T T A T e c h n i c a l R e p o r t 기술보고서 TTAR-06.xxxx 제정일 : 2015 년 xx 월 xx 일 릴리스 12 기술규격분석 ( 기술보고서 ) Analysis of Release 12 Technical Specification(Technical Report)
기술보고서 TTAR-06.xxxx 제정일 : 2015 년 xx 월 xx 일 릴리스 12 기술규격분석 ( 기술보고서 ) Analysis of Release 12 Technical Specification(Technical Report) 본문서에대한저작권은 TTA 에있으며, TTA 와사전협의없이이문서의전체또는일부를 상업적목적으로복제또는배포해서는안됩니다. Copyrightc Telecommunications Technology Association 2015. All Rights Reserved.
기술보고서 서 문 1. 기술보고서의목적 본기술보고서의목적은이동통신분야의사실표준화단체인 (3 rd Generation Partnership Project, http://www.3gpp.org) 에서약 1년 6개월주기로발행하는신규기술규격세트 (Release) 의주요핵심기술을선정하여쉽게설명하고자하는데에있다. 2. 주요내용요약 본기술보고서는 2015년 3월발간된 Release 12 기술규격을대상으로국내 TTA 회원사가중점적으로활동한 SA(Service & Systems Aspects) 와 RAN(Radio Access Network) 의주요핵심기술들에대해설명하였다. 구체적으로는 Release 12를대표할수있는기술인직접통신 (D2D, ProSe), 이중접속 (Dual Connectivity), 스몰셀 (Small Cell), 그룹통신 (Group Communication), 3 다운링크및 2 업링크주파수집성 (Carrier Aggregation) 등이포함되었다. 3. 기술보고서적용산업분야및산업에미치는영향 WCDMA, LTE-Advanced 등을표준화한 는전세계이동통신산업을표준을통해주도하고있다. 본기술보고서에포함된 Release 12 기술은 4세대이동통신으로도불리는 LTE-Advanced( Release 10 ~) 가표준화된이후의연장선에있는진화기술이라고도볼수있다. 우리나라의기업들은 의이동통신표준화활동에적극참여하여국제적경쟁력을확보한결과, 2014년세계스마트폰시장점유율에서 1위를유지하는등의성과를이룩하고있다. 4. 참조표준 ( 권고 ) 4.1. 국외표준 ( 권고 ) - TS 23.303 Proximity-based services (ProSe); Stage 2 등 Release 12 시리즈표준, 2015. 4.2. 국내표준 - 해당사항없음 5. 참조표준 ( 권고 ) 과의비교 i TTAR-06.xxxx
5.1. 참조표준 ( 권고 ) 과의관련성 기술보고서 본기술보고서는 Release 12 기술규격의주요핵심기술을쉽게설명한기술보 고서로서참조표준의준용과같은직접적인관련성은없다. 5.2. 참조한표준 ( 권고 ) 과본표준의비교표 - 해당사항없음 6. 지식재산권관련사항 본기술보고서의 ' 지식재산권확약서 제출현황은 TTA 웹사이트에서확인할수있다. 본기술보고서를이용하는자는이용함에있어지식재산권이포함되어있을수있으므로, 확인후이용한다. 본기술보고서와관련하여접수된확약서이외에도지식재산권이존재할수있다. 7. 시험인증관련사항 7.1. 시험인증대상여부 해당사항없음 7.2. 시험표준제정현황 해당사항없음 8. 기술보고서의이력정보 8.1. 기술보고서의이력 판수제정 개정일제정 개정내역 제 1 판 2015.xx.xx 제정 TTAR-06.xxxx 8.2. 주요개정사항 해당사항없음 ii TTAR-06.xxxx
기술보고서 Preface 1. Purpose of Technical Report The purpose of this Technical Report is to easily explain Release 12 technology. is recognized as a De Factor standardization organization, and publish a new set of technical specification with a period of 18 months. 2. Summary of Contents This Technical Report explained the Release 12 technical specification which was published at Mar. 2015. It contained the core technology of Release 12, and describe the technologies progressed by TTA members in SA(Service & Systems Aspects) and RAN(Radio Access Network). More specifically, D2D, ProSe, Dual Connectivity, Small Cell, Group Communication, 3 DL/2 UL Carrier Aggregation, and etc. are contained as major Rel. 12 technologies. 3. Applicable fields of industry and its effect, which standardized WCDMA, LTE-Advanced, etc., lead the mobile industry through its specification. Release 12 can be considered as evolved technology of LTE-Advanced which was standardized at Release 10~. The Korean industries has actively participated in these standardization, and raised international competitiveness. As a result, Korean companies are maintaining the number one position in global smart phone market during 2014. 4. Reference Standards (Recommendations) 4.1. International Standards (Recommendations) - TS 23.303 Proximity-based services (ProSe); Stage 2 etc. Release 12 series Technical Specifications & Technical Reports, 2015. 4.2. Domestic Standards - None iii TTAR-06.xxxx
5. Relationship to Reference Standards(Recommendations) 기술보고서 5.1. Relationship of Reference Standards of this Technical Report is to easily explain Release 12 technology. There is no direct relationship of reference Standard. 5.2. Differences between Reference Standard(Recommendation) and this Technical Report - None 6. Statement of Intellectual Property Rights IPRs related to the present document may have been declared to TTA. The information pertaining to these IPRs, if any, is available on the TTA Website. No guarantee can be given as to the existence of other IPRs not referenced on the TTA website. And, please make sure to check before applying the technical report. 7. Statement of Testing and Certification 7.1. Object of Testing and Certification - None 7.2. Standards of Testing and Certification - None 8. History of Technical Report 8.1. Change History Edition Issued date Outline The 1st edition 2015.xx.xx Established TTAR -06.xxxx 8.2. Revisions - None iv TTAR-06.xxxx
기술보고서 목 차 1. 개요 1 2. 기술보고서의구성및범위 1 3. 참조표준 1 4. 용어정의 1 5. RAN 1 주요기술 2 5.1. LTE Device to Device Proximity Services 2 5.2. Small Cell 6 5.3. Further Enhancements to LTE TDD for DL-UL Interference Management and Traffic Adaptation 13 5.4. TDD-FDD Carrier Aggregation 20 6. RAN 2 주요기술 26 6.1. Dual Connectivity 26 6.2. Wireless LAN Interworking 31 6.3. HETNET Mobility 35 6.4. Smart Congestion Mitigation 38 6.5. MDT for Multimedia Broadcast/Multicast Service 39 6.6. Enhanced MTC 40 7. RAN 3 주요기술 42 v TTAR-06.xxxx
7.1. Inter-eNB CoMP 42 기술보고서 7.2. Next Generation SON 46 7.3. HeNB mobility 51 8. RAN 4 주요기술 56 8.1. Network assistance interference cancellation and suppression for LTE [NAICS] 56 8.2. Performance requirements of interference cancellation and suppression receiver for SU-MIMO 60 8.3. RRM enhancement for inter-frequency cells 63 8.4. Carrier Aggregation 65 9. SA 1/2 주요기술 71 9.1. ProSe 71 9.2. Group communication service enabler 78 9.3. WirelessLAN Interworking (esamog WLAN NS) 81 10. 요약 86 부속서 A. 의 Release 12 관련영문 Description 문서 87 vi TTAR-06.xxxx
기술보고서 Contents 1. Introduction 1 2. Constitution and Scope 1 3. Reference Standards 1 4. Terms and Definitions 1 5. RAN 1 Technology 2 5.1. LTE Device to Device Proximity Services 2 5.2. Small Cell 6 5.3. Further Enhancements to LTE TDD for DL-UL Interference Management and Traffic Adaptation 13 5.4. TDD-FDD Carrier Aggregation 20 6. RAN 2 Technology 26 6.1. Dual Connectivity 26 6.2. Wireless LAN Interworking 31 6.3. HETNET Mobility 35 6.4. Smart Congestion Mitigation 38 6.5. MDT for Multimedia Broadcast/Multicast Service 39 6.6. Enhanced MTC 40 7. RAN 3 Technology 42 vii TTAR-06.xxxx
7.1. Inter-eNB CoMP 42 기술보고서 7.2. Next Generation SON 46 7.3. HeNB mobility 51 8. RAN 4 Technology 56 8.1. Network assistance interference cancellation and suppression for LTE [NAICS] 56 8.2. Performance requirements of interference cancellation and suppression receiver for SU-MIMO 60 8.3. RRM enhancement for inter-frequency cells 63 8.4. Carrier Aggregation 65 9. SA 1/2 Technology 71 9.1. ProSe 71 9.2. Group communication service enabler 78 9.3. WirelessLAN Interworking (esamog WLAN NS) 81 10. Summary 86 Annex A. Release 12 high level description (English) 87 viii TTAR-06.xxxx
기술보고서 릴리스 12 기술규격분석 ( 기술보고서 ) (Analysis of Release 12 Technical Specification (Technical Report)) 1. 개요 본기술보고서는이동통신분야의사실표준화단체인 (3 rd Generation Partnership Project, http://www.3gpp.org) 에서약 1년 6개월주기로발행하는신규기술규격세트 (Release) 의주요핵심기술을선정하여쉽게설명을하였다. 2. 기술보고서의구성및범위 본기술보고서는 2015년 3월발간된 Release 12 기술규격을대상으로국내 TTA 회원사가중점적으로활동한 SA(Service & Systems Aspects) 와 RAN(Radio Access Network) 의주요핵심기술들에대해설명하였다. 구체적으로는 RAN 1의 D2D, Small Cell, RAN 2의 Dual Connectivity, Wireless LAN Interworking, RAN 3의 Inter-eNB CoMP, Next Generation SON, RAN 4의 Network assistance interference cancellation and suppression, Carrier Aggregation, SA1/2의 ProSe, Group Communication 등이포함되었다. 3. 참조표준 TS 23.303 Proximity-based services (ProSe); Stage 2 등 Release 12 시리즈표준, 2015. 4. 용어정의 ( 약어 ) D2D TDD FDD HETNET MDT MTC CoMP PSBCH Device to Device Time Division Duplex Frequency Division Duplex Heterogeneous Network Minimization of Drive Test Machine Type Communication Coordinated Multi Point Physical Sidelink Broadcast Channel 1 TTAR-06.xxxx
PSDCH PDCCH PSSCH D2DSS SCG MCG ANDSF Physical Sidelink Discovery CHannel Physical Sidelink Control CHannel Physical Sidelink Shared CHannel D2D Synchronization Signal Secondary Cell Group Master Cell Group Access Network Discovery and Selection Function 기술보고서 5. RAN 1 주요기술 5.1. LTE Device to Device Proximity Services D2D라는용어가언뜻떠올리는것으로기지국또는망의개입이없는디바이스간의통신, 사물인터넷등이있을수있겠으나 LTE의 D2D는이들과는사뭇다른개념으로정의되고있다. LTE D2D는적어도자원할당측면에서기지국의지배를받는다. LTE D2D는크게디스커버리와통신으로구분되고통신에앞서디스커버리가필요하지않다. 디스커버리는광고등을포함한상용목적으로커버리지내에서만사용되고통신은재난통신을위한공용목적으로커버리지안팎모두에서사용된다. D2D 는 LTE 에처음도입된개념으로 Rel-12 의특징을규정짓는대표기술이라할수 있다. D2D 를위해 Rel-12 에서새로정의된물리채널및물리신호로다음과같은것 들이있다. LTE 에서는 D2D 링크를사이드링크로부른다. PSBCH (Physical Sidelink Broadcast CHannel): 시스템및동기관련정보를전송하는채널이며 PD2DSCH (Physical D2D Synchronization CHannel) 이라고도한다. PSDCH (Physical Sidelink Discovery CHannel): 디스커버리메세지를전달하는채널이다. PDCCH (Physical Sidelink Control CHannel): D2D 통신채널을위한자원할당, 전송형식등을지시하는제어채널로 SA (Scheduling Assignment) 라고도불린다. PSSCH (Physical Sidelink Shared CHannel): 재난관련데이터가전송되는통신채널로 D2D 데이터채널로불리기도한다. D2DSS (D2D Synchronization Signal): 동기를지원하기위한시퀀스 ( 물리신호 ) 로 PD2DSS (Primary D2DSS) 와 SD2DSS (Secondary D2DSS) 로구성된다. LTE D2D 는 FDD 의경우상향링크스펙트럼을사용하고 TDD 에서는상향링크서브프레 임을사용한다. LTE D2D 를동기, D2D 통신, 디스커버리로구분하여설명하면다음과같 다. 5.1.1. 동기 2 TTAR-06.xxxx
기술보고서 D2D에서데이터를전송하는모든채널은 SC-FDMA를사용한다. 따라서 PSBCH, PSDCH, PDCCH, PSSCH에는 SC-FDM 파형이적용된다. D2DSS는데이터전송채널이아닌 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 이충분히작은시퀀스를전송하는물리신호이므로 DFT 프리코딩이없는 SC-FDM 파형을사용한다. SC-FDMA를사용하려면동시에통신에참여하는단말들은같은동기를사용하여야한다. 커버리지안의경우에는모든단말들이기지국이전송하는동기신호 (PSS/SSS) 를이용하여동기를획득할수있으나커버리지밖의 D2D 통신또는비동기망에서서로다른셀에존재하는단말간 D2D 통신 / 디스커버리를지원하기위해서는새로운동기신호와시스템및동기관련정보를제공하는채널을정의할필요가있었고이에따라 D2DSS와 PSBCH가정의되었다. D2D 통신의경우 D2DSS와 PSBCH가동시에전송되고, 디스커버리에서는 D2DSS만전송된다. 이들동기관련채널및신호전송을위해기지국은 40 ms 주기로서브프레임을할당할수있고, 조건이충족될경우단말은이자원을이용하여 D2DSS/PSBCH를주기적으로전송하여단말들간의동기확립을지원할수있다. 동기신호전송을위한조건이충족된단말은 ( 그림 5-1) 과같은방법으로 D2DSS/PSBCH 를전송할수있다. 40 ms Offset SFN#0 D2D 동기지원을위해할당된서브프레임 ( 조건충족 : D2DSS/PSBCH 전송있음 ) D2D 동기지원을위해할당된서브프레임 (D2DSS/PSBCH 전송없음 ) Time 중앙에위치한 6 RB PD2DSS PSBCH SD2DSS ( 그림 5-1) 동기채널 / 신호전송및자원할당 5.1.2. D2D 통신 통신을위해서는전파자원이필요하다. 커버리지안에서는기지국이 RRC 시그널링을통 하여, 커버리지밖에서는사전약속에따라 D2D 통신을위한전파자원이설정된다. D2D 통신에서전파자원은 ( 그림 5-2) 와같이 SA 풀과데이터풀로구성된다. D2D 통신은 SA 전송과데이터전송으로구성된다. 전송할데이터를가진단말은먼저 데이터전송과관련된자원할당, 전송형식등의내용을포함한 SA 를전송해야한다. SA 3 TTAR-06.xxxx
전송을위한자원의크기및전송형식은고정이다. 기술보고서 한번의 SA 전송을위해필요한시간 / 주파수자원을 SA 자원이라하며같은 RB 를사용 하는연접한두개의슬롯으로구성된다. SA 풀은같은크기의 SA 자원들로구성된다. D2D 통신은 Mode 1과 Mode 2 두가지로구분될수있다. 커버리지안에서만사용되는 Mode 1의경우기지국의지시에따라 SA 풀에서 SA 전송에사용될 SA 자원의위치와데이터풀에서데이터전송을위하여사용될자원의위치및전송형식이결정된다. Mode 1에서는스케쥴링주체가기지국이므로충돌이발생되지않는다. Mode 2는커버리지안팎에서사용되며, D2D 단말이스스로전송에사용될 SA 자원의위치와데이터자원위치및전송형식을결정하므로 Mode 2 통신에서는충돌이발생될수있다. 전송할데이터를가진단말은두개의 SA 자원을이용하여같은 SA를두번전송한다 (RV0, RV0). 주파수다이버시티효과를얻기위해두번째 SA 전송은첫번째전송에사용된주파수위치에서 SA 풀에할당된주파수의반만큼떨어진곳에위치한주파수를사용한다. 두번의 SA 전송은커버리지확대에도도움이되지만전이중이허용되지않는 D2D에서송신단말이어느정도범위에서다른송신단말이전송하는 SA의수신을가능하게하는효과도있다. D2D 단말은항상 SA 풀을감시한다. D2D 데이터를수신하고자하는단말은 SA 풀에있는모든 SA 자원에대한수신을시도한다음, 성공적으로수신된 SA 메세지에서 SA ID를추출하여야한다. 만일이 SA ID가 D2D 수신단말과연관되어있을경우, 단말은데이터풀내에서 SA가지시하는위치에서 SA가지시하는전송형식에따라데이터를수신하여야한다. SA 메세지에서관련된 SA ID를발견하지못한경우, D2D 수신단말은이 SA 풀과대응하는데이터풀을더이상감시할필요가없다. SA 메세지는비트맵형식을이용하여데이터풀에서사용할서브프레임들의위치와 Rel-8에서상향링크자원할당을위해정의된 DCI 형식을이용하여지정된서브프레임에서사용될 RB들의위치와서브프레임번호에따른주파수호핑제어정보들을포함하고있다. 이밖에도 SA 메세지에는 D2D 데이터의 MCS 정보도포함되어있어 D2D 수신단말은 SA 메세지를바탕으로 D2D 데이터를수신할수있다. 또한데이터풀에서사용할서브프레임들의위치를지시하는 SA 메세지내의비트맵은데이터풀이종료될때까지계속반복되도록하여하나의 SA 메세지로데이터풀에서 4N개의서브프레임을지시하도록하였다 (N은데이터풀의크기및비트맵형식에따라결정 ). 이경우 SA 메세지를전송한 D2D 단말은모두 N개의 TB를전송할수있다. 또각 TB마다 4개의서브프레임이할당되고순서대로같은 MCS가적용된 RV0, RV2, RV3, RV1 전송에사용된다. 4 TTAR-06.xxxx
saperiod saperiod 기술보고서 Offset SA pool Offset D2D Mode-2 data pool SA pool Offset D2D Mode-2 data pool Time SFN#0 DFN#0 SA 를위한 subframe/rb 추출 D2D 데이터를위한 subframe/rb 추출 RB 0 2 3 1 0 2 3 1 0 2 3 1 SA RV0 subframe TB#1 전송 RV0, RV2, RV3, RV1 TB#N 전송 RV0, RV2, RV3, RV1 ( 그림 5-2) Mode 2 에서의 SA 및데이터전송 D2D 재전송은수신단말로부터의피드백을필요로하지않는다. 송신단말은 TB 별로 약속에따라무조건 RV0, RV2, RV3, RV1 을전송한다. 재난통신에서전송할데이터를가진 D2D 단말은링크설정절차없는방송개념으로 설명한방법으로 SA 와데이터를전송하고, 수신단말들은 SA 풀감시를바탕으로데이 터를수신할수있다. 5.1.2. D2D 디스커버리 디스커버리전송을위해서도전파자원이필요하다. 커버리지안에서만사용되는디스커 버리전송을위해기지국은 RRC 시그널링을통하여 ( 그림 5-3) 과같이디스커버리풀 을설정한다. 디스커버리는광고, 쿠폰발행등의상용목적으로사용되며메세지크기, 전송형식등이고정되어있으므로 D2D 통신에서스케쥴링또는제어목적의 SA와같은채널을필요로하지않는다. 디스커버리송신단말은메시지를 ( 그림 5-3) 의디스커버리주기단위로반복전송하고, RRC 시그널링을통한기지국의지시에따라각디스커버리주기내에서의재전송도가능하다. 기지국은디스커버리주기내에서의재전송회수를 0, 1, 2, 3 중에서선택하여설정할수있고, 재전송이있을경우 RV0, RV2, RV3, RV1의순서대로전송한다. 한번의디스커버리전송을위해서필요한자원을디스커버리자원이라고하며주파수영역에서연접한 2개의 RB를사용하는인접한 2개의슬롯으로구성된다. 재전송없이디스커버리메세지를전송하려면주기단위로하나의디스커버리자원을선정하고재전송이있는경우에는주기마다재전송수만큼의자원을선택한다. 디스커버리자원을선택하는방법으로 Type 1과 Type 2B가있다. 디스커버리주기에서단말이무작위로디스커버리자원을선택하는것을 Type 1, 기지 국의지시에따라선택하는것을 Type 2B 라고한다. 또한디스커버리풀내의 k 번째 디스커버리주기에서선택된디스커버리자원의위치에서 k+1 번째디스커버리주기내 5 TTAR-06.xxxx
기술보고서에서동일한디스커버리메세지전송에사용되는디스커버리자원의위치를도출할수있다. 이것은커버리지를크게개선할수있을뿐아니라전이중이허용되지않는환경에서디스커버리송신단말이다른단말이송신하는디스커버리메세지를수신할수있도록해준다. 같은주기내에서재전송을위해서같은 RB를사용하는연접한서브프레임사용이고려되고있다. 광고의목적으로 D2D 송신단말이디스커버리풀에서디스커버리메세지전송을시작하면송신단말과인접한곳에위치한수신단말은빠른시간내에디스커버리메세지를수신하는반면먼곳에위치한수신단말은더많은디스커버리주기가경과한후에디스커버리메세지를수신할수있다. discoveryperiod discoveryperiod discoveryperiod Offset Time SFN#0 2 PRBs Intrainter ( 그림 5-3) 한번재전송시디스커버리전송 5.2. Small Cell Small cell은 RP-132073 에서승인하여 RAN #66 회의까지 work item 을진행하였다. HetNet 시나리오를가정하고, macro cell과 small cell 이연결되어백홀을통해정보공유가가능하다고가정한다. 20 ms ~ 50 ms의 latency를지니는비이상적백홀 (nonideal backhaul) 에서도동작하는방식을설계하기위해서, 이상적백홀 (ideal backhaul) 에기반한 Rel-11 CoMP 이외의기술을대상으로논의하였다. ( 그림 5-4) 고려하는소형셀시나리오 6 TTAR-06.xxxx
기술보고서 Rel-12 small cell 아이템은 small cell cluster의개념을도입해서이를효율적으로지원하는규격작업을수행한다. Small cell cluster는지리적으로인접한 small cell 들의집합으로써, 대개의경우하나의 macro cell ( 혹은 sector) 안에한두개의 cluster가위치하여단말에게높은전송량을제공하기위해도입한다. Lightly loaded network 의경우 (e.g., RU 20% 이내 ), 단말은지리적으로가까운소형셀로부터높은 SINR을얻고큰 TB를할당받는다. Rel-8부터사용하는 MCS 보다더높은전송량을적용하는새로운 MCS (e.g., 256 QAM) 를도입할수있다. High loaded network 의경우 (e.g., RU 60% 이상 ), 단말은심한간섭을느끼기때문에셀간 interference 를적절히제어해야시스템전송량을높일수있다. Light loaded network 이라도 dense small cell cluster (e.g., 10 cells in one cluster) 인경우라면, common control channel 이서로심한간섭을미쳐서 common control channel의 coherent detection/demodulation 이어려울수있다 (e.g., cell id detection error 가 0.1 % 이상 ). Inter-cell interference 조절을위해서, small cell cluster 에속한일부의 small cell을적절한시간 (~ 수십 ms) 단위로셀의상태변환 (on/off) 하고셀간 traffic load balancing 을수행한다. 소형셀의상태변환에걸리는시간을줄이기위해서꺼진소형셀도일부신호 (e.g., CRS, CSI RS) 를낮은주기 (e.g., 40 ms) 로전송하여단말이소형셀의상태에무관하게 RRM 측정할수있도록한다. 그밖에도, 만일 Small cell 들이촘촘히위치한경우에셀간동기를맞추고있다면 intercell interference 조절을위한방식을다양하게적용할수있다. TDD에서는같은 band 내에서동일주파수나다른주파수에서셀간동기는필수적이다. 유선망 (e.g., IEEE 1588), GNSS 을통한셀간동기획득이힘든경우에는무선을통한동기획득 (e.g., 3us 이내 ) 을수행할수있다. 소스소형셀이미리약속한신호 (e.g., CRS, PRS) 를보내면타겟소형셀이이를기반으로동기를획득한다. < 표 5-1> 소형셀시나리오의분류 셀배치 동작주파수 F1=F2 F1 F2 Macro cell (outdoor) Small cell (outdoor) Scenario 1 Scenario 2a Small cell (indoor) N/A Scenario 2b No macro cell Small cell (indoor) Scenario 3 이미 Rel-8/9/10/11 에서규격화하여사용할수있는 HetNet 기술은 ICIC (freq domain), eicic (CRE, ABS), FeICIC, CoMP 등을포함한다. 기존의 HetNet 시나리오에서는강한간섭신호 (i.e., 매크로셀이소형셀에게미치는간섭 ) 가하나존재하는경우를주로다뤄왔는데, Rel-12 HetNet 시나리오에서는소형셀클러스터를고려하면서소형셀간강한간섭신호가다수존재하기때문에기존 HetNet 기술에서개선이필요하다. 5.2.1. Higher order modulation 7 TTAR-06.xxxx
기술보고서단말이서빙셀의중간에위치하여높은 SINR (i.e., 20 db 이상 ) 을얻는경우에는 64 QAM 이상의높은변조율을갖는것이바람직하다. 하향링크 256 QAM 을도입하여이러한 high SINR 시나리오를지원한다. 256 QAM 을전송하기위해서낮은 Tx EVM (e.g., 3 % ~ 4 % 이내 ) 을가져야한다. 전력증폭기의특성상높은동작전력에서는 EVM 이늘어나기때문에, 중형기지국 (e.g., 20 dbm ~ 24 dbm) 에서주로 256 QAM 을지원할것으로예상된다. 단말이 256 QAM 을지원하는경우, CQI table 에서 256 QAM 을포함해야하며, MCS table 에서 256 QAM 을지정해야하며, TBS table 에서 256 QAM 을위한더큰 TBS 가필요하다. CSI feedback overhead 를고려해서 Rel-8 CQI table 과동일하게 256 QAM CQI table 도 16 가지만포함하도록정의하였다. 이를위해서 QPSK 에해당하는 SE 부분을일부삭제하고, 대신 256 QAM 을지원하는 SE 부분을추가하였다. DCI overhead 를고려해서 Rel-8 MCS table 과동일하게 256 QAM MCS table 도 32 가지를포함하도록정의하였다. 이를위해서 QPSK 에해당하는 SE 부분을일부삭제하고, 대신 256 QAM 을지원하는 MCS 와재전송 index 를추가하였다. 256 QAM 을설정하는경우에는단말이일반적으로높은 SINR 을겪기때문에낮은변조율이덜필요할것으로예상되어 QPSK 에해당하는부분과 256 QAM 에해당하는부분을교환하였다. < 표 5-2> Rel-8 CQI table 과 Rel-12 에서도입하는 256 QAM CQI table (a) Rel-8 CQI table (b) 256 QAM CQI table 8 TTAR-06.xxxx
기술보고서 < 표 5-3> Rel-8 MCS table 과 Rel-12 에서도입하는 256 QAM MCS table (a) Rel-8 MCS table (b) 256 QAM MCS table 서빙셀은단말이 256 QAM 을수신할수있다고판단하면, RRC signaling 을통하여, 단말에게 256 QAM 을포함하는 CQI/MCS/TBS table 을설정한다. PDSCH 전송의경우, TM 1 ~ TM 9 로설정된단말의경우, Rel-10 subframe measurement set 마다독립적으로 CQI table 을설정할수있지만, MCS table 은 256 QAM 이설정된 subframe measurement set 이있는경우에만 256 QAM MCS table 을사용한다. TM 10 으로설정된단말은모든 CSI process 와모든 subframe measurement set 에서동일한 CQI table 을사용하고, 모든 PQI set 에서동일한 MCS table 을사용한다. PMCH 전송의경우, MCCH 는 256 QAM 을지원하지않으며, MTCH 는 256 QAM 을지원한다. 5.2.2. Cell on/off and discovery 고려하는시나리오는주로소형셀들을촘촘히배치하여 small cell cluster 를이루는경우를포함한다. 하향링크전송량을높이기위해서간섭관리가매우중요하다. 이를위해서소형셀클러스터에속한소형셀들의 on/off 상태변환을수행할수있다. 트래픽부하가증가한 off 상태의소형셀은 on 상태로재빨리변환하고, 트래픽부하가적은 On 상태의소형셀은 off 상태로변환할필요가있다. 소형셀이 on 상태에서 serving 단말들을인접소형셀에게트래픽부하 (load) 를넘기고해당소형셀은 off 9 TTAR-06.xxxx
기술보고서상태로변환하는방법을고려할수있다. 해당소형셀이 off 상태이므로인접소형셀은간섭의양이감소하여, 간접적으로는하향링크전송량이증가하는효과를예상할수있다. 한편, RRC_IDLE 단말은소형셀 (serving cell) 로부터중요한정보 (e.g., SIB, paging) 를주기적으로수신해야하는경우가있고, 기존 (legacy) 단말은소형셀의상태변환기능을지원하지않기때문에, 이러한경우에는소형셀이상태변환을수행하지않고항상 on 상태로유지해야한다. 또한 Rel-12 단말도해당소형셀을 PCell 로간주하는경우에도항상 on 상태를유지한다. 반면, 소형셀에서서빙받는모든단말이해당소형셀을모두 SCell 로간주하는경우에는, 소형셀이상태변환을수행할수있다. On 상태의소형셀은제어채널 (e.g., PDCCH), 파일럿 (e.g., CRS, DM-RS), 데이터 (PDSCH) 를매서브프레임마다전송한다. Off 상태의소형셀은간섭관리측면에서아무런신호도전송하지않는것이바람직하다. 하지만, study item 단계에서의성능평가를통하여, 소형셀의상태변화가충분히빨라서 (i.e., ~ 수십 ms) traffic load 변화에빠르게대응하면하향링크전송량이증가하는것을관찰하였다. 따라서 off 상태의소형셀은최소한의신호 (discovery signal: DRS) 을전송하여 on 상태로의전환이빠르게일어날수있도록한다. 1 ms DRS subframe DRS subframe DRS subframe 1 ms ( 그림 5-5) FDD 시스템 DRS occasion 의예시 Rel-12에서도입하는 DRS 는 Rel-8 PSS, Rel-8 SSS, Rel-8 CRS port 0 의조합으로이루어지며필요한경우에는 Rel-10 CSI-RS port 15 를추가로설정할수있다. 위그림에서는인접소형셀들이동일한 PCI 를사용해서 CSI-RS 를사용하는시나리오를도시한다. 각소형셀은 CSI-RS port 15 에대응하고, 단말은연속한 3개의서브프레임에서 DRS 를수신한다. 단말의서빙셀은 off 상태에있기때문에단말에게 PDCCH 를전달하지않고도시한서브프레임들에서 PDSCH 를포함하지않는다. 서빙셀의 CRS port 는 2개이지만 off 상태에있기때문에 CRS port 1 은전송하지않는다. 단말은소형셀로부터 PSS 과 SSS 를통하여해당소형셀과의대강의시간동기와주파수동기를얻는다. CRS port 0 을이용해서정확한시간동기와주파수동기를얻는다. 만일 CRS 만을사용해서 DRS 를설정한경우에는 CRS 만을이용해서 RRM 측정하며, CSI- RS도추가로 DRS 를설정한경우에는 PSSS/SSS/CRS 를이용하여획득한동기를바탕으로 CSI-RS 만을이용해서 RRM 측정한다. 10 TTAR-06.xxxx
기술보고서 소형셀이 on 상태혹은 off 상태에무관하게 DRS 를전송한다. DRS 은소형셀의상태변환을위해전송하며, 소형셀의빠른상태변환은소형셀클러스터에서의간섭관리측면에서큰도움이된다. 만일인접한소형셀들이동기를맞추어 DRS 를전송하면, 이를수신하는단말은적은배터리소모를통하여동주파수 / 타주파수 (intrafrequency/inter-frequency) RRM 측정을수행할수있는장점이있다. 단말이 DRS를수신하는예를아래그림에도시하였다. DRS occasion 을정의하여연속한다수의각하향링크서브프레임에서 DRS를포함하도록한다. 단말이다수개의주파수에서타주파수 RRM 측정을수행하기때문에 RRC 시그널링부담을줄이기위해서, DRS occasion 을소형셀별로설정하기보다는, 단말의입장에서주파수별로 DRS 수신시점을 DMTC (DRS measurement timing configuration: DMTC) 으로별도로설정한다. 예에서는주파수별로소형셀들은시간동기화가정확히되지않은경우를고려했다. 동주파수 (F1) 관찰은단말이 40 ms 마다 DMTC 에서수행한다. 서빙셀은 F1 에서 40 ms 마다 DRS occasion 을전송하며, DRS occasion 은 2 ms로이루어져있다. 단말은 DMTC 에서 DRS occasion 의시작위치를 SSS 를포함하는서브프레임으로부터알수있다. 만일해당소형셀이 on 상태이면, 모든서브프레임에서 CRS port 0 을전송하지만, 만일해당소형셀이 off 상태이면, DRS occasion duration 에포함하지않는서브프레임에서 CRS port 0 을전송하지않는다. 단말이타주파수 (F2 혹은 F3) 관찰을수행하는경우, 단말은 80 ms 마다 DMTC 에서수행한다. 단말이측정갭 (measurement gap) 을설정받아서타주파수관찰을수행하는경우에는측정갭길이 (measurement gap length) 에해당하는 6 ms 안에서 F2 와 F3 를모두수행해야한다. 따라서서빙셀은적절한측정갭주기 (MGRP) 와적절한 DMTC 를설정함으로써단말이모든주파수에서타주파수관찰을수행할수있도록한다. 예에서는 MGRP 40 ms, F2 의 DMTC 주기를 80 ms, F3 의 DMTC 주기를 80 ms 로설정하여, 단말이 DRS occasion 을측정한다. F2 에서 DRS occasion duration 은 3 ms 이며, F3 에서 DRS occasion duration 은 4 ms 에해당한다. 단말은 CRS port 0 의존재유무를통하여간접적으로 DRS occasion duration 을추정할수있다. 반면, DMTC duration 은규격에따라 MGL 과동일하게 6 ms 로정한다. DMTC period (40 ms) F1 DMTC Measurement gap DRS occasion F2 F3 MGRP (40 ms) ( 그림 5-6) 타주파수측정을포함하는 DRS 측정 11 TTAR-06.xxxx
기술보고서 Rel-12 규격에서정의하는 DMTC 의설정정보는주파수별로아래정보를포함한다. - DMTC periodicity (40 ms, 80 ms, 160 ms) - DMTC offset - Maximum allowed measurement bandwidth - Neighbor cell/tp list Neighbor TP list 에속한각 TP 에대해서, 아래의정보를설정한다. - PCI - CSI-RS 의정보 (scrambling ID, RE configuration) - CSI-RS subframe offset (DRS occasion 에서의위치 ) - MBSFN subframe configurations - TDD UL-DL configurations (TDD 인경우 ) 단말이 DMTC에서수행하는 RRM 측정은 DRS 를기반으로한다. 만일 CRS port 0 만 DRS 로전송하는경우에는, 기존 Rel-8 RSRP 를그대로적용할수있다. 만일 CSI-RS port 15 도함께 DRS 로전송하는경우에는 CSI-RS 의수신세기를바탕으로 CSI-RSRP 를측정할수있다. 만일 CRS port 0 로 DRS 를전송하며단말이 RSRQ 를측정하는경우에는 RSSI 를해당 DRS 서브프레임의모든 OFDM symbol 에서측정한다. 이는 RSRQ 를측정할때, RSRQ 를측정하는서브프레임을지정하는경우에는 RSSI 를해당서브프레임의모든 OFDM symbol 에서측정하는정의를그대로따르고있다. DRS 도 RSRQ 를측정할수있는서브프레임이지정되어있다고해석할수있기때문이다. CSI-RS port 15 에기반한 RSRQ 는합의하지못해서 Rel-12 에서도입하지않았다. 5.2.3. Radio interface based synchronization 고려하는시나리오는주로시나리오 2b에서소형셀과매크로셀의동기획득, 동일한소형셀클러스터에서의소형셀간동기획득, 서로다른소형셀클러스터에속한소형셀간동기획득등을포함한다. 이때셀간동기는 3 us 이내로획득할수있어야한다. 만일 CoMP, eicic, FeICIC, embms 를위해서는더욱정확한동기가필요하다. 소스소형셀은동기신호 (listening RS: LRS) 를전송하고, 타겟소형셀은이를수신하여소스소형셀과의동기를획득한다. 이러한셀간동기의품질은몇가지요소의영향을받는다. 예를들어, 타겟소형셀이수신한신호의품질 (e.g., SINR), 소스소형셀이전송한 listening RS 종류, 소스소형셀과타겟소형셀의전송지연시간 (propagation delay), 소형셀클러스터의홉 (hop) 수등의영향을받는다. LRS는사용하는 RE가주파수축밀도가높을수록시간및주파수동기성능에유리하며, LRS subframe 의주기는낮을수록오버헤드가낮기때문에유리하다. 12 TTAR-06.xxxx
기술보고서 REs for CRS with 2 ports Control area TX/RX switching Control area TX/RX switching REs for CRS REs for PRS Control area TX/RX switching REs for CRS REs for PRS (a) port 0/1 (b) port 0/6 (c) port 0/1/6 ( 그림 5-7) Listening RS 의 PRB pair 도시 ( 출처 : R1-141937) LRS로써 LTE에서활용가능하면서도위의조건에부합하는 CRS와 PRS의조합으로 LRS를설계하였다. 즉, CRS port 0 를기본으로하고, 필요한경우 CRS port 1 혹은 PRS port 6를추가로설정할수있다. 이때, LRS subframe 의주기는 1.28 sec, 2.56 sec, 5.12 sec, 10.24 sec 중의하나를선택하여사용한다. 각소형셀은다른인접소형셀들의동기획득을위해서자신의동기에기반한 LRS를전송할수있다. 이러한경우, 너무많은단계 (stratum level) 를거치는경우, 마지막타겟소형셀의동기성능이나빠질수있기때문에이를 3 단계이내로제한한다. LTE FDD system 의경우, 소스소형셀의하향링크에서 LRS를전송하면, 타겟소형셀이가지고있는하향링크수신기로동기를획득한다. LTE TDD system의경우, 소스소형셀의하향링크서브프레임에서 LRS를전송하면, 타겟소형셀은하향링크수신기로동기를획득할수있다. 이처럼소스소형셀과타겟소형셀의서브프레임설정을적절히조절하여, 타겟소형셀이소스소형셀의 LRS를수신할수있어야한다. 이를위해서타겟소형셀은 serving 단말에게 MBSFN subframe을설정할수있다. 예를들어위그림에서처럼, 타겟소형셀은 LRS subframe 의 data region 에서 Tx/Rx를전환하여소스소형셀로부터 LRS를수신하고다시 Tx/Rx 를전환할수있다. 혹은 guard period를조절하여하향링크전송을피하고 LRS를수신할수있도록한다. 5.3. Further Enhancements to LTE TDD for DL-UL Interference Management and Traffic Adaptation 향후 LTE 시스템의셀배치시나리오중하나는매크로셀과소형셀이혼재된 heterogeneous network 구조이다. 이때소형셀에주로고려되는 3GHz 이상의고주파수대역은대체로 unpaired spectrum인경우가많으므로 duplex scheme으로 TDD를적용하는것이유리하다. 또한소형셀의 traffic은 bursty하고 time-varying한특성을가지므로 TDD의특징인가변적인 UL/DL traffic 비율할당이장점이된다. 기존규격에서도 UL/DL configuration을 semi-static하게변경하는것이가능하나, 13 TTAR-06.xxxx
기술보고서실제 TD-LTE deployment는적어도지역별로동일주파수의셀들에동일한 UL/DL configuration이설정된다. 이는인접셀간 UL/DL configuration이다를경우발생하는기지국간간섭 ( 기지국에서기지국으로전달되는신호의간섭 ) 을억제하기위함이다. 따라서기존규격만으로는셀의순시적인 traffic 상황을고려한 UL 및 DL 자원활용에제약이있다. 또한기존규격의 UL/DL configuration 재설정의최소주기는 640 ms으로매우길다. 이에 에서는 Further enhancements to LTE TDD for DL-UL interference management and traffic adaptation ( 약칭 TDD eimta) 이라는제목으로 Release-11 study item (SI) 및 Release-12 work item (WI) 에서 TDD 셀의 UL/DL configuration의동적인설정을지원하기위한규격을표준화하였다. 2014년 11월현재물리계층규격의 CR 문서를작성중이다. TDD eimta WI에서우선적으로고려한타겟시나리오및기본가정은다음과같다. Scenario 3: 복수개의 outdoor 피코셀들이동일한주파수에서동작하는경우 Scenario 4: 복수개의 outdoor 피코셀들이동일한주파수에서동작하고, 복수개의매크로셀들이다른주파수에서동작하는경우 ( 그림 5-8) - 이때매크로셀들은동일한 UL/DL configuration으로고정적으로설정되고 outdoor 피코셀들은 UL/DL configuration의동적인재설정, 즉 eimta가적용될수있음 Pico Cell 1 DL Transmission D Macro Cell DL Transmission D Pico Cell 2 UL Transmission U ( 그림 5-8) TDD eimta Scenario 4 [ 출처 : R1-134120] 새로운 TDD UL/DL configuration 을도입하지않음. 즉, < 표 5-4> 을구성하는 기존 7 개의 UL/DL configuration 만을고려함 < 표 5-4> TDD UL/DL configurations UL-DL Config. DL-to-UL Switch-point periodicity Subframe number 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5 ms D S U U U D S U U U 1 5 ms D S U U D D S U U D 2 5 ms D S U D D D S U D D 3 10 ms D S U U U D D D D D 4 10 ms D S U U D D D D D D 14 TTAR-06.xxxx
5 10 ms D S U D D D D D D D 6 5 ms D S U U U D S U U D 기술보고서 Release-12에서도입된 TDD eimta 규격은크게 UL/DL reconfiguration signaling의도입, HARQ reference timing의도입, subframe set 기반의 backhaul signaling, UL 전력제어, CSI reporting 등을포함한다. 합의사항이많고복잡하므로본문서에서는각이슈별로핵심적인내용만을추려서설명한다. 5.3.1 Reconfiguration signaling TDD eimta의가장큰특징은 TDD 셀의 UL/DL configuration 동적재설정기능이다. 따라서 기지국이 단말에게 UL/DL configuration을 재설정하기 위한 signaling을 정의해야한다. UL/DL configuration의 reconfiguration signaling으로 WI 초기에 implicit PHY signaling과 explicit PHY signaling이논의되었다. Implicit signaling은단말이 UL grant의유무로 subframe의전송방향을판단하는방식으로 signaling이추가로 요구되지않는다는장점이있으나다음의이슈들이문제점으로부각되었다. eimta가설정된단말이더많은 subframe에서 blind decoding을수행해야함 UL grant의 false alarm 또는 PHICH 복호오류가기지국이의도하지않은 UL 전송을야기함 Subframe #6이 DL subframe인지 special subframe인지구별할수없음 Flexible subframe의 CSI measurement 또는 SRS 전송에영향을미칠수있음 이에따라 reconfiguration signaling으로 explicit DCI signaling이도입되었고, 도입된 DCI signaling의특징은 < 표 5-5> 와같다. < 표 5-5> TDD eimta reconfiguration L1 signaling의특징 DCI format 1C를통해전송됨 하나또는복수개의 3-bit UL/DL configuration number들로 구성됨 DCI format 복수 개의 UL/DL configuration number는 CA의 경우에 해당하고이때서빙셀과 configuration number의맵핑은 RRC signaling으로 UE-specific하게설정됨 Periodicity 10, 20, 40, 80 ms RNTI 단말에게최대 1개의 eimta-rnti가 UE-specific하게설정됨 Search space PCell의 PDCCH common search space (CSS) 단말에게하나의 DCI format 1C 를이용하여동시에설정할수있는 reconfiguration indicator 의개수는다음과같다. 15 TTAR-06.xxxx
1.4MHz 3MHz 5MHz 10MHz 15MHz 20MHz 기술보고서 2 3 4 4 4 5 System bandwidth가 5 MHz 이상인경우 reconfiguration indicator를 4 또는 5개까지동시설정이가능하므로 CA를지원하기에충분하다. 5 MHz 미만의 system bandwidth를갖는셀에도 eimta 설정이가능하나이를위한 CA의최적화는고려되지않았다. 또한 CoMP를위한최적화도고려대상에서배제되었다. 단말은 reconfiguration DCI를통해 valid한 UL/DL configuration을획득한경우이를해당윈도우 (validation window) 구간에적용하고이에대한 DL 또는 special subframe을모니터링한다. 윈도우의길이는 reconfiguration signaling의 periodicity와같다. 기지국은하나의윈도우에대하여복수개의 subframe에서 reconfiguration DCI를전송할수있다. 이것의가장큰이유는단말마다 DRX 주기성이서로다를수있기때문이며, DRX OFF 상태의단말은 reconfiguration DCI를모니터링하기위해깨어날필요가없음을전제로한다. 이때단말은동일윈도우에대한복수개의 reconfiguration DCI들이동일한 UL/DL configuration을전송한다고가정할수있다. 단말이 DCI를모니터링할수있는 subframe은 SIB-1 UL/DL configuration ( subframeassignment ) 에따른 DL 또는 special subframe으로한정되고그시점은다음과같다. Periodicity가 10 ms인경우, 윈도우내의 subframe 0 또는이전윈도우의 subframe 0을제외한 DL 또는 special subframe Periodicity가 10 ms이아닌경우, 이전윈도우의마지막 radio frame의 DL 또는 special subframe 반면에단말이 valid한 UL/DL configuration을획득하지못한경우에는 fallback operation으로 SIB-1 UL/DL configuration에따라 DL 또는 special subframe의모니터링을수행한다. < 표 5-6> 은 UL 및 DL HARQ reference configuration의조합에따른 valid한 UL/DL configuration들을나타낸다. < 표 5-6> Valid UL/DL configurations for reconfigurations of an eimta cell Valid UL & DL reference configurations UL HARQ reference DL HARQ reference Valid UL/DL configurations in reconfiguration DCI 0 2 0, 1, 2, 6 0 4 0, 1, 3, 4, 6 0 5 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 1 2 1, 2 16 TTAR-06.xxxx
1 4 1, 4 기술보고서 1 5 1, 2, 4, 5 2 5 2, 5 3 4 3, 4 3 5 3, 4, 5 4 5 4, 5 6 2 1, 2, 6 6 4 1, 3, 4, 6 6 5 1, 2, 3, 4, 5, 6 다음은 reconfiguration signaling과관련된기타합의사항이다. Switch point periodicity가 5 ms 인 UL/DL configuration과 10 ms인 UL/DL configuration 간 reconfiguration도가능함 단말은 subframe #6에대하여, SIB-1 configuration에따르면 special subframe이지만 reconfiguration DCI에의해 DL subframe으로설정받은경우, 이를 DL subframe으로간주함 5.3.2 Hybrid ARQ (HARQ) details eimta가설정된 TDD 셀에서 DL 또는 UL의 HARQ timeline이두개의인접한 radio frame에걸쳐있을때, UL/DL configuration 재설정에의해두 radio frame의 UL/DL configuration이서로달라지는경우 radio frame 간 HARQ timing의충돌이발생할수있다. DL의경우를예로들면, TDD UL/DL configuration이 4인경우 DL subframe 7번의 PDSCH에대한 HARQ-ACK은다음 radio frame의 UL subframe 3번으로전송되어야한다. 그러나 ( 그림 5-9) 에서와같이다음 radio frame의 UL/DL configuration이 2로재설정되는경우, subframe 3번이 UL에서 DL로바뀌므로 HARQ-ACK 송신이불가능해진다. UL/DL configuration=4 Reconfiguration boundary x UL/DL configuration=2 D S U U D D D D D D D S U D D D S U D D 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 frame #n frame #n+1 ( 그림 5-9) DL HARQ timing의문제점 [ 출처 : R1-132740] 상기와같은 HARQ timing의문제를해결하기위해 DL HARQ reference timing과 UL HARQ reference timing이도입되었다. DL 및 UL HARQ 동작에문제가없으려면, DL HARQ reference timing의 DL 및 special subframe의집합은 dynamic UL/DL configuration의 DL 및 special subframe의집합의모집합이어야하고, UL HARQ reference timing의 UL subframe의집합은 dynamic UL/DL configuration의 UL 17 TTAR-06.xxxx
기술보고서 subframe의 집합의 모집합이어야 한다. HARQ reference configuration의 signaling으로는반고정적 (semi-static) 방식이합의되었고, 최종합의사항은다음과 같다. DL HARQ reference timing 은 UL/DL configuration 2, 4, 5 중에하나로 RRC signaling 을통해설정받음 UL HARQ reference timing 은 SIB-1 configuration 을따름 UL HARQ reference configuration (SIB-1 configuration) Dynamic UL/DL configuration D S U U U D S U U U D or S D S U U D D S U U D U DL HARQ reference configuration D S U D D D S U D D 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ( 그림 5-10) DL and UL HARQ reference timing 의예시 ( 그림 5-10) 는 DL 및 UL HARQ reference configuration 설정의예시로, 각각 UL/DL configuration 2와 UL/DL configuration 0으로설정된경우를나타내었다. 앞서설명한 DL 및 UL subframe의포함관계를상기하면이때 valid한 UL/DL configuration은 0, 1, 2, 6이된다 (< 표 5-6> 참조 ). 그림의예시는 dynamic UL/DL configuration이 1인경우이다. 5.3.3 Interference mitigation schemes TDD 셀의동적인 UL/DL configuration 재설정에의해인접한셀이서로다른 UL/DL configuration을갖는경우, 기존에없던새로운경로의간섭이발생한다. 즉, 기지국간의간섭과단말간의간섭이발생한다. ( 그림 5-11) 은 ( 그림 5-8) 의각셀에설정된 UL/DL configuration을예로든것으로, 매크로셀과피코셀 1, 2가각각 UL/DL configuration 1, 2, 0으로설정된경우를가정하였다. 여기서 fixed subframe과 flexible subframe은 WI에서다음의의미로사용되었다. Fixed subframe: U/D의전송방향이바뀌지않는 subframe 또는 UL/DL 스위칭에의한간섭상황의변화가없는 subframe Flexible subframe: 자기자신또는간섭셀의 UL/DL 스위칭에따른간섭상황의변화가발생할수있는 subframe ( 그림 5-11) 에서 flexible subframe은 reconfiguration DCI에의해 UL 또는 DL로설정될수있는 subframe 3, 4, 7, 8, 9에해당된다. ( 그림 5-8) 에도시된각셀의전송방향은 ( 그림 5-11) 의 subframe 4, 9의경우에대응된다. 피코셀 2의기지국은단말의 UL 전송을수신하고, 매크로셀과피코셀 1의기지국은단말에게 DL 송신을수행한다. 이때매크로셀과피코셀 1의기지국으로부터전송된신호가피코셀 2의 UL 전송에 18 TTAR-06.xxxx
기술보고서 간섭으로작용하게된다 ( 기지국간간섭 ). 또한피코셀 2 의단말이전송한 UL 신호는 인접셀인매크로셀의단말의 DL 수신에간섭으로작용하게된다 ( 단말간간섭 ). Pico Cell 1 (Aggressor on SFs# 3,4,8,9) Macro Cell Adj. channel (Aggressor on SFs #4,9; Victim on SFs #3,8) Pico Cell 2 (Victim on SFs #3,4,8,9) D S U D D D S U D S U U D D S U U D S U U U D S U U U Flexible Subframes Flexible Subframes 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Frame D D D 2 1 0 ( 그림 5-11) ( 그림 5-8) 의경우 UL/DL configuration 의예시 [ 출처 : R1-134120] 이러한기지국간간섭및단말간간섭으로인해기지국과단말은 fixed subframe과 flexible subframe에서서로다른간섭상황을겪을수있다. 따라서 TDD eimta에서는 Release-10 eicic의경우와유사하게 subframe set의개념이도입되었고, 최대 2개의 subframe set에대하여독립적인 backhaul signaling, UL 전력제어, CSI reporting 등이가능하도록규격을설계하였다. Backhaul signaling LTE Release-8에서는주파수축상의 ICIC를지원하기위해기지국간 load information을주고받기위한 X2 signaling들을정의하였다. 이는 DL의경우 RNTP (relative narrowband transmit power), UL의경우 HII (high-interference indicator) 와 OI (overload indicator) 를포함한다. RNTP와 HII는내셀이이웃셀에게영향을미칠간섭에대한정보이고, OI는현재내셀이이웃셀로부터영향을받은간섭에대한정보이다. TDD eimta에서는확장된 OI가도입되어최대 2개의 subframe set에대한 OI를인접셀로전송할수있다. 이때각 OI에해당되는 subframe index도 X2 signaling으로교환한다. Subframe set 별 RNTP 및 HII도논의되었으나필요성또는이득에합의하지못하여도입하지않는것으로결정되었다. Subframe set 별 OI에더하여셀간동적인 UL/DL configuration 정보의직접적인교환을위한 `cell s intended UL/DL configuration 이 X2 signaling으로도입되었다. Uplink power control PUSCH 및 SRS 전송에대하여, fixed subframe과 flexible subframe의독립적인 UL 전력제어를위해서빙셀별로최대두개의 subframe set을 UE-specific하게설정할수있다. Open loop 전력제어 : 각 subframe set 에대하여 RRC 파라미터인 P0 와 alpha 가 독립적으로설정됨 19 TTAR-06.xxxx
기술보고서 Closed loop 전력제어 : 각 subframe set 에대하여 TPC accumulation 이 독립적으로수행됨 예외적으로단말의초기접속과정에서발생하는 RAR grant에대응하는 initial PUSCH의경우에는기존의 Release-11 전력제어를따른다. 한편 eimta 셀에서 PUCCH는 DL HARQ reference UL/DL configuration에정의된 UL subframe에서만, 즉 fixed UL subframe에서만전송이가능하다. 따라서 PUCCH 전력제어는 subframe set의설정과무관하게동작한다. 이때 PUCCH TPC accumulation을지시하는 DCI는 DL HARQ reference configuration의 HARQ timing에따라전송된다. 마지막으로 PHR에관한합의사항이다. Fixed subframe과 flexible subframe의단말송신파워의차이가크면 power headroom도차이가클수있다. 이에대하여 subframe set 별독립적인 PHR의필요성이논의되었으나, 결과적으로도입되지않았다. 따라서기지국은한 subframe set의 PHR로다른 subframe set의 PHR을추정하거나, 또는단말의 PHR이 trigger되는시점을고려한 PUSCH 스케줄링을통해각 subframe set의 PHR을보고받는방식을이용할수있다. 5.4. TDD-FDD Carrier Aggregation LTE Release 10에서는고속의전송률을지원하기위한방법으로다수의주파수대역을묶어데이터를전송하는기술인 carrier aggregation (CA) 기능이도입되었다. CA 기술은 20 MHz 개별대역을최대 5개까지묶어단말에 100 MHz 대역폭의전송을지원하여 flexibility와 backward compatibility를제공한다. Release 10/11에도입된 CA 기술은 FDD 밴드간또는 TDD 밴드간의집성을지원한다. 한편향후 TDD 주파수밴드를보유한 LTE 사업자수가증가하는추세에따라 FDD 밴드와 TDD 밴드를모두보유한사업자의망효율적관리및단말의전송률증가를위해 FDD 캐리어와 TDD 캐리어간의 CA 기술의도입이요구된다. 이에따라 에서는 LTE Release 12에서 LTE TDD-FDD Joint Operation including Carrier Aggregation 이라는 work item에서 TDD 밴드와 FDD 밴드간이종 duplex CA 기술의규격화작업을진행하였다. Work item의기간은 2013년 6월부터 2014년 3월까지이다. (2013년 6~9월은 study item phase로진행되었다.) Ideal backhaul FDD f 1 TDD 11 f 2 TDD f 2 FDD f1 (a) Co-located scenario (b) Non-co-located scenario ( 그림 5-12) TDD-FDD CA deployment scenario 20 TTAR-06.xxxx
기술보고서 ( 그림 5-12) 은 TDD-FDD CA의 deployment scenario이다. ( 그림 5-12)(a) 는 TDD 셀과 FDD 셀의 transmission point가지리적으로동일한곳에위치한경우이고 (Release 10 CA scenario 1~3에대응 ), ( 그림 5-12)(b) 는서로다른곳에위치한경우이다 (Release 10 CA scenario 4에대응 ). 이때 aggregation의대상이되는셀들은지리적인위치관계와무관하게모두같은기지국에속해있으며서로이상적인백홀로연결되어있는경우를고려하였다. TDD 셀과 FDD 셀은동기화되어있음을가정하였고, 최대집성가능한 carrier의수는 Release 10/11 CA와동일하게 5개임이합의되었다. Downlink CA Uplink CA FDD DL D D D D D D D D D D TDD D S U U D D S U U D FDD UL U U U U U U U U U U 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 subframe # D DL subframe S Special subframe U UL subframe ( 그림 5-13) FDD 셀과 TDD 셀간 downlink and uplink CA TDD-FDD CA의기본개념은 ( 그림 5-13) 와같다. Downlink의경우 FDD 셀의 downlink carrier와 TDD 셀의 downlink subframe들이집성되고 uplink의경우 FDD 셀의 uplink carrier와 TDD 셀의 uplink subframe들이집성된다. 이때 TDD special subframe은통상적으로 downlink 데이터 (PDSCH) 전송이가능하고 uplink 데이터 (PUSCH) 전송이불가능하므로 downlink CA의대상으로포함시킨다. ( 그림 5-13) 에서보이듯이 LTE TDD와 LTE FDD의프레임구조및전송방식이다르므로기존 CA와다른형태의규격지원이필요하다. 이를위해 Release 12에서도입된 TDD-FDD CA 규격은 downlink 및 uplink hybrid-arq (HARQ) timing, control signaling (DCI format) 등을포함한다. 5.4.1 Downlink HARQ timing Downlink HARQ timing은단말이 downlink 데이터, 즉 PDSCH를수신하는 subframe과이에따른 HARQ-ACK을송신하는 subframe 간에정의된시간간격을의미한다. 현재 LTE 규격에서 uplink control information (UCI) 이전송되는채널인 PUCCH는 PCell로만전송될수있다. 따라서 PCell과 SCell의 duplex mode가다른경우, SCell의 PDSCH 전송에대하여기존의 HARQ timing을그대로적용하는것이불가능할수있다. 한가지예로 TDD 셀이 PCell이고 FDD 셀이 SCell이고 TDD 셀의 UL/DL configuration이 1인경우를 ( 그림 5-14) 에나타내었다. 21 TTAR-06.xxxx
기술보고서 TDD (Primary) UL/DL configuration=1 D S U U D D S U U D x x o FDD (Secondary) D D D D D D D D D D U U U U U U U U U U 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 subframe # ( 그림 5-14) Downlink 의경우잘못된 HARQ timing 의예시 이러한문제점을해결하기위해 downlink CA 에대하여다음의 HARQ timing 들이 도입되었다. 먼저 FDD 셀이 PCell 인경우의합의사항은다음과같다. Self-scheduling 및 cross-carrier scheduling 의경우 - FDD 셀이 PCell 이고 TDD 셀이 SCell 인경우, TDD SCell 의 PDSCH HARQ timing 으로 FDD 셀의 timing 을적용함. 즉, 단말은 TDD SCell에서 subframe n에수신한 PDSCH에대응하는 HARQ-ACK을 subframe n+4에전송한다 ( 그림 5-15). ( 그림 5-15) 에보이듯이 FDD PCell은모든 TTI (transmit time interval) 에 uplink subframe이존재하므로 TDD SCell의모든 downlink subframe에대하여 (n):(n+4) 의 FDD timing을적용하는것이가능하다. TDD (Secondary) UL/DL configuration=2 D S U D D D S U D D D S U D +4 FDD (Primary) U U U U U U U U U U D D D D D D D D D D U U U U D D D D 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 subframe # ( 그림 5-15) FDD PCell 이고 TDD SCell 인경우 TDD SCell 의 HARQ timing 다음으로 TDD 셀이 PCell 인경우의합의사항은다음과같다. Self-scheduling 의경우, - FDD SCell 의 PDSCH HARQ timing 은 < 표 5-7> 을따름. < 표 5-7> FDD SCell 의 downlink association set index K: {k 0,k 1,,k M-1} TDD PCell 의 UL/DL Subframe n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 22 TTAR-06.xxxx
기술보고서 configuration 0 - - 5, 6 4, 5 4 - - 5, 6 4, 5 4 1 - - 6, 7 4, 5, 6 - - - 6, 7 4, 5, 6-2 - - 4, 5, 6, 7, 8 - - - - 4, 5, 6, 7, 8 - - 3 - - 6, 7, 8, 9, 10, 11 5, 6 4, 5 - - - - - 4 - - 7, 8, 9, 10, 11, 12 4, 5, 6, 7 - - - - - - 5 - - 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 - - - - - - - 6 - - 7, 8 6, 7 5, 6 - - 7 5, 6, 7 - Cross-carrier scheduling의경우, - TDD PCell에의해스케줄링되는 FDD SCell의 PDSCH HARQ timing은 TDD PCell의 timing을적용함. - TDD PCell의 timing은 eimta가설정되지않은경우 SIB-1 메시지에의해설정된 UL/DL configuration에의해결정되고, eimta가설정된셀인경우 DL-reference HARQ timing을따름. 위와같이 TDD 셀이 PCell인경우 FDD SCell의 timing은 self-scheduling되는경우와 PCell 또는다른 SCell에의해 cross-carrier schedulilng되는경우가다르다. Selfscheduling의경우, FDD SCell의 HARQ timing은기본적으로 TDD PCell의 timing을따르고, 이때기존 TDD PCell의 timing으로정의되지않는 downlink subframe에대하여추가로 timing 관계를정의하였다. < 표 5-7> 에서빨간색숫자는기존 TDD timing에더하여추가로정의된 timing을의미하며, UL/DL configuration이 1인경우의맵핑관계를일례로 ( 그림 5-16) 에나타내었다. TDD (Secondary) UL/DL configuration=0 D S U U U D S U U U +4 +6 +6 +4 D S U U FDD (Primary) D D D D D D D D D D U U U U U U U U U U D D D D U U U U 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 subframe # ( 그림 5-16) TDD PCell 이고 FDD SCell 인경우 FDD SCell 의 HARQ timing 반면에 FDD SCell 이 cross-carrier scheduling 받는경우에는, FDD SCell 을위한 downlink control information (DCI) 이 TDD PCell 에서전송되므로이때는추가적인 23 TTAR-06.xxxx
기술보고서 timing을정의할필요가없고따라서상기한바와같이 FDD SCell의 timing으로 TDD PCell의 UL/DL configuration의 timing을적용한다. 이때 TDD PCell이 Release 12 eimta가설정된셀인경우에는 SIB-1 UL/DL configuration 대신 DL-reference HARQ timing을적용한다. 5.4.2 Uplink scheduling and HARQ timing LTE 규격에정의된 uplink scheduling 및 HARQ timing은 FDD 셀을예로들면다음과같다. 단말은 subframe n에서 PDCCH/EPDCCH를통해 uplink DCI (uplink grant) 또는 PHICH를수신하면, 이에대한 PUSCH를 subframe n+4에서전송하고, PUSCH에대응하는 HARQ-ACK을 subframe n+10의 PHICH를통해수신한다. 이때단말이 PHICH를수신하는셀은 uplink DCI를최초로전송한셀이된다. Cross-carrier scheduling이설정된경우, 단말은 cross-carrier scheduling을받는셀의 PUSCH 전송에대한 uplink DCI와 PHICH를 cross-carrier scheduling하는셀로부터수신한다. 따라서이때 cross-carrier scheduling하는셀과 cross-carrier scheduling받는셀의 duplex mode가서로다른경우, cross-carrier scheduling받는셀에대하여 TDD/FDD 프레임구조의차이를고려한 HARQ timing 정의가요구된다 ( 그림 5-17). TDD (Primary) FDD (Secondary) UL/DL configuration=1 D S U U D D S U U D o x U U U U U U U U U U D D D D D D D D D D 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 subframe # ( 그림 5-17) Uplink 의경우잘못된 scheduling/harq timing 의예시 다음은 uplink CA의경우 TDD 셀이 FDD 셀에의해 cross-carrier scheduling되는경우에대한합의사항이다. Cross-carrier scheduling 받는 TDD 셀의 scheduling/harq timing은자기자신셀의 UL/DL configuration을따름 ( 그림 5-18) - eimta가설정된셀인경우 SIB-1 UL/DL configuration을따름 - UL/DL configuration이 0인경우, I PHICH=1에대응하는 uplink subframe에대해서는 PHICH-less operation을적용함 이때 TDD 셀의 scheduling/harq timing 으로 (n):(n+4):(n+10) 의고정된 timing 을 따르는방식도함께논의되었으나, legacy 단말과의 co-scheduling 복잡도및효율을 우선적으로고려하여자기자신셀의타이밍을적용하는것으로합의되었다. 24 TTAR-06.xxxx
기술보고서 TDD (scheduled cell) UL/DL configuration=1 PUSCH S U U D D S U U D D S U U D +6 +4 +4 +6 D S U U D FDD (scheduling cell) D D D D UL grant U U U U D D D D D D D D D D PHICH for ACK/NACK U U U U U U U U U U D D D D U U U U D U 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 subframe # 0 1 2 3 4 ( 그림 5-18) TDD 셀이 FDD 셀에의해 cross-carrier scheduling 되는경우 TDD 셀의 scheduling/harq timing 다음은 uplink CA의경우 FDD 셀이 TDD 셀에의해 cross-carrier scheduling되는경우에대한합의사항이다. Cross-carrier scheduling 받는 FDD 셀의 scheduling/harq timing은다음과같음 - UL grant/phich와 PUSCH 간에 4ms, PUSCH와 PHICH간에 6ms ( 총 10ms RTT를가짐, 그림 5-19) 이때 FDD 셀의 scheduling/harq timing 으로 TDD 셀의 timing 을따르는방식이함께 논의되었으나, legacy 단말과의 co-scheduling 복잡도및효율, HARQ latency, uplink 자원이용률관점에서상기합의된 10ms RTT 방식이더유리하다. TDD (scheduling cell) FDD (scheduled cell) UL grant D D D D +4 U U U U D D D D UL/DL configuration=3 PHICH for ACK/NACK D S U U U D D D D D D S U U +6 PUSCH U U U U U U U U U U U U U U D D D D D D D D D D D D D D U U D D U D 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 subframe # 0 1 2 3 4 5 ( 그림 5-19) FDD 셀이 TDD 셀에의해 cross-carrier scheduling 되는경우 FDD 셀의 scheduling/harq timing 5.4.3 Control signaling LTE 규격은동일한 DCI format이라할지라도 FDD와 TDD가서로다른 information field를갖는경우를정의하고있다. < 표 5-8> 는기존 FDD DCI와 TDD DCI의차이점을정리한것이다. 25 TTAR-06.xxxx
< 표 5-8> 기존 FDD DCI 와 TDD DCI 의차이점 기술보고서 Downlink DCI Uplink DCI FDD DCI - 3-bit HARQ process number (HPN) field - No DAI - No DAI - No UL index TDD DCI - 4-bit HPN field - 2-bit DL DAI - 2-bit UL DAI (for UL/DL configuration 1~6) - 2-bit UL index (for UL/DL configuration 0) TDD-FDD CA의경우앞장에서기술한바와같이새로운 downlink/uplink HARQ timing의도입으로인해 FDD 셀에 TDD timing이적용되거나 TDD 셀에 FDD timing이적용될수있으므로, 기존의 FDD DCI와 TDD DCI의일부 field를변경할필요가있다. 다음은 TDD-FDD CA 지원을위한 DCI format의변경된합의사항이다. PCell이 TDD이고, scheduled SCell이 FDD일때, - Downlink DCI format은 2-bit DL DAI와 4-bit HPN field를가짐 - Uplink DCI format은 2-bit UL DAI를가짐 - UL index field 정의되지않음 PCell이 FDD이고, scheduled SCell이 TDD일때, - Downlink DCI format은 3-bit HPN field를가짐 - Uplilnk DCI format은 2-bit UL index field를가짐 (only if UL/DL configuration 0 is used) - DL DAI 및 UL DAI 정의되지않음 TDD SCell 이 scheduled 셀인경우에만, aperiodic SRS 가설정된경우 DCI format 2B/2C/2D 에 1-bit SRS request field 가존재함 6. RAN 2 주요기술 6.1. Dual Connectivity 다양한이동성기기들의보급과고품질의멀티미디어서비스가증가함에따라, 사업자들은더높은데이터전송률을지원하기위한방법에큰관심을가져왔다. Rel-10에도입된 Carrier Aggregation (CA) 기술은, 단말이여러개의셀을집적 (Aggregation) 하여데이터를전송하는기술이다. Rel-10 CA에서는하나의기지국에있고같은상향링크전 26 TTAR-06.xxxx
기술보고서송타이밍 (Uplink Transmission Timing) 을갖는셀들만을대상으로집적하였고, Rel-11 CA에서는하나의기지국에있지만다른상향링크전송타이밍을갖는셀들에대해서도집적할수있도록발전하였다. 이러한노력은 Rel-12에도계속이어져서로다른기지국에있는셀들에대해서도집적할수있게하였는데, 기존의 CA와는다르게단말이두기지국과동시에접속을유지해야하기때문에 에서는이를 Dual Connectivity라명명하고표준화작업을진행하고있다. Dual Connectivity 개념이처음등장한곳은 2012년 6월에개최된 TSG-RAN Workshop on Release 12 and onward 에서였다. 이워크숍에서는 Release 12 이후의통신기술에대한요구사항을정리하였는데, 통신용량의증대, 에너지절감, 비용효율향상, 다양한어플리케이션과트래픽형태의지원, 사용자경험의확장및데이터전송률의증가등이요구사항으로제기되었으며, 이를가능하게하는기술로많은회사들은 Enhanced Small Cell 기술을꼽았다. 이후 에서는 2013년 4월부터 2013년 12월까지상위계층에서의 Small Cell Enhancement에대한 Study Item을진행하였다. 이 Study Item에서는모빌리티성능향상, 시그널링오버헤드감소및사용자별전송속도향상을표준화작업의목표로삼았다. 그리고, 이를달성하기위한기술로, 서로다른두개의 enb를이용한전송방식인 Dual Connectivity에대해구체적인논의를시작하였다. Small Cell Enhancement Study Item에서는 Macro Cell과 Small Cell이같은주파수를사용하는시나리오 1, 서로다른주파수를사용하는시나리오 2 및 Small Cell 만존재하는시나리오 3, 총세가지의스몰셀구현시나리오에서의 Dual Connectivity 연구타당성에대해분석한후, Work Item에서는시나리오 2에대한 Dual Connectivity 연구를지속하기로결정하였다. Study Item에서는 Dual Connectivity를지원하기위하여무선프로토콜구조에대한논의도이루어졌는데, 최종적으로제어평면 (Control Plane) 에서는 C1, 사용자평면 (User Plane) 에서는 1A와 3C 구조를채택하였고, 이를바탕으로 2014 년 2월부터 Dual Connectivity Work Item을본격적으로진행하였다. ( 그림 6-1) Dual Connectivity 의개념도 27 TTAR-06.xxxx
기술보고서 Dual Connectivity의가장큰특징은 ( 그림 6-1) 에서와같이단말이주로이동성을담당하는마스터기지국 (Master enb, MeNB) 과주로데이터전송을담당하는세컨더리기지국 (Secondary enb, SeNB) 에동시에접속한다는점이다. 이러한방법은두기지국이제공하는무선자원을모두사용하여데이터를송수신할수있기때문에데이터전송속도가증가하고, 또한넓은커버리지를갖는 MeNB가이동성관리를담당함으로써핸드오버발생을줄여모빌리티성능이향상된다는장점이있다. 이와같이 Dual Connectivity는스몰셀이많은환경에서데이터전송속도와모빌리티성능을크게향상시키는장점이있어많은회사들로부터관심을받고있으며, Rel-12의대표기술로각광받고있다. 반면에단말이두기지국과동시에접속을유지해야하기때문에프로토콜기능과절차에서종래에비해많은변화를가져왔고, 따라서다음과같이다양한분야에서여러가지논의가진행되었다. Protocol Architecture 종래의 Carrier Aggregation에서는집적하는두셀이모두같은기지국에속해있기때문에두셀의스케쥴러사이에지연시간이없었으나, Dual Connectivity에서는두셀이 MeNB와 SeNB의서로다른기지국에속해있기때문에두셀의스케쥴러사이에 2~50ms의지연시간을가지게된다 (non-ideal backhaul). 이렇게큰지연시간으로인해서로다른기지국사이의셀들을종래 CA와같이밀접하게동작시키기가어려워졌으며, 따라서각기지국마다각각의 MAC을갖는새로운프로토콜구조에대해연구하였다. Study Item 단계에서는총 9 개의프로토콜구조가제시되었는데, 데이터전송성능과구현복잡성등을고려하여최종적으로 1A와 3C 두가지의프로토콜구조가선택되었다. 선택된두가지의프로토콜구조는 ( 그림 6-2) 와같다. (a) 1A 구조 (b) 3C 구조 ( 그림 6-2) Dual Connectivity 를지원하기위한프로토콜구조, (a) 1A 구조와 3C 구조 1A 구조는종래의프로토콜구조에비해큰변경없이도입할수있는비교적복잡도가낮은프로토콜구조이다. 종래의프로토콜구조에서특정한 bearer만을다른기지국 (SeNB) 으로넘겨서비스하기때문에두기지국사이 (backhaul) 의지연시간에대한요구조건이높지않으며, 또한 SeNB에서는넘겨진 bearer에대해모든 Layer 2 entity를제공함으로써종래프로토콜구조를그대로사용할수있다는장점이있다. 그러나, 하나의 bearer에대해서데이터전송은 MeNB 또는 SeNB 하나의기지국에서만수행되기때문에종래 CA 대비전송속도가크게향상되지않는다는단점이있다. 28 TTAR-06.xxxx
기술보고서반면, 3C 구조는하나의 bearer가 MeNB와 SeNB를모두사용하여데이터를전송하는프로토콜구조로서, backhaul의지연시간이작은경우종래 CA 대비데이터전송속도를크게향상시킬수있다. 그러나, 종래프로토콜구조와는다르게하나의 PDCP가두개의 RLC와연결되기때문에 PDCP에 data routing 및 data reordering이라는새로운기능이필요하고, 또한 MeNB PDCP와 SeNB RLC 사이의지연시간이클경우데이터전송속도가증가하지않는다는단점이있다. Bearer Type Dual Connectivity에 1A와 3C 두가지의새로운프로토콜구조를도입하면서, 각구조에따른 bearer 형태를구분하기위해다음과같이 3가지종류의 bearer를정의하였다. 이들에대한개략적인그림은 ( 그림 6-3) 에나와있다. 1) MCG bearer MeNB의무선자원만을사용하여데이터를전송하는 bearer로서, 종래의 bearer 를새롭게정의된두가지 bearer에대비하여부르기위해정의하였다. 2) SCG bearer 1A 구조에서 SeNB의무선자원만을사용하여데이터를전송하는 bearer로서, 종래의 bearer와구조는같으나 SeNB에서제공하는 bearer를 MeNB에서제공하는 bearer에대비하여부르기위해정의하였다. 3) Split bearer 3C 구조에서 MeNB와 SeNB의무선자원을동시에사용하여데이터를전송하는 bearer로서, 하나의 PDCP가두개의 RLC에연결된구조이다. 구조적으로단말은두개의 RLC를이용하여 MeNB와 SeNB 모두에게데이터를송수신할수있지만, 표준화일정및복잡도를고려하여 Rel-12에서는하향링크에서만지원하기로하고, 상향링크는하나의기지국으로만전송하기로결정하였다. ( 그림 6-3) Dual Connectivity 의 Bearer Type Cell Group Dual Connectivity 단말은 MeNB 와 SeNB 에동시에접속하여두기지국이관리하는 셀들을집적하여사용하는데, 종래의 CA 와같이최대 5 개까지의셀을집적할수있다. 29 TTAR-06.xxxx
기술보고서 그런데, MeNB 셀과 SeNB 셀은약간성질이다르기때문에이들을구분하기위하여다 음과같이두가지종류의 Cell Group 을정의한다. 1) Master Cell Group (MCG) MeNB가관리하는서빙셀그룹으로서, 하나의 Primary Cell (PCell) 과 0~n 개의 Secondary Cell (SCell) 로구성되어있다. 2) Secondary Cell Group (SCG) SeNB가관리하는서빙셀그룹으로서, 하나의 Primary SCell (PSCell) 과 0~n 개의 Secondary Cell (SCell) 로구성되어있다. MCG와 SCG의가장큰차이점은 SCG에는 PCell 대신에 PSCell이존재한다는점인데, PSCell은 SCG 내에서 PCell과같은역할, 예를들어 Random Access, PUCCH 채널전송, always activated, measurement 등을하는면에서는 PCell과비슷하지만, mobility 나 security 관련기능은수행하지않기때문에 PCell과구별하여정의를하고있다. Dual Security Management 각 enb는 replay attack 등의보안위협을대비하여고유의 Security Key (KeNB) 를사용하여단말과데이터를송수신한다. 즉, 단말과 enb는동일한 KeNB를사용하여데이터를암호화 (Ciphering) 함으로써데이터의보안을유지하게된다. Dual Connectivity 단말은 MeNB 및 SeNB와동시에데이터를송수신하기때문에, 두가지 Security Key를동시에사용한다. 즉, MeNB는종래와마찬가지로 KeNB를사용하고, SeNB는 KeNB로부터유도한 S-KeNB를사용하여데이터를송수신하기때문에, Dual Connectivity 단말은 KeNB와 S-KeNB를동시에사용하는것이다. 그림 6-4는단말과 SeNB가 KeNB로부터실제데이터암호화에사용하는 K UPenc 를유도하는과정을보여주고있다. KeNB MeNB/UE SeNB/UE SCG Counter KDF 256 S-KeNB UP-enc-alg, Alg-ID KDF K UPenc 256 Trunc 128 K UPenc ( 그림 6-4) Dual Connectivity 의 Security Key 관리방법 PDCP reordering for Split bearer Dual Connectivity 에서새롭게지원하는무선베어러타입중하나는 Split bearer 인데, 30 TTAR-06.xxxx
기술보고서이 Split bearer에서는하나의 PDCP가두개의 RLC를이용하여데이터를송수신한다. 이로인해, 수신측 PDCP는두개의 RLC로부터수신하는 PDCP PDU를재정렬하여처리해야할필요성이생겼다. 따라서, Dual Connectivity에서는 Split bearer에대해 PDCP 수신절차를변경하여, 먼저 PDCP PDU reordering을수행하고이후 deciphering 및 header decompression을수행하도록하였다. PDCP PDU reordering은종래의 UM RLC 에서사용하였던 timer based reordering을모델로해서만들어졌으며, Split bearer가사용되는동안항상수행되도록하였다. 수신측의 PDU reordering과대비하여송신측 PDCP에서는 PDCP PDU를적절한 RLC 로전달하는 PDU routing 기능이추가되었다. 그러나, 단말이두 enb로모두 PDCP 데이터를전송할경우 BSR등에있어복잡도가증가하기때문에 Rel-12에서는단말은하나의 enb로만 PDCP 데이터를전송할수있도록하였다. Dual MAC operation 기본적으로하나의 scheduling node 당하나의 MAC이존재하기때문에, 두개의 scheduling node, 즉 MeNB와 SeNB와동시에통신하는 Dual Connectivity 단말은 MCG MAC과 SCG MAC의두개의 MAC entity를사용한다. MeNB와 SeNB는서로독립적으로 scheduling을하기때문에, 대부분의 MAC function들은각각의 MAC에있어서독립적으로사용된다. 즉, 각각의 MAC에있어서 Buffer Status Report, Scheduling Request, Random Access, Discontinuous Reception, Activation/Deactivation, Logical Channel Prioritization Semi-Persistent Scheduling, TTI bundling 등거의모든 MAC function은다른 MAC의동작여부와관계없이자신이관리하는 Cell Group에대해서만수행된다. 두 MAC이서로연관되어동작하는 MAC function으로는 Power Headroom Reporting 이있는데, 특정셀의전력상황이변하는경우단말의모든셀의전력상황이변화할가능성이크므로, 이러한상황이발생했을때는단말은모든셀의전력상황을모든 enb로전송하도록하였다. 6.2. Wireless LAN Interworking 급속도로증가하는사용자트래픽을수용하기위해사업자들은추가적인주파수확보비용을지불하지않고저렴한망설치비용으로사용자트래픽을전송할수있는 WLAN 에주목하고있다. 이런흐름에발맞추어 에서는 Rel-8부터 WLAN을비롯한 non- 액세스와의연동을도입하면서, 접속가능한액세스네트워크 ( 예를들어, RAN (Radio Access Network) 또는 WLAN) 의발견및선택을위한 Access Network Discovery and Selection Functions (ANDSF) 를표준화하였다. ANDSF 정책기반의연동에서, 단말은자신의위치에서접속가능한액세스네트워크발견정보, 시스템간이동성정책, 시스템간라우팅정책등을 ANDSF 서버로부터수신하며, 이정보를기반으로단말은어떤트래픽을어떤액세스네트워크를경유하여전송할지결정한다. 그런데, 이러한 ANDSF 정책은동적으로변화하는무선구간의특성을반영하고있지않기때문에적절한액세스네트워크를선택함에한계가있었다. 또한, 단말에 ANDSF 31 TTAR-06.xxxx
기술보고서정책이설정되면대체로오랜기간동안설정된정책이사용되기때문에무선구간의상황에따라사업자의정책을실시간으로반영하는것이어렵다는한계가있었다. 그리고, 일반적으로데이터오프로딩시최적의액세스망을선택하지못할경우사용자경험이악화될뿐만아니라통신망의사용률이저하될수있다는문제점이있었다. 이런문제점을해결하기위해 는무선구간에서 RAN ( 예를들어, LTE 또는 UMTS) 와 WLAN 간에실시간으로연동하는방안에대해서 Rel-12 Study Item 단계를거쳐 Work Item 단계에서기술표준화를진행하고있다. Rel-12 RAN과 WLAN 간의무선구간연동연구는기본적으로 네트워크사업자또는사업자와계약을맺고있는파트너가운영하는 WLAN을연동대상으로한다. 그리고, RAN과 WLAN 간에는표준화된인터페이스가없기때문에, 표준화된인터페이스를통한 WLAN 의주파수, 채널사용률등과같은정보의교환은없다고가정하였다. 이러한가정하에 Rel-12 연동연구는다음과같은목표를가지고시작하였다. 1) RRC connected 상태와 RRC idle 상태에모두적용가능한방안을개발한다. 2) RAN 에서 WLAN 으로의트래픽라우팅뿐만아니라 WLAN 에서 RAN 으로의트래픽라우팅도고려한다. Rel-12 Study Item 단계에서는상기의목표를달성하기위해세가지방법이제시되 었다. 1) ANDSF 정책을개선하여무선관련파라미터를기존 ANDSF 정책에반영하는방법 기존 ANDSF 정책기반연동방법은동적으로변화하는무선구간의특성을반영하기어렵기때문에무선관련파라미터를기존 ANDSF 정책에추가하여단말에제공하는방법이다. 단말은설정된 ANDSF 정책에따라능동적으로액세스네트워크를선택하고트래픽을라우팅한다. 2) ANDSF와별도로 RAN과 WLAN 간단말의연동동작을결정하는연동규칙 (rule) 을정의하는방법 ANDSF를지원하지않는네트워크또는단말을고려하여, ANDSF 이외에새로운규칙을정의한다. 새롭게정의된연동규칙은동적으로변화하는무선구간의특성을반영한다. 단말은정의된연동규칙에따라능동적으로액세스네트워크를선택하고트래픽을라우팅한다. 3) RRC Idle 단말은 2) 에서정의된연동규칙을적용하고, RRC Connected 단말은 32 TTAR-06.xxxx
기술보고서 WLAN과의연동을 기지국이통제하는방법 단말은 WLAN의신호파워또는품질, 채널사용률, 백홀 (backhaul) 정보를 기지국으로보고하고, 기지국은수신한정보를바탕으로해당 WLAN으로트래픽을옮길지여부를결정한다. RRC Idle 단말은정의된연동규칙에따라능동적으로액세스네트워크를선택하지만, RRC connected 단말은 WLAN으로의연동을 기지국이최종적으로결정한다. Study Item 단계에서제시된세가지방법중 에서는단말이능동적으로액세스네트워크를선택하는방법, 즉, ANDSF 정책을개선하는방법과별도의연동규칙을적용하는방법, 두가지를채택하고 Work Item을진행하기로하였다. 또한, 별도의연동규칙은 RAN rule이라고칭하고, 기존의 ANDSF와구별되도록하였다. 선택된방법에대해좀더구체적으로설명하자면, 단말이 ANDSF 정책만지원하는경우는 ANDSF 정책에따라서동작하며, 단말이 RAN rule만지원하는경우는 RAN rule에준하여연동을수행한다. 단말이 ANDSF 정책과 RAN rule을모두지원하는경우, 단말은유효한 ANDSF 정책이있는지여부에따라서사용하는정책이달라진다. 즉, 단말은유효한 ANDSF 정책이있으면해당 ANDSF 정책에따라서동작하지만, 유효한 ANDSF 정책이없는경우, 단말은 RAN rule에따라서연동동작을수행하는것이다. 이때, 유효한 ANDSF 정책이있는지여부는 ANDSF 정책내에포함된시간, 장소등의기준에따라결정된다. ( 그림 6-5) 는 ANDSF 정책을이용한연동절차를나타낸다. ANDSF 서버로부터 ANDSF 정책을수신한단말은 ANDSF 정책의설정에따라서 ANDSF 정책내에이미설정되어있는임계값을사용하거나 RAN로부터수신한임계값정보를포함한도움정보 (RAN assistance information) 을이용하여 ANDSF 정책에사용되는임계값을갱신한다. 이후단말은 RAN과 WLAN로부터측정또는획득한정보를이용하여 ANDSF 정책에따라서연동을수행한다. ( 그림 6-5) ANDSF 를이용한연동 33 TTAR-06.xxxx
기술보고서 ( 그림 6-6) 은 RAN rule을이용한연동절차를나타낸다. 단말은 RAN으로부터임계값정보, 접속가능한 WLAN 식별자정보를포함한도움정보 (RAN assistance information) 를수신하고, MME로부터는 WLAN으로라우팅가능한트래픽정보를수신한다. 그리고, RAN과 WLAN으로부터측정 / 획득한정보를이용하여 RAN rule을평가하고, 평가결과에의거하여연동을수행한다. 단말은 RAN으로부터수신한 WLAN 식별자정보를이용하여발견한 WLAN이접속이허용된 WLAN인지판단하고임계값정보와 RAN rule에의거하여단말은해당 WLAN으로의트래픽송수신품질이허용기준을만족하는지판단한다. 발견한 WLAN이트래픽송수신에적합하다고판단되면, 단말은도움정보가지시하는트래픽을 WLAN을통하여송수신한다. 반대로현재송수신이이루어지고있는 WLAN이더이상트래픽송수신허용기준을만족하지않는다면, WLAN 을통하여송수신하고있던모든트래픽을 RAN으로옮긴다. ( 그림 6-6) RAN rule 을이용한연동 RRC connected 상태의단말뿐만아니라 RRC idle 상태의단말이도움정보를이용하여 WLAN과의연동을수행할수있도록기지국은단말별시그널링과셀별시그널링을통해도움정보를제공한다. 단말은단말별시그널링과셀별시그널링을통해서도움정보를수신한경우, 단말별시그널링을통해서수신한도움정보를이용한다. 기지국은단말별시그널링을통해도움정보를제공할때부가적으로단말별시그널링을통해제공한도움정보의유효성판단을위한타이머값을제공할수있다. 단말은 RRC connected상태에서 RRC idle 상태로천이할때, 단말은앞서언급한타이머값을이용하여타이머를구동시키며, 타이머가동작하는동안단말별시그널링을통해수신한도움정보가유효하다고판단한다. 타이머가만료된경우단말은단말별시그널링을통해수신한도움정보가더이상유효하지않다고판단하고해당정보를삭제한다. 이경우, 단말은셀별시그널링을통해수신한도움정보를이용한다. 타이머가동작중이더라도 RRC idle 상태의단말이도움정보를수신한셀이아닌다른셀로옮길경우, 단말은도움정보를삭제한다. RRC connected 상태의단말이핸드오버를하는경우는타겟셀에서새롭게도움정보를수신하기까지단말은이전에수신한도움정보를핸드오버이후에도지속적으로사용한다. 34 TTAR-06.xxxx
기술보고서 < 표 6-1> 은 RAN 또는코어네트워크에서 RAN rule 또는 ANDSF 정책을 위해서제공하는도움정보 (Assistance Information) 를나타낸다. RAN rule 또는 ANDSF 정책은도움정보중 O 표기가된도움정보만을이용하는데, ANDSF 정책의경우설 정에따라도움정보를이용하지않고수신한 ANDSF 정책내에미리설정되어있는임 계값을사용할수도있다. 표에서볼수있듯이각정보별로적용되는정책 ( 또는규 칙 ), 정보를제공하는주체, 그리고시그널링방법은다르다. 표의도움정보중 OPI는 비트맵으로구성되며각비트는단말이특정트래픽을언제 WLAN으로또는 액세 스네트워크로라우팅할지를나타내며, 각비트는사업자마다다른의미를나타낼수 있다. < 표 6-1> 도움정보 적용되는정책 ( 규칙 ) 단말별 (D) Assistance Information ANDSF 정보제공주체셀별 (B) RAN rule 정책시그널링 관련 RSRP, 파라미터 RSRQ 임계값 O O RAN D/B Beacon RSSI O RAN D/B WLAN 관련파라미터 UL/DL backhaul O O RAN D/B 임계값 data rate Channel utilization O O RAN D/B Offload Preference Indicator (OPI) O RAN D/B 접속이허용되는 WLAN 식별자 O RAN B (SSID/BSSID/HESSID) WLAN으로라우팅이가능한 ( 또는불가능한 ) PDN 연결정보 O 코어네트워크 D 6.3. HETNET Mobility Heterogeneous Network (HETNET) 이란여러종류의셀들이혼재되어운영되는네트워크로, 증가하는데이터사용량에대한요구를충족시키기위하여기존의매크로셀대비작은출력파워로운영되는피코셀, 펨토셀, 무선중계기등의소형셀을추가하여구성한네트워크이다. 소형셀은데이터서비스요구가많은핫스팟 (hot spot) 의데이터분산용도, 또는매크로셀의커버리지를보완하는용도로운영할수있다. 35 TTAR-06.xxxx
기술보고서매크로셀커버리지내에서매크로셀과같은주파수를사용하는스몰셀이운영될경우, 두셀의신호는서로에게간섭으로작용하며, 이는스몰셀의경계에서단말의이동성능을크게저하시킨다. 스몰셀환경에서의핸드오버는매크로셀사이의핸드오버에비해좀더높은핸드오버실패확률을갖는데, 이는 ( 그림 6-7) 에서보여주고있다. Handover failure rate (%) 10 8 6 4 2 0 macro-macro macro-small small-macro small-small HETNET Overall Hnadover scenario state 3 state 2 ( 그림 6-7) HETNET 환경의단말핸드오버성능시뮬레이션결과 [Ref TR36.839] ( 그림 6-7) 은 HETNET 환경의다양한핸드오버시나리오 ( 매크로셀-매크로셀, 매크로셀-스몰셀, 스몰셀-매크로셀, 스몰셀-스몰셀 ) 에대한핸드오버실패확률을보여준다. 좀더자세히살펴보면, 핸드오버과정을 state2 단말이이웃셀측정결과를소스셀에게보고한후소스셀로부터핸드오버명령을수신하는단계 와 state3 소스셀로부터핸드오버명령을수신한후단말이타겟셀로핸드오버완료메시지를전송완료하는단계 로구분해보면, 대부분의실패는 state2에서발생함을볼수있다. 이렇게대부분의핸드오버실패가 state2에서발생하는이유는타켓셀의강한간섭으로인해 Radio Link Failure (RLF) 가발생하여단말이소스셀로부터핸드오버명령을성공적으로수신하지못하였기때문이다. 이렇듯스몰셀환경에서의핸드오버실패확률이기존의매크로셀-매크로셀핸드오버실패확률에비해매우높기때문에, 는 HETNET 환경에서의핸드오버성능향상을 Rel-12의 Work Item 중하나로선정하고연구를시작하였다. 본고에서는 Rel-12에서논의된방법중다음의 3가지방법에대해설명한다. 단말의이동내역보고단말은 RRC idle 또는 connected 모드에서최대 16개의방문하였던셀에대하여셀아이디와각셀에서머물렀던시간을저장하고, 네트워크가이동내역보고를요청할때이를보고한다. 네트워크는단말로부터보고받은이동내역을이용하여단말의속도를추정하고, 추정한단말의속도를기반으로단말에게핸드오버관련파라미터들, 즉 Time To Trigger (TTT) 와 A3 offset 등을적절한값으로설정할수있다. 예를들어, 속도가빠른단말은측정결과가더빨리보고되어타겟셀의간섭이커지기전에핸드오버가완료될수있도록작은 TTT와 A3 offset 값을설정하고, 반대로속도가느린단말에게는보다큰 TTT 값과 A3 offset 값을설정하여단말의속도에따른최적화된타이밍에핸드오버가수행되도록함으로써단말의이동성능을향상시킬수있다. 36 TTAR-06.xxxx
기술보고서또한, 네트워크는단말의속도를고려하여스몰셀로의핸드오버여부를결정할수있다. 속도가빠른단말은성공적으로스몰셀로핸드오버하여도스몰셀의커버리지안에머무는시간이매우짧아데이터분산효과가미비하다. 따라서, 속도가매우빠른단말에대하여, 단말이측정결과를보고하여도스몰셀로핸드오버시키지않고계속매크로셀과 RRC connection을유지시킴으로써핸드오버실패확률이큰매크로셀-스몰셀핸드오버와스몰셀-매크로셀핸드오버발생을방지할수있다. 대체 TimeToTrigger 도입 HETNET 환경에서단말의이동성능에영향을미치는가장큰요인은단말의속도와핸드오버시나리오, 즉소스셀과타겟셀의타입이다. 단말의이동내역보고를통하여단말의속도가반영된핸드오버가가능하지만, 이는핸드오버시나리오를반영하지는못한다. 기존에는핸드오버타이밍을결정짓는 TTT가단말에게하나의값만설정되었기때문에, 단말은타겟셀의타입에상관없이측정결과보고를함에있어항상설정된하나의 TTT 값을적용하였다. Rel-12에서는타겟셀의타입에적합한 TTT를적용할수있도록대체 TTT (alternative Time To Trigger) 가도입되었다. 네트워크는단말에게대체 TTT 값과대체 TTT를적용시킬타겟셀리스트를설정한다. 단말은이웃셀측정결과를네트워크에보고함에있어, 측정타겟셀이리트스에포함된셀일경우대체 TTT를적용하고, 리스트에없는셀에게는기존의 TTT를적용한다. 빠른 RLF 선언단말은 RLF 발생시, 네트워크와의 RRC connection을복구하기위하여 RRC connection re-establishment 절차를수행한다. RRC connection re-establishment 절차를통해 RRC connection을회복하기위해서는타겟셀이단말의 UE context를가지고있어야하며, 만약가지고있지않을경우 RRC connection re-establishment 절차는실패하게된다. 이경우단말은 RRC connection을회복하는데더많은시간을소모하게된다. HETNET환경에서는스몰셀의도입으로인하여 RLF를선언한단말의주위에보다많은셀이존재하게되며, 단말이 RRC connection re-establishment를시도한타겟셀이단말의 context를가지고있지않을확률이더욱높아지게된다. 따라서, HETNET 환경에서단말은 RLF를선언할확률이높을뿐아니라, RRC connection을회복하는데더많은시간이소요된다. 이를해결하고자 Rel-12에서는 ( 그림 6-8) 과같이새로운 RLF 타이머인 T312를도입하였다. 37 TTAR-06.xxxx
기술보고서 UE declares fast RLF and initiates RRC connection re-establishment Serving cell signal A3 offset T310 Start T312 T312 expiry T310 expiry Neighbour cell signal Qout detected TTT ( 그림 6-8) T312 를통한빠른 RLF 선언 종래단말이 RLF를선언하는데사용하였던 T310에비해, 새롭게도입된 T312는훨씬작은값을가지며, 따라서단말이보다빠르게 RLF를선언할수있도록한다. 이러한 T312는항상동작시키는것이아니라단말이 RRC connection re-establishment를시도하기에적합한셀이있을경우에만동작시키도록하여 T312를통한빠른 RLF 선언을할수있도록하는것이다. T312가만료되면단말은 T310이만료했을때와마찬가지로 RLF를선언하고 RRC connection re-establishment 절차를시작한다. 6.4. Smart Congestion Mitigation LTE 시스템은네트워크가혼잡 (Congestion) 상황에서네트워크가단말의호시도를선택적으로받아들일수있도록하는혼잡제어기능을 Rel-8부터지원하였다. 즉, 단말마다등급에따라 Access Class (AC) 를부여하고, 이러한 Access Class에따라호시도를수용또는거절하는 Access Class Barring (ACB) 기능을 Rel-8부터지원한것이다. 이후 Rel-9에서는단말이시도하는호가 MMTEL voice인지 MMTEL video인지에따라호시도를제한하는 Service Specific Access Control (SSAC) 가도입되었는데, 이는재난상황에서네트워크용량을많이사용하는 MMTEL voice와 MMTEL video의접속시도를제한하는방법이었다. LTE 시스템이발전하면서네트워크용량이충분해지자사업자들은새로운혼잡제어방법을요구하게되었는데, 이는재난과같은혼잡상황에서 IMS voice, IMS video 및 SMS 호시도를우선적으로진행시키고자하는요구였다. 이러한요구사항을바탕으로 에서는 Smart Congestion Mitigation (SCM) 기술을 Rel-12로승인하고표준화를진행하였다. 38 TTAR-06.xxxx
기술보고서 ( 그림 6-9) Smart Congestion Mitigation ( 그림 6-9) 는 SCM 적용시의호시도절차를개략적으로보여준다. SCM 기술에따르면단말은시도하는호의종류가 MMTEL voice, MMTEL video, 또는 SMS인경우네트워크의설정에따라 ACB를거치지않고바로 Random Access 과정을수행할수있다. 따라서, 네트워크는 SCM과 ACB를함께사용하여, 재난과같은혼잡상황에서 MMTEL voice만접속을허용하고다른모든종류의접속시도는제한하는등의선택적호접속을수행할수있다. 6.5. Minimization of Drive Test for Multimedia Broadcast/Multicast Service 차량테스트 (Drive Test) 를통한네트워크최적화는통신사업자에게큰시간과비용이드는일이다. 따라서, 통신사업자는이를줄이는방법에대해깊은관심을가지고있었다. Rel-10에처음도입된 Minimization of Drive Test (MDT) 는시중에산재한상용단말로부터각종측정결과를수신하여이를바탕으로네트워크파라미터를최적화하는기술로서, 사업자들의고민거리인차량테스트를대폭줄일수있게되어사업자들로부터큰환영을받았다. Rel-10에서는먼저셀커버리지를최적화하는데초점을맞춰단말이셀의어느곳에서언제오류가발생했는지를기록하여보고하도록하였다. Rel-11에오면서 MDT 기술은한층더발전하여단말이실제수신한데이터양이나수신속도등의 QoS 관련성능도기록하여보고하게되었다. 39 TTAR-06.xxxx
기술보고서 ( 그림 6-10) MDT for MBMS Rel-12에서는 MDT가 Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) 와결합하여 MBMS 수신성능을기록하여보고하도록하였는데, 이것이바로 MBMS MDT이다. Rel- 9에처음도입된 MBMS는점대다 (Point-to-Multipoint) 통신으로서피드백이없는구조였기때문에, 기지국은개개의단말이실제어느정도의전력과어느정도의에러율로수신되는지알수가없었다. 이러한단점을극복하기위해 Rel-12에서는 ( 그림 6-10) 과같이단말이 MBMS 수신시수신전력이나에러율등을기록하고기지국으로보고하도록하여, 기지국이최적의값으로 MBMS 서비스를전송할수있도록하고있다. 6.6. Enhanced Machine Type Communication 최근인구에많이회자되는사물간통신 (Machine-to-Machine Communication) 에대해 에서는사물형통신 (Machine Type Communication, MTC) 으로이름을정하고 Rel-10부터표준화를진행하였다. 그러나, 표준화초기에는다수의기기가동시에접속함으로써발생하는혼잡상황을완화시키는데중점을두어, Rel-10에서는핵심망혼잡완화기술, Rel-11에서는무선구간혼잡완화기술에대해표준화작업을진행하였다. Rel-12에오면서 는 MTC 기기의성능향상에본격적으로눈을돌리기시작하여, MTC 기기의전력효율향상과시그널링오버헤드감소라는두가지목표에대해표준화를진행하였다. MTC 기기의전력효율향상에대한표준화작업은 UE Power Consumption Optimization (UEPCOP) 라는이름으로진행되었는데, 종래 Idle Mode보다단말전력사용을극도로억제하는 Power Saving Mode (PSM) 를두어, 데이터전송이거의없는 MTC 기기의전력사용을극대화하였다. 즉, 단말은 PSM에있는동안에는기지국으로부터어떠한신호도수신을하지않고, Tracking Area Update (TAU) 와같은이벤트가발생할때만기지국에접속해서데이터를송수신하도록하여, 가끔씩페이징신호를수신시도하는 Idle Mode에비해전력소모를비약적으로줄일수있도록하였다. ( 그림 6-11) 에는이와같은 MTC 기기의상태천이가나타나있다. 40 TTAR-06.xxxx
기술보고서 ( 그림 6-11) UE Power Consumption Optimization Rel-12에서 MTC에대한또다른표준화작업은 MTC 기기의시그널링오버헤드감소에대해이루어졌다. MTC 기기의시그널링오버헤드를감소해야하는이유는그개수가매우많기때문인데, 많은수의 MTC 기기가빈번하게 RRC connection을맺고데이터를전송하게된다면 RRC connection을맺기위한시그널링으로인해큰혼잡상황이발생하게된다. 이러한문제는작은데이터를빈번하게전송하는 MTC 기기에서발생하기때문에, 에서는 Small Data and Device Triggering Enhancement (SDDTE) 라는이름으로 MTC 기기가 RRC connection을맺는빈도수를줄이는방법에대해연구하였다. ( 그림 6-12) Small Data and Device Triggering Enhancement SDDTE의대표적인방법은, ( 그림 6-12) 에나와있는것과같이, 기지국이핵심망으로부터각 MTC 기기에대해트래픽의종류나패턴과같은도움정보를받고이를바탕으로각 MTC 기기의 RRC connection을적절하게관리하는것이다. 즉, 기지국은빈번하게트래픽을전송하는 MTC 기기에대해서는휴지기간중에도 RRC connection 을유지하며, 반대로간헐적으로트래픽을전송하는 MTC 기기에대해서는데이터전송이끝나면바로 RRC connection을해제하는것이다. 이방법은핵심망이기지국으로 41 TTAR-06.xxxx
기술보고서도움정보를제공해야한다는단점은있지만, 기지국이이를바탕으로 MTC 기기의 RRC connection을효과적으로관리함으로써 RRC connection을맺기위해발생하는시그널링오버헤드를줄이는큰장점이있다. 7. RAN 3 주요기술 7.1. Inter-eNB CoMP 여러전송점 (transmission point, TP) 들이서로정보를나눠, ( 특히 TP 간경계에서심한 ) 하향링크간섭으로인한성능감쇄를줄이기위한목적으로, Rel-11부터여러점조직화 (coordinated multi point, CoMP) 에필요한기술이도입되었다 ; 여기서 TP의예로, 차세대기지국 (remote radio head, RRH) 및셀을들수있다. Rel-11에서는단말과기지국 (evolved node B, enb) 간의무선인터페이스에관련된향상을도모하는것에초점을맞추었다. 이릴리스에서, 가상셀식별자를신호하여여러채널상태정보 (channel state information, CSI) 기준신호 (reference signal, RS) 와복조 (demodulation) RS 간의간섭을무작위로만드는것이가능해졌으며, 단말은여러 CSI-RS 자원그리고 CSI 간섭측정 (interference measurement, IM) 자원에서측정한결과를 enb로보고할수있게되었다. Rel-11에서는 enb가단말로부터수집한정보를다른네트워크구성요소 ( 예를들어 enb) 와교환하는것은표준화되지않았기때문에표준에따른 CoMP 운영은한 enb 내 TP들간에이뤄질수있었다. 물론, 비표준적인방법을통해여러 enb들간의 CoMP 운영은가능할수있었으나다양한제조사 enb들간의원활한 CoMP 운영을위해서 enb와다른네트워크구성요소간의정보교환에대한표준화가릴리스 12에서요구되었다. ㅁ CeNB 2. 시간-주파수자원할당정보 1. 채널정보및 / 혹은이를가공한정보 enb 1 enb n ( 그림 7-1) 여러 enb 들이참여하는 CoMP 운영시, 메시지흐름 Rel-12에서, 여러 enb들간의 CoMP 운영을위해서, 적어도한네트워크구성요소가여러 enb들로부터단말별채널측정정보및 / 혹은이를가공한정보를받는과정과여러 enb들로시간-주파수자원할당정보를보내는과정이표준화되었다. 또한 enb들로부터정보를모으고자원할당정보를보내주는네트워크구성요소는 enb로결정되었다. 다시말해, 한 enb가중심적인역할을하여여러 enb들로부터채널측정정보및 / 혹은이를가공한정보를수집하고이를바탕으로최적화된시간-주파수자원할당정보를계산한다음이시간-주파수자원할당정보를여러 enb들로전달한다. 이중심적 42 TTAR-06.xxxx
기술보고서인역할을하는 enb를중앙 enb(central enb, CeNB) 라일컫겠다. ( 그림 7-1) 은 CeNB 와 CoMP 운영에참여하는 enb들간의메시지전달흐름을보여준다. CeNB는 enb의한특수한형태일수있지만여전히 enb이다. 따라서, enb 사이에정의된 X2 인터페이스를통해 CoMP 운영에필요한메시지가전달된다. 7.1.1. 채널정보및 / 혹은이를가공한정보수집 CeNB가알맞은시간-주파수자원할당정보를생성해내기위해서, 나아가 CoMP 운영을통해시스템전체성능을높이기위해서, CeNB는채널정보및 / 혹은이를가공한정보를수집한다. 이와관련하여릴리스 12에서는 enb들이서비스하는단말들로부터받은 RS 수신전력 (received power, RP) 측정보고와 enb 내각셀에대한이득측정치 (benefit metric) 를 CeNB에전달하도록표준화되었다. 참고로, Rel-13에서는 enb들이서비스하는단말들로부터받은 CSI 보고를 CeNB로전달하는것이추가적으로표준화될것이다. RSRP 측정보고전달 enb가 CeNB로 RSRP를전달하기에앞서 CeNB는자원상태보고개시 (Resource Status Reporting Initiation) 과정을촉발시킨다. CeNB는 X2 응용프로토콜메시지 RESOURCE STATUS REQUEST 메시지를보내면서 enb에게 RSRP 측정보고를전달하기를요청할수있다. 이메시지에시간정보가포함된다. 시간정보는 120ms, 240ms, 480ms, 및 640ms 중하나가선택될수있다. 이시간정보는앞으로 enb가단말로부터수집한 RSRP 측정보고를 CeNB로전달할때쓰이는메시지 (RESOURCE STATUS UPDATE 메시지 ) 를보낼때메시지간최소시간간격으로쓰인다. CeNB가 RESOURCE STATUS REQUEST 메시지를통해 RSRP 측정보고전달을요청하면서, 이시간정보를메시지에담지않으면, enb는 RESOURCE STATUS FAILURE 메시지를답으로보내시간정보가포함되지않음을알린다. 일반적으로 enb 가 RSRP 측정보고를올릴수있는경우에는 RESOURCE STATUS RESPONSE 메시지를답으로보낸다. 이윽고 enb는 RESOURCE STATUS UPDATE 메시지를통해 RSRP 측정보고를전달한다. RSRP 측정보고는 enb 내각셀별로 RSRP Measurement Report List 정보원소 (information element, IE) 를통해전달된다. 다시말해, RESOURCE STATUS UPDATE 메시지는 enb 내셀개수만큼의 RSRP Measurement Report List IE를포함한다. RSRP Measurement Report List IE는다음 < 표 7-1> 과같이구성된다. < 표 7-1> RSRP Measurement Report List IE의구성 IE 명범위 RSRP Measurement Report Item 1.. 128 >RSRP Measurement Result 1.. 9 >>RSRP Cell ID >>RSRP Measured 43 TTAR-06.xxxx
기술보고서 RSRP Measurement Report List IE는최대 128개의단말에대한 RSRP 측정보고를포함할수있다. 각단말에대한 RSRP 측정보고는 RSRP Measurement Report Item IE에해당하며, 이 IE는단말이최대 9개의셀에대해측정한 RSRP(RSRP Measured IE) 와그대상이된셀식별자 (RSRP Cell ID IE) 를담을수있다. Benefit metric 전달 Benefit metric은어떤시간-주파수자원할당을가정했을때, 셀에예상되는이득을나타낸다. 셀에예상되는이득은, 가정한시간-주파수자원할당에따라, 셀이서비스하는단말이처한채널상황에따라달라질수있다. 예를들어, 해당셀에할당되는자원이많을수록, 주변셀에할당되는자원이적을수록이득이높아질수있다. 이득에대한정의가명확하게만들어지지않았기때문에 CeNB는보다객관적인 RSRP 측정보고를이용하여 benefit metric을검증할수있다. Benefit metric은부하지시 (Load Indication) 과정을통해전달될수있다. Load Indication 과정은하나의메시지 (LOAD INFORMATION 메시지 ) 로구성된다. LOAD INFORMATION 메시지는개시과정없이전달되기에명시적으로보고주기가정해지지않는다. 따라서, enb에설정된보고주기에따라 LOAD INFORMATION 메시지가전달된다. Load Indication 과정의특성때문에보고주기가명시되지는않지만 TSG RAN WG1의공식연락문 (R1-141816) 에따르면, 권장되는보고주기는 5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms이다. Benefit metric이 RSRP 측정보고보다더자주전달되는것이권장됨을눈여겨볼만하다. LOAD INFORMATION 메시지는 enb 내각셀에대해, 최대 256쌍의 benefit metric(benefit Metric IE에담김 ) 과가정한시간-주파수자원할당정보 (CoMP Hypothesis Set IE에담김 ) 를지닌 CoMP Information IE를포함할수있다. 표 7-2는 CoMP Information IE의구성을보여준다. 가정하는시간-주파수자원할당정보가달라짐에따라예상되는이득도달라질것이기때문에여러쌍의시간-주파수자원할당정보와 benefit metric을담을수있도록설계되었다. CoMP Hypothesis Set IE는해당셀과이웃셀을포함하여최대 32개의셀에대한셀식별자와시간-주파수자원할당비트맵을지닐수있다. 이비트맵의각비트는물리적자원블락 (physical resource block) 에대한자원할당정보이다. Benefit Metric IE는 -101부터 100 사이의정수로표현되며, -100부터 100까지의값은이득을선형눈금으로표현한것에해당되고, -101은특별한의미를지닌다. 이특별한의미에대해서는다음 7.1.2절에서다루도록한다. 또한 CoMP Information Start Time IE의쓰임새역시다음절에서다루도록하겠다. 이 IE의범위 (0.. 1) 를보면알수있듯, CoMP Information Start Time IE의포함은선택에따를수있다. < 표 7-2> CoMP Information IE의구성 IE 명범위 CoMP Information Item 1.. 256 >CoMP Hypothesis Set >Benefit Metric 44 TTAR-06.xxxx
CoMP Information Start Time 0.. 1 >Start SFN >Start Subframe Number 기술보고서 7.1.2. 시간 - 주파수자원할당정보전달 하나이상의 enb로부터 RSRP 측정보고및 / 혹은 benefit metric을받은 CeNB는이를바탕으로시스템전체성능을최대화시킬수있는시간-주파수자원할당정보를생성하여 enb에게전달한다. 이때, 시간-주파수자원할당정보는 benefit metric과마찬가지로 LOAD INFORMATION 메시지를통해전달된다. CoMP Information IE는이미 ( 가정하는 ) 시간-주파수자원할당정보를전달할수있도록설계되어있기때문에자연스럽게 CeNB가 enb들로전달하는시간-주파수자원할당정보도이 IE를통해전달되도록결정되었다. 물론, enb가 CeNB로전달하는자원할당정보와 CeNB가 enb로전달하는자원할당정보는그의미가다르지만표준화용이성을위해같은 IE를통해전달된다. LOAD INFORMATION 메시지에는 Benefit Metric IE가반드시포함된다. 따라서 CeNB 가이메시지를통해시간-주파수자원할당정보를보낼때, Benefit Metric IE를의미없는값인 -101로설정할수있다. CeNB가여러 enb로시간-주파수자원할당정보를전달할때, 각 enb 별로 CeNB와의전송지연시간이다를수있고, 한 enb에대해서도 CeNB와의전송지연시간이매번달라질수있다. 따라서, CeNB는시간-주파수자원할당정보가언제부터적용되어야하는지에대한정보를보내줘야할필요가있을수있다. 이필요를충족시키기위해 CoMP Information Start Time IE가추가되었으며, 이 IE는시스템프레임번호와서브프레임번호를포함한다. ( 그림 7-2) 는 Rel-12 기반 CoMP 운영에따른메시지흐름을보여준다. Resource Status Reporting Initiation 과정이후, Resource Status Reporting 과정이실행되며, 이에평행하게 benefit metric 전달을목적으로하는 Load Indication 과정이수행된다. 이후, 시간-주파수자원할당정보를생성한 CeNB는이정보전달을목적으로하는 Load Indication 과정을촉발시킨다. 시간-주파수자원할당정보를수신한 enb들은이를스케줄링에활용한다. 이후 Resource Status Reporting 과정과 Load Indication 과정이서로다른주기로시행된다. 45 TTAR-06.xxxx
기술보고서 enb 1 enb n CeNB RESOURCE STATUS REQUEST ( 시간정보 ) RESOURCE STATUS REQUEST ( 시간정보 ) RESOURCE STATUS RESPONSE RESOURCE STATUS RESPONSE RESOURCE STATUS UPDATE (RSRP 측정보고 ) RESOURCE STATUS UPDATE (RSRP 측정보고 ) LOAD INFORMATION (benefit metric) LOAD INFORMATION (benefit metric) 자원할당정보생성 LOAD INFORMATION ( 자원할당정보 ) LOAD INFORMATION ( 자원할당정보 ) 스케줄링 스케줄링 ( 그림 7-2) 릴리스 12 기반 CoMP 운영에따른메시지흐름 7.1.3. 분산형 CoMP 운영 이제껏 CeNB가배치된중앙집중형 CoMP 운영에대해다루었다. 그러나간단한응용을통해분산형 CoMP 운영도가능하다. enb끼리서로 RSRP 측정보고및 / 혹은 benefit metric 교환은일반 enb와 CeNB 간의교환과같은방식으로수행될수있다. 차이점은시간-주파수자원할당정보를전달할때드러난다. 분산형 CoMP 운영에서는자원할당정보를보내는 enb 내셀의자원할당정보만을전달한다. 중앙집중형 CoMP 운영에서는자원할당정보를보내는 enb 내셀의자원할당정보전달이주목적이아니라받는 enb 내셀의자원할당정보전달이주목적인것임을상기하면, 그차이점이명확히드러난다. 간단히말하자면, 중앙집중형 CoMP 운영에서자원할당정보의목적은명령혹은권유이고, 분산형 CoMP 운영에서는선언인것이다. 7.2. Next Generation SON Active antenna system (AAS) 의활용이활성화됨에따라 SON 기능개선이필요하게 46 TTAR-06.xxxx
기술보고서되어 Rel-13 에서는차세대 SON에대한규격작업을시작하게되었다. 해당 work item 은 Rel-12에서수행한 study item 결과에서제안한내용에대해표준규격작업을위한구체적인논의가진행될예정이다. 지난 study item은 AAS 에대한 SON 동작이유용한지확인하고, 현재 SON 기능이 AAS 사용에따라개선되어야하는지에대한분석이주로이루어졌다. AAS 는기존의고정형안테나시스템과달리액츄에이터의설치를통해서안테나의위치및방향을원격으로제어할수있는시스템으로셀의특성이나사용자서비스요구에따라동적으로안테나설정을변경할수있는시스템이다. 따라서주요시나리오는많은 UE가밀접해있고트래픽요구가높고, 일시적으로나지속적으로특정지역에집중되어있을경우, AAS 기능을효과적으로이용할수있다. AAS 기술을주로빔포밍기술과셀형상화, 분할및병합기술로나눌수있다. 빔포밍 (Beam forming) 은셀영역에변화가없으며빠른시간내에빔을변경하면서셀내 RRM을수행한다. 따라서전셀영역은동일한 PCI로사용되며, 빔제어는기지국에서자체구현된다. 현재 SON 형상에대한추가적인개선은필요하지않은것으로고려된다. 셀형상화 (cell shaping) 기술의경우, AAS를이용하여 1시간혹은더욱긴시간에걸쳐셀영역을변경한다. 전셀영역은같은 PCI를사용하며, 해당셀변경은 OAM에의해제어되며, 셀변경폭에따라 MRO 문제가발생할수있다. ( 그림 7-3) 셀형상변경시, 주위셀에대한영향 셀분할또는병합의경우, 셀섹터분할을수평적혹은수직적으로할수있으며, 시간대별로동적으로할수있으며짧게는 1시간길게는몇일에몇번정도실행할수있다. 셀분할또는병합은 OAM에의해설정되며, 기존 SON 동작과관련하여 MRO 에영향이있을수있다. 그림 7-4는수직적인셀분할과정을보여준다. 셀내에단말이고르게분포되어있을경우, 해당셀을 2개의섹터로나누어사용함으로셀용량을증대시킬수있다. 셀분할또는병합관련시나리오로는기지국이아닌 OAM에의해사전에지정된영역에대해네트워크부하나사용자서비스요구에따라분할및병합이발생한다. RAN은 OAM 동작최적화를위해서 MDT 측정데이터혹은통계데이터를보내줄수있다. 셀은분할과병합을반복할수있으며그정도는네트워크상황에따른다. 셀분할시, 동일주파수혹은각각다른주파수사용하는시나리오모두를고려한다. 47 TTAR-06.xxxx
기술보고서 ( 그림 7-4) 사용자트래픽에따른수직셀분할예 7.2.1. 셀분할및병합에따른무선연결지속문제 첫번째는셀분할및병합에따른셀내단말의무선연결실패이다. 셀분할이발생하면기지국은어떤특정 UE가영향을받게될지알지못한다. 그러므로특정 UE들에대하여핸드오버를실행시키지못하며, 또한설사알고있다고하더라도어떤셀이더적합한지확신할수없다. 더욱이특정 UE들은 PCI 변경이설령없을경우에도셀분할혹은병합과정이길어지면 (T310 보다 ) RLF 가발생할수있다. 또한한꺼번에많은 UE들이동시에새로운셀로핸드오버할경우, 분할된셀간간섭으로높은핸드오버실패율을발생시킬수있다. 두번째는이웃기지국의셀에서핸드오버하려는단말이타깃셀에서셀분할혹은병합이발생하면해당단말은핸드오버에실패할뿐만아니라이후, 해당셀에연결재설정과정에서도재설정정보가없어서실패할수있다. 이러한문제점을해결하기위해서, 첫번째가능한해결책으로는셀분할혹은병합을액티브상태의단말들을우선핸드오버과정을명령한이후에수행한다. 단말의측정리포트를기반으로후보셀에대해전체단말을핸드오버시킨다. 둘째, 셀영역이변경이없다면기지국이셀분할혹은병합후에단말이연결실패를겪을때, 재접속할수있도록미리사전준비작업을한다. 이는구현이슈이며현재표준에영향이없다. 셋째, 셀병합의경우, 신규셀과예전셀이동일한안테나유닛을사용할경우, 병합이후에도동일한안테나를사용하므로핸드오버를위한랜덤액세스의별도수행없이새로운셀에대한 RRC 설정만변경한다. 이경우에상향채널에대한동기에영향이없다. 따라서대규모의단말이동시에핸드오버를위해서랜덤액세스를수행하는동작을막을수있다. 이후상하향데이터전송을위해서기지국이단말을개별스케줄링한다. 기본적으로단말이셀변경이핸드오버없이일어날경우, 해당셀에대해상향동기화를위해랜덤액세스절차를수행한다. 또한단말이신규셀에대한 RRC 설정시점과기지국이스케줄링시점의동기화가문제가될수있으므로타워크그룹과의논의가필요하다. 넷째, 이웃셀에서핸드오버에따른연결실패의경우, OAM에따라사전에셀분할및병합스케줄을알고있는경우에이웃기지국에 X2 를통해셀분할 / 병합을사전에알려준다. 혹은 OAM이직접알려준다. 마지막이웃셀에서의핸드오버실패에대한솔루션의경우, 이웃기지국에알려주는시간지연이기지국과 OAM의경우각각다를수있다. OAM에의해셀분할병합이시 48 TTAR-06.xxxx
기술보고서작되는경우, OAM이직접 management interface를통해서개별적으로해당사항을알리는경우, 지연이길어질수있다. 기지국이해당사항을기지국간인터페이스를통해이웃기지국에알릴경우지연시간을줄일수있다. 기지국이셀분할및병합을시작하는경우, 이웃기지국에해당사실을기지국간인터페이스를통해사전에알릴수있으므로지연은미비하며, 기지국이기지국간인터페이스가없어 OAM을통해절차를수행할경우, 지연은더길어질수있다. 7.2.2. Mobility Robustness Optimization (MRO) 영향 MRO의경우, mobility를위한셀설정에서발생하는핸드오버실패를줄이기위해단말의무선연결실패보고및연결재설정정보를기반으로자동적으로해당핸드오버설정값을최적화하기위한 SON 동작이다. MRO는일반적으로고정된셀영역을가정하고있으나최소한자주변하지않는설정을가정해야한다. 하지만 AAS를통해동적으로영역이바뀌는경우, 충분한시간을가지고최적화될수있어야한다. AAS 사용에따른 MRO 보완솔루션으로는 OAM으로하여금하위기지국들의셀들의 mobility parameter 을모두재설정하도록하는것이다. 이를위해기지국별 MRO 설정에대해기지국이사전에 OAM에게 MRO 상태 ( 핸드오버트리거링조건등 ) 를알려준다. 이점은새로운 X2 신호메시지가필요없으며기지국은셀변경에따른추가적인정보를저장할필요가없다. 기지국은지연된 UE RLF 보고는로컬에저장하고있다가기지국이연관설정상태로복구될경우에사용한다. 다른솔루션으로는이웃셀에게명시적이거나비명시적으로지시자를전달하는것이다. 장점으로는기지국이 MRO 알고리즘에대한내부상태정보를보다많이저장할수있다는것이다. 명시적인지시자 (Explicit indicator) 의경우옵션 IE 으로 Served Cell Information IE 를포함하여 X2를통해전달될수있다. 해당지시자의경우, 하나또는여러개셀설정의변경이나영역변경과연관될수있다. 비명시적지시자 (Implicit indicator) 의경우, 변경된커버리지설정에대해다른 ECGI 와 PCI를사용하여구분한다. 셀설정의변경이나영역의변경이발생할경우, 셀스위치오프혹은셀스위치온으로설정을활성화하거나비활성화하고해당사항에대해신호전달한다. 이러한경우, 커버리지변경에따라 ECGI 및 PCI가변경되어야하는단점이있다. 이는액티브상태의단말에게영향을줄수있다. 49 TTAR-06.xxxx
기술보고서 OAM enb2 enb1 enb3 Step 1 Cell State Configuration Step 2 Cell Splitting/Merging Initiation Step 3. Explicit Indicator by X2 Interface Step 4 Cell Splitting/Merging Performing Step 5. Conforming Cell Splitting/Merging Finished ( 그림 7-5) 명시적지시자를이용한셀분할 / 병합절차 상기 3가지솔루션에대해단말영향및기존 SON에대한영향, RAN3 표준외기능에대한영향을평가하였다. OAM에의한셀분할의경우, 만약 OAM이기지국으로부터셀분할또는병합에대해통보받지못한다면, OAM은영향을받는기지국의 UE들에대해알수없다는문제가있다. OAM이셀분할및병합을시작한경우, 기지국은가장적절한시간에셀분할혹은병합을할수있다. 따라서기지국은 OAM에결과를통보해야한다. 따라서 OAM 기반의셀분할 / 병합의경우, 이웃기지국에게이를알리는데지연이발생한다. 기지국이셀분할 / 병합을시작하는경우, UE의상태에대해서알수있으므로 UE 영향이가장적은시점에시작할수있다. 명시적지시자를사용하는경우, 만약 PCI가재사용되면 IRAT mobility의경우실패할수있다. 반대로비명시적지시자를사용하는경우, 전체 PCI가재사용되지않는다면 PCI에해당하는셀식별자를재설정해야하므로보다많은 UE가영향을받을수있다. 일부재사용의경우, 위와같이동일한 IRAT 이웃기지국과의문제를안고있다. 기존 SON에대한영향으로 OAM에의한분할 / 병합방식에서는 OAM 이직접 SON을재설정해야하므로변경을투명하게처리할수있다. OAM은 SON 컨텍스트를기지국들과교환하고저장할수있어야한다. 명시적으로 X2AP 지시자를사용하는경우, 해당명시적지시자를이웃기지국에게셀변경이전에보내어 SON 컨텍스트를바꾸어 MRO에영향을경감할수있다. 비명시적지시자의경우에 PCI에해당하는셀 ID를재설정하면, 이는자동 PCI 선택에영향을준다. 만약재설정셀 ID가 PCI와상관없다면 PCI 만보고시에 RLF 보고에영향을준다. 50 TTAR-06.xxxx
기술보고서 RAN3 외영향으로는 MDT나셀 ID 기반의포지셔닝에영향을줄수있다. 결론적으로 AAS기반네트워크전개를위해 SON 개선이 RRM 관련하여영향을줄수있는부분은 RAN2 와협의해야할것으로예상된다. 첫번째, 변경된셀에서의연결연속성은현재존재하는기능을기반으로구현제공할수있으므로추가적인표준정의는하지않는다. 다른기지국으로부터핸드오버의경우셀변경전에기지국간협의절차가필요하다. 두번째, AAS 기반망변경이 MRO에영향을줄수있으나기지국간협업으로영향을완화시킬수있다. 명시적지시자를이용하는솔루션은 PCI 재사용의장점이있으나이로인한 PCI/ECGI 혼선은 inter-rat 이동및 RLF indication 관련하여문제가발생한다. 하지만명시적지시자를 AAS 설정이시작되기전에보내면유입핸드오버및 MRO 두가지문제점을동시에해결할수있으므로, 가장최우선적으로고려해야할솔루션이다. 7.3. HeNB mobility 설치및이동등의편이때문에댁내 enb(home enb, HeNB) 는잘제어된방식으로망에배치되지않을수있다. HeNB의확장성을제어하기위해게이트웨이 (gateway, GW) 를표준화하는작업이 HeNB 도입과함께 Rel-8부터이뤄졌다. 그러나 Rel-12 이전에는 S1 인터페이스에대한 GW(HeNB GW) 만이정의되었고, Rel-12에이르러서야 X2 인터페이스에대해서도 GW(X2 GW) 가표준화되었다. X2 X2 enb X2 X2 X2 HeNB X2 X2 X2 HeNB HeNB X2 HeNB HeNB (a) 51 TTAR-06.xxxx
기술보고서 enb X2 X2 X2 GW X2 X2 X2 X2 GW X2 HeNB X2 HeNB HeNB HeNB HeNB (b) ( 그림 7-6) (a): X2 GW 가도입되지않은네트워크 ; (b) X2 GW 가도입된네트워크 ( 그림 7-6) 은 HeNB와 enb 사이의 X2 관련전송네트워크계층 (transport network layer, TNL) 연결을보여준다. X2 GW가도입되면 TNL 연결이훨씬단순해질수있음을알수있다. 물론, X2 GW를통해연결될수있는 (H)eNB끼리직접 TNL 연결될수있다. 참고로, ( 그림 7-7) 은 X2 인터페이스의프로토콜더미를보여준다. 이절에걸쳐서 X2 인터페이스는다른설명이없는한 X2 제어평면인터페이스를의미한다. X2 GW는 X2 사용자평면인터페이스에는그어떤제약도가하지않는다. 또한 (H)eNB는 HeNB 또는 enb 를지칭한다. 또한, 관점에따라 HeNB, X2 GW, 및 / 혹은 HeNB GW도 enb의일종이라고할수있을것이다. 그러나, 7.3절에서 enb는 HeNB, X2 GW, 및 HeNB GW 를포함하지않는좁은의미의 enb를일컫도록하겠다. 무선네트워크계층 X2 응용프로토콜 스트림제어전송프로토콜 TNL 인터넷프로토콜 데이터링크계층 물리계층 ( 그림 7-7) X2 인터페이스의프로토콜더미 X2 GW 는다음의기능을제공한다 : - 수신한 X2 MESSAGE TRANSFER 메시지에포함된전달정보 (routing information) 을바탕으로, X2 MESSAGE TRANSFER 메시지를타깃 (H)eNB 로전 52 TTAR-06.xxxx
기술보고서달 ; - 임의의 (H)eNB와의스트림제어전송프로토콜 (stream control transmission protocol, SCTP) 연결이무효화되면관련된 (H)eNB에게공지 ( 여기서, 관련된 (H)eNB란, SCTP 연결무효화직전상기임의의 (H)eNB와 X2 GW를통해 X2 응용프로토콜 (application protocol, AP) 연계 (association) 를맺고있던 (H)eNB 를뜻함 ); 및 - (H)eNB의글로벌식별자와 TNL 주소의사상관계를유지. X2 GW가상기기능을제공할수있기위해서, Rel-12에서 (H)eNB가 X2 GW에등록하는과정, (H)eNB끼리 TNL 주소를발견하는과정, X2 GW를통한 X2AP 메시지전달과정, 및 (H)eNB와의 SCTP 연결무효화에따른 X2 해제과정이도입되었다. 각과정에대해설명하도록하겠다. 7.3.1. (H)eNB 등록 (H)eNB X2 GW 1. 전원인가 2. X2AP MESSAGE TRANSFER 3. 사상정보저장 ( 그림 7-8) (H)eNB 등록과정의신호흐름 (H)eNB에전원이들어오거나 TNL 주소에변화가생기면 ( 과정 1), (H)eNB 내에설정된 X2 GW의정보 ( 예를들어, TNL 주소 ) 를이용하여 X2 GW에등록요청메시지를보낸다 ( 과정 2). 이때보내는메시지는 X2AP MESSAGE TRANSFER 메시지이다. X2AP MESSAGE TRANSFER 메시지는 < 표 7-3> 과같이구성된다. < 표 7-3> X2AP MESSAGE TRANSFER 메시지의구성 IE 명 Message Type RNL Header >Source enb ID >Target enb ID X2AP Message 포함필수필수필수선택선택 53 TTAR-06.xxxx
기술보고서 X2AP MESSAGE TRANSFER는 X2 GW를통해연결된두 (H)eNB 간의메시지전달을위해서도쓰이지만 (H)eNB 등록과정에서도쓰인다. 등록과정에서쓰이는경우, 이메시지는필수적으로포함되어야하는 IE들만담은채 X2 GW에전달된다. X2 GW는이메시지를받으면 association 정보를저장한다 ( 과정 3). 다시말해, 수신한 Source enb ID IE에담긴 (H)eNB의글로벌식별자와 TNL 주소간의사상관계를저장해둔다. 7.3.2. TNL 주소발견과정 (H)eNB 1 이동성관리개체 (H)eNB 2 1. (H)eNB 2 의글로벌식별자획득 2. enb CONFIGURATION TRANSFER 5. MME CONFIGURATION TRANSFER 3. MME CONFIGURATION TRANSFER 4. enb CONFIGURATION TRANSFER ( 그림 7-9) TNL 주소발견과정 X2 GW에등록된 (H)eNB 1 은 (H)eNB 2 의글로벌식별자를획득하고 (H)eNB2와 X2 GW 를통해 X2 association을맺고자한다 ( 과정 1). (H)eNB 2 의글로벌식별자획득은, 예를들어, 단말의보고를통해이뤄질수있다. 여기서 (H)eNB 1 과 (H)eNB 2 모두 HeNB가아닌 enb인경우는릴리스 12 표준화에서고려되지않았다. 즉, (H)eNB 1 과 (H)eNB 2 중적어도하나는 HeNB인경우에대해서 Rel-12 표준화가진행되었다. TNL 주소발견과정을촉발시키는개체 ((H)eNB 1) 가 HeNB이고상대개체 ((H)eNB 2) 가 enb인경우, HeNB 1 은이동성관리개체 (mobility management entity, MME) 로보내는 enb CONFIGURATION TRANFSER 메시지에, 등록한 X2 GW의 TNL 주소를포함시킨다 ( 과정 2). MME는이 X2 GW의 TNL 주소를 MME CONFIGURATION TRANSFER 메시지를통해 enb 2 로전달한다 ( 과정 3). 이후 enb 2 는다시두 S1AP 메시지를통해 HeNB 1 에게 (enb 2 도같은 X2 GW에등록한경우에 ) X2 GW의 TNL 주소를전달한다 ( 과정 4, 5). 이일련의과정은, 엄밀히말하자면, TNL 주소를새로이발견한다기보다, 이미알고있던 X2 GW의 TNL 주소를교환함으로써, 서로해당 X2 GW를 HeNB 1 과 enb 2 모두지원하는것을확인하는과정이라할수있다. 이후 HeNB 1 과 enb 2 중한개체가 X2 GW를통한 X2 설립과정을촉발시킬수있다. 그밖의경우에, HeNB 2 가어떤 X2 GW에등록되었는지알수없기때문에 (H)eNB 1 은 X2 GW 주소를포함시키지않는다 ( 과정 2). HeNB 2 는 X2 GW에등록했다면등록한 X2 GW의 TNL 주소를 MME를통해 (H)eNB 1 으로 54 TTAR-06.xxxx
기술보고서 전달한다 ( 과정 4, 5). 아직 HeNB 2 는 (H)eNB 1 이같은 X2 GW에등록되었는지알수없 다. (H)eNB 1 도 TNL 주소를수신한 X2 GW에등록했다면, HeNB 2 를향해 X2 GW를통한 X2 설립과정을촉발시킨다. < 표 7-4> 는 X2 GW의 TNL 주소포함여부에대해정리한 표이다. < 표 7-4> X2 GW 주소포함여부 enb 2 HeNB 2 enb 1 - 과정 2, 3: X2 GW 주소미포함 과정 4, 5: X2 GW 주소포함 HeNB 1 과정 2, 3: X2 GW 주소포함 과정 2, 3: X2 GW 주소미포함 과정 4, 5: X2 GW 주소포함 과정 4, 5: X2 GW 주소포함 7.3.3. X2 GW 를통한 X2AP 메시지전달 (H)eNB 1 X2 GW (H)eNB 2 1. X2AP MESSAGE TRANSFER 2. X2AP MESSAGE TRANSFER ( 그림 7-10) X2 GW 를통한 X2AP 메시지전달 이과정은매우직관적이다 ; X2 GW는 (H)eNB 1 로부터받은 X2AP MESSAGE TRANSFER 메시지를 (H)eNB 2 로중계한다. 7.3.1절에서설명한등록과정과는달리이과정에서 Target enb ID IE와 X2AP Message IE는비워둔채로전달되지않는다. X2 GW 는 RNL Header IE를이용하여타깃 (H)eNB 2 를결정할수있다. X2 GW는 X2AP Message IE의내용을확인할필요가없다. 7.3.4. X2 해제 (H)eNB 1 X2 GW (H)eNB 2 1. X2 RELEASE ( 그림 7-11) X2 해제 다양한까닭으로인해 (H)eNB 1 과 X2 GW 사이의 SCTP 연결이무효화될수있다. 이 경우 (H)eNB 1 와관련된 (H)eNB 2 에게 X2 RELEASE 메시지를전달하여, (H)eNB 1 과의 X2 55 TTAR-06.xxxx
기술보고서 GW를통한 X2AP association에문제가생겼음을알린다. 이 X2 RELEASE 메시지에는 (H)eNB 1 의글로벌식별자가포함된다. X2 GW는 (H)eNB 1 과관련된 (H)eNB 2 들의목록을예를들어, 이전에교환되던 X2AP MESSAGE TRANSFER 메시지의 RNL Header IE를통해생성했을수있다. 8. RAN 4 주요기술 8.1. Network assistance interference cancellation and suppression for LTE [NAICS] Release-11의간섭제거수신기에서는통계적인방법으로간섭을회피하거나파일럿에해당하는 RS (Reference Signal) 의간섭신호만을제거하는방식으로서, 인접셀데이터신호등의간섭으로인한성능열화를방지하는데에는한계가있다. 이에따라 에서는간섭셀의파일럿인 RS(Reference signal) 뿐만아니라데이터신호까지제거하는수신기의표준도입을목표로 2013년 3월 RAN 59차총회에서 NAICS SI (Study Item) 을승인하여 2014년 3월까지 1년간연구를진행하였고, 2014년 3월 RAN 63차총회에서 NAICS WI (Work Item) 으로승인하여 Release-12 표준화를목표를진행하고있다. NAICS WI의목적은간섭데이터신호를제거하기위해필요한간섭신호정보와이를획득하는방법에대해정의를하고정의된간섭신호정보를기반으로 Rel-11 기준수신기대비 NAICS 수신기의성능이득을검증하는데있다. NAICS 수신기의한예인 IC(Interference cancellation) 기법은 (( 그림 8-1) 과같이간섭셀의데이터신호를제거하기위해기지국간의신호전달경로인 backhaul로전송되는간섭데이터신호에대한네트워크보조정보 (network assistance information) 를이용하여서빙수신신호검출전에제거해줌으로서 SIR (Signal to Interference Ratio) 이향상되어간섭영향이큰셀경계영역에서수신율을향상시킨다. Non-ideal backhaul Serving data Interfering data enb1 UE1 UE2 enb2 Neighbor enb2 signal estimation + - Serving enb1 Signal detection ( 그림 8-1) NAICS 수신기개념도 8.1.1 간섭신호정보 네트워크에서알려주는간섭신호의정보는인접셀의 UE 에할당되는스케줄링정보 나하향링크제어정보 (Downlink Control Information) 를의미한다. 간섭신호정보는 56 TTAR-06.xxxx
기술보고서 backhaul망을통해기지국인 enodeb들간에공유가되며, 서빙기지국은공유된간섭기지국의스케줄링정보와하향링크제어정보를 NAICS UE에게 RRC 신호전달을통해전송한다. 하지만간섭신호의모든정보가네트워크로부터전달될경우과도한네트워크부하 (Overhead) 증가와 backhaul 지연으로인한간섭정보의시간적불일치 (Latency) 의문제점이발생한다. 이를고려하여 RAN WG4에서일부정보에대해서는 NAICS 수신기가사전정보없이간섭신호정보를직접검출 (blind detection) 하는방식을채택하였다. Blind detection이란, 서빙셀에속한 NAICS UE에게할당된시간 -주파수상의자원위치에인접셀의간섭데이터가들어올경우네트워크로부터간섭신호정보없이수신한간섭신호의통계적특성만을이용하여간섭데이터에사용된스케줄링정보나하향링크제어정보를검출하는것을말한다. RAN WG4에서는네트워크간 backhaul 지연을고려했을때, 간섭데이터신호에동적으로할당되는정보들에대해서는 blind detection이필요하지만수신기복잡도감소와 blind detection 확률증가를위해네트워크간협력을통해간섭데이터신호에동적 (dynamic) 으로할당될수있는정보의후보군을제한시켜야간섭데이터신호제거에대한성능이득이있고, 반정적 (semi-static) 인정보들에대해서는기지국간정보공유를통한네트워크보조정보를이용하는것이 NAICS 수신기에효율적이라고판단한바있다. 이를기반으로 RAN WG1에서간섭데이터신호를제거하기위해필요한네트워크보조정보를정의했으며 RAN WG2에서 NAICS 수신기를위한 RRC signaling 표준화를진행하였다. < 표 8-1> 은 에서정의된간섭신호정보획득방법에대한결론을정리한표이다. < 표 8-1> 간섭신호정보획득방법 동적 정보 Common CRS 기반 전송모드 CFI Modulation Order Resource allocation & precoding granularity RI (Rank Indicator) PMI (Precoding Matrix Index) Data to RS EPRE, P A PDSCH allocation TM (Transmission Mode) Agreement Blind detection (decoding PCFICH of interfering cell / Conservative value for SCell) Blind detection Network signaling (1,2,3,4 PRB pairs) Blind detection Blind detection Blind detection with restriction (3 values among existing P A set & apply to serving QPSK ) Blind detection Blind detection with subset restriction (TM1,2,3,4,6,8,9,10) 57 TTAR-06.xxxx
반정적 정보 DMRS 기반 전송모드 DMRS APs (Antenna Ports) PDSCH allocation nscid CRS AP Cell ID Data to RS EPRE, P B System bandwidth MBSFN configuration Blind detection Blind detection Blind detection Network signaling Network signaling Network signaling Same BW Network signaling 기술보고서 CFI는한 subframe에서 PDSCH가시작하는 symbol을알려주는것으로간섭셀의 PCFICH를디코딩하여얻을수있으나간섭데이터신호가 cross carrier scheduling되어 SCell로부터전송된경우는 PCFICH가없기때문에 NAICS 수신기는보수적인값 ( 예를들어 3 또는 4) 으로 PDSCH 시작 symbol을설정하여간섭 PDSCH 제거를위한영역을설정한다. Data to RS EPRE인 P A 값은현재 16QAM과 64QAM에사용중인 {-6, -4.77, - 3, -1.77, 0, 1, 2, 3}dB 중 3개의값을네트워크가지정하여알려주고 NAICS 수신기가 blind detection하여획득하여사용하고, 이값은서빙셀과간섭셀의 QPSK에대해서도적용된다. TM은 TM1,2,3,4,6,8,9,10 중네트워크에서사용할 subset 형태로알려주며 NAICS 수신기는 subset의 TM중하나를 blind detection 한다. 표준에서정의되는 TM은 < 표 8-2> 와같다. Rel-12 NAICS에서는간섭데이터신호가 TM10 기반전송인 CoMP (Coordinated Multipoint Transmission/Reception) 기반신호일경우에대해서는 NAICS 동작를지원하지않는다. < 표 8-2> Transmission Mode 분류 Transmission Mode Release Transmission Scheme Reference signal TM1 Rel-8 Single antenna transmission TM2 Rel-8 Transmit diversity (SFBC) TM3 Rel-8 Large delay CDD TM4 Rel-8 Closed-loop Spatial Multiplexing CRS TM5 Rel-8 Multi user MIMO TM6 Rel-8 Closed-loop SM with single layer TM7 Rel-8 Single layer Beam-forming TM8 Rel-9 Dual layer beam-forming TM9 Rel-10 Up to 8 layer Transmission DMRS TM10 Rel-11 CoMP 이러한 NAICS 수신기를위한네트워크보조정보가존재할경우 NAICS 수신기는서 빙셀과간섭셀의 SFN(System Frame Number) 이동기화되어있고, 시스템대역, 58 TTAR-06.xxxx
기술보고서 UL/DL 및 special subframe, cyclic prefix 가같다고판단하고간섭데이터신호를제거 한다. 8.1.2 NAICS 수신기구조현재 에서거론되고있는 NAICS 수신기구조로는 ELMMSE-IRC (Enhanced MMSE-Interference Rejection Combining), SLIC (Symbol Level Interference Cancellation), R-ML (Reduced Maximum Likelihood) 세가지가있다. ELMMSE-IRC 수신기는기존 MMSE-IRC 수신기에서의부정확한간섭과잡음에대한공분산행렬 (Covariance Matrix) 추정을함에있어간섭셀의채널추정을수행하여간섭과잡음에대한오차공분산행렬의추정정확도를향상시켜수신기의성능을향상시키는방법이다. 이는간섭데이터에대한직접적인검출을수행하지않기때문에필요한간섭신호정보가적어수신기복잡도는낮은장점이있으나상대적으로기존 MMSE- IRC 대비성능개선이제한적이라는단점이있다. SLIC와 R-ML 수신기는 symbol 기반의간섭데이터신호검출로써, SLIC 수신기는간섭신호를 symbol level가지검출한후추정한간섭채널을이용하여간섭신호를재생성한후간섭데이터신호를 symbol-level로제거한다. R-ML 수신기는 ML 수신기의복잡도를줄이면서성능을최대화시키는수신기로서기존에많이연구가된 sphere decoding이나 QRD-M의방식을사용하여간섭신호를제거한다. 두수신기구조는동일한간섭신호정보가필요하나성능과복잡도에서 trade-off 관계를가지고있다. 8.1.3 NAICS 수신기성능검증환경 RAN WG4에서고려하는 NAICS 수신기동작검증환경은 homogeneous network과 heterogeneous network기반으로시스템레벨모의실험 (system level simulation) 을통해 UE가경험하는간섭의크기를측정하여사용하고있으며 2개의간섭셀을설정하여서빙셀과간섭셀포함하여최대 3개의 layer를커버하고 1개의간섭셀에대해간섭데이터를제거하는것을기본으로한다. 자세한간섭세기환경은 TR 36.866에기술되어있다. 이러한환경을기반으로 NAICS 수신기최소요구성능조건정의를위한논의가계속이루어지고있으며기본적성능검증의목적은아래와같다. NAICS 수신기구현의성능이득검증 (MMSE-IRC 수신기성능대비 ) NAICS 수신기구현의 robustness 검증 MMSE-IRC 수신기성능대비 NAICS 수신기성능열화방지 표준에서는다양한간섭환경을기반으로 Test case ( 예를들어표 8-3) 를설정하여 NACIS 수신기최소요구성능을 TS 36.101 스펙에반영할예정이다. < 표 8-3> NACIS 수신기검증을위한 Test case 59 TTAR-06.xxxx
기술보고서 Parameter Unit Cell 1 Cell 2 Cell 3 ( 서빙셀 ) ( 간섭셀 ) ( 간섭셀 ) Downlink power allocation A B db N/A N/A N/A db -3-3 -3 N oc at antenna port dbm/15khz [-98] N/A N/A BW Channel MHz 10 10 10 Cell Id 0 6 (Colliding CRS) 1 1 (Non-Colliding CRS) 6 (Non-Colliding CRS) (Colliding CRS) Number of control OFDM symbols 2 2 2 PDSCH TM TM9 TM 2,3,4,6,8,9 MCS 5 5, 14, 25 Rank 1 1, 2 INR 13.9 db 3.34 db 7.77 db 2.29 db RB allocation {0:49} 0~49 Channel model EPA5 EPA5 EPA5 8.2. Performance requirements of interference cancellation and suppression receiver for SU-MIMO CoMP 와 NAICS 를포함하여셀간간섭을코디네이션하고관리 / 제거하는기술은셀경계에서성능향상을얻는데효과적이다. 반면셀중앙에가까이위치하여상대적으로높은 SINR 환경에있는 UE 는 SU-MIMO(Single-User Multi-Input Multi-Output) 환경에적합한간섭제거기술을적용한수신기를사용함으로써, 주파수효율증대를얻을수있다. 현행 LTE 규격은복수의스트림을동일한시간 / 주파수자원에할당할수있다. 하지만, 채널상황에대한피드백오차, 제한된코드북크기등의이유로인하여, 복수의스트림간에직교성이훼손되고, 이에따라스트림간간섭이발생하게된다. 이와같은상황은특히안테나간의상관계수가존재하는경우더욱크게발생하게된다. 8.1 절의 NAICS 수신기에대한연구과정에서 R-ML(Reduced Complexity Maximum Likelihood) 수신기, CWIC(CodeWord-level Interference Cancellation) 수신기를포함한간섭제거수신기가앞서언급한셀내의스트림간간섭 (inter-stream interference) 상황하에서수신기의세부구조와시험환경에따라기존 MMSE/MMSE-IRC 수신성능대비최대 5 db까지수신성능향상을가져온다는사실이확인된바있으며, 이에따른관련성능의예시가 (( 그림 8-2) 에제시되어있다. 60 TTAR-06.xxxx
기술보고서 25 TM9, median antenna correlation 20 Throughput (Mbps) 15 10 5 R-ML MMSE L-CWIC 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 SNR (db) (a) Ericsson(R4-136648) (b) Huawei(R4-136098) ( 그림 8-2) SU-MIMO 기준성능 Simulation 예시 ( 기고문발췌 ) 이에따라 에서는 RAN #63 회의를통하여 SU-MIMO 환경에서스트림간간섭제거수신기에대한관련 WI(Work Item) 을승인하고 Rel-12의 UE 수신기관련주요특징중의하나로포함할수있도록하였다. 이러한 SU-MIMO 용간섭제거수신기는셀내의스트림간상호간섭을제거함으로써, 물리계층의변경이나, 상위 Signalling 의추가도입없이시스템의주파수효율향상을목표로하고있으며, 이와관련된단말시험규격이향후 36.101 에포함될예정이다. 해당 WI 의목적은구체적으로다음과같다. 기준수신기선정 (R-ML, CWIC, SLIC) SU-MIMO 동작시나리오선정 PDSCH 전송에있어서실제동작시나리오에대한확인및검증 Rel.8-11 SU-MIMO 를가급적재활용 선정된기준수신기 / 동작시나리오상황에서단말복조 / CSI 성능기준을정의 단말복조성능기준은 CRS 기반전송과 DMRS 기반전송기법모두를포함 CSI(Channel State Information) 성능기준은 UE 에서추정보고되는 CSI 가실제복조성능에부합되는지여부를검증 해당 WI 은 2014 년 12월 RAN #66 회의에서최종완료를목표로현재진행중이며, 그간의연구를통하여 SU-MIMO 용간섭제거수신기의타당성검토를완료하고, R- ML 수신기와 CWIC 수신기를모두포함하는방향으로기준수신기선정을완료하였다. 성능규격과관련해서는, 두개의기준수신기선정에따라해당관련규격의값을두수신기의성능중에최소값을정하기로결정된바있다. (( 그림 8-3) 에선정된기준수신기중 CWIC 수신기의구현예가예시되어있다. 61 TTAR-06.xxxx
기술보고서 ( 그림 8-3) CWIC 구현예 Orange(R1-134799) 이러한 SU-MIMO 용간섭제거수신기 WI 의동작시나리오는 LTE 의전송모드 (Transmission Mode) 중에서복수의스트림을동일한 RE(Resource Element) 에할당할수있는 TM3/4/8/9/10에서사용될수있으며, 현재표준에서는단말의수신성능검증을최소한의시험규격으로수행할수있도록관련시험항목에대한정의가논의되고있다. 단말복조성능관련해서는앞서언급된전송모드중에서 FDD 용으로는 TM3/4/9 가 TDD 용으로는 TM3/4/8 이현재주요시험항목으로논의되고있으며, 현재논의되고있는시험항목에대한보다구체적인내용이 < 표 8-1 에제시되어있다. < 표 8-1> SU-MIMO WI 에서논의중인주요시험항목 - 기고문 R4-147881(Huawei) 발췌 - Test setup Test case Duplex Transmission Antenna Modulation reference in Fading channel mode mode configuration format TS 36.101 1 8.2.1.3.1 FDD TM3 [2x2 Medium] [EVA 70] 16QAM 2 8.2.1.4.2 FDD TM4 [2x2 Medium] [ETU 70] 16QAM 3 (option 1) 8.3.1.2 FDD TM9 [2x2 Medium] [EPA 5] 16QAM 62 TTAR-06.xxxx
기술보고서 4 8.2.2.3.1 TDD TM3 [2x2 Medium] [EVA 70] 16QAM 5 8.2.2.4.2 TDD TM4 [2x2 Medium] [ETU 70] 16QAM 6 (option 1) 8.3.2.2 TDD TM8 [2x2 Medium] [EPA 5] 16QAM << 표 8-1> 에서보여지듯이 SU-MIMO 의특성상셀중심에위치하여상대적으로 SINR 이높은경우를고려하여, 16QAM 의변조기법이공통적으로적용되고, SU- MIMO 상황에서스트림간간섭에의하여기존수신알고리즘적용시성능저하가발생할수있도록기지국 / 단말안테나단에각 0.3/0.9 의상관계수를가지는 2x2 Medium correlated 안테나모델이적용되어있음을알수있다. 또한기존 Rel-11 에적용된바있는 IRC(Interference Rejection Combining) 수신기와유사하게, 간섭제거수신기에서도부가적으로셀간간섭에대해서도유효하게대응할수있는 Noise Whitening 기법의도입을결정하였으며, 이에따라셀간간섭상황하에서도부가적인성능이득을얻을수있도록하였다. 이에따라앞서 < 표 8-1> 에서언급된단일셀기반시험규격이외에추가로 Noise Whitening 기법구현여부를검증하기위한복수셀기반시험규격이추가될예정이며, 그에따른세부시험규격은현재논의가진행되고있는상황이다. CSI 성능기준과관련해서는, R-ML/CWIC 수신기를도입함에따라 SINR 측면에서개선된수신성능을고려한 CSI 피드백의적용여부에대한요구가대두되었다. 따라서해당 WI 에서는그에따른시험여부및항목에관한논의도일부진행되고있지만, 이와관련해서는 CSI 피드백의적용여부가 CWIC 수신기에서만차이점을보이고, 이마저도기존 Link Adaptation 기법으로극복할수있는가능성도존재하므로, 현재까지도입여부에대한논의가크게진행된바없다. 이상과같이 Rel-12 에서도입된 SU-MIMO 용간섭제거수신기 WI 은기존셀내의스트림간간섭에대하여효율적으로수신하고, 셀간간섭에대해서도일정부분대응할수있는간섭제거수신기의적용을가능케하고, 그에따른시험기준을제시함으로써, 평균적인사용자전송율증가및주파수자원의효율성측면에서기존수신기대비추가적인이득을얻을수있다. 8.3. RRM enhancement for inter-frequency cells 현행 Rel-11 규격에는, UE는 intra frequency와 inter frequency 를모두포함하여 measurement monitoring carrier를 RRC_IDLE state 에서는최소 8개, RRC_CONNECTED state에서는최소 7개로기술되어있다. 현행 Rel-11 RRC_IDLE cell re-selection 에서, UE는최대 3개의 E-UTRA inter frequency carrier를 monitoring하는것을규정하고있다. 다른 inter-rat의경우는아래와같다. - Intra-frequency carrier, and - Depending on UE capability, 3 FDD E-UTRA inter-frequency carriers, and - Depending on UE capability, 3 TDD E-UTRA inter-frequency carriers, and 63 TTAR-06.xxxx
- Depending on UE capability, 3 FDD UTRA carriers, and - Depending on UE capability, 3 TDD UTRA carriers, and - Depending on UE capability, 32 GSM carriers, and - Depending on UE capability, 3 cdma2000 1x carriers, and - Depending on UE capability, 3 HRPD carriers. 기술보고서 그리고, RRC_IDLE 상태에서 E-UTRA measurement 하는 UE는위에정의된 E-UTRA FDD, E-UTRA TDD, UTRA FDD, UTRA TDD, GSM (one GSM layer corresponds to 32 cells), cdma2000 1x and HRPD layers 를조합하여최소 8 carrier frequency layer를 monitoring 하는것을규정하고있다. 현행 Rel-11 RRC_CONNECTED 상태에서, UE 는최대 3 개의 E-UTRA inter frequency carrier 를 monitoring 하는것을규정하고있다. 다른 inter-rat 의경우는아래와같다. - Depending on UE capability, 3 FDD E-UTRA inter-frequency carriers, and - Depending on UE capability, 3 TDD E-UTRA inter-frequency carriers, and - Depending on UE capability, 3 FDD UTRA carriers, and - Depending on UE capability, 3 TDD UTRA carriers, and - Depending on UE capability, 32 GSM carriers (one GSM layer corresponds to 32 cells), and - Depending on UE capability, 5 cdma2000 1x carriers, and - Depending on UE capability, 5 HRPD carriers 그리고, RRC_IDLE 상태에서 E-UTRA measurement 하는 UE는위에정의된 E-UTRA FDD, E-UTRA TDD, UTRA FDD, UTRA TDD, GSM (one GSM layer corresponds to 32 carriers), cdma2000 1x and HRPD layers 를조합하여최소 7 carrier frequency layer를 monitoring하는것을규정하고있다. 위와같은 Rel-11 monitoring carrier 및 cell 개수는기존사업자들의과거 band 플랜에기초하여정의되었고, 이에반해, 현재유럽통신사업자 (TeliaSonera AB, Telefónica, Deutsche Telekom, Telecom Italia) 들은사용하는 carrier 및 band 수를늘려가고있고, 혹은확대시킬계획을갖고있기때문에, 현재 Rel-11에규정된 monitoring carrier 및 cell 개수를확대해야한다는요구사항이 2013년 12월에제시하였다. 즉, Rel-11 규격의 monitoring carrier수는사업자네트웍플랜에제약을줄수있다는의견을제시하면서상향조정을요구하였다. 이요구가채택되었고, 2015년 3월완료를목표로하는 work item(increasing the minimum number of carriers for UE monitoring in UTRA and E-UTRA) 이만들어졌다. 본 WI 의기본적인 working assumption 에서 inter-frequency 와 inter-rat measurement carrier 개수및 cell 개수는아래와같이기술되었다. 64 TTAR-06.xxxx
- UTRA FDD 최대 5 carriers 전체셀개수는최대 80 cells( 현행 32 cells) - E-UTRA FDD 최대 8 carriers - E-UTRA TDD 최대 8 carriers 기술보고서 그리고, 어떤사업자는, E-UTRA measurement 하는 UE는위에정의된 E-UTRA FDD, E-UTRA TDD, UTRA FDD, UTRA TDD, GSM (one GSM layer corresponds to 32 carriers), cdma2000 1x and HRPD layers 를조합하여최소 16개의 monitoring carrier 개수를요구하였다. 위 working assumption을바탕으로, 본 WI에서는 UE가 monitoring 하는 carrier 및 cell 개수의상향값을어디까지허용할지를논의하고있고, 관련된 RRM core및 RRM performance 요구사항에서는 reselection, hand over delay, UE power consumption, compressed mode/measurement gap density, UE memory usage 등을고려하여진행하고있다. 현재까지진행된결과를바탕으로기술하면다음과같다. Measurement monitoring carrier수는 normal performance group과 reduced performance group으로나누어정의하는것으로하였다. 그리고관련된 signaling 이슈도제기되었고, normal performance group에속해있는 carrier와 reduced performance group에속해있는 carrier의조합 signalling도논의되고있다. 그리고 UE가 monitoring 해야할 carrier 및 cell의개수가증가됨에따라, normal performance group과 reduced performance group의성능규격을다르게정의하기로하였다. Normal performance group의성능규격은기존의규격을적용하기로하였고, reduced performance group의성능규격은기존규격과비교하여완화하는것을결정하였다. 얼마큼완화할지에대한인자는 scaling factor로정의하고있다. Scaling factor 는 RRC_IDLE 상태와 RRC_CONNECTED 상태에따라다르게적용하기로하였다. RRC_IDLE 상태에서는 scaling factor 가 6 으로결정되었다. 부연하면, normal performance group의 cell detection 소요시간은기존의소요시간과동일한반면, reduced performance group의 cell detection 소요시간은기존의소요시간의 6배로완화가된것이다. 여기에서 normal performance group의성능규격이기존과동일한이유는 cell detection 우선순위가높기때문이고, reduced performance group의성능규격이완화된이유는우선순위가낮기때문이다.. 그리고, RRC_CONNECTED 상태의 scaling factor는, 현재까지결정된것은 2개의 scaling factor(s1,16) 를사용하기로하였다. 그중하나인 s1은 normal performance group에속한 carrier 개수와 reduced performance group에속한 carrier 개수의조합으로고정될지, 아니면전체 normal performance carrier 개수와 reduced performance carrier 개수의함수로규정될지는계속논의중에있다. 8.4. Carrier Aggregation (CA) 통상적으로이동통신회사들은대역별로산재된주파수를보유하고있으며, 각각별도 65 TTAR-06.xxxx
기술보고서의통신서비스를제공하고있다. 이경우가입자들이제공받을수있는최대전송속도는각대역별주파수대역폭에의해제한된다. 최근가입자들이빠른데이터서비스를요구함에따라서, 이동통신사업자들은이산재되어있는개별주파수를하나로묶어서서비스하여실제가입자들의체감전송속도를증가시킬수있는기술개발이필요하였다. 이런요구사항에따라 에서는 2개이상 ( 최대 5개주파수, 최대 100MHz) 개별주파수를집성하여마치단일주파수에서 LTE 서비스를지원하는것과같은주파수집성화기술 (Carrier Aggregation: CA) 에대한표준화를진행하였다. RAN 1~3에서는최대 5개의주파수를지원하기위한물리규격매체접근규격및각종제어신호에대한표준화를 Release 10 기간동안수행하였다. 동일기간동안 RAN4 에서는주파수집성화기술을지원하는대표주파수조합을선정하여 RF 부분기술표준화를수행하였으며, 표준화된내용은 Band 1 과 Band 5에서각각 10MHz씩하향링크를묶는 FDD 2DL CA가여기에해당된다. Release 11에는국제적으로널리사용되는다수개의 FDD조합들에대한 2DL CA 표준화가진행되었다. 이때다양한주파수조합에대한개별적인특성을분석하여총 5개의 class를 < 표 8-2> 와같이정의하였다. < 표 8-2> CA Class 분류 Class 정의 A1 Low-high band combination without harmonic relation between bands or intermodulation problem A2 Low-high band combination with harmonic relation between bands A3 Low-low or high-high band combination without intermodulation problem (low order IM) A4 Low-low, low-high or high-high band combination with intermodulation problem (low order IM) A5 Combination except for A1 A4 RAN4 에서는전세계이동통신사및제조사들이요청한다양한주파수조합들을 < 표 8-2> 에서정의에따라모두구분한후, 클래스별로동일한방법을이용해서표준화를 수행하였다. 이런과정을통해서완료된 Release 11 기반 2DL CA 는 < 표 8-3> 와같다. 66 TTAR-06.xxxx
기술보고서 < 표 8-3> Release 11 CA 조합 과제코드 과제명 Class LTE_CA_B3_B7 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 3 and Band 7 A3 LTE_CA_B4_B17 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 4 and Band 17 A2 LTE_CA_B4_B13 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 4 and Band 13 A1 LTE_CA_B4_B12 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 4 and Band 12 A2 LTE_CA_B5_B12 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 5 and Band 12 A3 LTE_CA_B7_B20 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 7 and Band 20 A1 LTE_CA_B2_B17 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 2 and Band 17 A1 LTE_CA_B4_B5 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 4 and Band 5 A1 LTE_CA_B5_B17 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 5 and Band 17 A3 LTE_CA_B3_B20 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 3 and Band 20 A1 LTE_CA_B8_B20 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 8 and Band 20 A3 LTE_CA_B3_B5 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 3 and Band 5 A1 LTE_CA_B4_B7 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 4 and Band 7 A3 LTE_CA_B11_B18 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 11 and Band 18 A5 LTE_CA_B1_B18 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 1 and Band 18 A1 LTE_CA_B1_B19 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 1 and Band 19 A1 LTE_CA_B1_B21 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 1 and Band 21 A5 LTE_CA_B3_B8 LTE Advanced Carrier Aggregation of Band 3 and Band 8 A2 Release 12 CA 표준화 Release 11까지는두하향링크들에대한주파수집성화기술표준화가진행되었다. 한편 Release 12에서는하향링크의경우최대 3개까지주파수를집성화하는기술이표준화가진행되었으며, 상향링크의경우 2개의상향링크를표준화하는기술에대한표준화가진행되었다. 본문건에서는한국이동통신사보유주파수관점기준으로 3DL CA 및 2DL CA 표준화를기술하기로한다. - 3DL CA 표준화먼저 3개의하향링크주파수를집성화하는 3DL CA 표준화에대하여살펴보자. 이미한국이동통신회사들은두개주파수를집성화하여 30MHz 대역폭을이용최대 225Mbps의하향링크 LTE 서비스를 2014년하반기기준제공하고있다. 추가적 67 TTAR-06.xxxx
기술보고서으로더빠른 LTE 속도를추구하는사용자의요구에부합하기위해서, 한국을비롯한주요세계이동통신회사들은표 3과같이 3개의주파수를묶는표준과제를 2013년 12월이후진행하였으며, 2014년 9월 RAN #65에서완료하였다. < 표 8-4> 주요이동통신사업자의완료된 3DL CA 표준 WI (14 년 9 월기준, FDD) 주파수대역 사업자 주파수대역 사업자 B1+B3+B8 KT B2+B5+B12 U.S. Cellular B1+B3+B5 SKT B2+B5+B30 AT&T B1+B5+B7 LGU+ B2+B12+B30 AT&T B1+B3+B20 Vodafone B2+B29+B30 AT&T B1+B7+B20 Vodafone B3+B7+B20 Vodafone B1+B19+B21 DoCoMo B4+B4+B12 T-Mobile USA B1+B42+B42 DoCoMo B4+B4+B13 Verizon B2+B2+B13 Verizon B4+B5+B12 U.S. Cellular B2+B4+B4 T-Mobile USA B4+B12+B30 AT&T B2+B4+B5 U.S. Cellular B4+B29+B30 AT&T B2+B12+B12 U.S. Cellular B19+B42+B42 DoCoMo B2+B4+B13 Verizon B4+B5+B30 AT&T < 표 8-5> 는 < 표 8-4> 에서완료된 3DL CA 조합중국내이동통신회사가주도한 주파수조합및표준상지원가능한최대하향링크속도이다. < 표 8-5> 국내이동통신사업자유관 3DL CA 현황 (14 년 9 월기준 ) 사업자 ( 조합 ) 3DL CA 주파수조합 ( 대역폭 ) 최대속도 (DL) KT 2.1GHz 1.8GHz 900MHa 450Mbps (B1+B3+B8) (20MHz) (20MHz) (10MHz) (50MHz) SKT 2.1GHz 1.8GHz 800MH 450Mbps (B1+B3+B5) (20MHz) (20MHz) (10MHz) (50MHz) LGU+ 2.1GHz 800MH 2.6GMH 450Mbps (B1+B5+B7) (20MHz) (10MHz) (20MHz) (50MHz) 한편 RAN4 #72 (2014 년 8 월 ) 회의에서는다음과같은사항이추가적으로의결되었다. 3DL inter-band CA shall be release independent from Rel-10 for the UE 68 TTAR-06.xxxx
기술보고서 categories specified in the Rel-10 version of 36.306. 이는 3DL CA 서비스를 Rel-10 TS 36.306 에정의된단말카테고리로할수있다는것을의미한다. 한편 Rel-10 TS 36.306 단말카테고리는 < 표 8-6> 과같다. < 표 8-6> Rel-10 TS 36.306 단말카테고리 UE Category Maximum number of Maximum number Total number of Maximum number DL-SCH transport of bits of a DL- soft channel bits of supported layers block bits received SCH transport for spatial within a TTI (Note) block received multiplexing in DL within a TTI Category 1 10296 10296 250368 1 Category 2 51024 51024 1237248 2 Category 3 102048 75376 1237248 2 Category 4 150752 75376 1827072 2 Category 5 299552 149776 3667200 4 Category 6 301504 149776 (4 layers) 3654144 2 or 4 75376 (2 layers) Category 7 301504 149776 (4 layers) 3654144 2 or 4 75376 (2 layers) Category 8 2998560 299856 35982720 8 < 표 8-5> 에서설명한내용은국내이동통신회사들의실제보유한주파수와무관하게 규격상에서가능한 3DL CA 조합을요약한것이다. 2014 년 10 월기준국내이동통신회사의주파수 / 기지국설치및표 5 에서언급한단말카테고리를종합고려해보면, 국내이동통신회사들이 Release 10 기반으로지원가능한 3DL CA 유력서비스시나리오는 < 표 8-7> 과같다. < 표 8-7> 국내이동통신회사 3DL CA 유력서비스시나리오 유관사업자 3DL CA 주파수조합 ( 대역폭 ) 최대속도 ( 집성주파수량 ) KT 2.1GHz (10MHz) 1.8GHz (20MHz) 900MHz (10MHz) 300Mbps (40MHz) SKT 2.1GHz (10MHz) 1.8GHz (20MHz) 800MHz (10MHz) 300Mbps (40MHz) LGU+ 2.1GHz (10MHz) 800MHz (10MHz) 2.6GHz (20MHz) 300Mbps (40MHz) 69 TTAR-06.xxxx
기술보고서즉, 한국이동통신회사들은카테고리 6/7 단말로 300Mbps 3DL CA LTE 서비스를 LTE Release 10 규격기반으로제공할수있으며, 실제국내이동통신회사들은 2014 년말혹은 2015 년초를목표로 300Mbps 3DL CA 상용서비스를준비중이다. 이와같은 300 Mbps 3DL CA LTE 서비스는전술한 3DL CA 주파수조합표준화및 RAN4 #72 회의의합의에의거해서가능해진셈이다. - 2UL CA 표준화 2UL CA 표준화역시한국사업자를비롯한해외유력사업자의상향링크주파수집성화를위해 Release 12 내추진되었다. Release 10부터추진된주파수집성화표준화는주로하향링크속도를높이기위한표준화였다. 하지만 2UL CA 표준화는상향링크표준화에주로초점이맞혀서있으며, < 표 8-2> 에서제시한기준에의해서 class별로표준화가진행되었다. 상향링크주파수집성화기술은하향링크주파수집성화기술과달리, 단말이두주파수에서동시전송을수행해야하므로, 상향링크조합에의해서발생하는 IMD 및 Harmonic 영향이단말수신에영향을미치게된다. 단말은좁은공간에단말 RF 회로가구현되어야하므로, 전술한영향에의해서발생하는 IMD 및 Harmonic 신호는표준화과정에서최소화하도록규격적인반영이필요하였다. 또한최근대부분의이동통신가입자장비들이 GPS 및 Wi-Fi기능이탑재되어있으므로, 상기와같은간섭신호들이 GPS와 Wi-Fi에주는영향도또한고려가요구되었다. RAN 4에서는 Harmonic 및 IMD으로인한단말수신성능저하문제에대해서는조합별로개별적인 MSD 값정의를통해서간섭문제완화를유도하였으며, GPS 보호를위해서단말과기지국간제어메시지교신을통하여간섭을능동적으로최소화하는방안을선택하였다. 반면 Wi-Fi의경우, 해당대역은 ISM 대역이며동시에 외규격임에주안점을두고특별한고려를하지않기로결정한후 2UL CA 표준화를완료하였다. < 표 8-8> 은완료된조합중한국이동통신사업자들과유관한 2UL CA 표준조합이다. < 표 8-8> 한국이동통신사업자의완료된 2UL CA 표준 WI (14 년 12 월기준 ) 주파수대역 유관사업자 Class B1+B3 KT, SKT A4 B1+B5 SKT,LGU+ A1 B1+B7 LGU+ A3 B1+B8 KT A4 B3+B5 SKT A4 B3+B8 KT A4 B5+B7 LGU+ A4 70 TTAR-06.xxxx
기술보고서 9. SA1/2 주요기술 9.1. ProSe (Proximity-based Services) 근접기반의 (Proximity-based) 애플리케이션및서비스는점점더많은영역에서사회공학적인트렌드 (socio-technological trend) 를반영하고있다. 이러한근접기반의애플리케이션들은근접한위치에있는다른기기를탐색 (discover) 하고, 궁극적으로는애플리케이션관련데이터를교환한다. 근접기반의탐색및통신은특히최근들어전세계적으로재난안전 (Public Safety) 분야에서주목받고있다. 이에 Rel-12에서는근접기반의서비스 (Proximity-based Services, ProSe) 를제공하기위한표준화작업을수행하였다. SA WG1에서는 ProSe를위한서비스요구사항을 TS 22.278에작업하였고, ProSe 과금에대한요구사항을 TS 22.115에작업하였다. SA WG2에서는 ProSe를위한 Stage 2 표준을 TS 23.303에작업하였다. 특히, Rel-12에서는다음과같은 feature들이작업되었다. Open ProSe Direct Discovery EPC-level ProSe Discovery One-to-Many ProSe Direct Communication Reference Architecture ( 그림 9-1) 은서로다른이동통신사업자에가입한단말들 ( 즉, UE A는 PLMN A에 UE B는 PLMN B에가입 ) 이모두로밍하지않은상황을보여주는 ProSe를위한참조아키텍처이다. 또한, ( 그림 9-2) 는서로다른이동통신사업자에가입한단말들 ( 즉, UE A는 PLMN A에 UE B는 PLMN B에가입 ) 중에서 UE A가 PLMN C로로밍한상황을보여주는 ProSe를위한참조아키텍처이다. 즉, PLMN C는 UE A의 VPLMN이다. ( 그림 9-1) 및 ( 그림 9-2) 에서볼수있듯이 ProSe를위해요구되는네트워크관련작업을수행하는 ProSe Function이정의되었다. 또한다음과같은 ProSe를위한 reference point들이새롭게정의되었다. PC1: 단말상의 ProSe 애플리케이션과 ProSe 애플리케이션서버상의 ProSe 애플리케이션간의 reference point. 애플리케이션레벨의시그널링을위해정의 되었으며 Rel-12에서구체적인표준화작업은진행하지않음. PC2: ProSe 애플리케이션서버와 ProSe Function 간의 reference point. PC3: 단말과 ProSe Function 간의 reference point. PC3는 EPC 사용자평면 (user plane) 을통해메시지가교환됨 ( 즉, "over IP" reference point임 ). PC4a: HSS와 ProSe Function 간의 reference point. PC4b: SUPL Location Platform (SLP) 과 ProSe Function 간의 reference point. 참고로, SLP는 OMA에서정의한 Secure User Plane Location 서비스제어및위 치결정을수행하는개체임. 71 TTAR-06.xxxx
기술보고서 PC5: 단말간의 reference point. PC6: 서로다른 PLMN에속하는 ProSe Function 간의 reference point. PC7: HPLMN에속한 ProSe Function과 VPLMN에속한 ProSe Function 간의 reference point. ProSe Application UE B LTE-Uu PC1 E-UTRAN S1 MME S/P-GW PC3 S6a HSS SLP PLMN B PC5 PC4a ProSe Function PC4b PC2 ProSe Application Server PLMN A PC6 ProSe Application UE A LTE-Uu PC3 E-UTRAN ProSe Function PC4a PC4b PC2 ProSe Application Server HSS SLP S1 S6a MME S/P-GW PC1 ( 그림 9-1) ProSe 를위한참조아키텍처 ( 로밍한단말이없는경우 ) 72 TTAR-06.xxxx
기술보고서 ProSe Application UE B LTE-Uu PC1 E-UTRAN S1 MME S/P-GW PC4a HSS S6a PC5 PC3 ProSe Function PC2 ProSe Application Server PLMN B PC6 ProSe Application UE A PLMN C (VPLMN of UE A) LTE-Uu E-UTRAN S1 MME S/P-GW ProSe Function PC7 PLMN A PC3 PC1 S6a ProSe Function HSS PC4a PC2 ProSe Application Server ( 그림 9-2) ProSe 를위한참조아키텍처 ( 로밍한단말이있는경우 ) Open ProSe Direct Discovery Rel-12에서는 "I am here" 모델에대한 Open ProSe Direct Discovery 표준화작업을하였으며, 단말의동작에따라다음과같이 2개의역할로구분할수있다. 물론하나의단말이애플리케이션의요청에따라다음의 2개역할을모두수행할수있다. Announcing UE: 근접한다른단말에의해사용될수있는정보를알리는단말. 단말은서빙 PLMN에서만어나운싱동작을수행가능. 참고로, 단말에어나운싱을수행할수있는 PLMN이 provisioning 됨. Monitoring UE: 관심있는근접한단말이알리는정보를모니터하는단말. 단말은서빙 PLMN 뿐만아니라모니터링을할수있는 PLMN이라고설정된 PLMN(s) 에대해서도모니터링동작을수행가능. 참고로, 단말에모니터링을수행할수있는 PLMN이 provisioning 됨. ( 그림 9-3) 은서로다른이동통신사업자에가입한단말들 ( 즉, UE A 는 PLMN A 에 UE B 는 PLMN B 에가입 ) 이모두로밍하지않은상황에서의 open ProSe Direct Discovery 절차를보여준다. 여기서 UE B 는 PLMN B 뿐만아니라 PLMN A 상에서모니터링을수 73 TTAR-06.xxxx
행할수있도록설정되어있다고가정한다. 기술보고서 1. 어나운싱단말 ( 도 9-3에서 UE A) 에어나운싱할수있는 ProSe Application ID(s) 가설정되며, 모니터링단말 ( 도 9-3에서 UE B) 에모니터링할수있는 ProSe Application ID(s) 가설정된다. 이러한설정을수행하는방법은 에서정의하지는않는다. ProSe Application ID는 ProSe 애플리케이션관련정보를나타내며 ProSe Application ID Name 부분과 PLMN ID로구성된다. ProSe Application ID Name은예를들어 broad-level business category (Level 0) / business sub-category (Level 1) / business name (Level 2) / shop ID (Level 3) 와같은형태로서로다른레벨에의해구조화될수있으며, PLMN ID는 ProSe Application ID Name을할당한 PLMN의 ID를나타낸다. 2. UE A는어나운싱을원하는 ProSe Application ID를포함하여 ProSe Function A 에게어나운싱을요청하는메시지를전송한다. 3. ProSe Function A가 UE A에대한컨텍스트를저장하고있지않은경우 HSS와 direct discovery에대한 authorization 과정을수행한다. 4. ProSe Function A는 ProSe Application ID에대응하는 ProSe Application Code와 ProSe Application Code가유효한타이머값을 UE A에게제공한다. ProSe Application Code는 UE A가 radio 상에서어나운싱할수있는정보로 ProSe Application ID Name에대응하는 temporary identity 및 ProSe Application Code 를할당한 PLMN의 ID로구성된다. ProSe Application Code가유효한타이머값은 1 ~ 525600분사이의값일수있다. 5. UE A는어나운싱에필요한 radio 자원을할당받은후미리정의된 discovery interval에 ProSe Application Code를포함하는 discovery 메시지를방송한다. 6. UE B가모니터링을원하는 ProSe Application ID를포함하여 ProSe Function B 에게모니터링을요청하는메시지를전송한다. 여기에서 ProSe Application ID는 PLMN A에서할당한것이라가정하자. 7. ProSe Function B가 UE B에대한컨텍스트를저장하고있지않은경우 HSS와 direct discovery에대한 authorization 과정을수행한다. 8. ProSe Application ID에기반하여 ProSe Function B는 ProSe Application ID Name을할당한 PLMN ID를알수있다. 이에 ProSe Function B는 ProSe Function A에게 ProSe Application ID를모니터링할수있는 Discovery Filter 관련정보를요청하는메시지를전송한다. 9. ProSe Function A는 ProSe Function B에게요청받은정보를제공한다. 이때제공하는 Discovery Filter 관련정보의유효기간을나타내는 TTL (Time To Live) 도제공한다. 10. ProSe Function B는 UE B에게요청한 ProSe Application ID를모니터링할수있는 Discovery Filter를제공한다. 11. UE B는모니터링에할당된 radio 자원을이용하여모니터링을수행한다. 12. UE B가 Discovery Filter에매칭하는 ProSe Application Code를발견했는데이에대응하는 ProSe Application ID를저장하고있지않다면 ProSe Function B에게 74 TTAR-06.xxxx
기술보고서 ProSe Application Code를포함하는매치레포트를전송한다. 13. ProSe Function B가 UE B에대한컨텍스트를저장하고있지않은경우 HSS와 direct discovery에대한 authorization 과정을수행한다. 14. ProSe Function B는 ProSe Application Code를할당한 PLMN의 ProSe Function 인 ProSe Function A에게 ProSe Application Code를포함하는매치레포트를전송한다. 15. ProSe Function A는 ProSe Application Code에대응하는 ProSe Application ID Name을포함하는매치레포트응답을 ProSe Function B에게전송한다. 이때 ProSe Application Code와 ProSe Application ID의대응관계가유효한타이머값을함께전송한다. 16. ProSe Function B는 ProSe Application ID와타이머값 (ProSe Application Code 와 ProSe Application ID 간의대응관계의유효기간 ) 을포함하는매치레포트응답을 UE B에게전송한다. UE B는상기유효기간동안 ProSe Application Code와그에대응하는 ProSe Application ID를함께저장한다. UE A (Announcing UE) UE B (Monitoring UE) HSS A ProSe Function A HSS B ProSe Function B 1. ProSe Application ID configuration 1. ProSe Application ID configuration 2. Discovery Request ( announce ) 3. Discovery authorization 4. Discovery Response 5. Radio Resource allocation & Start announcing ProSe App. Code 6. Discovery Request ( monitor ) 7. Discovery authorization 8. Monitor Request ProSe App. Code 9. Monitor Response 10. Discovery Response 11. Radio Resource allocation & Start monitoring ProSe App. Code 12. Match Report 13. Discovery authorization 14. Match Report ProSe App. Code 15. Match Report Ack 16. Match Report Ack ( 그림 9-3) Open ProSe Direct Discovery 절차 75 TTAR-06.xxxx
기술보고서 EPC-level ProSe Discovery 및 EPC support for WLAN direct discovery/communication ( 그림 9-4) 는 EPC-level ProSe Discovery 및그의결과로서선택적으로발생할수있는 WLAN direct discovery/communication 절차를보여준다. 참고로, Rel-12에서표준화작업된 EPC-level ProSe Discovery는단말이로밍한경우는지원하지않는다. 1. 단말 ( 도 9-4에서 UE A 및 UE B) 은자신이가입한 PLMN에속한 ProSe Function에등록하는과정을수행한다. 이과정에서 ProSe Function은단말이 EPC-level ProSe Discovery에사용할 EPC ProSe User ID를생성하여단말에게제공한다. 2. 단말은 HPLMN에속한 ProSe Function을통해 ProSe를위한애플리케이션에등록하는과정을수행한다. 이과정에서 ProSe Function은단말이요청한애플리케이션에대해 EPC-level ProSe Discovery를위해허용된탐색범위를제공한다. 이러한탐색범위는 50 m, 100 m, 200 m, 500 m, 1000 m 중하나이상이제공될수있다. 3. UE A가 UE B를탐색하고자이를요청하는동작을 HPLMN에속한 ProSe Function인 ProSe Function A와수행한다. 이는 UE A와 UE B가근접하면 UE A 에게알려달라는요청으로 UE A는이러한요청이유효한시간범위 (1 ~ 1440 분사이의값 ) 를포함하여 ProSe Function에게요청한다. 또한, UE A는요청시단계 2에서 ProSe Function A로부터수신한허용된탐색범위중하나의탐색범위값을포함한다. UE A는요청시, EPC-level ProSe Discovery의결과로 EPC support for WLAN direct discovery/communication 과정을수행하고자함을선택적으로알릴수있다. ProSe Function A는 UE A와 UE B 간의근접성을확인하기위해두단말에대한위치업데이트과정을수행한다. 이에 ProSe Function A는 SLP A에 UE A에대한위치정보를업데이트해줄것을요청한다. 또한, ProSe Function A는 UE B를서비스하는 ProSe Function인 ProSe Function B에게 UE B에대한위치정보를업데이트해줄것을요청하는데, 이로인해 ProSe Function B는 SLP B에게 UE B에대한위치정보업데이트를요청하게된다. 4. 단말의위치정보가 ProSe Function에게보고된다. ProSe Function B는 UE B에대한위치정보를획득시이를 ProSe Function A에게전달한다. ProSe Function A는 UE A 및 UE B에대한위치정보를수신시, 두단말이근접한지여부를확인한다. 5. ProSe Function A가두단말이근접한것으로확인하면 UE A와 UE B에게이를알리는동작을수행한다. 만약 UE A가단계 3에서 EPC-level ProSe Discovery의결과로 EPC support for WLAN direct discovery/communication 과정을수행하고자함을알렸다면 ProSe Function A는 UE A와 UE B에게 WLAN direct discovery/communication 동작에필요한 assistance information을제공한다. 이러한 assistance information은 Wi-Fi Peer-to-Peer (P2P) 동작을위해사용할수있는 SSID, WLAN Secret Key, Operation channel 정보등일수있다. 76 TTAR-06.xxxx
기술보고서 UE A UE B SLP A SLP B ProSe Function A App Server ProSe Function B 1a. UE A performs UE registration with ProSe Function A 1b. UE B performs UE registration with ProSe Function B 2a. UE A performs application registration with ProSe Function A 2b. UE B performs application registration with ProSe Function B 3. Proximity Request (UE A, UE B) 4a. Location Reporting (UE A) 4b. Location Reporting (UE B) 5. Proximity Alert and (optionally) WLAN direct discovery/communication ( 그림 9-4) EPC-level ProSe Discovery 및선택적인 EPC support for WLAN direct discovery/communication 절차 One-to-Many ProSe Direct Communication One-to-Many ProSe Direct Communication은재난안전용단말 (Public Safety UEs) 에게만적용되며, 단말이 E-UTRAN에의해서비스를받고있을때뿐만아니라아닐때에도사용할수있다. 그림 9-5는 one-to-many ProSe Direct Communication 절차를보여준다. UE-1 UE-2 UE-3 1. UE-1 is configured with group information 1. UE-2 is configured with group information 1. UE-3 is configured with group information 2. Access radio resource to send group communication 2. Listens to radio resources to receive group communication 2. Listens to radio resources to receive group communication 3. One-to many direct traffic ( 그림 9-5) One-to-many ProSe Direct Communication 절차 1. 단말 (( 그림 9-5) 에서 UE-1, UE-2 및 UE-3) 에 one-to-many ProSe Direct Communication 을위한정보가설정된다. 설정되는정보는다음과같다. Authorization 정책정보 - 단말이 E-UTRAN 에의해서비스를받고있는경우, one-to-many ProSe Direct Communication 을수행할수있는 PLMN(s) 정보 77 TTAR-06.xxxx
기술보고서 - 단말이 E-UTRAN에의해서비스를받고있지않은경우, one-to-many ProSe Direct Communication을수행해도되는지여부 ProSe Direct Communication 정책 / 파라미터 - ProSe Layer-2 Group ID - ProSe Group IP multicast address - 단말이해당그룹을위해 IPv4와 IPv6 중무엇을사용해야하는지에대한 indication - 선택적으로, IPv4를사용하는그룹에대해단말이 source address로사용해야하는 IPv4 address - 그룹 security 관련정보 단말이 E-UTRAN에의해서비스를받고있지않은경우사용할수있는 Radio 파라미터그리고선택적으로 one-to-many ProSe Direct Communication을수행할수있는지역정보 2. 송신하고자하는단말 ( 도 9-5에서 UE-1) 은 one-to-many ProSe Direct Communication을수행하기위해필요한적절한 radio 자원을할당받는다. 수신하고자하는단말 ( 도 9-5에서 UE-2 및 UE-3) 은 one-to-many ProSe Direct Communication을수신하기위해할당된 radio 자원을듣는동작을수행한다. 3. UE-1은송신의대상이되는그룹의 ProSe Group IP multicast address로 IP 데이터를전송한다. 이때, Destination Layer-2 ID로는 ProSe Layer-2 Group ID를설정한다. UE-2 및 UE-3은 Destination Layer-2 ID에포함된 ProSe Layer-2 Group ID에기반하여수신한프레임을필터링한다. 만약, 수신한프레임이단말에설정된 one-to-many ProSe Direct Communication을할수있는그룹에대한것이라면프레임에포함된패킷을단말내상위 layer인 IP layer로전달한다. 패킷을전달받은 IP layer에서는 Group IP multicast address에기반하여수신한패킷을필터링한다. 9.2. Group Communication Service (GCS) enabler 응용단에서이미 Rel-12에앞서여러단말간의그룹통신을가능케할수있다. 그러나그룹통신에참여하는단말들의숫자및위치에따라, Rel-9부터소개된멀티미디어방송 / 멀티캐스트서비스 (multimedia broadcast/multicast service, MBMS) 베어러를사용한그룹통신서비스 (group communication service, GCS) 미디어데이터전달과일반적인유니캐스트 (unicast) 베어러를통한 GCS 미디어데이터전달을적절하게전환해서사용하면, 더욱효율적인 GCS 제공이가능하다. 이를위해 Rel-12에서, GCS 응용서버 (application server, AS) 와진화된패킷시스템 (evolved packet system, EPS) 내개체들과의정보교환정의및 EPS 고도화가요구되었다. 78 TTAR-06.xxxx
기술보고서 GCS AS Unicast 베어러 MBMS 베어러 인터넷 Unicast 관련코어망 MBMS 관련코어망 enb 1 enb 2 enb 3 단말 1 단말 2 단말 3 단말 4 단말 5 단말 6 ( 그림 9-6) Unicast 베어러및 MBMS 베어러를통한하향링크 GCS 미디어데이터전달 ( 그림 9-6) 에서단말 1 과단말 2 는 unicast 베어러를통해하향링크 (downlink, DL) GCS 미디어데이터를전달받고단말 3-6 은 MBMS 베어러를통해 DL GCS 미디어데이터를전달받는다. 물론 MBMS 베어러를통해 DL GCS 미디어데이터를전달받는경우에도, 상향링크 (uplink, UL) GCS 미디어데이터는 unicast 베어러를통해전달된다. 또한 GCS AS와단말간에교환되는 GCS 시그널링데이터도 unicast 베어러를통해전달된다. 단말이최초로 GCS에가담하는과정은단말과 GCS AS 간의응용계층시그널링데이터교환을통해이뤄진다. 이후단말의위치, 능력, 및해당 GCS에가담한단말의수등을바탕으로해당단말에 DL GCS 미디어데이터전달방식 (unicast 베어러혹은 MBMS 베어러 ) 이 GCS AS에의해결정된다. 여기서필요한응용계층시그널링데이터교환은 ( 적어도 Rel-12까지는 ) 표준단체의영역밖이며, unicast/mbms 베어러의생성 / 갱신과정은이미잘정의되어있다. 다만, 일반서비스의 AS와달리 GCS는 AS가표준화된네트워크개체 (GCS AS) 로정의되어있기때문에, 베어러생성 / 갱신시정책 / 과금규칙기능개체 (policy and charging rules function, PCRF) 및방송 / 멀티캐스트서비스센터 (broadcast/multicast service center, BM-SC) 가적절한서비스품질 (quality of service, QoS) 매개변수를생성해낼수있도록, GCS AS는서비스식별자, 우선권레벨, 및서비스성격등의정보를 PCRF 혹은 BM-SC로전달하는것이 Rel-12에서규격화되었다. 상술한기본적인표준화작업외에도 GCS의활용방안에알맞게표준화작업이이뤄졌다. GCS의중요한활용방안중하나는공공안전을위한푸시투토크 (push to talk, PTT) 이다. 예를들어, 범죄현장에서경찰관들의단말끼리그룹통신을하는경우를생각해볼수있다. 공공안전을위해서, 다음의두가지특성이요구되었다 : 79 TTAR-06.xxxx
기술보고서 - 서비스연결성 ; - 짧은지연시간및낮은오류율. GCS 관련릴리스 12 표준화에서는이두가지특성을만족시키기위한작업이진행되었다. 9.2.1. 서비스연결성 Unicast 베어러를통해 DL GCS 미디어데이터를받던단말이 MBMS 베어러를통해 DL GCS 미디어데이터를받는지역으로이동할수있다. 이경우, 단말이 MBMS 베어러를통해서비스받을수있을때까지 unicast 베어러를통해서비스를제공해줄수있으므로서비스연결성유지에어려움이없다. 단말 BM-SC GCS AS 1. MBMS 베어러를통한 DL GCS 미디어데이터전달 2. MBMS 신호약화인지 3. MBMS 신호약화공지 4. Unicast 베어러설립 5. Unicast 베어러를통한 DL GCS 미디어데이터전달 6. MBMS/unicast 베어러를통한 DL GCS 미디어데이터수신 7. MBMS 관련채널모니터링중지 ( 그림 9-7) DL GCS 미디어데이터전달방식변환 ; MBMS 베어러에서 unicast 베어러로 반면, MBMS 베어러를통해 DL GCS 미디어데이터를받던단말 (( 그림 9-7) 의과정 1) 이더이상 MBMS 베어러를통해 DL GCS 미디어데이터를받을수없는지역으로이동할때, MBMS 신호가약해졌음을인지한단말 ( 과정 2) 은 GCS AS에게응용계층시그널링데이터를전달한다 ( 과정 3). 이시그널링데이터를통해 GCS AS는단말의서비스연결성을보장해주기위해해당단말에게 DL GCS 미디어데이터용 unicast 베어러를설립한다 ( 과정 4). 이 unicast 베어러를통해 DL GCS 미디어데이터가전달된다 ( 과정 5). 한편, 단말은일시적으로두베어러를통해 DL GCS 미디어데이터를수신하고 ( 과정 6), 이윽고단말은 MBMS 관련채널을모니터링하는것을중지하고 unicast 베어러를통해서만 DL GCS 미디어데이터를수신한다. 80 TTAR-06.xxxx
기술보고서 9.2.2. 짧은지연시간및낮은오류율 일찍이 규격에는 QoS 매개변수가도입되어단말에게서비스에알맞은품질을제공하는것이가능했다. 그러나공공안전용 PTT(Push to Talk) 를위해서는지금껏정의된것보다훨씬더엄격한서비스요구조건이도입됨에따라새로운 QoS 매개변수가정의될필요가생겼다. 이에따라, Rel-12에서새로운 QoS 클래스식별자 (QoS class identifier, QCI) 가정의되었다 : QCI = 65, 66, 69, 70. < 표 9-1> Release 12 에서새로정의된 QCI 특성 QCI 자원 구분 우선권 레벨 패킷지연오류율서비스예 65 보장 0.7 0.075초 10-2 공공안전용 PTT 음성미디어데이터 66 비트율 2 0.1초 10-2 일반 PTT 음성미디어데이터 69 비보장 0.5 0.06초 10-6 공공안전용 PTT 시그널링데이터 70 비트율 5.5 0.2초 10-6 공공안전용비디오데이터 한편 MBMS 베어러로서비스될때초기설립관련시간을줄이기위해 GCS AS 는 BM-SC 로부터미리임시모바일그룹식별자 (temporary mobile group identity, TMGI) 를 할당받는다. 이 TMGI 를단말과교환하여필요시따로 TMGI 교환이필요없도록한다. 9.3. WirelessLAN Interworking (esamog WLAN NS) 최근대부분의사용자들은스마트폰을사용하고있으며, 스마트폰을통한가장주요한서비스는인터넷브라우저나서드파티어플리케이션을통한데이터통신서비스이다. 이러한사용패턴의변화로모바일데이터전송량이폭증하고있으며, 사업자들은비용효율적으로사용자들에대한서비스품질을지속적으로유지하기위한방법을고민하고있다. 예전세대핸드셋과달리스마트폰은일반적으로셀룰러통신기능과 WiFi 기능을겸비하고있다. WiFi 는 ISM(Industry-Science-Medical) 대역을사용하는데, ISM 대역은앞선설명된셀룰러사업자에게경매되는대역과달리비면허로, 무료로사용할수있다는특징이있다. 즉, WiFi 를사업자망에연동하여사용자데이터를송수신하도록하면, 사업자는추가주파수확보비용없이전송대역을늘릴수있게된다. 이러한장점으로인해 WiFi 를사업자망에연동하려는요구가서서히증가하고있으며, 이에따라표준화기술도점차진화되고있다. 9.3.1. 기본소개 81 TTAR-06.xxxx
기술보고서사용자가 LTE 를사용중일때, 사용자트래픽은 LTE 기지국을통해 SGW(Serving Gateway), 그리고 PGW(PDN Gateway) 를거쳐서 PDN(Packet Data Network) 으로전송된다. 여기에서 PDN 은패킷망을의미하며, 인터넷망도 PDN 의일종으로볼수있다. 만약사용자가 WiFi 를통해접속하는경우에는두가지사용시나리오가발생할수있다. - SWO(Seamless WLAN Offloading): 사용자트래픽이 WiFi 에연동된사업자 PGW 를통해 PDN 으로전송됨. 즉, 사용자핸드셋의 WiFi 를통한연결 (PDN connection) 이 PGW 에의해관리되므로, LTE 와 WiFi 사이에핸드오버가지원됨. 여기서말하는핸드오버는 IP 세션레벨의이동성지원으로, LTE 와 WiFi 사이에서엑세스망전환이일어났을때 IP 세션이유지됨을의미함. - NSWO(Non-Seamless WLAN Offloading): 사용자트래픽이 WiFi 를통해송수신될때사업자코어망을거치지않고바로인터넷망으로오프로딩됨. 사용자핸드셋의연결이 PGW 에연동되어있지않으므로핸드오버지원안됨. 상기두가지사용예를지원하기위해핸드셋은어떤 WiFi 에접속해야하는지, 그리고어떤트래픽을 WiFi 로전송해야하는지판단할수있는정보가필요하다. 사업자가이러한정보를핸드셋까지전달할때에는 ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function) 이사용될수있으며, ANDSF 가핸드셋에전달하는정보는정책 (policy) 이라불린다. Release 가진행됨에따라, ANDSF 를통해핸드셋을제어할수있는정보도개선되고있는데, 주요한진화방향은사업자제어의자유도를높이는것과 WiFi 를통한데이터전송시사용자체감성능을유지하는것이다. 한편, 앞서언급한것처럼만약사용자가 SWO 를사용하게되면 LTE 와 WiFi 사이의 IP 레벨의이동성이지원받을수있는데, 이는 MIP(Mobile IP) 을구현하는것으로볼수있다. 에서일반적으로고려하는 IP 이동성관리프로토콜은다음세가지이다. - PMIP(Proxy Mobile IP) - GTP(GPRS Tunneling Protocol) - DSMIP(Dual Stack MIP) 지금부터 Rel-12 에서이루어진 ANDSF 와상기이동성관리프로토콜의진화방향을살펴보도록한다. 9.3.2. Rel-12 ANDSF 기술진화 ANDSF 는 Rel-8 에도입된기능으로, 주요목적은핸드셋이접속할수있는 WiFi 의정보제공과 ( 예를들면, 사용자위치에근접한 WiFi AP 의목록 ) 핸드셋이 LTE 와 WiFi 중어떤것을우선적으로사용해야하는지를나타내는정책인 ISMP(Inter System Mobility Policy) 의제공이다. 핸드셋과 ANDSF 는 S14 인터페이스를사용해연결되며, ANDSF 정보는 OMA MO(Management Object) 구조를따라서생성되어핸드셋에전달된다. 82 TTAR-06.xxxx
기술보고서 Rel-8 의 ISMP 를사용하면, 특정시점에서핸드셋은 LTE 와 WiFI 중하나의엑세스망만사용할수있다. 즉, 사용자가만약두개의 PDN 연결을가진경우라고하더라도두 PDN 연결은반드시하나의엑세스망 (LTE 또는 WiFi) 를통해서비스를받아야한다. 이러한 Rel-8 의제약을푼것이 Rel-10 의 MAPCON(Multiple Access PDN Connectivity) 기술이다. MAPCON 을지원하기위해 ANDSF 에는 ISRP(Inter System Routing Policy) 가추가되었다. MAPCON 을위한 ISRP 는 PDN 연결을구분하는데사용되는정보인 APN 별로어떠한엑세스망이선호되는지를나타내는정책이설정될수있다. 예를들어, 만약 ISRP 에 Internet APN 은 WiFi 연결이선호되고, VoLTE APN 은 LTE 가선호된다고설정된경우, 핸드셋은 WiFi 를통해인터넷을, LTE 를통해 VoLTE 연결을생성해서비스를받을수있다. Rel-10 에는 MAPCON 보다더세분화된이동성을지원하는기술인 IFOM(IP Flow Mobility) 도도입되었다 ( 그림 9-8). 즉, MAPCON 에서는 WiFi 와 LTE 의이동성지원의단위가 APN 으로구분되는 PDN 연결이었는데, IFOM 은 WiFi 와 LTE 가하나의 PDN 연결을공유하고, PDN 연결내의 IP 플로우별로전송에사용될엑세스망을선택할수있도록한다. IFOM 도 MAPCON 과마찬가지로 ANDSF 의 ISRP 를이용해구현되는데, APN 을사용하던 MAPCON 과달리 IFOM 의경우는 ISRP 에 IP 플로우를구별할수있는정보, 예를들면송수신 IP 주소, 포트번호등이포함할수있다. 앞서설명했던 NSWO 를위한정책도 Rel-10 ANDSF 에추가되었다. ANDSF Policy (Select WiFi for video flow Select LTE for voice flow Voice Media flow LTE Single IP address PDN Video call user Video Media flow WLAN PGW ( 그림 9-8) 비디오콜 IFOM 적용예 한편, 스마트폰의도입으로인터넷망을사용해데이터서비스를지원하는다양한어플리케이션들이발생함에따라 IP 플로우를구별하기위한정보로어플리케이션 ID 와도메인네임이 Rel-11 ANDSF 에추가되었다. 하나의어플리케이션에대해, 어플리케이션 ID 는각 OS 별로서로다른값을가질수있다. Rel-12 에서는 ANDSF 의기능을개선하기위한워크아이템으로 WLAN_NS(WLAN Network Selection) 을진행하였다. WLAN_NS 의주요한목표는 ANDSF 를개선 / 확장하여 WiFi 로밍지원및사용자체감서비스품질개선을위한기술을 에도입하는것이었다. 이러한목표를달성하기위한큰결정사항중하나로, 기존의 UICC 에저장된정보 (WLAN 의사업자별우선순위와 WLAN AP 들간의상대적우선순위 ) 를기반으로하던 WLAN 사업자및 AP 선택을 Rel-12 부터적용하지않으며, 대신사용자단말은 ANDSF 로부터제공되는정보를이용해 WLAN 사업자및 AP 를선택하도록변경되었다. 83 TTAR-06.xxxx
기술보고서또다른주요한결정사항중하나는, 기존 ANDSF 사용시, 만약단말이 V- ANDSF( 로밍망사업자가제공하는 ANDSF) 와 H-ANDSF( 홈사업자가제공하는 ANDSF) 를모두수신한경우 V-ANDSF 의우선순위가무조건높았던것을변경하여, 홈사업자가 V-ANDSF 와 H-ANDSF 간의상대적우선순위를결정할수있도록결정되었다. 한편, 사업자와 WLAN 서비스제공자사이의협력을통한 WLAN 로밍을지원하기위한정보도 ANDSF 에추가되었다. 즉, Rel-12 ANDSF MO 에새롭게추가된 PSPL(Preferred Service Provider List) 는홈사업자 (HPLMN) 만제공할수있는정보로, 홈사업자와동등한사업자들의 PLMN ID 또는홈사업자와로밍규약이맺어진 WLAN 서비스제공자의 ID 들이포함된다. 사용자단말은이정보를이용해 WLAN 로밍을제공하는서비스제공자를우선적으로선택할수있다. 또한, Rel-12 ANDSF 에는 WLAN 사용시 QoS 저하를최소화하기위해서 WLAN 선택시사용할수있는정책이새롭게추가되었다. 추가된 WLAN_SP(WLAN Selection Policy) 는사업자가선호하는 WLAN 들의리스트 (SSID/HESSID 의리스트 ) 와함께, 선택시적용해야하는조건들이함께제공된다. 주요한선택조건에는 WLAN air interface 의혼잡상태레벨과 WLAN 이연결된 backhaul 의혼잡상태가있다. 즉, 사용자단말이 WLAN 을선택할때이들조건을고려하여 WLAN 으로부터받을수있는최소한의 QoS 를보장할수있게되었다. 9.3.3. 이동성지원기술진화앞서설명한것처럼, WiFi 와 LTE 사이에서이동성지원을위해서는 GTP, PMIP, 그리고 DSMIP 이사용될수있다. ANDSF server S14 enb SGW S2b PGW Un-trusted WLAN epdg S2a PDN Trusted WLAN s2c PGW with DSMIP ( 그림 9-9) LTE-WiFi 연동기본구조 ( 그림 9-9) 는 LTE 와 WiFi 에서이동성을지원하기위한기본망구조 (Reference Architecture) 를나타낸다. 에서는망구성에따라다음세가지연결을구분한다. - S2a: WLAN 과 PGW 사이의연결 - S2b: epdg(evolved Packet Data Gateway) 와 PGW 사이의연결 - S2c: 핸드셋과 PGW 사이의연결 84 TTAR-06.xxxx