLMN 선택기'를 이용하는 사용자 선호 PLMN/접속 기술들. 우선 순위 순으로 '접속 기술을 갖는 운영자 제어 PLMN 선택기'를 이용하는 운용자 선호 PLMN/접속 기술들. 랜덤하게 '고품질'로 지시된 다른(other) PLMN들/접속 기술들. 신호 세기 순서로 다른(other) PLMN들/접속 기술들. UE는 이용 가능한 PLMN들을 위해 백그라운드 스캔(background scan)를 주기적으로 수행한다. 전술한 바와 같이, 예를 들어 셀 휴지(cell breathing)로 인해 무선 조건들이 변동하는 경우에 UE가 매 시간 다른 PLMN을 재선택할 수 있는 점에서 PLMN 선택과 관련된 어떠한 제한들도 명시되어 있지 않다. 희망하는 개선의 특성에 대한 논의 등록된 영역들(현재의 PLMNs) 간의 핑퐁 이슈에 있어서, 인지된 주된 문제점은 하기와 같다: 첫 번째 또는 다음의 백그라운드 PLMN 스캔을 수행하자 마자 UE는 원래 UMTS 셀의 품질이 아주 나쁘거나 그런대로 적합할 지라도 그 UE는 원래 셀/PLMN으로 복귀할 수 있다. 커버리지 영역의 경계에 남았을 때 UE는 PLMN들간을 정기적으로 핑퐁할 수 있다. 이러한 PLMN-핑퐁과 관련된 주된 역효과는 시그널링 부하와 순간적인 사용자의 이용 불능(unavailability)이다.(즉 34~42초 및 매 핑퐁 동안 관련된 시그널링 지연) 그러므로, PLMN들간의 핑퐁의 위험을 피하기 위한 장치 및 방법에 대한 요구가 존재한다.