T T A S t a n d a r d

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1 T T A T e c h n i c a l R e p o r t 기술보고서 제정일 : 2016 년 xx 월 xx 일 3GPP Release 13 기술규격분석 ( 기술보고서 ) Analysis of 3GPP Release 13 Technical Specification(Technical Report)

2 표준초안검토위원회 표준안심의위원회 IMT 프로젝트그룹 (PG906) 전파 / 이동통신기술위원회 (TC9) 성명 소속 직위 위원회및직위 표준번호 표준 ( 과제 ) 제안 윤영우 LG전자 연구위원 3GPPs 실무반의장 표준초안작성자 윤영우 LG전자 연구위원 3GPPs 실무반의장 예충일 ETRI 책임연구원 3GPPs 실무반부의장 원성환노키아코리아책임 3GPPs 실무반부의장 권기범 ITL 실장 3GPPs 실무반위원 이상욱 LG전자 수석 3GPPs 실무반위원 김래영 LG전자 수석 3GPPs 실무반위원 사무국담당 김대중 TTA 부장 - 이혜영 TTA 선임 - 본문서에대한저작권은 TTA 에있으며, TTA 와사전협의없이이문서의전체또는일부를상업적목적으로복제또는 배포해서는안됩니다. 본표준발간이전에접수된지식재산권확약서정보는본표준의 부록 ( 지식재산권확약서정보 ) 에명시하고있으며, 이후접수 된지식재산권확약서는 TTA 웹사이트에서확인할수있습니다. 본표준과관련하여접수된확약서외의지식재산권이존재할수있습니다. 발행인 : 한국정보통신기술협회회장발행처 : 한국정보통신기술협회 13591, 경기도성남시분당구분당로 47 Tel : , Fax : 발행일 : 20xx.xx

3 서문 1 기술보고서의목적 이기술보고서의목적은이동통신분야의사실표준화단체인 3GPP (3 rd Generation Partnership Project, 의 Release 13 의주요핵심기술에대한 상세한설명을제공하는데있다. 2 주요내용요약 이기술보고서는 2016 년 3 월승인된 3GPP Release 13 기술규격을대상으로 SA(Service & Systems Aspects) 및 RAN(Radio Access Network) 그룹의주요핵심 기술들에대해설명하였다. 3 인용표준과의비교 3.1 인용표준과의관련성 - 해당사항없음. 3.2 인용표준과본표준의비교표 - 해당사항없음. i

4 Preface 1 Purpose The purpose of this technical report is to provide the detailed description of key features of Release 13 specifications of 3GPP (3 rd Generation Partnership Project, which is the de-factor standardization organization for mobile communication field. 2 Summary This technical report describes the key technologies of SA (Service and systems Aspects) and RAN (Radio Access Network) described in 3GPP Release 13 Technical Specifications which was approved in March Relationship to Reference Standards None. ii

5 목차 1 적용범위 인용표준 용어정의 약어 RAN 1 주요기술 LTE Carrier Aggregation Enhancement beyond 5 carriers (eca) 비면허대역 LTE 운용 (LAA; Licensed Assisted Access) EB/FD-MIMO Further enhancement of MTC (emtc) RAN 2 주요기술 Dual Connectivity LTE-WLAN Radio Level Integration ProSe enhancements (ed2d) Application specific Congestion control for Data Communication (ACDC) Single-Cell point-to-multipoint transmission (SC-PTM) Further enhancement of Minimization of Drive Tests (MDT) for E-UTRAN Multi-Carrier Load Distribution (MCLD) RAN 3 주요기술 Extension of Dual Connectivity RAN Sharing Enhancements RAN 4 주요기술 제어채널간섭제거수신기 RX 지원단말 Enhanced D2D iii

6 8.4 Carrier Aggregation Licensed Assisted Access (LAA) SA 1/2 주요기술 NBIFOM (IP Flow Mobility support for S2a and S2b interfaces) edrx (extended idle mode DRX) CIoT (Cellular Internet of Things) Architecture Enhancements for Service Capability Exposure (AESE) Extended proximity-based services SA6 주요기술 MCPTT 기술 MCPTT 구조 MCPTT 기능 MCPTT 시스템구축시나리오 부록 I-1 지식재산권확약서정보 I-2 시험인증관련사항 I-3 본기술보고서의연계 (family) 표준 I-4 참고문헌 I-5 영문기술보고서해설서 I-6 기술보고서의이력 부록 II 3GPP Release 13 Description 문서 iv

7 3GPP Release 13 기술규격분석 ( 기술보고서 ) 기술보고서 (Analysis of 3GPP Release 13 Technical Specification (Technical Report)) 1 적용범위 이기술보고서는이동통신분야의사실표준화단체인 3GPP (3 rd Generation Partnership Project, 의 Release 13 의주요핵심기술에대한 상세한설명을제공하는문서로, Release 13 기술규격에대한이해를돕는데그목적이 있다. 2 인용표준 TS , Network-Based IP Flow Mobility (NBIFOM); Stage 2, v TS , Functional architecture and information flows to support mission critical communication services; Stage2, v TS , Architecture enhancements for non-3gpp accesses, v TS , General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access, v TS , Architecture enhancements to facilitate communications with packet data networks and applications, v TS , Proximity-based services (ProSe); Stage 2, v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) radio transmission and reception v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Requirements for support of radio resource management v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation, v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding, v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures, v

8 TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Medium Access Control (MAC) protocol specification v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Link Control (RLC) protocol specification v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Packet Data Convergence Protocol (PDCP) specification v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) procedures in idle mode v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC); Protocol specification v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP) v TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); X2 Application Protocol (X2AP) v 용어정의 해당사항없음 4 약어 ACK ACLR ACS A-MPR AS BCS CA CC CCA CCE CDM CDM Acknowledgement Adjacent Channel Leakage Ratio Adjacent Channel Selectivity Additional-Maximum Power Reduction Access Stratum Bandwidth Combination Set Carrier Aggregation Component Carrier Clear Channel Assessment Control Channel Element Code Division Multiplexing Code Division Multiplexing 2

9 CE CFI CG CIF CQI CQI CRC CRI C-RNTI CRS CRS-IC CSI CSI-IM CSI-RS/IM CSS D2D DAI DC DCI DFS DM-RS DRX DS DwPTS EB EB/FD-MIMO enb EPA EPC EPDCCH epdg EPS ETU E-UTRAN EVA EVM FDD FDM FD-MIMO GCSE_LTE Coverage Enhancement Control Format Indicator Cell Group Carrier Indicator Field Channel Quality Indicator Channel Quality Indicator Cyclic Redundancy Check CSI-RS Resource Index Cell RNTI Cell-specific Reference Signal CRS-Interference Cancellation Channel Status Information CSI-interference measurement Channel Status Information Reference Signal/Interference Measurement Common Search Space Device to Device Downlink Assignment Index Dual Connectivity Downlink Control Information Dynamic Frequency Selection Demodulation Reference Signal Discontinuous Reception Discovery Signal Downlink Pilot Time Slot Elevation Beamforming Elevation Beamforming/Full Dimension MIMO Evolved Node B Extended Pedestrian A model Evolved Packet Core Enhanced Physical Downlink Control Channel Evolved Packet Data Gateway Evolved Packet System Extended Typical Urban Model Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network Extended Vehicular A Model Error Vector Magnitude Frequency Division Duplex Frequency Division Multiplexing Full Dimension MIMO Group Communication System Enabler for LTE 3

10 HARQ IL IMS LAA LBT LC MBMS MCData MCG MCL MCPTT MCS MCVideo MeNB MIB MME MPDCCH MPR MSD MU-MIMO NACK NAS NRB OAM OCC OFDM PBCH PCC pcell PCFICH PCID PCID PCRF PDCCH PDN PDSCH P-GW PHICH PLMN PMI Hybrid Automatic Repeat ReQuest Insertion Loss IP Multimedia Subsystem Licensed Assisted Access Listen Before Talk Low Cost Multimedia Broadcast/Multicast Service Mission Critical Data Master Cell Group Maximum Coupling Loss Mission Critical Push to Talk Modulation and Coding Scheme Mission Critical Video Master enb Master Information Block Mobility Management Entity MTC Physical Downlink Control Channel Maximum Power Reduction Maximum Sensitivity Degradation Multi-User MIMO Negative Acknowledgement Non-Access Stratum Number of Resource Block Operations, Administration, and Management Orthogonal Cover Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing Physical Broadcasting Channel Policy and Charging Control Primary Cell Physical Control Format Indicator Channel Primary Cell Identification Physical Cell ID Policy and Charging Rules Function Physical Downlink Control Channel Packet Data Network Physical Downlink Shared Channel PDN Gateway Physical Hybrid ARQ Indicator Channel Public Land Mobile Network Precoding Matrix Indicator 4

11 PRACH PRB ProSe PSDCH PSS PSSCH PSSS PUCCH PUSCH QoS RAN RAR RA-RNTI RE RI RLM RNTI RRC RRC RRH RRM RS RSRP RSSI RX SCEF SCell SC-FDMA SCG SDR SE SeNB S-GW SI SIB SINR SIP SLSS SPS SRS Physical Random Access Channel Physical Resource Block Proximity Based Service Physical Sidelink Discovery Channel Primary Synchronization Signal Physical Sidelink Shared Channel Primary Sidelink Synchronization Signal Physical Uplink Control Channel Physical Uplink Shared Channel Quality of Service Radio Access Network Random Access Response Random Access RNTI Resource Element Rank Indicator Radio Link Monitoring Radio Network Temporary Identifier Radio Resource Control Radio Resource Control Remote Radio Head Radio Resource Management Reference Signal Reference Signal Received Power Received Signal Strength Indicator Receiver Service Capability Exposure Function Secondary Cell Single Carrier Frequency Division Multiple Access Secondary Cell Group Sustained Data Rate Spurious Emission Secondary enb Serving Gateway Study Item System Information Block Signal to Interference plus Noise Ratio Session Initiation Protocol Side Link Synchronization Signal Semi-persistent Scheduling Sounding Reference Signal 5

12 S-RSRP SSS TA TBCC TBS TC-RNTI TDD TE TM TPC TPMI TTI UCI UpPTS USS VoLTE WAN WID WLAN ACK ACLR ACS A-MPR AS BCS CA CC CCA CCE CDM CDM CE CFI CG CIF CQI CQI CRC CRI C-RNTI Sidelink RSRP Secondary Synchronization Signal Timing Advance Tail Biting Convolutional Coding Transport Block Size Temporary CRNTI Time Division Duplex Timing Error Transmission Mode Transmit Power Control Transmitted Precoding Matrix Indicator Transmission Time Interval Uplink Control Information Uplink Pilot Time Slot UE-SPECIFIC SEARCH SPACE Voice over LTE Wide Area Network Work Item Description Wireless Local Area Network Acknowledgement Adjacent Channel Leakage Ratio Adjacent Channlel Selectivity Additional-Maximum Power Reduction Access Stratum Bandwidth Combination Set Carrier Aggregation Component Carrier Clear Channel Assessment Control Channel Element Code Division Multiplexing Code Division Multiplexing Coverage Enhancement Control Format Indicator Common Group Carrier Indicator Field Channel Quality Indicator Channel Quality Indicator Cyclic Redundancy Check CSI-RS Resource Index Cell RNTI 6

13 CRS CRS-IC CSI CSI-IM CSI-RS/IM CSS D2D DAI DC DCI DFS DMRS DRX DS DwPTS EB EB/FD-MIMO enb EPA EPC EPDCCH epdg EPS ETU E-UTRAN EVA EVM FDD FDM FD-MIMO GCSE_LTE HARQ IL IMS LAA LBT LC MBMS MCData Cell-specific Reference Signal CRS-Interference Cancellation Channel Status Information CSI-interference measurement Channel Status Information Reference Signal/Interference Measurement Common Search Space Device to Device Data Assignment Index Dual Connectivity Downlink Control Information Dynamic Frequency Selection Demodulation Reference Signal Discontinuous Reception Discovery Signal Downlink Pilot Time Slot Elevation Beamforming Elevation Beamforming/Full Dimension MIMO Evolved Node B 기지국 Extended Pedestrian A model Evolved Packet Core Enhanced Physical Downlink Control Channel Evolved Packet Data Gateway Evolved Packet System Extended Typical Urban Model Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network Extended Vehicular A Model Error Vector Magnitude Frequency Division Duplex Frequency Division Multiplexing Full Dimension MIMO Group Communication System Enabler for LTE Hybrid Automatic Repeat ReQuest Insertion Loss IP Multimedia Subsystem Licensed Assisted Access Listen Before Talk Low Cost Multimedia Broadcast/Multicast Service Mission Critical Data 7

14 MCG MCL MCPTT MCS MCVideo MeNB MIB MME MPDCCH MPR MSD MU-MIMO NACK NAS NRB OAM OCC OFDM PBCH PCC pcell PCFICH PCID PCID PCRF PDCCH PDN PDSCH P-GW P-GW PHICH PLMN PMI PRACH PRB ProSe PSDCH PSS PSSCH PSSS Master Cell Group Maximum Coulping Loss Mission Critical Push to Talk Modulation and Coding Scheme Mission Critical Video Master enb Master Information Block Mobility Management Entity MTC Physical Downlink Control Channel Maximum Power Reduction MAximum Sensitivity Degradation Multi-User MIMO Negative Acknowledgement non-access Stratum Number of Resource Block Operations, Administration, and Management Orthorgonal Cover Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing Physical Broadcasting Channel Policy and Charging Control Primary Cell Physical Control Format Indicator Channel Primary Cell Identification Physical Cell ID Policy and Charging Rules Function Physical Downlink Control CHannel Packet Data Network Physical Downlink Shared Channel PDN Gateway PDNacket Data Network Gateway Physical Hybrid ARQ Indicator Channel Public Land Mobile Network Precoding Matrix Indicator Physical Random Access Channel Physical Resource Block Proximity Based Service Physical Sidelink Discovery Channel Primary Synchronization Signal Physical Sidelink Shared Channel Primary Sidelink Synchronisation Signal 8

15 PUCCH PUSCH QoS RAN RAR RA-RNTI RE RI RLM RNTI RRC RRC RRH RRM RS RSRP RSSI RX SCEF SCell SC-FDMA SC-FDMA SCG SDR SE SeNB S-GW SI SIB SINR SIP SLSS SPS SRS S-RSRP SSS TA TBCC TBS TC-RNTI Physical Uplink Control CHannel Physical Uplink Shared Channel Quality of Service Radio Access Network Random Access Response Random Access RNTI Resource Element Rank Indicator Radio Link Monitoring Radio Network Temporary Identifier Radio Resource Control Radio Resource Control Remote Radio Head Radio Resource Management Reference Signal Reference Signal Received Power Received Signal Strength Indicator Receiver Service Capability Exposure Function Secondary Cell Single Carrier Frequency Division Multiple Access Single Carrier Frequency Division Multiple Access Secondary Cell Group Sustained Data Rate Spurious Emission Secondary enb Serving Gateway Study Item System Information Block Signal to Interference plus Noise Ratio Session Initiation Protocol Side Link Synchronization Signal Semi-persistent Scheduling Sounding Reference Signal Sidelink RSRP Secondary Synchronization Signal Timing Advance Tail Biting Convolutional Coding Transport Block Size Temporary CRNTI 9

16 TDD TE TM TPC TPC TPMI TTI UCI UpPTS USS VoLTE WAN WID WLAN Time Division Duplex Timing Error Transmission Mode Transmit Power Control Transmit Power Control Transmitted Precoding Matrix Indicator Transmission Time Interval Uplink Control Information Uplink Pilot Time Slot UE-SPECIFIC SEARCH SPACE Voice over LTE Wide Area Network Work Item Description Wireless Local Area Network 5 RAN 1 주요기술 5.1 LTE Carrier Aggregation Enhancement beyond 5 carriers (eca) 최근에 LTE-A가상용화가되어이미서비스중이다. LTE-A 기술을도입하여사용자입장에서가장빨리체감할수있는효과는 CA 기술로부터얻을수있는데, CA 기술은현재서로다른 3개의주파수 ( 채널 ) 를묶는 3밴드 LTE-A 기술까지이미상용화되어서비스중이다. 여기서묶게되는각각 3개채널의주파수대역폭이동일할경우, 기존의단일 LTE 주파수 ( 채널 ) 에서제공되는전송률대비이론적으로 3배가늘어날수있는것이다. 단, LTE가처음구축될당시 PCell의대역폭은 10 MHz가최대대역폭이었는데그후 20 MHz 채널 ( 밴드 ) 가지원되어결과적으로 LTE 도입초기대비최종최대전송률은 3배를넘는 4배수준이다. 앞서언급한바와같이 CA 기술은이미상용화가되고있고 Release 10 규격상최대 5개의채널을묶어전송할수있는표준문서가마련되어있다. 하지만최근에표준화가완료된 CA 기반의 LAA 기술을활용하여묶을수있는가용 5GHz 비면허대역채널의개수는기존의 Release 10 CA 규격에서제시한 5개의한정된채널수보다많고또한 3.5 GHz 대역과같은주파수도 CA 기술로전송률증대에활용하기가능하기에, 모바일서비스사업자입장에서좀더효율적인 CA 효과를누리고자 5개이상의 CA를표준화하려는요청이사업자와제조사로부터있었다. 결국 Release 10 기반의 5개의채널개수에서벗어나최대 32개의주파수를 10

17 집성하려는표준화요청이 WID RP 를통하여구체화되고 RAN plenary 회의에서받아들여져표준화가진행되었다. 상기의공식적인표준화 item 명칭은 LTE Carrier Aggregation beyond 5 carriers (enhanced carrier aggregation: eca) 이며 RAN #66 회의에서승인되어 RAN #70 회의까지 WI를 RAN1 에서진행하였다. eca의기술적인목표는크게 RAN1 관점에서 2가지로분류된다. 첫번째는 PUCCH 를 SCell에서전송하도록표준규격화하는것이다 ( 기존의 Release 10 기반 CA 기능에서상향제어채널은 PCell 에서만전송가능하도록규정되어있음 ). 물리계층기술측면에서구체적으로살펴보면 Release 12 기반의 CA 구성을기초하는시나리오에서 PUCCH on SCell 전송기능제공을표준화하는것이다. 두번째는 32개의 CC 집성을 지원하는것이다. 32 개의주파수 / 채널을집성할때하향뿐만아니라상향링크도용량 증대에따른구조적인변화가필요하기에표준화이슈가발생한다 시스템구축시나리오먼저 eca 를구축하는시나리오는기존의 LTE-A 와동일하다는것을전제한다. 주파수 F1 과 F2 가서로다르고 F2 의주파수가높은경우다음의 ( 그림 5-1) 과같은 5 가지구축시나리오로나뉠수있다. ( 그림 5-1) 고려하는소형셀시나리오 먼저시나리오 1 은 F1 과 F2 가 co-located 되고 overlaid 된경우다. 이경우 F1 과 F2 의 coverage 가거의동일하며주로주파수를확장하여전송률을높이는형태로 CA 가 11

18 적용될수있다. 기술보고서 시나리오 2의경우시나리오 1과거의유사하지만 coverage 측면에서다르다. F2는적은 coverage를가지고있기때문에, F2의 coverage 내에들어오는단말은 CA적용이가능하나그렇지못한단말의경우 F1으로만서비스받는것을가정한다. 시나리오 3의경우 F1과 F2가 co-located되었으나 F2는 F1의 cell boundary를겨냥하여전파가방향성을띄는형태를가지고있기때문에 F1의 cell boundary의데이터전송률향상을목적으로하는배치가된다. 시나리오 4의경우, F1은 macro 영역을 cover하고 RRH를두어 F2로확장하는개념이다. F2는주로 hot spot에구축하여해당지역의 throughput을높이려는목적으로사용될수있다. 시나리오 5의경우는시나리오 2와유사하지만 F1의부분적인영역에서신호 coverage가미약한부분의성능을높이기위해부분적으로 repeater를구축하는경우다 PUCCH on SCell 먼저상향제어채널을 SCell에서전송가능하도록물리계층의표준문서화작업측면에서논의되고합의된사항에대해설명하기로한다. PUCCH on SCell은쉽게말해 SCell에서도 UCI를운반하는 PUCCH를전송할수있도록기존의 CA의기능을확장하는것이다. 기존 Release 12 이전 CA의상향링크전송의경우의 CC를최대 5개묶어전송하더라도아래의 ( 그림 5-2) 와같이상향제어채널은 PCell 에서만전송이가능하였다. 참고로 PDCCH는 self-scheduling이적용된경우에한해각 CC로전송이가능하다. ( 그림 5-2) CA 에서하향및상향데이터 / 제어채널의전송가능한채널경로 따라서 SCell에서도 PUCCH를전송할수있도록기능을추가하는것이 eca서가능해졌다. 이러한기능확장은 eca에서 SCell의개수가기존의 4개에서최대 31개까지증가함에따라 UCI를나누어전송하여 PUCCH 채널의 load를분산할수있는효과를가져다준다. 따라서 eca를동작하는경우 SCell이많지않더라도 ( 그림 5-3) 과같이 PUCCH를나누어전송할수있도록 UCI를 PCell 그리고하나의 SCell에나누어전송할수있게된다. 단, PUCCH를전송할수있는 SCell은하나만으로국한한다. 12

19 그리고 PUCCH를전송할수있는 SCell의전력제어를위한 TPC command의경우 PCell의 CSS에서 DCI format 3/3A 형태로 signal될수있다. 만일 Release 12에서지원하기로한 DC가적용된상황이면 PUCCH on SCell 기능은지원을할수없도록되었다. 즉, 하나의단말에게 DC와 PUCCH on SCell은둘중하나만설정된다. ( 그림 5-3) eca 와 DC 를동시에적용한경우 CG 당 UCI 를전송하기위한제어채널전송방법 eca가적용되는경우 aperiodic CSI triggering에관한경우독립적으로각 CG별 aperiodic CSI triggering이적용가능하도록기능을지원하지만단말은 CSI process가 5개이상을 update할필요가없는특징이있다. eca의 PUCCH on SCell이같이적용되는경우스케줄링제한이적용되는데, 이는 cross-carrier 스케줄링을 PUCCH CG 내로한정하는것이다. 즉, inter PUCCH CG 간의 cross carrier 스케줄링은허용하지않는내용이다. 하향데이터전송시 cross-carrier 스케줄링을적용할경우, 기존의 Release 12 CA는 3 bit CIF라는정보를통해스케쥴된 CC 를표시하였다. eca 에서 CC 개수가최대 32 개로늘어남에따라 CIF 의 bit 크기를 늘리는것을생각할수있으나기존과동일한 3 bit로유지하기로합의되었다. PUCCH on Scell이적용된경우에는 ( 그림5-3) 과유사한개념으로 2개의 PUCCH CG를설정하여최대 32개의서빙셀을설정할수있다. 단, 이경우이전에설명했던바와같이 CG당하나의 PUCCH 채널에전송하는것을원칙으로하며 Pcell을포함한 CG에서는 PCell로, Scell만포함한 CG에서는특정 Scell로 PUCCH 채널을전송해야한다. PUCCH를 SCell에서전송할수있기때문에스케줄링 request가 SCell로전송하는동작이가능하게되었다. 그러나 SCell에서 PUCCH를전송한다고해서단말기에서진행해야하는 CSS는해당 SCell에서이루어지지않는다. eca 기능중추가된또다른큰기능중하나는하향링크를최대 32개의 CC로묶어서전송할수있는기능이다. 이는 CC 32개가묶여수신한하향데이터에대한 UCI를피드백해야하는것을지원하는내용을포함한다. 하지만 32개에해당하는 PDSCH에대한 HARQ-ACK 정보를하나의 TTI 시간안에 PUCCH 또는 PUSCH로피드백해야하는데, PUSCH의형태로는 32개에해당하는 HARQ-ACK/NACK 피드백을전송하는것이가능하나, 기존의 Release 12 PUCCH format 3는최대 22 bit을전송하는것만이가능하기에 32개의 CC 그리고각 CC가 2 codeword를전송할때하나의 TTI 시간내에피드백하는것이불가능하다. 따라서 eca 에서는새로운 PUCCH format 을 13

20 정의하게되었으며 PUCCH format 4 와 5 가새로정의되었다. 기술보고서 PUCCH format 4는기존의물리채널의구조상 PUSCH와동일 (spreading factor = 1) 하지만 frequency diversity를 exploit하는 PUCCH를위한 PRB에사상되어전송된다. 기존의 CA의경우단말당 1개의 PRB만이 PUCCH 채널로할당이되었지만, eca에서는 3 bit 정보를가지고 PUCCH 채널에할당되는 PRB의개수를지정할수있다. 즉, 1개이상의 PRB를 PUCCH 채널전송에할당할수있게된것이다. PUCCH format 5는 spreading factor 2가적용되어 PUCCH format 4에비해전송 bit 용량은 1/2배로줄어들지만 robustness 및 multiplexing (e.g. 2 UEs) 를부여하는형태가되었다. PUCCH format 4는 PUSCH-like PUCCH 라고표현될수있는데, PUSCH와같이 data symbol을복조하기위해필요한 DM-RS가 slot당하나의 SC-FDMA symbol로제한되는것이다. 한편, PUCCH format 5는 ( 그림 5-4) 와같이 PUSCH 보다는 PUCCH format 3과더유사한형태를가진다. PUCCH format 5 역시 PUSCH와같이 slot당하나의 DM-RS를사용한다. 하지만 spreading은 SC-FDMA 단위의시간축이아닌 SC-FDMA symbol 길이의절반에해당하는정도의시간확산이적용되어있다. PUCCH format 4와 5의또다른특이사항은 channel coding을 Reed Muller code와같은 block code가아닌 Release 8에서정의된 TBCC를적용한다는점이다. UCI의정보량이커지고이에따라 codeword의길이가늘어남에따라짧은길이에유용한 block code보다긴길이의 codeword에적합한 convolutional coding이적용되는것이적합한것으로합의되었다. ( 그림 5-4) 주파수영역에서확산하여사상하고 SC-FDMA symbol 로만드는 PUCCH format 5 생성방법 그리고 PUCCH format 4 및 5는 shortened PUCCH format을지원한다. 즉, 기존의서버프레임의맨마지막 SC-FDMA symbol을부분을 SRS 전송과같은용도로사용할수있도록지원하는기능을말한다. 상기의 new PUCCH format들은 5개이상의서빙셀이존재하는경우에한해 eca 기능으로넘어가는경우사용될수있으며, PUCCH format 4는 mandatory이지만 PUCCH format 5는 optional한기능이된다. eca에서 PUCCH format 4 또는 format 5가적용된다고해서기존의 PUCCH format 을 14

21 사용할수없는것은아니며, PUCCH가 22 bit 이하의피드백 UCI 가요구되는경우 dynamic하게 fall back을하여 PUCCH format 3로전송해야한다. 또한 eca에서는다량의 CC에해당하는 HARQ-ACK/NACK 정보를 periodic CSI와 multiplexing하는기능을지원하기로하였다. Aperiodic의 CSI reporting을지원하는경우증가된 CC개수의 case를고려하여 DCI 정보에있는 aperiodic CSI triggering field가기존의 2 bit에서 3 bit로증대되었다. PUCCH format 4의경우 HARQ-ACK/NACK과스케줄링 request가동시에존재할경우 joint하게 TBCC를적용한다. 또한 multi serving cell periodic CSI를 HARQ-ACK/NACK과같이전송하는경우하나의 codeword로 encoding하는것을적용한다. 이는 HARQ-ACK/NACK이존재하지않고 periodic CSI만존재하는경우도 joint하게하나의 channel coding codeword로 encoding한다. CC의수가증가하고 LAA와같은비면허대역의다양한채널을 eca기능으로운용하고자함에따라 periodic CSI report는안정적인피드백을받기어려운상황이되었다. 따라서 aperiodic CSI로 narrow band 뿐만아니라 wide band의 CSI를 report하는모드가도입되었다. eca가적용되는상황에서언제나많은수의 CC가 schedule 되지는않는다. 예를들어 activate된 CC의개수가 32개이지만 FDD의경우하나의 TTI ( 서버프레임 ) 내에 2~3개의 CC만활용하여데이터전송이이루어지는경우는흔히일어날수있는상황으로쉽게간주될수있다. Codebook Used (CID: 01) CC 9 CC 10 CC 11 CC 12 CC 13 CC 14 CC 15 CC 16 A/N A/N N N A/N A/N A/N A/N CC 8 CC 9 CC 10 CC 11 DCI CID: 01 DCI CID: 01 (No assignment) CC 12 CC 13 CC 14 CC 15 CC 16 DCI CID: 01 DCI CID: 01 DCI CID: 01 DCI CID: 01 DCI CID: 01 (Missed) ( 그림 5-5) Activated 된총 CC 의수대비실제기지국이스케줄링한 CC 의수가다른경우에도 15

22 피드백크기는일정해야하는관계 기술보고서 이러한상황이발생할때불필요한 UCI 피드백크기가매번 PUCCH를통해전송되어야한다. 특히 64 UCI bit와같이큰크기의 codeword를받는형태로단말과기지국이설정되어있다면 UCI의내용의대부분은불필요한정보가된다. 또한크기가큰 UCI는일반적으로상향채널로 PUCCH를수신하는기지국의수신성능의영향을미치며결론적으로작은 UCI 크기에비해높은 SINR을요구한다. 따라서불필요한전송정보를줄이고 PUCCH 채널의수신성능을높이고자 eca에서추가하고자하는최적의기능이 dynamic HARQ-ACK codebook size adaptation 기능인데, 이는 FDD이던 TDD 이던관계없이 DAI field 를사용하여 DCI 에 indicate 한다. 단 DAI field 의크기는 기존의 2 bit에서 4 bit로늘어났으며, 4 bit는 2 bit 단위로묶어실제단말에게스케줄링정보가존재하는총 CC의개수및 CC의 index 정보 ( 예를들어, 스케줄링된순서 ) 를표현하는방식이적용된다. eca에서적용되는 DAI 4 bit 정보중절반인 2 bit를할애하여총 CC의개수를나타내는이유는단말에서 DCI 수신에러가발생하거나 DCI false alarm이발생하는경우기지국이 expect하는 dynamic codeword 크기를정확히알지못해모호해지는가능성때문에이러한확률을낮추고자적용된것이다. 최대 32개의 CC를하향링크로지원할때스케줄링정보가 DCI로전달이되면단말기입장에서몇가지구현적인측면뿐만아니라문제점이발생하게된다. 최대 32개의 CC를사용하여하향데이터전송이이루어진경우 32개의 UCI 정보가 32개의 PDCCH 채널을통해전송되어야한다. 즉, 단말은자신의 C-RNTI정보를가지고있는 32개의 DCI를 blind decoding하는 case를고려해야한다. 이는사실상단말의수신기구현측면에서복잡도증가를가져다준다. 또한일반적으로단일 DCI 복호 error 또는 false alarm의확률은결코무시하지못하는수준인데, CC의개수증가함에따라매 TTI마다최대 32개의 DCI를복호하게되면 32개의 DCI중하나라도 false alarm이뜨는확률은더욱더높아져해당단말에게스케줄링이되지않는경우에도 PUCCH 송신을하는경우가발생한다. 이런 DCI false alarm이발생하는경우다른단말이송신하는 PUCCH 신호와겹쳐기지국수신단에간섭을발생시키고전체적인 LTE 네트워크 throughput 저하를초래할수있다. 따라서 PDCCH blind decoding의 case를줄이게되면 DCI false alarm의확률을줄이고복잡도또한줄이수있기에 eca와관련한 blind decoding 능력을단말구현에따른 UE capability로정해놓음과동시에, CC별로 DCI format 0/1A를 monitoring하는것을제한하는 option을도입하기로하였다. 표준보다구현측면에서관련성이있는문제지만 32개의 CC의 data를 CA로 processing하는것은일반적으로복호복잡도가증가함은물론 DCI와 PDSCH를 16

23 저장하고있는버퍼의 hardware 적인크기도최대 32 배증가가되어야한다. 기술보고서 하지만 단순히버퍼크기를 32배늘리는것보다단말의 category를두어비록버퍼크기는 32개 CC를고려한크기가아니지만, 낮은 data rate으로 5개보대많은 ( 혹은최대 32개 ) CC를처리할수있는형태로버퍼를늘리지않고비교적적은크기로효율적으로관리하자는구현적인방향성이참여회사의공통된의견이지만표준화단계에선도입되지않은상황이다. 5.2 비면허대역 LTE 운용 (LAA; Licensed Assisted Access) 모바일트래픽의폭발적인증가에따라무선랜을이용하여이동통신네트워크로집중되는트래픽을오프로딩하는방식이주로사용된다. 이는고비용의주파수사용료를지불하여독점적인주파수사용과는달리주파수사용권확보가필요하지않아, 저렴한비용으로이동통신네트워크의용량확장의장점이있으나, 면허대역수준의통신서비스품질을보장할수없는단점이있다. 이러한문제를해결하기위해서, 3GPP에서는비면허대역에 LTE 기술운용으로서비스를제공하는방식논의와무선접속기술국제표준을작성중이다. 본장에서는비면허대역의 LTE운용지원을위한3GPP Release 13 무선접속표준기술을중심으로소개한다 비면허대역 LTE 운용 (LAA) 표준화동향비면허대역의셀룰러기술도입을위한 3GPP무선접속표준화는 2013년 12월 62차 3GPP RAN Plenary회의를통해퀄컴에의해서제안되었으나, 기존무선랜기반의서비스를제공하던AT&T등의이동통신사업자들의반대로인해해당기술의도입에대한합의가이루어지지않았다. 따라서비면허대역의 LTE운용과운용을위한공감대형성을위해 2014년1월과 6월에걸쳐 3GPP 워크샵이개최되었다. 2014년 1월워크샵에서는비면허대역의 LTE 도입의목적, 시나리오, 비면허대역의각국의규제, 그리고비면허대역의다른무선접속시스템과 LTE 공존을위한기술적요구사항에대해논의되었으며, 2014년 6월워크샵에서는비면허대역의 LTE 도입을위한주파수, 배치시나리오및동작모드, 요구사항그리고표준화일정에대해논의하였다. 이러한워크샵논의결과를 2014년 9월 65차 3GPP RAN Plenary회의에서비면허대역에서의 LTE운용연구를 Study on Licensed Assisted Access (LAA) using LTE 로명명및 Study Item(SI) 이승인되어, 3GPP RAN WG 1, WG2, 그리고 WG 4에서 2014년 9월부터 2015년 6월까지 SI에대한무선접속기술표준을위한타당성검토및성능분석등이수행하였다. 2015년 6월 68차 3GPP RAN Plenary회의에서는 SI의종료와연구결과물로 TR v13.0.0을승인 / 발간하였다. SI의주된연구범위는설치 / 운용시나리오, 비면허대역설치 / 운용시나리오와비면허대역주파수규제를준용과기존비면허대역운용기기 ( 예, WiFi) 및타비면허대역운용 LTE시스템과의공존에대한성능 17

24 평가와프로토콜향상방안을포함한다. 승인된 SI에대한표준화는3GPP RAN WG1, WG2, 그리고 WG4에서 2014년 9월부터시작되어 2015년 6월제 68차 3GPP RAN Plenary회의에서승인되어 2015년 7월 TR v 문서가제정되었다. 비면허대역설치 / 운용시나리오와비면허대역주파수규제준용을위해, 유럽및아프리카가포함된 ITU region1, 북미및남미가포함된 ITU region2 그리고아시아및호주가포함된 ITU region3에서규정하는 5GHz 비면허대역주파수운용규제요구사항에대해논의하였다. 주된비면허대역주파수운용규제요구사항은사용가능한주파수범위및대역폭, 각주파수별최대송출전력량, 전송파워제어방식, 주파수사용을우선적으로허용하는기기를보호하기위한 DFS 요구사항그리고비면허대역주파수채널접근 / 점유 / 사용을위한 LBT 요구사항을포함한다. 한편, SI 종료에따른후속조치로 Release 13 LAA WI가승인되어, 2015년12월까지작업아이템의무선접속기술국제표준을작성하였다. Release 13 LAA WI은비면허대역설치 / 운용시나리오에따른면허대역이 PCell로비면허대역이하향 SCell로동작하는 CA와비면허대역이소형셀 (Small Cell) 로운용되는환경에서의무선접속프로토콜의향상으로다음의주요요구사항을포함하며, 기능별기술논의는다음장에서기술한다. 면허대역주파수운용규제요구사항을만족하고, 기존비면허대역기기및타 LAA시스템과의공정한비면허대역채널접근 기회적비면허대역채널사용및데이터전송 추후비면허대역상향데이터서비스지원을위한상위호환성 비면허대역 LTE 운용 (LAA) 주요기술 비면허대역 LTE 운용배치시나리오 ( 그림 5-6) 은비면허대역에운용되는 LTE가설치될수있는시나리오이다. ( 그림 5-6) 에나타난바와같이, 면허대역이 PCell로비면허대역이 SCell로동작하는 CA와비면허대역이소형셀 (Small Cell) 로운용되는환경에설치및운용되며, 매크로커버리지의존재여부, LAA 셀의배치위치 ( 실내혹은실외 ), 면허대역셀과의배치방식 (collocated 혹은 non-co-located), 그리고백홀연결방식 (ideal혹은 nonideal) 등에따라다음과같이 4가지형태의배치시나리오를고려하고있다. 시나리오 1: 면허대역매크로셀과비면허대역소형셀간의 CA 시나리오 2: 매크로커버리지없이면허대역소형셀과비면허대역소형셀간 의 CA 18

25 시나리오 3: 동일주파수를사용하는면허대역매크로셀 / 소형셀과비면허대역소형셀간의 CA 시나리오 4: 서로다른주파수를사용하는면허대역매크로셀 / 소형셀과비면허대역소형셀간의 CA ( 그림 5-6) 비면허대역 LTE 배치시나리오 ( 출 TR ) 비면허대역 LTE 운용을위한프레임구조비면허대역주파수규제에따라, 기회적으로채널의사용과데이터전송이이루어진다. 따라서기존 LTE 프레임과달리데이터전송이이루지는 non-empty 서브프레임과데이터전송이이루어지지않는 empty 서브프레임으로구성된새로운프레임구조인프레임타입 3을정의하여비면허대역에서의 LTE 운용을지원한다. ( 그림 5-7) 은비면허대역 LTE 운용과 non-empty 서브프레임전송이포함된프레임을나타난다. ( 그림 5-7) 에나타난바와같이, 데이터전송은하나또는둘이상의서브프레임으로구성되는 non-empty 서브프레임에서이루어지며, non-empty 서브프레임을구성하기위해서는 empty 서브프레임 ( 데이터전송이이루어지지않는구간 ) 에서 CCA를통해채널의접근 / 점유가능여부판단과 CCA 결과채널점유와사용이이루어진다. 그리고 non-empty서브프레임으로구성된데이터전송시간은최대허용시간을초과할수없으며, 허용최대채널시간내에서추가데이터버스트의전송이가능하다. 특히일본의경우추가데이터버스트구성과데이터전송을위해서채널점유기회를보장하기위한일반 CCA 보다짧지만히든노드의전송보장을위한적어도 T js (=34 µs) 동안채널의접근 / 점유가능여부판단을위한채널센싱을한다. 한편, LTE 전송은서브프레임단위 (1ms) 로이루어지나, CCA는서브프레임 (1ms) 보다작은시간단위 ( 수 µs) 로수행되므로, 채널점유는서브프레임시작시점이아닌서브프레임내의어느시점에도구성이가능하며, 최대허용채널점유시간제약으로 19

26 마지막시점도서브프레임내의임의의시점이될수있다. 따라서, non-empty 서브프레임은일반적인 1ms 서브프레임에추가로데이터버스트의처음서브프레임은슬롯의시작점으로마지막데이터전송은 TDD 프레임의 special 서버프레임에적용이가능한 DwPTS 중하나로설정 / 운용이가능하다. 처음서브프레임이하나의슬롯으로만이루어진경우서브프레임의시작시점은두번째슬롯이며, 서브프레임에 CRS, DM- RS, PDSCH, PDCCH, EPDCCH 등이포함이될수있으며, 이경우첫번째슬롯에서포함되는자원매핑방식을그대로적용한다. 그리고마지막서브프레임은 DwPTS와동일한자원매핑방식을그대로적용한다. 또한 12개보다작은 OFDM 심볼의길이로구성된서브프레임의경우 PSS/SSS, CSI-RS/IM의전송이제한된다. ( 그림 5-7) 비면허대역 LTE 운용과 non-empty 서브프레임내의부분서브프레임전송이 포함된프레임 비면허대역채널접근비면허대역소형셀은기본적으로 Release 12기반의소형셀의비면허대역에서의설치및운용으로데이터전송을위한 PDSCH와추가로셀탐색, RRM 등을위한 DS 전송이요구된다. Release 13 WI에서는기지국에서전송되는 PDSCH와 DS에대한비면허대역채널접근방법에대한표준화가이루어졌으며, Release 14 WI에서는단말의상향데이터전송에대한표준화가이루어질예정이다. 비면허대역소형셀기지국에서단말로전송되는 PDSCH에포함되는데이터는 QoS에따라서채널접근우선순위가정해지며, 해당우선순위에따라 < 표 5-1> 에주어진파라미터및파라미터값이채널접근 / 점유에사용된다. ( 그림 5-8) 은데이터전송을위한비면허대역채널접근과정을나타낸다. ( 그림 5-8) 에도시한바와같이, 최초채널접근을위한채널센싱은적어도 T d (= T f + T sl m p ) 기간동안수행하며, 만약채널이 사용가능 이면채널을점유하고데이터를전송하고, 만약채널이 사용 20

27 중 이면다음의절차를추가로수행한다. 기술보고서 1) N = N init 로설정, 여기서 N init 은 0에서 CW p 사이의임의의정수 ; 2) 만약, N이 0보다크면 N을 1 감소 ; 3) CCA슬롯동안채널센싱및센싱결과채널이 사용가능 이면 4) 절차수행, 그렇지않으면 5) 절차수행 ; 4) 만약, N이 0이면, 채널접근을위한본절차를종료하고, 그렇지않으면 2) 절차수행 ; 5) T d (= T f + T sl m p ) 동안추가로채널을센싱 ; 6) 5) 결과채널이 사용가능 이면 2) 절차수행, 그렇지않으면 5) 절차수행한편, N을선택하기위한범위에해당하는 CW p 는채널접근우선순위에따라정해지고, 채널에서의데이터전송에따라서최소 CW p ( CW min,p ) 와최대 CW p ( CW max,p ) 사이에서결정되는값이다. CW p 는최근에전송된데이터버스트의처음서브프레임의데이터전송에따라서 80% 이상의데이터전송이실패한경우이전 CW p 보다큰값과 CW max,p 중최소값으로증가하며, CW p 가 K(=1~8) 번 CW max,p 인경우, CW p 는 CW min,p 로재설정된다. < 표 5-1> 채널접근우선순위 Channel Access Priority Class (p) m p CW min,p CW max,p 최대채널점유 허용시간 (T mcot,p ) Allowed CW p sizes ms {3,7} ms {7,15} or 10 ms {15,31,63} or 10 ms {15,31,63,127,255,511,1023} 21

28 ( 그림 5-8) 비면허대역채널접근 / 점유를위한 CCA 동작 데이터서비스를제공하기위해전송되는 PDSCH와는달리셀탐색, RRM을위해전송되는 DS는주기적으로전송되는특징으로둘이상의채널점유기회와다른비면허대역소형셀의채널접근기회제공을위해 DS는 12개의 OFDM 심볼로구성되며, PSS/SSS, CRS 및설정에따라 CSI-RS의신호를포함한다. ( 그림 5-9) 에나타난바와같이, 비면허대역소형셀에서전송되는 DS는 40, 80, 160 ms 단위주기로전송이가능하며, DS전송직전 T drs (= 25 μs) 동안채널의접근 / 점유가능여부판단을위한채널센싱을통해 DS를전송한다. 본과정은 PDSCH전송없이 DS만전송하고자하는경우에적용되며, PDSCH와 DS를동시에전송하고자하는경우에는 ( 그림 5-8) 에도시한채널의접근 / 점유과정을수행한다. 22

29 ( 그림 5-9) 비면허대역 LTE 운용에따른 DS 전송 비면허대역채널사용기회적비면허대역채널사용및데이터전송에따라무선채널상태측정은둘이상의데이터버스트가연속적으로전송보장이힘든관계로하나의데이터버스트만으로이루어진다. 또한 CRS뿐만아니라 CSI-RS을통해서도측정이가능하며, 채널을점유하여데이터전송이이루어지는데이터버스트만측정하며, 데이터버스트내의처음 / 마지막서브프레임이일반서브프레임이아닌슬롯길이, DwPTS의길이로구성된경우에는측정이이루어지지않는다. 한편, 히든노드탐색이나주파수사용을우선적으로허용하는기기 ( 예 ; 레이더 ) 를보호하기위한주파수선택 / 변경을위해단말은 RSSI를측정하고 RSSI측정결과를기지국에보고한다. RSSI는 40, 80, 160, 320, 640 ms 중설정된주기로측정이이루어지며, 한주기내에서 1개의 OFDM 심볼에서최대 70개의 OFDM 심볼을바탕으로측정한다. 23

30 5.3 EB/FD-MIMO 기술보고서 MIMO 가사용하는안테나의개수를늘려가면서얻을수있는여러가지장점을 구현하고규격화하기위해서는빔형성의방향과배열안테나의모양을함께논의해야 한다. EB 는빔형성의방향을의미하고, FD-MIMO 는배열안테나의모양을의미한다. (a) 2D 배열안테나를사용한빔형성 (b) 3D-UMi 의셀배치 ( 그림 5-10) Release 13 EB/FD-MIMO 의배치모형 기존의기지국은일반적으로수동소자들로선형배열안테나를구성하여섹터를형성하였다. 따라서기지국을설치하고난이후에는빔의조향방향을배열안테나의방향으로만조절할수있었고, 이러한조향방향은일반적으로수평방향에국한되었다. 그러므로선형배열안테나는섹터간간섭상황이가변하는경우와트래픽상황이변하는경우에적절히대응할수없었다. 이를극복하기위해서, 능동소자들을이용하여섹터를구성하는방법을도입할수있다 ( 그림 5-10 a). 능동소자들을적절히사용하면, 빔의세기와조향방향을임의로조절할수있으므로수평방향과수직방향으로섹터간간섭을줄이고신호의크기를키울수있다. 이러한능동소자의개수가많을수록좁은빔을형성하여섹터간간섭을줄이고신호의크기를키울수있지만반면에배열의크기를줄이기위해서는 2차원행렬의형태로배치하는것이바람직하다. 이러한 Release 13 EB/FD-MIMO 배열안테나를활용한통신방식을평가하기위해서는새로운채널모델이필요하고, 관련한내용은 TR 에서정리하고있다. 따라서능동소자로 2D 배열을가진기지국에서좁은빔을사용해서얻을수있는시스템수율은 3D 채널모델을사용하여평가한다. 3D 채널모델은매크로시나리오와마이크로시나리오를포함하고, 일부 HetNet 시나리오도포함한다. ( 그림 5-10 b) 에서마이크로시나리오 (3D urban micro) 를예를들면, 기지국은 * 에규칙적으로위치하고있으며, 셀간간섭의무작위성을고려하기위해서많은개수의기지국을배치하여 24

31 간섭을묘사한다. 성능을평가하는단말들은 ( 그림 5-10 b) 의중간부분에위치한다. Release 13 EB/FD-MIMO 기술은 2014년 9월부터 2015년 6월까지적합성을논의하여 TR 로정리하였으며, 2015년 6월부터 2015년 12월까지규격화를진행하였다. Release 13 EB/FD-MIMO 기술은크게 Class A CSI process 와 Class B CSI process 와그외의개선사항으로나누어기술할수있다. (N 1, N 2 ) NP CSI-RS CRI #1 (N 1={1,2,4,8} BF CSI-RS ) CRI #2 (N 2={1,2,4,8} BF CSI-RS ) (a) Class A CSI process 를설정할때 (b) Class B CSI process 를설정할때 ( 그림 5-11) Release 13 EB/FD-MIMO 에서고려하는가상섹터형성방법 ( 그림 5-11 a) 에서도시하는 Class A CSI process 는기지국에서전처리를거치지않은 non-precoded CSI-RS (NP CSI-RS) 를이용하는방법으로기존 Release 12 LTE 에서와동일하지만, CSI-RS 안테나포트를최대 16개이하의 2차원배열 (e.g., 수평 4개 N1 = 4 수직 2개 N2 = 2를배열한 cross pole 안테나 ) 로정의할수있는기능을추가했다. ( 그림 5-11 b) 에서도시하는 Class B CSI process 는기지국에서빔형성 CSI-RS (BF CSI-RS) 를이용하는방법이다. BF CSI-RS 는가상의섹터에대응하는것으로해석할수있다. 단말은여러개의 CSI-RS 자원중에하나를선택하고, 선택한 CSI-RS 자원의 CSI-RS resource index (CRI) 를피드백한다. Class A CSI process와 Class B CSI process 에서 CSI 피드백을적절하게수행하기위해서한정된시간내에서만 CQI 측정을수행하는 measurement restriction을도입하였다. CSI 피드백의개선과별도로, 채널의등가성질을더욱적극적으로활용하기위해서 SRS 을개선하였고 (RPF = 4를도입 ), TDD 의경우에는 SRS 자원을늘리기위해서특수서브프레임에속한 UpPTS 에대해, 확장한 UpPTS 를도입하여 SC-FDMA 심볼을 4개까지더추가할수있도록허용하였다. 또한 CSI-RS 자원을늘리기위해서 TDD 특수서브프레임에속한 DwPTS에서도 CSI-RS 안테나포트를정의할수있도록허용하였다. 25

32 5.3.1 RS enhancement 기술보고서 Release 13 EB/FD-MIMO 는 downlink RS를개선하여하향링크수율을증가하고자한다. 이에관련된 RS 는 CSI-RS, DM-RS ( 예, UE-RS), 그리고 SRS 에해당한다. SRS 는상향링크 RS 이지만, 채널의등가성질을통해서간접적으로하향링크수율에기여한다 CSI-RS CSI-RS는단말이채널을추정하기위해서기지국이전송하는하향링크 RS이다. Release 13 EB/FD-MIMO 에서지원하는 Release 13 CSI-RS 자원은 CSI-RS 포트의개수가 12개와 16개를포함하며, TDD의하향링크서브프레임이부족한설정에서도 Release 13 EB/FD-MIMO 규격을지원하기위해서 DwPTS에서 Release 13 CSI-RS 자원을전송한다. Release 12 CSI-RS 자원은 1, 2, 4, 8 개의안테나포트를지원하고, 안테나포트를선형으로배열한다. 반면, Release 13 CSI-RS 자원은 (N1, N2)=(8,1), (2,2), (2,3), (3,2), (2,4), (4,2) 을지원하며, N1개의수평방향 CSI-RS 안테나포트와 N2개의수직방향 CSI-RS 안테나포트로구성한다. Cross pole 안테나를사용하므로, 기지국이사용하는 Release 13 CSI-RS 안테나포트의총개수는 2 N1 N2개에해당한다. Release 12 CSI-RS 는인접하는 RE 를이용해서 CDM-2을사용하고, FDM도사용하였다. CDM-2 (i.e., [+1, +1], [+1, -1]) 을사용해서인접한 2개의 OFDM 심볼을사용해서 3dB의수신전력이득을얻고, 4개이상의 CSI-RS 안테나포트를설정한경우에는 FDM도함께사용해서 2개의부반송파에싣는 6dB의송신전력이득을얻는다. 반면, Release 13 Class A CSI process를설정한단말이 12개혹은 16개의 CSI-RS 안테나포트를복조하는경우, CSI-RS가지원하는 CDM 은 2종류로써 (CDM-2 혹은 CDM-4, i.e., [+1, +1, +1, +1], [+1, +1, -1, -1], [+1, -1, +1, -1], [+1, -1, -1, +1]), RRC 로선택한다. CDM-4는 4개의 RE에게서확산이득을얻기때문에수신전력이득효과가 CDM-2보다더크다. 따라서하향링크의셀경계지역에위치한단말을더욱효과적으로지원할수있다. Release 13 CSI-RS 안테나포트의개수는 12개와 16개를포함하므로, 8개를초과하는경우에는 2개이상의 Release 12 CSI-RS 자원을집성한다. 16개의안테나포트를갖는 Release 13 CSI-RS 자원은 8개의안테나포트를갖는 Release 12 CSI-RS 자원을집성하여구성한다 (8+8). 12개의안테나포트를갖는 Release 13 CSI-RS 자원은 4개의안테나포트를갖는 Release 12 CSI-RS 자원을집성하여구성한다 (4+4+4). 3GPP WG 회의에서는 2개의안테나포트를갖는 Release 12 CSI-RS 자원을기준으로집성하는의견등다른집성방법들도함께논의했지만합의하지못했다. 26

33 여러개의 Release 12 CSI-RS 자원을집성하기위해서기지국은 RRC로 Release 12 CSI-RS 자원번호들을지시한다. 단말은 Release 12 CSI-RS 자원번호들을수신하고, Release 13 EB/FD-MIMO 규격에서정의하는규칙에따라 Release 13 CSI-RS 안테나포트를인지한다. 단말은 CDM-2 와 CDM-4의 CSI-RS 안테나포트를도출하는수식을다르게적용한다 /16 21/22 17/18 23/24 (a) 12 CSI-RS 안테나포트 19/20 25/ /16 23/24 19/20 27/28 (b) 16 CSI-RS 안테나포트 ( 그림 5-12) CDM-2 로설정한 Release 13 CSI-RS 자원의안테나포트순서 /18 25/26 21/22 29/30 ( 그림 5-12 a) 는 CDM-2로설정한 Release 13 CSI-RS 자원이 12개의안테나포트를갖는경우를도시한다. 기지국은 RRC로단말에게 4개의안테나포트를갖는 Release 12 CSI-RS 자원번호를 3개를설정한다. 단말은, 하나의 Release 12 CSI-RS 자원의첫번째 RE 쌍 ({15, 16}) 을자원번호의순서대로집성하고 ({15,, 20}), 이후하나의 Release 12 CSI-RS 자원의두번째 RE 쌍 ({17, 18}) 을자원번호의순서대로집성한다 ({21,, 26}). ( 그림 5-12 b) 는 CDM-2로설정한 Release 13 CSI-RS 자원이 16개의안테나포트를갖는경우를도시한다. 기지국은 RRC로단말에게 8개의안테나포트를갖는 Release 12 CSI-RS 자원번호를 2개를설정한다. 단말은, 하나의 Release 12 CSI-RS 자원의첫번째와두번째 RE 쌍 ({15, 16, 17, 18}) 을자원번호의순서대로집성하고 ({15,, 22}), 이후하나의 Release 12 CSI-RS 자원의세번째와네번째 RE 쌍 ({19, 20, 21, 22}) 을자원번호의순서대로집성한다 ({23,, 30}). 27

34 /20 23/24 15/16 21/22 25/26 17/ /16 19/20 17/18 21/22 23/24 27/28 25/26 29/30 (a) 12 CSI-RS 안테나포트 (b) 16 CSI-RS 안테나포트 ( 그림 5-13) CDM-4 로설정한 Release 13 CSI-RS 자원의안테나포트순서 ( 그림 5-13 a) 는 CDM-4로설정한 Release 13 CSI-RS 자원이 12개의안테나포트를갖는경우를도시한다. 기지국은 RRC로단말에게 4개의안테나포트를갖는 Release 12 CSI-RS 자원번호를 3개를설정한다. 단말은, 하나의 Release 12 CSI-RS 자원이갖는자원번호의순서대로안테나포트번호를할당한다. CDM-4는하나의 Release 12 CSI-RS 자원이포함하는 4개의 RE에적용한다. ( 그림 5-13 b) 는 CDM-4로설정한 Release 13 CSI-RS 자원이 16개의안테나포트를갖는경우를도시한다. 기지국은 RRC로단말에게 8개의안테나포트를갖는 Release 12 CSI-RS 자원번호를 2개를설정한다. 단말은, 하나의 Release 12 CSI-RS 자원이갖는자원번호의순서대로안테나포트번호를할당한다. CDM-4는하나의 Release 12 CSI-RS 자원이포함하는서로인접한 4개의 RE에적용한다. Release 13 EB/FD-MIMO는 DwPTS에서 CSI-RS 자원을정의하고있다. 아래 ( 그림 5-14) 에 DwPTS에서정의하는 CSI-RS 자원의위치는하향링크서브프레임에서정의하는 CSI-RS 자원의위치를변환하여적용하였다. 만일기지국이정의한특수서브프레임이갖는 GP 와 UpPTS 가넓은경우, 일부 CSI-RS 자원이차지하는 RE와겹칠수있다. 그러한경우, 해당 CSI-RS 자원을정의하지않는다. 28

35 PSS PSS (a) 4 안테나포트 (b) 8 안테나포트 ( 그림 5-14) DwPTS 내에서의 Release 13 CSI-RS 자원 DM-RS Release 12 LTE 규격은 OCC-4 (i.e., [+1, +1, +1, +1], [+1, +1, -1, -1], [+1, -1, +1, -1], [+1, -1, -1, +1]) 를사용했고, 만일 1개나 2개의 DM-RS 안테나포트를할당하는경우에는 OCC-2 (i.e., [+1, +1], [+1, -1]) 을반복적용하여 OCC-4 로확장할수있었다 (i.e., [+1, +1, +1, +1], [+1, -1, +1, -1]). Release 12 DM-RS 안테나포트는 7, 8, 11, 13 이같은 4개의 RE 를공유하며 OCC-4 로구분하고, 9, 10, 12, 14 가같은 4개의 RE를공유하며 OCC-4 로구분하였다. Release 12 LTE 규격에따르면, 기지국이생성한 DCI 에서 DM-RS table 을 3 bit 으로표현하며, DM-RS 안테나포트를순서대로만할당할수있다 (i.e., {7}, {8}, {7,8}, {7~9}, {7~10}, {7~11}, {7~12}, {7~13}, {7~14}). 각단말에게 1개나 2개의 DM-RS 안테나포트를할당해서스케줄링 (MU pairing) 하는경우에는각단말에게 DM-RS 안테나포트 ({7} 혹은 {8} 혹은 {7,8}) 을할당하고더많은단말을스케줄링하기위해서비직교자원 ( 예, scrambling id: nscid) 를사용했다. 이러한비직교자원은서로다른단말간의간섭을일으키는문제가있지만, 이를해결하기위해서는 DCI 가더욱많은수의 bit 를사용해서더욱다양한 DM-RS 안테나포트의조합을표현할수있어야한다. Release 13 EB/FD-MIMO 규격은수직방향의가상섹터를형성하여더많은수의단말을동시에지원할수있기때문에 DM-RS 의개선을논의하였다. MU-MIMO 스케줄링을수행하여다른단말과의간섭을회피하는방식으로써직교자원을할당하는기술들을논의했다. DM-RS가사용하는 OCC의길이에대한논의가있었고, DM-RS가차지하는 RE의개수에대한논의가있었다. 이를종합하여, Release 13 EB/FD-MIMO 규격은 4 bit를차지하는 DM-RS의복조방식을지원한다 < 표 5-2>. 29

36 기지국은 Release 13 EB/FD-MIMO 규격을지원하는단말에게 RRC로기존 Release 12 규격을따라 DM-RS를복조할것인지 (3 bit), 혹은 < 표 5-2> 을따라따라 DM- RS를복조할것인지선택한다 (4 bit). < 표 5-2> 에서 DM-RS 는 OCC-4를지원하고, 8개의 DM-RS 안테나포트를지원하기때문에이를위해서 DCI 는 4 bit을사용한다. < 표 5-2> 4 bit 를갖는 Release 13 DM-RS 의제어정보 Release 13 nscid는 0과 1로 Release 12 nscid와동일하다. Release 13 DM-RS 안테나포트는 {7}, {8}, {7,8} 뿐만이아니라, {11}, {13} 을포함하고, {11, 13} 도포함한다. 따라서단말에게 DM-RS 안테나포트 7 이나 8을할당하더라도, 단말은간섭을일으키는 DM-RS 안테나포트 11 이나 13의간섭이있을수있기때문에이를관리할수있어야한다. 이러한경우, 기지국은단말에게 OCC-4를사용하도록지시하여 DM-RS 안테나포트들에게직교자원을할당하는것이바람직하다 Sounding RS Release 13 EB/FD-MIMO는채널의등가성질을이용한하향링크의채널추정으로도활용할수있다. 더많은개수의단말을동일한무선자원에서스케줄링하는 MU- MIMO를위한 EB/FD-MIMO 시나리오에서는더많은개수의단말에게서로다른 SRS 자원을할당하기위해서 SRS 자원의양을늘리는방법을논의했다. Release 13 EB/FD- MIMO 규격은하나의 SRS 자원이차지하는부반송파의개수를줄이는방법과 TDD UpPTS에서 SRS 자원이차지하는 SC-FDMA 심볼의개수를늘리는방법을모두지원한다. 30

37 SRS 안테나포트가 1개혹은 2개인경우에한해서, 하나의 SRS자원을전송하는부반송파의개수를 2개에서 4개로늘리는 RRC 변수를도입했다. RPF-4인경우, Release 13 SRS는 Release 12 SRS보다절반의길이에해당하므로확산이득이감소하기때문에기지국에서상향링크의채널을덜정확하게수행하지만, 반면에 Release 13 SRS 자원의개수는 Release 12 SRS 자원의개수보다두배로많이확보하여더많은단말에게 SRS 자원을할당할수있다. RPF-4인경우에는 RPF-2인경우와다르게각도변환을수행한다. Release 12 SRS의각도변환은 2π를 8개로나누어적용하지만, Release 13 SRS의각도변환은 2π를 12개로나누어적용한다. 따라서기지국은더많은개수의 Release 13 SRS 자원을확보할수있지만, 비슷한각도를가진 Release 13 SRS 자원들의간섭을효과적으로처리할수있어야한다. SRS 안테나포트가 4개인경우에는안테나포트와 RPF의관계식이여럿제시됐지만, 하나로합의하지못해서 Release 13 규격에서지원하지않는다. TDD의경우에는인접기지국들의간섭을고려해서상향서브프레임의개수가적은설정을할수있다 (uplink-downlink configuration). 많은개수의단말이존재하는상황에서많은양의하향링크트래픽을지원하기위해서는 Release 13 EB/FD-MIMO 기능을지원하는것이효과적이지만, HARQ 피드백이나 CSI 피드백등의제어정보도비례하여증가하므로, 상향서브프레임을피드백정보에활용할뿐만이아니라특수서브프레임 (UpPTS) 에서도 SRS 전송을통해하향링크채널을추정하는것이바람직하다. Release 13 규격은이러한 UpPTS 의 SRS 자원의개수를늘리기위해서 RPF 이외에도 SC-FDMA 심볼의개수를늘리는기능을도입했다 DwPTS GP DwPTS GP (a) 2 개의 SC-FDMA 심볼추가 (b) 4 개의 SC-FDMA 심볼추가 ( 그림 5-15) 확장한특수서브프레임설정 9 (UpPTS) 의 Release 13 SRS 자원설정 기지국은단말에게 UpPTS 의확장을알리는 RRC 변수를설정하고, 확장된 UpPTS에속하는 SC-FDMA 심볼개수를조절할수있다. 확장된 UpPTS 는 Release 12 규격이정의하는 UpPTS 에서 2개 ( 그림 5-15 a) 혹은 4개 ( 그림 5-15 b) 의 SC-FDMA 심볼을추가로 Release 13 SRS 전송에활용한다. 확장된 UpPTS 는 6개이하의 SC-FDMA 심볼을포함하여인접섹터의 DwPTS와의간섭을피한다. 31

38 5.3.2 Feedback enhancement 기술보고서 기지국은 Release 13 EB/FD-MIMO를지원하는단말에게 RRC를통해서두가지중하나의 CSI process로설정한다. 그리고별도로기지국은 RRC로 Release 13 EB/FD- MIMO를지원하는단말에게 MR을설정할수있다. 이에따라단말은서로다른 CSI 피드백정보를생성하여기지국으로전송한다 측정제한 (measurement restriction) Release 12 규격은특정하지않은시간자원과주파수자원에서기지국의특정한전송방법을가정했을때갖는오류비율 (BLER) 이기준을넘는 CQI를정의하고있다. Release 12 규격이나 Release 13 EB/FD-MIMO 규격에서지원하는 Class A CSI process 의경우, CSI-RS 자원에적용하는전처리행렬을바꾸지않지만 (NP CSI-RS), Release 13 EB/FD-MIMO 규격에서지원하는 Class B CSI process 의경우, CSI-RS 자원에적용하는전처리행렬을바꿀수있도록허용한다 (BF CSI-RS). 그러므로단말이채널추정과간섭추정을수행하여 CQI을도출하는과정에서, 기지국은단말에게 BF CSI-RS 자원의변화를알릴수있어야단말이정확한 CQI를도출할수있다. Class A CSI process 로설정한단말이보다정확한간섭을추정하기위해서는이러한기능을지원해야한다. 반면 Class B CSI process 로설정한단말이보다정확한채널을추정하기위해서, 그리고보다정확한간섭을추정하기위해서이러한기능을지원해야한다. 기지국은 Release 13 EB/FD-MIMO 규격을지원하는단말에게측정제한기능을 RRC로설정할수있다. 기지국은채널 MR과간섭 MR로나누어단말에게 RRC로설정한다. 만일 Class A CSI process를설정한단말에게간섭 MR을설정하면, 하나의서브프레임에서만간섭을측정한다. Class A CSI process에서는 BF CSI-RS을전송하지않으므로채널 MR은 Release 13 규격에서정의하지않는다. 만일 Class B CSI process를설정한단말에게채널 MR을설정하면, 하나의서브프레임에서만채널을측정하고, 간섭 MR을설정하면, 하나의서브프레임에서만간섭을측정한다. 만일채널 MR과간섭 MR을모두설정하지않으면, 기존 Release 12 LTE 규격을따라서특정하지않은시간자원과주파수자원으로부터 CQI를도출한다 Class A CSI process 기지국은단말에게주기적으로 NP CSI-RS를전송하고, 단말은이를측정하여 CSI를피드백하는측면에서는 Release 12 규격과동일하지만, Release 13 EB/FD-MIMO에서 CSI-RS 안테나포트를 2차원으로배열하고 CSI-RS 안테나포트를 12개와 16개를추가로정의하기때문에전처리코드북 (PMI codebook) 을별도로정의해야한다. 32

39 Release 13 EB/FD-MIMO에서지원하는 CSI-RS 안테나포트의배열은 (N1, N2)=(8,1), (2,2), (2,3), (3,2), (2,4), (4,2) 이고, Class A 전처리코드북에서는각 (N1, N2) 에대해서 2가지의표본화비율 (oversampling factor) 를정의한다 < 표 5-3>. 기지국은 CSI-RS 안테나포트를많이할당한축에서 2가지의표본화비율 (i.e., 4 혹은 8) 을선택할수있다. N2=1인경우에는 O1만정의한다. < 표 5-3> Class A 전처리코드북의표본화비율 (N 1, N 2 ) (O 1, O 2 ) (8,1) (4,-),(8,-) (2,2) (4,4),(8,8) (2,3) {(8,4),(8,8)} (3,2) {(8,4),(4,4)} (2,4) {(8,4),(8,8)} (4,2) {(8,4),(4,4)} 기지국은 RRC로단말에게 N1, N2, O1, O2를전달한다. 표본화비율이높으면, 단말이관찰하는빔공간 (beam grid) 가크기때문에전처리행렬의피드백의양이더증가하지만, 반면에좀더정확한빔번호 (PMI) 를선택할수있다. 기지국이보다정확한빔번호를갖고있다면보다적은양의간섭을미치도록 MU-MIMO에활용할수있다. 이처럼섹터의중간지역에위치한단말에게는 MU-MIMO를활용하기위해더많은양의전처리행렬의피드백을요구할수있지만, 섹터의경계지역에위치한단말은피드백의양이적을수록전송전력을낮출수있다. 피드백오류율의기준을 (e.g., 1%) 을만족하기위해서기지국은셀경계지역에위치한단말의전송전력을높이기때문이다. 이러한경우, 기지국은단말에게낮은표본화비율을설정하고 SU- MIMO를활용하는것이바람직하다. 2차원 CSI-RS 안테나포트를지원하는전처리코드북은다양한회사들의합의를통해 4개의설정을지원한다 (Codebook-Subset-SelectionConfig). 서로다른전처리코드북은 W1으로규정하는빔집합이서로다르며, W2로선택하는빔이서로다르다. 따라서단말의피드백양이다르며하향링크수율도다소차이가있다. 전처리코드북 1의경우, 빔집합은하나의빔으로구성한다. 따라서 W2는빔선택을포함하지않고합성벡터 (cophasing) 을포함한다. 전처리코드북 2와전처리코드북 3의경우, 하나의빔집합에속한빔들이서로다른범위의수직방향과수평방향을가리킨다. W2는빔선택과합성벡터 (cophasing) 을모두포함한다. 전처리코드북 4의경우, 빔집합은동일한수직축에속한빔만으로구성하고각각의빔은수평축으로만 33

40 구분한다. 전처리코드북 4의경우에서도 W2는빔선택과합성벡터 (cophasing) 을모두포함한다. Release 13 EB/FD-MIMO에서사용하는기지국은전처리코드북의종류에무관하게 cross pole 안테나들을규칙적으로배열하고위상차이를이용한빔형성방식을활용하기때문에푸리에행렬 (DFT) 에기반한전처리코드북을사용한다. 기지국은단말에게일부의빔만을 CSI 피드백의생성에사용하도록지시할수있다 (CBSR). Release 12 규격에서의 CBSR은전처리코드북의 PMI 마다하나의 bit를할당하였다. 반면 Release 13 EB/FD-MIMO 규격의 Class A CBSR은전처리코드북의빔방향마다하나의 bit을할당하고, 랭크마다하나의 bit을할당한다. 이를통해서기지국이단말에게 Class A CBSR을지시하는 RRC 부담을줄인다 Class B CSI process 기지국이별다른전처리없이 CSI-RS 자원을주기적으로보내고 (NP CSI-RS), 단말이이를측정하여 CSI를피드백하면, 기지국은이를바탕으로하향링크스케줄링을수행한다. 이러한경우, 하향링크데이터의전송에사용한전처리행렬과, 단말이 CQI를생성할때가정한전처리행렬은다를수있다. 이때문에기지국과단말이서로다르게주파수효율을예상하며, 기지국이단말에게적절한 DCI를지정하지못한경우에는하향링크수율이감소한다. 이러한 CQI 불일치문제를해결하기위해서, 기지국은전처리한 CSI-RS 자원 (BF CSI-RS) 을전송할수있다. Release 13 Class B CSI process 는아래서술할네가지경우에대한단말의동작을정의한다. 첫번째경우는, 기지국은단말에게 RRC 로 1개의 CSI-RS 자원에대한 W2-only 피드백 (W1을피드백하지않음, PMI-Config=1) 을설정할수있다. Release 12 규격의단말은 W1과 W2를모두피드백해야기지국이전처리행렬 W을결정할수있지만, Release 13 EB/FD-MIMO 를지원하기위해서는기지국이미리 W1을적절하게정할수있어야한다. W1를결정하는방법으로는기지국의구현알고리즘을따른다. 예를들면, 기지국이단말로부터 SRS를수신하여적합한 W1을추정하는방법과, 기지국이여러개의 BF CSI-RS 자원을단말에게차례대로시험하여그중에서가장적합한 W1을결정하는방법등을적용할수있다. 단말은별도의 W1을피드백하지않으며, W2에해당하는빔선택과합성벡터 (cophasing) 만을도출하여기지국으로피드백한다. W2는 Release 13 전처리코드북 (Class A codebook config=4) 을적용한다. 두번째경우는, 기지국은단말에게 RRC로 1개의 CSI-RS 자원에대한기존피드백 (Release 12 CSI 피드백과동일, PMI-Config=2) 을설정할수있다. 이러한경우, 단말은 Release 12 전처리코드북을사용해서 CSI 피드백을수행한다. 그러므로기존 Release 34

41 12 CSI 피드백은 Class B CSI process 에속한다. 기술보고서 세번째경우로써, 기지국은단말에게 RRC로 1<K 8개의 CSI-RS 자원을설정하고, CRI 와기존피드백 (Release 12 CSI 피드백과동일 ) 을설정할수있다. 단말은 K개의 CSI-RS 자원으로부터의채널을추정하고그중에서가장높은 CQI를갖는하나의 CSI-RS 자원을선택한다. 단말은이러한 CSI-RS 자원번호 (CSI-RS resource index, CRI) 와, 해당 CRI에해당하는 CSI-RS 자원으로부터얻은 CSI를기지국으로피드백한다. 기지국은 K개의 BF CSI-RS 자원을이용해서단말에게가장알맞은 CRI와그에대한 CSI를이용하여하향링크스케줄링에활용한다. 단말은 Release 13 전처리코드북 (Class A codebook config=4) 을적용한다. 기지국은단말에게 RRC로 K개의 CSI-RS 자원이서로다른전송전력 (Pc) 과전처리코드북제한 (CBSR) 과 CSI-IM 자원을갖도록설정할수있다. 네번째경우로써, 기지국은단말에게 RRC로 1<K 8개의 CSI-RS 자원을설정하고, 전처리행렬을피드백하지않도록설정하고, CRI와 CQI를피드백하거나, 혹은 CRI와 CQI와 RI를피드백하도록설정할수있다. Release 12 규격에서는단말에게 RRC로 CQI 피드백, 혹은 CQI와 RI 피드백을수행하도록설정할수있다. Release 13 EB/FD- MIMO를지원하는단말을 Class B CSI process 로설정하면, CQI(+RI) 에더불어 CRI를피드백하도록설정해서 K개의 CSI-RS 자원중에서선택한자원의번호를기지국에서도알수있다. 기지국은단말에게 RRC로 K개의 CSI-RS 자원이서로다른전송전력 (Pc) 과전처리코드북제한 (CBSR) 과 CSI-IM 자원을갖도록설정할수있다. 5.4 Further enhancement of MTC (emtc) emtc는 LTE 캐리어에서동작하는협대역무선접속방식으로서, 사물통신애플리케이션을 LTE 네트워크에서지원하는것을목적으로한다. Release 11 MTC는부하제어를위한 LTE RAN 프로토콜개선과단말의복잡도와배터리소모를최소화하는 RAN 기술을연구하였다. Release 12 표준에서는시그널링오버헤드감소와전력소모최적화를위한 RAN 기술향상에중점을둔 emtc(enhanced MTC) SI를완료하였고, 커버리지향상을위해 LTE 물리계층및 RF를간소화하여저비용단말카테고리 (UE category 0) 를정의하는데주력하였다. Release 13 emtc는 3GPP RAN WG1의주도하에저복잡도와커버리지향상뿐만아니라저전력단말을위한 WI 표준작업을 2016년 3월까지완료할예정이다. emtc 단말은시간지연에민감하지않은스몰데이터를전송하므로기능을간소화하여 EGPRS 단말보다경쟁력있는저비용기술을개발하고자하였다. 그러나복잡도감소로인한수신성능열화를보상해야할뿐만아니라무선인터페이스에서투과손실이매우큰경우가발생할수있으므로커버리지를최대 15 db까지개선해야 35

42 할필요성이논의되었다. 그리고송수신시간을최소화하는저전력기술도지원하여 emtc 단말의배터리수명을 10년이상지속해야한다. 단말의복잡도를줄이기위한기술로서협대역, 단일안테나, 전송전력감소, 채널코딩및변조방식간소화, 반이중모드등을지원한다. emtc 단말은 1.4 MHz 협대역및단일안테나를지원함으로써 RF 컴포넌트뿐만아니라기저대역프로세싱비용을절감할수있다. 특히, 반이중모드를지원하는단말은커버리지손실없이 RF 비용을획기적으로절감할수있을것으로예상된다. 이와같이사물통신에적합한저가의단말을위해복잡도를낮춘 Release 13 단말을 LC 단말이라고정의한다. LTE 캐리어내에서 6 PRB 크기의협대역을정의하고단말이최소시스템대역폭인 1.4 MHz의 RF 및기저대역으로동작함으로써 PSS/SSS를포함한 LTE 물리채널구조를거의재사용할수있도록하였다. 그러나 emtc 단말은 LTE PDCCH/PCFICH/PHICH를사용할수없으므로하향링크제어정보전송을위해 LTE EPDCCH를기반으로 MPDCCH를설계하였다. ( 그림 5-16) 시스템대역폭에따른 emtc narrowband(nb) 정의 한편, MCL db의커버리지향상이필요한 Release 13 단말을 CE 단말이라고정의한다. 단말의커버리지를개선하기위해 repetition, TTI bundling 및 HARQ 재전송, cross-서버프레임스케줄링, 주파수호핑, 또는멀티서브프레임채널추정기법등을지원한다. 각단말마다 MCL 목표에도달하기위해 repetition을적게하거나필요없는상태를 CE mode A라고정의하고, repetition을많이해야하는상태를 CE mode B라고정의한다. 각각 CE mode A와 CE mode B에서사용할수있는 PDSCH/PUSCH의 repetition set를 enb가 MTC-SIB으로시그널링하고, PDSCH/PUSCH를스케줄링할때미리설정된 repetition set에서 PDSCH/PUSCH repetition에해당하는인덱스로매핑하여 RRC_CONNECTED 단말에게 DCI로시그널링해준다. < 표 5-4> 는 MTC-SIB에포함된최대 repetition (Rmax) 에매핑되는 PDSCH/PUSCH repetition set을나타낸다. 단, PDSCH/PUSCH의최대 repetition이설정되지않으면 default set을사용한다. 36

43 < 표 5-4> PDSCH/PUSCH repetition set 기술보고서 Rmax CE mode A CE mode B Not configured (default) {1,2,4,8} {4,8,16,32,64,128,256,512} 16 {1,4,8,16} - 32 {1,4,16,32} {1,4,8,16,32,64,128,192} {4,8,16,32,64,128,192,256} {4,16,32,64,128,192,256,384} {4,16,64,128,192,256,384,512} {8,32,128,192,256,384,512,768} {4,8,16,64,128,256,512,1024} {4,16,64,256,512,768,1024,1536} {4,16,64,128,256,512,1024,2048} PRACH repetition set는 {1,2,4,8,16,32,64,128} 이다. PUCCH repetition set는 CE mode A인경우 {1,2,4,8}, CE mode B인경우 {4,8,16,32} 이다. MPDCCH의 repetition set는 {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256} 이다 PBCH Legacy PBCH는시스템대역폭의중심 6-PRB에서 10ms 무선프레임의 0번서브프레임동안전송되고, LC/CE 단말을위해 0번서브프레임과 9번서브프레임동안가용한자원에서 PBCH를반복전송한다. 즉, MIB를전송하는 6-PRB pair에서 legacy control region, PSS/SSS에사용되는 RE를제외한자원에 PBCH 자원을매핑하고, PBCH repetition을 puncturing하여 CSI-RS를매핑한다. ( 그림 5-17) 에서도시한바와같이 legacy control region은 3 OFDM 심볼이라고가정하면, PBCH는 10ms 무선프레임동안 4번 (R1~R4) 반복전송된다. 37

44 ( 그림 5-17) emtc 를위한 PBCH 자원매핑 System Information SIB1bis는 LC/CE 단말에게 CFI (OFDM 심볼인덱스 ) 를알려주는 2-bit 필드를포함한다. SIB1bis는최대 CFI 값을가정하여 MPDCCH 스케줄링없이 PDSCH로전송한다. SIB1bis의스케줄링정보인 TBS와 repetition (RSIB1bis) 은 < 표 5-5> 에따라 MIB에 5- bit 필드로매핑하고, 주파수위치는 PCID로부터계산할수있다. 38

45 < 표 5-5> SIB1bis 의스케줄링정보 기술보고서 Value TBS R SIB1bis 0 No SIB1bis transmission 1 TBS1 4 2 TBS1 8 3 TBS TBS2 4 5 TBS2 8 6 TBS TBS3 4 8 TBS3 8 9 TBS TBS TBS TBS TBS TBS TBS TBS TBS TBS Reserved SIB1bis 의전송시간은 < 표 5-6> 에따라 repetition (RSIB1bis) 과 PCID 에의해 결정된다. 단, 시스템대역폭이 3 MHz 이하이고 TDD 모드인경우엔 PBCH repetition 때문에 SF#0 에서 SIB1bis 를전송할수없으므로 SF#5 에전송한다 (note1). < 표 5-6> SIB1bis 의전송시간 Time Allocation R SIB1bis PCID FDD TDD SFN# SF# SFN# SF# Even Even 4 Odd 5 Odd Odd 4 Odd 0(5 note1 ) Even Any 4 Any 5 Odd Any 9 Any 0 Even Any 4 and 9 Any 0 and 5 Odd Any 0 and 9 Any 0 and 5 39

46 SIB1bis를제외한 SI는 MPDCCH로스케줄링하여 PDSCH로전송한다. SI 스케줄링정보는협대역인덱스, MCS, SI window로부터서버프레임 offset, SI window 내에서 repetition, repetition 간격을포함한다. SIB1bis 또는 SI와 MPDCCH/PDSCH repetition이충돌하면 MPDCCH/PDSCH를전송하지않는대신 MPDCCH/PDSCH repetition은카운팅한다 Random Access PRACH CE level은 0/1/2/3으로구분하고각 level마다 1개의 PRACH resource set으로구성된다. PRACH resource set마다주파수시작위치가설정된다. CE level마다 attempts 및 repetition 횟수가다르게설정되고, 최대 attempts 이후에도 RAR을수신하지못하면 CE level을 1단계높여서다시랜덤액세스를시도한다. 단말은 RSRP 측정을기반으로 initial PRACH resource set을선택한다. RAR에포함되는 UL grant 정보는 < 표 5-7> 와같다. < 표 5-7> UL grant in RAR DCI contents Field size for CE mode A Field size for CE mode B Description Msg3 NB index ceil(log2(number of NBs)) 2 NB index of Msg3 스케줄링 PRB assignment 4 3 PRB location within the configured narrowband in narrowband index field. The repetition level of Msg 3 is Repetition number 2 3 dynamically indicated based on a set of values configured by higher layers. MCS 3 2 MCS/TBS TPC 3 0 TPC is supported in CE mode A A-CSI 1 0 A-CSI is supported in CE mode A UL delay 1 0 Msg3/4 M- NB index of M-PDCCH carrying Msg3 2 2 PDCCHNB index ReTx and Msg4 Total CE mode B에서 Msg3 NB index와 CE mode A와 CE mode B에서 Msg3/4 MPDCCH NB index는 RAR grant에포함된 2-bit 필드를이용하여 < 표 5-8> 와같이계산한다. 여기서 NB_RAR은 RAR을스케줄링한 MPDCCH의첫번째서브프레임에사용된협대역인덱스를나타내고, N_NB는시스템대역폭에서정의된상향링크또는하향링크협대역개수를나타낸다. 40

47 < 표 5-8> Narrowband index mapping in RAR 기술보고서 2-Bit field in RAR NB index 00 (NB_RAR + 0) mod N_NB 01 (NB_RAR + 1) mod N_NB 10 (NB_RAR + 2) mod N_NB 11 (NB_RAR + 3) mod N_NB MPDCCH MPDCCH는전력효율과커버리지향상을위해 repetition뿐만아니라최대 4개의협대역간주파수호핑과 cross-subframe 채널추정을수행할수있다. LC/CE 단말의 MPDCCH 주파수호핑이설정되어있으면, Ych 서브프레임마다주파수호핑패턴에따라주파수위치를변경한다. Paging과 MTC-SIB을스케줄링하는 MPDCCH의주파수호핑패턴은 SIB1bis에포함된하향링크 Ych값을적용한다. 그외의 MPDCCH 주파수호핑패턴은 CE mode에따라 MTC-SIB에포함된하향링크 Ych값을적용한다. CE mode A: Ych = {1, 2, 4, 8} for FDD, Ych = {1, 5, 10, 20} for TDD CE mode B: Ych = {2, 4, 8, 16} for FDD 한편, PRACH CE level 0/1에대한 RAR/Msg4를스케줄링하는 MPDCCH의주파수호핑패턴은 CE mode A의하향링크 Ych값을사용하고, PRACH CE level 2/3에대한 RAR/Msg4를스케줄링하는 MPDCCH의주파수호핑패턴은 CE mode B의하향링크 Ych값을사용한다. ( 그림 5-18) MPDCCH 커버리지향상을위한무선전송기술 MPDCCH RE 는 CSI-RS 에의해 puncturing 되고, DM-RS 를기반으로복조하고, CSS(common search space) 를위한 DM-RS 시퀀스는 PCID 를기반으로초기화한다. 41

48 MPDCCH에대해 cross-subframe channel estimation을지원하는경우연속적인 Ych 서브프레임동안동일 PRB에서채널추정을수행하며, 프리코딩매트릭스는 Ych 서브프레임마다달라질수있다. MPDCCH candidates set 를 MPDCCH search space 라고정의한다. LC/CE 단말은다음과같이네가지종류의 search space 를모니터링한다. Type 0-MPDCCH CSS Type 1-MPDCCH CSS Type 2-MPDCCH CSS MPDCCH USS MPDCCH search space는 {aggregation level(l), repetition level(r)} 에의해정의한다. L {1,2,4,8,16,24} R {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256} Type 2 CSS는 RAR, Msg3 retransmission, Msg4 스케줄링을위한것이고 RA-RNTI 또는 TC-RNTI로 MPDCCH CRC를스크램블링한다. PRACH CE level 0/1인단말은 L=2, 4 의 MPDCCH candidate을모니터링하지않는다. Type 1 CSS는 Paging 스케줄링을위한것이고 P-RNTI로 MPDCCH CRC를스크램블링한다. LC/CE 단말은 USS와 Type 1 CSS를동시에모니터링하지않고, USS와 Type 2 CSS를동시에모니터링하지않는다. Type 0 CSS는 fallback과 DCI format 3/3A를보내기위한것이고, USS와동일한 PRB set을사용한다. LC/CE 단말의 PUSCH 스케줄링을위한 DCI 포맷은 CE mode A에서 Format 6-0A, CE mode B에서 Format 6-0B라고정의한다. LC/CE 단말의 PDSCH 스케줄링을위한 DCI 포맷은 CE mode A에서 Format 6-1A, CE mode B에서 Format 6-1B라고정의한다. Format 6-0A와 Format 6-1A는동일한크기이며, Format 6-0B와 Format 6-1B는동일한크기이다. LC/CE 단말의페이징이나시스템정보업데이트등을알리기위한 DCI 포맷은 Format 6-2라고정의한다. CE mode A에서 LC/CE 단말의 PUCCH/PUSCH 전력제어를위한 DCI format 3/3A도지원한다. 42

49 < 표 5-9> UL grant in DCI format 6-0A/6-0B 기술보고서 DCI contents Field size for CE mode A Field size for CE mode B Description Flag A(B)/6-1A(B) differentiation Frequency hopping flag 1 Enabled/disabled FH NB index ceil(log2(numb ceil(log2(numb er of NBs)) er of NBs)) NB index of scheduled PUSCH PRB location within the configured n PRB assignment 5 3 arrowband in narrowband index field. MCS 4 4 MCS/TBS Repetition number 2 3 The repetition level of PUSCH is dyna mically indicated based on a set of v alues configured by higher layers. HARQ process 3 1 New data indicator 1 1 RV 2 Redundancy version TPC 2 TPC command for scheduled PUSCH CSI request 1 Aperiodic CSI request SRS request 1 SRS request DCI 서버프레임 repetition 2 2 DCI subframe repetition number reserved 1(3) Total 30(32) 19 43

50 < 표 5-10> DL grant in DCI format 6-1A/6-1B 기술보고서 DCI contents Field size for CE mode A Field size for CE mode B Description Flag A(B)/6-1A(B) differentiation Frequency hopping flag 1 Enabled/disabled FH NB index ceil(log2(numb ceil(log2(numb er of NBs)) er of NBs)) NB index of scheduled PDSCH Value 0 indicates PRB index {0,1,2,3}. PRB assignment 5 1 Value 1 indicates all 6PRBs. MCS 4 4 MCS/TBS Repetition number 2 3 The repetition number of PDSCH is d ynamically indicated based on a set of values configured by higher layers. HARQ process 3 1 New data indicator 1 1 RV 2 Redundancy version TPC 2 TPC command for PUCCH AP and Scrambling identity 0(2) Present only if TM9 SRS request 1 SRS request TPMI Present only if TM6 HARK-ACK offset 2 2 HARQ-ACK resource offset DCI subframe repetition number 2 2 Total 30(32) 19 44

51 < 표 5-11> Paging and direct indication in DCI format 6-2 기술보고서 DCI contents Paging Direct indication Description Flag 1 1 Paging/direct indication differentiation Direct indication 8 System information update, ETWS, CMAS, EAB NB index ceil(log2(numb er of NBs)) NB index of scheduled PDSCH PRB assignment 5 Value 0 indicates PRB index {0,1,2,3}. Value 1 indicates all 6PRBs. MCS 4 MCS/TBS Repetition number 3 The repetition number of PDSCH is dynamically indicated based on a set of values configured by higher layers. DCI subframe 2 repetition number Reserved 10 Total MPDCCH CRC 가 SPS C-RNTI 로스크램블링된경우 LC 단말은 SPS PDSCH/PUSCH 의 activation 과 release 를수신한것이며 < 표 5-12> 와같이 DCI 필드에따라이를구분할수있다. SPS 는 CE mode A 에서만지원된다. < 표 5-12> SPS Activation MPDCCH validation DCI format 6-0A DCI forma 6-1A HARQ process number set to '000' FDD: set to '000' TDD: set to '0000 Redundancy version set to '00' set to '00' TPC command for scheduled PUSCH set to '00' N/A TPC command for scheduled PUCCH N/A set to '00' 45

52 < 표 5-13> SPS Release MPDCCH validation 기술보고서 DCI format 6-0A DCI forma 6-1A HARQ process number set to '000' FDD: set to '000' TDD: set to '0000 Redundancy version set to '00' set to '00' Repetition number set to '00' set to '00' Modulation and coding scheme set to '1111' set to '1111' TPC command for scheduled PUSCH set to '00' N/A Resource block assignment Set to all '1's Set to all '1's PDSCH LC/CE 단말을위한 PDSCH는 repetition뿐만아니라최대 4개의협대역간주파수호핑과 cross-subframe 채널추정을수행할수있다. LC/CE 단말을위한 PDSCH는 ( 그림 5-19) 과같이 MPDCCH에의해스케줄링된다. 여기서 n번째서브프레임은 MPDCCH repetition이끝나는시간이고, (n+2) 번째서브프레임은스케줄링된 PDSCH repetition이시작되는시간이다. 만약 (n+1) 이유효하지않은서브프레임인경우 ( 상위시그널링에의해서 emtc용으로사용되지않는서브프레임인경우 ), (n+3) 에전송되게된다. 좀더자세히는 MPDCCH와 PDSCH 사이에는항상하나의유효한서브프레임이존재하게된다. ( 그림 5-19) 하향링크스케줄링시간 PDSCH의주파수호핑이설정되어있으면 PDSCH는 Ych 서브프레임마다다른 NB( 협대역 ) 로변환한다. Paging과 MTC-SIB을전송하는 PDSCH의주파수호핑은 SIB1bis에포함된하향링크 Ych값을사용한다. 그외의 PDSCH의주파수호핑은 CE mode에따라 MTC-SIB에포함된하향링크 Ych값을사용한다. 46

53 CE mode A: FDD: Ych = {1, 2, 4, 8}, TDD: Ych = {1, 5, 10, 20} 기술보고서 CE mode B: FDD: Ych = {2, 4, 8, 16} PRACH CE level 0/1에대한 RAR/Msg4를전송하는 PDSCH의주파수호핑패턴은 CE mode A의하향링크 Ych값을사용하고, PRACH CE level 2/3에대한 RAR/Msg4를전송하는 PDSCH의주파수호핑패턴은 CE mode B의하향링크 Ych값을사용한다. ( 그림 5-20) PDSCH 커버리지향상을위한무선전송기술 LC/CE 단말은 TM1, TM2, TM6 전송모드에서 CRS 기반으로, TM9 전송모드 (KMIMO=1) 에서 DM-RS 기반으로 PDSCH를복조한다. PDSCH는 Ych 서브프레임동안동일 PRB에서 cross-subframe 채널추정을수행한다. PDSCH의 RV cycling 주기 (Z) 는 CE mode A인경우 Z=1, CE mode B인경우 FDD모드에서 Z=4, TDD 모드에서 Z=10이다. PDSCH와 DM-RS scrambling 시퀀스는 Z 서브프레임동안동일하여, ns는 Z 주기에서첫번째서브프레임의첫번째슬롯인덱스에해당한다. emtc를위한 PDSCH HARQ는 legacy와동일하게비동기및적응형이며 HARQ 프로세스개수는 CE mode A에서 Release 12 Cat-0 단말과동일하나 CE mode B에서최대 2개를운영한다 PUSCH PUSCH의전력효율과커버리지를더욱증가시키기위해반복전송뿐만아니라 2개의협대역간주파수호핑과동일 PRB에서연속적인 Ych 서브프레임동안채널추정을수행할수있다. 그리고반복횟수가많은경우엔최대전력으로전송한다. PUSCH의주파수호핑은 Ych 서브프레임마다호핑패턴에따라다른주파수위치로변환한다. Ych는 CE mode에따라 MTC-SIB에포함되어있다. CE mode A: FDD: Ych = {1, 2, 4, 8}, TDD: Ych = {1, 5, 10, 20} CE mode B: FDD: Ych = {2, 4, 8, 16} 47

54 PRACH CE level 0/1에대한 Msg3를전송하는 PUSCH의주파수호핑패턴은 CE mode A의상향링크 Ych값을적용하고, PRACH CE level 2/3에대한 Msg3를전송하는 PUSCH의주파수호핑패턴은 CE mode B의상향링크 Ych값을적용한다. PUSCH의 RV cycling 주기 (Z) 는 CE mode A인경우 Z=1, CE mode B인경우 FDD모드에서 Z=4, TDD 모드에서 Z=10이다. PUSCH와 DM-RS scrambling 시퀀스는 Z 서브프레임동안동일하여, ns는 Z 주기에서첫번째서브프레임의첫번째슬롯인덱스에해당한다. ( 그림 5-1) PUSCH 커버리지향상을위한무선전송기술 emtc 를위한 PUSCH HARQ 는비동기및적응형이며 HARQ 프로세스개수는 CE mode A 에서 Release 12 Cat-0 단말과동일하나 CE mode B 에서최대 2 개를운영한다 PUCCH LC 단말은 RI 피드백을지원하지않고, ACK/NACK, SR, CSI 피드백을 PUCCH로전송한다. 단, CSI 피드백은 CE mode A에서만지원된다. emtc PUCCH의커버리지향상을위해 repetition과협대역간주파수호핑을사용할수있다. Release 13 emtc PUCCH 자원은 legacy PUCCH와별도로 MTC-SIB에정의되나 legacy PUCCH는동일한 PRB에멀티플렉싱될수도있다. 협대역간주파수호핑을위해최소한 2개의 PUCCH NB 영역이정의된다. emtc PUCCH는 slot 단위로주파수호핑하지않고, repetition 없는 PUCCH 자원의위치는 Release 12 EPDCCH와동일한방법으로결정되고, repetition하는 PUCCH 자원의위치는첫번째전송위치와동일하다. CE mode A에서 PUCCH format 1/1a/2/2a를지원하고, CE mode B에서 PUCCH format 1/1a를지원한다. ACK/NACK bundling은 CE mode A에서 TDD 모드인경우에만지원되고, ACK/NACK multiplexing은 CE mode A에서 TDD 모드의 PDSCH가반복되지않는경우에만지원된다. 48

55 CE mode A 에서 aperiodic CSI Mode 2-0 과 periodic CSI Mode 1-0, Mode1-1 을지원한다. MPDCCH 모니터링에사용되는 NB 에서 CRS 를기반으로 CSI 를측정하고, sub-band CQI 는 sub-band 크기를 6 으로가정한 NB CQI 이고, wideband CQI 는 MPDCCH 모니터링에사용되는모든 NB 를사용해서측정한것이다. 즉, MPDCCH 주파수호핑을하지않는경우 wideband CQI 는 NB CQI 와동일하다. M 값은 MTC- SIB 에서 PDSCH 의 repetition set 을알려주는 Rmax 에해당하고 CQI 테이블은 < 표 5-14> 를따른다. < 표 5-14> emtc CQI Table CQI index Modulation code rate x 1024 Efficiency 0 out of range 1 QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK QAM QAM QAM SRS CE 4 mode A에서만 periodic/aperiodic SRS를모두지원한다. SRS request는 DCI에전송하고, SRS 전송으로인해 PUSCH/PUCCH 협대역위치를변환해야한다면 SRS를전송하지않는다. Cell-specific SRS 대역이 PUSCH 전송과충돌하면 PUSCH의마지막심볼을사용하지않는다. 그러나 CE modef B에서 cell-specific SRS 대역이 PUSCH와충돌하면 symbol-level combining을위해 PUSCH의마지막심볼을 puncturing한다. 또한상위계층파라미터인 acknacksrs-simultaneoustransmission에따라 shortened PUCCH를사용할수도있다. 따라서 cell-specific SRS configuration 정보인 srs-bandwidthconfig, srs- SubframeConfig, acknacksrs-simultaneoustransmission을 MTC-SIB에포함한다. 49

56 6 RAN 2 주요기술 기술보고서 6.1 Dual Connectivity 다양한이동성기기들의보급과고품질의멀티미디어서비스가증가함에따라, 사업자들은더높은데이터전송률을지원하기위한방법에큰관심을가져왔다. Release 10에도입된 CA 기술은, 단말이여러개의셀을집적 (Aggregation) 하여데이터를전송하는기술이다. Release 10 CA에서는하나의기지국에있고같은상향링크전송타이밍 (Uplink Transmission Timing) 을갖는셀들만을대상으로집적하였고, Release 11 CA에서는하나의기지국에있지만다른상향링크전송타이밍을갖는셀들에대해서도집적할수있도록발전하였다. 이러한노력은 Release 12에도계속이어져서로다른기지국에있는셀들에대해서도집적할수있게하였는데, 기존의 CA와는다르게단말이두기지국과동시에접속을유지해야하기때문에 3GPP에서는이를 DC(Dual Connectivity) 라명명하고표준화작업을진행하였다. DC 개념은 2012년 6월에개최된 3GPP TSG-RAN Workshop on Release 12 and onward 에서처음발표되었다. 이워크숍에서는 Release 12 이후의통신기술에대한요구사항을정리하였는데, 통신용량의증대, 에너지절감, 비용효율향상, 다양한애플리케이션과트래픽형태의지원, 사용자경험의확장및데이터전송률의증가등이요구사항으로제기되었으며, 이를가능하게하는기술로많은회사들은 Enhanced Small Cell 기술을꼽았다. 이후 3GPP에서는 2013년 4월부터 2013년 12월까지상위계층에서의 Small Cell Enhancement에대한 SI를진행하였다. 이 SI에서는이동성성능향상, 시그널링오버헤드감소및사용자별전송속도향상을표준화작업의목표로삼았다. 그리고, 이를달성하기위한기술로, 서로다른두개의기지국을이용한전송방식인 DC에대해구체적인논의를시작하였다. Small Cell Enhancement SI에서는매크로셀과스몰셀이같은주파수를사용하는시나리오 1, 서로다른주파수를사용하는시나리오 2 및스몰셀만존재하는시나리오 3까지총세가지의스몰셀구현시나리오들의 DC 연구타당성에대해분석한후, WI에서는시나리오 2에대한 DC 연구를지속하기로결정하였다. 상기 SI에서는 DC를지원하기위하여무선프로토콜구조에대한논의도진행되었으며, 최종적으로제어평면 (Control Plane) 에서는 C1, 사용자평면 (User Plane) 에서는 1A와 3C 구조를채택하였고, 이를바탕으로 2014년 2월부터 DC에대한 WI을본격적으로진행하였다. 50

57 ( 그림 6-1) Dual Connectivity 의개념도 DC의가장큰특징은 ( 그림 6-1) 에서와같이단말이주로이동성을담당하는마스터기지국 (Master enb, MeNB) 과주로데이터전송을담당하는세컨더리기지국 (Secondary enb, SeNB) 에동시에접속한다는점이다. 단말이두기지국과동시에접속을유지해야하기때문에프로토콜기능과절차에서종래에비해많은변화를가져왔는데, ( 그림 6-2) 에서와같이최종적으로 1A와 3C 두가지의프로토콜구조가선택되었다. (a) 1A 구조 (b) 3C 구조 ( 그림 6-2) Dual Connectivity 를지원하기위한프로토콜구조,(a) 1A 구조와 3C 구조 DC 를지원하기위해 1A 와 3C 두가지의새로운프로토콜구조를도입하면서, 각 구조에따른베어러 (bearer) 형태를구분하기위해다음과같이 3 가지종류의 bearer 를 정의하였다. 이들에대한개략적인그림은 ( 그림 6-3) 에나와있다. 1) MCG 베어러 MeNB 의무선자원만을사용하여데이터를전송하는 bearer 로서, 종래의베어러를 새롭게정의된두가지베어러에대비하여부르기위해정의하였다. 51

58 2) SCG 베어러 1A 구조에서 SeNB의무선자원만을사용하여데이터를전송하는 bearer로서, 종래의 bearer와구조는같으나 SeNB에서제공하는베어러를 MeNB에서제공하는 bearer에대비하여부르기위해정의하였다. 3) Split 베어러 3C 구조에서 MeNB와 SeNB의무선자원을동시에사용하여데이터를전송하는베어러로서, 하나의 PDCP가두개의 RLC에연결된구조이다. 구조적으로단말은두개의 RLC를이용하여 MeNB와 SeNB 모두에게데이터를송수신할수있지만, 표준화일정및복잡도를고려하여 Release 12에서는하향링크에서만지원하기로하고, 상향링크는하나의기지국으로만전송하기로결정하였다. ( 그림 6-3) DC 의베어러타입 Release 12의 WI에이어 2015년 3월부터 2015년 12월까지 Release 13 Dual Connectivity Enhancement WI이지속되었다. 가장큰이슈는 Release 12 때일정및복잡도를고려하여진행하지못했던상향링크 Split bearer의지원이었다. Split 베어러는하나의 PDCP, 두개의 RLC 및두개의 MAC을가지고있기때문에, 상향링크데이터전송을지원하기위해서다음과같은이슈들이논의되었다. 1) PDCP Split 베어러에대해단말은 PDCP의데이터를어떤 RLC로전송할것인가의이슈가있었다. Release 12에서는 Split 베어러에대해, 단말은 PDCP에서전송가능한데이터의양에관계없이, PDCP의데이터를특정 RLC로전송하도록설정되었다. 즉, Split 베어러에대해단말은상향링크데이터를특정하나의기지국으로만전송하도록설정되었다. 52

59 Release 13에서는 Split 베어러에대해, 단말은 PDCP에서전송가능한데이터의양에따라, PDCP의데이터를특정 RLC로전송하거나또는양쪽 RLC로전송할수있게되었다. 예를들어, PDCP의전송가능한데이터의양이임계값보다작으면 SeNB로만데이터를전송하게하고, 그양이임계값보다크면 MeNB 및 SeNB로데이터전송을허용하는것이다. 이러한방식은, 작은양의데이터를분할하여전송하는것을피함으로써자원의효율성을높이는데에도움이된다. 2) MAC Split 베어러에대해단말은 PDCP의데이터양을어떤 enb에게어떻게보고할것인가의이슈가있었다. Release 12에서 Split 베어러에대해, 단말은 PDCP에서전송가능한데이터의양에관계없이, PDCP의데이터를특정 enb로만보고하도록하였다. 즉, 단말은 PDCP의전송가능한데이터의양을 MeNB 또는 SeNB 중하나의 enb에게만보고하였다. Release 13 에서 Split 베어러에대해, 단말은 PDCP의전송가능한데이터의양에따라데이터를 MeNB 또는 SeNB로전송하게되었다. 따라서, BSR 동작도 PDCP의전송가능한데이터의양을고려하게되었다. 즉, PDCP의전송가능한데이터의양이임계값보다작으면단말은 PDCP의데이터의양을특정기지국에게만보고하고, 그양이임계값보다크면 MeNB 및 SeNB에게모두보고하도록결정하였다. 이러한동작은, PDCP에전송가능한데이터의양이임계값보다클경우, 양쪽 enb에게 PDCP의전송가능한데이터의양이중복보고되는현상을초래한다. 그결과, 단말의 PDCP에전송가능한실제데이터의양보다더많은상향링크무선자원을할당받을수도있다. 그러나 3GPP에서는상향링크무선자원의초과할당은연속적인데이터전송의마지막시점에서만문제가되어큰이슈가아니라고결론지었다. 6.2 LTE-WLAN Radio Level Integration 다양한이동성기기들의보급과고품질의멀티미디어서비스가증가함에따라, 사업자들은추가적인주파수확보비용없이무선자원이용이가능한 WLAN에주목하였다. 이런흐름에따라 3GPP에서는 Release 8부터 WLAN을비롯한 non-3gpp 액세스와의연동을위한표준기술 (Access Network Discovery and Selection Functions (ANDSF)) 을도입하였다. 하지만 ANDSF를이용한 LTE-WLAN 연동기술은단말이 ANDSF 서버로부터수신한정보를바탕으로동작을함으로써동적으로변화하는무선구간의상황에따라사업자의연동정책을실시간으로반영하는것이어려운한계가있었다. 53

60 이러한문제점해결을위해 Release 12 에서처음으로무선구간정보기반의 LTE 와 WLAN 연동기술인 RAN-assisted LTE-WLAN interworking (RALWI) 이표준화되었다. 단말은기지국으로부터 LTE 라디오상태, WLAN 라디오상태, WLAN 의백홀상태등으로구성된 LTE-WLAN 연동조건을수신하고, LTE 및 WLAN 측정결과가이조건을만족한경우 LTE-WLAN 연동을수행한다. PDN 연결 1 (WLAN 으로오프로딩불가능 ) PDN 연결 2 (WLAN 으로오프로딩가능 ) PDN 연결 1 PDN 연결 2 1. 오프로딩조건수신 LTE 셀 WLAN 으로오프로딩조건만족시 LTE 셀 WLAN AP 2. 측정수행 WLAN AP 3. 오프로딩가능한트래픽을 WLAN 으로옮김 단말 단말 ( 그림 6-4) Release 12 LTE-WLAN 연동기술 RALWI 의개념도 Release 13 에서는기지국이 LTE-WLAN 연동을보다직접적으로제어함으로써 네트워크활용도를높일수있도록향상된 LTE-WLAN 연동기술에대하여표준화 작업을진행하였다 LTE-WLAN Aggregation (LWA) Release 12 RALWI에서단말은측정결과가기지국이설정한오프로딩조건을만족하면오프로딩가능한 PDN 연결을 WLAN으로스스로옮긴다. PDN 연결은코어네트워크의연결단위로써기지국은이를알지못한다. 따라서기지국은언제, 어떤트래픽을 WLAN으로오프로딩시킬지제어할수없다. 이러한단점을극복하고자 LTE와 WLAN의라디오레벨에서의집적기술 LWA 표준화를위한 WI인 LTE-WLAN Radio Level Integration이 2015년 4월 RAN2#94bis 회의부터시작되었다. 54

61 라디오프로토콜구조 기술보고서 LTE 기지국이지정한라디오베어러또는그일부를 WLAN을통하여단말에게전송하기위하여 ( 그림 6-4) 와같이 LTE DC를기반으로 LWA 라디오프로토콜구조를설계하였다. WLAN의무선자원을사용하여단말에게전송할데이터는 PDCP 레이어로부터 WLAN으로전달된다. 하나의라디오베어러전부를 WLAN 무선자원만을사용하여전송하거나, 또는하나의라디오베어러를 LTE와 WLAN 무선자원을모두사용하여전송하는것이가능하며, 이에따라아래와같이두가지종류의 LWA 베어러타입을정의하였다. 1) Split LWA 베어러 LTE와 WLAN의무선자원을동시에사용하여데이터를전송하는베어러로서, 하나의 PDCP가하나의 RLC 그리고하나의 LWAAP에연결된구조이다. 구조적으로단말은 LTE, WLAN과동시에데이터를송수신할수있지만, 표준화일정및복잡도를고려하여 Release 13에서는하향링크만지원하기로하고, 상향링크는 LTE 기지국으로만전송하기로결정하였다. 2) Switched LWA 베어러 LTE 기지국과 WLAN 모두에라디오프로토콜이있지만 WLAN 의무선자원만을 사용하여데이터를전송하는베어러로서, PDCP 가하나의 LWAAP 와연결된구조이다. LTE core network WLAN core network LTE bearer Split LWA bearer Switched LWA bearer PDCP PDCP PDCP RLC RLC LWAAP MAC MAC WLAN WLAN LWA 용 WLAN 기존 WLAN ( 그림 6-5) Release 13 LWA 라디오프로토콜구조및베어러타입 WLAN 에는라디오베어러개념이존재하지않는다. 따라서하나의단말에다수의 LWA 베어러가존재한다면, 즉하나이상의라디오베어러가 WLAN 으로오프로딩 55

62 되었다면, 서로다른 PDCP에서생성된 PDU들이한대섞여 WLAN을통해단말에게전송되게된다. 따라서이를수신한단말은베어러구분없이섞여있는 PDU들을다시베어러별로분류하여각각의베어러에해당하는 PDCP에전달할수있어야한다. 이를위해 PDCP와 WLAN사이에새로운레이어 LTE-WLAN Aggregation Adaptation Protocol (LWAAP) 을도입하였다. 송신측의 ( 기지국의 ) LWAAP는 PDCP로부터전달받은 PDCP PDU에베어러아이디정보를포함한 LWAAP 헤더를더하여 LWAAP PDU를생성하고이를 WLAN으로전달한다. 수신측의 ( 단말의 ) LWAAP는수신한 WLAAP PDU에포함된베어러아이디정보를기반으로해당하는 PDCP로 PDCP PDU를전달한다 LTE 와 WLAN 사이의인터페이스대다수의네트워크사업자들이 LTE-WLAN 연동기술에기존의 WLAN을그대로사용할수있길원하였으며, 따라서기존의 WLAN에영향이없는 LTE-WLAN 연동기술개발이 WI: LTE-WLAN Radio Level Integration의중요한요구사항중하나였다. 하지만라디오레벨에서 LTE와의효과적인집적을위해서 WLAN은 LTE와제어신호 ( 예를들어, WLAN 무선자원요청 ) 를주고받을수있어야한다. 또한하나의 LTE 기지국에커버리지가상대적으로좁은 WLAN access point (AP) 가다수연결될것을가정할때, LTE 기지국과모든 WLAN AP 사이에인터페이스를설치하는것은매우부담스럽다. 이러한이유로다수의 WLAN AP를제어할수있고 LTE 기지국과 LWA 동작에필요한제어신호를주고받을수있는논리노드를도입하였고이를 WT (WLAN termination) 라명명하였다. LWA 표준기술범위 Xw-U 인터페이스 AP LTE 기지국 Xw-C 인터페이스 WT AP AP ( 그림 6-6) Non-collocated 시나리오에서 Xw 인터페이스 WT 가 LTE 기지국외부에존재하는 non-collocated 시나리오에서 LTE 기지국과 WT 사이에사용자데이터와제어신호전송을위한표준인터페이스 Xw-C 와 Xw-U 를 정의하였다. WLA 는 WT 가 LTE 기지국내부에위치하는 collocated 시나리오역시 56

63 지원하며, 이경우 LWAAP 와 WT 사이에 ideal 한내부인터페이스를가정한다. 기술보고서 기지국은 Xw-U를통하여 WLAN 무선자원을사용하여단말에게전송할 PDU들을 WT에전송한다. 또한 Xw-C를통하여 LWA 동작을위한제어신호 (WT addition, WT change, 그리고 WT release) 를주고받는다. WT는 LTE 기지국과주고받은제어신호를기반으로하위 WLAN AP들을제어하며, LTE 기지국으로부터수신한유저데이터를단말이연결되어있는해당 WLAN AP에전달한다 WLAN mobility WLAN mobility set이란다수의 WLAN AP 식별자의집합으로써, 하나의 WLAN mobility set에속하는 WLAN AP들은동일한 WT에연결되어있다. 기지국은 LWA 구성메시지를통하여단말에게 WLAN mobility set을설정한다. 단말은 WLAN mobility set 내에서하나의 serving AP를선택하고선택된 AP를통하여데이터를전송받는다. 단말은 WLAN 이동룰에따라 WLAN mobility set 내에서 LTE 기지국에알림없이 serving AP를바꿀수있다. 위에서언급한대로, WLAN mobility에속하는모든 AP들은동일한 WT에연결되어있으므로, WLAN mobility set 내부에서단말이어느 AP에연결되어있는지는 LTE 기지국입장에서알필요가없다. 이렇게하나의대상 AP가아닌, 다수의대상 AP를단말에게설정함으로써, 기존 WLAN의이동룰을침해하지않고, 빈번한 WLAN AP 이동마다제어신호가발생하는것은방지할수있다. WLAN mobility set에속하지않는 WLAN AP로의이동은단말의 WLAN 측정결과보고를기반으로 LTE 기지국의명령, LWA 재설정에의해서만가능하다. LWA 뿐아니라, Release 13의모든 LTE-WLAN 연동기술에서 LTE 기지국이연동대상 WLAN을단말에게구성함에있어, WLAN mobility set을사용한다 WLAN 측정및결과보고 Release 12 RALWI에서단말은측정한 WLAN 결과를기반으로스스로 WLAN으로의데이터오프로딩여부를결정하였지만, Release 13의 LTE-WLAN 연동기술에서단말은측정한 WLAN 결과를기지국에보고하고, 기지국은보고받은 WLAN 측정결과를기반으로 LTE-WLAN 연동여부를판단, 단말에게연동을설정한다. 이를지원하기위한 WLAN 측정및보고방법이표준화되었다. 먼저기지국은단말에게측정대상인 WLAN 채널과측정결과를보고할조건을설정한다. 단말은설정된 WLAN 채널에대하여측정을수행하고측정결과가설정된보고조건을만족하였을경우이를 LTE 기지국에게보고한다. 57

64 기지국은단말로부터수신한 WLAN 측정결과를바탕으로 LTE-WLAN 연동을활성화시키거나, 활성화되어있는 LTE-WLAN 연동을비활성화시키거나, 또는 WLAN mobility set을바꿀수있다. 이 3가지목적을위해, 다음과같이 WLAN 측정결과보고조건, W1, W2, W3를정의하였다. - W1 (WLAN 연동활성화목적 ): WLAN의측정결과가임계값이상일경우. - W2 (WLAN 바꾸기목적 ): WLAN mobility set에속해있는모든 WLAN이임계값 1 이하이며, WLAN mobility set에속해있지않은 WLAN이임계값2 이상일경우. - W3 (WLAN 연동비활성화목적 ): WLAN mobility set에속해있는모든 WLAN이임계값이하일경우. 단말은특정 WLAN AP 의측정결과가상기보고조건중하나를만족하였을경우, 해당 WLAN AP 에대하여다음과같은 5 가지측정결과를기지국에보고할수있다. - RSSI, - Available admission capacity, - Backhaul rate for D/UL, - Channel utilization, - Station count 또한 LWA 의경우, LTE 기지국은 Xw-C 인터페이스를통하여 RSSI 를제외한측정 결과를 WT 로부터직접보고받을수있다 WLAN 연결상태보고 : WLANConnectionStatusReport 기지국으로부터 LWA 설정을수신한단말은설정된 WLAN mobility set에속하는 WLAN AP에접속을시도한다. 기지국은 WLAN 무선자원을사용하여단말에게전송할 PDU들을 WT로전달하기에앞서, 불필요한전달을막기위하여단말이설정된 WLAN mobility set에접속을성공하였는지알아야한다. 따라서, LWA 설정을수신한단말은설정된 WLAN mobility set에속한 WLAN AP에접속을성공하면이를기지국에게알린다. 만약하나의 WLAN AP에접속을실패하였다면, 단말은 WLAN mobility set에속한다른 WLAN AP에접속을시도한다. 설정된 WLAN 접속시간안에 WLAN mobility set에속한 WLAN AP에접속을성공하지못하였다면, 단말은 LTE 기지국에게 WLAN 연결실패를알린다. 또한 LWA를통한 LTE-WLAN 연동중에갑자기 WLAN 라디오상태가저하되어 58

65 연결이끈길수있다. 이때역시단말은 WLAN 연결실패를기지국에알린다. 이를수신한기지국은해당단말에게다른 WLAN mobility set을설정하거나, 또는 LWA를비활성화시킬것이다. 이외에도, 사용자가 LWA를통한 LTE-WLAN 연동중에 WLAN 전원을끄거나, 사용자가선호하는 WLAN AP( 예를들어, 무료 WiFi) 에접속을시도함으로써갑자기 LWA가불가능해질수있다. 이경우에역시단말은 WLAN 연결실패를기지국에게알린다. 이와같이, 4가지 WLAN 연결상태 ( 연결성공, 정해진시간내연결실패, WLAN 라디오실패, WLAN 사용불가 ) 를정의하였고, 단말이기지국에게 WLAN 연결상태를알릴수있도록 WLANConnectionStatusReport라는 RRC 메시지를정의하였다 LWA 상태보고를위한 PDCP control PDU WLAN 무선자원을사용하여단말에게데이터를전송함에있어, 단위시간에단말에게보낼수있는데이터량은 WLAN 무선상태에따라달라진다. 따라서송신측 ( 기지국 ) PDCP가WLAN 무선자원을사용하여전송할 PDCP PDU를 WT에전달함에있어 WLAN 무선상태를고려할필요가있다. LTE 기지국은 WLAN 무선상황을실시간으로알지못하므로그전달속도를결정함에있어기본적으로 WT의피드백을기반으로한다. 하지만 WT가이러한피드백을지원하지않을경우, 수신측 ( 단말 ) PDCP의피드백이필요하다. 이를위해새로운 PDCP control PDU를정의하였다 ( 그림6-7) 은 PDCP sequence number가 12bit인경우의 LWA status report를위한 PDCU control PDU의구성이다. D/C PDU Type FMS Oct 1 FMS (cont.) Oct 2 HRW Oct 3 HRW (cont.) NMP Oct 4 NMP (cont.) Oct 5 ( 그림 6-7) LWA status report 용 PDCP Control PDU 기지국은단말의 PDCP 로부터 LWA 상태보고를받길원할때, 단말에게전송하는 PDCP PDU 에 LWA 상태보고를명령하는 polling bit 을 1 로세팅하여단말에게전송한다. 이를수신한단말은 LWA 상태보고용 PDCP control PDU 를생성하여기지국의 PDCP 에게전송한다. 59

66 또한주기적인 LWA 상태보고를위해기지국은단말에게타이머를설정하고단말은이타이머가만기될때마다기지국에게 LWA 상태보고용 PDCP control PDU를전송할수있다 LTE-WLAN 연동에최적화된 WLAN 인증도입 LWA를이용한 LTE-WLAN 연동을위해단말이 WLAN에접속함에있어, 단말은기존의 WLAN 인증절차, EAP/AKA를사용할수있다. 하지만 WLAN의코어네트워크가없는 LWA 환경을고려하여, enb가개입하는새로운 WLAN 인증을도입하였다. LTE 기지국은 KeNB로부터 S-KWT를얻고이를 WT에전달한다. 단말역시 KeNB로부터기지국과동일한 S-KWT을얻는다. S-KWT는 WLAN 인증에있어 Pairwise Master Key(PMK) 로사용된다 RAN Controlled LTE-WLAN Integration (RCLWI) LWA를 LTE 코어네트워크의개입을배제하고라디오레벨에서 LTE와 WLAN의집적을가능케한 Release 13의새로운타입의 LTE-WLAN 연동기술이라한다면, RCLWI는 Release 12의 RALWI를계승하여 LTE 기지국의 WLAN 오프로딩제어향상을목표로발전시킨기술이다 RRC CONNECTED 모드에서단말동작 RCLWI는 Release 12 RALWI와마찬가지로 PDN 연결단위의오프로딩을지원하며 WLAN 코어네트워크에연결되어있는기존의 WLAN을 LTE-WLAN 연동에사용가능하다. Release 12 RALWI와차이점은 LTE 기지국이단말로부터보고받은 WLAN 측정결과를바탕으로오프로딩명령을내린다는것이다. RRC CONNECTED 모드단말의 RCLWI를이용한 WLAN 오프로딩은그림 (6-8) 과같다. 먼저, 단말은 LTE 기지국으로부터 WLAN 측정및보고에관한설정을수신하고, 이에따라 WLAN 측정을수행한다. WLAN 측정결과가설정된보고조건을만족하면, 단말은이를 LTE 기지국에보고한다 (6.1.3 참조 ). LTE 기지국은단말로부터수신한 WLAN 측정결과를기반으로 RCLWI 수행여부를결정한뒤 RCLWI 명령을해당단말에게전송한다. RCLWI 명령은단말이접속할수있는 WLAN AP들의식별자 ( 즉 WLAN mobility set) 와오프로딩방향정보 (WLAN으로오프로딩, 또는 WLAN으로오프로딩한트래픽을 LTE로되돌림 ) 를포함한다. RCLWI 명령을수신한단말은 RCLWI 명령에포함된 WLAN mobility set에속하는 WLAN AP에연결을맺고오프로딩가능한 PDN 연결을 WLAN으로옮긴다. WLAN으로오프로딩가능한 PDN 연결은 RALWI에서와마찬가지로 NAS 레이어에의하여 60

67 결정되므로기지국이별도로단말에게설정하지않는다. 기술보고서 LTE 코어네트워크 LTE 코어네트워크 LTE 코어네트워크 WLAN 코어네트워크 PDN 연결1 PDN 연결2 PDN 연결1 PDN 연결2 PDN 연결1 PDN 연결2 1. WLAN 측정설정 2. WLAN 측정수행 LTE 셀 WLAN AP 3. WLAN 측정결과보고 LTE 셀 4. RCLWI 명령수신 WLAN AP LTE 셀 WLAN AP 5. 오프로딩가능한트래픽을 WLAN 으로옮김 단말 단말 단말 ( 그림 6-8) RRC CONNECTED 모드에서 Release 13 RCLWI 동작 6.1.4에기술된 WLAN 연결상태보고는 RCLWI 기술에도사용된다. 차이점은 WLAN 연결에성공하였을경우단말이기지국에게 WLAN 연결상태보고를하지않는다는것이다. LWA의경우, WLAN으로전송될데이터가 LTE 기지국을통하여 WLAN으로전송되었으므로, LTE 기지국이 WLAN에게데이터를전달하기에앞서단말이해당 WLAN에제대로연결되었는지알아야했지만, RCLWI의경우 WLAN을통하여단말에게전송될데이터는 WLAN 코어네트워크로부터 WLAN AP로전송되므로 LTE 기지국이단말의 WLAN 연결성공을알필요가없다. 따라서, RCLWI 명령을수신한단말은설정된 WLAN AP에연결을실패하였을경우에만 ( 정해진시간내연결실패, WLAN 라디오실패, WLAN 사용불가 ) WLAN 연결상태보고를수행한다 RRC IDLE 모드에서단말동작단말의모든트래픽이 WLAN으로오프로딩되어더이상 LTE 기지국과단말사이에아무런데이터가송수신되지않을경우, 단말은 RRC IDLE 모드로전환될수있다. IDLE mode 전환이후에도단말은 RRC CONNECTED 모드에서설정된 WLAN mobility set을유지한다. 이때단말이 Release 12 RALWI를지원한다면, 단말은 RALWI 설정에따라데이터오프로딩여부를결정한다. 즉, WLAN을통해송수신중인트래픽을 LTE로옮기는조건이만족되면, 단말은 RRC CONNECTED 모드로전환하고 WLAN을통해송수신중인트래픽을 LTE로옮긴다. 단말이 RALWI를지원하지않거나, 또는 RALWI 설정이되어있지않다면, 단말은 WLAN mobility set에속하는 WLAN AP와의연결이실패할때까지이를유지한다. 61

68 6.3 ProSe enhancements (ed2d) 기술보고서 Release 12 시스템에서처음도입된 ProSe기술은 LTE 시스템을기반으로단말간통신을지원하기위한것으로공공안전을목적으로하는단말간통신을지원하기위한 direct communication 부분과광고와같은상업적인용도등비공공안전을목적으로하는 discovery 부분으로크게구분될수있다. 공공안전을목적으로하는 ProSe communication은그룹통신을기반으로한다. 여기서특정서비스또는단체등의기준으로복수의단말들을하나의그룹으로정의할수있다. 예를들어, 경찰관들을위해보급된단말기들은하나의그룹 ( 경찰관그룹 ) 내에소속되도록구성될수있다. 이때, 동일그룹들내에속한단말들은동일한데스티네이션 (Destination) ID를할당받게된다. 따라서임의의단말이데스티네이션 ID를이용하여단말간통신을통해하나의그룹에포함된다수의단말들에게동시에데이터를전송할수있다. 한편, 공공안전을목적으로하는 discovery는크게다음의 2가지활용경우들을위해요구된다. 하나는단말과네트워크간릴레이를위한 discovery이며 (UE-to-Network Relay discovery), 다른하나는모든주어진시간에서단말간통신범위안에어떤단말들이단말간통신을위해존재하는지를결정하기위한그룹멤버 discovery(group Member Discovery) 를위해서이다. 기본적으로 discovery는단말이내가여기에있다 ("I am here") 는것을알려주는 (announcement) 형태의 Model A와단말이거기에누구있는지 ("who is there?", "Are you there?") 를찾기위해간청 (solicitation) 하고이에응답 (response) 하는형태의 Model B로구분되어적용된다. 위와같이, Release 12에서는기본적인단말간통신을지원하기위한물리채널프레임워크와기본절차들에대하여정의하였다. 그러나기존셀룰러시스템과는다른새로운무선링크에대한정의일뿐만아니라상용망이아닌경찰, 소방, 재난구조등에참여하는요원들을지원하기위한공공안전망이라는새로운개념의추가로인해방대한양의표준화작업이필요하였다. 이로인해필수적인기술들을제외한일부유용한기술들이배제된상태에서 Release 12 표준이제정되었다. 예를들어, Release 12에서도입된 ProSe communication은그룹내소속된단말기를한개로설정하는경우를제외하고, 1:1 통신과같은 unicast 전송을위한별도의전송규격은포함되지않았으며 QoS도제대로지원되지않았다. 또한, Release 12의단말간통신에서단말 discovery는네트워크커버리지내에서의동작만이정의되는한계점을가지고있었다. 따라서배제된기술들중공공안전망으로서유용한기술들에대한도입이지속적으로요구되었으며이를표준에반영하기위해 Release 13내의새로운 WI을통해 ProSe 기능을강화하기위한표준을제정키로결정하였다. 62

69 Release 13 ProSe enhancement 를통해도입되는주요기능들은다음과같다. 기술보고서 (1) Discovery for partial/outside network coverage 공공안전의목적을위한 discovery 메시지전송은 Release 12에서도논의되었으며공공안전목적하에서의네트워크시나리오중네트워크커버리지안에서의통신은기존비공공안전을목적으로하는 discovery 메시지의송수신이가능하다. 하지만공공안전시나리오들중부분적인네트워크커버리지및네트워크커버리지밖에서의 discovery 메시지송수신이요구되는시나리오의경우, 기존 Release 12에서정의한 discovery 채널및운용방식을해당시나리오에서그대로재사용하는것이불가능했다. 따라서, 기존상업목적 discovery와다른형태의공공안전을목적으로하는 discovery 절차를도입하였다. (2) Inter-frequency/PLMN discovery enhancement Release 12에서정의된 discovery는단일통신사업자내 (intra-plmn) 및단말에구성된다수의서빙셀 (serving cell) 들중에서하나의서빙셀을통해서만가능했다. 따라서, 잠재적으로많은단말들이 discovery 전송할수있는경우를고려하였을때무선자원의효율적인운영을위한 load balancing 개념을도입하였다. 또한, 광고등상업목적의 discovery를지원하기위해다수의통신사업자가동일한주파수자원을 discovery 용도로공유하여운용하는방안을도입하였다. (3) UE-to-Network Relay 네트워크서비스지역을벗어난단말 ( 이하 : remote 단말 ) 과네트워크에접속하여서비스를받을수있도록네트워크서비스지역내단말들중 remote 단말과기지국간의송수신데이터를릴레이해주는역할을하는단말 ( 이하 : relay 단말 ) 의기능을정의하고서비스하기위한네트워크의기능들을포함하고있다. (4) Supporting Group Priority 임의의단말이다수의그룹들에게전송할데이터가발생한경우, 각데이터의기본단위인패킷에대한우선순위를애플리케이션계층에서설정하여이를데이터전송을위한 AS(Access stratum) 에제공하고이를기반으로각패킷의우선순위에맞도록데이터를전송함으로써, QoS를만족시킬수있는기능을도입하였다. 63

70 6.3.1 Release 13 에서의 D2D Discovery 기술보고서 네트워크서비스범위외또는부분지역을위한 Discovery LTE Release 12 에서비공공안전을목적으로하는 discovery 를위해서정의하였던 파라미터 (parameter) 들을공공안전을목적으로하는 discovery 를위해서도재사용하며, 추가로 communication 에서만사용되었던상대적으로짧은전송주기를공공안전 목적의 discovery 동작을위해서도도입하였다. 또한, Release 13 표준에서도입되는새로운기지국 / 단말동작으로인한 Release 12 표준기반하드웨어의설계변경부담을줄이기위해공공안전을목적으로하는 discovery 의패킷사이즈 (packet size) 의변경과무관하게기존 Release 12 물리채널에서지원가능한최대길이를 232 비트그대로유지하기로결정하였다. 또한, 기존에존재하지않았던 OOC(out-of-coverage) 에서의 discovery 동작과이때필요한자원풀정보에대한구성방식으로미리단말내유심또는단말내부기기내저장장치에해당정보를미리구성하도록하는방안을도입하였다 강화된 Inter-frequency/PLMN discovery 기능기본적으로 discovery 관련정보가포함된시스템정보블록 (SIB: system information block)19 를통해제공되는 discovery 동작이허용되는주파수대역정보에따라, 단말의셀선택및 PLMN 선택을할수있도록정의하였다. 기존 Release 12 D2D 표준에서단말간통신을지원하는단말의우선순위는항상 LTE 송수신을최우선으로하고공공목적으로설계된 communication 이 discovery 보다높은우선순위를가지도록정의되었다. 하지만공공목적의 discovery 가매우중요한 동작으로부각됨에따라 Release 13 ed2d 에서는 LTE 송수신보다공공목적의 discovery 가일부시점에서우선할수있도록 sidelink discovery transmission/ reception gap 을정의하였고이를도입하기로결정하였다. Gap 은기지국에의해각 단말마다구성될수있으며송신 / 수신을동시에또는각각다른패턴으로정의하여 구성할수있다 Release 13 에서의 D2D Communication Group Priority 지원 SA WG2 와 RAN WG2 와의합동회의결과에따라그룹에대한우선순위가아닌 ed2d 데이터패킷마다우선순위를지원하기로결정하였으며, 이를위해 8 개의서로다른우선순위를지시할수있는 PPPP(ProSe per packet priority) 라는개념을 64

71 도입하였으며자원풀마다지원가능한 PPPP 구성가능케하였다. 또한, 이러한우선순위기반의동작이반영될수있도록사이드링크에대한버퍼상태보고절차를개선하였으며, 1:1 통신을위해별도의 Source Layer-2 ID 및 Destination Layer-2 ID 를추가로구성할수있도록하였다. 또한, UE-to-Network relay 와같이하나의단말이동시에많은 ProSe destination 에게 unicast 방식으로데이터를전송해야하는경우가발생할수있으므로이를지원하기위해단일스케줄링구간내에복수의서로다른데이터를 PC5 인터페이스를통해전송할수없었던 Release 12 표준을개선하여, 전송대상마다하나의전송만이가능한제약을전제로단일스케줄링구간내에서도복수전송이가능하도록설계하였다 UE-to-Network relay 동작 ( 그림 6-9) 은 UE-Network Relay 기술이적용된네트워크개념도이다. D2D UE (OOC) D2D UE (INC) Remote UE Relay UE D2D (relayed) D2D (remote) LTE UL LTE DL Normal D2D ( 그림 6-9) ProSe UE-to-Network Relay 개념도 UE-to-Network relay 운영을위해다음과같은 relay 단말및 remote 단말의주요 기능을정의하였다 Relay initiation 기본적으로 RRC IDLE/Connected 모드여부와상관없이기지국이제공하는정보에 의해단말스스로 (IDLE) 또는기지국에의해 (Connected) relay 단말로동작을 시작하거나중지할수있다. 구체적으로기지국은다음과같이단말이 ProSe UE-to- 65

72 Network Relay 로동작가능할수있도록제어한다. 기지국이 ProSe UE-to-Network Relay 운용과관련된정보를브로드캐스팅하고있으며해당셀이 ProSe UE-to-Network Relay 운용을지원하는경우, enb 는 ProSe UE-to-Network Relay discovery ( 이하 relay discovery) 송수신자원에대한정보, relay discovery 송수신을시작 / 중지하기위한임계치정보를제공할수있다. 만일, enb 가 relay discovery 송신자원정보를제공하지않는경우, 단말은상기자원을요청할수있다. 또한, ProSe UE-to-Network Relay 로동작하는단말은 RRC IDLE 모드인경우에도 discovery 동작을진행할수있으며 RRC connected 모드에서 dedicated signalling 을통해 ProSe UE-to-Network Relay 로동작하는단말은 RRC connected 모드가유지되는한 relay discovery 동작을유지할수있다 Relay selection/reselection Remote 단말이 Relay 단말을선택 / 재선택하는동작을말하며, 기본적으로 PC5 무선링크의신호세기측정치를기준으로진행한다. 우선 remote 단말은임계치이상의 relay 단말들을 suitable relay 로인식하고그중에서가장신호세기가높은 relay 를 선택한다. 이러한 remote 단말이다른 relay 를선택하는재선택절차를시작하는 상황은상기 relay 단말과의 PC5 무선링크의신호세기측정치가임계치이하가되는경우와상위계층메시지인 layer-2 link release 메시지를수신했을경우이다. 추가적으로 enb 와 Relay 단말간 Uu 인터페이스의무선링크에대한정보가 Remote 단말이 Relay 단말을선택할때필요한정보인지에대한논의가있었으나, 그필요성에대한합의점을도출하지못하여, 서비스지역을벗어난 Remote 단말이 Relay (re)selection 시, Relay 단말과기지국간의 Uu 인터페이스의무선링크성능을고려하지않는것으로최종결정되었다. 6.4 Application specific Congestion control for Data Communication (ACDC) 다양한앱 / 어플을지원하는스마트폰의대중화와이를통해사용자들이이용하는서비스나애플리케이션들이증가함에따라, 사업자들은서로다른서비스 / 애플리케이션을세밀하게제어하고자하는방법에관심을가져왔다. 특히, 스마트폰의대중화로무선네트워크에서의데이터사용량이크게증가함에따라, 무선네트워크에혼잡상황이발생한경우에서비스별혹은애플리케이션별로단말의엑세스를차별화하는기술의필요성이대두되었다. 가령, 지진등재난상황이발생하였을경우, 여러사용자들의메시지발송으로인해무선네트워크에혼잡상황이발생할수있다. 이때무선망사업자는재난관련메시지를전송하고자하는단말의연결요청은허락하고, 그외에일반메시지를 66

73 전송하고자하는단말의연결요청은억제하도록제어하고자할수있다. 또한, 불꽃놀이등의대규모이벤트에서, 밀집한수많은사람들이전송하는 SNS사진파일들로무선네트워크에혼잡상황이발생할경우, 무선망사업자는 SNS앱 / 어플을위한단말의연결요청을일정확률로지연하도록제어하고자할수있다. 이러한혼잡상황을제어하고자 LTE에서는 Access Class Barring, Service Specific Access Control, Extended Access Barring 등다양한종류의엑세스제어방식들을표준화하였다. 하지만, 기존제어방식들은스마트폰이제공하는다양한앱 / 어플들을개별적으로제어하지못하는한계가있었다. 이에 Release 13 ACDC 표준은혼잡상황이무선네트워크에발생할경우, 기지국제어를통해서일부앱 / 어플을위한단말의연결요청을허락또는억제하는기능을제공하도록함으로써, 기존한계를극복할수있도록하고있다. 애초 ACDC 요구사항은 3GPP SA WG1의 SI로 Release 12를목표로 2012년하반기부터공식적으로논의되었다. 하지만, 3GPP 회원사간 ACDC 상세요구사항에대한이견이있어, 결국 Release 13의요구사항으로완성되었다. 하지만, Release 13 ACDC 표준화를완료하기위해서는단말의 AS 계층과 NAS 계층의프로토콜및기지국의시그널링에대한상세규격화작업이필요하였다. 이에, 단말의 NAS 계층프로토콜을담당하는 3GPP CT WG1에서 2014는 12월 ACDC WI을승인하고, 단말의 AS 계층프로토콜과기지국의시그널링을담당하는 3GPP RAN WG2에서 2015년 3월에 ACDC WI을승인하여본격적으로작업을진행하였다. ACDC 기능을통한혼잡제어방식을단말의 AS 계층동작과기지국의시그널링을중심으로다음과같이설명할수있다. 먼저, 무선망사업자는 ACDC 기능을위해서다양한앱 / 어플들을여러 ACDC 카테고리들로매핑하도록하고, 이러한 ACDC 카테고리정보를단말이저장할수있도록한다. 하나의 ACDC 카테고리는복수의앱 / 어플 ID들을포함할수있으며, 서로다른 ACDC 카테고리는혼잡제어시서로다른우선순위를갖게된다. 무선네트워크에혼잡상황이발생할경우, 기지국은특정셀의시스템정보를통해서 ACDC barring 정보를방송하도록한다. ACDC barring 정보는각 PLMN별로또한, 각 ACDC 카테고리별로 Barring factor와 Barring time을포함하고있다. Barring factor는단말이 ACDC barring을적용할지여부를확률적으로결정하도록하고, Barring time은 ACDC barring을적용할경우 ACDC barring이지연되는시간을결정하도록한다. 단말의 NAS 계층은특정앱 / 어플을위해 Mobile Originating Call을시작할경우, 단말의 RRC 계층에게 RRC연결을요청함과동시에매핑되는 ACDC 카테고리를알려준다. 이렇게 ACDC 카테고리를수신한단말의 RRC 계층은, 현재셀이자신이선택한 PLMN을매핑되는 ACDC barring 정보를방송하고있을경우에, ACDC barring 67

74 check 기능을수행하도록하여 RRC연결요청 (RRC Connection Request) 메시지를기지국에게전송할지여부를결정하게된다. ACDC barring check 수행이전에, 단말 RRC 계층은셀이방송하는 ACDC barring 정보안에 NAS 계층이알려준 ACDC 카테고리가있는지여부를확인한다. 알려준 ACDC 카테고리가 ACDC barring 정보안에있는경우, 해당카테고리를위한 Barring factor와 Barring time을선택하여 ACDC barring check을수행한다. 하지만, 알려준 ACDC 카테고리가 ACDC barring 정보안에있는경우, 방송되는카테고리들중에서가장낮은순위카테고리를위한 Barring factor와 Barring time을선택하여 ACDC barring check을수행한다. ACDC barring check 수행시, 단말의 RRC 계층은선택한 Barring factor의값과단말이랜덤하게발생한값과비교하며, 비교결과를통해 RRC연결요청메시지를기지국에게전송할지또는해당셀로의엑세스를 Barring time 동안금지할지여부를결정한다. 만약해당셀로의엑세스가 ACDC barring check으로금지될경우, 단말의 RRC 계층은 NAS 계층에게 ACDC barring이적용되었음을알려주며, 이를통해단말의 NAS 계층이혼잡상황에서불필요한연결요청을하지못하도록한다. 한편, Barring time동안 ACDC barring이적용된이후에, 단말 RRC 계층은 NAS 계층에게 ACDC barring이완화되었음을알려주며, 이를통해단말의 NAS 계층이연결요청을재개할수있도록하여혼잡상황이해제된상태에서는연결요청을가능하도록한다. 6.5 Single-Cell point-to-multipoint transmission (SC-PTM) LTE 시스템에서는방송서비스를지원하기위해 MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service) 를지원한다. 이는방송에최적화된데이터전송방식으로, ( 그림6-10) 와같이방송서비스를서비스할지역인 MBMS service area 가설정되고해당 area내에다수의셀 ( 기지국 ) 로구성된 MBSFN area 가구성및운용되고실제방송콘텐츠를전송하기위한 MBSFN 서브프레임이각기지국에의해구성및운용된다. 하지만특정 MBSFN area 내일부셀들은 MBSFN Area Reserved Cell과같이 MBSFN 전송을하지않는셀로설정될수도있다. 68

75 MBMS Service Area MBSFN Area MBSFN Area MBSFN Area MBSFN Area Reserved Cell ( 그림 6-10) MBMS 개념도 (TS36.300) Release 13 시스템에서처음도입된 SC-PTM(Single Cell Point To Multiploint) 기술은기존 LTE 시스템에서사용되고있던 MBMS 서비스구조를기반으로단일셀 (single cell) 을통해복수의단말들에게 normal 서브프레임내 PDSCH 을이용하여데이터를전송하기위한것이다. 주목적은 mission critical 한데이터, 예를들어공공안전서비스를위한그룹통화와같이공공안전을목적으로하는데이터들을다수의단말들에게전송하는경우, 기존 MBMS 서비스를구조에서나타나는 MBSFN area 및 MBSFN 서브프레임설정등의무선자원스케줄링에서의비효율적인문제를해결하기위한것이다. 그렇지만, SC- PTM 기술을비디오스트리밍등의상업목적용도로이용하는것에대하여제한하지는않는다. 또한, Release 13 SC-PTM은기존 MBMS 서비스와달리, 단일셀을기준으로서비스되기때문에서비스연속성을지원하기위한추가적인기능이정의되었다 SC-PTM 상세구조 SC-PTM은 MBMS 서비스이므로 MCE및 MBMS GW 와같이기존 MBMS 서비스와동일한망구조를기반으로한다. Layer 2의경우, SC-PTM 은 MBMS 서비스를기반으로하고있기때문에기존 MBMS 서비스를위해정의되었던채널들과유사한성격의새로운채널들을정의하였다. 따라서, MBMS 제어정보채널인 MCCH의역할을하는 SC-MCCH(Single-Cell Multicast Control Channel) 와데이터정보채널인 MTCH의역할을하는 SC-MTCH(Single-Cell Multicast Traffic Channel) 가정의되어있다. 69

76 SC- SC- PCCH BCCH CCCH DCCH DTCH MTCH MCCH MCCH MTCH Downlink Logical channels PCH BCH DL-SCH MCH Downlink Transport channels ( 그림 6-11) 하향링크논리채널과하향링크트랜스포트채널간매핑개념도 (TS36.300) 위의 SC-MCCH및 SC-MTCH는기존 MBMS와달리 unicast 용도의일반 (normal) 서브프레임을통해전송되어야하므로 ( 그림6-11) 과같이기존의 MCH와구별되는 DL- SCH와의매핑관계로정의되었다. 따라서이를물리채널에서구분하기위해기존 MBMS를위한 M(MBMS)-RNTI와구별되는새로운 RNTI(Radio Network Temporary Identifier) 들을아래와같이추가하였다. SC(Single Cell)-RNTI: SC-MCCH 전송임을확인 SC-N(Single Cell Notification)-RNTI: SC-MCCH 의변경여부를확인 G(Group)-RNTI: SC-MTCH 전송임을확인 SC-PTM은셀내모든단말에게전송하는브로드캐스팅방식이아니라특정그룹멤버에게만데이터를전송하는방식이기때문에단일셀내에서다수의 G-RNTI를이용하여서로다른그룹멤버들에게서로다른데이터전송이가능하다. 이를위해기존 MBMS 방송서비스콘텐츠에대한인덱스로사용되었던각 TMGI마다하나의 G-RNTI가대응된다. 이와같은대응관계는상위계층에서그룹통신을관리하는 GCS-AS라는장치를통해특정 TMGI가특정그룹멤버들의그룹통신을위한데이터임을설정함으로써결정된다. 또한, SC-PTM은 MBMS 데이터수신과같이 RRC 연결설정여부와무관하게데이터수신이가능하다. 다시말해, RRC IDLE 모드에서도데이터수신이가능하다. 이를위해기지국은 SIB20(system information block 20) 을통해 SC-MCCH 구성정보를제공하고 SC-MCCH를통해 TMGI 와 G-RNTI간의매핑정보등 SC-PTM 수신을위한정보를제공한다. SC-MCCH와다르게 SC-MTCH는실제데이터전송에대한것이기때문에, 데이터전송이일정기간동안이루어지지않는경우에불필요한전력소비를줄이기위해기존 LTE DRX와유사하게 scheduling cycle, on-duration의개념과 in-activity timer를아래와같이도입하고있다. 70

77 SC-MTCH Scheduling cycle: 기존 LTE DRX 의 DRX cycle 과유사한 개념으로 start offset 과길이로정의한다. SC-MTCH on-duration: PDCCH 를수신하기위해깨어있는구간. 만일 SC- MTCH 정보를포함하는 DL-SCH 를가리키는 PDCCH 복호에성공하면, SC-MTCH in-activity timer 를시작한다. SC-MTCH in-activity timer: 추가적인 SC-MTCH 정보를수신하기위해 PDCCH 수신을위해깨어있는구간을설정하기위한타이머. 타이머만료 전에추가 SC-MTCH 정보에대한 PDCCH 를수신한경우, 해당타이머가 재시작되지만그렇지못한경우, DRX 모드로들어가게된다. 또한, SC-PTM은서비스연속성을지원하기위해, SC-MCCH를통해해당 MBMS 서비스를제공하는이웃셀들의리스트정보를제공한다. 이는해당 MBMS 서비스를지원하지않는셀로진입하는경우, 해당서비스의연속성을위해단말이 unicast 형태로데이터를수신하기위한요청을바로핸드오버한직후에진행할수있도록하기위함이다. 6.6 Further enhancement of Minimization of Drive Tests (MDT) for E-UTRAN 차량테스트 (Drive Test) 를통한네트워크최적화는통신사업자에게큰시간과비용이드는일이다. 따라서, 통신사업자는이를줄이는방법에대해깊은관심을가지고있었다. Release 10에처음도입된 Minimization of Drive Test(MDT) 는시중에산재한상용단말로부터각종무선측정결과를수신하여이를바탕으로네트워크파라미터를최적화하는기술로서, 사업자들의고민거리인차량테스트를대폭줄일수있게되어사업자들로부터큰환영을받았다. Release 10에서는먼저셀커버리지를최적화하는데초점을맞춰단말이셀의어느곳에서언제오류가발생했는지를기록하여보고하도록하였다. Release 11에오면서 MDT 기술은한층더발전하여단말이실제수신한데이터양이나수신속도등의 QoS 관련성능도기록하여보고하게되었다. Release 12에서는 MDT가 Multimedia Broadcast/Multicast Service(MBMS) 와결합하여 MBMS 수신성능을기록하여보고하도록하였다. 이는 Release 9에처음도입된 MBMS는점대다 (Point-to-Multipoint) 통신으로서피드백이없는구조였기때문에, 기지국은개개의단말이실제어느정도의전력과어느정도의에러율로수신되는지알수없는단점을극복하기위해 Release 12에서는단말이 MBMS 수신시수신전력이나에러율등을기록하고기지국으로보고하도록하여, 기지국이최적의값으로 MBMS 서비스를전송할수있도록하고있다. 71

78 Release 13에서는 MMTEL(Multi-media Telephony) voice and video 이활성화됨에따라, MMTEL voice and video 관련측정및결과수집방법에대한 Further enhancement of MDT(FeMDT) SI를시작하였고, 수행한 SI 결과의내용에대한표준규격작업이진행되었다. Release 13에서는아래와같은단말의 QoS 개선을위한 packet error rate (i.e., Packet loss rate, discard rate, delay) 의측정및보고를위한 Layer 2 프로토콜관련내용이 SI/WI에서주로논의되었다. Packet loss rate measurement in DL/UL Packet discard rate measurement in UL Packet delay measurement in DL/UL Packet Loss rate measurement in DL/UL은기지국과단말사이의 Uu 인터페이스에서존재할수있는전송손실을측정하는것으로, 종래의 TS Layer 2 Measurement 에이미정의되어있는측정방법에따라기지국이단말별로수행하기로결정되었다. 또한, Packet discard rate measurement in UL 는단말이 discarded된 PDCP SDU의개수를 logging하여기지국에게알리는방식으로정의되었다. 이때단말이 PDCP SDU의 Sequence Number 배정여부에따라 PDCP SDU의개수를구분하여 logging 함으로써, UL packet을수신한기지국이해당데이터의 loss 혹은 discarded 상태를파악할수있게하였다. Packet delay measurement in DL 또한종래의 TS Layer 2 Measurement 에이미정의되어있는측정방법에따라기지국이단말별로수행하기로결정되었다. Packet delay measurement in UL는종래 TS Layer 2 Measurement에정의되어있지않아새롭게정의되었다. 단말은 measurement period 동안전달되는모든 PDCP SDU의 UL packet queuing delay, 즉 PDCP SDU가 PDCP upper Service Access Point에도달하는순간부터 PDCP SDU중일부분이라도 MAC layer에도달하는순간까지의시간을측정한다. 단말은매 Measurement period마다측정한 PDCP SDU의총개수중 UL packet queuing delay가일정 threshold 이상인 PDCP SDU의개수의비율을기지국에보고한다. 이를통해기지국은단말의 UL 스케줄링문제여부를파악할수있다. 72

79 ( 그림 6-12) FeMDT Packet error rate measurement 6.7 Multi-Carrier Load Distribution (MCLD) LTE에서는단말들이집중되어증가된부하를분산시키기위해서빙셀은시스템정보에단말이주파수를선택하는우선순위 (Frequency Priority) 를포함해서단말들에브로드캐스팅한다. 서빙셀에머무는모든단말들은서빙셀로부터동일한시스템정보를수신하기때문에셀을재선택하는동일한기준을참조하여서빙셀을재선택한다. 서빙셀로부터주파수우선순위를포함한시스템정보를수신한단말들은서빙셀의주파수우선순위보다높은주파수우선순위를가지는이웃셀들의신호를우선적으로측정한다. 만일서빙셀의신호가일정수준이하로저하되면단말은서빙셀주파수우선순위보다우선순위가같거나낮은이웃셀들에대해서도신호측정을허용한다. 측정된셀의신호 / 품질이일정수준이상이면단말은측정된셀을서빙셀로재선택한다. 이와같은방식에는주파수우선순위가높은셀들에만단말들이집중되고주파수우선순위가낮게설정된서빙셀에는단말들이머물가능성이낮아진다. 이로인해, 주파수별로단말들이균등하게분산되지못하는문제가발생할수있다. 이를해결하기위해서단말들이서빙셀을재선택할때주파수우선순위대신주파수들에대한단말들의분산정도 (Redistribution Factor) 를참조하는부하분산기술이고려되었고 3GPP에서는이를 Multi-Carrier Load Distribution (MCLD) 라명명하고 Release 13 표준화작업을진행하였다. 73

80 주파수우선순위가높은서빙셀에만부하분산 주파수 3 서빙셀 3 종래기술적용 ( 우선순위에따른서빙셀재선택 ) 서빙셀 3 주파수 2 서빙셀 2 서빙셀 2 시스템정보 ( 주파수우선순위포함 ) 주파수 1 우선순위 7 주파수 2 우선순위 5 주파수 3 우선순위 7 주파수우선순위가낮은서빙셀에는부하분산안됨 서빙셀 2 주파수우선순위가높은서빙셀에만부하분산 주파수 1 서빙셀 1 서빙셀 1 ( 그림 6-13) 주파수우선순위에따른서빙셀재선택과정 주파수 3 서빙셀 3 MCLD 적용 서빙셀 3 주파수 2 서빙셀 2 서빙셀 2 시스템정보 (Redistribution factors 포함 ) 주파수 1 20% 주파수 2 50% 주파수 3 30% 서빙셀 2 확률에따른부하분산 주파수 1 서빙셀 1 서빙셀 1 ( 그림 6-14) MCLD 적용부하분산과정 MCLD가적용된단말은 ( 그림6-14) 에표시된것처럼서빙셀로부터브로드캐스팅된시스템정보에포함된 Redistribution factors을참조하여서빙셀재선택을위한 Redistribution 과정을진행한다. 서빙셀로부터설정되어브로드캐스팅되는 Redistribution factors은네트워크에서원하는주파수별단말의분산정도를나타낸다. 서빙셀은특정주파수에대해셀리스트를주고셀들에대한 Redistribution factors을줄수도있다. 물론종래기술처럼 MCLD가설정되었을때에도하나의서빙셀에머무는모든단말들은동일한시스템정보를참조하여서빙셀재선택과정을수행한다. 그러나 MCLD에서는동일한시스템정보를수신하더라도개별단말은 Redistribution factors에따른확률적방법으로서빙셀을재선택하므로 Redistribution factors가할당된주파수들에대해부하가분산된다. MCLD 적용가능한단말에서는서빙셀로부터수신된시스템정보로부터 Redistribution factors이포함되어있는지의여부를확인하고 Redistribution 과정을고려할수있다. 다만시스템정보에 Redistribution factors가포함되어있더라도 74

81 우선적으로단말에서 Redistribution을금지하는타이머가동작중이거나네트워크에의해단말에대한우선순위 (dedicated priority) 가할당되면 MCLD를 trigger 할수없다. Redistribution을금지하는타이머를두는목적은단말이 MCLD를수행후일정시간동안선택된서빙셀에머물게하기위함이다. 단말에서는수신된시스템정보에 Redistribution factors가포함되고 paging message를기다리라는 indication(redistrpagingonly) 이없으면 MCLD가즉시 trigger 된다. 만일시스템정보에 Redistribution factors와 paging message를기다리라는 indication(redistrpagingonly) 이포함되면단말은 paging message를수신할때까지기다리고 paging message로부터 redistributionindication을확인한후 MCLD를 trigger 할수있다. MCLD가 trigger되면단말은 Redistribution factors를고려하여서빙셀선택을위한 redistribution 과정을수행하게된다. Redistribution 과정은서빙셀재선택을위한주파수를선택하게되는 reselection target selection 과정과선택된주파수에최고의우선순위를할당하는과정으로이루어진다. 단말은 Redistribution factors이할당된주파수각각에대해최소한하나이상의 suitable 셀 ( 실제이용가능한셀, suitability check에의해확인 ) 이존재함을확인하면해당주파수를 redistribution target selection을위한리스트에포함한다. 만일특정주파수에셀리스트가주어지고 redistribution factors이할당되어있으면단말은신호가가장좋은셀 (best-ranked cell) 에대해할당되었던 redistribution factor를설정하고 redistribution target selection 위한리스트에포함한다. Redistribution target selection 위한리스트에포함된주파수에대해서만해당주파수에단말들이분포될확률값 (redistrrange) 을아래수식과같이재산정한다. redistrran ge[ 해당주파수 ] redistrfac tor[ 해당주파수] j redistribu tion target list redistrfac tor[j] 각주파수에대한 redistrrange 에따라 0 과 1 사이에각각의주파수에해당하는범위를설정하고 0 과 1 사이의임의의값을선정하여해당하는주파수를 redistribution target 으로선택한다. 단말은선택된주파수에가장높은주파수우선순위를할당하고종래의서빙셀재선택절차를수행한다. Release 13 에서는 MCLD 적용으로인해단말이주파수에할당된확률을기반으로서빙셀재선택과정을수행할수있으므로서빙셀및다른주파수들에도단말들을분산시킬수있다. 75

82 7 RAN 3 주요기술 기술보고서 7.1 Extension of Dual Connectivity Release 12에서 DC 기술을표준화하여, 단말이서로다른회사가제조한두 enb와표준에따른데이터통신을할수있게되었다. 단말과데이터통신을수행하는두 enb는각각 MeNB 또는 SeNB라일컬어진다. Release 12에서는표준화일정때문에 MeNB 또는 SeNB가로컬게이트웨이 (local gateway, LGW) 와함께위치하는경우를고려하지않았고, 멤버쉽기반그룹제어 (closed subscriber group, CSG) 기능을지원하지않기로했다. Release 13에서는이러한한계점을극복하고자 LGW가 MeNB 또는 SeNB에함께위치하는경우와 CSG 기능이지원될수있도록표준화작업을수행했다 MeNB 또는 SeNB 와함께위치하는 LGW 홈 enb(home enb, HeNB) 또는일반 enb가 LGW와함께위치하게되면사용자의데이터패킷은 EPC를거칠필요없이단말에서바로 PDN 또는 (H)eNB 내다른단말로전달될수있다. 따라서데이터전송지연측면에서이득이있을수있다. 이러한이점때문에 Release 13에서는 LGW가 MeNB 또는 SeNB 와함께위치하는경우를고려하기로했다. 참고로 S-GW와함께위치하는 LGW를통한데이터통신은 MeNB와 SeNB가같은로컬홈네트워크 (local home network, LHN) 에속하는경우에한해이뤄질수있는것으로결정되었다. 이를위해 Release 13에서 enb 간에 LHN 식별자를교환할수있게되었다. LGW 가 MeNB 와함께위치 LGW 를통한데이터통신은 MCG 베어러또는스플릿 (split) 베어러를통해이뤄질수있다. SCG 베어러를통해서는일반 P-GW 를통한데이터통신밖에수행할수없다. SCG 베어러를통한사용자데이터전송경로에는 LGW 와함께위치한 MeNB 가포함되지않기때문이다. 이에따라 MeNB 는 LGW 를통한데이터통신에쓰일베어러를 SCG 베어러로설정하면안된다. 참고로, MeNB 가특정베어러를 MCG 베어러, SCG 베어러, 그리고 split 베어러가운데어떤베어러로설정할지결정하는것은 ( 표준화되지않은 ) MeNB 내부의자체적인알고리즘을따른다. 76

83 MeNB SIPTO LGW SGi S1-MME S5 X2 EPC SeNB S1-U ( 그림 7-1) LGW 가 MeNB 와함께위치하는경우 (3GPP TS ) ( 그림 7-1) 을참조하면, LGW 를통해데이터통신하는 MCG(split) 베어러의데이터경로는다음과같다 : PDN <SGi 인터페이스 > LGW <MeNB 내부인터페이스 > MeNB ( <X2-U 인터페이스 > SeNB) <LTE-Uu> 단말한편, 일반 P-GW 를통해데이터통신하는 SCG 베어러의데이터경로는다음과같다 : PDN <SGi 인터페이스 > P-GW <S5/S8 인터페이스 > S-GW <S1-U 인터페이스 > SeNB <LTE-Uu> 단말. MCG 베어러및 split 베어러로설정된베어러와관련하여, SeNB 의개입과무관하게 EPC 동작이수행되기때문에, EPC 측면에서는영향이없고, RAN 에서도사용자데이터패킷이반드시 MeNB 를거쳐가기때문에영향이없다. 즉, DC 기술이적용되지않는상황에서 LGW 가 (H)eNB 와함께위치하는경우와동일하게동작한다. LGW 가 SeNB 와함께위치 LGW 를통한데이터통신은 SCG 베어러를통해이뤄질수있다. MCG 베어러및 split 베어러를통해서는일반 P-GW 를통한데이터통신밖에수행할수없다. Split 베어러를통한데이터통신경로에는 SeNB 가포함되긴하지만 PDN 과의접점은이미 P-GW 에서이뤄졌기때문에 SeNB 와함께위치한 LGW 는포함되지않기때문에 split 베어러로 LGW 를통한데이터통신을수행할수없다. 77

84 S1-MME MeNB S1-U X2 EPC SeNB SIPTO LGW SGi S1-U S5 ( 그림 7-2) LGW 가 SeNB 와함께위치하는경우 (3GPP TS ) ( 그림 7-2) 를참조하면, LGW 를통해데이터통신하는 SCG 베어러의데이터경로는다음과같다 : PDN <SGi 인터페이스 > LGW <SeNB 내부인터페이스 > SeNB <LTE- Uu> 단말한편, 일반 P-GW 를통해데이터통신하는 MCG(split) 베어러의데이터경로는다음과같다 : PDN <SGi 인터페이스 > P-GW <S5/S8 인터페이스 > S-GW <S1-U 인터페이스 > MeNB ( <X2-U 인터페이스 > SeNB) <LTE-Uu> 단말 일반적으로, LGW 사용시필요한추가적인동작은다음두가지로요약될수있다. - enb 가 LGW 의 IP 주소를보내 MME 로하여금 LGW 를선택할수있게하는것 - MME 가 LGW 의상향링크 TEID 를보내 enb 로하여금 LGW 와직접통신할수 있게하는것 SeNB 와 LGW 가함께위치한경우를생각해보면, SeNB 와함께위치한 LGW 를사용하기위해서는 SeNB 는 MME 에게 LGW 의 IP 주소를전달할수있어야하고, MME 는 SeNB 에게 LGW 의상향링크 TEID 를전달할수있어야함을알수있다. 그러나 SeNB 와 MME 사이에는인터페이스가정의되어있지않아정보를주고받을수없다. 따라서 SeNB 는 MeNB 를통해 MME 와정보를주고받는다. 표 7-1 에상술한정보전달에쓰이는 S1-C 및 X2-C 인터페이스메시지에대한내용이정리되어있다. MeNB 는 SeNB 와함께위치한 LGW 의 IP 주소를 X2-C 인터페이스메시지인 SENB ADDITION REQUEST ACKNOWLEDGE 메시지를통해획득하거나따로 X2-C 인터페이스를통하지않고, 설정 (configuration) 정보를통해획득할수있다. MeNB 는 78

85 이렇게획득한 LGW 의 IP 주소를 S1-C 인터페이스메시지인 INITIAL UE MESSAGE 및 / 혹은 UPLINK NAS TRANSPORT 메시지를통해 MME 에게전달할수있다. MME 는 S1-C 인터테이스메시지인 E-RAB SETUP REQUEST 및 / 혹은 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 메시지를통해 S-GW 로부터수신한 LGW 의상향링크 TEID 를 MeNB 로전달할수있고, MeNB 는이정보를 X2-C 인터페이스메시지인 SENB ADDITION REQUEST 및 / 혹은 SENB MODIFICATION REQUEST 메시지를통해 SeNB 로전달할수있다. < 표 7-1> LGW 사용을위한정보전달에쓰이는메시지 LGW 의 IP 주소 LGW 의상향링크 TEID X2-C S1-C SENB ADDITION REQUEST ACKNOWLEDGE INITIAL UE MESSAGE UPLINK NAS TRANSPORT SENB ADDITION REQUEST SENB MODIFICATION REQUEST E-RAB SETUP REQUEST INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST CSG 기능 CSG 기능을지원하는 enb 는하나이상의 CSG 식별자를보유할수있다. 이 CSG 식별자가나타내는 CSG 에속한단말만이, 즉, 해당 CSG 의멤버인단말만이, 이 enb 를통해데이터통신을수행할수있다. CSG 기능은 HeNB 에서만지원된다. 하이브리드 (hybrid) CSG 기능을지원하는 enb 는해당 CSG 의멤버가아닌단말도서비스할수있다. 다만, 해당 CSG 의멤버가아닌단말에게는데이터통신및접근측면에서제한이적용될수있다. Hybrid CSG 기능도역시 HeNB 에서만지원된다. 위문단에서일반적인 CSG 기능과 hybrid CSG 기능을구분하여설명했지만보통 CSG 기능은이두기능을아울러일컫는표현이다. Release 12 에서는 MeNB 와 SeNB 모두 (hybrid) CSG 기능을지원하지않았다. Release 13 에서는 SeNB 가 hybrid CSG 기능이지원되는경우가고려되었다. Release 13 에서도 Release 12 에서와마찬가지로 CSG 기능을지원하는 MeNB 는고려되지않았다. Hybrid CSG 기능이지원되는 HeNB 가 SeNB 로추가되기에앞서 MeNB 는단말로부터 SeNB 의후보가될만한셀들의 CSG 관련정보를수신한다. 이 CSG 관련정보는해당셀의 CSG 식별자와그 CSG 의멤버여부를뜻한다. MeNB 와 SeNB 는 SeNB 추가과정에서이를여과없이받아들인다. 즉, 단말이결정한 CSG 멤버여부를신뢰한다. 79

86 이어 MeNB 는 CSG 관련정보를 MME 로전달하고 MME 는 CSG 멤버여부를검증한다. Split 베어러의경우에는 S1-C: UE Context Modification Indication 과정을통해, SCG 베어러의경우에는 S1-C: E-RAB Modification Indication 과정을통해이뤄진다. 만약 MME 로부터 CSG 멤버검증결과가단말이보낸정보가잘못되었다는것을나타내면, MeNB 는 X2-C: SeNB Modification 과정을통해 SeNB 에게알린다. 7.2 RAN Sharing Enhancements 이동통신시스템설치투자비용감소또는이동통신사업자사이의합병등의까닭으로, 여러이동통신사업자가이동통신시스템내의구성요소를공유할필요가있을수있다. 이동통신시스템내의구성요소가운데서도설치투자비용이가장많이 들어가는축에들어가는 enb 로구성된 RAN 이주로공유되는대상이다. 4 세대 이동통신시스템은초기표준화단계부터, 다시말해 Release 8 부터, 이동통신사업자간에 RAN 을공유하는것 (RAN sharing) 을염두에두고설계되었다. 이에따라위치등록, 핸드오버등의기본적인이동통신을위한절차는 RAN 공유가지원되도록설계되었지만, 모든절차가 RAN 공유를충분히염두에두고설계된것은아니다. 이에따라 RAN3 실무반은 RAN 공유를충분히염두에두지않고설계한절차를개선하고, 공유된 RAN 을관리하기편하게하기위한신규절차를만들었다. 다시말해, 개선제어평면 (control plane) 과부하제어절차를개선하고무선자원사용량보고절차를새로만들어원활한 RAN 공유지원을도모했다 Control plane 과부하제어절차이동통신시스템의 EPC 에속한 control plane 개체인 MME 는과부하상태에놓여있음및과부하상태가해소되었음을 enb 에게알릴수있다. 이를위해 MME 는 enb 로 OVERLOAD START 메시지및 OVERLOAD STOP 메시지를보낼수있다. 공유된 RAN 의 enb 는여러 PLMN 식별자를지원해야한다. 여기서 PLMN 식별자는이동통신사업자가보유하는이동통신시스템마다할당되는고유한식별자를지칭한다. 이동통신시스템은이동통신사업자가보유하는가장중요한자산중의하나이기때문에이 PLMN 식별자는종종편의를위해이동통신사업자자체를식별하는데에도 쓰인다. 이여러 PLMN 식별자를지원하는 enb 는각각하나의 PLMN 식별자를 지원하는여러 MME 와연결될수도있고, 여러 PLMN 식별자를지원하는하나의 MME 와연결될수도있다. 각각의경우를복수사업자코어네트워크 (multi-operator core network, MOCN) 시나리오및게이트웨이코어네트워크 (gateway core network, GWCN) 시나리오라고칭한다. 물론두경우가혼합된시나리오가있을수도있다. 아래그림은 MOCN 시나리오및 GWCN 시나리오를도식화한것이다. 80

87 PLMN 의 MME PLMN 의 MME PLMN 과 PLMN 이공유하는 MME 기술보고서 PLMN 과 PLMN 이공유하는 enb PLMN 과 PLMN 이공유하는 enb ( 그림 7-3) MOCN 시나리오 ( 왼쪽 ) 및 GWCN 시나리오 ( 오른쪽 ) MOCN 시나리오에서는어떤 MME 가 OVERLOAD START 및 OVERLOAD STOP 메시지를보냈느냐에따라 enb 는자연스럽게 PLMN 별과부하정보를알수있다. 그러나 GWCN 시나리오에서는 MME 또한여러 PLMN 이공유하기때문에과부하 정보를보낼때따로 PLMN 정보를알려주지않으면 enb 는 PLMN 별과부하정보를알아차릴수없다. 따라서 Release 13 에서는 OVERLOAD START 및 OVERLOAD STOP 메시지가 PLMN 에따른과부하정보를보낼수있도록하는것을목표로표준화작업을진행하였다. Release 12 에서도이두개의메시지들은 PLMN 식별자를담을수있었다. 좀더구체적으로이들은 MME 식별자 (globally unique MME identifier, GUMMEI) 를포함할수있었는데, GUMMEI 는 PLMN 식별자를담는다. 따라서 Release 13 에서는따로프로토콜을변경할필요없이이 GUMMEI 를이용하여 PLMN 별과부하를알리는데쓰도록하기로결정했다. Release 12 까지 OVERLOAD START 및 OVERLOAD STOP 메시지에담긴 GUMMEI 는 HeNB 및중계노드 (relay node, RN) 가설치된경우에한해 PLMN 별과부하를알리기위함이아닌다른목적으로쓰였다. HeNB 는바로 MME 로연결되지않고 HeNB-GW 를통해 MME 로연결될수있다. 비슷하게 RN 도바로 MME 로연결되지않고제공자 (donor) enb(denb) 를통해 MME 로연결된다. HeNB-GW 및 DeNB 는각각 HeNB 및 RN 에게 MME 로보인다. 보다구체적으로, HeNB 와 RN 은각각 HeNB-GW 및 DeNB 를 HeNB-GW 와 DeNB 에연결된모든 MME 의 GUMMEI 를지원하는 MME 로보인다. 따라서어떤 MME 가과부하정보를보내면, HeNB-GW 및 DeNB 는해당 MME 가지원하는 GUMMEI 만 OVERLOAD START 및 OVERLOAD STOP 메시지에담아서각각 HeNB 및 RN 으로전달한다. 이에따라 OVERLOAD START 및 OVERLOAD STOP 메시지는선택적으로 GUMMEI 를담을수있도록설계되어있었다. Release 13 에서는이 GUMMEI 를담을수있는경우를확장하여프로토콜변경은없게하면서새로운기능 (PLMN 별 MME 과부하정보전달 ) 이지원되도록하였다. 81

88 MME OVERLOAD START/STOP (GUMMEI 포함가능 ) enb MME OVERLOAD START/STOP (GUMMEI 포함가능 ) HeNB-GW/ DeNB OVERLOAD START/STOP (GUMMEI 포함가능 ) HeNB/ RN (a) MME OVERLOAD START/STOP (GUMMEI 미포함 ) enb MME OVERLOAD START/STOP (GUMMEI 미포함 ) HeNB-GW/ DeNB OVERLOAD START/STOP (GUMMEI 포함가능 ) HeNB/ RN (b) ( 그림 7-4) Release 13(a) 과 12(b) 에서 OVELOAD START/STOP 메시지의 GUMMEI 포함여부 PLMN 별 control plane 과부하정보를획득한 enb 는, 예를들어 PLMN 별단말 접근제어등의절차를수행하여, PLMN 별로과부하를제어한다 무선자원사용량보고절차각 PLMN 별로공유된 enb 의무선자원을얼마나사용했는지를알면여러모로이동통신시스템관리에유리할수있다. 예를들어, 더많은무선자원을사용하는 PLMN 측에서더많은비용을부담하게할수있고, 공유된 enb 에제일비용을적게댄 PLMN 의무선자원사용량을제한할수도있다. 이에따라이동통신시스템을관리하는개체, 즉, OAM 은 enb 로부터각 PLMN 별나아가 QoS 프로필별무선자원사용량을보고받을수있도록하는절차가새로설계되었다. OAM 은특정 PLMN 식별자및특정 QoS 프로필에대한무선자원사용량을 보고하도록 enb 를설정할수있다. 이때보고기준도함께설정할수있다. enb 는 82

89 설정된정보에따라 PLMN 식별자및 QoS 프로필별무선자원사용량을 OAM 에보고한다. 이때무선자원사용량의기준은패킷데이터수렴프로토콜 (packet data convergence protocol, PDCP) 계층의서비스데이터유닛 (service data unit, SDU) 의비트수에해당한다. 8 RAN 4 주요기술 8.1 제어채널간섭제거수신기 Release 12 까지의간섭제거수신기는데이터수신성능을향상시키기위해셀내 layer 간간섭, 셀간데이터채널간섭을제어 / 제거하거나셀간협력을통한기술들을표준화하고그에대한요구성능을표준에반영하였다. 그러나하향제어채널수신성능개선에대한기술은반영되지않았다. 이에 2015 년 6 월 3GPP RAN 68 차총회에서하향제어채널의용량과수신성능을향상시키기위한제어채널간섭제어수신기 WI 을승인하여 2016 년 6 월까지제어채널에대한수신기구조결정과그에대한성능을표준에반영하였다. 제어채널의간섭제어수신기목적은인접셀제어채널로부터의간섭을제어하여제어채널수신성능을향상시키고수신성능향상을통해기지국의제어채널스케줄링이전력제어및 PDCCH CCE aggregation level (AL) 을낮게할당함으로써제어채널의자원할당을최적화하여더많은사용자또는데이터채널의자원을증가를통해시스템수율을향상시키는데있다 제어채널간섭제어수신기구조 Release 13 에서결정된제어채널영역간섭제어수신기구조는제어채널과 네트워크동기화여부에따라아래표와같이구분된다. < 표 8-1> 제어채널영역간섭제어수신기 제어채널 동기식네트워크 (Synchronous network) 비동기식네트워크 (Asynchronous network) PDCCH/PCFICH Type A and Type B Type A without CRS-IC PHICH Type A and Type B Type A without CRS-IC EPDCCH Type A Type A without CRS-IC Type A 수신기는 symbol based linear minimum mean square error interference rejection combining plus CRS interference cancellation (LMMSE-IRC + CRS-IC) 으로, 83

90 Type B 수신기는 symbol based enhanced linear minimum mean square error interference rejection combining plus CRS interference cancellation (E-LMMSE-IRC + CRS-IC) 으로 TS 표준에정의되었다. Type A 와 Type B 에공통적으로적용되는 CRS-IC 는 Release 11 FeICIC 에서적용되었던구조와같으며제어채널간섭제어에서도 CRS-IC 동작을위해 CRS- AssistanceInfo 의 RRC 시그널링을재사용하여간섭셀의 CRS AP (Antenna Port) 수, MBSFN configuration, Cell ID 의정보를기지국으로부터받는다. 단, 비동기식 네트워크에서는 CRS-IC 동작을위해서는단말수신기의복잡도가크게증가하여간섭셀 CRS-IC 를고려하지않는다. Type A 수신기는 Release 11 에서정의된 IRC 수신기구조로인접셀간섭제어를목적으로수신빔포밍에의해수신 SINR 을 MMSE 관점에서통계적으로최대화함으로써간섭제어를수행한다. Type A 수신기는간섭셀에대한정보와무관하게동작하여성능이득에제한적이나다양한네트워크환경에범용적으로사용이가능하다는장점이있다. Type B 수신기인 enhanced IRC 수신기는 Type A IRC 수신기에서의부정확한간섭과잡음에대한공분산행렬 (Covariance Matrix) 추정에있어추가적인간섭셀의채널추정을통하여간섭과잡음에대한오차공분산행렬의추정정확도를향상시켜수신기의성능을향상시키는방법이다. 간섭셀에대한유효채널추정동작이추가되어 Type A 수신기보다복잡도가증가하고네트워크환경에따라사용이제한적인단점이있다. 그예로, EPDCCH 에대한 Type B 수신기는간섭셀에대해 Release 12 NAICS 에서적용했던 DM-RS 기반정보를검출해서채널추정을해야하기때문에복잡도증가와제어채널수신처리시간을고려하여표준에서배제되었다. 또한간섭셀의유효채널을추정하기위해서는 ( 그림 8-1) 과같이간섭셀의제어채널영역이서빙셀의제어채널영역과겹치는심볼에대해서만가능하기때문에간섭셀에대한제어채널영역길이인 CFI 값을추가로검출해야하나복잡도증가를고려하여 CFI 값을추가로검출하는동작을배제하고요구성능을정의하였다. 실제네트워크환경에서는 ( 그림 8-1) 과같이서빙셀과간섭셀의제어채널영역이달라서제어채널의모든심볼에서간섭셀의유효채널추정이불가능하다. 따라서서빙셀과간섭셀의제어채널영역이항상겹치는첫번째심볼에대해서만 Type B 수신기로동작을하고나머지제어채널심볼에서는 Type A 수신기로동작하게된다. 84

91 Serving cell control region 기술보고서 PDSCH Control interference PDSCH interference PDSCH Interfering cell control region ( 그림 8-1) 서빙셀과간섭셀의제어채널영역이다른경우의예 제어채널간섭제어수신기예외동작앞서언급했듯이, 수신단의간섭제어동작을위해서는간섭셀의유효채널추정과 CRS-IC 동작으로인해수신기복잡도가증가하고이는단말의추가적인전력소모가생긴다는의미로해석할수있다. 이러한추가적인수신기동작은데이터수신을위해서도동작하기때문에큰문제가되지않을수있으나, ( 그림 8-2) 와같이데이터수신이없을경우단말은전력소모를줄이기위해 DRX (Discontinuous Reception) 모드로동작할수있게된다. 이와같은동작모드를 C-DRX (Connected DRX) 라고한다. 단말은 C-DRX 에서제어채널의 PDCCH 를주기적으로모니터링하여자신에게할당된데이터존재유무를판단한다. RRC for DRX configruation Short DRX cycle OnDuration timer Long DRX cycle PDCCH PDSCH Continuous PDCCH monitoring Connected DRX ( 그림 8-2) C-DRX 동작예 단말이 C-DRX 에서 PDCCH 모니터링을위해 Type A 나 Type B 수신기를사용할경우기본적인 C-DRX 에서추구하는단말의전력소모감소의효과를얻지못하게된다. 이를방지하기위해 3GPP 표준에서는 C-DRX 구간에서단말이기본수신기인 MRC (Maximum Ratio Combining) 수신기로 fallback 동작을하는것에대해허용한바있다. 85

92 8.1.3 제어채널간섭제어수신기요구성능 기술보고서 3GPP RAN WG4 에서고려한간섭제어수신기검증환경은 Release 12 NAICS 에서사용하였던 2 개의간섭셀환경을기반으로각간섭셀간섭크기 (INR) 를 [ ]dB 를사용하였다. ( 그림 8-3) 과 ( 그림 8-4) 에서보듯이간섭환경이큰경우모든제어채널에대해 Type A 와 Type B 수신기는기본수신기와비교하여약 2~4dB 의성능이득이관찰된다. 이러한성능이득은단말입장에서는제어채널의수신성능향상을통한데이터수신율증가및전송속도향상을얻을수있고, 기지국입장에서는향상된하향링크성능을바탕으로 PDCCH CCE AL 을낮추어운용하는것을가능케함으로써, 제어채널영역자원할당을감소및데이터영역의자원할당증가를통하여전체시스템측면에서지원할수있는사용자혹은시스템수율을향상시키는장점이있다 PDCCH, AL 2, DCI 2, EPA-5Hz Baseline Type A Type B 10 0 PHICH, R.19, EPA-5Hz Baseline Type A Type B PDCCH/PCFICH Pm-dsg 10-1 PHICH Pm-an SINR, db SINR, db ( 그림 8-3) 동기식네트워크에서 PDCCH/PCFICH/PHICH BLER 성능 (source: R ) 10 0 EPDCCH, AL2, Localized, EPA-5Hz Baseline Type A BLER EPDCCH DCI SINR, db ( 그림 8-4) 동기식네트워크에서 EPDCCH BLER 성능 (source: R ) 3GPP RAN WG4 에반영된 Type A 와 Type B 수신기요구성능정의를위한최종 test cases 는아래와같다. 86

93 - 동기식네트워크에서 PDCCH / PCFICH / PHICH 기술보고서 서빙셀과간섭셀의제어채널영역 Type A 수신기 : CFI = 3 Type B 수신기 : CFI = 1 Reference Receiver BW AL Antenna configuration CRS pattern Duplexing Receiver Type A 10 MHz 2 CCE 2 x 2 Low Colliding TDD Receiver Type B 10 MHz 2 CCE 2 x 2 Low Colliding FDD/TDD Receiver Type A Receiver Type B 10 MHz 4 CCE 2 x 2 Low Non-colliding FDD/TDD - 비동기식네트워크에서 PDCCH / PCFICH / PHICH 서빙셀과간섭셀의제어채널영역 Type A 수신기 : CFI = 3 Reference Receiver BW AL Antenna configuration CRS pattern Duplexing Receiver Type A 10 MHz 2 CCE 2 x 2 Low Noncolliding FDD - 동기식 / 비동기식네트워크에서 EPDCCH Reference Receiver BW Type Interference model CRS pattern NW type Duplexing 10 MHz Localized No PDSCH Non-colliding Sync FDD, TDD Receiver type A 10 MHz Distributed Full PDSCH (TM9) Colliding Sync TDD 10 MHz Distributed Full PDSCH (TM3) Non-colliding Async FDD 8.2 4RX 지원단말다중송수신기법은다이버시티이득 / 공간다중화이득으로인한수신성능향상을기반으로시스템의용량을증가시킬수있는중요한요소로서, Release 8 부터시작된 LTE 규격에서는송신측면에서는 Release 10 에서최대 8 layer 에대한전송이가능한 87

94 물리계층규격이도입된바있다. 반면, 수신측면에서는수신성능과단말구현의복잡도를감안하여 2 Rx 안테나수신기를기본성능으로채택하고이에대한관련규격을적용해왔다. 최근데이터사용량증가및단말구현기술진보에따라물리계층규격의변경없이성능이득을얻을수있는다중수신안테나에대한요구가증가하게되었다. 관련하여 Release 13 에서는처음으로 4 Rx 안테나수신기의표준도입을목표로 2014 년 12 월 3GPP RAN 66 차총회에서 4 Rx 수신기에대한 SI 를승인하여 2015 년 3 월까지 3 개월간 RF/RRM/Demodulation 측면에서타당성에대한연구를진행하였다. 또한타당성연구에이어서 2015 년 3 월 3GPP RAN 67 차총회에서 Release 13 에대한 4Rx 안테나수신기를 WI 으로승인하여표준화를목표로진행하고있다. 이러한 4 Rx 안테나수신기 WI 은 Release 13 WI 으로승인되었지만, 그에대한적용은 Release 와상관없이 Release 10 부터독립적으로적용하기로결정되었다. 4 Rx 안테나수신기 WI 의도입에따라물리계층규격에서정의된 4 Tx 전송과결합하여, 최대 4 개의 MIMO stream 전송을지원할수있게되었으며, 그에따라성능측면에서, 다양한환경에서의다이버시티이득으로인한수신감도향상과공간다중화에의한더높은사용자전송률을보장하여, 전반적인시스템용량증대에기여하게되었다 시그널링관련변경사항 Release 10 부터의 LTE 규격은 DM-RS 기반전송방식인 TM9/TM10 에대해최대 8 layer 에대한 MIMO 전송규격을지원한다. 반면, CRS 기반의전송방식인 TM3/TM4 은최대 4 개의송신안테나포트를사용하고, 상위 Signaling 규격으로는한단말은최대 2 layer 만제한하여전송이가능하였다. 이러한제약을극복하기위하여기존 CRS 기반전송방식에서도 4 layer 를지원하기위한추가적인시그널링이요구됨에따라 fourlayertm3-tm4-r10 과 fourlayertm3-tm4-percc-r12 시그널링이각각 Release 10 과 Release 12 에추가되었으며, 해당시그널링의지원여부에따라서, 4Rx 단말에서의 4 Layer 지원이결정된다 RF 시험규격 4 Rx 관련 RAN4 RF 요구사항은 Rx RF 쪽만변경되었다. LTE 의 Rx RF 요구사항은기본적으로수신감도 (Reference Sensitivity) 를정의하고, 나머지요구사항은수신감도를기반으로정의되어있다. 이를기반으로 4Rx 안테나수신기 RX RF 의실질적인변경사항은수신감도요구사항만추가된것으로이해할수있다. 수신감도시험규격은주파수대역에따른 RF 소자의특성이감안되어, 주파수대역별로각기다른값을가질수있게된다. 4 Rx 의경우, 모든주파수대역에대한수신감도요구사항을 88

95 동시에진행하기불가능하므로, WI 시작과함께, 사업자의요구를바탕으로 6 개의주파수대역에대하여먼저시험규격정의를시작하기로합의한바있다. 6 개의주파수대역과그에따른성능규격은표 8-2 와같다. < 표 8-2> LTE 4 Rx 단말수신감도 (P REFSENS) 시험규격 E-UTRA Band DL operating band FDL_low FDL_high 1.4 MHz (dbm) 3 MHz (dbm) Channel bandwidth 5 MHz 10 MHz 15 MHz 20 MHz (dbm) (dbm) (dbm) (dbm) Δ2Rx-4Rx Duplex Mode MHz 1990 MHz [-105.4] [-102.4] [-100.7] [-97.7] [-95.9] [-94.7] [2.7] FDD MHz 1880 MHz [-104.4] [-101.4] [-99.7] [-96.7] [-94.9] [-93.7] [2.7] FDD MHz 2690 MHz [-100.7] [-97.7] [-95.9] [-94.7] [2.7] FDD MHz 821 MHz [-99.7] [-96.7] [-93.9] [-92.7] [2.7] FDD MHz 1920 MHz [-102.7] [-99.7] [-97.9] [-96.7] [2.7] TDD MHz 3600 MHz [-101.2] [-98.2] [-96.4] [-95.2] [2.2] TDD NOTE : The signal power is specified per port. 수신감도요구사항은기본적으로수신안테나개수가기존규격인 2 Rx 수신기대비 2 배증가하였으므로, 이론적으로는 3 db 의성능향상이있을수있지만, RF 소자의특성및채널추정오차등을감안하여기존 2 Rx 요구사항대비 2.7 db (Band 42 는고주파에서 RF 소자특성을감안하여 2.2 db) 성능향상을요구하는것으로결론지었다 Demodulation 시험규격 4Rx 안테나수신기 WI 의 Demodulation 은크게기존요구사항에기반하여 2 Rx 대비증가된다이버시티이득을검증하기위한요구사항과, 4x4 MIMO 의공간다중화로인하여 3/4 Layer 지원에관한요구사항으로나뉠수있다. 다이버시티이득을검증하기위한시험규격은데이터전송을위한 PDSCH 뿐만아니라, 제어채널인 PDCCH/PCFICH, PHICH, EPDCCH 까지포함하여요구사항을정의하였으며, 관련요구사항은기존 2 Rx 대비큰폭으로향상되었다. 89

96 3/4 Layer 지원을위한요구사항은데이터전송을위한 PDSCH 만적용되며, TM3/4/9 전송모드상에서각 3/4/4 layer 에대한시험규격을새로추가하였다. 표 8-3 에 4 Rx demodulation 관련하여새로이추가된시험규격이기존 2 Rx 시험규격과함께제시되어있다. Test Case 의괄호안숫자는 3GPP TS 표준규격의 chapter 및 section 번호이다. < 표 8-3> LTE 4 Rx 단말 Demodulation 신규시험규격 Test case Transmission mode Antenna configuration Fading channel Modulation format SNR 4Rx (db) SNR 2Rx (db) TM2 2x4 Medium EVA5 16QAM TM3 2x4 Low EVA70 16QAM TM6 w/ IRC 2x4 Low EVA5 16QAM PDSCH (8.10.1) 4 TM4 4x4 EPA5 64QAM 2Layer TM4 4x4 EPA5 256QAM 2Layer 18.0 TM9 w/ IRC 2x4 EVA5 QPSK TM9 2x4 ETU5 16QAM 2 Layer TM3 4x4 EVA70 16QAM 3 Layer 15.1 TM4 4x4 EPA5 16QAM 4 Layer 14.8 TM9 4x4 EPA5 16QAM 4 Layer 18.4 PDCCH/PCFICH (8.10.2) PHICH (8.10.3) Single Tx 1x4 ETU70 8CCE Tx 2x4 EVA70 4CCE Tx 4x4 MediumA XPol EPA5 2CCE Single Tx 1x4 ETU Tx 2x4 EVA Tx 4x4 EPA EPDCCH (8.10.4) Distributed Localized 2x4 EVA5 4 ECCE x4 EVA70 16 ECCE x4 EVA5 2 ECCE x4 EVA5 8 ECCE CSI 시험규격통상적으로 LTE 규격에서 CSI(Channel State Information) 는 CQI(Channe3l Quality Indicator) / PMI(Precoding Matrix Indicator) / RI(Rank Indicator) 를통칭하며, 이러한 CSI 시험규격또한 4 Rx 지원에따라 CSI 각항목의목적에부합하는전제하에서최소한의단말시험규격을추가하였다. CQI 시험규격의경우, 4 Rx 하에서수신성능증가에따른 CQI 추정의정확도를보기위한 AWGN 및 Fading 채널하에서 FDD/TDD 모드에대하여각각다음에제시된 90

97 6 개의시험규격이추가되었으며, 이중에는새로지원이되는 Rank 3/4 를검증하기 위한시험규격도포함되어있다. AWGN - Test 1: CRS Rank 1: TM1 based on & Test 2: CSI-RS Rank 2: TM9 based on & Test 3: CRS Rank 3 and/or 4: TM4 based on & Test 4: CSI-RS Rank 3 or 4: TM9 based on & Fading - Test 5: CRS Rank 1: TM1. Based on Test 6: CSI-RS Rank 1. TM9, Based on PMI 시험규격의경우, Closed Loop MIMO 전송시채널의용량을최대화하는 precode matrix 를검출하는성능을시험하기위한항목으로, Tx 에적용되는안테나포트에따라시험규격이정해진다. 하지만 4 Rx 의도입에따라 LTE 의 Release-10 규격부터 TDD 에서지원되는 TM9 의 8 Tx 전송의실현이구체화되었고, 이에따라 8x4 송수신안테나구성하에서 1 Layer PMI 이득을검증하는하나의시험규격이 TDD 에대하여새로이정의되었다. RI 시험규격의경우, 채널의최적 rank 검출의정확도를검증하는것을목적으로하는것으로최대 rank 4 를지원할수있는 4x4 MIMO 지원에따라기존 rank 2 까지만존재하던시험규격을 rank 3 이상으로확장하여새로이하나의시험규격이추가되었다 RRM 시험규격 4Rx 수신기의 RRM 시험규격은주로 4 Rx 수신에의한 PDCCH 채널수신성능향상을반영하는방향으로진행되었다. 이에따라, RRM 중에서 PDCCH 채널의 BLER 와직접적인연관이있는 RLM(Radio Link Monitoring) 관련시험규격이기존 2 Rx 대비 [3 db] 증가하였다 Demodulation / RRM Test applicability 앞서언급된바와같이 4 Rx WI 이도입됨에따라여러시험규격이추가되었다. 하지만, 기존모든 LTE 시험규격을 4 Rx 로새로이정의하는것은지나치게많은표준작업을요구한다. 또한 2Rx 혹은 4 Rx 지원은단말의형상및지원주파수대역별로 91

98 상이하므로, 통상적으로복수의주파수대역을지원하는단일단말은주파수대역별로 2Rx 혹은 4 Rx 동작이혼재되어있는있으며, 이러한상황하에서어떤시험규격을적용할지에대한논의가대두되었다. 이에 3GPP 는다음과같이단말을분류하고이에대한논의를분리하여진행하였다. Type 1 단말 : 지원하는주파수대역중특정주파수대역만 4 Rx 수신이가능한단말 Type 2 단말 : 모든지원하는주파수대역에서 4 Rx 수신이가능한단말 Type 1 단말의경우 2 Rx 시험은 2 Rx 를지원하는주파수대역에서 4 Rx 안테나포트중에서단말제조업체에서명시한 2 개의 Rx 안테나포트를기존시험방법에서제시된바와같이연결하고, 2 Rx 시험규격을적용하여검증하게되며, 4 Rx 시험규격은 4 Rx 주파수대역에서새로이추가된 4 Rx 시험규격만검증하는것으로결론지었다. Type 2 단말의경우, 현재논의가진행중이며, 이에대한구체적인시험절차는추후확정될예정이다 향후진행상황이상에서언급한 4 Rx 안테나수신기 WI 는 2016 년 6 월 RAN 72 차총회에서 WI 종료를목표로두고있으며, Release 13 WI 에서는 Single CC 에대한성능을위주로진행되었으며, 다음과같은문제는아직논의중에있다. Tx EVM / SDR requirements for 4 Layer Type 2 UE Test applicability CA for 4 Rx 4 Rx Advanced receiver 8.3. Enhanced D2D Release 13 enhanced D2D(eD2D) 는기존 Release 12 D2D 와거의동일하지만, 2 가지큰차이점이있다. 첫번째는, Release 12 에서는 D2D 단말을찾기위한디스커버리가셀안에서만지원된반면, Release 13 에서는셀밖에서도지원된다는 것이고, 두번째는, D2D 통신과 D2D 디스커버리가 Pcell, Scell(2 nd 서빙셀 ), 그리고 비서빙 (non-serving) 셀반송파에서도지원가능하도록다중반송파에서기존의 LTE 동작과 D2D 동작을동시에지원할수있도록한것이다. 이런 2 가지차이점이, 92

99 enhanced D2D 규격에반영이되었다. 본절에는, 관련 D2D 기술보고서 의 RF 및 RRM measurement 규격을설명한다 Enhanced D2D RF 요구사항 Release 12 D2D 동작은단일반송파에서 D2D 와 WAN(Wide Area Network) 이운용시나리오에따라서동작하도록표준규격을정의하였으나, 실제 D2D 단말은기존에정의된다양한 operating 주파수대역에서 LTE 동작을유지하면서도 D2D 단말간에 data 를송수신할수있어야한다. 따라서 Release 13 에서는그림 8-5 와같이기존의 LTE 동작과 D2D 동작을다중반송파에서동시에동작할수있도록단말 RF 규격을추가하는데주안점을두었다. ( 그림 8-5) Release 13 에서고려한 enhanced D2D 단말 RF 구조 (source: R ) 한가지 Release 13 에서의주요특이점은다중반중파에서의 WAN 과 D2D 동작을아래의표 8-4 와같이 inter-band 인경우에만표준에서정의하였으며, intra-band 에서의 WAN-D2D 동시동작은 WAN 의 uplink 주파수와 D2D 의 sidelink 주파수가인접한경우, WAN 송신신호의 D2D 수신대역에미치는 self-interference 영향때문에, 표준을정의하지않았다. 3GPP 에서는위의그림 8-5 와같이 WAN (CA 포함 ) 과 D2D 의다중반송파에서의동시동작을고려할때, 다음의 4 가지동작 case 를고려하여 RF 규격을설정하였다. 93

100 < 표 8-4> Inter-band E-UTRA ProSe/E-UTRA operating bands E-UTRA ProSe Band Note 1 E-UTRA band / E-UTRA CA band Note 2 기술보고서 4 2 CA_2-4Note CA_1-28Note 3 NOTE 1: As specified in Table 5.5D-1[TS36.101] NOTE 2: As specified in Table and Table 5.5A-2 [TS36.101] NOTE 3: Applies when E-UTRA uplink is assigned to one E-UTRA band and ProSe operation is restricted to the uplink frequencies paired with either PCC or SCC. NOTE 4: The concurrency for E-UTRA ProSe Direct Discovery with E-UTRA uplink/downlink applies after allowing for any transmission and/or reception gap requested by the UE. 1) WAN Tx + D2D Tx operation: 2UL inter-band CA 와유사한동작, Tx power 결정시 WAN 송신신호에 우선순위를두어 Tx power 결정. 2) WAN Tx + D2D Rx operation: Inter-band 인경우에 Tx leakage 영향이 D2D 수신대역에미치지않을 경우사용가능하고, intra-band 인경우사용불가능. 3) WAN Rx + D2D Tx operation: WAN 과동일한동작이므로문제없음 4) WAN Rx + D2D Rx operation D2D 전용수신 RFIC 또는 deactivated RF chain 있는경우사용가능 일반적으로송신 RF 규격은 2UL inter-band CA 를기본적으로고려하여규격을작성하였고, 수신 RF 규격은 D2D 가비서빙셀 (non-serving cell) 과 Scell (2nd cell) 로동작하는경우만을고려하여단말수신감도를정의하였다. D2D 단말이 Pcell 에서동작하는경우에는 Half Duplexer 로인하여 WAN 과 D2D 가동시동작을할수없기때문에배제하였다. 94

101 Case1 : D2D on non serving cell D2D Tx/Rx 1172MHz WAN Tx WAN Rx BAND 28 UL BAND 28 DL BAND 1 UL BAND 1 DL (Serving Cell) Case2 : D2D on PCell WAN Tx D2D Tx/Rx WAN Rx WAN Rx BAND 28 UL BAND 28 DL (Pcell) BAND 1 UL BAND 1 DL (SCell) Case3 : D2D on SCell D2D Tx/Rx WAN Rx WAN Tx WAN Rx BAND 28 UL BAND 28 DL (Scell) BAND 1 UL BAND 1 DL (PCell) ( 그림 8-6) ed2d UE Tx/Rx operation (source: R ) UE Transmitter RF 요구사항기본적인송신 RF 규격은, D2D 와 WAN 의다중반송파를동시전송을지원하기때문에 2UL inter-band CA 와동일한각 carrier 별송신규격을만족하면된다. 예를들면, 다중반송파 D2D-WAN 단말의 D2D 반송파는 D2D 송신규격을만족하면되며, WAN 반송파는 WAN 송신규격을만족하면된다. 따라서기본적으로대부분의송신규격이 2UL inter-band CA 와동일한규격을따르도록설정되었으며, WAN 송신신호를보호하기위한 configured Transmitted power 관련된부분이주요변경요소이다. - UE configured Transmitted power ed2d 단말에서 transmitted power 는 WAN transmission power 를우선순위로먼저결정을하고, 남는잔여 power 를 D2D 에할당하는것을원칙적으로결정하였다. 또한 Dual connectivity 와유사하게시간동기가일치하는경우와일치하지않는경우로나누어서 configured transmitted powe 를결정하였으며, 두경우모두 WAN 의 UL 전송을기준으로하였다. 만일 WAN 전송이앞서있는경우, P CMAX_L 과 P CMAX_H 는아래와같이결정되었다. P CMAX_L = P CMAX_L,,cE-UTRA (p) P CMAX_H = MAX {P CMAX_H (p,q-1), P CMAX_H (p,q)} 그리고만일 D2D 전송이앞서있는경우, P CMAX_L 과 P CMAX_H 는아래와같이결정되었다. 95

102 P CMAX_L = P CMAX_L,cE-UTRA (p) P CMAX_H = MAX {P CMAX_H (p,q), P CMAX_H (p,q+1)} 그러므로총 configured transmitted power PUMAX 는아래와같은범위로정해졌다. P CMAX_L T LOW (P CMAX_L) P UMAX P CMAX_H + T HIGH (P CMAX_H) 그외의 WAN-D2D 다중반송파를지원하기위한다수의송신규격은아래와같이 간략히변경되었다. < 표 8-5> D2D UE Tx requirements for Inter-band concurrent operation Section (TS36.101) Requirement WAN RF core spec. D2D FDD MCC operation MaximumOut put Power Power Class 1 : 31dBm +2/-3dB Power Class 3 : 23dBm +/-2dB Same with WAN Follow 2UL interband CA in Table 6.2.2A-0 No change for Maximum Power Reduction Follow MPR in Table (up to 3dB) PSDCH, PSCCH, PSSCH, PSBCH and PSSS. For SSSS, allowed Follow for WAN CC and 6.2.3D for ProSe CC MPR is [4]dB Maximum output power with additional requirements Define NS_xx to satisfy the additional SE requirements Same with WAN Follow for WAN CC and 6.2.4D for ProSe CC Configured Transmit Power P CMAX_L,c P CMAX,c P CMAX_H,c with Use same equation in P CMAX_L,c = MIN with MPR c in {P EMAX,c T C,c, 6.2.3D, A- MPR c in New define to protect P PowerClass 6.2.4D and ΔT ProSe = WAN Transmission as MAX(MPR c + A- 0.1dB above section MPR c + ΔT IB,c +Δ The each Sidelink max T C,c, P-MPR c)} power is defined in P CMAX_H,c = MIN 6.2.5D {P EMAX,c, P PowerClass } 96

103 6.3.2 MIN power -40dBm/channel BW Same with WAN Follow 2UL interband CA in section 6.3.2A OFF power -50dBm/channel BW Same with WAN Follow per WAN and ProSe carrier New time mask for ON/OFF Time Mask - General ON/OFF time mask - PRACH and SRS time mask - Slot / Subframe boundary time mask - PUCCH / PUSCH / SRS time mask D2D channel and puncturing of last symbol - General time mask for ProSe - PSSS / SSSS time mask - PSSS / SSSS / PSBCH time mask - PSSCH / SRS time Follow for WAN CC and 6.3.4D for ProSe CC mask - Absolute power Power control control - Relative power control - Aggregate power Only test for - Absolute power control Follow for WAN CC and 6.3.5D for ProSe CC control Same with WAN - The synchronization Frequency Error ± 0.1ppm source can be enb or a ProSe UE transmitting sidelink Follow for WAN CC and 6.5.1D for ProSe CC synchronization signals Same with WAN - EVM measurement interval is reduced by EVM QPSK/BPSK : <17.5% 16QAM : <12.5% one symbol for transmission gap - EVM average duration for PSBCH is Follow for WAN CC and D for ProSe CC 24 subframe - Not applicable for PSSS and SSSS 97

104 Follow for Carrier leakage Follow Table Same with WAN WAN CC and D for ProSe CC Same with WAN - ProSe transmissions In-band emissions Follow Table are shortened due to transmission gap of 1 symbol at the end of the subframe, the Inband emissions Follow for WAN CC and D for ProSe CC measurement interval is reduced by one symbol, accordingly spectrum flatness Follow Table and Table Same with WAN Follow for WAN CC and D for ProSe CC Spectrum General SEM mask Follow per emission in Table Same with WAN WAN and ProSe mask 1 carrier Additional Spectrum emission mask additional SEM mask by NS_xx Same with WAN Follow per WAN and ProSe carrier General ACLR Follow per ACLR requirements in Same with WAN WAN and ProSe table carrier General SE Follow 2UL inter SE requirements in Same with WAN band CA in Table table A D2D UE Receiver RF 요구사항 WAN-D2D 다중반송파수신을지원하기위한단말수신감도레벌은기존의수신감도레벨을유지하는방향으로표준작업이진행되었다. Release 13 ed2d 에서의 Inter-band 동시동작이가능한밴드조합은위의표 8-4 와같이두가지조합뿐이며, D2D 단말이 Scell 과비서빙셀로동작하는경우에만표준을정의하기로결정하였다. 98

105 이는, Pcell 에서 D2D 단말이동작할때는 WAN 송신과동시동작이허용되지않기때문이다. 위의두조합에서수신감도레벨을정의하기위해서는 CA 로동작하는경우와 CA 이아닌비서빙셀에서동작하는경우를모두지원하도록 WAN 에서의 uplink test configuration 을아래의표 8-6 과같이 2UL inter-band CA 와유사하게정의하였다. 즉 UL 채널대역폭을 5MHz 로고정하고 D2D 반송파에가장근접한쪽에 RB 를할당하도록중심주파수를설정하였다. D2D-WAN 다중반송파동작에서의 WAN 수신감도레벨은기존 LTE operating band 에서정의된각 WAN 반송파수신감도레벨을만족하여야하고, D2D 수신감도레벨은 Release 12 에서정의된 ProSe 수신감도레벨을만족하여야한다. < 표 8-6> Uplink configuration for REFSENS of inter-band con-current operation D2D UE Inter-band E-UTRA ProSe/E-UTRA configuration E-UTRA UL band / Channel BW / NRB / Duplex mode E-UTRA ProSe band E-UTRA band / E-UTRA CA band E-UTRA UL band Channel Bandwidth (MHz) NRB Duplex Mode FDD 2 CA_ FDD FDD 28 CA_ FDD NOTE 1: For E-UTRA ProSe reception on SCC, the channel bandwith of the E-UTRA downlink SCC is set same as the ProSe channel bandwidth for which reference sensitivity is being measured. 이외의 D2D-WAN 다중반송파지원단말의수신규격은아래와같이변경을최소화 하였다. 99

106 < 표 8-7> D2D UE Rx requirements for Inter-band concurrent operation 기술보고서 Section (TS36.101) Requirem ent RF core spec. changes for D2D WAN D2D FDD MCC operation REFSENS for discovery and New define communication REFSENS for D2D- 7.3 Reference Sensitivity Follow Table for QPSK without HARQ RefSensD2D = RefSensWAN+ WAN simultaneous operation for D2D SNR(D2D-WAN) + UE on Scell or IL(UL-DL)+ non-serving cell 10log10(LCRB/NRB) 7.4 Maximum Input Level -25dBm (under 64QAM) -27dBm (256QAM) -22dBm (16QAM) No needed 7.5 ACS Follow table Same with WAN (follow section 7.5.1D) No Needed 7.6 Blocking characteri stics Follow table (IBB), table (OOB) and Table (NBB) Same with WAN (follow section D(IBB), D (OOB) and D (NBB) No Needed 7.7 Spurious response Follow table Same with WAN (follow section 7.7.1D) No Needed Intermodu 7.8 lation characteri Follow table Same with WAN (follow section 7.8.1D) No Needed stics 7.9 Spurious emission Follow table No Needed No Needed Enhanced D2D RRM 요구사항 ProSe UE transmission timing D2D 단말전송시, 전송관련시간규격은 Timing Advance(TA) 와 Timing Error(TE) 두가지가있다. TA 는전송시점을수신신호시점대비앞당겨서보내는값을 정의하고, TE 는전송시시간오차를정의한다. 100

107 D2D 단말은자신의시간동기를셀안에서는기지국, 셀밖에서는근접단말로설정할수있다. 즉, 두개의시간동기기준 (enb, 근접단말 ) 에따라 TA 와 TE 가다르게규정될수있다. 우선, TA 규격은, 시간동기기준이기지국일경우, D2D 전송이기지국수신에간섭을인가할수있기때문에, 간섭이발생하지않도록 TA 가규정되었다. 반면에, 근접단말이시간동기기준일경우, 기지국수신간섭은고려사항이아니기때문에, TA = 0 으로규정되었다. TE 규격은, 시간동기기준이기지국일경우, 하향링크수신채널대역폭에따라 TE 를다르게규정하였고, 근접단말이시간동기기준일경우, D2D sidelink 동기신호대역폭을기준하여 TE 를정의하였다. < 표 8-8> TA & TE 셀내 (In-Coverage) 셀외 (Out of Coverage) Downlink TA TE TA TE Bandwidth(MHz) 1.4 ( NTA, SL NTA offset ) Ts 24Ts 3 12Ts 0 T s 24Ts 1Ts = 1/(2048*15000)second 여기에서, 기지국이시간동기기준일경우는, Pcell 혹은서빙셀이시간동기기준이 될수있다 Enhanced D2D 에서의시간동기기준선택 / 재선택방법 D2D 단말은동기기준신호를선택하여바꿀수있고, 이것은우선순위와측정수신신호레벨을고려하여이루어진다. 먼저, 우선순위는 기지국 > 기지국동기기반근접단말 > 자체동기기반근접단말 로정의가되어있다. 관련된 D2D 단말동작은다음과같다. 셀안에있는 D2D 단말은, RSRP 를측정하여제공된임계값과비교하여작은경우, 기지국시간과동기를맞추어서 sidelink 동기신호 (SLSS) 를전송하게된다. 셀밖에있는 D2D 단말은, 주위의다른근접단말의 sidelink-rsrp(s-rsrp) 를측정하여, 임계값과비교하여작은경우, SLSS 를자체시간기준으로전송하게된다. 여기에서, 전자는기지국동기기반근접단말이고, 후자는자체동기기반근접단말이다. 그리고, 위두근접단말구분은동기신호에사용된 ID 로가능하다. 이와관련동기기준선택 / 재선택규격은셀밖에서만규정된다. 그이유는셀안에서는항상동기기준이기지국이기때문에선택 / 재선택이발생하지않기때문이다. 101

108 반면에셀밖에서는, 자체동기기반근접단말에서기지국동기기반근접단말로 선택 / 재선택하는경우가발생하고, 혹은기지국동기기반근접단말이주위에존재하지 않는경우, 측정된 S-RSRP 값이큰자체동기기반근접단말로선택 / 재선택하는 경우가발생하게된다. 이경우, 선택 / 재선택에필요한검출시간을규격으로정의하고 있다. 검출시간은다음과같이규정되었다. D2D 단말은 20 초동안자체전송시간 5% 를포기하고, 그시간동안동기검출에사용한다 Enhanced D2D 동기신호전송시작 / 중단조건 위장에서설명한것같이, 셀안에위치한기지국동기기반근접단말은, RSRP 를 측정하고, 제공된임계값과비교하여작은경우, SLSS 를기지국시간과동기하여 전송하게된다. 자체동기기반근접단말은, 주위의다른근접단말의 S-RSRP 를 측정하고, 임계값과비교하여작은경우, SLSS 를자체시간기준으로전송하게된다. 반대로, 임계값과비교하여큰경우, SLSS 를전송을중단한다. 위와같이 SLSS 전송시작 / 중단을위한규격이, RSRP 및 S-RSRP 를측정및 임계값과비교하는평가시간으로규정되었다. 그값은, 기본 measurement 에필요한 수에 1 을더하여, 셀안에서는 DRX_cycle 길이의 6 배수, 셀밖에서는 800ms 로 규정되었다 Any Cell Selection Status 에서의측정셀밖에위치한 D2D 단말 (suitable 셀및 acceptable 셀이검출되지않은 Any Cell Selection Status 에해당 ) 은항상셀검출을시도하도록셀검출시간을규격으로규정하였고, 그값은 D2D 단말이 sidelink 에서신호를전송하는경우와전송하지않는경우로구분하였다. 전송하는경우, 6.4second, 전송하지않는경우, 32second 이고, 전송하지않는경우가큰이유는, 이경우 D2D 단말은기존 RRC_IDLE 모드와같이가끔씩깨어나셀검출하는것을고려하였기때문이다 Interruption Enhanced D2D 는서빙셀반송파와비서빙셀반송파에서동작될수있다. 이반송파주파수에서 sidelink D2D 가동작할때, 기존서빙셀동작에 interruption 이발생하게된다. 기본적인 interruption 발생원인은다음과같다. 현재대부분의 RF 는 CA(CA) 를지원하는싱글칩으로개발되고있고, 싱글칩은여러밴드를지원하기위해서는주파수스위치모듈이포함하고있다. 스위치모듈에서주파수가스위치되는순간 glitch 가발생하게되고, 이로인해다른주파수동작에 interruption 이인가된다. 102

109 또한, interruption 은 RF 구조와연관성이있다. 예를들어, RF 가한개 RF chain 으로구성되어있는경우, interruption 은고려할필요가없지만, 두개의 RF chain 으로구성되어있는경우, 전력소모를줄이기위해서한개의 RF chain 을 On/Off 동작을할때, 이것은다른 RF chain 에 interruption 을발생시키게된다. 여기에서, D2D RF 구조를고려하면, D2D 디스커버리수신 RF 는서빙셀수신 RF 를공유하는구조로한개의수신 RF 를가정하고있고, D2D 통신수신 RF 는서빙셀수신 RF 와별도로전용수신 RF, 즉두개의수신 RF 를기본적으로가정하고있다. 이를바탕으로, 현재 interruption 규격은 D2D 동작으로인한기존 LTE 서빙셀에영향을최소화하기위해서 interruption 을제한하는방향으로정의되었다. 그리고, D2D 디스커버리와 D2D 통신으로구분하였고, D2D 디스커버리경우에는, 서빙셀반송파에서동작할경우와비서빙셀반송파에서동작할경우로구분하였다. D2D 통신경우에는비서빙셀반송파에서동작할경우로만제한되었다. 각각에대해서는아래와같다. D2D 디스커버리가서빙셀반송파에서동작할때, 짧은 D2D 디스커버리주기, 즉, 320ms 보다작은빈번한 D2D 동작에한해, interruption 수를 0.625% 로제약하고있다. 320ms 보다큰 D2D 디스커버리주기에서는상대적으로발생하는 interruption 이적기때문에 interruption 규격을규정하지않았다. D2D 디스커버리가비서빙셀에서동작할경우, N 개비서빙셀 D2D 동작이가능하다. 이경우, D2D 전용동작을위한 gap 이기지국에서제공되지않는경우, interruption 은아래의수식으로 missed ACK/NACK 확률로정의되었다. min 2%, N 6 min 0.5%, discperiod ( i 1 i ms 100% ) D2D 통신관련 interruption 은비서빙셀반송파에서동작할경우에만규정되어있고, N 개비서빙셀 D2D 동작일경우, min(2%, 0.5% N) missed ACK/NACK 확률로 정의되었다. 그리고, D2D configuration 할때, PCell 및 activated Scell 에최대 1 개 subframe interruption 이 D2D 디스커버리와 D2D 통신모두규정되었다 Carrier Aggregation Release 13 에서의 enhanced CA 는크게세가지로나눌수있다. 첫번째는 LAA 대역과 CA 를진행하기위한대역내연속 CA 클래스 (Intra-band contiguous CA class) 를추가한표준작업이며, 두번째는하향링크대역에서최대 5 개의 carrier 를집성할수있도록 5DL/1UL CA 에대한표준작업을수행하였으며, 세번째는 2UL/3DL CA 를지원하도록한부분이다. 아래에이와관련된세부적논의사항을기술한다. 103

110 8.4.1 Enhanced Intra-band contiguous CA 기술보고서 CA 의기술적진화는 DL/UL carrier 를 inter-band 에서증가시키는것과 intra-band 에서증가하는두가지로구분되며, 이전까지는사업자의파편화된주파수를효율적으로사용하기위해 inter-band 위주로진화되었다. 하지만, 비면허대역의주파수를 3GPP 사업자의요구로사용가능하게표준이진행되었으며, 이에따른 5GHz 비면허대역에서 775MHz 의광대역 (Band 46: 5150~5925MHz) 이 Release 13 에서정의되었으며, 이비면허대역에서 intra-band contiguous CA 를지원하기위해아래와같이 CA bandwidth class 를최대 8 개까지지원할수있는 I class 를추가하였다. 하지만, 이는현시점에서는기존의면허대역에서는사용할수없으며, 오직비면허대역에서만사용가능하며, Wi-Fi 에서최대지원컴포넌트캐리어개수와 enb 에서의 sub-band concept 에따라서최대지원컴포넌트캐리어개수가 8 개로 제한되었다. 현재 intra-band 에서최대 4 개의컴포넌트캐리어개수까지지원가능하며, 5 개와 8 개의컴포넌트캐리어는사업자의요구가있을경우 CA 지원밴드조합에대한표준작업이가능하며, 이경우아래의 nominal GB BW 가정의되면서 Note 3 가지워지게된다. < 표 8-9> CA bandwidth classes and corresponding nominal guard bands CA Bandwidth Aggregated Number of Nominal Guard Band BWGB Class Transmission Bandwidth contiguous Configuration CC A NRB,agg a1 BWChannel(1) f1 (NOTE 2) B 25 < NRB,agg max(bwchannel(1),bwchannel( 2)) f1 C 100 < NRB,agg max(bwchannel(1),bwchannel( 2)) f1 D 200 < NRB,agg max(bwchannel(1),bwchannel( 2), BWChannel(3)) f1 E 300 < NRB,agg max(bwchannel(1),bwchannel( 2), BWChannel(3), BWChannel(4)) f1 104

111 F 400 < NRB,agg NOTE 3 I 700 < NRB,agg NOTE 3 NOTE 1: BWChannel(j), j = 1, 2, 3, 4 is the channel bandwidth of an E-UTRA component carrier according to Table and f1 = f for the downlink with f the subcarrier spacing while f1 = 0 for the uplink. NOTE 2: a1 = 0.16/1.4 for BWChannel(1) = 1.4 MHz whereas a1 = 0.05 for all other channel bandwidths. NOTE 3: Applicable for later releases DL/1UL Carrier Aggregation 이전 Release 12 에서는 inter-band CA 관점에서 3 개의컴포넌트캐리어까지지원가능하도록 CA 진화가이루어졌으며, Release 13 에서는 4D/1UL CA 와 5DL/1UL CA 이동시에진행되었다. 이를지원하기위해다양한 UE RF architecture 와 FE 단에서의 RF component 에대한논의가이루어졌으며, 다양한사업자가보유한대역에대한 CA 표준화가완료되었다. 4DL/1UL CA 는총 46 개의 band 조합이 TR 에정의되었으며, 5DL/1UL CA 는총 4 개의 band 조합이 TR 에정의되었다. 이는 general part 와 band specific part 로구분하여표준작업이이루어졌으며, enb 관점에서는 DL band 에서의송신단의 RF 요구사항을 Harmonic/IMD impact 관점에서정의되었으며, 단말관점에서는 DL band 에서의수신단 RF 요구사항을정의하였다. 단말관점에서각조합에대한 reference architecture 로기존과동일하게 worst case 인 antenna shared 단말구조를고려하였으며, 이때각조합에따른 Diplexer, Triplexer, Quadplexer, Hexaplexer 및각조합에따른 Harmonic trap filter 의사용유무도고려하여송 / 수신단의추가적인 IL(insertion loss) 를정의하였다. 한예로 Band 42 가포함된 CA 를지원하는단말은기본적으로 Triplexer 를 가정하였으며, Band 1 와 Band 3 CA 지원단말및 Band 5 와 Band 12 CA 를지원하는단말에서는 high-high 주파수또는 low-low 조합의주파수를구분하기위한 Quadplexer 를고려하였다. CA 에서하나의중요결정사항은 4DL/1UL CA 와 5DL/1UL CA 를어떤 release 부터단말이지원해야하는지가중요한사항이며, 4DL CA 에대한것은기본적으로 Release 11 부터지원되어야하며, 만일 FDD-TDD CA 조합이추가되어있다면 Release 12 부터지원해야한다. 또한 5DL CA 는조합에상관없이 Release 12 부터지원해야한다. 이는 release independent 지원규격인 TS 에정의되어있다. 105

112 < 표 8-10> Release 13 4DL inter-band carrier aggregation band combinations WI code WI title LTE_CA_1A-3A-7A-8A LTE_CA_2A_2A_4A_4A LTE_CA_2A_2A_4A_12A LTE_CA_2A-2A-5A-30A LTE_CA_2A-2A-12A-30A LTE_CA_2A-2A-29A-30A LTE_CA_2A-4A-4A-12A LTE_CA_2A-4A-12A-30A LTE_CA_2A-4A-29A-30A LTE_CA_2A-4A-5A-30A LTE_CA_25A-41A-41A- 41A LTE_CA_2A-4A-5A-29A LTE_CA_B1_B3_B19_B42 LTE_CA_B1_B3_B42_B42 LTE_CA_B1_B19_B21_B42 LTE_CA_B1_B19_B42_B42 LTE_CA_B1_B21_B42_B42 LTE_CA_B3_B19_B42_B42 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 1, Band 3, Band 7 and Band 8 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 2, Band 2, Band 4 and Band 4 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 2, Band 2, Band 4 and Band 12 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 2, Band 5 and Band 30 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 2, Band 12 and Band 30 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 2, Band 29 and Band 30 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 2, Band 4, Band 4 and Band 12 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 4, Band 12 and Band 30 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 4, Band 29 and Band 30 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 4, Band 5 and Band 30 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 25, Band 41, Band 41 and Band 41 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 4, Band 5 and Band 29 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) for Band 1, Band 3, Band 19 and Band 42 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) for Band 1, Band 3, Band 42 and Band 42 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) for Band 1, Band 19, Band 21 and Band 42 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) for Band 1, Band 19, Band 42 and Band 42 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) for Band 1, Band 21, Band 42 and Band 42 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) for Band 3, Band 19, Band 42 and Band

113 WI code LTE_CA_B19_B21_B42_B42 LTE_CA_B41_B41_B42_B42 LTE_CA_2A_2A_4A_5A LTE_CA_2A_2A_5A_12A LTE_CA_2A_2A_12A_12A LTE_CA_2A_4A_5A_12A LTE_CA_2A_4A_12A_12A LTE_CA_2A_5A_12A_12A LTE_CA_4A_4A_5A_12A LTE_CA_2A_4A_4A_5A LTE_CA_B39_B41_B41_B41 LTE_CA_B39_B39_B41_B41 LTE_CA_B1_B3_B5_B40 LTE_CA_B3_B28_B40_B40 LTE_CA_B28_B40_B40_B40 LTE_CA_B3_B7_B7_B28 CA_2A-4A-12B CA_4A-4A-12B CA_4A-5A-12B WI title LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) for Band 19, Band 21, Band 42 and Band 42 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 41, Band 41, Band 42 and Band 42 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 2, Band 4 and Band 5 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 2, Band 5 and Band 12 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 2, Band 12 and Band 12 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 4, Band 5 and Band 12 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 5, Band 12 and Band 12 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 5, Band 12 and Band 12 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 4, Band 4, Band 5 and Band 12 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 4, Band 4 and Band 5 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 39, Band 41, Band 41 and Band 41 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 39, Band 39, Band 41 and Band 41 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 1, Band 3, Band 8 and Band 40 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 3, Band 28, Band 40 and Band 40 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 28, Band 40, Band 40 and Band 40 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 3, Band 7, Band 7 and Band 28 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2, Band 4, Band 12 and Band 12 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 4, Band 4, Band 12 and Band 12 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 4, Band 5, Band 12 and Band

114 WI code CA_1A-3A-7A-8A CA_4A_4A_5A_30A CA_4A_4A_12A_30A CA_4A_4A_29A_30A CA_1A-3A-5A-40A CA_1A-3A-8A-40A CA_1A-3A-7A-28A CA_3C-7A-28A LTE_LAA-Core CA_2A-4A-7A-12A WI title LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 1, Band 3, Band 7 and Band 8 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 4, Band 4, Band 5 and Band 30 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 4, Band 4, Band 12 and Band 30 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 4, Band 4, Band 29 and Band 30 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 1, Band 3, Band 5 and Band 40 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 1, Band 3, Band 8 and Band 40 LTE Advanced 5 Band Carrier Aggregation (5DL/1UL) of Band 1, Band 3, Band 7, Band 7 and Band 28 LTE Advanced 5 Band Carrier Aggregation (5DL/1UL) of Band 3, Band 3, Band 7, Band 7 and Band 28 Licensed-Assisted Access to Unlicensed Spectrum LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 2, Band 4, Band 7 and Band 12 < 표 8-11> Release 13 5DL inter-band carrier aggregation band combinations WI code LTE_CA_B1_B3_B19_B42_B42 LTE_CA_B1_B19_B21_B42_B42 LTE_CA_B1_B3_B7_B7_B28 LTE_CA_B3_B3_B7_B7_B28 WI title LTE Advanced 5 Band Carrier Aggregation (5DL/1UL) for Band 1, Band 3, Band 19, Band 42 and Band 42 LTE Advanced 5 Band Carrier Aggregation (5DL/1UL) for Band 1, Band 19, Band 21, Band 42 and Band 42 LTE Advanced 5 Band Carrier Aggregation (5DL/1UL) for Band 1, Band 3, Band 7, Band 7 and Band 28 LTE Advanced 5 Band Carrier Aggregation (5DL/1UL) for Band 3, Band 3, Band 7, Band 7 and Band DL/2UL Carrier Aggregation Release 12 에서 inter-band dual uplink CA 이처음정의되었으며, Release 13 에서는이에대한진화로 3DL/2UL inter-band CA 이표준규격화되었다. 이전의 2DL/2UL CA 와유사하게 general part 와 band specific part 로구분되어표준논의가진행되었으며, 다른 CA 와는달리처음으로 CA basket WI 으로진행되었으며, Nokia 와 LG 전자가공동 rapporteur 로표준규격작업을진행하였다. 본 CA 표준진행의또 108

115 다른특이점은 3DL/2UL inter-band CA 조합을제안하기위해서는 precondition 을만족시켜야만 3DL/2UL CA WI 에추가될수있도록하였다. 제안된사전조건은 3DL/1UL CA 조합표준규격과 2DL/2UL CA 조합표준규격화가끝나야추가할수있다라는것이며, 이러한제한은표준화작업의일관성을유지하고또한 lower-order fallback mode 를제대로지원하기위한방안이다. Release 13 에서제안된 3DL/2UL CA band 조합은아래의표 8-12 와같이총 14 개의조합에서 3DL/2UL CA 를지원하기위한것이며, general part 에서는기존의 2DL/2UL CA 와같이 reference architecture 로 3DL/1UL CA 단말안테나공유 RF 구조를고려하였다. 그리고해당 CA 조합에따른 additional IL 는 3DL/1UL CA 에서정의된 ILs 를그대로사용하기로하였으며, 낮은차수의 CA fallback mode 는 Low+High CA band 조합의단말은반드시낮은차수의 fallback mode 를지원하기로합의하였다. 또한 2UL/2DL CA 의송신요구사항을 3DL/2UL CA 지원단말의송신규격으로적용하기로하였으며, 3DL/1UL CA 지원단말의수신단요구사항을 3DL/2UL CA 단말의수신규격으로적용하기로하였다. 여기서부가적인수신단규격중요사항은추가된 third DL band 에 harmonics/imd 이슈존재여부를판단하여, 이에대한영향이존재하는경우 MSD(Maximum Sensitivity Degradation) 값을정의함으로자기자신의송신신호에의한자기수신 bands 에서의 REFSENS 에대한 relaxation 을허용하는것이다. 따라서총 14 개의조합에대한 self interference 이슈를분석하였으며 < 표 8-13> 과같이이중 5 개의 CA Band 조합에서 3rd DL band 에대한수신감도레벨에대한완화를허용하는 MSD 관련표준작업을수행하였다. < 표 8-12> Release 13 3DL/2UL CA band combinations CA DL Band Combination UL Band Combination Frequency FDD+TDD CA B1+B3 (High-High) B1+B3+B5 B1+B5(Low-High) 2.1G+1.8G+800M X B3+B5(Low-High) 2UL/3DL Inter-band CA B1+B3+B8 B1+B3 (High-High) B1+B8 (Low-High) B3+B8 (Low-High) 2.1G+1.8G+900M X B1+B3 (High-High) B1+B3+B19 B1+B19 (Low-High) 2.1G+1.8G+800M X B3+B19 (Low-High) 109

116 CA DL Band Combination UL Band Combination Frequency FDD+TDD CA B1+B5 (Low-High) B1+B5+B7 B1+B7 (High-High) 2.1G+800M+2.6G X B5+B7 (Low-High) B1+B18 (Low-High) B1+B18+B28 B1+B28 (Low-High) 2.1G+800M+700M X B18+B28 (Low-Low) B1+B19 (Low-High) B1+B19+B21 B1+B21 (Mid-High) 2.1G+800M+1.5G X B19+B21 (Low-Mid) B2+B4+B12 B2+B4 (High-High) B4+B12 (Low-High) 1.9G+2.1G+700M X B2+B5+B13 B2+B13 (Low-High) 1..9G+800M+700M X B3+B7 (High-High) B3+B7+B20 B3+B20 (Low-High) 1.8G+2.6G+800M X B7+B20 (Low-High) B4+B5+B13 B4+B13 (Low-High) 2.1G+800M+700M X B3+B7+B28 B3+B7 (High-High) B7+B28 (Low-High) 1.8G+2.6G+700M X 2UL/3DL mixed intra/inter-band CA B3+B3+B7 B3+B7+B7 B3+B3 (High-High) B3+B7 (High-High) B3+B7 (High-High) B7+B7 (High-High) 1.8G+1.8G+2.6G 1.8G+2.6G+2.6G X X B25+B41+B41 B41+B41(High-High) 1.9G+2.6G+2.6G O 110

117 < 표 8-13> 3DL/2UL CA REFSENS and uplink/downlink configurations E-UTRA Band / Channel bandwidth / NRB / Duplex mode EUTRA CA EUTRA CA E- UL Fc UL BW UL DL Fc DL BW MSD DL Configuration UL Configuration UTRA band (MHz) (MHz) CLRB (MHz) (MHz) (db) Comment CA_1A-5A-7A CA_1A-7A NA NA th order IMD CA_3A-7A- CA_3A-7A NA NA nd order IMD 20A CA_3A-20A NA NA nd order IMD CA_3A-7A- CA_3A-7A NA NA nd order IMD 28A CA_7A-28A NA NA nd order IMD 8.5 Licensed-Assisted Access (LAA) Release 13 에서 LAA 는증가하는사용자트래픽요구를비면허대역과면허대역과의반송파집성기술을통하여하향링크데이터전송율을높임으로써해결하고자하는기술이다. LAA 는또한사업자에게비면허대역의효율적사용을위한선택권을부여함으로써, 사업자가효과적인방법을통하여서비스를제공할수있는기회를제공한다. 제안된반송파집성기술에대한기본적인골격은면허대역을주된셀로지정하고비면허대역을보조셀로할당하여반송파집성을하는방식이며, 이러한경우비면허대역은하향링크로만데이터를전송할수도있으며 Release 13 에서는이러한면허대역을보조하는역할로만사용할수있도록표준규격화하였다. 하지만 Release 14 에서는비면허대역에서상, 하향양방향으로데이터를전송할수있도록표준규격작업을진행중에있다. 111

118 3GPP 는비면허대역에서의 Wi-Fi 등의시스템과의형평성을보장하기위해 enb 에서전송하고자하는대역에서의타신호세기를감지하기위한 LBT(Listen-beforetalk) 기술을도입하였다. 단말에서는 Release 13 표준화관점에서기지국으로부터오는하향링크데이터만수신하고이에대한수신성공확인신호 (ACK/NACK) 을면허대역상향링크로전송한다. 이는단말의비면허대역상향링크전송을제한함으로써 LBT 기술이필요하지않게된다. RAN4 에서는 LAA 를지원하기위한 operating band 를아래와같이 Band 46 으로정의하였으며, enb 규격에서는국가별로다른 regulation 을만족시키기위해서 4 개의 sub-bands 로추가적으로구분하여정의하였다. 지원가능한 channel BW 는 Wi-Fi 와의형평성을고려하여 20MHz 대역만을규격화하였으며, Release 14 에서는 regulatory 이슈가존재하는지역에서는 10MHz CHW 가지원될수있도록 BCS1(Bandwidth Combination Set) 을추가하는방향으로표준화가진행중이다. < 표 8-14> LAA 지원 E-UTRA operating band E-UTRA Operating Band Uplink (UL) operating band BS receive UE transmit Downlink (DL) operating band BS transmit UE receive FUL_low _loful_high FDL_low L_lFDL_high Duplex Mode MHz 5925 MHz 5150 MHz 5925 MHz TDD3,4 NOTE 3: This band is an unlicensed band restricted to licensed-assisted operation using Frame Structure Type 3 NOTE 4: In this version of the specification, restricted to E-UTRA DL operation when carrier aggregation is configured. < 표 8-15> LAA 지원 E-UTRA sub-bands in enb aspect E-UTRA Operating Band Uplink (UL) operating band BS receive / UE transmit Downlink (DL) operating band BS transmit / UE receive FUL_low _loful_high FDL_low _lofdl_high 46A 5150 MHz 5250 MHz 5150 MHz 5250 MHz 46B 5250 MHz 5350 MHz 5250 MHz 5350 MHz 46C 5470 MHz 5725 MHz 5470 MHz 5725 MHz 46D 5725 MHz 5925 MHz 5725 MHz 5925 MHz Release 13 LAA CA 조합에대한표준규격을 inter-band 와 intra-band CA 에서최대 5 개의컴포넌트캐리어까지지원하는것이목표였으나, 실제적으로 Release 13 에서는 아래의 < 표 8-16> 과같이면허대역에서의 1 개 112 컴포넌트캐리어와비면허대역의

119 1 개컴포넌트캐리어총 2 개의컴포넌트캐리어 CA 만을지원하는 7 개의 interband CA band 조합만표준규격이완성되었다. 각조합에서의 Band 46 에대한추가적인송 / 수신단의 ILs 는송수신단표준규격에정의할때고려하기로합의해서, 이에대한것을규격에포함하지않았다. 즉송신 power 와수신단의수신감도에 ILs 가포함되어 relaxation 을주도록규격을정의하였다. < 표 8-16> LAA inter-band CA band combination (two bands) E-UTRA CA Band E-UTRA Band Uplink (UL) operating band BS receive / UE transmit FUL_low L_lFUL_high Downlink (DL) operating band BS transmit / UE receive FDL_low L_lFDL_high Duplex Mode CA_1-46 CA_2-46 CA_3-46 CA_4-46 CA_ MHz 1980 MHz 2110 MHz 2170 MHz FDD MHz 5925 MHz 5150 MHz 5925 MHz TDD MHz 1910 MHz 1930 MHz 1990 MHz FDD MHz 5925 MHz 5150 MHz 5925 MHz TDD MHz 1785 MHz 1805 MHz 1880 MHz FDD MHz 5925 MHz 5150 MHz 5925 MHz TDD MHz 1755 MHz 2110 MHz 2155 MHz FDD MHz 5925 MHz 5150 MHz 5925 MHz TDD MHz 2570 MHz 2620 MHz 2690 MHz FDD MHz 5925 MHz 5150 MHz 5925 MHz TDD CA_41-46 CA_ MHz 2690 MHz 2496 MHz 2690 MHz MHz 5925 MHz 5150 MHz 5925 MHz MHz 3600 MHz 3400 MHz 3600 MHz MHz 5925 MHz 5150 MHz 5925 MHz NOTE 1: The frequency range in band 28 is restricted for this CA band combination. TDD TDD 수신단에서는 7 개의 LAA CA 조합에따른수신감도를 < 표 8-17> 과같이 정의하였으며, < 표 8-18> 은 LAA CA 를위한 test configuration 을정의한표이다. 제안된수신감도레벨은광대역지원및 high frequency ( 고주파수 ) 에서의 RF 소자의특성을고려하여정의되었으며, 실제 REFSENS 를 test 할수있는 RMC 채널에대한정의는 Release 14 에서이루어지고있다. 113

120 < 표 8-17> LAA CA REFSENS Channel bandwidth EUTRA CA EUTRA 1.4 MHz 3 MHz 5 MHz 10 MHz 15 MHz 20 MHz Duplex Configuration band (dbm) (dbm) (dbm) (dbm) (dbm) (dbm) mode CA_1A-46A FDD TDD CA_2A-46A [-100.7]4 [-97.7]4 [-95.9]4 [-94.7]4 FDD TDD CA_3A-46A CA_4A-46A FDD TDD FDD TDD CA_7A-46A [-100.7]4 [-97.7]4 [-95.9]4 [-94.7]4 FDD TDD CA_41A-46A FDD TDD CA_42A-46A [-100.7]4 [-97.7]4 [-95.9]4 [-94.7]4 FDD TDD NOTE 1: The transmitter shall be set to PUMAX as defined in subclause 6.2.5A. NOTE 2: Reference measurement channel is TBD NOTE 3: The signal power is specified per port. NOTE 4: Applicable only if operation with 4 antenna ports is supported in the band with carrier aggregation configured. NOTE 5: The requirements do not apply when there is at least one individual RE within the uplink transmission bandwidth of the lower band for which the 2nd/3rd/4th transmitter harmonic is within the downlink transmission bandwidth of the higher band and a range F HD above and below the edge of this downlink transmission bandwidth. The value F HD depends on the E-UTRA configuration: F HD = FFS MHz for the configurations listed. 114

121 < 표 8-18> Uplink configuration for REFSENS E-UTRA Band / Channel bandwidth / NRB / Duplex mode EUTRA CA EUTRA 1.4 MHz 3 MHz 5 MHz 10 MHz 15 MHz 20 MHz Duplex Configuration band (dbm) (dbm) (dbm) (dbm) (dbm) (dbm) mode CA_1A-46A FDD CA_2A-46A FDD CA_3A-46A FDD CA_4A-46A FDD CA_7A-46A FDD CA_41A-46A TDD CA_41A-46A TDD NOTE 1: refers to the UL resource blocks shall be located as close as possible to the downlink operating band but confined within the transmission bandwidth configuration for the channel bandwidth (Table 5.6-1). 9 SA1/SA2 주요기술 9.1 NBIFOM (IP Flow Mobility support for S2a and S2b interfaces) Release 10 에서는 S2c 인터페이스에기반하여 IP 플로우이동성 (IP Flow Mobility: IFOM) 을지원하기위한표준화작업이수행되었다. Release 13 에서는 S2a 및 S2b 인터페이스에기반하여 IP 플로우이동성 (Network-Based IP Flow Mobility: NBIFOM) 을지원하기위한표준화작업이수행되었다. SA WG2 에서는 NBIFOM 을위한 Stage 2 표준을 TS 에작업하였다. CT WG1 에서는 NBIFOM 을위한 Stage 3 표준을 TS 에작업하였다 참조아키텍처 (Reference Architecture) ( 그림 9-1) 은 trusted non-3gpp IP access( 신뢰되는비 3GPP IP 액세스 ) 에접속한단말이 S2a 인터페이스를통해 EPC(Evolved Packet Core) 에연결될수있음을보여준다. Trusted non-3gpp IP access 와 P-GW 를연결하는 S2a 인터페이스는단말에게제어와이동성을지원하면서사용자트래픽을운송한다. 또한, ( 그림 9-1) 은 untrusted non-3gpp IP access( 신뢰되지않는비 3GPP IP 액세스 ) 에접속한단말이 S2b 인터페이스를통해 EPC 에연결될수있음을보여준다. epdg 와 P-GW 를연결하는 S2b 인터페이스는단말에게제어와이동성을지원하면서사용자트래픽을운송한다. 115

122 ( 그림 9-2) 는 trusted non-3gpp IP access 가특히 TWAN(Trusted WLAN Access Network) 일때의참조아키텍처를보여준다. 이때 S2a 인터페이스는 TWAN 과 P- GW 를연결한다. HPLMN 3GPP Access Serving Gateway S6a S5 HSS S2a Gxc Gx PDN Gateway S2b PCRF Gxb epdg SWn SGi Rx Ope rator's IP Services (e.g. IMS, PSS etc.) S6b SWm SWx 3GPP AAA Server Non-3GPP Networks Gxa Trusted Non-3GPP IP Access SWu Untrusted Non-3GPP IP Access UE SWa STa ( 그림 9-1) S2a 및 S2b 인터페이스를포함하는참조아키텍처 ( 로밍한단말이없는경우 ) HSS SWx 3GPP Access S6a Serving Gateway S5 Gxc Gx PDN Gateway PCRF SGi Rx Operator's IP Services (e.g. IMS, PSS, etc.) S6b HPLMN S2a 3GPP AAA Server Non-3GPP Networks STa Trusted WLAN Access Network SWw UE ( 그림 9-2) Trusted WLAN access 및 S2a 인터페이스를포함하는참조아키텍처 ( 로밍한단말이없는경우 ) 116

123 9.1.2 Multi-access PDN connection ( 다중-액세스 PDN connection) NBIFOM 을지원하는 PDN connection 은하나의 PDN 에동시에서로다른액세스망, 즉 3GPP 액세스망과 WLAN 액세스망을제공한다. 즉, 이러한 PDN connection 은트래픽이 3GPP 액세스, WLAN 액세스, 또는둘다를통해라우팅될수있는데, 단, 각 IP 플로우는한번에하나의액세스를통해서만라우팅될수있다. 이러한 PDN connection 을다중 - 액세스 PDN connection(multi-access PDN connection) 이라 일컫는다. 다중 - 액세스 PDN connection 을사용하기위해단말은 multi-radio ( 즉, 3GPP 및 WLAN) 를지원해야한다 Routing rules ( 라우팅룰 ) P-GW 는하향트래픽에대한 IP 플로우라우팅을, 단말은상향트래픽에대한 IP 플로우라우팅을수행한다. NBIFOM 을지원하는 PDN connection 의경우특정 IP 플로우에대해 3GPP 액세스망또는 WLAN 액세스망을통해라우팅이가능한바, 어떤 IP 플로우를어떤액세스망을통해라우팅해야할지가결정되어야한다. 라우팅룰 (Routing Rule: RR) 은다음과같은정보를포함하는, 어떤 IP 플로우를어떤액세스망으로라우팅해야할지에대한규칙을정의한정보의모음이다. 라우팅룰은단말과네트워크가서로라우팅룰에대한확인과정을거친후에야적용이가능하다. 이과정에서단말과네트워크는라우팅룰을거절하는것이가능하다. 라우팅필터 (Routing Filter): 하나이상의 IP 플로우를나타내기위해사용되는 IP 헤더파라미터값들 / 범위값들. 라우팅액세스정보 (Routing Access Information): IP 플로우가라우팅되어야하는액세스종류를나타냄. 라우팅룰우선순위 (Routing Rule Priority): 사용자트래픽이어떤라우팅룰에매칭하는지결정하기위해라우팅룰우선순위가높은순서대로라우팅필터를적용함. 라우팅룰식별자 (Routing Rule identifier): 하나의 PDN connection 에대해라우팅룰을식별하기위한식별자로, 라우팅룰을생성하는엔티티 (P-GW 또는단말 ) 에의해할당됨. 어떠한라우팅룰 ( 즉, 라우팅필터 ) 에도매칭하지않는패킷의경우 PDN connection 의디폴트액세스를통해라우팅한다. 이러한디폴트액세스는 PDN connection 이 3GPP 액세스망과 WLAN 액세스망에걸쳐 active 한경우에만적용되며, PDN connection 이하나의액세스망을통해서만 active 한경우에는적용되지않는다. 117

124 9.1.4 NBIFOM Modes of Operations (NBIFOM 작동모드 ) 기술보고서 다중 - 액세스 PDN connection 은단말 - 개시 NBIFOM 모드 (UE-initiated NBIFOM mode) 또는네트워크-개시 NBIFOM 모드 (Network-initiated NBIFOM mode) 중하나로동작한다. 이러한 NBIFOM 모드는 PDN connection 이형성될때네트워크 (PCRF) 에서선택되며 PDN connection 이 active 한동안동일하게유지된다. 네트워크에서 NBIFOM 모드를선택하는방법은다음과같다. 1. 단말이 ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function) 를지원하고 registered PLMN 에서유효한 (valid) ISRP(Inter-System Routing Policy) 룰을 가지는경우, A. ISRP 룰중에서 ISRP for IFOM 룰이있는경우 ( 유효성과는관계없음 ), 단말은 PDN connection 형성요청시단말-개시 NBIFOM 모드를요청함. i. 단말이로밍하지않은경우, 네트워크는단말-개시 NBIFOM 모드를선택함. ii. 단말이로밍한경우, 1 Visited PLMN 이 NBIFOM 모드를결정하는경우, 단말-개시 NBIFOM 모드를선택함. 2 Home PLMN 이 NBIFOM 모드를결정해야하는데 Home PLMN 이 ANDSF 를구축하지않은경우, 사업자의정책에따라서단말-개시또는네트워크-개시 NBIFOM 모드를선택함. 3 상기와다른경우에는단말-개시 NBIFOM 모드를선택함. B. 상기와다른경우, 단말은 PDN connection 형성요청시네트워크-개시 NBIFOM 모드를요청하고네트워크에서는네트워크-개시 NBIFOM 모드를선택함. 2. 단말이 ANDSF 를지원하지않거나 registered PLMN 에서유효한 ISRP 룰이없는경우, 단말이 PDN connection 형성요청시네트워크-개시 NBIFOM 모드를요청하고네트워크에서네트워크-개시 NBIFOM 모드를선택함. 단말 - 개시 NBIFOM 모드로동작하는다중 - 액세스 PDN connection 에대해서는 단말만이트래픽라우팅을제어할수있다. 이때, 단말은 IFOM 룰을위한 ANDSF 및 / 또는사용자설정라우팅룰을적용하여트래픽라우팅을제어한다. IFOM 룰을위한 ANDSF 를사용하는경우, 단말은하향트래픽을위한라우팅룰을결정한다. 단말은하나이상의라우팅룰을네트워크로전송함으로써 PDN connection 내에서특정 IP 플로우를다른액세스로옮기도록할수있다. 네트워크는이러한단말의라우팅룰변경을가입자정보나사용량제한에기반하여거절할수도있다. 118

125 네트워크-개시 NBIFOM 모드로동작하는다중-액세스 PDN connection 에대해서는네트워크가트래픽라우팅을제어할수있다. 네트워크는하나이상의라우팅룰을단말로전송함으로써 PDN connection 내에서특정 IP 플로우를다른액세스로옮기도록할수있다. 단말은이러한라우팅룰변경을단말의상황또는단말이동작하는액세스망의상황에기반하여거절할수도있다. 네트워크-개시 NBIFOM 모드에서단말이라우팅룰을결정하여네트워크로보낼수는없지만네트워크에 IP 플로우매핑정보를전송함으로써 IP 플로우를다른액세스로옮기는것을요청할수있다. 네트워크는단말이이러한요청을보내오면가입자정보에의해서금지되어있지않는한새로운라우팅룰을단말로알려주어단말의요청을받아들인다. 또한특정액세스가트래픽라우팅을위해사용가능함또는사용불가능함을네트워크로알릴수있다. 예를들어, 단말이 WLAN 으로의 active IP 플로우가있는데 WLAN 신호를잃었다면, 단말은네트워크로 WLAN 이트래픽라우팅을위해사용될수없음을알린다. 이는네트워크로하여금 WLAN 으로는하향트래픽을전송하는것을멈추도록하며단말에게 3GPP 액세스를통해 (3GPP 액세스사용이허용된다면 ) 트래픽을라우팅하도록하는라우팅룰업데이트를제공하도록한다 NBIFOM Signaling Flows (NBIFOM 시그널링절차 ) ( 그림 9-3) 은 3GPP 액세스, 즉 E-UTRAN 이최초의액세스인경우, PDN connection 을형성하는절차를보여준다. 이러한동작은단말이 initial attach 절차 (TS 의 절 ) 수행시, 또는단말요청 PDN 연결절차 (TS 의 절 ) 수행시이루어질수있으며, NBIFOM 을위해다음의동작들이추가된다. 1) 초기어태치의경우, 단말은 Attach Request 메시지의 PCO(Protocol Configuration Options) 에 NBIFOM indication 을포함시킨다. 단말요청 PDN 연결의 경우, 단말은 PDN Connectivity Request 메시지의 PCO 에 NBIFOM indication 을 포함시킨다. 또한, 단말은형성하는 PDN connection 에대해요청하고자하는 NBIFOM 모드를 PCO 에포함시킨다. 2) MME 가 S-GW 로 Create Session Request 메시지를전송시, 자신이 NBIFOM 을지원함을알린다. 또한, S-GW 가상기 Create Session Request 메시지를 MME 로부터받아 P-GW 로전송시, 자신이 NBIFOM 을지원함을알린다. 3) 동적인 PCC(Policy and Charging Control) 가 PDN connection 에적용되는경우, P-GW 가 PCRF 와 IP-CAN 세션형성을하면서 PCRF 에게단말과네트워크가 NBIFOM 을지원함, 요청된 NBIFOM 모드, IP-CAN 종류, RAT 종류를제공한다. 이에 119

126 H-PCRF 는 P-GW 에게 PDN connection 에대해 NBIFOM 을허용할지에대한결정을알린다. 동적인 PCC 가적용되지않는경우, P-GW 는 PDN connection 에대해 NBIFOM 을허용할지를 local 하게결정한다. 4) P-GW 가 S-GW 로 Create Session Response 메시지를전송시, PCO 에 NBIFOM 지원및 NBIFOM 모드를포함시킨다. 이러한 PCO 는단말에게전달된다. 위와같은절차를통해 NBIFOM 이지원되는 PDN connection 이형성된다. Roaming Scenario UE E-UTRAN PDN GW AAA Proxy vpcrf HSS/ AAA hpcrf 1. 3GPP PDN connection establishment as defined in TS ( 그림 9-3) 3GPP 액세스를통해 PDN connection 을형성하는절차 ( 그림 9-3) 에서설명한 NBIFOM 을지원하는 PDN connection 형성절차와유사하게 단말이 WLAN 액세스를최초의액세스로삼아 PDN connection 을형성하는경우에도 NBIFOM 을지원하는 PDN connection 을형성할수있다. ( 그림 9-4) 는단말-개시 IP 플로우이동절차를보여준다. 특히, 단말이 WLAN 액세스를통해라우팅룰을업데이트함으로써, 3GPP 액세스에서 WLAN 액세스로하나이상의 IP 플로우를이동시키는절차를보여준다. 특히 ( 그림 9-4) 는 S2b 인터페이스를통해 WLAN 접속서비스를제공하는시나리오를보여준다. 1. 단말은 3GPP 액세스와 WLAN 액세스에동시에연결되어있고, 다수의 IP 플로우가다중-액세스 PDN connection 을통해전송된다. 2. 단말은업데이트된라우팅룰을포함하는 IKEv2 INFORMATIONAL Request 메시지를 epdg 로전송한다. 2a. epdg 는단말로 IKEv2 INFORMATIONAL Response 메시지를전송한다. 3. epdg 는업데이트된라우팅룰을포함하는 Bearer Resource Command 메시지를 P-GW 에게전송한다. 120

127 4. P-GW 는 IP-CAN Session Modification 절차를통해 PCRF 에게업데이트된 라우팅룰을제공한다. PCRF 는단말의 IP 플로우이동요청을거절할수있다. 네트워크가단말의 IP 플로우이동요청을거절시, 거절이유를나타내는 cause value 를제공한다. 이에단말은거절이유에기반하여 IP 플로우이동요청을어떻게 진행할지 ( 예를들어, 나중에재요청을할지말지 ) 를결정할수있다. 5. P-GW 는허용하는라우팅룰을포함하는 Update/Create Bearer Request 메시지를 epdg 에게전송한다. 5a. epdg 는허용하는라우팅룰을포함하는 IKEv2 INFORMATIONAL Request 메시지를단말에게전송한다. 6. 단말은 epdg 에게 IKEv2 INFORMATIONAL Response 메시지로응답한다. 7. epdg 는 P-GW 에게 Update/Create Bearer Response 메시지로응답한다. 8. 3GPP 액세스에서변경되거나제거된플로우에대한자원이적절히변경되거나 해제된다. 9. P-GW 가 PCRF 에게 PCC 결정이집행될수있는지여부를알린다. UE WLAN Access epdg Roaming Scenarios PDN GW VPCRF AAA Proxy hpcrf HSS / AAA 1. UE is connected simultaneously to 3GPP and WLAN accesses 2. IKEv2 INFORMATIONAL Request 2a. IKEv2 INFORMATIONAL Response 3. Bearer Resource Command 4. IP-CAN Session Modification - begin 5. Update/Create Bearer Request 5a. IKEv2 INFORMATIONAL Request 6. IKEv2 INFORMATIONAL Response 7. Update/Create Bearer Response 8. 3GPP EPS bearer resource release or modification 9. IP-CAN Session Modification - end ( 그림 9-4) 단말 - 개시 IP 플로우이동절차 121

128 ( 그림 9-5) 는네트워크-개시 IP 플로우이동절차를보여준다. 특히, P-GW 가 E- UTRAN 을통해라우팅룰을업데이트함으로써, WLAN 액세스에서 3GPP 액세스로하나이상의 IP 플로우를이동시키는절차를보여준다. 1. 단말은 3GPP 액세스와 WLAN 액세스에동시에연결되어있다. 이때 WLAN 액세스는 trusted WLAN 액세스일수도있고, untrusted WLAN 액세스일수도있다. 2. 동적인 PCC 가 PDN connection 에적용되는경우, H-PCRF 는정책정보및단말의상태정보에기반하여특정 IP 플로우의이동을개시하는것을결정한다. 이에 PCRF 는 IP-CAN Session Modification 절차를통해 P-GW 에게액세스종류정보를포함하는 PCC 룰을제공한다. P-GW 는수신한 PCC 룰에기반하여단말에게새로운 / 변경된라우팅룰을전송할필요가있음을결정한다. 동적인 PCC 가적용되지않는경우, P-GW 는로컬정책에기반하여단말에게새로운 / 변경된라우팅룰을전송할필요가있음을결정할수있다. 3. P-GW 는 S-GW 에게생성된 / 변경된라우팅룰을포함하는 Create/Update/Delete Bearer Request 메시지를전송한다. 단계 2 에서수신한 PCC 룰에따라베어러자원이형성되거나변경될필요가있다면, 베어러관련동작이수행될수있다. 4. MME 와단말간에 bearer modification, dedicated bearer activation 또는 dedicated bearer deactivation 절차가수행된다. 단말은네트워크로부터수신한라우팅룰을허용하거나거절할수있다. 단말이라우팅룰을거절하는경우, 단말은거절이유를나타내는 cause value 를제공할수있다. 네트워크는이 cause value 를 IP 플로우이동요청을할수있는지, 한다면언제다시할수있는지를정하는데사용할수있다. 단말은허용된라우팅룰을적용하고 MME 에게적용되는라우팅룰에대한응답을보낸다. 5. MME 는허용되는라우팅룰을포함하는 Create/Update/Delete Bearer Response 메시지를 S-GW 를통해 P-GW 에게전송한다. 6. P-GW 는 PCRF 에게 PCC 룰이집행될수있는지여부를알린다. 7. Trusted 또는 Untrusted WLAN 액세스로부터변경되거나제거된 IP 플로우에대한자원을변경또는해제하는절차를적절히수행한다. ( 그림 9-5) 의단계 2 에서볼수있듯이, 동적인 PCC 가적용되는경우 PCRF 는 P- GW 에게 PCC 룰의일부로써 NBIFOM 관련정보인액세스정보를제공하게된다. 122

129 Roaming Scenarios UE MME/ Serving GW PDN GW vpcrf AAA Proxy hpcrf 1. UE is connected simultaneously to 3GPP and WLAN accesses and establishes multiple IP flows of the same PDN connection 2. IP-CAN session modification - Begin 3. Create/ Update/ Delete Bearer Request 4. Bearer modification procedure or Dedicated bearer activation procedure or Dedicated bearer deactivation procedure between MME and UE. 5. Create/ Update/ Delete Bearer Response 6. IP-CAN session modification - End 7. WLAN access bearer modification or deactivation ( 그림 9-5) 네트워크 - 개시 IP 플로우이동절차 ( 그림 9-3), ( 그림 9-4), ( 그림 9-5) 에서살펴본절차외에도 3GPP 액세스또는 WLAN 액세스를통해 PDN connection 을형성한후에다른하나의액세스를추가하는절차, 다중-액세스 PDN connection 에서 3GPP 액세스와 WLAN 액세스중하나의액세스를제거하는절차, 단말이네트워크-개시 NBIFOM 모드에서 IP 플로우를다른액세스로옮기는것을네트워크에요청하고자 IP 플로우매핑정보를전송하는절차등다양한동작이 TS 에정의되어있다. 9.2 edrx (extended idle mode DRX) Extended idle mode DRX(Discontinuous Reception) 는 Release 13 에서정의된 단말의전력사용절감을위한기술로기존최대 2.56 초이던 DRX cycle 을짧게는수십초에서길게는수십분으로단말의긴휴지모드 (idle mode) 를설정할수있도록한다. 단, 단말이긴휴지모드에있는동안착신호 (mobile terminated call) 에대한지연이발생할수있기때문에이를위해 Release 13 에서 S-GW 단의 extended buffering 및 Reachability Notification 절차등 High Latency Communication 에대한보완기술을정의하였다. Release 12 에서정의된 Power Saving Mode(PSM) 의경우, Active time 경과후다음주기적인 (periodic) TAU(Tracking Area Update) 절차또는발신호 (mobile originated call) 123

130 시작전까지페이징 (paging) 수신은물론이동성 (mobility) 지원을위한 cell reselection 등의동작을수행하지않아도된다. 즉이러한이유로단말이 PSM 구간동안착신호수신이불가능하다. 이에단말의긴구간의휴지모드를가능케하여소모전력을절감하면서도네트워크단의페이징송신으로착신호가가능한 edrx (extended idle mode DRX) 가 Release 13 표준에소개되었다. edrx 는단말, RAN, CN(Core Network) 이모두지원해야구현이가능한기술로 E-UTRAN/UTRAN/GERAN 과같이 3GPP 모든 RAT 에 대해 edrx 지원이가능하나, 본기술보고서에서는 E-UTRAN 을사용하는경우의 edrx 만을소개한다. NB-IoT RAT 의경우 DRX cycle 은달리정의된다 Power Saving Functionality negotiation 단말은 edrx 를지원하고지연에민감하지않은애플리케이션만을구동하는경우, 단말의소모전력절감을위해 edrx 적용을네트워크에요청할수있다. edrx 를적용하기위해단말은단말이원하는 extended idle mode DRX cycle 을 Attach/TAU 절차동안 MME 에요청한다. 이에 MME 는단말의 edrx 사용을거절또는허락할수있다. MME 가단말의 edrx 적용을허용하는경우단말은 MME 가제공한 extended idle mode DRX cycle 을적용해서 edrx 를활성화해야하며, 단단말이요청한값과다른 extended idle mode DRX 주기를 MME 가제공하더라도단말은이를따라야한다. 단말이수신한 NAS accept message ( 즉 Attach Accept, TAU Accept) 에 extended idle mode DRX cycle 이포함되어있지않으면자신이요청한 edrx 사용이거절되었음을인지하고기존 normal DRX ( 최대주기 2.56 초 ) 를적용한다. 단말은자신이구동하는애플리케이션이바뀌거나서비스특성이바뀐경우, 상시적으로 TAU 요청메시지를이용하여 edrx 의적용유무및 extended idle mode DRX cycle 등을바꿀것을 MME 에요청할수있다. 단 edrx 의적용은매 TAU 절차마다초기화되므로 edrx 를지속적으로사용하기위해서는단말은 TAU Request 메세지에 edrx 파타미터 ( 즉 extended idle mode DRX cycle, Paging Time Window) 를항상포함해서전송해야한다. 단말은 edrx 사용요청과함께 PSM 적용을함께요청할수있으며아래와같이 MME 가최종판단하여단말에적용여부를알린다. 1) PSM 만적용할것을허락 ( 즉 active time 을 Accept message 에포함 ), edrx 적용은허용하지않음. 124

131 2) edrx 만적용할것을허락 ( 즉 extended idle mode DRX cycle 을 Accept 메시지에포함 ), PSM 은허용하지않음. 3) PSM 과 edrx ( 즉 active time 과 extended idle mode DRX cycle 을 Accept 메시지에모두포함 ) 모두적용할것을허락. 위 3) 의경우는단말이 PSM 을적용하지만 Active time 이충분히길어 Active Time 구간에기존 normal DRX 대신에 edrx 를적용하여전력감소를극대화하기위한것으로 SMS 같은애플리케이션구동시사용가능하다. 즉이경우 idle mode 에머무르는시간인 Active Time 은 edrx 주기보다상대적으로길어야한다 Paging Occasion 연산방법 Extended idle mode DRX cycle 은 2 의배수로존재하며 5.12 초 ( 즉 5.12, 10.24, 초,...) 부터시작되어최대값은 초 (43.69 분 ) 이다. Extended idle mode DRX cycle 은위에서설명한바와같이단말의요청에의해 NAS 메시지교환으로협상되며 MME 는 enb 에페이징시이주기를함께포함해서전송한다. 단 5.12 초의 extended idle mode DRX cycle 은기존 DRX 를적용하며, 초이상의 extended idle mode DRX cycle 은새로정의된 edrx 방식 (TS 의 절, 절, 절 ) 이적용된다 Hyper SFN, Paging Hyperframe, Paging Time Window Hyper-SFN 은 SFN (System Frame Number) 의상위프레임으로 1024 개의 SFN 이하나의 H-SFN (Hyper-SFN) 을구성한다. 단말이 edrx 를적용하는경우, 특정 Paging Hyperframes (PH) 내에서페이징에의해 reachable 하다. PH 의계산식은 extended idle mode DRX cycle 과단말의 Identifier 로구성되며상세내용은 TS 를참고한다. MME 는페이징시단말이적용하는 extended idle mode DRX cycle length 와 PTW (Paging Time Window) length 를 Paging message 에포함하여 enb 에전송하며이에 PH 는단말과 MME 그리고 enb 에서개별적으로연산이가능하여 PH 연산을위한추가적인시그널링을필요로하지않는다. Paging Time Window (PTW) 는 extended idle mode DRX cycle 과함께 MME 가 enb 에제공하는값으로 normal DRX cycle 의배수로구성될수있다. 단말의 PH 내첫 Paging Occasion 의연산은 TS 를참고한다. MME 는단말이 PH 내첫 Paging Occasion 후 Paging Time Window 내에서 normal paging 에의해 reachable 하며해당 Paging time Window 구간이지나면다음 PH 까지 Reachable 하지않다고간주한다. 단말도동일한연산방법으로자신의 PH 와 PH 내 Paging Occasion 을연산하며단 125

132 Paging Occasion 전에미리깨어 serving cell 과의동기화및 System Information 획득 등의동작이필요하다 Loose Hyper SFN synchronization Extended idle mode DRX 적용을위해필요한 PH 가 MME 와 enb 에서각각연산되기때문에 MME 와해당 MME 에연결된 enb(s) 사이의동기화가필요하다. 이에각각의 enb 와 MME 는 H-SFN=0 의시작시간에맞춰야하고단기존 DRX cycle ( 즉 1 ~ 2 초 ) 의오차범위내에서 loose Hyper SFN synchronization 이필요하다 MME 페이징, 페이징재전송 strategy MME 는 S-GW 로부터 DDN (Downlink Data Notification) 을수신하거나, Signaling 을송신해야하는경우단말에페이징을전송할수있고단말이 extended idle mode DRX 를적용하는경우에 MME 는이전 normal DRX 와달리 PH 를연산하여, 연산된 Paging Occasion 바로이전에 enb 로 paging 을전송한다. 이에 enb 단에서 Paging message 를저장해야하는복잡도가감소한다. MME 는신뢰성있는페이징전송을위해 Paging Time Window 를사용할수있으며긴 Paging Time Window 는 enb 단에여러번의 Paging 재전송을명령하는것으로페이징수신성공률을높이지만단말이오랜기간 paging 을수신해야하는부담이있을수있다 High Latency Communication 앞서설명한바와같이, edrx 적용으로착신호의지연이불가피해네트워크에서고지연통신 (High Latency Communication) 에대한보완기술이정의되었다. 대표적으로 MME 가단말의휴지기간을연산하여 S-GW 에서해당구간동안 buffering 을하는 Extended buffering 및, third party application server 에서단말이 Reachable 한뒤 Data 를전송하는 Reachability Notification 절차가그것이다. 상세한내용은 TS 절 High latency communication 을참고한다. 9.3 CIoT (Cellular Internet of Things) 저전력저비용의 IoT 기기의요구가늘어나면서기존 LTE 기술을기반으로발전한 low complexity 단말인 LTE Category 0 (Release 12) 이외에 Release 13 에서 1.4MHz 의협대역을지원하는 LTE Category M1 이정의되었다. 또한새로운 RAT(Radio Access Technology) 기술로 backward compatibility 를필요로하지않고단독운영이가능한 200KHz 대역폭을기반으로하는 RAT 인 NB-IoT 역시 Release 13 에정의되었다. NB-IoT 와 LTE Category M1 과같은저전력저비용에최적화된 Radio 기술은 126

133 기존 High throughput, High mobility 를요하던 LTE 기술과상반되는요구사항을필요로하였고, 이를효율적으로지원하기위해서단말의소모전력최소화등기존 EPS(Evolved Packet System) 의최적화 (optimization) 가요구되었다. 특히 Idle mode 에서 Connected mode 전환시필요시그널링최소화, Non-IP 데이터타입의지원, Voice service 등 IoT 기기에불필요한 mandatory feature 생략, 어태치시기본적으로맺어지는 PDN connection 의생략등이그것이다. 이에이러한협대역을지원하는저전력저비용단말을좀더효율적으로지원하기위해새롭게정의된 feature 가 CIoT(Cellular Internet of Things) EPS Optimization 이다 CIoT 관련용어및정의 NB-IoT WB-E-UTRAN CIoT (Cellular IoT) Narrowband IoT Wide Band E-UTRAN Cellular network 에서저전력저비용을요하는단말을 지원하는기술로 IP 와 Non-IP 트래픽을모두지원한다 CIoT EPS Optimization 아래와같이 Control Plane(CP 또는 C-Plane) 과 User Plane(UP 또는 U-Plane) 쪽두가지 CIoT EPS Optimization option 이존재하며네트워크와단말은각각둘다혹은하나만지원할수있다. 두가지 optimization 모두단말이데이터송수신을위해 Idle mode 에서 Connected mode 전환시필요한시그널링감소가그목표로, 작은데이터전송에최적화되어있는 Control Plane CIoT EPS Optimization 은 NB-IoT RAT 을지원하는경우네트워크, 단말모두 mandatory feature 이다. 즉 NB-IoT RAT 을지원하는단말과네트워크는모두 Control Plane CIoT EPS optimization 을지원해야하며 Release 13 emtc ( 즉 LTE Category M1) 의경우두 optimization 모두 optional feature 이다. 1) Control Plane CIoT EPS Optimization NAS PDU 에데이터를포함해서전송하는방법으로기존데이터전송을위해필요한 User Plane setup (DRB + S1-U 경로 ) 을사용하지않고 ( 그림 9-1) 에서설명한바와같이 Attach, TAU(Tracking Area Update) 등을위한 NAS 메시지를송신하던 Control Plane (SRB+S1-AP) 를통해데이터를전송하는방식으로 MME 와 S-GW 간새로정의된 S11-U 경로로데이터를전송할수있다. 이에 AS security 없이 NAS security 를통해해당데이터의 security 를보장하며 AS security 셋업이불필요하기때문에 127

134 SMC (Security mode command) 절차등이생략되어 Connected mode 전환시필요한 RRC 시그널링이감소된다. Control Plane CIoT EPS Optimization 을사용할경우 ( 그림 9-5) 과같이 SCEF (Service Capability Exposure Function) 을통한데이터전송이가능하며, 이경우 SGi 인터페이스가대신 SCEF 통해 third party 와연결이가능하며, SCEF 로연결되는경우는 Non-IP 타입데이터전송에만사용된다. 상세한동작은뒤에서설명한다. 2) User Plane CIoT EPS Optimization ( 그림 9-5) 에설명한바와같이 User Plane(DRB+S1-U) 으로데이터를보내는것은기존동작과동일하나단말과의데이터송수신이없는경우, enb 와단말에저장된 UE context (i.e. UE id, AS security 정보등 ) 를해지하는대신해당 Context 를유지하도록하여단말이 Connection setup 을다시요청하는경우단순화된절차로 Connection 전환이가능하도록하였다. 즉 S1 release 대신 Connection Suspend 절차를, 그리고 user plane setup 을요하는 Service Request 절차대신 Connection Resume 절차를도입하여 Connected mode(ecm-connected) 전환을위한 RRC 시그널링수를감소하는효과를준다. 상세한동작은뒤에서설명한다. ( 그림 9-6) CIoT EPS Optimization option 에따른데이터전송경로 이에다양한형태의 MME 가존재하며그종류는다음과같다. 1) User Plane 또는 Control Plane CIoT EPS Optimization 을지원하는 MME 2) User Plane 그리고 Control Plane CIoT EPS Optimization 을모두지원하는 MME 3) CIoT EPS Optimization 을지원하지않는 MME 128

135 Non-IP 타입의데이터전송은 SCEF 와 SGi 를통한두가지다른방식으로구현 가능하다. 또한 NB-IoT RAT 만을지원하는단말에대해서 SMS transfer without Combined EPS Attach 가가능하며, NB-IoT 와 emtc 에대해 Attach without PDN Connectivity 가가능하다. 해당기능은단말과네트워크의지원여부에따라 Attach 및 TAU 절차중 Negotiation 및활성화가될수있고상세내용은아래 Preferred and Supported Network Behaviour 에서더자세히설명하겠다 MME selection for CIoT EPS optimization 단말이 CIoT EPS Optimization 을적용하는경우해당기능을최적으로지원할수있도록 serving enb 는적합한 MME 를선택할수있어야한다. 이를위해 enb 는 SIB(System Information Block) 에다음과같은 capability 를 broadcast 할수있다. > NB-IoT cell 인경우 : 1) enb 가 EPS Attach without PDN connectivity 를지원하는 MME 로연결가능한지여부 > WB-E-UTRAN cell 의경우 : 1) enb 가 Control Plane CIoT EPS Optimization 을지원가능한지, 그리고 Control Plane CIoT EPS Optimization 을지원하는 MME 로연결가능한지여부 2) enb 가 User Plane CIoT EPS Optimization 을지원가능한지, 그리고 User Plane CIoT EPS Optimization 을지원하는 MME 로연결가능한지여부 3) enb 가 EPS Attach without PDN connectivity 를지원하는 MME 로연결가능한지여부이에단말은해당 Cell 이원하는기능을지원하지않거나원하는 MME 로연결이불가능하다고판단하는경우 PLMN reselection 등을할수있다 Preferred and Supported Network Behaviour (PNB & SNB) ( 그림 9-7) 와같이단말은 Attach 를위해 Attach Request 메시지를송신하는경우해당 NAS 메시지를포함하는 RRC 메시지에단말의 CIoT EPS optimization capability 를포함해서송신할수있다. 이에 enb 는단말의 capability 를고려하여적절한 MME 를선택할수있다. 또한 enb 는 MME 에 Attach Request 를포함하는 Initial UE message 를전송하는경우, 해당단말이접속한 RAT Type (NB-IoT 또는 WB-E-UTRA) 를포함해서 MME 로전송하여 MME 가단말이접속하는 RAT type 을인지하여적절한동작을할수있도록한다. MME 는 Attach Request 메시지에포함된 PNB(Preferred Network Behaviour) 에따라해당단말에대한 SNB(Supported Network 129

136 Behaviour) 를결정해서 Attach Accept 메시지에포함해서응답한다. 본동작은 TAU 절차에도동일하게이루어진다. UE NB-IoT/eMTC RAT MME/ C-SGN RRC: Connection setup complete (CIoT EPS optimization capability, Attach Request (PNB)) S1AP: Initial UE message (Attach Request (PNB), RAT Type) RRC: DL Information Transfer (Attach Accept(SNB)) S1AP: DL NAS Transfer or Initial Context Setup Request (Attach Accept(SNB)) ( 그림 9-7) CIoT EPS Optimization 위한 Attach 절차 PNB 는아래와같은정보를포함하며단말은자신이지원하는 CIoT EPS Optimization capability 와데이터전송을위해 Control Plane CIoT PS optimization 을 선호하는지 User Plane CIoT EPS optimization 을선호하는지알릴수있다. - Whether Control Plane CIoT EPS optimisation is supported. - Whether User Plane CIoT EPS optimisation is supported. - Whether Control Plane CIoT EPS optimisation is preferred or whether User Plane CIoT EPS optimisation is preferred. - Whether S1-U data transfer is supported. - Whether SMS transfer without Combined Attach is requested. - Whether Attach without PDN Connectivity is supported. - Whether header compression for Control Plane CIoT EPS optimisation is supported. 여기에서 SMS transfer without Combined EPS Attach is requested 는 NB-IoT 만을 지원하는단말이설정할수있는값으로 TS 에명시된 Combined EPS attach 절차를수행할필요가없다. 130

137 S1-U data transfer is supported 는기존 DRB + S1-U 로데이터전송을할수있는 capability 로단말이 User Plane CIoT EPS optimization 을지원하는경우함께지원되어야한다. Attach without PDN connection is supported 는단말이 Attach 절차중 PDN connection 을함께하지않아도되는것을포함하는것으로이러한 capability 를가지는단말은모든 PDN connection 이해지되더라도 Detach 되지않고 EPS attach 상태로머물수있다. 이는단말이 SMS 만을지원하는경우즉 PDN connection 이필요없는경우에유용할수있다. MME 는단말로부터 Attach/TAU Request 를수신하면 SNB 정보를 Attach Accept 메시지에포함해서단말에송신하고이에단말은해당 SNB 값을기반으로 CIoT EPS optimization 이설정된다. SNB(Supported Network Behaviour) 은다음의정보를 포함한다. - Whether Control Plane CIoT EPS optimisation is supported. - Whether User Plane CIoT EPS optimisation is supported. - Whether S1-U data transfer is supported. - Whether SMS transfer without Combined Attach is accepted. - Whether Attach without PDN Connectivity is supported. - Whether header compression for Control Plane CIoT EPS optimisation is supported Optimized EPS Architecture option for CIoT 기존 S11 인터페이스가 control plane 만지원했던반면 EPS reference architecture 에서 Control Plane CIoT EPS Optimization 지원을위해 User plane 지원까지확장되어 S11-U 가추가로정의되었다. 또한 EPC(Evolved Packet Core) 구현 option 으로여러개의 EPS 엔터티 (MME, S-GW, P-GW) 가하나의물리노드에구현되어외부인터페이스가줄어드는형태인 C-SGN(CIoT Serving Gateway Node) 가아래 ( 그림 9-8) 과 ( 그림 9-9) 에정의되었다. 131

138 SGd SMS-GMSC / IWMSC / SMS Router S6a HSS CIoT UE CIoT Uu S1 E- UTRAN C- SGN T6a SGi SCEF CIoT Services ( 그림 9-8) CIoT 를위한구현옵션 ( 단말이로밍하지않은경우 ) VPLMN HPLMN SGd S6a SMS-GMSC/ IWMSC/ SMS Router HSS CIoT UE CIoT Uu S1 E- UTRAN C - SGN T6ai IWK- SCEF S8 T7 SCEF P - GW SGi CIoT Services ( 그림 9-9) CIoT 를위한구현옵션 ( 단말이로밍한경우 ) Support for Non-IP Data Delivery (NIDD) 기존 IPv4, IPv6 그리고 IPv4v6 타입 PDN connection 이외에 IP stack 을지원하지않는단말을위해 Non-IP 타입의 PDN connection 이추가되었다. Non-IP PDN 타입의경우 third party ( 즉 Application Server) 로의전송경로가 SGi 인터페이스를통하는경우와, SCEF 경로를이용하는경우모두지원이가능하며사업자의 deployment option 으로둘중하나를선택하거나둘다지원할수있다. SCEF 는 Release 13 에서 AESE(Architecture Enhancements for Service capability Exposure), MONTE(Monitoring Enhancements) 등 third party 에 service capability 를제공하기위해도입된 function/node 로 CIoT optimization 을위한 Non-IP data delivery 를위해서도사용할수있다. SGi 인터페이스로 Non-IP PDN connection 을지원하고싶은경우에 P- GW 에서 third party application server 구간에 Non-IP packet 을 IP capsulation/decapsulation 해서전송하며단말에서는해당데이터가 Non-IP 타입으로전송되며 P- GW 는해당단말에대해 IP 주소를할당하지만단말에제공하지는않는다. ( 표 9-1) 은 PDN connection 타입에따른 CIoT EPS Optimization 의설정방식을보여준다. Non-IP 132

139 PDN connection 이 SCEF 경로로설정되는경우단말의 Attach 및 PDN connection 설정시 MME 와 SCEF 사이의경로를설정하기위한 T6a Connection Establishment 절차가수행되며 SCEF 와 third party SCS/AS(Service Capability Server/Application Server) 와의인터페이스설정을위해 NIDD Configuration 절차가수행된다. 상세한내용은각각 TS 의 절 (T6a Connection Establishment) 및 절 (NIDD Configuration) 을참고한다. < 표 9-1> CIoT EPS Optimization 을위한 PDN connection 타입및특성 PDN connection 타입 Invoke SCEF (HSS) CP/UP Header Compression Data Path Allocating IP address Providing IP address to UE CP only NAS/MME SGi/S11-U O O IP N/A Both Either AS/eNB or NAS/MME SGi/either S1-U or S11-U O O O CP only SCEF X X Non-IP X CP only N/A SGi/S11-U X Both SGi/either S1-U or S11-U O X Control Plane/User Plane 열린형태의 PDN connection, Control Plane 으로고정된형태의 PDN connection 단말과네트워크가 Control Plane CIoT EPS Optimization 과 User Plane CIoT EPS Optimization 을모두지원하는경우, 혹은단말과네트워크가 Control Plane CIoT EPS Optimization 과 User Plane CIoT EPS Optimization 이아닌일반 User Plane (S1-U) 데이터전송을지원하는경우열린형태의 PDN connection 구성이가능하다. 즉 PDN connection 설정시 MME 가해당 PDN connection 에대해서 Control Plane Only Indicator 를지정하지않으면단말은송신할 Packet 의양에따라 Service Request 메시지를송신하여 User Plane setup 을통해데이터전송을하거나또는 Control Plane Service Request 메시지를송신하여데이터를 NAS PDU 에 encapsulation 해서 Data Transport in Control Plane CIoT EPS optimization 방식으로데이터전송이가능하다. Mobile terminated service 에대해서도네트워크단에서상황에따라 Initial Context Setup 을하거나 Initial Context Setup 동작없이 Data Transport in Control Plane CIoT EPS optimization 을이용해서데이터전송이가능하다. 단동일단말에대해 SGi 인터페이스로연결되는모든 PDN connection(s) 은한시점에서모두같은모드 ( 즉 133

140 Control Plane (SRB + S11-U) 혹은 User Plane (DRB+S1-U)) 만을운용할수한다. 즉 S11-U 와 S1-U 가한단말에대해동일시점에혼용되는경우는존재하지않는다. 네트워크는특정 PDN connection 이 Control Plane CIoT EPS Optimization 만을 사용해야한다고판단한경우해당 PDN connection 에대해 Control Plane Only Indicator 를활성화하며특히 SCEF 로연결되는 PDN connection 의경우단말이 enb 를통해 MME 로데이터를보내기때문에항상 Control Plane Only Indicator 를 활성화해야한다 Control Plane CIoT EPS Optimization (Data Transport in Control Plane CIoT EPS optimization) 단말이 Control Plane CIoT EPS optimization 을이용해서데이터를송신하는경우기존 Service Request 메시지가아닌 ( 그림 9-10) 즉 TS 의 5.3.4B2 절 (Mobile Originated Data Transport in Control Plane CIoT EPS optimization with P-GW connectivity) 의절차를이용해서데이터를전송한다. 단 SCEF 로 Non-IP data 를전송하는경우에도단말에서 MME 까지동일한절차를사용한다. 아래 Control Plane CIoT EPS Optimization 을이용해서단말이데이터를보내기위한 절차를설명한다. 0. 단말은 ECM-IDLE mode 이다. 1. 단말은송신할데이터가있는경우 RRC connection 을맺고 RRC connection complete message integrity protected 된 NAS PDU 를포함하여전송한다. NAS PDU 는 해당데이터가전송되어야하는 EPS Bearer ID 와 encrypted Uplink Data 를포함한다. 이는 Control Plane Service Request 메시지로전송된다. 또한단말은 Uplink 전송후 뒤따르는하향데이터의존재여부를알리는 Release Assistance Information 을함께 포함해서전송할수있다. 2. 단계 1 에서전송된 NAS PDU 는 S1-AP Initial UE message 를통해 MME 로 전송된다. 이때 NAS PDU retransmission strategies 를보조하기위해 enb 는단말의 Coverage Level 을 MME 로알릴수있다. 3. MME 는수신한 NAS PDU 의 integrity 를진단하고 decrypt 한다. MME 는해당 PDN connection 이 IP 타입이고 Header compression 이적용된경우 Header decompression 을수행한다. MME 는 security 관련절차를수행한다. 이때단계 4 ~ 9 는동시수행이가능하고단계 10, 11 은 security 관련절차종료후실행가능하다. 134

141 4. S11-U 가이전에설정되어있지않았다면, MME 는 Modify Bearer Request (MME address, MME TEID DL, Delay Downlink Packet Notification Request, RAT Type) 메시지를 S-GW 로전송한다. 현시점부터 MME 는단말에하향데이터전송이가능하다. 이때 Delay Downlink Packet Notification Request Information Element 의사용방법은 TS 의 절을참조한다. 또한 S11-U 의존재여부와상관없이다양한조건에따라추가적인정보를 Modify Bearer Request 메시지에포함해서 P- GW 로전송할수있다. 5~6. RAT Type 이바뀌었거나단말의 Location 정보 /Time Zone 정보또는 Serving Network id 가바뀐경우에 S-GW 는 Modify Bearer Request 메시지를 P-GW 로송신하고이에 P-GW 는 S-GW 에 Modify Bearer Response 메시지를송신한다. 7. 단계 4 에서 Modify Bearer Request 메시지를수신했다면 S-GW 는 MME 에 Modify Bearer Response (serving GW address and TEID for uplink traffic) 메시지로응답한다. MME 는수신한 S11-U user plane 을위한 S-GW address 와 S-GW TEID 를 S-GW 로상향데이터를포워딩하는데사용한다. 8. MME 는이시점부터상향데이터를 S-GW 를통해 P-GW 로전송할수있다. 9. 단계 1 에서단말로부터받은 NAS-PDU 에포함된 Release Assistance Information 을통해대응되는하향데이터가없음을인지한경우, 또한 MME 가보내야할송신데이터가없다고판단하면즉시단계 14 를수행하여단말의 connection 을해지할수있다. 그렇지않은경우 P-GW 는하향데이터를 S-GW 통해 MME 로전송하고 MME 는또한 enb 를통해단말로송신한다. 수신되는하향데이터가없는경우 enb 는 no activity 감지후단계 14 를시작하도록하여단말과의 connection 을해지시킨다. RRC connection 이살아있는동안은단말은상향데이터송신및하향데이터수신이가능하며어느때라도단말은 Release Assistance Information 을포함해서상향데이터전송이가능하다. 10. 단계 9 에서하향데이터를수신한경우, MME 는해당데이터에대해 encrypt 및 integrity protection 을수행한다. 11. 단계 10 을수행한경우, MME 는수신한하향데이터를 NAS PDU 에 encapsulation 해서 S1-AP downlink 메시지로 enb 에게전송한다. IP PDN 타입인경우, 단말과 MME 가 PNB/SNB 에의해 Header compression 이가능하면 encapsulation 전에 header compression 을수행한다. MME 는이전에수신한상향데이터에포함된 Release Assistance Information 이대응하는하향데이터가예상된다고지시되어있는경우, 더이상송신해야할하향 데이터가없는경우에는하향데이터송신후 enb 로 S1 UE Context Release Command 를전송하여단말과의 connection release 를명령한다. 135

142 12. enb 는수신한 NAS PDU 를 RRC downlink data 메시지에포함하여전송한다. 만약단계 11 에서 MME 로부터 Downlink NAS PDU 수신후 S1 UE Context Release 를바로수신했다면 enb 는단계 13 을수행하지않고바로해당단말의 connection release 를수행한다. 만약 Header compression 이적용되어있다면수신한 packet 의 IP header decompression 을수행한다. 13. enb 는일정시간동안단말에대한데이터송수신이감지되지않으면단계 14 를수행한다. 14. TS 의 절의 S1 release 절차를수행한다. 이는 MME 에의해명령되거나단계 13 에의해 enb 가개시할수있다. UE enodeb MME S - GW P- GW 0. UE is ECM-Idle 1. RRC Connection establishment (NAS DATA PDU with EBI) 2. S1-AP Initial UE Message (NAS DATA PDU with EBI) 3. Check Integrity and decrypt data 4. Modify Bearer Request 7. Modify Bearer Response 5. Modify Bearer Request 6. Modify Bearer Response 8. Uplink data 8. Uplink data 9. Downlink data 9. Downlink data 11. Downlink S1-AP message 10. Data encryption and Integrity protection 11. S1-AP UE Context Release Command 12. RRC DL Message (NAS DATA PDU with EBI) 13. No further activity detected 14. S1 release procedure ( 그림 9-10) Control Plane CIoT EPS optimization 을이용한발신데이터송신방법 Control Plane CIoT EPS optimization 의착신데이터수신방법은 MME 에서 paging 송신으로단말이 Service Request 절차를수행하는방법을따른다. 단말은 Service Request 메시지를 MME 로송신하고, MME 는이에대한하향데이터송신을 S1-AP 에 136

143 NAS PDU 를 encapsulation 해서 enb 로전송하면 enb 는 RRC 메시지에 NAS PDU 를 다시 encapsulation 해서단말로전송하는것으로자세한내용은 TS 의 5.3.4B.3 절을참조한다 User Plane CIoT EPS Optimization (Suspend/Resume procedure) 앞에서설명한바와같이 User Plane CIoT EPS Optimization 은단말을 ECM- Connected 에서 ECM-Idle 로전환시단말과 enb 에저장된해당단말의 AS context 를지우지않고 suspend 한뒤 ECM-Connected 전환시 Resume 절차를통해해당 Context 를재사용하는것으로구현된다. 단말이이동하는경우단말이자신이 Suspend 한 enb 을벋어나서 Resume 을시도할수있고이경우 enb 가 X2 인터페이스를통한 Context fetch 등을통해 Resume 이성공적으로가능할수있다. 단 Context fetch 가불가능하거나 enb 가유효한 AS context 를가지고있지않는경우에는 Resume 은실패하게되어 Service Request 절차를다시수행하게된다. 이에이동이많은단말의경우 Resume 이실패할가능성이존재한다. ( 그림 9-11) 은 Connection Suspend 절차로 S1 release 절차와동일하게 enb 가특정단말이 RRC-CONNECTED 인경우일정시간동안 activity 가감지되지않은경우 S1 release 대신 Connection Suspend 절차를수행하는것을설명한다. 1. enb 는 TS 의 Connection Suspend 를시작한다. enb 는 MME 에단말이 RRC connection suspended 되었음을알리고이에 MME 는해당단말을 ECM-IDLE 로전환한다. 단 S1AP, UE context 등단말의 resume 에필요한정보들은 enb, 단말그리고 MME 에유지된다. enb 는 S1 UE Context Suspend Request 메시지에단말의 Paging 에필요한 Recommended Cells 정보를함께포함할수있다. MME 는수신한 Recommended Cells 정보를저장했다가 paging 시사용한다. 또한 enb 는단말의 Enhanced Coverage 정보도함께 MME 에전송할수있다. 2. MME 는 S-GW 에 Release Access Bearers Request 메시지를송신하여단말의모든 S1-U bearer 를해지할것을명령한다. 3. S-GW 는단말에대한모든 enb 관련정보 (address and downlink TEIDs) 를해지하고 MME 에 Release Access Bearers Response 메시지로응답한다. 단, 이외 S- GW 에저장되어있는단말의 S-GW context 는영향을받지않는다. 만약해당단말에대해하향데이터가수신되면 S-GW 는 buffering 을실시하고또한 TS 의 절의 Network Triggered Service Request 절차를수행한다. 4. MME 는 enb 에 UE Context Suspend Response 메시지를송신한다. 137

144 5. enb 는단말의 RRC connection 을 suspend 할것을명령한다. 자세한내용은 TS 의 Suspend 절차를참고한다. UE enodeb MME Serving G 1. S1-AP: UE Contex t Suspend Request 2. Release Access Bearer s Request 3. Release Access Bearer s Response 4. S1 -AP: UE Context Suspend Response 5. RRC Connection Suspend ( 그림 9-11) enodeb initiated Connection Suspend 절차 ( 그림 9-12) 는 Connection Resume 절차를설명하는것으로, 단말은이전에 enb 로부터 connection suspend 를명령받은경우 ECM-CONNECTED 로전환하기위해 TS 의 절 Service Request 절차대신 5.3.5A 의 Connection Resume 절차를수행한다. 1. 단말은 TS 의 Radom Access 절차를수행한다. 2. 단말은 enb 가단말의저장된 AS context 정보에접근할수있도록관련정보를포함하여 RRC connection Resume request 를 enb 로송신한다. enb 는 security 점검을하고단말에 resume 된 radio bearers 리스트로응답한다. 이에단말은 EPS bearer state 동기화를실시하는데즉단말은 Control Plane CIoT EPS only 가아닌 PDN connection 에포함되는 Bearer 중 radio bearer 가할당되지않은모든 EPS bearer 를지엽적으로삭제한다. 만약디폴트 bearer 에해당하는 radio bearer 가할당되어있지않으면해당 default bearer 에대응하는모든 EPS bearer 를해지한다. 3. enb 는거절된 EPS bearer 정보를포함한 S1-AP UE Context Resume Request 메시지를 MME 로송신하여해당단말에대한 RRC connection 이 resume 되었음을알린다. 이에 MME 는 ECM-CONNECTED 로전환된다. MME 는해당단말에대해 Resume 을위해단말의 context 의존재여부를확인한다. 만약 enb 가디폴트 EPS bearer 를허락하지않았다면디폴트 EPS bearer 에대응되는모든 EPS bearer 를 non- 138

145 accepted bearer 로간주하고 MME 는 TS 의 절의 bearer release 절차를수행한다. 4. MME 는 enb 에 rejected EPS bearer 를포함하여 S1-AP Context Resume Response 메시지로응답한다. 5. 단계 4 에서 rejected EPS bearers 가포함되어있다면 enb 는 radio bearer 를재설정한다. 6. 이단계부터상향데이터가단말로부터 enb 를통해 S-GW 까지전송가능하다. enb 는 Connection suspend 절차시저장된 S-GW address 와 TEID 를이용하여상향데이터를전송한다. 7. MME 는 S-GW 에 PDN connection 별로 accepted EPS bearers 에대해 Modify Bearer Request (enb address, S1 TEID(s) (DL) for the accepted EPS bearers, Delay Downlink Packet Notification Request, RAT Type) 메시지를 PDN connection 별로송신한다. 만약 S-GW 가 Modify Access Bearers Request 를지원하면그리고 P-GW 로 signaling 을보낼필요가없는경우에단말에대해 MME Modify Access Bearers Request (enodeb address(es) and TEIDs for downlink user plane for the accepted EPS bearers, Delay Downlink Packet Notification Request) 메시지를대신송신할수있다. 이시점부터 S-GW 는단말에하향데이터송신이가능하다. 이때해당단말에대해 extended buffering 을위한 DL Data Buffer Expiration 이 set 되어있다면, MME 와 S-GW 는이후 TAU 절차시불필요한 user plane setup 동작을방지하기위해 DL Data Buffer Expiration 을해제한다. 8. S-GW 는 Modify Bearer Response (Serving GW address and TEID for uplink traffic) 메시지로 MME 에응답한다. UE enodeb MME Serving GW PDN GW 1. Random Access 2. RRC Connection Res 3. S1-AP UE Context Resume Req 4. S1-AP UE Context Resume Respon 5. RRC Reconfigurat 6. Uplink Data 7. Modify Bearer Re 8. Modify Bearer Res ( 그림 9-12) UE initiated Connection Resume 절차 139

146 Rate Control of user data using CIoT EPS optimization CIoT EPS optimization 을사용하는단말의데이터송수신트래픽양을제어하기위해아래와같이두개의 Rate Control 이정의되었다. 1) Serving PLMN Rate Control 2) APN Rate Control Serving PLMN Rate Control은 Serving PLMN의 MME를보호하기위한용도로사용되며, NAS Data PDU에의한 MME의시그널링 load를제어하는데사용된다. PDN connection 설정시, MME는단말과 P-GW 혹은 SCEF에 Serving PLMN이요구하는 Serving PLMN Rate Control 정보를알릴수있다. MME는 PDN connection이 S11-U를사용하고 Control Plane Only Indicator 가설정된경우에만해당 P-GW에 Serving PLMN Rate Control 정보를알린다. 또한해당 PDN connection이 SCEF를사용하는경우 SCEF에 Serving PLMN Rate Control을알린다. Rate Control 정보는사업자가제어하는값으로 "X NAS Data PDUs per deci hour" 로표현되며 X는 integer 값으로 10 보다작지않아야한다. 또한상향과하향에대해다른 Rate Control 값이정의되며단말은상향데이터에대한 Serving PLMN Rate Control을단말이생성하는 NAS data PDU 전송여부에적용한다. Rate control 값은그제한을넘는경우해당패킷을지우거나전송을미루는데사용된다. P-GW와 SCEF는하향방향의 Data PDU 전송을제어하는데사용한다. Serving PLMN Rate Control은 SMS에는적용되지않는다. 만약여러개의 PDN connectivity가하나의단말에설정된경우에는단말은모든 PDN connection에대해합해서 Serving PLMN Rate Control을적용한다. APN Rate Control은 P-GW 또는 SCEF가단말에 PCO(Protocol Control Option) 로상향 APN Rate Control 정보를줄수있다. APN Rate Control은 Serving PLMN Rate Control 과달리 Data Radio Bearers (S1-U) 와 Signaling Radio Bearers (NAS Data PDUs) 에같이적용된다. APN rate control 값은상향과하향데이터에개별적으로정의되며특정단위시간당허용되는메시지개수로표현된다. 또한 APN Rate Control의상한을넘은경우 normal reports가아닌 exception reports의전송가능성은개별 indication으로제어된다. 단말은상향 APN Rate Control을따라야하며 P-GW 혹은 SCEF로부터새로운값을받기전까지유효하다. APN Rate Control은 Serving PLMN Rate Control 이전에적용되며 APN Rate Control은통과했으나 Serving PLMN Rate Control의상한선에걸린경우 Control Plane CIoT EPS optimization 대신 User plane을이용해서데이터전송이가능할수있다. 140

147 9.4 Architecture Enhancements for Service Capability Exposure (AESE) 기술보고서 이동통신시스템은기본적으로고속데이터통신을위한연결성을제공하는데목적을두고발전되어왔다. 근래들어 IoT 가화두에오름에따라이동통신시스템은다른방향의발전을모색할필요가생겼다. IoT 통신은기존이동통신시스템을통해이뤄지던통신과는다른다음의특징을보인다 (IoT 애플리케이션에따라그통신특징이달라질수있음은자명하다 ). - 새로운형태의통신패턴 : 간헐적이며소량의데이터전달을요구 - 지연에민감하지않음 - 단말의배터리소모를줄이는것이중요함 - 사람의개입이없거나간헐적임 - 비슷한성향을가진다수의디바이스가존재 상술한특징을갖는 IoT 통신을이동통신시스템이더욱잘지원할수있도록하기 위해 Release 13 에서는 IoT 애플리케이션측에다음의서비스를제공해줄수있도록 표준화되었다. - 전송시간대및요금선택서비스 - 이동통신시스템혼잡알림서비스 - 요청기반 (on-demand) QoS 책정서비스 한편이동통신시스템이 IoT 애플리케이션측으로부터단말의통신패턴을받아이동통신시스템을최적화하는데사용할수있는기능도표준화되었다. 이는이동통신시스템에게도유용한기능이지만, 이동통신시스템최적화를통해 IoT 단말의배터리소모를줄일수있어 IoT 애플리케이션측에도이득을줄수있는기능이다. 이러한서비스및기능을지원하기위해서이동통신시스템의구성요소들은 SCS/AS 와정보를교환해야할필요성이생겼다. 보안및안정성유지를위해이동통신시스템의구성요소들이외부의 SCS/AS 와직접통신하는것은꺼려진다. 이에따라 이동통신시스템의최전방에서 ( 외부 SCS/AS 의관점에서보았을때 ) 이동통신 시스템을안전하게보호해줄문지기와같은역할을할수있는구성요소를정의할필요가생겼다. 그러한필요에따라 SCEF 가 Release 13 에서새로이정의되었다. SCEF 는밖으로는 SCS/AS 와상호작용하며안으로는이동통신시스템의다양한구성요소들과표준화된인터페이스를갖는다 ( 그림 9-13 참조 ). 141

148 Application Application Application... API 1 API 2 API 3 API n Service Capability Exposure Function OMA/ GSMA/ other SDOs TRUST DOMAIN 3GPP S6t Rx, Nt T6a/ T6b MB2 Tsp ISC Ns... 3GPP interface HSS PCRF MME/ SGSN BM-SC MTC- IWF S-CSCF RCAF Network Entity ( 그림 9-13) 여러구성요소와상호작용하는 SCEF (3GPP TS ) 전송시간대및요금선택서비스 SCS/AS 는배경데이터 (background data) 전송을수행할시간대와 background data 의크기및 background data 를받을단말수등의정보를 SCEF 로보내면서 background data 전송을위한요금협상을요청할수있다. 요금협상을요청하는메시지에는 SCS/AS 의식별자 (identifier, ID) 와참조번호 (reference ID) 가포함되어, 해당요청을다른요청과구분할수있다. SCS/AS ID 및 reference ID 를통한요청구분은다른서비스및기능에도동일하게적용된다. SCEF 는 PCRF 와 Nt 인터페이스를통해상호작용하며제공해줄수있는하나이상의전송정책을결정한다. 전송정책은전송시간대, 요금을반드시포함하여추가적으로데이터전송속도총합을포함할수있다. 데이터전송속도총합은 background data 를받을모든단말의데이터전송속도의총합이며, 이전송속도는실시간으로제어되는것은아니다. SCEF 는 reference ID 와함께전송정책을 SCS/AS 로전달하고 SCS/AS 는최종적으로전송정책을결정한다. Reference ID 는이후해당단말의정책및과금관련과정이촉발될때쓰인다. 142

149 9.4.2 이동통신시스템혼잡알림서비스 기술보고서 SCS/AS 는 SCEF 에게특정지역에서혼잡이있는지알려달라고요청할수있다. 이알림은일회성일수도있고여러번이뤄질수도있다. 특정지역은셀, 트래킹지역 (tracking area) 과같은이동통신시스템에서쓰이는표준단위일수도있고그밖의지리적지역일수도있다. SCEF 는이동통신시스템의혼잡을알아내기위해 RAN 혼잡인지요소 (RAN congestion awareness function, RCAF) 와상호작용한다. RCAF 는이름에서알수있듯 이동통신시스템의 RAN 혼잡을인지할수있다. 해당지역에혼잡이있을시 RCAF 로부터정보를받아 SCEF 는혼잡정보를 SCS/AS 에게전달한다 On-demand QoS 측정서비스 SCS/AS 는단말에대한데이터세션을특정 QoS 에따라전달되길원할수있다. 예를들어어떤공공안전 IoT 서비스를위한데이터통신은낮은지연및높은우선권을요구할수있다. SCS/AS 는단말의 IP 주소와필요로하는 QoS 를 SCEF 에게전달할수있고, SCEF 는 PCRF 와상호작용하여해당단말의세션을갱신한다 통신패턴기반이동통신시스템최적화기능 SCS/AS 는단말의통신패턴을이동통신시스템에제공할수있다. 통신패턴의상세내용은 < 표 9-2> 에정리되었다. < 표 9-2> 통신패턴 통신패턴매개변수주기적통신표시자통신주기통신기간주간통신시간이동성 설명단말의통신패턴이주기적인지나타냄주기적통신의경우얼마마다한번씩통신하는지나타냄주기적통신의경우한번통신할때얼마나통신하는지나타냄일주일중언제통신하는지나타냄움직이지않는단말인지나타냄 SCS/AS 는 SCEF 에통신패턴과애플리케이션레벨단말식별자를전달한다. SCEF 는 HSS 에게애플리케이션레벨단말식별자와통신패턴을전달하고 HSS 는 이에해당하는이동통신시스템내단말식별자를찾아낸다. HSS 는 MME 에게이동통신 143

150 시스템내단말식별자와함께통신패턴을전달한다. 통신패턴정보를이용해 MME 는 시스템최적화를수행한다 Extended proximity-based services 개요 3GPP 는 Release 12 에서근접성기반서비스 (Proximity-based services, 이하 ProSe) 기술을연구하여, 인접한단말간데이터를기지국을거치지않고직접보낼수있는기술을표준화하였다. 단말과단말간통신서비스는두종류가소개되었는데, 직접발견 (Direct discovery) 와직접통신 (Direct Communication) 이라일컬어진다. 직접발견서비스는인접한단말을발견하기위한메시지를보내는것을의미하며, 직접통신서비스는인접한단말끼리데이터를주고받는서비스를의미한다. Release 12 에서는표준화일정으로인하여직접발견및일대다직접통신 (One-to-many Communication) 서비스의기본적인동작을정의하는것에집중하여표준화완료하였다. Release 13 에서는공공안전 (Public Safety) 시스템을위한 ProSe 기능의확장이주로논의되었다. 이를확장된근접성기반서비스 (Extended Proximity-based Services), 즉 eprose 라고일컫는다. 재난상황발생시, LTE 기지국신호가도달하지않는 지역에서의단말간일대일통신을지원하기위하여직접통신 (Direct Communication) 기능의확장및 LTE 기지국신호밖의단말 ( 이하 Remote 단말 ) 을 LTE 에연결해주기위한 UE-to-network Relay 기능이중점적으로연구되었다. 이밖에도상업적인용도의근접성기반서비스도연구되었으며, 제한된사용자를발견하는기술및, 요청-응답기반의발견기술등이표준화되었다 공공안전서비스를위한근접성기반서비스 그룹멤버발견및릴레이단말발견 Release 12 에서의직접발견서비스는상업적인용도를위하여개발, 표준화되었다. Release 13 에서는직접발견서비스를공공안전용도를위하여사용하기위하여, 단말간직접그룹통신혹은단말-네트워크간릴레이통신을위한발견기능이개발되었다. 발견메시지는모델 A 로일컬어지는통보-관찰 (Announcing-Monitoring Model) 또는모델 B 로일컬어지는요청-응답 (Solicitation-Response Model) 로동작할수있다. 모델 A 는아래 ( 그림 9-14) 와같이, 하나의단말이불특정다수에게자신의존재를알리는메시지를보내는방식이다. 메시지를수신한단말은발신단말 (Announcing UE) 의정보및인접여부를알게되고, 이에따른후속동작 ( 예 : 직접 144

151 통신, UE-to-Network Relay) 을수행할수있다. 모델 B 는아래 ( 그림 9-15) 과같이, 발견자가발견하고싶은피발견자에대한정보를포함하여발견메시지를전달하면, 관련된피발견자가상기메시지에응답하는방식이다. 요청-응답메시지를주고받은단말은서로의단말정보및인접여부를알게되고, 이에따른후속동작 ( 예 : 직접통신, UE-to-Network Relay) 을수행할수있다. ( 그림 9-14) 모델 A: Announcing-Monitoring 모델의직접발견메시지전송방법 ( 그림 9-15) 모델 B: Solicitation-Response 모델의직접발견메시지전송방법 그룹멤버발견 (ProSe Group Member Discovery) 서비스를위해서단말은발견메시지에 ProSe UE ID 와 User Info ID, 그리고 Layer-2 Discovery Group ID 를포함한다. ProSe UE ID 는그룹멤버발견뒤이어지는그룹통신을위해사용될링크계층의단말식별자를의미한다. User Info ID 는발견메시지를보내는단말의애플리케이션계층의식별자로써, 애플리케이션계층에서의단말에대한정보를나타낸다. Layer-2 Discovery Group ID 는단말이속한그룹의링크계층식별자를나타내며, 같은그룹에있는단말은같은 Layer-2 Discovery Group ID 를가지고있기때문에, 링크계층에서해당그룹에대한메시지의여부를필터링할수있다. 단말은 ProSe UE ID 와 Layer-2 145

152 Discovery Group ID 를통하여링크계층의단말및단말이속한그룹을식별하고, 수신한 User Info ID 를애플리케이션계층에전달하여애플리케이션에서의단말정보를식별한다. User Info ID 는링크계층에서확인할수없다. 릴레이단말발견 (ProSe UE-to-Network Relay Discovery) 서비스를위해서단말은발견메시지에 ProSe Relay UE ID, Relay Service Code, 그리고 User Info ID 를포함한다. ProSe Relay UE ID 는링크계층에서사용되는단말식별자이며, Remote 단말이 Relay 단말발견후 UE-to-Network Relay 기능을사용하기위해직접통신을할때사용한다. Relay Service Code 는 Relay 단말이제공하는공공안전서비스로의연결성 (Connectivity) 을나타내는식별자이다. 이 Relay Service Code 를통해 Relay 단말과 Remote 단말이 UE-to-Network Relay 를사용하기위한인증과허가여부를판단할수있다. User Info ID 는애플리케이션계층에서확인하는사용자식별정보이다 일대일직접통신 (one to one direct communication) Release 12 에서는일대다직접통신 (One-to-many direct communication) 이 표준화되었고, 이는링크계층의 Group ID 를이용한그룹통신방식이었다. Release 13 에서는일대일직접통신 (one-to-one direct communication) 기술이연구되고표준화되었다. 일대일직접통신은 UE-to-Network Relay 기능을이용하는 Remote 단말과 Relay 단말사이에활용될수있다. 일대일직접통신은크게두절차를통해서연결을설정하게된다. 먼저각단말이일대일직접통신을위해서사용할링크계층의정보를교환하기위하여직접통신요청절차를수행한다. 아래 ( 그림 9-16) 과같이한단말이링크계층정보를포함하여직접통신요청 (Direct Communication Request) 메시지를전송하고, 이를수신한단말이상대단말과상호인증절차를수행하고링크계층의보안을수립한다. ( 그림 9-16) 일대일직접통신을위한연결을요청하여링크계층연결을맺는절차 146

153 그후두단말은하기 ( 그림 9-17) 와같이상호간사용할 IP 주소를할당하는절차를수행한다. IP 주소할당절차는 IPv4 와 IPv6 에따라다른절차를수행하게된다. 두단말이사용하는 IP 버전은상기일대일직접통신요청절차에서교섭된다. IP 연결수립후, 두단말이보내는일대일직접통신데이터는 IP 패킷의형태로전달된다. ( 그림 9-17) 일대일직접통신연결수립후상호간사용할 IP 주소할당절차 단말 네트워크간릴레이 (UE-to-Network Relay) ( 그림 9-18) UE-to-Network Relay 절차 단말은 ( 그림 9-18) 의절차를수행하여 UE-to-network Relay 서비스를이용할수있다. Remote 단말과 Relay 단말은 UE-to-Network Relay 서비스를이용하기위한허가정책및관련정보요소를 Provisioning 절차를통하여미리설정한다. 그후발견절차를통해서상호존재를확인한후, 일대일직접통신연결을수립한다. 그후 IP 주소를할당하게되면, Remote 단말은 Relay 단말을통하여 LTE 네트워크에접속, 데이터송수신이가능하다. Relay 단말은 Remote 단말에게멀티미디어방송 / 다중전송서비스 (MBMS: Multimedia Broadcast and Multicast Service) 를제공해줄수있다. Remote 단말이자신이속한 147

154 MBMS 그룹에대한정보를포함하여 Relay 단말에게요청하면 Relay 단말이해당 MBMS 트래픽을수신하여 Remote 단말에게전달할수있다. LTE 네트워크는 Remote 단말을인지하지못하고 Relay 단말에게서비스를제공하는것으로인지한다. 따라서과금및합법적감청 (Lawful Interception) 을위하여 Relay 단말은 Remote 단말에게제공한 UE-to-Network Relay 기능의사용내역을 LTE 네트워크로전송할수있다 직접통신에대한우선순위적용방법 Release 13 에서는직접통신을사용할때우선순위를적용하는방법을표준화하였다. 여러데이터가직접통신을통하여전송되어야할경우, 공공안전을위해서중요한데이터에우선순위를부여하기위해서고안된방법이며, 이를 PPPP(ProSe Per-Packet Priority) 라고부른다. PPPP 값은공공안전을위해사용되는애플리케이션에서결정하며, 단말의링크계층은전송할데이터와함께전달된 PPPP 를확인하여우선순위를 차별화하고, 이에따라직접통신을수행한다. Relay 단말이 Remote 단말에게 UE-to- Network Relay 서비스를통해서데이터를전달할때도 PPPP 를이용하여우선순위가 적용된다 상업적용도를위한근접기반서비스 Release 13 에서는상업적용도 (non-public Safety) 를위한직접발견방법도확장연구되었다. Release 12 에서는 Model A 로일컬어지는통보-관찰 (Announcing- Monitoring Model) 발견방법이표준화되었으나, Release 13 에서 Model B 로일컬어지는요청-응답 (Solicitation-Response Model) 발견방법이추가로표준화되었다. 또한 Release 12 의상업적용도를위한직접발견방법은개방형발견 (Open Discovery) 로써, 불특정다수에게자신의존재및인접성을알리는용도였다면, Release 13 에서는제한된발견 (Restricted Discovery) 를통하여자신에게허가된사용자에게만자신의인접성을발견하게하는방법이표준화되었다. 제한된직접발견서비스를위하여단말은애플리케이션서버와 ProSe Function( 인접성기반서비스를관리하는망내장치 ) 을통하여제한된사용자를발견할수있는코드를할당받는다. 제한된발견서비스를이용하는사용자들의단말들은이코드를이용하여직접발견서비스를수행, 상호인접성을확인할수있다. 이밖에도관찰단말 (Monitoring UE) 이있을경우에발견절차를수행하는주문형직접발견 (On-Demand Direct Discovery), 애플리케이션에서설정한메타데이터를직접발견메시지를통해서확인할수있는방법이표준화되었다. 148

155 10 SA6 주요기술 기술보고서 10.1 MCPTT 기술 SA6 는 3GPP 통신망위에서동작하는애플리케이션계층의긴요통신 (Critical Communication) 기술표준화를담당한다. Release 13 에서는국가의공공안전 (Public Safety) 을위한재난안전용무전서비스 (Mission Critical Push to Talk, 이하 MCPTT) 기술표준화를완료하였다. MCPTT 는라디오접속네트워크기술로 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network), 코어네트워크기술로 EPC(Evolved Packet Core) 를기반으로하며, 사용자간호연결및관리를위해 SIP core 를사용한다. 이외에도브로드캐스트기반그룹통신을위해 MBMS (Multimedia Broadcast/Multicast Service) 및 GCSE_LTE(Group Communication System Enabler for LTE), 망이붕괴한상황에서단말간직접통신을위해 ProSe(Proximity Based Service) 기술을사용한다. MCPTT 는소방관, 경찰관등정부기관의공무수행시사용될애플리케이션 기술이다. 관공서는 MCPTT 기술을사용하여그룹을생성및관리하고그룹통신이가능하게한다. 재난안전상황에서의통신을목표로하므로기존 LTE 기반음성서비스인 VoLTE 서비스보다높은우선순위를갖고망자원을할당받을수있으며, 망이붕괴된상황에서도통신이가능하도록한다. 또한, 정부기관의공무수행에사용될통신시스템이므로강력한보안이요구된다. ( 그림 10-1) 은 MCPTT 서비스제공을위해관련된기관간의관계를도식화한다. 이동통신사업자 A 는 MCPTT 서비스를위한 LTE 통신망및 SIP core, MBMS, GCSE, ProSe 등 3GPP 통신기술을제공한다. MCPTT 서비스사업자는애플리케이션계층의 MCPTT 시스템을제공하며, 해당시스템은이동통신사업자 A 의이동통신망위에서동작한다. 이를위해이동통신사업자 A 와 MCPTT 서비스사업자간계약이성립되어야한다. MCPTT 서비스사업자는정부기관과계약을맺고재난안전무전서비스인 MCPTT 서비스를제공한다. 이를통해정부기관은소속공직자들의그룹을관리하고통신서비스를제공할수있게된다. 이동통신사업자 A 가다른이동통신사업자 B 와 로밍계약을맺었을경우, MCPTT 사용자는이동통신사업자 A 의망뿐만아니라 이동통신사업자 B 의망에접속해서도 MCPTT 서비스를제공받을수있다. MCPTT 서비스사업자는국가의공공안전을위해정부기관에게제공하는 MCPTT 서비스이외에자체적인무전서비스를제공할수있다. 병원이나공항에서사용하는무전서비스가그예이다. 이경우, MCPTT 서비스사업자는 MCPTT 사용자와직접서비스계약을맺게된다. 149

156 MCPTT user agreement / MCPTT service arrangement MCPTT 사용자 (e.g. 경찰관 ) MCPTT 서비스사업자 MCPTT service arrangement 정부기관 (e.g. 경찰청 ) MCPTT user agreement PLMN operator service arrangement (includes PLMN subscription arrangement) 이동통신사업자 A PLMN roaming agreement 이동통신사업자 B ( 로밍지원 ) ( 그림 10-1) MCPTT 를위한기관관계도 (3GPP TS ) 10.2 MCPTT 구조 MCPTT 시스템은크게네트워크연결구조와네트워크단절구조로나뉜다. 네트워크연결구조에서는 MCPTT 단말이 LTE 망에접속하여 MCPTT 서비스를제공받는다. 네트워크단절구조에서는 MCPTT 단말이망에접속하지않고, 단말간직접통신을한다. 이는재난상황에서망이붕괴하였거나, MCPTT 단말이 LTE 커버리지밖에있는경우에사용될수있다 네트워크연결구조 MCPTT 서비스제공을위해시그널링계층에서 SIP core 가사용된다. MCPTT 서버는 SIP 애플리케이션서버로동작한다. MCPTT 서비스를사용하기위해 MCPTT 단말은 SIP core 의등록절차를수행해야한다. MCPTT 그룹통신및일대일통신호설정및관리를위해 MCPTT-1 참조점이정의되었으며 SIP(Session Initiation Protocol) 프로토콜이사용된다. 다른 MCPTT 서버와통신하기위해 MCPTT-3 참조점이정의되었으며, SIP 프로토콜이사용된다. 해당절차는 TS 을따른다. MCPTT 그룹관리, 서비스설정, 사용자 ID 관리를위해각각그룹관리서버 (Group Management Server, 이하 GMS), 설정관리서버 (Configuration Management Server, 이하 CMS) 및키관리서버 (Key Management Server, 이하 KMS) 가정의되었다. 각각의서버와통신하는그룹관리클라이언트 (Group Management Client), 설정관리클라이언트 (Configuration Management Client), 키관리클라이언트 (Key Management Client) 기능은 MCPTT 클라이언트 (MCPTT Client) 기능과함께하나의 MCPTT 단말에서동작한다. GMS, CMS, KMS 는 MCPTT 서비스뿐만아니라 Release 14 에서작업중인 MCVideo 및 MCData 150

157 서비스를위해서도공통적으로사용될수있는기능이므로공통서비스코어 (Common Service Core) 로분류된다. MCPTT server SIP-2 MCPTT-3 SIP core MCPTT server SIP-2 SIP-2 HTTP-1 HTTP-2 CSC-3 Group management server SIP-2 SIP-3 MCPTT-3 SIP-3 HTTP-1 HTTP-2 HTTP-3 CSC-7 SIP-2 HTTP-1, HTTP-2 MCPTT server MCPTT-1 MCPTT Client CSC-5 SIP-2 SIP-1 HTTP-1 HTTP-2 CSC-3 Group management server SIP-2 CSC-2 SIP-2 SIP core SIP-1 HTTP-1, HTTP-2 Group management client HTTP-1 Configuration management server CSC-10 HTTP-1, HTTP-2 SIP-2 SIP-1 CSC-4 HTTP-1, HTTP-2 Configuration management client CSC-9 HTTP-1, HTTP-2 Key management server CSC-8 HTTP-1, HTTP-2 Key management client ( 그림 10-2) 네트워크연결구조도 (3GPP TS ) SIP core 는등록, 서비스선택, 라우팅등의기능을제공하는하위개체들로 구성된다. SIP core 는 TS 에정의된 IMS(IP Multimedia System) 이거나, 내부동작은 IMS 의하위개체동작을따르지않더라도외부와의인터페이스는 TS 를따라야한다. 즉, SIP core 의외부인터페이스인 SIP-1, SIP-2, SIP-3 참조점은각각 TS 의 Gm, ISC/Ma, Mm/ICi 참조점을사용해야한다. 151

158 네트워크단절구조 기술보고서 네트워크단절구조에서는 MCPTT 단말이망과접속하지않은상태에서 MCPTT 서비스를사용자에게제공해야하며, 단말간통신을위해 ProSe 기술이사용된다. UE1 UE2 Media mixer Floor control server Media mixer Floor control server Floor participant MCPTT client Floor participant MCPTT client Configuration management client Group management client Configuration management client Group management client Application plane Application plane Signalling user agent client Signalling user agent client Signalling control plane Signalling control plane Media Signalling ( 그림 10-3) 네트워크단절구조도 (3GPP TS ) 10.3 MCPTT 기능 식별자및사용자프로파일 MCPTT 서비스제공을위해사용자는 2 개의식별자가필요하다. 첫번째식별자는 SIP core 에서사용되는공개사용자식별자 (Public User Identity) 로, TS 에정의된 IMPU 의기능을동일하게만족해야한다. 공개사용자식별자는 이동통신사업자에의해제공되거나, 만약 SIP core 와 MCPTT 서비스가같은신뢰 도메인에있을경우, MCPTT 서비스사업자가제공할수있다. 두번째식별자는 MCPTT 서비스를위해사용되는 MCPTT 사용자식별자로 MCPTT 서비스사업자에의해제공받을수있다. MCPTT 사용자식별자는하나이상의 MCPTT 사용자프로파일을갖는다. MCPTT 서버는공개사용자식별자와 MCPTT 사용자식별자간사상정보를관리하여, MCPTT 사용자식별자로호요청이왔을시, 해당사용자의공개사용자색별자로호연결요청을전달한다. MCPTT 그룹통신을위해 MCPTT 서버는 MCPTT 그룹식별자를정의하며, 이는해당그룹을관리하는 MCPTT 서버의공개서비스식별자 (Public Service Identity) 와사상된다. MCPTT 서버는하나이상의공개서비스식별자를가질수있다. 152

159 MCPTT 서비스설정 기술보고서 CMS 는 MCPTT 애플리케이션의서비스설정을담당한다. 네트워크연결구조의경우, CMS 는 CSC-4 참조점을정의하였으며, 서비스설정을위해 HTTP 프로토콜을 사용하고, 이벤트발생시 SIP 프로토콜을사용하여 MCPTT 단말에게알림을제공한다. 네트워크단절구조를위해 CSC-11 참조점이정의되었으며, 이벤트알림을제외한 모든기능이 CSC-4 와동일하다 MCPTT 그룹관리 GMS 는 MCPTT 서비스사업자가제공하는그룹의관리를담당한다. 즉, 특정그룹은하나의 GMS 에서관리하고해당그룹에속한 MCPTT 사용자는해당 GMS 를사용한다. MCPTT 단말과 GMS 는 C2C-2 참조점을이용하여그룹관련정보를설정할수있다. MCPTT 서버는 CSC-3 참조점을이용하여 GMS 와통신하며그룹정보를획득할수있다. CSC-2 와 CSC-3 는 HTTP 프로토콜을사용하며, 이벤트알림에대해서만 SIP 프로토콜을사용한다. 네트워크단절구조를위해 CSC-12 참조점이정의되었으며, 이벤트알림을제외한모든기능이 CSC-2 와동일하다 MCPTT 통신 MCPTT 사용자가그룹통신을하기위해서는해당그룹에대한가입 (affiliation) 이선행되어야한다. MCPTT 단말은가입요청메시지에해당 MCPTT 그룹식별자를포함하여 MCPTT 서버에게전송한다. MCPTT 서버는요청받은 MCPTT 그룹식별자에해당하는 GMS 와통신하여가입상태정보를업데이트한다. 그룹가입이승인되면, MCPTT 사용자는그룹의상태정보에대한알림을받을수있고, 그룹통신을시작할수있다. MCPTT 사용자는가입한그룹의멤버와그룹통신을하거나, 1 대 1 통신을할수있다. MCPTT 그룹통신은미리예정된 (Pre-arranged) 그룹통신과채팅 (chat) 그룹통신으로나뉜다. 미리예정된그룹통신의경우, 그룹멤버가그룹통신을시작하면해당그룹에가입한모든멤버가초청메시지를받는다. 반면, 채팅그룹통신의경우, 따로초청메시지를받지않고, 그룹통신에들어가길원하는멤버가개별적으로참여해야한다. 응급상황발생시보통 MCPTT 그룹통신보다우선순위가높은응급그룹통신 (MCPTT Emergency Group Call) 을할수있다. 그룹통신에는다수의 MCPTT 사용자가참여하고있으므로, MCPTT 서버는발언권제어기능을수행한다. 발언을원하는 MCPTT 사용자는 MCPTT 서버에게발언권요청메시지를보내고, MCPTT 서버는호상태, 사용자프로파일, 우선순위등을기반으로발언권승인여부를결정한다. 또한, 빠른통화연결을위해 MCPTT 단말은 MCPTT 서버와미리호를 153

160 설정해놓고, MCPTT 단말로부터통신요청이있거나, 통신요청을받았을경우, 미리설정한호를사용할수있다. < 표 10-1> MCPTT 제공기능 10.4 MCPTT 시스템구축시나리오 MCPTT 애플리케이션서비스, SIP core, EPS 의운영주체에따라 5 가지의 MCPTT 시스템구축시나리오를정의하였다. 각시나리오의운영주체가누군지에따라 사용자의식별자를관리하는주체도달라진다. ( 그림 10-4) 는 5 가지시나리오중 한가지예로 MCPTT 서비스사업자가애플리케이션서비스를제공하고, 이동통신 사업자가 SIP core 및 EPS 를제공하는시나리오이다. 이경우, MCPTT 서비스 사업자가 MCPTT 사용자식별자를할당하고, 보안을위해이동통신사업자는 MCPTT 사용자식별자정보를볼수없도록한다. Application services layer MCPTT service provider administered SIP core PLMN operator administered EPS SIP client MCPTT UE MCPTT client MCPTT service provider administered ( 그림 10-4) MCPTT 시스템구축시나리오 (3GPP TS ) 154