T e c h n i c a l R e p o r t - TTA T T A T e c h n i c a l R e p o r t 기술보고서 TTAR-06.0170 제정일: 2016년 08월 31일 3GPP Release 13 기술규격 분석 (기술보고서)

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기술보고서

TTAR-06.0170 제정일: 2016 년 08 월 31 일

3GPP Release 13 기술규격 분석

(기술보고서)

Analysis of 3GPP Release 13 Technical

Specification(Technical Report)

표준초안 검토 위원회 IMT프로젝트그룹(PG906)

표준안 심의 위원회 전파/이동통신 기술위원회(TC9)

성명 소 속 직위 위원회 및 직위 표준번호

표준(과제) 제안 윤영우 LG전자 연구위원 3GPPs 실무반 의장

표준 초안 작성자 윤영우 LG전자 연구위원 3GPPs 실무반 의장

TTAR-06.0170

예충일 ETRI 책임연구원 3GPPs 실무반 부의장

원성환 노키아코리아 책임 3GPPs 실무반 부의장

권기범 ITL 실장 3GPPs 실무반 위원

이상욱 LG전자 수석 3GPPs 실무반 위원

김래영 LG전자 수석 3GPPs 실무반 위원

사무국 담당 김대중 TTA 부장 -

이혜영 TTA 선임 -

본 문서에 대한 저작권은 TTA에 있으며, TTA와 사전 협의 없이 이 문서의 전체 또는 일부를 상업적 목적으로 복제 또는

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된 지식재산권 확약서는 TTA 웹사이트에서 확인할 수 있습니다.

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발행인 : 한국정보통신기술협회 회장

발행처 : 한국정보통신기술협회

13591, 경기도 성남시 분당구 분당로 47

Tel : 031-724-0114, Fax : 031-724-0109

발행일 : 2010.08

기술보고서

TTAR-06.0170 i

서 문

1 기술보고서의 목적

이 기술보고서의 목적은 이동통신 분야의 사실 표준화 단체인 3GPP (3rd Generation

Partnership Project, http://www.3gpp.org)의 Release 13 의 주요 핵심 기술에 대한

상세한 설명을 제공하는데 있다.

2 주요 내용 요약

이 기술보고서는 2016년 3월 승인된 3GPP Release 13 기술규격을 대상으로

SA(Service & Systems Aspects) 및 RAN(Radio Access Network) 그룹의 주요 핵심

기술들에 대해 설명하였다.

3 인용 표준과의 비교

3.1 인용 표준과의 관련성

- 해당 사항 없음.

3.2 인용 표준과 본 표준의 비교표

- 해당 사항 없음.

기술보고서

TTAR-06.0170 ii

Preface

1 Purpose

The purpose of this technical report is to provide the detailed description of key

features of Release 13 specifications of 3GPP (3rd Generation Partnership Project,

http://www.3gpp.org) which is the de-facto standardization organization for mobile

communication field.

2 Summary

This technical report describes the key technologies of SA (Service and systems

Aspects) and RAN (Radio Access Network) described in 3GPP Release 13 Technical

Specifications which was approved in March 2016.

3 Relationship to Reference Standards

None.

기술보고서

TTAR-06.0170 iii

목 차

1 적용 범위 ...................................................................................................... 1

2 인용 표준 ...................................................................................................... 1

3 용어 정의 ...................................................................................................... 2

4 약어 ............................................................................................................. 2

5 RAN 1 주요 기술 ............................................................................................ 6

5.1 LTE Carrier Aggregation Enhancement beyond 5 carriers (eCA) ..................... 6

5.2 비면허 대역 LTE 운용 (LAA; Licensed Assisted Access) ............................ 13

5.3 EB/FD-MIMO ....................................................................................... 20

5.4 Further enhancement of MTC (eMTC) ...................................................... 31

6 RAN 2 주요 기술 .......................................................................................... 46

6.1 Dual Connectivity .................................................................................. 46

6.2 LTE-WLAN Radio Level Integration .......................................................... 49

6.3 ProSe enhancements (eD2D) .................................................................. 58

6.4 Application specific Congestion control for Data Communication (ACDC) ...... 62

6.5 Single-Cell point-to-multipoint transmission (SC-PTM)............................... 64

6.6 Further enhancement of Minimization of Drive Tests (MDT) for E-UTRAN ....... 67

6.7 Multi-Carrier Load Distribution (MCLD) ...................................................... 69

7 RAN 3 주요 기술 .......................................................................................... 72

7.1 Extension of Dual Connectivity ............................................................... 72

7.2 RAN Sharing Enhancements .................................................................... 76

8 RAN 4 주요 기술 .......................................................................................... 79

8.1 제어 채널 간섭 제거 수신기 ................................................................... 79

8.2 4RX 지원 단말 ..................................................................................... 83

8.3 Enhanced D2D ..................................................................................... 88

기술보고서

TTAR-06.0170 iv

8.4 Carrier Aggregation ............................................................................... 99

8.5 Licensed Assisted Access (LAA) ........................................................... 107

9 SA 1/2 주요 기술 ........................................................................................ 111

9.1 IP Flow Mobility support for S2a and S2b interfaces (NBIFOM) .................... 111

9.2 extended idle mode DRX (eDRX) ............................................................ 119

9.3 Cellular Internet of Things (CIoT) ............................................................ 122

9.4 Architecture Enhancements for Service Capability Exposure (AESE) ............ 137

9.5 Extended proximity-based services ........................................................ 140

10 SA6 주요 기술 .......................................................................................... 145

10.1 MCPTT 기술 ...................................................................................... 145

10.2 MCPTT 구조 ...................................................................................... 146

10.3 MCPTT 기능 ...................................................................................... 148

10.4 MCPTT 시스템 구축 시나리오 ............................................................... 150

부록 I-1 지식 재산권 확약서 정보 .................................................................. 151

I-2 시험인증 관련 사항 ......................................................................... 152

I-3 본 기술보고서의 연계(family)표준 ...................................................... 153

I-4 참고 문헌 ...................................................................................... 154

I-5 영문기술보고서 해설서 ..................................................................... 155

I-6 기술보고서의 이력 ........................................................................... 156

부록 II 3GPP Release 13 Description 문서 ....................................................... 157

기술보고서

TTAR-06.0170 １

3GPP Release 13 기술규격 분석(기술보고서)

(Analysis of 3GPP Release 13 Technical Specification

(Technical Report))

1 적용 범위

이 기술보고서는 이동통신 분야의 사실 표준화 단체인 3GPP (3rd Generation

Partnership Project, http://www.3gpp.org)의 Release 13의 주요 핵심 기술에 대한

상세한 설명을 제공하는 문서로, Release 13 기술규격에 대한 이해를 돕는데 그 목적이

있다.

2 인용 표준

TS 23.161, Network-Based IP Flow Mobility (NBIFOM); Stage 2, v13.3.0

TS 23.179, Functional architecture and information flows to support mission critical

communication services; Stage2, v13.2.0

TS 23.402, Architecture enhancements for non-3GPP accesses, v 13.6.0

TS 23.401, General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal

Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access, v 13.7.0

TS 23.682, Architecture enhancements to facilitate communications with packet data

networks and applications, v 13.6.0

TS 23.303, Proximity-based services (ProSe); Stage 2, v 13.4.0

TS 36.101, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE)

radio transmission and reception v13.4.0

TS 36.133, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Requirements for

support of radio resource management v13.3.0

TS 36.211, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels

and modulation, v 13.0.0

TS 36.212, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and

channel coding, v 13.0.0

TS 36.213, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer

procedures, v 13.0.0

기술보고서

TTAR-06.0170 ２

TS 36.300, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal

Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 v 13.3.0

TS 36.321, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Medium Access

Control (MAC) protocol specification v 13.1.0

TS 36.322, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Link Control

(RLC) protocol specification v 13.1.0

TS 36.323, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Packet Data

Convergence Protocol (PDCP) specification v 13.1.0

TS 36.304, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE)

procedures in idle mode v 13.1.0

TS 36.331, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource

Control (RRC); Protocol specification v 13.1.0

TS 36.413, Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); S1

Application Protocol (S1AP) v 13.2.0

TS 36.423, Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); X2

Application Protocol (X2AP) v 13.3.0

3 용어 정의

해당 사항 없음

4 약어

ACK Acknowledgement

ACLR Adjacent Channel Leakage Ratio

ACS Adjacent Channel Selectivity

A-MPR Additional-Maximum Power Reduction

AS Access Stratum

BCS Bandwidth Combination Set

CA Carrier Aggregation

CC Component Carrier

CCA Clear Channel Assessment

CCE Control Channel Element

CDM Code Division Multiplexing

CDM Code Division Multiplexing

CE Coverage Enhancement

CFI Control Format Indicator

기술보고서

TTAR-06.0170 ３

CG Cell Group

CIF Carrier Indicator Field

CQI Channel Quality Indicator

CQI Channel Quality Indicator

CRC Cyclic Redundancy Check

CRI CSI-RS Resource Index

C-RNTI Cell RNTI

CRS Cell-specific Reference Signal

CRS-IC CRS-Interference Cancellation

CSI Channel Status Information

CSI-IM CSI-interference measurement

CSI-RS/IM Channel Status Information–Reference Signal/Interference Measurement

CSS Common Search Space

D2D Device to Device

DAI Downlink Assignment Index

DC Dual Connectivity

DCI Downlink Control Information

DFS Dynamic Frequency Selection

DM-RS Demodulation Reference Signal

DRX Discontinuous Reception

DS Discovery Signal

DwPTS Downlink Pilot Time Slot

EB Elevation Beamforming

EB/FD-MIMO Elevation Beamforming/Full Dimension MIMO

eNB Evolved Node B

EPA Extended Pedestrian A model

EPC Evolved Packet Core

EPDCCH Enhanced Physical Downlink Control Channel

ePDG Evolved Packet Data Gateway

EPS Evolved Packet System

ETU Extended Typical Urban Model

E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

EVA Extended Vehicular A Model

EVM Error Vector Magnitude

FDD Frequency Division Duplex

FDM Frequency Division Multiplexing

FD-MIMO Full Dimension MIMO

GCSE_LTE Group Communication System Enabler for LTE

HARQ Hybrid Automatic Repeat ReQuest

IL Insertion Loss

기술보고서

TTAR-06.0170 ４

IMS IP Multimedia Subsystem

LAA Licensed Assisted Access

LBT Listen Before Talk

LC Low Cost

MBMS Multimedia Broadcast/Multicast Service

MCData Mission Critical Data

MCG Master Cell Group

MCL Maximum Coupling Loss

MCPTT Mission Critical Push to Talk

MCS Modulation and Coding Scheme

MCVideo Mission Critical Video

MeNB Master eNB

MIB Master Information Block

MME Mobility Management Entity

MPDCCH MTC Physical Downlink Control Channel

MPR Maximum Power Reduction

MSD Maximum Sensitivity Degradation

MU-MIMO Multi-User MIMO

NACK Negative Acknowledgement

NAS Non-Access Stratum

NRB Number of Resource Block

OAM Operations, Administration, and Management

OCC Orthogonal Cover Code

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

PBCH Physical Broadcasting Channel

PCC Policy and Charging Control

pCell Primary Cell

PCFICH Physical Control Format Indicator Channel

PCID Primary Cell Identification

PCID Physical Cell ID

PCRF Policy and Charging Rules Function

PDCCH Physical Downlink Control Channel

PDN Packet Data Network

PDSCH Physical Downlink Shared Channel

P-GW PDN Gateway

PHICH Physical Hybrid ARQ Indicator Channel

PLMN Public Land Mobile Network

PMI Precoding Matrix Indicator

PRACH Physical Random Access Channel

PRB Physical Resource Block

기술보고서

TTAR-06.0170 ５

ProSe Proximity Based Service

PSDCH Physical Sidelink Discovery Channel

PSS Primary Synchronization Signal

PSSCH Physical Sidelink Shared Channel

PSSS Primary Sidelink Synchronization Signal

PUCCH Physical Uplink Control Channel

PUSCH Physical Uplink Shared Channel

QoS Quality of Service

RAN Radio Access Network

RAR Random Access Response

RA-RNTI Random Access RNTI

RE Resource Element

RI Rank Indicator

RLM Radio Link Monitoring

RNTI Radio Network Temporary Identifier

RRC Radio Resource Control

RRC Radio Resource Control

RRH Remote Radio Head

RRM Radio Resource Management

RS Reference Signal

RSRP Reference Signal Received Power

RSSI Received Signal Strength Indicator

RX Receiver

SCEF Service Capability Exposure Function

SCell Secondary Cell

SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access

SCG Secondary Cell Group

SDR Sustained Data Rate

SE Spurious Emission

SeNB Secondary eNB

S-GW Serving Gateway

SI Study Item

SIB System Information Block

SINR Signal to Interference plus Noise Ratio

SIP Session Initiation Protocol

SLSS Side Link Synchronization Signal

SPS Semi-persistent Scheduling

SRS Sounding Reference Signal

S-RSRP Sidelink RSRP

SSS Secondary Synchronization Signal

기술보고서

TTAR-06.0170 ６

TA Timing Advance

TBCC Tail Biting Convolutional Coding

TBS Transport Block Size

TC-RNTI Temporary CRNTI

TDD Time Division Duplex

TE Timing Error

TM Transmission Mode

TPC Transmit Power Control

TPMI Transmitted Precoding Matrix Indicator

TTI Transmission Time Interval

UCI Uplink Control Information

UpPTS Uplink Pilot Time Slot

USS UE-SPECIFIC SEARCH SPACE

VoLTE Voice over LTE

WAN Wide Area Network

WID Work Item Description

WLAN Wireless Local Area Network

5 RAN 1 주요 기술

5.1 LTE Carrier Aggregation Enhancement beyond 5 carriers (eCA)

최근에 LTE-A가 상용화가 되어 이미 서비스 중이다. LTE-A 기술을 도입하여 사용자

입장에서 가장 빨리 체감할 수 있는 효과는 CA 기술로부터 얻을 수 있는데, CA 기술은

현재 서로 다른 3개의 주파수(채널)를 묶는 3밴드 LTE-A 기술까지 이미 상용화 되어

서비스 중이다. 여기서 묶게 되는 각각 3개 채널의 주파수 대역폭이 동일할 경우,

기존의 단일 LTE 주파수(채널)에서 제공되는 전송률 대비 이론적으로 3배가 늘어날 수

있는 것이다. 단, LTE가 처음 구축될 당시 PCell의 대역폭은 10 MHz가 최대

대역폭이었는데 그 후 20 MHz 채널(밴드)가 지원되어 결과적으로 LTE 도입 초기 대비

최종 최대 전송률은 3배를 넘는 4배 수준이다. 앞서 언급한 바와 같이 CA 기술은 이미

상용화가 되고 있고 Release 10 규격상 최대 5개의 채널을 묶어 전송할 수 있는 표준

문서가 마련되어 있다.

하지만 최근에 표준화가 완료된 CA 기반의 LAA 기술을 활용하여 묶을 수 있는 가용

5GHz 비면허 대역 채널의 개수는 기존의 Release 10 CA 규격에서 제시한 5개의 한정된

채널 수 보다 많고 또한 3.5 GHz 대역과 같은 주파수도 CA 기술로 전송률 증대에

활용하기 가능하기에, 모바일 서비스 사업자 입장에서 좀 더 효율적인 CA 효과를

기술보고서

TTAR-06.0170 ７

누리고자 5개 이상의 CA를 표준화 하려는 요청이 사업자와 제조사로부터 있었다.

결국 Release 10 기반의 5개의 채널 개수에서 벗어나 최대 32개의 주파수를

집성하려는 표준화 요청이 WID RP-142286를 통하여 구체화 되고 RAN plenary 회의에서

받아들여져 표준화가 진행되었다. 상기의 공식적인 표준화 item 명칭은 LTE Carrier

Aggregation beyond 5 carriers (enhanced carrier aggregation: eCA)이며 RAN #66

회의에서 승인되어 RAN #70 회의까지 WI를 RAN1 에서 진행하였다.

eCA의 기술적인 목표는 크게 RAN1 관점에서 2가지로 분류된다. 첫 번째는 PUCCH를

SCell에서 전송하도록 표준 규격화 하는 것이다 (기존의 Release 10 기반 CA 기능에서

상향 제어채널은 PCell 에서만 전송 가능하도록 규정 되어 있음). 물리계층 기술 측면에

서 구체적으로 살펴보면 Release 12 기반의 CA 구성을 기초하는 시나리오에서 PUCCH

on SCell 전송 기능 제공을 표준화하는 것이다. 두 번째는 32개의 CC 집성을 지원하는

것이다. 32개의 주파수/채널을 집성할 때 하향뿐만 아니라 상향링크도 용량 증대에 따

른 구조적인 변화가 필요하기에 표준화 이슈가 발생한다.

5.1.1 시스템 구축 시나리오

먼저 eCA 를 구축하는 시나리오는 기존의 LTE-A 와 동일하다는 것을 전제한다.

주파수 F1 과 F2 가 서로 다르고 F2 의 주파수가 높은 경우 다음의 (그림 5-1)과 같은

5 가지 구축 시나리오로 나뉠 수 있다.

(그림 5-1) 고려하는 소형셀 시나리오

기술보고서

TTAR-06.0170 ８

먼저 시나리오 1은 F1과 F2가 co-located 되고 overlaid 된 경우다. 이 경우 F1과

F2의 coverage가 거의 동일하며 주로 주파수를 확장하여 전송률을 높이는 형태로 CA가

적용 될 수 있다.

시나리오 2의 경우 시나리오 1과 거의 유사하지만 coverage 측면에서 다르다. F2는

적은 coverage를 가지고 있기 때문에, F2의 coverage 내에 들어오는 단말은 CA적용이

가능하나 그렇지 못한 단말의 경우 F1으로만 서비스 받는 것을 가정한다.

시나리오 3의 경우 F1과 F2가 co-located되었으나 F2는 F1의 cell boundary를

겨냥하여 전파가 방향성을 띄는 형태를 가지고 있기 때문에 F1의 cell boundary의

데이터 전송률 향상을 목적으로 하는 배치가 된다.

시나리오 4의 경우, F1은 macro 영역을 cover하고 RRH를 두어 F2로 확장하는

개념이다. F2는 주로 hot spot에 구축하여 해당 지역의 throughput을 높이려는 목적으로

사용될 수 있다.

시나리오 5의 경우는 시나리오 2와 유사하지만 F1의 부분적인 영역에서 신호

coverage가 미약한 부분의 성능을 높이기 위해 부분적으로 repeater를 구축하는 경우다.

5.1.2 PUCCH on SCell

먼저 상향 제어채널을 SCell에서 전송 가능하도록 물리계층의 표준 문서화 작업

측면에서 논의되고 합의된 사항에 대해 설명하기로 한다. PUCCH on SCell은 쉽게 말해

SCell에서도 UCI를 운반하는 PUCCH를 전송 할 수 있도록 기존의 CA의 기능을

확장하는 것이다. 기존 Release 12 이전 CA의 상향링크 전송의 경우의 CC를 최대 5개

묶어 전송하더라도 아래의 (그림 5-2)와 같이 상향 제어 채널은 PCell 에서만 전송이

가능하였다. 참고로 PDCCH는 self-scheduling이 적용된 경우에 한해 각 CC로 전송이

가능하다.

(그림 5-2) CA에서 하향 및 상향 데이터/제어채널의 전송 가능한 채널 경로

따라서 SCell에서도 PUCCH를 전송할 수 있도록 기능을 추가하는 것이 eCA서 가능

해졌다. 이러한 기능 확장은 eCA에서 SCell의 개수가 기존의 4개에서 최대 31개까지

증가함에 따라 UCI를 나누어 전송하여 PUCCH 채널의 load를 분산 할 수 있는 효과를

가져다 준다. 따라서 eCA를 동작하는 경우 SCell이 많지 않더라도 (그림 5-3)과 같이

기술보고서

TTAR-06.0170 ９

PUCCH를 나누어 전송 할 수 있도록 UCI를 PCell 그리고 하나의 SCell에 나누어 전송할

수 있게 된다. 단, PUCCH를 전송 할 수 있는 SCell은 하나만으로 국한한다. 그리고

PUCCH를 전송 할 수 있는 SCell의 전력 제어를 위한 TPC command의 경우 PCell의

CSS에서 DCI format 3/3A 형태로 signal될 수 있다.

만일 Release 12에서 지원하기로 한 DC가 적용된 상황이면 ‘PUCCH on SCell’ 기능은

지원을 할 수 없도록 되었다. 즉, 하나의 단말에게 DC와 PUCCH on SCell은 둘 중

하나만 설정된다.

(그림 5-3) eCA와 DC를 동시에 적용한 경우 CG당 UCI를 전송하기 위한 제어채널 전송 방법

eCA가 적용되는 경우 aperiodic CSI triggering에 관한 경우 독립적으로 각 CG별

aperiodic CSI triggering이 적용 가능하도록 기능을 지원하지만 단말은 CSI process가

5개 이상을 update할 필요가 없는 특징이 있다.

eCA의 PUCCH on SCell이 같이 적용되는 경우 스케줄링 제한이 적용되는데, 이는

cross-carrier 스케줄링을 PUCCH CG 내로 한정하는 것이다. 즉, inter PUCCH CG 간의

cross carrier 스케줄링은 허용하지 않는 내용이다. 하향 데이터 전송 시 cross-carrier

스케줄링을 적용할 경우, 기존의 Release 12 CA는 3 bit CIF라는 정보를 통해 스케쥴된

CC를 표시하였다. eCA에서 CC개수가 최대 32개로 늘어남에 따라 CIF의 bit 크기를

늘리는 것을 생각할 수 있으나 기존과 동일한 3 bit로 유지하기로 합의되었다.

PUCCH on Scell이 적용된 경우에는 (그림5-3)과 유사한 개념으로 2개의 PUCCH

CG를 설정하여 최대 32개의 서빙셀을 설정할 수 있다. 단, 이 경우 이전에 설명했던

바와 같이 CG당 하나의 PUCCH 채널에 전송하는 것을 원칙으로 하며 Pcell을 포함한

CG에서는 PCell로, Scell만 포함한 CG에서는 특정 Scell로 PUCCH 채널을 전송해야

한다. PUCCH를 SCell에서 전송 할 수 있기 때문에 스케줄링 request가 SCell로

전송하는 동작이 가능하게 되었다. 그러나 SCell에서 PUCCH를 전송한다고 해서

단말기에서 진행해야 하는 CSS는 해당 SCell에서 이루어지지 않는다.

eCA 기능 중 추가된 또 다른 큰 기능 중 하나는 하향 링크를 최대 32개의 CC로

묶어서 전송할 수 있는 기능이다. 이는 CC 32개가 묶여 수신한 하향 데이터에 대한

UCI를 피드백 해야 하는 것을 지원하는 내용을 포함한다. 하지만 32개에 해당하는

PDSCH에 대한 HARQ-ACK 정보를 하나의 TTI 시간 안에 PUCCH 또는 PUSCH로

피드백 해야 하는데, PUSCH의 형태로는 32개에 해당하는 HARQ-ACK/NACK 피드백을

전송하는 것이 가능하나, 기존의 Release 12 PUCCH format 3는 최대 22 bit을 전송하는

기술보고서

TTAR-06.0170 １０

것 만이 가능하기에 32개의 CC 그리고 각 CC가 2 codeword를 전송 할 때 하나의 TTI

시간 내에 피드백 하는 것이 불가능하다. 따라서 eCA에서는 새로운 PUCCH format을

정의하게 되었으며 PUCCH format 4와 5가 새로 정의 되었다.

PUCCH format 4는 기존의 물리 채널의 구조상 PUSCH와 동일(spreading factor = 1)

하지만 frequency diversity를 exploit하는 PUCCH를 위한 PRB에 사상되어 전송된다.

기존의 CA의 경우 단말당 1개의 PRB만이 PUCCH 채널로 할당이 되었지만, eCA에서는

3 bit 정보를 가지고 PUCCH 채널에 할당되는 PRB의 개수를 지정할 수 있다. 즉, 1개

이상의 PRB를 PUCCH 채널 전송에 할당할 수 있게 된 것이다. PUCCH format 5는

spreading factor 2가 적용되어 PUCCH format 4에 비해 전송 bit 용량은 1/2배로

줄어들지만 robustness 및 multiplexing (e.g. 2 UEs)를 부여하는 형태가 되었다.

PUCCH format 4는 PUSCH-like PUCCH 라고 표현 될 수 있는데, PUSCH와 같이 data

symbol을 복조하기 위해 필요한 DM-RS가 slot당 하나의 SC-FDMA symbol로 제한되는

것이다. 한편, PUCCH format 5는 (그림 5-4)와 같이 PUSCH 보다는 PUCCH format 3과

더 유사한 형태를 가진다. PUCCH format 5 역시 PUSCH와 같이 slot당 하나의 DM-

RS를 사용한다. 하지만 spreading은 SC-FDMA 단위의 시간 축이 아닌 SC-FDMA

symbol 길이의 절반에 해당하는 정도의 시간 확산이 적용 되어 있다. PUCCH format 4와

5의 또 다른 특이 사항은 channel coding을 Reed Muller code와 같은 block code가

아닌 Release 8에서 정의된 TBCC를 적용한다는 점이다. UCI의 정보량이 커지고 이에

따라 codeword의 길이가 늘어남에 따라 짧은 길이에 유용한 block code보다 긴 길이의

codeword에 적합한 convolutional coding이 적용되는 것이 적합한 것으로 합의되었다.

(그림 5-4) 주파수 영역에서 확산하여 사상하고 SC-FDMA symbol로 만드는 PUCCH format 5 생성 방법

그리고 PUCCH format 4 및 5는 shortened PUCCH format을 지원한다. 즉, 기존의

서버프레임의 맨 마지막 SC-FDMA symbol을 부분을 SRS 전송과 같은 용도로 사용할

수 있도록 지원하는 기능을 말한다. 상기의 new PUCCH format들은 5개 이상의

서빙셀이 존재하는 경우에 한해 eCA 기능으로 넘어가는 경우 사용 될 수 있으며,

PUCCH format 4는 mandatory이지만 PUCCH format 5는 optional한 기능이 된다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １１

eCA에서 PUCCH format 4 또는 format 5가 적용된다고 해서 기존의 PUCCH format 을

사용할 수 없는 것은 아니며, PUCCH가 22 bit 이하의 피드백 UCI 가 요구되는 경우

dynamic하게 fall back을 하여 PUCCH format 3로 전송해야 한다.

또한 eCA에서는 다량의 CC에 해당하는 HARQ-ACK/NACK 정보를 periodic CSI와

multiplexing하는 기능을 지원하기로 하였다. Aperiodic의 CSI reporting을 지원하는 경우

증가된 CC개수의 case를 고려하여 DCI 정보에 있는 aperiodic CSI triggering field가

기존의 2 bit에서 3 bit로 증대되었다. PUCCH format 4의 경우 HARQ-ACK/NACK과

스케줄링 request가 동시에 존재할 경우 joint하게 TBCC를 적용한다. 또한 multi serving

cell periodic CSI를 HARQ-ACK/NACK과 같이 전송하는 경우 하나의 codeword로

encoding하는 것을 적용한다. 이는 HARQ-ACK/NACK이 존재 하지 않고 periodic CSI만

존재하는 경우도 joint하게 하나의 channel coding codeword로 encoding한다. CC의

수가 증가하고 LAA와 같은 비면허 대역의 다양한 채널을 eCA기능으로 운용하고자 함에

따라 periodic CSI report는 안정적인 피드백을 받기 어려운 상황이 되었다. 따라서

aperiodic CSI로 narrow band 뿐만 아니라 wide band의 CSI를 report하는 모드가

도입되었다.

eCA가 적용되는 상황에서 언제나 많은 수의 CC가 schedule 되지는 않는다. 예를

들어 activate된 CC의 개수가 32개 이지만 FDD의 경우 하나의 TTI (서버프레임)내에

2~3개의 CC만 활용하여 데이터 전송이 이루어지는 경우는 흔히 일어날 수 있는

상황으로 쉽게 간주 될 수 있다.

DCICID: 01

DCI

CID: 01

CC

9

CC 8

CC 9

CC 10

CC 11

CC 12

CC

10

A/N A/N

Codebook Used (CID: 01)

DCI

CID: 01

DCICID: 01

CC 13

CC

11

N

CC

12

N

CC

13

A/N

CC

14

A/N

CC

15

A/N

CC

16

A/N

(No assignment)

(Missed)

DCI

CID: 01CC 14

DCICID: 01

CC 15

DCI

CID: 01CC 16

기술보고서

TTAR-06.0170 １２

(그림 5-5) Activated 된 총 CC의 수 대비 실제 기지국이 스케줄링한 CC의 수가 다른 경우에도

피드백 크기는 일정해야 하는 관계

이러한 상황이 발생할 때 불필요한 UCI 피드백 크기가 매번 PUCCH를 통해

전송되어야 한다. 특히 64 UCI bit와 같이 큰 크기의 codeword를 받는 형태로 단말과

기지국이 설정되어 있다면 UCI의 내용의 대부분은 불필요한 정보가 된다. 또한 크기가

큰 UCI는 일반적으로 상향 채널로 PUCCH를 수신하는 기지국의 수신 성능의 영향을

미치며 결론적으로 작은 UCI 크기에 비해 높은 SINR을 요구한다. 따라서 불필요한 전송

정보를 줄이고 PUCCH 채널의 수신 성능을 높이고자 eCA에서 추가하고자 하는 최적의

기능이 dynamic HARQ-ACK codebook size adaptation 기능인데, 이는 FDD이던

TDD이던 관계없이 DAI field를 사용하여 DCI에 indicate 한다. 단 DAI field의 크기는

기존의 2 bit에서 4 bit로 늘어났으며, 4 bit는 2 bit 단위로 묶어 실제 단말에게 스케줄링

정보가 존재하는 총 CC의 개수 및 CC의 index 정보 (예를 들어, 스케줄링된 순서)를

표현하는 방식이 적용된다. eCA에서 적용되는 DAI 4 bit 정보 중 절반인 2 bit를 할애하여

총 CC의 개수를 나타내는 이유는 단말에서 DCI 수신 에러가 발생하거나 DCI false

alarm이 발생하는 경우 기지국이 expect하는 dynamic codeword 크기를 정확히 알지

못해 모호 해지는 가능성 때문에 이러한 확률을 낮추고자 적용된 것이다.

최대 32개의 CC를 하향 링크로 지원할 때 스케줄링 정보가 DCI로 전달이 되면

단말기 입장에서 몇 가지 구현적인 측면뿐만 아니라 문제점이 발생하게 된다. 최대

32개의 CC를 사용하여 하향 데이터 전송이 이루어진 경우 32개의 UCI 정보가 32개의

PDCCH 채널을 통해 전송되어야 한다. 즉, 단말은 자신의 C-RNTI정보를 가지고 있는

32개의 DCI를 blind decoding하는 case를 고려해야 한다. 이는 사실상 단말의 수신기

구현 측면에서 복잡도 증가를 가져다 준다.

또한 일반적으로 단일 DCI 복호 error 또는 false alarm의 확률은 결코 무시하지

못하는 수준인데, CC의 개수 증가함에 따라 매 TTI마다 최대 32개의 DCI를 복호하게

되면 32개의 DCI중 하나라도 false alarm이 뜨는 확률은 더욱더 높아져 해당 단말에게

스케줄링이 되지 않는 경우에도 PUCCH 송신을 하는 경우가 발생한다. 이런 DCI false

alarm이 발생하는 경우 다른 단말이 송신하는 PUCCH 신호와 겹쳐 기지국 수신단에

간섭을 발생시키고 전체적인 LTE 네트워크 throughput 저하를 초래할 수 있다. 따라서

PDCCH blind decoding의 case를 줄이게 되면 DCI false alarm의 확률을 줄이고 복잡도

또한 줄이 수 있기에 eCA와 관련한 blind decoding 능력을 단말 구현에 따른 UE

capability로 정해 놓음과 동시에, CC별로 DCI format 0/1A를 monitoring하는 것을

제한하는 option을 도입하기로 하였다.

표준보다 구현 측면에서 관련성이 있는 문제지만 32개의 CC의 data를 CA로

기술보고서

TTAR-06.0170 １３

processing하는 것은 일반적으로 복호 복잡도가 증가함은 물론 DCI와 PDSCH를

저장하고 있는 버퍼의 hardware적인 크기도 최대 32배 증가가 되어야 한다. 하지만

단순히 버퍼 크기를 32배 늘리는 것보다 단말의 category를 두어 비록 버퍼 크기는

32개 CC를 고려한 크기가 아니지만, 낮은 data rate으로 5개 보대 많은 (혹은 최대 32개)

CC를 처리할 수 있는 형태로 버퍼를 늘리지 않고 비교적 적은 크기로 효율적으로

관리하자는 구현적인 방향성이 참여 회사의 공통된 의견이지만 표준화 단계에선

도입되지 않은 상황이다.

5.2 비면허 대역 LTE 운용 (LAA; Licensed Assisted Access)

모바일 트래픽의 폭발적인 증가에 따라 무선랜을 이용하여 이동통신 네트워크로

집중되는 트래픽을 오프 로딩하는 방식이 주로 사용된다. 이는 고비용의 주파수

사용료를 지불하여 독점적인 주파수 사용과는 달리 주파수 사용권 확보가 필요하지 않아,

저렴한 비용으로 이동통신 네트워크의 용량 확장의 장점이 있으나, 면허 대역 수준의

통신 서비스 품질을 보장할 수 없는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서,

3GPP에서는 비면허 대역에 LTE 기술 운용으로 서비스를 제공하는 방식 논의와 무선

접속 기술 국제 표준을 작성 중이다. 본 장에서는 비면허 대역의 LTE운용 지원을

위한3GPP Release 13 무선접속 표준 기술을 중심으로 소개한다.

5.2.1 비면허 대역 LTE 운용(LAA) 표준화 동향

비면허 대역의 셀룰러 기술 도입을 위한 3GPP무선접속 표준화는 2013년 12월 62차

3GPP RAN Plenary회의를 통해 퀄컴에 의해서 제안되었으나, 기존 무선 랜 기반의

서비스를 제공하던AT&T등의 이동통신 사업자들의 반대로 인해 해당 기술의 도입에 대한

합의가 이루어지지 않았다. 따라서 비면허 대역의 LTE운용과 운용을 위한 공감대 형성을

위해 2014년1월과 6월에 걸쳐 3GPP 워크샵이 개최되었다. 2014년 1월 워크샵에서는

비면허 대역의 LTE 도입의 목적, 시나리오, 비면허 대역의 각국의 규제, 그리고 비면허

대역의 다른 무선 접속 시스템과 LTE 공존을 위한 기술적 요구 사항에 대해

논의되었으며, 2014년 6월 워크샵에서는 비면허 대역의 LTE 도입을 위한 주파수, 배치

시나리오 및 동작 모드, 요구 사항 그리고 표준화 일정에 대해 논의하였다. 이러한

워크샵 논의 결과를 2014년 9월 65차 3GPP RAN Plenary회의에서 비면허 대역에서의

LTE운용 연구를 “Study on Licensed Assisted Access (LAA) using LTE”로 명명 및 Study

Item(SI)이 승인되어, 3GPP RAN WG 1, WG2, 그리고 WG 4에서 2014년 9월부터 2015년

6월까지 SI에 대한 무선 접속 기술 표준을 위한 타당성 검토 및 성능 분석 등이

수행하였다. 2015년 6월 68차 3GPP RAN Plenary회의에서는 SI의 종료와 연구 결과물로

TR 36.889 v13.0.0을 승인/발간하였다. SI의 주된 연구 범위는 설치/운용 시나리오,

비면허 대역 설치/운용 시나리오와 비면허 대역 주파수 규제를 준용과 기존 비면허 대역

기술보고서

TTAR-06.0170 １４

운용 기기 (예, WiFi) 및 타 비면허 대역 운용 LTE시스템과의 공존에 대한 성능 평가와

프로토콜 향상 방안을 포함한다. 승인된 SI에 대한 표준화는3GPP RAN WG1, WG2,

그리고 WG4에서 2014년 9월부터 시작되어 2015년 6월 제 68차 3GPP RAN

Plenary회의에서 승인되어 2015년 7월 TR36.889 v13.0.0 문서가 제정되었다. 비면허

대역 설치/운용 시나리오와 비면허 대역 주파수 규제 준용을 위해, 유럽 및 아프리카가

포함된 ITU region1, 북미 및 남미가 포함된 ITU region2 그리고 아시아 및 호주가

포함된 ITU region3에서 규정하는 5GHz 비면허 대역 주파수 운용 규제 요구 사항에

대해 논의하였다. 주된 비면허 대역 주파수 운용 규제 요구 사항은 사용 가능한 주파수

범위 및 대역폭, 각 주파수 별 최대 송출 전력량, 전송 파워 제어 방식, 주파수 사용을

우선적으로 허용하는 기기를 보호하기 위한 DFS 요구 사항 그리고 비면허 대역 주파수

채널 접근/점유/사용을 위한 LBT 요구 사항을 포함한다. 한편, SI 종료에 따른 후속

조치로 Release 13 LAA WI가 승인되어, 2015년12월까지 작업 아이템의 무선 접속 기술

국제 표준을 작성하였다. Release 13 LAA WI은 비면허 대역 설치/운용 시나리오에 따른

면허 대역이 PCell로 비면허 대역이 하향 SCell로 동작하는 CA와 비면허 대역이

소형셀(Small Cell)로 운용되는 환경에서의 무선접속 프로토콜의 향상으로 다음의 주요

요구 사항을 포함하며, 기능별 기술 논의는 다음 장에서 기술한다.

면허 대역 주파수 운용 규제 요구 사항을 만족하고, 기존 비면허 대역 기기 및

타 LAA시스템과의 공정한 비면허 대역 채널 접근

기회적 비면허 대역 채널 사용 및 데이터 전송

추후 비면허 대역 상향 데이터 서비스 지원을 위한 상위 호환성

5.2.2 비면허 대역 LTE 운용 (LAA) 주요 기술

5.2.2.1 비면허 대역 LTE 운용 배치 시나리오

(그림 5-6)은 비면허 대역에 운용되는 LTE가 설치될 수 있는 시나리오이다. (그림 5-

6)에 나타난 바와 같이, 면허 대역이 PCell로 비면허 대역이 SCell로 동작하는 CA와

비면허 대역이 소형셀(Small Cell)로 운용되는 환경에 설치 및 운용되며, 매크로

커버리지의 존재 여부, LAA 셀의 배치 위치(실내 혹은 실외), 면허 대역 셀과의 배치

방식(collocated 혹은 non-co-located), 그리고 백홀 연결 방식(ideal혹은 non-

ideal)등에 따라 다음과 같이 4가지 형태의 배치 시나리오를 고려하고 있다.

시나리오 1: 면허 대역 매크로 셀과 비면허 대역 소형셀 간의 CA

시나리오 2: 매크로 커버리지 없이 면허 대역 소형셀과 비면허 대역 소형셀 간의

기술보고서

TTAR-06.0170 １５

CA

시나리오 3: 동일 주파수를 사용하는 면허 대역 매크로 셀/소형셀과 비면허 대역

소형셀 간의 CA

시나리오 4: 서로 다른 주파수를 사용하는 면허 대역 매크로 셀/소형셀과 비면허

대역 소형셀 간의 CA

(그림 5-6) 비면허 대역 LTE 배치 시나리오 (출TR 36.889)

5.2.2.2 비면허 대역 LTE 운용을 위한 프레임 구조

비면허 대역 주파수 규제에 따라, 기회적으로 채널의 사용과 데이터 전송이

이루어진다. 따라서 기존 LTE 프레임과 달리 데이터 전송이 이루지는 non-empty

서브프레임과 데이터 전송이 이루어지지 않는 empty 서브프레임으로 구성된 새로운

프레임 구조인 프레임 타입 3을 정의하여 비면허 대역에서의 LTE 운용을 지원한다.

(그림 5-7)은 비면허 대역 LTE 운용과 non-empty 서브프레임 전송이 포함된 프레임을

나타난다. (그림 5-7)에 나타난 바와 같이, 데이터 전송은 하나 또는 둘 이상의

서브프레임으로 구성되는 non-empty 서브프레임에서 이루어지며, non-empty

서브프레임을 구성하기 위해서는 empty 서브프레임(데이터 전송이 이루어지지 않는

구간)에서 CCA를 통해 채널의 접근/점유 가능 여부 판단과 CCA 결과 채널 점유와

사용이 이루어진다. 그리고 non-empty서브프레임으로 구성된 데이터 전송 시간은 최대

허용 시간을 초과할 수 없으며, 허용 최대 채널 시간 내에서 추가 데이터 버스트의

전송이 가능하다. 특히 일본의 경우 추가 데이터 버스트 구성과 데이터 전송을 위해서

채널 점유 기회를 보장하기 위한 일반 CCA 보다 짧지만 히든 노드의 전송 보장을 위한

적어도 �� (=34 µs) 동안 채널의 접근/점유 가능 여부 판단을 위한 채널 센싱을 한다.

한편, LTE 전송은 서브프레임 단위(1ms)로 이루어지나, CCA는 서브프레임(1ms)보다

작은 시간 단위(수 µs)로 수행되므로, 채널 점유는 서브프레임 시작 시점이 아닌

기술보고서

TTAR-06.0170 １６

서브프레임 내의 어느 시점에도 구성이 가능하며, 최대 허용 채널 점유 시간 제약으로

마지막 시점도 서브프레임 내의 임의의 시점이 될 수 있다. 따라서, non-empty

서브프레임은 일반적인 1ms 서브프레임에 추가로 데이터 버스트의 처음 서브프레임은

슬롯의 시작점으로 마지막 데이터 전송은 TDD 프레임의 special 서버프레임에 적용이

가능한 DwPTS 중 하나로 설정/운용이 가능하다. 처음 서브프레임이 하나의 슬롯으로만

이루어진 경우 서브프레임의 시작 시점은 두 번째 슬롯이며, 서브프레임에 CRS, DM-RS,

PDSCH, PDCCH, EPDCCH 등이 포함이 될 수 있으며, 이 경우 첫 번째 슬롯에서

포함되는 자원 매핑 방식을 그대로 적용한다. 그리고 마지막 서브프레임은 DwPTS와

동일한 자원 매핑 방식을 그대로 적용한다. 또한 12개보다 작은 OFDM 심볼의 길이로

구성된 서브프레임의 경우 PSS/SSS, CSI-RS/IM의 전송이 제한된다.

(그림 5-7) 비면허 대역 LTE 운용과 non-empty 서브프레임 내의 부분 서브프레임 전송이

포함된 프레임

5.2.2.3 비면허 대역 채널 접근

비면허 대역 소형셀은 기본적으로 Release 12기반의 소형셀의 비면허 대역에서의 설치

및 운용으로 데이터 전송을 위한 PDSCH와 추가로 셀 탐색, RRM 등을 위한 DS 전송이

요구된다. Release 13 WI에서는 기지국에서 전송되는 PDSCH와 DS에 대한 비면허 대역

채널 접근 방법에 대한 표준화가 이루어졌으며, Release 14 WI에서는 단말의 상향 데이터

전송에 대한 표준화가 이루어질 예정이다.

비면허 대역 소형셀 기지국에서 단말로 전송되는 PDSCH에 포함되는 데이터는 QoS에

따라서 채널 접근 우선순위가 정해 지며, 해당 우선순위에 따라 <표 5-1>에 주어진

파라미터 및 파라미터 값이 채널 접근/점유에 사용된다. (그림 5-8)은 데이터 전송을

위한 비면허 대역 채널 접근 과정을 나타낸다. (그림 5-8)에 도시한 바와 같이, 최초

채널 접근을 위한 채널 센싱은 적어도 ��= �� + �� ×�� 기간 동안 수행하며, 만약

기술보고서

TTAR-06.0170 １７

채널이 “사용 가능”이면 채널을 점유하고 데이터를 전송하고, 만약 채널이 “사용

중”이면 다음의 절차를 추가로 수행한다.

1) � = ��로 설정, 여기서 ��은 0에서 ��사이의 임의의 정수;

2) 만약, N이 0보다 크면 N을 1 감소;

3) CCA슬롯 동안 채널 센싱 및 센싱 결과 채널이 “사용 가능”이면 4) 절차 수행,

그렇지 않으면 5) 절차 수행;

4) 만약, N이 0이면, 채널 접근을 위한 본 절차를 종료하고, 그렇지 않으면 2) 절차

수행;

5) ��= �� + �� × �� 동안 추가로 채널을 센싱;

6) 5) 결과 채널이 “사용 가능”이면 2) 절차 수행, 그렇지 않으면 5) 절차 수행

한편, N을 선택하기 위한 범위에 해당하는 �� 는 채널 접근 우선 순위에 따라

정해지고, 채널에서의 데이터 전송에 따라서 최소 �� ( ��,� )와 최대 ��

( ��,� )사이에서 결정되는 값이다. �� 는 최근에 전송된 데이터 버스트의 처음

서브프레임의 데이터 전송에 따라서 80%이상의 데이터 전송이 실패한 경우 이전

�� 보다 큰 값 과 ��,�중 최소 값으로 증가하며, �� 가 K(=1~8)번 ��,�인

경우, ��는 ��,�로 재설정된다.

<표 5-1> 채널 접근 우선 순위

Channel Access

Priority Class (�) pm ��,� ��,�

최대 채널 점유

허용시간 (��,�) Allowed �� sizes

1 1 3 7 2 ms {3,7}

2 1 7 15 3 ms {7,15}

3 3 15 63 8 or 10 ms {15,31,63}

4 7 15 1023 8 or 10 ms {15,31,63,127,255,511,1023}

기술보고서

TTAR-06.0170 １８

(그림 5-8) 비면허 대역 채널 접근/점유를 위한 CCA동작

데이터 서비스를 제공하기 위해 전송되는 PDSCH와는 달리 셀 탐색, RRM을 위해

전송되는 DS는 주기적으로 전송되는 특징으로 둘 이상의 채널 점유 기회와 다른 비면허

대역 소형셀의 채널 접근 기회 제공을 위해 DS는 12개의 OFDM 심볼로 구성되며,

PSS/SSS, CRS 및 설정에 따라 CSI-RS의 신호를 포함한다. (그림 5-9)에 나타난 바와

같이, 비면허 대역 소형셀에서 전송되는 DS는 40, 80, 160 ms 단위 주기로 전송이

가능하며, DS전송 직전 ��(= ��) 동안 채널의 접근/점유 가능 여부 판단을 위한

채널 센싱을 통해 DS를 전송한다. 본 과정은 PDSCH전송 없이 DS만 전송하고자 하는

경우에 적용되며, PDSCH와 DS를 동시에 전송하고자 하는 경우에는 (그림 5-8)에

도시한 채널의 접근/점유 과정을 수행한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １９

(그림 5-9) 비면허 대역 LTE운용에 따른 DS전송

5.2.2.4 비면허 대역 채널 사용

기회적 비면허 대역 채널 사용 및 데이터 전송에 따라 무선 채널 상태 측정은 둘

이상의 데이터 버스트가 연속적으로 전송 보장이 힘든 관계로 하나의 데이터 버스트

만으로 이루어진다. 또한 CRS뿐만 아니라 CSI-RS을 통해서도 측정이 가능하며, 채널을

점유하여 데이터 전송이 이루어지는 데이터 버스트만 측정하며, 데이터 버스트 내의

처음/마지막 서브프레임이 일반 서브프레임이 아닌 슬롯 길이, DwPTS의 길이로 구성된

경우에는 측정이 이루어지지 않는다.

한편, 히든 노드 탐색이나 주파수 사용을 우선적으로 허용하는 기기(예; 레이더)를

보호하기 위한 주파수 선택/변경을 위해 단말은 RSSI를 측정하고 RSSI측정 결과를

기지국에 보고한다. RSSI는 40, 80, 160, 320, 640 ms 중 설정된 주기로 측정이

이루어지며, 한 주기 내에서 1개의 OFDM 심볼에서 최대 70개의 OFDM 심볼을

바탕으로 측정한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ２０

5.3 EB/FD-MIMO

MIMO가 사용하는 안테나의 개수를 늘려 가면서 얻을 수 있는 여러 가지 장점을

구현하고 규격화하기 위해서는 빔 형성의 방향과 배열 안테나의 모양을 함께 논의해야

한다. EB는 빔 형성의 방향을 의미하고, FD-MIMO는 배열 안테나의 모양을 의미한다.

(a) 2D 배열 안테나를 사용한 빔 형성 (b) 3D-UMi 의 셀 배치

(그림 5-10) Release 13 EB/FD-MIMO 의 배치 모형

기존의 기지국은 일반적으로 수동 소자들로 선형 배열 안테나를 구성하여 섹터를

형성하였다. 따라서 기지국을 설치하고 난 이후에는 빔의 조향 방향을 배열 안테나의

방향으로만 조절할 수 있었고, 이러한 조향 방향은 일반적으로 수평 방향에 국한되었다.

그러므로 선형 배열 안테나는 섹터 간 간섭 상황이 가변 하는 경우와 트래픽 상황이

변하는 경우에 적절히 대응할 수 없었다. 이를 극복하기 위해서, 능동 소자들을 이용하여

섹터를 구성하는 방법을 도입할 수 있다 (그림 5-10 a). 능동 소자들을 적절히 사용하면,

빔의 세기와 조향 방향을 임의로 조절할 수 있으므로 수평 방향과 수직 방향으로 섹터

간 간섭을 줄이고 신호의 크기를 키울 수 있다. 이러한 능동 소자의 개수가 많을수록

좁은 빔을 형성하여 섹터 간 간섭을 줄이고 신호의 크기를 키울 수 있지만 반면에

배열의 크기를 줄이기 위해서는 2차원 행렬의 형태로 배치하는 것이 바람직하다.

이러한 Release 13 EB/FD-MIMO 배열 안테나를 활용한 통신 방식을 평가하기

위해서는 새로운 채널 모델이 필요하고, 관련한 내용은 TR 36.873에서 정리하고 있다.

따라서 능동 소자로 2D 배열을 가진 기지국에서 좁은 빔을 사용해서 얻을 수 있는

시스템 수율은 3D 채널 모델을 사용하여 평가한다. 3D 채널 모델은 매크로 시나리오와

마이크로 시나리오를 포함하고, 일부 HetNet 시나리오도 포함한다. (그림 5-10 b)에서

마이크로 시나리오 (3D urban micro)를 예를 들면, 기지국은 * 에 규칙적으로 위치하고

있으며, 셀 간 간섭의 무작위성을 고려하기 위해서 많은 개수의 기지국을 배치하여

간섭을 묘사한다. 성능을 평가하는 단말들은 (그림 5-10 b)의 중간 부분에 위치한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ２１

Release 13 EB/FD-MIMO 기술은 2014년 9월부터 2015년 6월까지 적합성을

논의하여 TR 36.897 로 정리하였으며, 2015년 6월부터 2015년 12월까지 규격화를

진행하였다. Release 13 EB/FD-MIMO 기술은 크게 Class A CSI process 와 Class B CSI

process 와 그 외의 개선 사항으로 나누어 기술할 수 있다.

(N1, N2) NP CSI-RS 안테나 포트

CRI #1 (N1={1,2,4,8} BF CSI-RS 안테나 포트)

CRI #2 (N2={1,2,4,8} BF CSI-RS 안테나 포트)

(a) Class A CSI process를 설정할 때 (b) Class B CSI process 를 설정할 때

(그림 5-11) Release 13 EB/FD-MIMO 에서 고려하는 가상 섹터 형성 방법

(그림 5-11 a)에서 도시하는 Class A CSI process 는 기지국에서 전 처리를 거치지

않은 non-precoded CSI-RS (NP CSI-RS)를 이용하는 방법으로 기존 Release 12 LTE

에서와 동일하지만, CSI-RS 안테나 포트를 최대 16개 이하의 2차원 배열(e.g., 수평 4개

N1 = 4 수직 2개 N2 = 2를 배열한 cross pole 안테나)로 정의할 수 있는 기능을 추가했다.

(그림 5-11 b)에서 도시하는 Class B CSI process 는 기지국에서 빔 형성 CSI-RS (BF

CSI-RS)를 이용하는 방법이다. BF CSI-RS 는 가상의 섹터에 대응하는 것으로 해석할 수

있다. 단말은 여러 개의 CSI-RS 자원 중에 하나를 선택하고, 선택한 CSI-RS 자원의

CSI-RS resource index (CRI) 를 피드백 한다.

Class A CSI process와 Class B CSI process 에서 CSI 피드백을 적절하게 수행하기

위해서 한정된 시간 내에서만 CQI 측정을 수행하는 measurement restriction을

도입하였다.

CSI 피드백의 개선과 별도로, 채널의 등가 성질을 더욱 적극적으로 활용하기 위해서

SRS 을 개선하였고 (RPF = 4를 도입), TDD 의 경우에는 SRS 자원을 늘리기 위해서

특수 서브프레임에 속한 UpPTS 에 대해, 확장한 UpPTS 를 도입하여 SC-FDMA 심볼을

4개까지 더 추가할 수 있도록 허용하였다. 또한 CSI-RS 자원을 늘리기 위해서 TDD

특수 서브프레임에 속한 DwPTS에서도 CSI-RS 안테나 포트를 정의할 수 있도록

허용하였다.

5.3.1 RS enhancement

Release 13 EB/FD-MIMO 는 downlink RS를 개선하여 하향 링크 수율을 증가하고자

기술보고서

TTAR-06.0170 ２２

한다. 이에 관련된 RS 는 CSI-RS, DM-RS (예, UE-RS), 그리고 SRS 에 해당한다. SRS

는 상향링크 RS 이지만, 채널의 등가 성질을 통해서 간접적으로 하향링크 수율에

기여한다.

5.3.1.1 CSI-RS

CSI-RS는 단말이 채널을 추정하기 위해서 기지국이 전송하는 하향링크 RS이다.

Release 13 EB/FD-MIMO 에서 지원하는 Release 13 CSI-RS 자원은 CSI-RS 포트의

개수가 12개와 16개를 포함하며, TDD의 하향링크 서브프레임이 부족한 설정에서도

Release 13 EB/FD-MIMO 규격을 지원하기 위해서 DwPTS에서 Release 13 CSI-RS

자원을 전송한다.

Release 12 CSI-RS 자원은 1, 2, 4, 8 개의 안테나 포트를 지원하고, 안테나 포트를

선형으로 배열한다. 반면, Release 13 CSI-RS 자원은 (N1, N2)=(8,1), (2,2), (2,3), (3,2),

(2,4), (4,2) 을 지원하며, N1개의 수평 방향 CSI-RS 안테나 포트와 N2개의 수직 방향

CSI-RS 안테나 포트로 구성한다. Cross pole 안테나를 사용하므로, 기지국이 사용하는

Release 13 CSI-RS 안테나 포트의 총 개수는 2×N1×N2개에 해당한다.

Release 12 CSI-RS 는 인접하는 RE 를 이용해서 CDM-2을 사용하고, FDM도

사용하였다. CDM-2 (i.e., [+1, +1], [+1, -1]) 을 사용해서 인접한 2개의 OFDM 심볼을

사용해서 3dB의 수신전력 이득을 얻고, 4개 이상의 CSI-RS 안테나 포트를 설정한

경우에는 FDM도 함께 사용해서 2개의 부반송파에 싣는 6dB의 송신전력 이득을 얻는다.

반면, Release 13 Class A CSI process를 설정한 단말이 12개 혹은 16개의 CSI-RS

안테나 포트를 복조하는 경우, CSI-RS가 지원하는 CDM 은 2종류로써 (CDM-2 혹은

CDM-4, i.e., [+1, +1, +1, +1], [+1, +1, -1, -1], [+1, -1, +1, -1], [+1, -1, -1, +1]),

RRC 로 선택한다. CDM-4는 4개의 RE에게서 확산 이득을 얻기 때문에 수신전력 이득

효과가 CDM-2보다 더 크다. 따라서 하향링크의 셀 경계 지역에 위치한 단말을 더욱

효과적으로 지원할 수 있다.

Release 13 CSI-RS 안테나 포트의 개수는 12개와 16개를 포함하므로, 8개를 초과하는

경우에는 2개 이상의 Release 12 CSI-RS 자원을 집성한다. 16개의 안테나 포트를 갖는

Release 13 CSI-RS 자원은 8개의 안테나 포트를 갖는 Release 12 CSI-RS 자원을

집성하여 구성한다 (8+8). 12개의 안테나 포트를 갖는 Release 13 CSI-RS 자원은 4개의

안테나 포트를 갖는 Release 12 CSI-RS 자원을 집성하여 구성한다 (4+4+4). 3GPP WG

회의에서는 2개의 안테나 포트를 갖는 Release 12 CSI-RS 자원을 기준으로 집성하는

의견 등 다른 집성 방법들도 함께 논의했지만 합의하지 못했다.

여러 개의 Release 12 CSI-RS 자원을 집성하기 위해서 기지국은 RRC로 Release 12

CSI-RS 자원 번호들을 지시한다. 단말은 Release 12 CSI-RS 자원 번호들을 수신하고,

기술보고서

TTAR-06.0170 ２３

Release 13 EB/FD-MIMO 규격에서 정의하는 규칙에 따라 Release 13 CSI-RS 안테나

포트를 인지한다. 단말은 CDM-2 와 CDM-4의 CSI-RS 안테나 포트를 도출하는 수식을

다르게 적용한다.

(a) 12 CSI-RS 안테나 포트 (b) 16 CSI-RS 안테나 포트

(그림 5-12) CDM-2로 설정한 Release 13 CSI-RS 자원의 안테나 포트 순서

(그림 5-12 a) 는 CDM-2로 설정한 Release 13 CSI-RS 자원이 12개의 안테나 포트를

갖는 경우를 도시한다. 기지국은 RRC로 단말에게 4개의 안테나 포트를 갖는 Release 12

CSI-RS 자원 번호를 3개를 설정한다. 단말은, 하나의 Release 12 CSI-RS 자원의 첫

번째 RE 쌍 ({15, 16})을 자원 번호의 순서대로 집성하고 ({15, …, 20}), 이후 하나의

Release 12 CSI-RS 자원의 두 번째 RE 쌍 ({17, 18})을 자원 번호의 순서대로 집성한다

({21, …, 26}).

(그림 5-12 b)는 CDM-2로 설정한 Release 13 CSI-RS 자원이 16개의 안테나 포트를


CSI-RS 자원 번호를 2개를 설정한다. 단말은, 하나의 Release 12 CSI-RS 자원의 첫

번째와 두 번째 RE 쌍 ({15, 16, 17, 18})을 자원 번호의 순서대로 집성하고 ({15, …,

22}), 이후 하나의 Release 12 CSI-RS 자원의 세 번째와 네 번째 RE 쌍 ({19, 20, 21,

22})을 자원 번호의 순서대로 집성한다 ({23, …, 30}).

0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

21/22

23/24

25/26

19/20

15/16

17/18

0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6

11

10

15/16

23/24

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

17/18

21/22

25/26

29/30

19/20

27/28

기술보고서

TTAR-06.0170 ２４

(a) 12 CSI-RS 안테나 포트 (b) 16 CSI-RS 안테나 포트

(그림 5-13) CDM-4로 설정한 Release 13 CSI-RS 자원의 안테나 포트 순서

(그림 5-13 a)는 CDM-4로 설정한 Release 13 CSI-RS 자원이 12개의 안테나 포트를


CSI-RS 자원 번호를 3개를 설정한다. 단말은, 하나의 Release 12 CSI-RS 자원이 갖는

자원 번호의 순서대로 안테나 포트 번호를 할당한다. CDM-4는 하나의 Release 12 CSI-

RS 자원이 포함하는 4개의 RE에 적용한다.

(그림 5-13 b)는 CDM-4로 설정한 Release 13 CSI-RS 자원이 16개의 안테나 포트를


CSI-RS 자원 번호를 2개를 설정한다. 단말은, 하나의 Release 12 CSI-RS 자원이 갖는

자원 번호의 순서대로 안테나 포트 번호를 할당한다. CDM-4는 하나의 Release 12 CSI-

RS 자원이 포함하는 서로 인접한 4개의 RE에 적용한다.

Release 13 EB/FD-MIMO는 DwPTS에서 CSI-RS 자원을 정의하고 있다. 아래 (그림

5-14)에 DwPTS에서 정의하는 CSI-RS 자원의 위치는 하향링크 서브프레임에서

정의하는 CSI-RS 자원의 위치를 변환하여 적용하였다. 만일 기지국이 정의한 특수

서브프레임이 갖는 GP 와 UpPTS 가 넓은 경우, 일부 CSI-RS 자원이 차지하는 RE와

겹칠 수 있다. 그러한 경우, 해당 CSI-RS 자원을 정의하지 않는다.

0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

15/16

19/20

23/24

17/18

21/22

25/26

0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6

11

10

15/16

19/20

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

29/30

23/24

27/28

17/18

25/26

21/22

기술보고서

TTAR-06.0170 ２５

(a) 4 안테나 포트 (b) 8 안테나 포트

(그림 5-14) DwPTS 내에서의 Release 13 CSI-RS 자원

5.3.1.2 DM-RS

Release 12 LTE 규격은 OCC-4 (i.e., [+1, +1, +1, +1], [+1, +1, -1, -1], [+1, -1, +1,

-1], [+1, -1, -1, +1])를 사용했고, 만일 1개나 2개의 DM-RS 안테나 포트를 할당하는

경우에는 OCC-2 (i.e., [+1, +1], [+1, -1])을 반복 적용하여 OCC-4 로 확장할 수

있었다 (i.e., [+1, +1, +1, +1], [+1, -1, +1, -1]). Release 12 DM-RS 안테나 포트는 7,

8, 11, 13 이 같은 4개의 RE 를 공유하며 OCC-4 로 구분하고, 9, 10, 12, 14 가 같은

4개의 RE를 공유하며 OCC-4 로 구분하였다.

Release 12 LTE 규격에 따르면, 기지국이 생성한 DCI 에서 DM-RS table 을 3 bit 으로

표현하며, DM-RS 안테나 포트를 순서대로만 할당할 수 있다 (i.e., {7}, {8}, {7,8},

{7~9}, {7~10}, {7~11}, {7~12}, {7~13}, {7~14}). 각 단말에게 1개나 2개의 DM-RS

안테나 포트를 할당해서 스케줄링 (MU pairing) 하는 경우에는 각 단말에게 DM-RS

안테나 포트 ({7} 혹은 {8} 혹은 {7,8}) 을 할당하고 더 많은 단말을 스케줄링 하기

위해서 비직교 자원 (예, scrambling id: nSCID) 를 사용했다. 이러한 비직교 자원은 서로

다른 단말 간의 간섭을 일으키는 문제가 있지만, 이를 해결하기 위해서는 DCI 가 더욱

많은 수의 bit 를 사용해서 더욱 다양한 DM-RS 안테나 포트의 조합을 표현할 수 있어야

한다.

Release 13 EB/FD-MIMO 규격은 수직 방향의 가상 섹터를 형성하여 더 많은 수의

단말을 동시에 지원할 수 있기 때문에 DM-RS 의 개선을 논의하였다. MU-MIMO

스케줄링을 수행하여 다른 단말과의 간섭을 회피하는 방식으로써 직교 자원을 할당하는

기술들을 논의했다. DM-RS가 사용하는 OCC의 길이에 대한 논의가 있었고, DM-RS가

차지하는 RE의 개수에 대한 논의가 있었다. 이를 종합하여, Release 13 EB/FD-MIMO

규격은 4 bit를 차지하는 DM-RS의 복조 방식을 지원한다 <표 5-2>.

0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

1

6

5 7

0 2

5 7

0 2

3

8

PSS

1

6

3

8

0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

1

20

20

3

PSS

1

3

기술보고서

TTAR-06.0170 ２６

기지국은 Release 13 EB/FD-MIMO 규격을 지원하는 단말에게 RRC로 기존 Release

12 규격을 따라 DM-RS를 복조할 것인지 (3 bit), 혹은 <표 5-2>을 따라 따라 DM-RS를

복조할 것인지 선택한다 (4 bit). <표 5-2>에서 DM-RS 는 OCC-4를 지원하고, 8개의

DM-RS 안테나 포트를 지원하기 때문에 이를 위해서 DCI 는 4 bit을 사용한다.

<표 5-2> 4 bit를 갖는 Release 13 DM-RS 의 제어 정보

Release 13 nSCID는 0과 1로 Release 12 nSCID와 동일하다. Release 13 DM-RS

안테나 포트는 {7}, {8}, {7,8} 뿐만이 아니라, {11}, {13}을 포함하고, {11, 13}도

포함한다. 따라서 단말에게 DM-RS 안테나 포트 7 이나 8을 할당하더라도, 단말은

간섭을 일으키는 DM-RS 안테나 포트 11 이나 13의 간섭이 있을 수 있기 때문에 이를

관리할 수 있어야 한다. 이러한 경우, 기지국은 단말에게 OCC-4를 사용하도록 지시하여

DM-RS 안테나 포트들에게 직교 자원을 할당하는 것이 바람직하다.

5.3.1.3 Sounding RS

Release 13 EB/FD-MIMO는 채널의 등가 성질을 이용한 하향링크의 채널 추정으로도

활용할 수 있다. 더 많은 개수의 단말을 동일한 무선 자원에서 스케줄링하는 MU-

MIMO를 위한 EB/FD-MIMO 시나리오에서는 더 많은 개수의 단말에게 서로 다른 SRS

자원을 할당하기 위해서 SRS 자원의 양을 늘리는 방법을 논의했다. Release 13 EB/FD-

MIMO 규격은 하나의 SRS 자원이 차지하는 부반송파의 개수를 줄이는 방법과 TDD

UpPTS에서 SRS 자원이 차지하는 SC-FDMA 심볼의 개수를 늘리는 방법을 모두

지원한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ２７

SRS 안테나 포트가 1개 혹은 2개인 경우에 한해서, 하나의 SRS자원을 전송하는

부반송파의 개수를 2개에서 4개로 늘리는 RRC 변수를 도입했다. RPF-4인 경우, Release

13 SRS는 Release 12 SRS보다 절반의 길이에 해당하므로 확산 이득이 감소하기 때문에

기지국에서 상향링크의 채널을 덜 정확하게 수행하지만, 반면에 Release 13 SRS 자원의

개수는 Release 12 SRS 자원의 개수보다 두 배로 많이 확보하여 더 많은 단말에게 SRS

자원을 할당할 수 있다. RPF-4인 경우에는 RPF-2인 경우와 다르게 각도 변환을

수행한다. Release 12 SRS의 각도 변환은 2π를 8개로 나누어 적용하지만, Release 13

SRS의 각도 변환은 2π를 12개로 나누어 적용한다. 따라서 기지국은 더 많은 개수의

Release 13 SRS 자원을 확보할 수 있지만, 비슷한 각도를 가진 Release 13 SRS

자원들의 간섭을 효과적으로 처리할 수 있어야 한다.

SRS 안테나 포트가 4개인 경우에는 안테나 포트와 RPF의 관계식이 여럿 제시됐지만,

하나로 합의하지 못해서 Release 13 규격에서 지원하지 않는다.

TDD의 경우에는 인접 기지국들의 간섭을 고려해서 상향 서브프레임의 개수가 적은

설정을 할 수 있다 (uplink-downlink configuration). 많은 개수의 단말이 존재하는

상황에서 많은 양의 하향링크 트래픽을 지원하기 위해서는 Release 13 EB/FD-MIMO

기능을 지원하는 것이 효과적이지만, HARQ 피드백이나 CSI 피드백 등의 제어 정보도

비례하여 증가하므로, 상향 서브프레임을 피드백 정보에 활용할 뿐만이 아니라 특수

서브프레임 (UpPTS)에서도 SRS 전송을 통해 하향링크 채널을 추정하는 것이

바람직하다. Release 13 규격은 이러한 UpPTS 의 SRS 자원의 개수를 늘리기 위해서

RPF 이외에도 SC-FDMA 심볼 의 개수를 늘리는 기능을 도입했다.

(a) 2개의 SC-FDMA 심볼 추가 (b) 4개의 SC-FDMA 심볼 추가

(그림 5-15) 확장한 특수 서브프레임 설정 9 (UpPTS)의 Release 13 SRS 자원 설정

기지국은 단말에게 UpPTS 의 확장을 알리는 RRC 변수를 설정하고, 확장된 UpPTS에

속하는 SC-FDMA 심볼 개수를 조절할 수 있다. 확장된 UpPTS 는 Release 12 규격이

정의하는 UpPTS 에서 2개 (그림 5-15 a) 혹은 4개 (그림 5-15 b)의 SC-FDMA 심볼을

추가로 Release 13 SRS 전송에 활용한다. 확장된 UpPTS 는 6개 이하의 SC-FDMA

심볼을 포함하여 인접 섹터의 DwPTS와의 간섭을 피한다.

0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

DwPTS G

P

0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

DwPTS G

P

기술보고서

TTAR-06.0170 ２８

5.3.2 Feedback enhancement

기지국은 Release 13 EB/FD-MIMO를 지원하는 단말에게 RRC를 통해서 두 가지 중

하나의 CSI process로 설정한다. 그리고 별도로 기지국은 RRC로 Release 13 EB/FD-

MIMO를 지원하는 단말에게 MR을 설정할 수 있다. 이에 따라 단말은 서로 다른 CSI

피드백 정보를 생성하여 기지국으로 전송한다.

5.3.2.1 측정 제한 (measurement restriction)

Release 12 규격은 특정하지 않은 시간 자원과 주파수 자원에서 기지국의 특정한 전송

방법을 가정했을 때 갖는 오류 비율(BLER)이 기준을 넘는 CQI를 정의하고 있다.

Release 12 규격이나 Release 13 EB/FD-MIMO 규격에서 지원하는 Class A CSI process

의 경우, CSI-RS 자원에 적용하는 전처리 행렬을 바꾸지 않지만 (NP CSI-RS), Release

13 EB/FD-MIMO 규격에서 지원하는 Class B CSI process 의 경우, CSI-RS 자원에

적용하는 전처리 행렬을 바꿀 수 있도록 허용한다 (BF CSI-RS). 그러므로 단말이 채널

추정과 간섭 추정을 수행하여 CQI을 도출하는 과정에서, 기지국은 단말에게 BF CSI-RS

자원의 변화를 알릴 수 있어야 단말이 정확한 CQI를 도출할 수 있다. Class A CSI

process 로 설정한 단말이 보다 정확한 간섭을 추정하기 위해서는 이러한 기능을

지원해야 한다. 반면 Class B CSI process 로 설정한 단말이 보다 정확한 채널을

추정하기 위해서, 그리고 보다 정확한 간섭을 추정하기 위해서 이러한 기능을 지원해야

한다.

기지국은 Release 13 EB/FD-MIMO 규격을 지원하는 단말에게 측정 제한 기능을

RRC로 설정할 수 있다. 기지국은 채널 MR과 간섭 MR로 나누어 단말에게 RRC로

설정한다. 만일 Class A CSI process를 설정한 단말에게 간섭 MR을 설정하면, 하나의

서브프레임에서만 간섭을 측정한다. Class A CSI process에서는 BF CSI-RS을 전송하지

않으므로 채널 MR은 Release 13 규격에서 정의하지 않는다. 만일 Class B CSI

process를 설정한 단말에게 채널 MR을 설정하면, 하나의 서브프레임에서만 채널을

측정하고, 간섭 MR을 설정하면, 하나의 서브프레임에서만 간섭을 측정한다. 만일 채널

MR과 간섭 MR을 모두 설정하지 않으면, 기존 Release 12 LTE 규격을 따라서 특정하지

않은 시간 자원과 주파수 자원으로부터 CQI를 도출한다.

5.3.2.2 Class A CSI process

기지국은 단말에게 주기적으로 NP CSI-RS를 전송하고, 단말은 이를 측정하여 CSI를

피드백 하는 측면에서는 Release 12 규격과 동일하지만, Release 13 EB/FD-MIMO에서

CSI-RS 안테나 포트를 2차원으로 배열하고 CSI-RS 안테나 포트를 12개와 16개를

추가로 정의하기 때문에 전처리 코드북 (PMI codebook)을 별도로 정의해야 한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ２９

Release 13 EB/FD-MIMO에서 지원하는 CSI-RS 안테나 포트의 배열은 (N1,

N2)=(8,1), (2,2), (2,3), (3,2), (2,4), (4,2) 이고, Class A 전처리 코드북에서는 각 (N1,

N2)에 대해서 2가지의 표본화 비율 (oversampling factor)를 정의한다 <표 5-3>.

기지국은 CSI-RS 안테나 포트를 많이 할당한 축에서 2가지의 표본화 비율 (i.e., 4 혹은

8)을 선택할 수 있다. N2=1인 경우에는 O1만 정의한다.

<표 5-3> Class A 전처리 코드북의 표본화 비율

(��, ��) (��, ��)

(8,1) (4,-),(8,-)

(2,2) (4,4),(8,8)

(2,3) {(8,4),(8,8)}

(3,2) {(8,4),(4,4)}

(2,4) {(8,4),(8,8)}

(4,2) {(8,4),(4,4)}

기지국은 RRC로 단말에게 N1, N2, O1, O2를 전달한다. 표본화 비율이 높으면, 단말이

관찰하는 빔공간 (beam grid)가 크기 때문에 전처리 행렬의 피드백의 양이 더

증가하지만, 반면에 좀더 정확한 빔 번호 (PMI)를 선택할 수 있다. 기지국이 보다 정확한

빔 번호를 갖고 있다면 보다 적은 양의 간섭을 미치도록 MU-MIMO에 활용할 수 있다.

이처럼 섹터의 중간 지역에 위치한 단말에게는 MU-MIMO를 활용하기 위해 더 많은

양의 전처리 행렬의 피드백을 요구할 수 있지만, 섹터의 경계 지역에 위치한 단말은

피드백의 양이 적을수록 전송전력을 낮출 수 있다. 피드백 오류율의 기준을 (e.g., 1%)을

만족하기 위해서 기지국은 셀 경계 지역에 위치한 단말의 전송전력을 높이기 때문이다.

이러한 경우, 기지국은 단말에게 낮은 표본화 비율을 설정하고 SU-MIMO를 활용하는

것이 바람직하다.

2차원 CSI-RS 안테나 포트를 지원하는 전처리 코드북은 다양한 회사들의 합의를 통해

4개의 설정을 지원한다 (Codebook-Subset-SelectionConfig). 서로 다른 전처리

코드북은 W1으로 규정하는 빔 집합이 서로 다르며, W2로 선택하는 빔이 서로 다르다.

따라서 단말의 피드백 양이 다르며 하향링크 수율도 다소 차이가 있다.

전처리 코드북 1의 경우, 빔 집합은 하나의 빔으로 구성한다. 따라서 W2는 빔 선택을

포함하지 않고 합성벡터(cophasing)을 포함한다. 전처리 코드북 2와 전처리 코드북 3의

경우, 하나의 빔 집합에 속한 빔들이 서로 다른 범위의 수직 방향과 수평 방향을

가리킨다. W2는 빔 선택과 합성벡터(cophasing)을 모두 포함한다. 전처리 코드북 4의

경우, 빔 집합은 동일한 수직 축에 속한 빔만으로 구성하고 각각의 빔은 수평 축으로만

기술보고서

TTAR-06.0170 ３０

구분한다. 전처리 코드북 4의 경우에서도 W2는 빔 선택과 합성벡터(cophasing)을 모두

포함한다.

Release 13 EB/FD-MIMO에서 사용하는 기지국은 전처리 코드북의 종류에 무관하게

cross pole 안테나들을 규칙적으로 배열하고 위상차이를 이용한 빔 형성 방식을

활용하기 때문에 푸리에 행렬 (DFT)에 기반한 전처리 코드북을 사용한다.

기지국은 단말에게 일부의 빔만을 CSI 피드백의 생성에 사용하도록 지시할 수 있다

(CBSR). Release 12 규격에서의 CBSR은 전처리 코드북의 PMI 마다 하나의 bit를

할당하였다. 반면 Release 13 EB/FD-MIMO 규격의 Class A CBSR은 전처리 코드북의 빔

방향마다 하나의 bit을 할당하고, 랭크마다 하나의 bit을 할당한다. 이를 통해서 기지국이

단말에게 Class A CBSR을 지시하는 RRC 부담을 줄인다.

5.3.2.3 Class B CSI process

기지국이 별다른 전처리 없이 CSI-RS 자원을 주기적으로 보내고 (NP CSI-RS),

단말이 이를 측정하여 CSI를 피드백하면, 기지국은 이를 바탕으로 하향링크 스케줄링을

수행한다. 이러한 경우, 하향링크 데이터의 전송에 사용한 전처리 행렬과, 단말이 CQI를

생성할 때 가정한 전처리 행렬은 다를 수 있다. 이 때문에 기지국과 단말이 서로 다르게

주파수 효율을 예상하며, 기지국이 단말에게 적절한 DCI를 지정하지 못한 경우에는

하향링크 수율이 감소한다. 이러한 CQI 불일치 문제를 해결하기 위해서, 기지국은

전처리한 CSI-RS 자원 (BF CSI-RS)을 전송할 수 있다.

Release 13 Class B CSI process 는 아래 서술할 네 가지 경우에 대한 단말의 동작을

정의한다.

첫 번째 경우는, 기지국은 단말에게 RRC 로 1개의 CSI-RS 자원에 대한 W2-only

피드백 (W1을 피드백하지 않음, PMI-Config=1)을 설정할 수 있다. Release 12 규격의

단말은 W1과 W2를 모두 피드백해야 기지국이 전처리 행렬 W을 결정할 수 있지만,

Release 13 EB/FD-MIMO 를 지원하기 위해서는 기지국이 미리 W1을 적절하게 정할 수

있어야 한다. W1를 결정하는 방법으로는 기지국의 구현 알고리즘을 따른다. 예를 들면,

기지국이 단말로부터 SRS를 수신하여 적합한 W1을 추정하는 방법과, 기지국이 여러

개의 BF CSI-RS 자원을 단말에게 차례대로 시험하여 그 중에서 가장 적합한 W1을

결정하는 방법 등을 적용할 수 있다. 단말은 별도의 W1을 피드백하지 않으며, W2에

해당하는 빔 선택과 합성벡터 (cophasing) 만을 도출하여 기지국으로 피드백한다. W2는

Release 13 전처리 코드북 (Class A codebook config=4)을 적용한다.

두 번째 경우는, 기지국은 단말에게 RRC로 1개의 CSI-RS 자원에 대한 기존 피드백

(Release 12 CSI 피드백과 동일, PMI-Config=2)을 설정할 수 있다. 이러한 경우, 단말은

Release 12 전처리 코드북을 사용해서 CSI 피드백을 수행한다. 그러므로 기존 Release

기술보고서

TTAR-06.0170 ３１

12 CSI 피드백은 Class B CSI process에 속한다.

세 번째 경우로써, 기지국은 단말에게 RRC로 1<K≤8개의 CSI-RS 자원을 설정하고,

CRI 와 기존 피드백 (Release 12 CSI 피드백과 동일)을 설정할 수 있다. 단말은 K개의

CSI-RS 자원으로부터의 채널을 추정하고 그 중에서 가장 높은 CQI를 갖는 하나의 CSI-

RS 자원을 선택한다. 단말은 이러한 CSI-RS 자원 번호 (CSI-RS resource index, CRI)와,

해당 CRI에 해당하는 CSI-RS 자원으로부터 얻은 CSI를 기지국으로 피드백한다.

기지국은 K개의 BF CSI-RS 자원을 이용해서 단말에게 가장 알맞은 CRI와 그에 대한

CSI를 이용하여 하향링크 스케줄링에 활용한다. 단말은 Release 13 전처리 코드북

(Class A codebook config=4)을 적용한다. 기지국은 단말에게 RRC로 K개의 CSI-RS

자원이 서로 다른 전송전력 (Pc)과 전처리 코드북 제한 (CBSR)과 CSI-IM 자원을

갖도록 설정할 수 있다.

네 번째 경우로써, 기지국은 단말에게 RRC로 1<K≤8개의 CSI-RS 자원을 설정하고,

전처리 행렬을 피드백하지 않도록 설정하고, CRI와 CQI를 피드백하거나, 혹은 CRI와

CQI와 RI를 피드백하도록 설정할 수 있다. Release 12 규격에서는 단말에게 RRC로 CQI

피드백, 혹은 CQI와 RI 피드백을 수행하도록 설정할 수 있다. Release 13 EB/FD-

MIMO를 지원하는 단말을 Class B CSI process 로 설정하면, CQI(+RI)에 더불어 CRI를

피드백하도록 설정해서 K개의 CSI-RS 자원 중에서 선택한 자원의 번호를 기지국에서도

알 수 있다. 기지국은 단말에게 RRC로 K개의 CSI-RS 자원이 서로 다른 전송전력

(Pc)과 전처리 코드북 제한 (CBSR)과 CSI-IM 자원을 갖도록 설정할 수 있다.

5.4 Further enhancement of MTC (eMTC)

eMTC는 LTE 캐리어에서 동작하는 협대역 무선 접속방식으로서, 사물통신

애플리케이션을 LTE 네트워크에서 지원하는 것을 목적으로 한다. Release 11 MTC는

부하 제어를 위한 LTE RAN 프로토콜 개선과 단말의 복잡도와 배터리 소모를 최소화하는

RAN 기술을 연구하였다. Release 12 표준에서는 시그널링 오버헤드 감소와 전력 소모

최적화를 위한 RAN 기술 향상에 중점을 둔 eMTC(enhanced MTC) SI를 완료하였고,

커버리지 향상을 위해 LTE 물리계층 및 RF를 간소화하여 저비용 단말 카테고리 (UE

category 0)를 정의하는데 주력하였다. Release 13 eMTC는 3GPP RAN WG1의 주도하에

저복잡도와 커버리지 향상뿐만 아니라 저전력 단말을 위한 WI 표준 작업을 2016년

3월까지 완료할 예정이다.

eMTC 단말은 시간 지연에 민감하지 않은 스몰 데이터를 전송하므로 기능을

간소화하여 EGPRS 단말보다 경쟁력 있는 저비용 기술을 개발하고자 하였다. 그러나

복잡도 감소로 인한 수신 성능 열화를 보상해야 할 뿐만 아니라 무선 인터페이스에서

투과 손실이 매우 큰 경우가 발생할 수 있으므로 커버리지를 최대 15 dB까지 개선해야

기술보고서

TTAR-06.0170 ３２

할 필요성이 논의되었다. 그리고 송수신 시간을 최소화하는 저전력 기술도 지원하여

eMTC 단말의 배터리 수명을 10년 이상 지속해야 한다.

단말의 복잡도를 줄이기 위한 기술로서 협대역, 단일 안테나, 전송전력 감소, 채널코딩

및 변조방식 간소화, 반이중 모드 등을 지원한다. eMTC 단말은 1.4 MHz 협대역 및 단일

안테나를 지원함으로써 RF 컴포넌트뿐만 아니라 기저대역 프로세싱 비용을 절감할 수

있다. 특히, 반이중 모드를 지원하는 단말은 커버리지 손실 없이 RF 비용을 획기적으로

절감할 수 있을 것으로 예상된다. 이와 같이 사물통신에 적합한 저가의 단말을 위해

복잡도를 낮춘 Release 13 단말을 LC 단말이라고 정의한다.

LTE 캐리어 내에서 6 PRB 크기의 협대역을 정의하고 단말이 최소 시스템 대역폭인

1.4 MHz의 RF 및 기저대역으로 동작함으로써 PSS/SSS를 포함한 LTE 물리채널 구조를

거의 재사용할 수 있도록 하였다. 그러나 eMTC 단말은 LTE PDCCH/PCFICH/PHICH를

사용할 수 없으므로 하향링크 제어 정보 전송을 위해 LTE EPDCCH를 기반으로

MPDCCH를 설계하였다.

(그림 5-16) 시스템 대역폭에 따른 eMTC narrowband(NB) 정의

한편, MCL 155.7 dB의 커버리지 향상이 필요한 Release 13 단말을 CE 단말이라고

정의한다. 단말의 커버리지를 개선하기 위해 repetition, TTI bundling 및 HARQ 재전송,

cross-서버프레임 스케줄링, 주파수 호핑, 또는 멀티서브프레임 채널 추정 기법 등을

지원한다. 각 단말마다 MCL 목표에 도달하기 위해 repetition을 적게 하거나 필요 없는

상태를 CE mode A라고 정의하고, repetition을 많이 해야 하는 상태를 CE mode B라고

정의한다.

각각 CE mode A와 CE mode B에서 사용할 수 있는 PDSCH/PUSCH의 repetition set를

eNB가 MTC-SIB으로 시그널링하고, PDSCH/PUSCH를 스케줄링할 때 미리 설정된

repetition set에서 PDSCH/PUSCH repetition에 해당하는 인덱스로 매핑하여

RRC_CONNECTED 단말에게 DCI로 시그널링해준다. <표 5-4>는 MTC-SIB에 포함된

최대 repetition (Rmax)에 매핑 되는 PDSCH/PUSCH repetition set을 나타낸다. 단,

PDSCH/PUSCH의 최대 repetition이 설정되지 않으면 default set을 사용한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ３３

<표 5-4> PDSCH/PUSCH repetition set

Rmax CE mode A CE mode B

Not configured (default) {1,2,4,8} {4,8,16,32,64,128,256,512}

16 {1,4,8,16} -

32 {1,4,16,32} -

192 - {1,4,8,16,32,64,128,192}

256 - {4,8,16,32,64,128,192,256}

384 - {4,16,32,64,128,192,256,384}

512 - {4,16,64,128,192,256,384,512}

768 - {8,32,128,192,256,384,512,768}

1024 - {4,8,16,64,128,256,512,1024}

1536 - {4,16,64,256,512,768,1024,1536}

2048 - {4,16,64,128,256,512,1024,2048}

PRACH repetition set는 {1,2,4,8,16,32,64,128}이다.

PUCCH repetition set는 CE mode A인 경우 {1,2,4,8}, CE mode B인 경우

{4,8,16,32}이다.

MPDCCH의 repetition set는 {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256}이다.

5.4.1 PBCH

Legacy PBCH는 시스템 대역폭의 중심 6-PRB에서 10ms 무선 프레임의 0번

서브프레임동안 전송되고, LC/CE 단말을 위해 0번 서브프레임과 9번 서브프레임동안

가용한 자원에서 PBCH를 반복 전송한다. 즉, MIB를 전송하는 6-PRB pair에서 legacy

control region, PSS/SSS에 사용되는 RE를 제외한 자원에 PBCH 자원을 매핑하고, PBCH

repetition을 puncturing하여 CSI-RS를 매핑 한다. (그림 5-17)에서 도시한 바와 같이

legacy control region은 3 OFDM 심볼이라고 가정하면, PBCH는 10ms 무선 프레임 동안

4번(R1~R4) 반복 전송된다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ３４

(그림 5-17) eMTC를 위한 PBCH 자원 매핑

5.4.2 System Information

SIB1bis는 LC/CE 단말에게 CFI (OFDM 심볼 인덱스)를 알려 주는 2-bit 필드를

포함한다.

SIB1bis는 최대 CFI 값을 가정하여 MPDCCH 스케줄링 없이 PDSCH로 전송한다.

SIB1bis의 스케줄링 정보인 TBS와 repetition (RSIB1bis)은 <표 5-5>에 따라 MIB에 5-

bit 필드로 매핑하고, 주파수 위치는 PCID로부터 계산할 수 있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ３５

<표 5-5> SIB1bis의 스케줄링 정보

Value TBS RSIB1bis

0 No SIB1bis transmission

1 TBS1 4

2 TBS1 8

3 TBS1 16

4 TBS2 4

5 TBS2 8

6 TBS2 16

7 TBS3 4

8 TBS3 8

9 TBS3 16

10 TBS4 4

11 TBS4 8

12 TBS4 16

13 TBS5 4

14 TBS5 8

15 TBS5 16

16 TBS6 4

17 TBS6 8

18 TBS6 16

19 - 31 Reserved

SIB1bis의 전송 시간은 <표 5-6>에 따라 repetition (RSIB1bis)과 PCID에 의해

결정된다. 단, 시스템 대역폭이 3 MHz 이하이고 TDD 모드인 경우엔 PBCH

repetition때문에 SF#0에서 SIB1bis를 전송할 수 없으므로 SF#5에 전송한다 (note1).

<표 5-6> SIB1bis의 전송 시간

RSIB1bis

Time Allocation

PCID FDD TDD

SFN# SF# SFN# SF#

4 Even Even 4 Odd 5

Odd Odd 4 Odd 0(5note1)

8 Even Any 4 Any 5

Odd Any 9 Any 0

16 Even Any 4 and 9 Any 0 and 5

Odd Any 0 and 9 Any 0 and 5

기술보고서

TTAR-06.0170 ３６

SIB1bis를 제외한 SI는 MPDCCH로 스케줄링 하여 PDSCH로 전송한다. SI 스케줄링

정보는 협대역 인덱스, MCS, SI window로부터 서버프레임 offset, SI window 내에서

repetition, repetition 간격을 포함한다.

SIB1bis 또는 SI와 MPDCCH/PDSCH repetition이 충돌하면 MPDCCH/PDSCH를

전송하지 않는 대신 MPDCCH/PDSCH repetition은 카운팅한다.

5.4.3 Random Access

PRACH CE level은 0/1/2/3으로 구분하고 각 level마다 1개의 PRACH resource set으로

구성된다. PRACH resource set마다 주파수 시작 위치가 설정된다. CE level마다 attempts

및 repetition 횟수가 다르게 설정되고, 최대 attempts 이후에도 RAR을 수신하지 못하면

CE level을 1단계 높여서 다시 랜덤 액세스를 시도한다. 단말은 RSRP 측정을 기반으로

initial PRACH resource set을 선택한다.

RAR에 포함되는 UL grant 정보는 <표 5-7>와 같다.

<표 5-7> UL grant in RAR

DCI contents Field size for CE

mode A

Field size for

CE mode B Description

Msg3 NB index ceil(log2(number

of NBs)) 2 NB index of Msg3 스케줄링

PRB assignment 4 3 PRB location within the configured

narrowband in narrowband index field.

Repetition number 2 3

The repetition level of Msg 3 is

dynamically indicated based on a set of

values configured by higher layers.

MCS 3 2 MCS/TBS

TPC 3 0 TPC is supported in CE mode A

A-CSI 1 0 A-CSI is supported in CE mode A

UL delay 1 0

Msg3/4 M-

PDCCHNB index 2 2

NB index of M-PDCCH carrying Msg3

ReTx and Msg4

Total 20 12

CE mode B에서 Msg3 NB index와 CE mode A와 CE mode B에서 Msg3/4 MPDCCH

NB index는 RAR grant에 포함된 2-bit 필드를 이용하여 <표 5-8>와 같이 계산한다.

여기서 NB_RAR은 RAR을 스케줄링한 MPDCCH의 첫 번째 서브프레임에 사용된 협대역

인덱스를 나타내고, N_NB는 시스템 대역폭에서 정의된 상향링크 또는 하향 링크 협대역

개수를 나타낸다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ３７

<표 5-8> Narrowband index mapping in RAR

2-Bit field in RAR NB index

00 (NB_RAR + 0) mod N_NB




5.4.4 MPDCCH

MPDCCH는 전력 효율과 커버리지 향상을 위해 repetition뿐만 아니라 최대 4개의

협대역간 주파수 호핑과 cross-subframe 채널 추정을 수행할 수 있다.

LC/CE 단말의 MPDCCH 주파수 호핑이 설정되어 있으면, Ych 서브프레임마다 주파수

호핑 패턴에 따라 주파수 위치를 변경한다. Paging과 MTC-SIB을 스케줄링하는

MPDCCH의 주파수 호핑 패턴은 SIB1bis에 포함된 하향링크 Ych값을 적용한다. 그 외의

MPDCCH 주파수 호핑 패턴은 CE mode에 따라 MTC-SIB에 포함된 하향링크 Ych값을

적용한다.

CE mode A: Ych = {1, 2, 4, 8} for FDD, Ych = {1, 5, 10, 20} for TDD

CE mode B: Ych = {2, 4, 8, 16} for FDD

한편, PRACH CE level 0/1에 대한 RAR/Msg4를 스케줄링하는 MPDCCH의 주파수 호핑

패턴은 CE mode A의 하향링크 Ych값을 사용하고, PRACH CE level 2/3에 대한

RAR/Msg4를 스케줄링하는 MPDCCH의 주파수 호핑 패턴은 CE mode B의 하향링크

Ych값을 사용한다.

(그림 5-18) MPDCCH 커버리지 향상을 위한 무선 전송 기술

MPDCCH RE는 CSI-RS에 의해 puncturing되고, DM-RS를 기반으로 복조하고,

CSS(common search space)를 위한 DM-RS 시퀀스는 PCID를 기반으로 초기화한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ３８

MPDCCH에 대해 cross-subframe channel estimation을 지원하는 경우 연속적인 Ych

서브프레임동안 동일 PRB에서 채널추정을 수행하며, 프리코딩 매트릭스는 Ych

서브프레임마다 달라질 수 있다.

MPDCCH candidates set 를 MPDCCH search space 라고 정의한다. LC/CE 단말은

다음과 같이 네 가지 종류의 search space 를 모니터링한다.

Type 0-MPDCCH CSS

Type 1-MPDCCH CSS

Type 2-MPDCCH CSS

MPDCCH USS

MPDCCH search space는 {aggregation level(L), repetition level(R)}에 의해 정의한다.

L∈{1,2,4,8,16,24}

R∈{1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256}

Type 2 CSS는 RAR, Msg3 retransmission, Msg4 스케줄링을 위한 것이고 RA-RNTI

또는 TC-RNTI로 MPDCCH CRC를 스크램블링한다. PRACH CE level 0/1인 단말은 L=2, 4

의 MPDCCH candidate을 모니터링하지 않는다. Type 1 CSS는 Paging 스케줄링을 위한

것이고 P-RNTI로 MPDCCH CRC를 스크램블링한다. LC/CE 단말은 USS와 Type 1 CSS를

동시에 모니터링 하지 않고, USS와 Type 2 CSS를 동시에 모니터링 하지 않는다. Type 0

CSS는 fallback과 DCI format 3/3A를 보내기 위한 것이고, USS와 동일한 PRB set을

사용한다.

LC/CE 단말의 PUSCH 스케줄링을 위한 DCI 포맷은 CE mode A에서 Format 6-0A, CE

mode B에서 Format 6-0B라고 정의한다. LC/CE 단말의 PDSCH 스케줄링을 위한 DCI

포맷은 CE mode A에서 Format 6-1A, CE mode B에서 Format 6-1B라고 정의한다.

Format 6-0A와 Format 6-1A는 동일한 크기이며, Format 6-0B와 Format 6-1B는 동일한

크기이다.

LC/CE 단말의 페이징이나 시스템 정보 업데이트 등을 알리기 위한 DCI 포맷은

Format 6-2라고 정의한다. CE mode A에서 LC/CE 단말의 PUCCH/PUSCH 전력제어를

위한 DCI format 3/3A도 지원한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ３９

<표 5-9> UL grant in DCI format 6-0A/6-0B

DCI contents Field size for

CE mode A

Field size for


Flag 1 1 6-0A(B)/6-1A(B) differentiation

Frequency hopping

flag 1 Enabled/disabled FH

NB index ceil(log2(num

ber of NBs))

ceil(log2(num

ber of NBs)) NB index of scheduled PUSCH

PRB assignment 5 3

PRB location within the configured n

arrowband in narrowband index fiel

d.

MCS 4 4 MCS/TBS


The repetition level of PUSCH is dyn

amically indicated based on a set of

values configured by higher layers.

HARQ process 3 1

New data indicator 1 1

RV 2 Redundancy version

TPC 2 TPC command for scheduled PUSCH

CSI request 1 Aperiodic CSI request

SRS request 1 SRS request

DCI 서버프레임

repetition 2 2 DCI subframe repetition number

reserved 1(3)

Total 30(32) 19

기술보고서

TTAR-06.0170 ４０

<표 5-10> DL grant in DCI format 6-1A/6-1B

DCI contents Field size for

CE mode A

Field size for


Flag 1 1 6-0A(B)/6-1A(B) differentiation

Frequency hopping

flag 1 Enabled/disabled FH

NB index ceil(log2(num

ber of NBs))

ceil(log2(num

ber of NBs)) NB index of scheduled PDSCH

PRB assignment 5 1 Value 0 indicates PRB index {0,1,2,3}.

Value 1 indicates all 6PRBs.

MCS 4 4 MCS/TBS


The repetition number of PDSCH is

dynamically indicated based on a se

t of values configured by higher lay

ers.

HARQ process 3 1

New data indicator 1 1

RV 2 Redundancy version

TPC 2 TPC command for PUCCH

AP and Scrambling

identity 0(2) Present only if TM9

SRS request 1 SRS request

TPMI Present only if TM6

HARK-ACK offset 2 2 HARQ-ACK resource offset

DCI subframe

repetition number 2 2

Total 30(32) 19

기술보고서

TTAR-06.0170 ４１

<표 5-11> Paging and direct indication in DCI format 6-2

DCI contents Paging Direct indication Description

Flag 1 1 Paging/direct indication differentiation

Direct indication 8 System information update, ETWS,

CMAS, EAB

NB index ceil(log2(numb

er of NBs)) NB index of scheduled PDSCH

PRB assignment 5 Value 0 indicates PRB index {0,1,2,3}.

Value 1 indicates all 6PRBs.

MCS 4 MCS/TBS

Repetition number 3

The repetition number of PDSCH is

dynamically indicated based on a set

of values configured by higher layers.

DCI subframe

repetition number 2

Reserved 10

Total 19 19

MPDCCH CRC가 SPS C-RNTI로 스크램블링된 경우 LC 단말은 SPS PDSCH/PUSCH의

activation과 release를 수신한 것이며 <표 5-12>와 같이 DCI 필드에 따라 이를 구분할

수 있다. SPS는 CE mode A에서만 지원된다.

<표 5-12> SPS Activation MPDCCH validation

DCI format 6-0A DCI forma 6-1A

HARQ process number set to '000' FDD: set to '000'

TDD: set to '0000

Redundancy version set to '00' set to '00'

TPC command for scheduled PUSCH set to '00' N/A

TPC command for scheduled PUCCH N/A set to '00'

기술보고서

TTAR-06.0170 ４２

<표 5-13> SPS Release MPDCCH validation

DCI format 6-0A DCI forma 6-1A

HARQ process number set to '000' FDD: set to '000'

TDD: set to '0000

Redundancy version set to '00' set to '00'

Repetition number set to '00' set to '00'

Modulation and coding scheme set to '1111' set to '1111'

TPC command for scheduled PUSCH set to '00' N/A

Resource block assignment Set to all '1's Set to all '1's

5.4.5 PDSCH

LC/CE 단말을 위한 PDSCH는 repetition뿐만 아니라 최대 4개의 협대역간 주파수

호핑과 cross-subframe 채널 추정을 수행할 수 있다. LC/CE 단말을 위한 PDSCH는

(그림 5-19)과 같이 MPDCCH에 의해 스케줄링된다. 여기서 n번째 서브프레임은

MPDCCH repetition이 끝나는 시간이고, (n+2)번째 서브프레임은 스케줄링된 PDSCH

repetition이 시작되는 시간이다. 만약 (n+1)이 유효하지 않은 서브프레임인 경우 (상위

시그널링에 의해서 eMTC용으로 사용되지 않는 서브프레임인 경우), (n+3)에 전송되게

된다. 좀 더 자세히는 MPDCCH와 PDSCH 사이에는 항상 하나의 유효한 서브프레임이

존재하게 된다.

(그림 5-19) 하향링크 스케줄링 시간

PDSCH의 주파수 호핑이 설정되어 있으면 PDSCH는 Ych 서브프레임마다 다른

NB(협대역)로 변환한다. Paging과 MTC-SIB을 전송하는 PDSCH의 주파수 호핑은

SIB1bis에 포함된 하향링크 Ych값을 사용한다. 그 외의 PDSCH의 주파수 호핑은 CE

mode에 따라 MTC-SIB에 포함된 하향링크 Ych값을 사용한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ４３

CE mode A: FDD: Ych = {1, 2, 4, 8}, TDD: Ych = {1, 5, 10, 20}

CE mode B: FDD: Ych = {2, 4, 8, 16}

PRACH CE level 0/1에 대한 RAR/Msg4를 전송하는 PDSCH의 주파수 호핑 패턴은 CE

mode A의 하향링크 Ych값을 사용하고, PRACH CE level 2/3에 대한 RAR/Msg4를

전송하는 PDSCH의 주파수 호핑 패턴은 CE mode B의 하향링크 Ych값을 사용한다.

(그림 5-20) PDSCH 커버리지 향상을 위한 무선 전송 기술

LC/CE 단말은 TM1, TM2, TM6 전송 모드에서 CRS 기반으로, TM9 전송

모드(KMIMO=1)에서 DM-RS 기반으로 PDSCH를 복조 한다. PDSCH는 Ych

서브프레임동안 동일 PRB에서 cross-subframe 채널추정을 수행한다.

PDSCH의 RV cycling 주기(Z)는 CE mode A인 경우 Z=1, CE mode B인 경우

FDD모드에서 Z=4, TDD 모드에서 Z=10이다. PDSCH와 DM-RS scrambling 시퀀스는 Z

서브프레임동안 동일하여, ns는 Z 주기에서 첫 번째 서브프레임의 첫 번째 슬롯

인덱스에 해당한다.

eMTC를 위한 PDSCH HARQ는 legacy와 동일하게 비동기 및 적응형이며 HARQ

프로세스 개수는 CE mode A에서 Release 12 Cat-0 단말과 동일하나 CE mode B에서

최대 2개를 운영한다.

5.4.6 PUSCH

PUSCH의 전력 효율과 커버리지를 더욱 증가시키기 위해 반복 전송 뿐만 아니라

2개의 협대역간 주파수 호핑과 동일 PRB에서 연속적인 Ych 서브프레임동안 채널추정을

수행할 수 있다. 그리고 반복 횟수가 많은 경우엔 최대 전력으로 전송한다.

PUSCH의 주파수 호핑은 Ych 서브프레임마다 호핑 패턴에 따라 다른 주파수

위치로변환 한다. Ych는 CE mode에 따라 MTC-SIB에 포함되어 있다.

CE mode A: FDD: Ych = {1, 2, 4, 8}, TDD: Ych = {1, 5, 10, 20}

CE mode B: FDD: Ych = {2, 4, 8, 16}

기술보고서

TTAR-06.0170 ４４

PRACH CE level 0/1에 대한 Msg3를 전송하는 PUSCH의 주파수 호핑 패턴은 CE

mode A의 상향링크 Ych값을 적용하고, PRACH CE level 2/3에 대한 Msg3를 전송하는

PUSCH의 주파수 호핑 패턴은 CE mode B의 상향링크 Ych값을 적용한다.

PUSCH의 RV cycling 주기(Z)는 CE mode A인 경우 Z=1, CE mode B인 경우

FDD모드에서 Z=4, TDD 모드에서 Z=10이다. PUSCH와 DM-RS scrambling 시퀀스는 Z

서브프레임동안 동일하여, ns는 Z 주기에서 첫 번째 서브프레임의 첫 번째 슬롯

인덱스에 해당한다.

(그림 5-1) PUSCH 커버리지 향상을 위한 무선전송기술

eMTC를 위한 PUSCH HARQ는 비동기 및 적응형이며 HARQ 프로세스 개수는 CE

mode A에서 Release 12 Cat-0 단말과 동일하나 CE mode B에서 최대 2개를 운영한다.

5.4.7 PUCCH

LC 단말은 RI 피드백을 지원하지 않고, ACK/NACK, SR, CSI 피드백을 PUCCH로

전송한다. 단, CSI 피드백은 CE mode A에서만 지원된다.

eMTC PUCCH의 커버리지 향상을 위해 repetition과 협대역간 주파수 호핑을 사용할

수 있다. Release 13 eMTC PUCCH 자원은 legacy PUCCH와 별도로 MTC-SIB에

정의되나 legacy PUCCH는 동일한 PRB에 멀티플렉싱될 수도 있다. 협대역간 주파수

호핑을 위해 최소한 2개의 PUCCH NB 영역이 정의된다. eMTC PUCCH는 slot 단위로

주파수 호핑하지 않고, repetition 없는 PUCCH 자원의 위치는 Release 12 EPDCCH와

동일한 방법으로 결정되고, repetition하는 PUCCH 자원의 위치는 첫 번째 전송위치와

동일하다.

CE mode A에서 PUCCH format 1/1a/2/2a를 지원하고, CE mode B에서 PUCCH format

1/1a를 지원한다.

ACK/NACK bundling은 CE mode A에서 TDD 모드인 경우에만 지원되고, ACK/NACK

multiplexing은 CE mode A에서 TDD 모드의 PDSCH가 반복되지 않는 경우에만 지원된다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ４５

CE mode A 에서 aperiodic CSI Mode 2-0 과 periodic CSI Mode 1-0, Mode1-1 을

지원한다. MPDCCH 모니터링에 사용되는 NB 에서 CRS 를 기반으로 CSI 를 측정하고,

sub-band CQI 는 sub-band 크기를 6 으로 가정한 NB CQI 이고, wideband CQI 는

MPDCCH 모니터링에 사용되는 모든 NB 를 사용해서 측정한 것이다. 즉, MPDCCH

주파수 호핑을 하지 않는 경우 wideband CQI 는 NB CQI 와 동일하다. M 값은 MTC-

SIB 에서 PDSCH 의 repetition set 을 알려 주는 Rmax 에 해당하고 CQI 테이블은 <표 5-

14>를 따른다.

<표 5-14> eMTC CQI Table

CQI index Modulation code rate x 1024 Efficiency

0 out of range

1 QPSK 40 0.0781

2 QPSK 78 0.1523

3 QPSK 120 0.2344

4 QPSK 193 0.3770

5 QPSK 308 0.6016

6 QPSK 449 0.8770

7 QPSK 602 1.1758

8 16QAM 378 1.4766

9 16QAM 490 1.9141

10 16QAM 616 2.4063

5.4.8 SRS

CE 4 mode A에서만 periodic/aperiodic SRS를 모두 지원한다. SRS request는 DCI에

전송하고, SRS 전송으로 인해 PUSCH/PUCCH 협대역 위치를 변환해야 한다면 SRS를

전송하지 않는다. Cell-specific SRS 대역이 PUSCH 전송과 충돌하면 PUSCH의 마지막

심볼을 사용하지 않는다. 그러나 CE modef B에서 cell-specific SRS 대역이 PUSCH와

충돌하면 symbol-level combining을 위해 PUSCH의 마지막 심볼을 puncturing한다.

또한 상위계층 파라미터인 ackNackSRS-SimultaneousTransmission에 따라 shortened

PUCCH를 사용할 수도 있다.

따라서 cell-specific SRS configuration 정보인 srs-BandwidthConfig, srs-

SubframeConfig, ackNackSRS-SimultaneousTransmission을 MTC-SIB에 포함한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ４６


6.1 Dual Connectivity

다양한 이동성 기기들의 보급과 고품질의 멀티미디어 서비스가 증가함에 따라,

사업자들은 더 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 방법에 큰 관심을 가져왔다.

Release 10에 도입된 CA 기술은, 단말이 여러 개의 셀을 집적(Aggregation)하여

데이터를 전송하는 기술이다. Release 10 CA에서는 하나의 기지국에 있고 같은 상향링크

전송 타이밍(Uplink Transmission Timing)을 갖는 셀들만을 대상으로 집적하였고, Release

11 CA에서는 하나의 기지국에 있지만 다른 상향링크 전송 타이밍을 갖는 셀들에

대해서도 집적할 수 있도록 발전하였다. 이러한 노력은 Release 12에도 계속 이어져

서로 다른 기지국에 있는 셀들에 대해서도 집적할 수 있게 하였는데, 기존의 CA와는

다르게 단말이 두 기지국과 동시에 접속을 유지해야 하기 때문에 3GPP에서는 이를

DC(Dual Connectivity)라 명명하고 표준화 작업을 진행하였다.

DC 개념은 2012년 6월에 개최된 3GPP TSG-RAN Workshop on Release 12 and

onward 에서 처음 발표되었다. 이 워크숍에서는 Release 12 이후의 통신기술에 대한

요구사항을 정리하였는데, 통신용량의 증대, 에너지 절감, 비용 효율 향상, 다양한

애플리케이션과 트래픽 형태의 지원, 사용자 경험의 확장 및 데이터 전송률의 증가 등이

요구사항으로 제기되었으며, 이를 가능하게 하는 기술로 많은 회사들은 Enhanced Small

Cell 기술을 꼽았다.

이후 3GPP에서는 2013년 4월부터 2013년 12월까지 상위 계층에서의 Small Cell

Enhancement에 대한 SI를 진행하였다. 이 SI에서는 이동성 성능 향상, 시그널링

오버헤드 감소 및 사용자 별 전송 속도 향상을 표준화 작업의 목표로 삼았다. 그리고,

이를 달성하기 위한 기술로, 서로 다른 두 개의 기지국을 이용한 전송방식인 DC에 대해

구체적인 논의를 시작하였다.

Small Cell Enhancement SI에서는 매크로 셀과 스몰 셀이 같은 주파수를 사용하는

시나리오 1, 서로 다른 주파수를 사용하는 시나리오 2 및 스몰 셀만 존재하는 시나리오

3까지 총 세 가지의 스몰 셀 구현 시나리오들의 DC 연구 타당성에 대해 분석한 후,

WI에서는 시나리오 2에 대한 DC 연구를 지속하기로 결정하였다.

상기 SI에서는 DC를 지원하기 위하여 무선 프로토콜 구조에 대한 논의도

진행되었으며, 최종적으로 제어평면(Control Plane)에서는 C1, 사용자평면(User

Plane)에서는 1A와 3C 구조를 채택하였고, 이를 바탕으로 2014년 2월부터 DC에 대한

WI을 본격적으로 진행하였다.

기술보고서

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(그림 6-1) Dual Connectivity 의 개념도

DC의 가장 큰 특징은 (그림 6-1)에서와 같이 단말이 주로 이동성을 담당하는 마스터

기지국(Master eNB, MeNB)과 주로 데이터 전송을 담당하는 세컨더리 기지국(Secondary

eNB, SeNB)에 동시에 접속한다는 점이다. 단말이 두 기지국과 동시에 접속을 유지해야

하기 때문에 프로토콜 기능과 절차에서 종래에 비해 많은 변화를 가져왔는데, (그림 6-

2)에서와 같이 최종적으로 1A와 3C 두 가지의 프로토콜 구조가 선택되었다.

(a) 1A 구조 (b) 3C 구조

(그림 6-2) Dual Connectivity 를 지원하기 위한 프로토콜 구조,(a) 1A 구조와 3C 구조

DC를 지원하기 위해 1A와 3C 두 가지의 새로운 프로토콜 구조를 도입하면서, 각

구조에 따른 베어러(bearer) 형태를 구분하기 위해 다음과 같이 3가지 종류의 bearer를

정의하였다. 이들에 대한 개략적인 그림은(그림 6-3)에 나와 있다.

1) MCG 베어러

MeNB 의 무선 자원만을 사용하여 데이터를 전송하는 bearer 로서, 종래의 베어러를

새롭게 정의된 두가지 베어러에 대비하여 부르기 위해 정의하였다.

기술보고서

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2) SCG 베어러

1A 구조에서 SeNB의 무선 자원만을 사용하여 데이터를 전송하는 bearer로서, 종래의

bearer와 구조는 같으나 SeNB에서 제공하는 베어러를 MeNB에서 제공하는 bearer에

대비하여 부르기 위해 정의하였다.

3) Split 베어러

3C 구조에서 MeNB와 SeNB의 무선 자원을 동시에 사용하여 데이터를

전송하는베어러로서, 하나의 PDCP가 두 개의 RLC에 연결된 구조이다. 구조적으로

단말은 두 개의 RLC를 이용하여 MeNB와 SeNB 모두에게 데이터를 송수신할 수 있지만,

표준화 일정 및 복잡도를 고려하여 Release 12에서는 하향링크에서만 지원하기로 하고,

상향링크는 하나의 기지국으로만 전송하기로 결정하였다.

(그림 6-3) DC 의 베어러 타입

Release 12의 WI에 이어 2015년 3월부터 2015년 12월까지 Release 13 Dual

Connectivity Enhancement WI이 지속되었다. 가장 큰 이슈는 Release 12 때 일정 및

복잡도를 고려하여 진행하지 못했던 상향링크 Split bearer의 지원이었다.

Split 베어러는 하나의 PDCP, 두 개의 RLC 및 두 개의 MAC을 가지고 있기 때문에,

상향링크 데이터 전송을 지원하기 위해서 다음과 같은 이슈들이 논의되었다.

1) PDCP

Split 베어러에 대해 단말은 PDCP의 데이터를 어떤 RLC로 전송할 것인가의 이슈가

있었다.

Release 12에서는 Split 베어러에 대해, 단말은 PDCP에서 전송 가능한 데이터의 양에

관계없이, PDCP의 데이터를 특정 RLC로 전송하도록 설정되었다. 즉, Split 베어러에 대해

단말은 상향링크 데이터를 특정 하나의 기지국으로만 전송하도록 설정되었다.

Release 13에서는 Split 베어러에 대해, 단말은 PDCP에서 전송 가능한 데이터의 양에

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따라, PDCP의 데이터를 특정 RLC로 전송하거나 또는 양쪽 RLC로 전송할 수 있게

되었다. 예를 들어, PDCP의 전송 가능한 데이터의 양이 임계값보다 작으면 SeNB로만

데이터를 전송하게 하고, 그 양이 임계값보다 크면 MeNB 및 SeNB로 데이터 전송을

허용하는 것이다. 이러한 방식은, 작은 양의 데이터를 분할하여 전송하는 것을

피함으로써 자원의 효율성을 높이는 데에 도움이 된다.

2) MAC

Split 베어러에 대해 단말은 PDCP의 데이터 양을 어떤 eNB에게 어떻게 보고할

것인가의 이슈가 있었다.

Release 12에서 Split 베어러에 대해, 단말은 PDCP에서 전송 가능한 데이터의 양에

관계없이, PDCP의 데이터를 특정 eNB로만 보고하도록 하였다. 즉, 단말은 PDCP의 전송

가능한 데이터의 양을 MeNB 또는 SeNB 중 하나의 eNB에게만 보고하였다.

Release 13 에서 Split 베어러에 대해, 단말은 PDCP의 전송 가능한 데이터의 양에

따라 데이터를 MeNB 또는 SeNB로 전송하게 되었다. 따라서, BSR 동작도 PDCP의 전송

가능한 데이터의 양을 고려하게 되었다. 즉, PDCP의 전송 가능한 데이터의 양이

임계값보다 작으면 단말은 PDCP의 데이터의 양을 특정 기지국에게만 보고하고, 그 양이

임계값보다 크면 MeNB 및 SeNB에게 모두 보고하도록 결정하였다.

이러한 동작은, PDCP에 전송 가능한 데이터의 양이 임계값보다 클 경우, 양 쪽

eNB에게 PDCP의 전송 가능한 데이터의 양이 중복 보고되는 현상을 초래한다. 그 결과,

단말의 PDCP에 전송 가능한 실제 데이터의 양보다 더 많은 상향링크 무선 자원을 할당

받을 수도 있다. 그러나 3GPP에서는 상향 링크 무선 자원의 초과 할당은 연속적인

데이터 전송의 마지막 시점에서만 문제가 되어 큰 이슈가 아니라고 결론지었다.

6.2 LTE-WLAN Radio Level Integration

다양한 이동성 기기들의 보급과 고품질의 멀티미디어 서비스가 증가함에 따라,

사업자들은 추가적인 주파수 확보 비용 없이 무선 자원 이용이 가능한 WLAN에

주목하였다. 이런 흐름에 따라 3GPP에서는 Release 8부터 WLAN을 비롯한 non-3GPP

액세스와의 연동을 위한 표준 기술 (Access Network Discovery and Selection Functions

(ANDSF))을 도입하였다. 하지만 ANDSF를 이용한 LTE-WLAN 연동 기술은 단말이

ANDSF 서버로부터 수신한 정보를 바탕으로 동작을 함으로써 동적으로 변화하는 무선

구간의 상황에 따라 사업자의 연동 정책을 실시간으로 반영하는 것이 어려운 한계가

있었다.

이러한 문제점 해결을 위해 Release 12 에서 처음으로 무선 구간 정보 기반의 LTE 와

WLAN 연동 기술인 RAN-assisted LTE-WLAN interworking (RALWI)이 표준화 되었다.

기술보고서

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단말은 기지국으로부터 LTE 라디오 상태, WLAN 라디오 상태, WLAN 의 백홀 상태 등으로

구성된 LTE-WLAN 연동 조건을 수신하고, LTE 및 WLAN 측정 결과가 이 조건을 만족한

경우 LTE-WLAN 연동을 수행한다.

(그림 6-4) Release 12 LTE-WLAN 연동 기술 RALWI의 개념도

Release 13에서는 기지국이 LTE-WLAN 연동을 보다 직접적으로 제어함으로써

네트워크 활용도를 높일 수 있도록 향상된 LTE-WLAN 연동 기술에 대하여 표준화

작업을 진행하였다.

6.2.1 LTE-WLAN Aggregation (LWA)

Release 12 RALWI에서 단말은 측정 결과가 기지국이 설정한 오프로딩 조건을

만족하면 오프로딩 가능한 PDN 연결을 WLAN으로 스스로 옮긴다. PDN 연결은 코어

네트워크의 연결 단위로써 기지국은 이를 알지 못한다. 따라서 기지국은 언제, 어떤

트래픽을 WLAN으로 오프로딩 시킬지 제어할 수 없다.

이러한 단점을 극복하고자 LTE와 WLAN의 라디오 레벨에서의 집적 기술 LWA

표준화를 위한 WI인 LTE-WLAN Radio Level Integration이 2015년 4월 RAN2#94bis

회의부터 시작되었다.

6.2.1.1 라디오 프로토콜 구조

LTE 기지국이 지정한 라디오 베어러 또는 그 일부를 WLAN을 통하여 단말에게

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전송하기 위하여 (그림 6-4)와 같이 LTE DC를 기반으로 LWA 라디오 프로토콜 구조를

설계하였다.

WLAN의 무선 자원을 사용하여 단말에게 전송할 데이터는 PDCP 레이어로부터

WLAN으로 전달된다. 하나의 라디오 베어러 전부를 WLAN 무선 자원만을 사용하여

전송하거나, 또는 하나의 라디오 베어러를 LTE와 WLAN 무선 자원을 모두 사용하여

전송하는 것이 가능하며, 이에 따라 아래와 같이 두 가지 종류의 LWA 베어러 타입을

정의하였다.

1) Split LWA 베어러

LTE와 WLAN의 무선 자원을 동시에 사용하여 데이터를 전송하는 베어러로서, 하나의

PDCP가 하나의 RLC 그리고 하나의 LWAAP에 연결된 구조이다. 구조적으로 단말은 LTE,

WLAN과 동시에 데이터를 송수신할 수 있지만, 표준화 일정 및 복잡도를 고려하여

Release 13에서는 하향 링크만 지원하기로 하고, 상향 링크는 LTE 기지국으로만

전송하기로 결정하였다.

2) Switched LWA 베어러

LTE 기지국과 WLAN 모두에 라디오 프로토콜이 있지만 WLAN의 무선 자원만을

사용하여 데이터를 전송하는 베어러로서, PDCP가 하나의 LWAAP와 연결된 구조이다.

(그림 6-5) Release 13 LWA 라디오 프로토콜 구조 및 베어러 타입

WLAN에는 라디오 베어러 개념이 존재하지 않는다. 따라서 하나의 단말에 다수의 LWA

베어러가 존재한다면, 즉 하나 이상의 라디오 베어러가 WLAN으로 오프로딩 되었다면,

서로 다른 PDCP에서 생성된 PDU들이 한대 섞여 WLAN을 통해 단말에게 전송되게 된다.

따라서 이를 수신한 단말은 베어러 구분 없이 섞여 있는 PDU들을 다시 베어러별로

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TTAR-06.0170 ５２

분류하여 각각의 베어러에 해당하는 PDCP에 전달할 수 있어야 한다.

이를 위해 PDCP와 WLAN사이에 새로운 레이어 LTE-WLAN Aggregation Adaptation

Protocol (LWAAP)을 도입하였다. 송신 측의 (기지국의) LWAAP는 PDCP로부터 전달받은

PDCP PDU에 베어러 아이디 정보를 포함한 LWAAP 헤더를 더하여 LWAAP PDU를

생성하고 이를 WLAN으로 전달한다. 수신 측의 (단말의) LWAAP는 수신한 WLAAP PDU에

포함된 베어러 아이디 정보를 기반으로 해당하는 PDCP로 PDCP PDU를 전달한다.

6.2.1.2 LTE 와 WLAN 사이의 인터페이스

대다수의 네트워크 사업자들이 LTE-WLAN 연동 기술에 기존의 WLAN을 그대로

사용할 수 있길 원하였으며, 따라서 기존의 WLAN에 영향이 없는 LTE-WLAN 연동 기술

개발이 WI: LTE-WLAN Radio Level Integration의 중요한 요구 사항 중 하나였다.

하지만 라디오 레벨에서 LTE와의 효과적인 집적을 위해서 WLAN은 LTE와 제어 신호

(예를 들어, WLAN 무선 자원 요청)를 주고 받을 수 있어야 한다. 또한 하나의 LTE

기지국에 커버리지가 상대적으로 좁은 WLAN access point (AP)가 다 수 연결될 것을

가정할 때, LTE 기지국과 모든 WLAN AP 사이에 인터페이스를 설치하는 것은 매우

부담스럽다.

이러한 이유로 다수의 WLAN AP를 제어할 수 있고 LTE 기지국과 LWA 동작에 필요한

제어 신호를 주고 받을 수 있는 논리 노드를 도입하였고 이를 WT (WLAN termination)라

명명하였다.

(그림 6-6) Non-collocated 시나리오에서 Xw 인터페이스

WT가 LTE 기지국 외부에 존재하는 non-collocated 시나리오에서 LTE 기지국과 WT

사이에 사용자 데이터와 제어 신호 전송을 위한 표준 인터페이스 Xw-C와 Xw-U를

정의하였다. WLA는 WT가 LTE 기지국 내부에 위치하는 collocated 시나리오 역시

지원하며, 이 경우 LWAAP와 WT 사이에 ideal한 내부 인터페이스를 가정한다.

기지국은 Xw-U를 통하여 WLAN 무선 자원을 사용하여 단말에게 전송할 PDU들을

WT에 전송한다. 또한 Xw-C를 통하여 LWA 동작을 위한 제어 신호 (WT addition, WT

기술보고서

TTAR-06.0170 ５３

change, 그리고 WT release)를 주고받는다.

WT는 LTE 기지국과 주고받은 제어 신호를 기반으로 하위 WLAN AP들을 제어하며,

LTE 기지국으로부터 수신한 유저 데이터를 단말이 연결되어 있는 해당 WLAN AP에

전달한다.

6.2.1.3 WLAN mobility

WLAN mobility set이란 다수의 WLAN AP 식별자의 집합으로써, 하나의 WLAN mobility

set에 속하는 WLAN AP들은 동일한 WT에 연결되어 있다. 기지국은 LWA 구성 메시지를

통하여 단말에게 WLAN mobility set을 설정한다. 단말은 WLAN mobility set 내에서

하나의 serving AP를 선택하고 선택된 AP를 통하여 데이터를 전송 받는다. 단말은

WLAN 이동 룰에 따라 WLAN mobility set 내에서 LTE 기지국에 알림 없이 serving AP를

바꿀 수 있다. 위에서 언급한대로, WLAN mobility에 속하는 모든 AP들은 동일한 WT에

연결되어 있으므로, WLAN mobility set 내부에서 단말이 어느 AP에 연결되어 있는지는

LTE 기지국 입장에서 알 필요가 없다.

이렇게 하나의 대상 AP가 아닌, 다수의 대상 AP를 단말에게 설정함으로써, 기존

WLAN의 이동 룰을 침해하지 않고, 빈번한 WLAN AP 이동마다 제어 신호가 발생하는

것은 방지 할 수 있다. WLAN mobility set에 속하지 않는 WLAN AP로의 이동은 단말의

WLAN 측정 결과 보고를 기반으로 LTE 기지국의 명령, LWA 재설정에 의해서만 가능하다.

LWA 뿐 아니라, Release 13의 모든 LTE-WLAN 연동 기술에서 LTE 기지국이 연동

대상 WLAN을 단말에게 구성함에 있어, WLAN mobility set을 사용한다.

6.2.1.4 WLAN 측정 및 결과 보고

Release 12 RALWI에서 단말은 측정한 WLAN 결과를 기반으로 스스로 WLAN으로의

데이터 오프로딩 여부를 결정하였지만, Release 13의 LTE-WLAN 연동 기술에서 단말은

측정한 WLAN 결과를 기지국에 보고하고, 기지국은 보고받은 WLAN 측정 결과를

기반으로 LTE-WLAN 연동 여부를 판단, 단말에게 연동을 설정한다. 이를 지원하기 위한

WLAN 측정 및 보고 방법이 표준화 되었다.

먼저 기지국은 단말에게 측정 대상인 WLAN 채널과 측정 결과를 보고할 조건을

설정한다. 단말은 설정된 WLAN 채널에 대하여 측정을 수행하고 측정 결과가 설정된

보고 조건을 만족하였을 경우 이를 LTE 기지국에게 보고한다.

기지국은 단말로부터 수신한 WLAN 측정 결과를 바탕으로 LTE-WLAN 연동을 활성화

시키거나, 활성화되어 있는 LTE-WLAN 연동을 비활성화 시키거나, 또는 WLAN mobility

set을 바꿀 수 있다. 이 3가지 목적을 위해, 다음과 같이 WLAN 측정 결과 보고 조건,

W1, W2, W3를 정의하였다.

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- W1 (WLAN 연동 활성화 목적): WLAN의 측정 결과가 임계값 이상일 경우.

- W2 (WLAN 바꾸기 목적): WLAN mobility set에 속해 있는 모든 WLAN이 임계값 1

이하이며, WLAN mobility set에 속해 있지 않은 WLAN이 임계값2 이상일 경우.

- W3 (WLAN 연동 비활성화 목적): WLAN mobility set에 속해 있는 모든 WLAN이

임계값 이하일 경우.

단말은 특정 WLAN AP의 측정 결과가 상기 보고 조건 중 하나를 만족하였을 경우,

해당 WLAN AP에 대하여 다음과 같은 5가지 측정 결과를 기지국에 보고할 수 있다.

- RSSI,

- Available admission capacity,

- Backhaul rate for D/UL,

- Channel utilization,

- Station count

또한 LWA의 경우, LTE 기지국은 Xw-C 인터페이스를 통하여 RSSI를 제외한 측정

결과를 WT로부터 직접 보고 받을 수 있다.

6.2.1.5 WLAN 연결 상태 보고: WLANConnectionStatusReport

기지국으로부터 LWA 설정을 수신한 단말은 설정된 WLAN mobility set에 속하는 WLAN

AP에 접속을 시도한다. 기지국은 WLAN 무선 자원을 사용하여 단말에게 전송할

PDU들을 WT로 전달하기에 앞서, 불필요한 전달을 막기 위하여 단말이 설정된 WLAN

mobility set에 접속을 성공하였는지 알아야 한다. 따라서, LWA 설정을 수신한 단말은

설정된 WLAN mobility set에 속한 WLAN AP에 접속을 성공하면 이를 기지국에게 알린다.

만약 하나의 WLAN AP에 접속을 실패하였다면, 단말은 WLAN mobility set에 속한 다른

WLAN AP에 접속을 시도한다. 설정된 WLAN 접속 시간 안에 WLAN mobility set에 속한

WLAN AP에 접속을 성공하지 못하였다면, 단말은 LTE 기지국에게 WLAN 연결 실패를

알린다.

또한 LWA를 통한 LTE-WLAN 연동 중에 갑자기 WLAN 라디오 상태가 저하되어

연결이 끈길 수 있다. 이 때 역시 단말은 WLAN 연결 실패를 기지국에 알린다. 이를

수신한 기지국은 해당 단말에게 다른 WLAN mobility set을 설정하거나, 또는 LWA를

비활성화 시킬 것이다.

이외에도, 사용자가 LWA를 통한 LTE-WLAN 연동 중에 WLAN 전원을 끄거나,

기술보고서

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사용자가 선호하는 WLAN AP(예를 들어, 무료 WiFi)에 접속을 시도함으로써 갑자기

LWA가 불가능해 질 수 있다. 이 경우에 역시 단말은 WLAN 연결 실패를 기지국에게

알린다.

이와 같이, 4가지 WLAN 연결 상태(연결 성공, 정해진 시간 내 연결 실패, WLAN

라디오 실패, WLAN 사용 불가)를 정의 하였고, 단말이 기지국에게 WLAN 연결 상태를

알릴 수 있도록 WLANConnectionStatusReport라는 RRC 메시지를 정의하였다.

6.2.1.6 LWA 상태 보고를 위한 PDCP control PDU

WLAN 무선 자원을 사용하여 단말에게 데이터를 전송함에 있어, 단위 시간에 단말에게

보낼 수 있는 데이터량은 WLAN 무선 상태에 따라 달라진다. 따라서 송신 측 (기지국)

PDCP가WLAN 무선 자원을 사용하여 전송할 PDCP PDU를 WT에 전달함에 있어 WLAN

무선 상태를 고려할 필요가 있다.

LTE 기지국은 WLAN 무선 상황을 실시간으로 알지 못하므로 그 전달 속도를 결정함에

있어 기본적으로 WT의 피드백을 기반으로 한다. 하지만 WT가 이러한 피드백을

지원하지 않을 경우, 수신 측 (단말) PDCP의 피드백이 필요하다. 이를 위해 새로운

PDCP control PDU를 정의하였다 (그림6-7)은 PDCP sequence number가 12bit인 경우의

LWA status report를 위한 PDCU control PDU의 구성이다.

HRW

D/C PDU Type

NMP (cont.)

FMS (cont.)

FMS Oct 1

Oct 2

Oct 3

HRW (cont.) NMP Oct 4

Oct 5

(그림 6-7) LWA status report용 PDCP Control PDU

기지국은 단말의 PDCP로부터 LWA 상태 보고를 받길 원할 때, 단말에게 전송하는

PDCP PDU에 LWA 상태 보고를 명령하는 polling bit을 1로 세팅하여 단말에게 전송한다.

이를 수신한 단말은 LWA 상태 보고용 PDCP control PDU를 생성하여 기지국의

PDCP에게 전송한다.

또한 주기적인 LWA 상태 보고를 위해 기지국은 단말에게 타이머를 설정하고 단말은

이 타이머가 만기될 때마다 기지국에게 LWA 상태 보고용 PDCP control PDU를 전송할

수 있다.

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6.2.1.7 LTE-WLAN 연동에 최적화된 WLAN 인증 도입

LWA를 이용한 LTE-WLAN 연동을 위해 단말이 WLAN에 접속함에 있어, 단말은

기존의 WLAN 인증 절차, EAP/AKA를 사용할 수 있다. 하지만 WLAN의 코어 네트워크가

없는 LWA 환경을 고려하여, eNB가 개입하는 새로운 WLAN 인증을 도입하였다.

LTE 기지국은 KeNB로부터 S-KWT를 얻고 이를 WT에 전달한다. 단말 역시

KeNB로부터 기지국과 동일한 S-KWT을 얻는다. S-KWT는 WLAN 인증에 있어 Pairwise

Master Key(PMK)로 사용된다.

6.2.2 RAN Controlled LTE-WLAN Integration (RCLWI)

LWA를 LTE 코어 네트워크의 개입을 배제하고 라디오 레벨에서 LTE와 WLAN의

집적을 가능케 한 Release 13의 새로운 타입의 LTE-WLAN 연동 기술이라 한다면,

RCLWI는 Release 12의 RALWI를 계승하여 LTE 기지국의 WLAN 오프로딩 제어 향상을

목표로 발전시킨 기술이다.

6.2.2.1 RRC CONNECTED 모드에서 단말 동작

RCLWI는 Release 12 RALWI와 마찬가지로 PDN 연결 단위의 오프로딩을 지원하며

WLAN 코어 네트워크에 연결되어 있는 기존의 WLAN을 LTE-WLAN 연동에 사용

가능하다. Release 12 RALWI와 차이점은 LTE 기지국이 단말로부터 보고받은 WLAN 측정

결과를 바탕으로 오프로딩 명령을 내린다는 것이다. RRC CONNECTED 모드 단말의

RCLWI를 이용한 WLAN 오프로딩은 그림(6-8)과 같다.

먼저, 단말은 LTE 기지국으로부터 WLAN 측정 및 보고에 관한 설정을 수신하고, 이에

따라 WLAN 측정을 수행한다. WLAN 측정 결과가 설정된 보고 조건을 만족하면, 단말은

이를 LTE 기지국에 보고한다 (6.1.3 참조).

LTE 기지국은 단말로부터 수신한 WLAN 측정 결과를 기반으로 RCLWI 수행 여부를

결정한 뒤 RCLWI 명령을 해당 단말에게 전송한다. RCLWI 명령은 단말이 접속할 수

있는 WLAN AP들의 식별자 (즉 WLAN mobility set)와 오프로딩 방향 정보 (WLAN으로

오프로딩, 또는 WLAN으로 오프로딩한 트래픽을 LTE로 되돌림)를 포함한다.

RCLWI 명령을 수신한 단말은 RCLWI 명령에 포함된 WLAN mobility set에 속하는

WLAN AP에 연결을 맺고 오프로딩 가능한 PDN 연결을 WLAN으로 옮긴다. WLAN으로

오프로딩 가능한 PDN 연결은 RALWI에서와 마찬가지로 NAS 레이어에 의하여

결정되므로 기지국이 별도로 단말에게 설정하지 않는다.

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(그림 6-8) RRC CONNECTED 모드에서 Release 13 RCLWI 동작

6.1.4에 기술된 WLAN 연결 상태 보고는 RCLWI 기술에도 사용된다. 차이점은 WLAN

연결에 성공하였을 경우 단말이 기지국에게 WLAN 연결 상태 보고를 하지 않는다는

것이다. LWA의 경우, WLAN으로 전송될 데이터가 LTE 기지국을 통하여 WLAN으로

전송되었으므로, LTE 기지국이 WLAN에게 데이터를 전달하기에 앞서 단말이 해당

WLAN에 제대로 연결되었는지 알아야 했지만, RCLWI의 경우 WLAN을 통하여 단말에게

전송될 데이터는 WLAN 코어 네트워크로부터 WLAN AP로 전송되므로 LTE 기지국이

단말의 WLAN 연결 성공을 알 필요가 없다. 따라서, RCLWI 명령을 수신 한 단말은

설정된 WLAN AP에 연결을 실패하였을 경우에만 (정해진 시간 내 연결 실패, WLAN

라디오 실패, WLAN 사용 불가) WLAN 연결 상태 보고를 수행한다.

6.2.2.2 RRC IDLE 모드에서 단말 동작

단말의 모든 트래픽이 WLAN으로 오프로딩 되어 더 이상 LTE 기지국과 단말 사이에

아무런 데이터가 송수신 되지 않을 경우, 단말은 RRC IDLE 모드로 전환될 수 있다. IDLE

mode 전환 이후에도 단말은 RRC CONNECTED 모드에서 설정된 WLAN mobility set을

유지한다.

이때 단말이 Release 12 RALWI를 지원한다면, 단말은 RALWI 설정에 따라 데이터

오프로딩 여부를 결정한다. 즉, WLAN을 통해 송수신 중인 트래픽을 LTE로 옮기는

조건이 만족되면, 단말은 RRC CONNECTED 모드로 전환하고 WLAN을 통해 송수신 중인

트래픽을 LTE로 옮긴다.

단말이 RALWI를 지원하지 않거나, 또는 RALWI 설정이 되어 있지 않다면, 단말은

WLAN mobility set에 속하는 WLAN AP와의 연결이 실패할 때까지 이를 유지한다.

6.3 ProSe enhancements (eD2D) Release 12 시스템에서 처음 도입된 ProSe기술은 LTE 시스템을 기반으로 단말간

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통신을 지원하기 위한 것으로 공공안전을 목적으로 하는 단말간 통신을 지원하기 위한

direct communication 부분과 광고와 같은 상업적인 용도 등 비공공안전을 목적으로

하는 discovery 부분으로 크게 구분될 수 있다.

공공안전을 목적으로 하는 ProSe communication은 그룹통신을 기반으로 한다. 여기서

특정 서비스 또는 단체 등의 기준으로 복수의 단말들을 하나의 그룹으로 정의할 수 있다.

예를 들어, 경찰관들을 위해 보급된 단말기들은 하나의 그룹(경찰관 그룹)내에

소속되도록 구성될 수 있다. 이 때, 동일 그룹들 내에 속한 단말들은 동일한

데스티네이션(Destination) ID를 할당 받게 된다. 따라서 임의의 단말이 데스티네이션

ID를 이용하여 단말간 통신을 통해 하나의 그룹에 포함된 다수의 단말들에게 동시에

데이터를 전송할 수 있다.

한편, 공공안전을 목적으로 하는 discovery는 크게 다음의 2가지 활용 경우들을 위해

요구된다. 하나는 단말과 네트워크간 릴레이를 위한 discovery이며(UE-to-Network Relay

discovery), 다른 하나는 모든 주어진 시간에서 단말간 통신 범위 안에 어떤 단말들이

단말간 통신을 위해 존재하는지를 결정하기 위한 그룹 멤버 discovery(Group Member

Discovery)를 위해서이다.

기본적으로 discovery는 단말이 내가 여기에 있다("I am here")는 것을

알려주는(announcement) 형태의 Model A와 단말이 거기에 누구 있는지("who is there?",

"Are you there?")를 찾기 위해 간청(solicitation)하고 이에 응답(response)하는 형태의

Model B로 구분되어 적용된다.

위와 같이, Release 12에서는 기본적인 단말간 통신을 지원하기 위한 물리채널

프레임워크와 기본 절차들에 대하여 정의하였다. 그러나 기존 셀룰러 시스템과는 다른

새로운 무선링크에 대한 정의일 뿐만 아니라 상용망이 아닌 경찰, 소방, 재난구조 등에

참여하는 요원들을 지원하기 위한 공공안전망이라는 새로운 개념의 추가로 인해 방대한

양의 표준화 작업이 필요하였다. 이로 인해 필수적인 기술들을 제외한 일부 유용한

기술들이 배제된 상태에서 Release 12 표준이 제정되었다. 예를 들어, Release 12에서

도입된 ProSe communication은 그룹 내 소속된 단말기를 한 개로 설정하는 경우를

제외하고, 1:1 통신과 같은 unicast 전송을 위한 별도의 전송규격은 포함되지 않았으며

QoS도 제대로 지원되지 않았다. 또한, Release 12의 단말간 통신에서 단말 discovery는

네트워크 커버리지 내에서의 동작만이 정의되는 한계점을 가지고 있었다.

따라서 배제된 기술들 중 공공안전망으로서 유용한 기술들에 대한 도입이 지속적으로

요구되었으며 이를 표준에 반영하기 위해 Release 13내의 새로운 WI을 통해 ProSe

기능을 강화하기 위한 표준을 제정키로 결정하였다.

Release 13 ProSe enhancement를 통해 도입되는 주요 기능들은 다음과 같다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ５９

(1) Discovery for partial/outside network coverage

공공안전의 목적을 위한 discovery 메시지 전송은 Release 12에서도

논의되었으며 공공안전 목적 하에서의 네트워크 시나리오 중 네트워크 커버리지

안에서의 통신은 기존 비공공안전을 목적으로 하는 discovery 메시지의 송수신이

가능하다. 하지만 공공안전 시나리오들 중 부분적인 네트워크 커버리지 및 네트워크

커버리지 밖에서의 discovery 메시지 송수신이 요구되는 시나리오의 경우, 기존

Release 12에서 정의한 discovery 채널 및 운용방식을 해당 시나리오에서 그대로

재사용하는 것이 불가능했다. 따라서, 기존 상업목적 discovery와 다른 형태의

공공안전을 목적으로 하는 discovery 절차를 도입하였다.

(2) Inter-frequency/PLMN discovery enhancement

Release 12에서 정의된 discovery는 단일 통신사업자 내(intra-PLMN) 및 단말에

구성된 다수의 서빙셀(serving cell)들 중에서 하나의 서빙셀을 통해서만 가능했다.

따라서, 잠재적으로 많은 단말들이 discovery 전송할 수 있는 경우를 고려하였을 때

무선자원의 효율적인 운영을 위한 load balancing 개념을 도입하였다.

또한, 광고 등 상업목적의 discovery를 지원하기 위해 다수의 통신사업자가

동일한 주파수 자원을 discovery 용도로 공유하여 운용하는 방안을 도입하였다.

(3) UE-to-Network Relay

네트워크 서비스 지역을 벗어난 단말 (이하: remote 단말)과 네트워크에 접속하여

서비스를 받을 수 있도록 네트워크 서비스 지역 내 단말들 중 remote 단말과

기지국간의 송수신 데이터를 릴레이 해주는 역할을 하는 단말(이하: relay 단말)의

기능을 정의하고 서비스하기 위한 네트워크의 기능들을 포함하고 있다.

(4) Supporting Group Priority

임의의 단말이 다수의 그룹들에게 전송할 데이터가 발생한 경우, 각 데이터의

기본 단위인 패킷에 대한 우선순위를 애플리케이션 계층에서 설정하여 이를 데이터

전송을 위한 AS(Access stratum)에 제공하고 이를 기반으로 각 패킷의 우선순위에

맞도록 데이터를 전송함으로써, QoS를 만족시킬 수 있는 기능을 도입하였다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ６０

6.3.1 Release 13 에서의 D2D Discovery

6.3.1.1 네트워크 서비스 범위 외 또는 부분지역을 위한 Discovery

LTE Release 12 에서 비공공안전을 목적으로 하는 discovery 를 위해서 정의하였던

파라미터(parameter)들을 공공안전을 목적으로 하는 discovery 를 위해서도 재사용 하며,

추가로 communication 에서만 사용되었던 상대적으로 짧은 전송 주기를 공공안전

목적의 discovery 동작을 위해서도 도입하였다. 또한, Release 13 표준에서 도입되는

새로운 기지국/단말 동작으로 인한 Release 12 표준 기반 하드웨어의 설계 변경 부담을

줄이기 위해 공공안전을 목적으로 하는 discovery 의 패킷 사이즈(packet size)의 변경과

무관하게 기존 Release 12 물리채널에서 지원가능한 최대 길이를 232 비트 그대로

유지하기로 결정하였다.

또한, 기존에 존재하지 않았던 OOC(out-of-coverage)에서의 discovery 동작과 이 때

필요한 자원풀 정보에 대한 구성방식으로 미리 단말 내 유심 또는 단말 내부 기기 내

저장장치에 해당 정보를 미리 구성하도록 하는 방안을 도입하였다.

6.3.1.2 강화된 Inter-frequency/PLMN discovery 기능

기본적으로 discovery 관련 정보가 포함된 시스템 정보 블록(SIB: system information

block)19 를 통해 제공되는 discovery 동작이 허용되는 주파수 대역 정보에 따라, 단말의

셀 선택 및 PLMN 선택을 할 수 있도록 정의하였다.

기존 Release 12 D2D 표준에서 단말간 통신을 지원하는 단말의 우선순위는 항상 LTE

송수신을 최우선으로 하고 공공목적으로 설계된 communication 이 discovery 보다 높은

우선순위를 가지도록 정의되었다. 하지만 공공목적의 discovery 가 매우 중요한 동작으로

부각됨에 따라 Release 13 eD2D 에서는 LTE 송수신보다 공공목적의 discovery 가 일부

시점에서 우선할 수 있도록 “sidelink discovery transmission/ reception gap”을

정의하였고 이를 도입하기로 결정하였다. Gap 은 기지국에 의해 각 단말마다 구성될 수

있으며 송신/수신을 동시에 또는 각각 다른 패턴으로 정의하여 구성할 수 있다.

6.3.2 Release 13 에서의 D2D Communication

6.3.2.1 Group Priority 지원

SA WG2 와 RAN WG2 와의 합동회의 결과에 따라 그룹에 대한 우선순위가 아닌 eD2D

데이터 패킷마다 우선순위를 지원하기로 결정하였으며, 이를 위해 8 개의 서로 다른

우선순위를 지시할 수 있는 PPPP(ProSe per packet priority)라는 개념을 도입하였으며

자원풀마다 지원 가능한 PPPP 구성가능케하였다. 또한, 이러한 우선순위 기반의 동작이

기술보고서

TTAR-06.0170 ６１

반영될 수 있도록 사이드링크에 대한 버퍼상태 보고절차를 개선하였으며, 1:1 통신을

위해 별도의 Source Layer-2 ID 및 Destination Layer-2 ID 를 추가로 구성할 수 있도록

하였다. 또한, UE-to-Network relay 와 같이 하나의 단말이 동시에 많은 ProSe

destination 에게 unicast 방식으로 데이터를 전송해야 하는 경우가 발생할 수 있으므로

이를 지원하기 위해 단일 스케줄링 구간 내에 복수의 서로 다른 데이터를 PC5

인터페이스를 통해 전송할 수 없었던 Release 12 표준을 개선하여, 전송 대상마다

하나의 전송만이 가능한 제약을 전제로 단일 스케줄링 구간 내에서도 복수 전송이

가능하도록 설계하였다.

6.3.2.2 UE-to-Network relay 동작

(그림 6-9)은 UE-Network Relay 기술이 적용된 네트워크 개념도이다.

Remote UE

Relay UE

D2D UE (OOC)

D2D UE (INC)

D2D (relayed)

D2D (remote)Normal D2D

LTE UL

LTE DL

(그림 6-9) ProSe UE-to-Network Relay 개념도

UE-to-Network relay 운영을 위해 다음과 같은 relay 단말및 remote 단말의 주요

기능을 정의하였다.

6.3.2.1 Relay initiation

기본적으로 RRC IDLE/Connected 모드여부와 상관없이 기지국이 제공하는 정보에

의해 단말 스스로 (IDLE) 또는 기지국에 의해 (Connected) relay 단말로 동작을

시작하거나 중지할 수 있다. 구체적으로 기지국은 다음과 같이 단말이 ProSe UE-to-

Network Relay 로 동작 가능할 수 있도록 제어한다. 기지국이 ProSe UE-to-Network

기술보고서

TTAR-06.0170 ６２

Relay 운용과 관련된 정보를 브로드캐스팅하고 있으며 해당 셀이 ProSe UE-to-Network

Relay 운용을 지원하는 경우, eNB 는 ProSe UE-to-Network Relay discovery (이하 relay

discovery) 송수신자원에 대한 정보, relay discovery 송수신을 시작/중지하기 위한 임계치

정보를 제공할 수 있다. 만일, eNB 가 relay discovery 송신자원 정보를 제공하지 않는

경우, 단말은 상기 자원을 요청할 수 있다. 또한, ProSe UE-to-Network Relay 로

동작하는 단말은 RRC IDLE 모드인 경우에도 discovery 동작을 진행할 수 있으며 RRC

connected 모드에서 dedicated signalling 을 통해 ProSe UE-to-Network Relay 로

동작하는 단말은 RRC connected 모드가 유지되는 한 relay discovery 동작을 유지할 수

있다.

6.3.2.2 Relay selection/reselection

Remote 단말이 Relay 단말을 선택/재선택하는 동작을 말하며, 기본적으로 PC5

무선링크의 신호세기 측정치를 기준으로 진행한다. 우선 remote 단말은 임계치 이상의

relay 단말들을 suitable relay 로 인식하고 그 중에서 가장 신호세기가 높은 relay 를

선택한다. 이러한 remote 단말이 다른 relay 를 선택하는 재선택 절차를 시작하는 상황은

상기 relay 단말과의 PC5 무선링크의 신호세기 측정치가 임계치 이하가 되는 경우와

상위계층 메시지인 layer-2 link release 메시지를 수신했을 경우이다. 추가적으로 eNB 와

Relay 단말간 Uu 인터페이스의 무선링크에 대한 정보가 Remote 단말이 Relay 단말을

선택할 때 필요한 정보인지에 대한 논의가 있었으나, 그 필요성에 대한 합의점을

도출하지 못하여, 서비스 지역을 벗어난 Remote 단말이 Relay (re)selection 시, Relay

단말과 기지국간의 Uu 인터페이스의 무선링크 성능을 고려하지 않는 것으로 최종

결정되었다.

6.4 Application specific Congestion control for Data Communication (ACDC)

다양한 앱/어플을 지원하는 스마트폰의 대중화와 이를 통해 사용자들이 이용하는

서비스나 애플리케이션들이 증가함에 따라, 사업자들은 서로 다른 서비스/

애플리케이션을 세밀하게 제어하고자 하는 방법에 관심을 가져왔다. 특히, 스마트폰의

대중화로 무선 네트워크에서의 데이터 사용량이 크게 증가함에 따라, 무선 네트워크에

혼잡 상황이 발생한 경우에 서비스 별 혹은 애플리케이션 별로 단말의 엑세스를

차별화하는 기술의 필요성이 대두되었다.

가령, 지진 등 재난 상황이 발생하였을 경우, 여러 사용자들의 메시지 발송으로 인해

무선 네트워크에 혼잡 상황이 발생할 수 있다. 이때 무선망 사업자는 재난 관련

메시지를 전송하고자 하는 단말의 연결 요청은 허락하고, 그 외에 일반 메시지를

전송하고자 하는 단말의 연결 요청은 억제하도록 제어하고자 할 수 있다. 또한, 불꽃

기술보고서

TTAR-06.0170 ６３

놀이 등의 대규모 이벤트에서, 밀집한 수많은 사람들이 전송하는 SNS사진 파일들로

무선 네트워크에 혼잡 상황이 발생할 경우, 무선망 사업자는 SNS앱/어플을 위한 단말의

연결 요청을 일정 확률로 지연하도록 제어하고자 할 수 있다.

이러한 혼잡 상황을 제어하고자 LTE에서는 Access Class Barring, Service Specific

Access Control, Extended Access Barring 등 다양한 종류의 엑세스 제어 방식들을

표준화하였다. 하지만, 기존 제어 방식들은 스마트폰이 제공하는 다양한 앱/어플들을

개별적으로 제어하지 못하는 한계가 있었다. 이에 Release 13 ACDC 표준은 혼잡 상황이

무선 네트워크에 발생할 경우, 기지국 제어를 통해서 일부 앱/어플을 위한 단말의 연결

요청을 허락 또는 억제하는 기능을 제공하도록 함으로써, 기존 한계를 극복할 수 있도록

하고 있다.

애초 ACDC 요구사항은 3GPP SA WG1의 SI로 Release 12를 목표로 2012년

하반기부터 공식적으로 논의되었다. 하지만, 3GPP 회원사 간 ACDC 상세 요구사항에

대한 이견이 있어, 결국 Release 13의 요구사항으로 완성되었다. 하지만, Release 13

ACDC 표준화를 완료하기 위해서는 단말의 AS 계층과 NAS 계층의 프로토콜 및

기지국의 시그널링에 대한 상세 규격화 작업이 필요하였다. 이에, 단말의 NAS 계층

프로토콜을 담당하는 3GPP CT WG1에서 2014는 12월 ACDC WI을 승인하고, 단말의 AS

계층 프로토콜과 기지국의 시그널링을 담당하는 3GPP RAN WG2에서 2015년 3월에

ACDC WI을 승인하여 본격적으로 작업을 진행하였다.

ACDC 기능을 통한 혼잡 제어 방식을 단말의 AS 계층 동작과 기지국의 시그널링을

중심으로 다음과 같이 설명할 수 있다.

먼저, 무선망 사업자는 ACDC 기능을 위해서 다양한 앱/어플들을 여러 ACDC

카테고리들로 매핑하도록 하고, 이러한 ACDC 카테고리 정보를 단말이 저장할 수 있도록

한다. 하나의 ACDC 카테고리는 복수의 앱/어플 ID들을 포함할 수 있으며, 서로 다른

ACDC 카테고리는 혼잡 제어 시 서로 다른 우선 순위를 갖게 된다.

무선 네트워크에 혼잡 상황이 발생할 경우, 기지국은 특정 셀의 시스템 정보를 통해서

ACDC barring 정보를 방송하도록 한다. ACDC barring 정보는 각 PLMN별로 또한, 각

ACDC 카테고리 별로 Barring factor와 Barring time을 포함하고 있다. Barring factor는

단말이 ACDC barring을 적용할지 여부를 확률적으로 결정하도록 하고, Barring time은

ACDC barring을 적용할 경우 ACDC barring이 지연되는 시간을 결정하도록 한다.

단말의 NAS 계층은 특정 앱/어플을 위해 Mobile Originating Call을 시작할 경우,

단말의 RRC 계층에게 RRC연결을 요청함과 동시에 매핑되는 ACDC 카테고리를

알려준다. 이렇게 ACDC 카테고리를 수신한 단말의 RRC 계층은, 현재 셀이 자신이

선택한 PLMN을 매핑되는 ACDC barring 정보를 방송하고 있을 경우에, ACDC barring

check 기능을 수행하도록 하여 RRC연결요청(RRC Connection Request) 메시지를

기술보고서

TTAR-06.0170 ６４

기지국에게 전송할지 여부를 결정하게 된다.

ACDC barring check 수행 이전에, 단말 RRC 계층은 셀이 방송하는 ACDC barring

정보안에 NAS 계층이 알려준 ACDC 카테고리가 있는지 여부를 확인한다. 알려준 ACDC

카테고리가 ACDC barring 정보안에 있는 경우, 해당 카테고리를 위한 Barring factor와

Barring time을 선택하여 ACDC barring check을 수행한다. 하지만, 알려준 ACDC

카테고리가 ACDC barring 정보안에 있는 경우, 방송되는 카테고리들 중에서 가장 낮은

순위 카테고리를 위한 Barring factor와 Barring time을 선택하여 ACDC barring check을

수행한다.

ACDC barring check 수행시, 단말의 RRC 계층은 선택한 Barring factor의 값과 단말이

랜덤하게 발생한 값과 비교하며, 비교 결과를 통해 RRC연결요청 메시지를 기지국에게

전송할지 또는 해당 셀로의 엑세스를 Barring time 동안 금지할지 여부를 결정한다. 만약

해당 셀로의 엑세스가 ACDC barring check으로 금지될 경우, 단말의 RRC 계층은 NAS

계층에게 ACDC barring이 적용되었음을 알려주며, 이를 통해 단말의 NAS 계층이 혼잡

상황에서 불필요한 연결 요청을 하지 못하도록 한다. 한편, Barring time동안 ACDC

barring이 적용된 이후에, 단말 RRC 계층은 NAS 계층에게 ACDC barring이

완화되었음을 알려주며, 이를 통해 단말의 NAS 계층이 연결 요청을 재개할 수 있도록

하여 혼잡 상황이 해제된 상태에서는 연결 요청을 가능하도록 한다.

6.5 Single-Cell point-to-multipoint transmission (SC-PTM)

LTE 시스템에서는 방송서비스를 지원하기 위해 MBMS(Multimedia Broadcast Multicast

Service)를 지원한다. 이는 방송에 최적화된 데이터 전송방식으로, (그림6-10)와 같이

방송 서비스를 서비스할 지역인 MBMS service area 가 설정되고 해당 area내에 다수의

셀(기지국)로 구성된 MBSFN area 가 구성 및 운용되고 실제 방송 콘텐츠를 전송하기

위한 MBSFN 서브프레임이 각 기지국에 의해 구성 및 운용된다. 하지만 특정 MBSFN

area 내 일부 셀들은 MBSFN Area Reserved Cell과 같이 MBSFN 전송을 하지 않는 셀로

설정될 수도 있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ６５

MBMS Service Area

MBSFN Area

MBSFN Area

MBSFN Area

MBSFN Area Reserved Cell

(그림 6-10) MBMS 개념도 (TS36.300)

Release 13 시스템에서 처음 도입된 SC-PTM(Single Cell Point To Multiploint)기술은

기존 LTE 시스템에서 사용되고 있던 MBMS 서비스 구조를 기반으로 단일 셀(single

cell)을 통해 복수의 단말들에게 normal 서브프레임 내 PDSCH 을 이용하여 데이터를

전송하기 위한 것이다.

주 목적은 mission critical 한 데이터, 예를 들어 공공안전 서비스를 위한 그룹 통화와

같이 공공안전을 목적으로 하는 데이터들을 다수의 단말들에게 전송하는 경우, 기존

MBMS 서비스를 구조에서 나타나는 MBSFN area 및 MBSFN 서브프레임 설정 등의 무선

자원 스케줄링에서의 비효율적인 문제를 해결하기 위한 것이다. 그렇지만, SC-PTM

기술을 비디오 스트리밍 등의 상업목적 용도로 이용하는 것에 대하여 제한하지는 않는다.

또한, Release 13 SC-PTM은 기존 MBMS 서비스와 달리, 단일 셀을 기준으로

서비스되기 때문에 서비스 연속성을 지원하기 위한 추가적인 기능이 정의되었다.

6.5.1 SC-PTM 상세 구조 SC-PTM은 MBMS 서비스이므로 MCE및 MBMS GW 와 같이 기존 MBMS 서비스와

동일한 망구조를 기반으로 한다.

Layer 2의 경우, SC-PTM 은 MBMS 서비스를 기반으로 하고 있기 때문에 기존 MBMS

서비스를 위해 정의되었던 채널들과 유사한 성격의 새로운 채널들을 정의하였다. 따라서,

MBMS 제어정보 채널인 MCCH의 역할을 하는 SC-MCCH(Single-Cell Multicast Control

Channel)와 데이터정보 채널인 MTCH의 역할을 하는 SC-MTCH(Single-Cell Multicast

Traffic Channel)가 정의되어 있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ６６

BCCHPCCH CCCH DCCH DTCH MCCH MTCH

BCHPCH DL-SCH MCH

DownlinkLogical channels

DownlinkTransport channels

SC-MTCH

SC-MCCH

(그림6-11) 하향링크 논리채널과 하향링크 트랜스포트 채널간 매핑 개념도 (TS36.300)

위의 SC-MCCH및 SC-MTCH는 기존 MBMS와 달리 unicast 용도의 일반(normal)

서브프레임을 통해 전송되어야 하므로 (그림6-11)과 같이 기존의 MCH와 구별되는 DL-

SCH와의 매핑관계로 정의되었다. 따라서 이를 물리채널에서 구분하기 위해 기존

MBMS를 위한 M(MBMS)-RNTI와 구별되는 새로운 RNTI(Radio Network Temporary

Identifier)들을 아래와 같이 추가하였다.

SC(Single Cell)-RNTI: SC-MCCH 전송임을 확인

SC-N(Single Cell Notification)-RNTI: SC-MCCH 의 변경여부를 확인

G(Group)-RNTI: SC-MTCH 전송임을 확인

SC-PTM은 셀 내 모든 단말에게 전송하는 브로드캐스팅 방식이 아니라 특정

그룹멤버에게만 데이터를 전송하는 방식이기 때문에 단일 셀 내에서 다수의 G-RNTI를

이용하여 서로 다른 그룹멤버들에게 서로 다른 데이터 전송이 가능하다. 이를 위해 기존

MBMS 방송서비스 콘텐츠에 대한 인덱스로 사용되었던 각 TMGI마다 하나의 G-RNTI가

대응된다. 이와 같은 대응관계는 상위계층에서 그룹통신을 관리하는 GCS-AS라는

장치를 통해 특정 TMGI가 특정 그룹멤버들의 그룹통신을 위한 데이터임을 설정함으로써

결정된다.

또한, SC-PTM은 MBMS 데이터 수신과 같이 RRC 연결설정여부와 무관하게 데이터

수신이 가능하다. 다시 말해, RRC IDLE 모드에서도 데이터 수신이 가능하다. 이를 위해

기지국은 SIB20(system information block 20)을 통해 SC-MCCH 구성정보를 제공하고

SC-MCCH를 통해 TMGI 와 G-RNTI간의 매핑정보 등 SC-PTM 수신을 위한 정보를

제공한다.

SC-MCCH와 다르게 SC-MTCH는 실제 데이터 전송에 대한 것이기 때문에, 데이터

전송이 일정기간 동안 이루어 지지 않는 경우에 불필요한 전력소비를 줄이기 위해 기존

LTE DRX와 유사하게 scheduling cycle, on-duration의 개념과 in-activity timer를 아래와

같이 도입하고 있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ６７

SC-MTCH Scheduling cycle: 기존 LTE DRX 의 DRX cycle 과 유사한 개념으로

start offset 과 길이로 정의한다.

SC-MTCH on-duration: PDCCH 를 수신하기 위해 깨어있는 구간. 만일 SC-

MTCH 정보를 포함하는 DL-SCH 를 가리키는 PDCCH 복호에 성공하면, SC-

MTCH in-activity timer 를 시작한다.

SC-MTCH in-activity timer: 추가적인 SC-MTCH 정보를 수신하기 위해

PDCCH 수신을 위해 깨어있는 구간을 설정하기 위한 타이머. 타이머 만료

전에 추가 SC-MTCH 정보에 대한 PDCCH 를 수신한 경우, 해당 타이머가

재시작되지만 그렇지 못한 경우, DRX 모드로 들어가게 된다.

또한, SC-PTM은 서비스 연속성을 지원하기 위해, SC-MCCH를 통해 해당 MBMS

서비스를 제공하는 이웃셀들의 리스트정보를 제공한다. 이는 해당 MBMS 서비스를

지원하지 않는 셀로 진입하는 경우, 해당 서비스의 연속성을 위해 단말이 unicast 형태로

데이터를 수신하기 위한 요청을 바로 핸드오버한 직후에 진행할 수 있도록 하기

위함이다.

6.6 Further enhancement of Minimization of Drive Tests (MDT) for E-UTRAN

차량 테스트(Drive Test)를 통한 네트워크 최적화는 통신 사업자에게 큰 시간과 비용이

드는 일이다. 따라서, 통신 사업자는 이를 줄이는 방법에 대해 깊은 관심을 가지고

있었다.

Release 10에 처음 도입된 Minimization of Drive Test(MDT)는 시중에 산재한 상용

단말로부터 각종 무선 측정결과를 수신하여 이를 바탕으로 네트워크 파라미터를

최적화하는 기술로서, 사업자들의 고민거리인 차량 테스트를 대폭 줄일 수 있게 되어

사업자들로부터 큰 환영을 받았다. Release 10에서는 먼저 셀 커버리지를 최적화하는데

초점을 맞춰 단말이 셀의 어느 곳에서 언제 오류가 발생했는지를 기록하여 보고하도록

하였다. Release 11에 오면서 MDT 기술은 한층 더 발전하여 단말이 실제 수신한 데이터

양이나 수신 속도 등의 QoS 관련 성능도 기록하여 보고하게 되었다. Release 12에서는

MDT가 Multimedia Broadcast/Multicast Service(MBMS)와 결합하여 MBMS 수신 성능을

기록하여 보고하도록 하였다. 이는 Release 9에 처음 도입된 MBMS는 점대다(Point-to-

Multipoint) 통신으로서 피드백이 없는 구조였기 때문에, 기지국은 개개의 단말이 실제

어느 정도의 전력과 어느 정도의 에러율로 수신되는지 알 수 없는 단점을 극복하기 위해

Release 12에서는 단말이 MBMS 수신 시 수신 전력이나 에러율 등을 기록하고

기지국으로 보고하도록 하여, 기지국이 최적의 값으로 MBMS 서비스를 전송할 수

있도록 하고 있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ６８

Release 13에서는 MMTEL(Multi-media Telephony) voice and video 이 활성화 됨에

따라, MMTEL voice and video 관련 측정 및 결과수집 방법에 대한 Further enhancement

of MDT(FeMDT) SI를 시작하였고, 수행한 SI 결과의 내용에 대한 표준 규격 작업이

진행되었다. Release 13에서는 아래와 같은 단말의 QoS 개선을 위한 packet error rate

(i.e., Packet loss rate, discard rate, delay)의 측정 및 보고를 위한 Layer 2 프로토콜 관련

내용이 SI/WI에서 주로 논의되었다.

Packet loss rate measurement in DL/UL

Packet discard rate measurement in UL

Packet delay measurement in DL/UL

Packet Loss rate measurement in DL/UL은 기지국과 단말 사이의 Uu 인터페이스에서

존재할 수 있는 전송 손실을 측정하는 것으로, 종래의 TS 36.314 Layer 2 Measurement

에 이미 정의되어 있는 측정 방법에 따라 기지국이 단말 별로 수행하기로 결정되었다.

또한, Packet discard rate measurement in UL 는 단말이 discarded된 PDCP SDU의

개수를 logging하여 기지국에게 알리는 방식으로 정의되었다. 이때 단말이 PDCP SDU의

Sequence Number 배정 여부에 따라 PDCP SDU의 개수를 구분하여 logging 함으로써,

UL packet을 수신한 기지국이 해당 데이터의 loss 혹은 discarded 상태를 파악 할 수

있게 하였다.

Packet delay measurement in DL 또한 종래의 TS 36.314 Layer 2 Measurement 에

이미 정의되어 있는 측정 방법에 따라 기지국이 단말 별로 수행하기로 결정되었다.

Packet delay measurement in UL는 종래 TS 36.314 Layer 2 Measurement에 정의되어

있지 않아 새롭게 정의 되었다. 단말은 measurement period 동안 전달되는 모든 PDCP

SDU의 UL packet queuing delay, 즉 PDCP SDU가 PDCP upper Service Access Point에

도달하는 순간부터 PDCP SDU중 일부분이라도 MAC layer에 도달하는 순간까지의 시간을

측정한다. 단말은 매 Measurement period마다 측정한 PDCP SDU의 총 개수 중 UL

packet queuing delay가 일정 threshold 이상인 PDCP SDU의 개수의 비율을 기지국에

보고한다. 이를 통해 기지국은 단말의 UL 스케줄링 문제 여부를 파악할 수 있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ６９

(그림6-12) FeMDT Packet error rate measurement

6.7 Multi-Carrier Load Distribution (MCLD)

LTE에서는 단말들이 집중되어 증가된 부하를 분산시키기 위해 서빙셀은 시스템

정보에 단말이 주파수를 선택하는 우선순위 (Frequency Priority)를 포함해서 단말들에

브로드캐스팅한다. 서빙셀에 머무는 모든 단말들은 서빙셀로부터 동일한 시스템 정보를

수신하기 때문에 셀을 재선택하는 동일한 기준을 참조하여 서빙셀을 재선택한다.

서빙셀로부터 주파수 우선순위를 포함한 시스템 정보를 수신한 단말들은 서빙셀의

주파수 우선순위보다 높은 주파수 우선순위를 가지는 이웃셀들의 신호를 우선적으로

측정한다. 만일 서빙셀의 신호가 일정수준 이하로 저하되면 단말은 서빙셀 주파수

우선순위보다 우선순위가 같거나 낮은 이웃셀들에 대해서도 신호 측정을 허용한다.

측정된 셀의 신호/품질이 일정수준 이상이면 단말은 측정된 셀을 서빙셀로 재선택한다.

이와 같은 방식에는 주파수 우선순위가 높은 셀들에만 단말들이 집중되고 주파수

우선순위가 낮게 설정된 서빙셀에는 단말들이 머물 가능성이 낮아진다. 이로 인해,

주파수 별로 단말들이 균등하게 분산되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기

위해서 단말들이 서빙셀을 재선택할 때 주파수 우선순위 대신 주파수들에 대한 단말들의

분산정도 (Redistribution Factor)를 참조하는 부하 분산 기술이 고려되었고 3GPP에서는

이를 Multi-Carrier Load Distribution (MCLD)라 명명하고 Release 13 표준화 작업을

진행하였다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ７０

(그림6-13) 주파수 우선순위에 따른 서빙셀 재선택 과정

(그림6-14) MCLD 적용 부하 분산 과정

MCLD가 적용된 단말은 (그림6-14)에 표시된 것처럼 서빙셀로부터 브로드캐스팅된

시스템 정보에 포함된 Redistribution factors을 참조하여 서빙셀 재선택을 위한

Redistribution 과정을 진행한다. 서빙셀로부터 설정되어 브로드캐스팅되는 Redistribution

factors은 네트워크에서 원하는 주파수별 단말의 분산 정도를 나타낸다. 서빙셀은 특정

주파수에 대해 셀 리스트를 주고 셀들에 대한 Redistribution factors을 줄 수도 있다.

물론 종래 기술처럼 MCLD가 설정되었을 때에도 하나의 서빙셀에 머무는 모든 단말들은

동일한 시스템 정보를 참조하여 서빙셀 재선택 과정을 수행한다. 그러나 MCLD에서는

동일한 시스템 정보를 수신하더라도 개별 단말은 Redistribution factors에 따른 확률적

방법으로 서빙셀을 재선택하므로 Redistribution factors가 할당된 주파수들에 대해

부하가 분산된다.

MCLD 적용 가능한 단말에서는 서빙셀로부터 수신된 시스템 정보로부터 Redistribution

factors이 포함되어 있는지의 여부를 확인하고 Redistribution 과정을 고려할 수 있다.

다만 시스템 정보에 Redistribution factors가 포함되어 있더라도 우선적으로 단말에서

기술보고서

TTAR-06.0170 ７１

Redistribution을 금지하는 타이머가 동작 중이거나 네트워크에 의해 단말에 대한

우선순위(dedicated priority)가 할당되면 MCLD를 trigger 할 수 없다. Redistribution을

금지하는 타이머를 두는 목적은 단말이 MCLD를 수행 후 일정시간 동안 선택된

서빙셀에 머물게 하기 위함이다. 단말에서는 수신된 시스템 정보에 Redistribution

factors가 포함되고 paging message를 기다리라는 indication(redistrPagingOnly)이

없으면 MCLD가 즉시 trigger 된다. 만일 시스템 정보에 Redistribution factors와 paging

message를 기다리라는 indication(redistrPagingOnly)이 포함되면 단말은 paging

message를 수신할 때까지 기다리고 paging message로부터 redistributionIndication을

확인한 후 MCLD를 trigger 할 수 있다.

MCLD가 trigger되면 단말은 Redistribution factors를 고려하여 서빙셀 선택을 위한

redistribution 과정을 수행하게 된다. Redistribution 과정은 서빙셀 재선택을 위한

주파수를 선택하게 되는 reselection target selection 과정과 선택된 주파수에 최고의

우선순위를 할당하는 과정으로 이루어진다. 단말은 Redistribution factors이 할당된

주파수 각각에 대해 최소한 하나 이상의 suitable 셀 (실제 이용 가능한 셀, suitability

check에 의해 확인)이 존재함을 확인하면 해당 주파수를 redistribution target selection을

위한 리스트에 포함한다. 만일 특정 주파수에 셀 리스트가 주어지고 redistribution

factors이 할당되어 있으면 단말은 신호가 가장 좋은 셀(best-ranked cell)에 대해

할당되었던 redistribution factor를 설정하고 redistribution target selection 위한 리스트에

포함한다. Redistribution target selection 위한 리스트에 포함된 주파수에 대해서만 해당

주파수에 단말들이 분포될 확률값(redistrRange)을 아래 수식과 같이 재산정한다.

각 주파수에 대한 redistrRange 에 따라 0 과 1 사이에 각각의 주파수에 해당하는

범위를 설정하고 0 과 1 사이의 임의의 값을 선정하여 해당하는 주파수를 redistribution

target 으로 선택한다. 단말은 선택된 주파수에 가장 높은 주파수 우선순위를 할당하고

종래의 서빙셀 재선택 절차를 수행한다. Release 13 에서는 MCLD 적용으로 인해 단말이

주파수에 할당된 확률을 기반으로 서빙셀 재선택 과정을 수행할 수 있으므로 서빙셀 및

다른 주파수들에도 단말들을 분산시킬 수 있다.


list target tionredistributor[j]redistrFac

]tor[redistrFac ]ge[redistrRan

j

해당주파수해당주파수

기술보고서

TTAR-06.0170 ７２

7.1 Extension of Dual Connectivity

Release 12에서 DC 기술을 표준화하여, 단말이 서로 다른 회사가 제조한 두 eNB와

표준에 따른 데이터 통신을 할 수 있게 되었다. 단말과 데이터 통신을 수행하는 두

eNB는 각각 MeNB 또는 SeNB라 일컬어진다.

Release 12에서는 표준화 일정 때문에 MeNB 또는 SeNB가 로컬 게이트웨이(local

gateway, LGW)와 함께 위치하는 경우를 고려하지 않았고, 멤버쉽 기반 그룹

제어(closed subscriber group, CSG) 기능을 지원하지 않기로 했다.

Release 13에서는 이러한 한계점을 극복하고자 LGW가 MeNB 또는 SeNB에 함께

위치하는 경우와 CSG 기능이 지원될 수 있도록 표준화 작업을 수행했다.

7.1.1 MeNB 또는 SeNB 와 함께 위치하는 LGW

홈 eNB(home eNB, HeNB) 또는 일반 eNB가 LGW와 함께 위치하게 되면 사용자의

데이터 패킷은 EPC를 거칠 필요 없이 단말에서 바로 PDN 또는 (H)eNB 내 다른 단말로

전달될 수 있다. 따라서 데이터 전송 지연 측면에서 이득이 있을 수 있다. 이러한 이점

때문에 Release 13에서는 LGW가 MeNB 또는 SeNB 와 함께 위치하는 경우를

고려하기로 했다.

참고로 S-GW와 함께 위치하는 LGW를 통한 데이터 통신은 MeNB와 SeNB가 같은

로컬 홈 네트워크(local home network, LHN)에 속하는 경우에 한해 이뤄질 수 있는

것으로 결정되었다. 이를 위해 Release 13에서 eNB 간에 LHN 식별자를 교환할 수 있게

되었다.

LGW 가 MeNB 와 함께 위치

LGW 를 통한 데이터 통신은 MCG 베어러 또는 스플릿(split) 베어러를 통해 이뤄질 수

있다. SCG 베어러를 통해서는 일반 P-GW 를 통한 데이터 통신 밖에 수행할 수 없다.

SCG 베어러를 통한 사용자 데이터 전송 경로에는 LGW 와 함께 위치한 MeNB 가

포함되지 않기 때문이다. 이에 따라 MeNB 는 LGW 를 통한 데이터 통신에 쓰일 베어러를

SCG 베어러로 설정하면 안 된다. 참고로, MeNB 가 특정 베어러를 MCG 베어러, SCG

베어러, 그리고 split 베어러 가운데 어떤 베어러로 설정할지 결정하는 것은 (표준화되지

않은) MeNB 내부의 자체적인 알고리즘을 따른다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ７３

(그림 7-1) LGW 가 MeNB 와 함께 위치하는 경우(3GPP TS 36.300)

(그림 7-1)을 참조하면, LGW 를 통해 데이터 통신하는 MCG(split) 베어러의 데이터

경로는 다음과 같다:

PDN ←<SGi 인터페이스>→ LGW ←<MeNB 내부 인터페이스>→ MeNB (←<X2-U

인터페이스>→ SeNB) ←<LTE-Uu>→ 단말

한편, 일반 P-GW 를 통해 데이터 통신하는 SCG 베어러의 데이터 경로는 다음과

같다:

PDN ←<SGi 인터페이스>→ P-GW ←<S5/S8 인터페이스>→ S-GW ←<S1-U

인터페이스>→ SeNB ←<LTE-Uu>→ 단말.

MCG 베어러 및 split 베어러로 설정된 베어러와 관련하여, SeNB 의 개입과 무관하게

EPC 동작이 수행되기 때문에, EPC 측면에서는 영향이 없고, RAN 에서도 사용자 데이터

패킷이 반드시 MeNB 를 거쳐가기 때문에 영향이 없다. 즉, DC 기술이 적용되지 않는

상황에서 LGW 가 (H)eNB 와 함께 위치하는 경우와 동일하게 동작한다.

LGW 가 SeNB 와 함께 위치

LGW 를 통한 데이터 통신은 SCG 베어러를 통해 이뤄질 수 있다. MCG 베어러 및

split 베어러를 통해서는 일반 P-GW 를 통한 데이터 통신 밖에 수행할 수 없다. Split

베어러를 통한 데이터 통신 경로에는 SeNB 가 포함되긴 하지만 PDN 과의 접점은 이미

P-GW 에서 이뤄졌기 때문에 SeNB 와 함께 위치한 LGW 는 포함되지 않기 때문에 split

베어러로 LGW 를 통한 데이터 통신을 수행할 수 없다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ７４

(그림 7-2) LGW 가 SeNB 와 함께 위치하는 경우(3GPP TS 36.300)

(그림 7-2)를 참조하면, LGW 를 통해 데이터 통신하는 SCG 베어러의 데이터 경로는

다음과 같다:

PDN ←<SGi 인터페이스>→ LGW ←<SeNB 내부 인터페이스>→ SeNB ←<LTE-

Uu>→ 단말

한편, 일반 P-GW 를 통해 데이터 통신하는 MCG(split) 베어러의 데이터 경로는

다음과 같다:

PDN ←<SGi 인터페이스>→ P-GW ←<S5/S8 인터페이스>→ S-GW ←<S1-U

인터페이스>→ MeNB (←<X2-U 인터페이스>→ SeNB) ←<LTE-Uu>→ 단말

일반적으로, LGW 사용 시 필요한 추가적인 동작은 다음 두 가지로 요약될 수 있다.

- eNB 가 LGW 의 IP 주소를 보내 MME 로 하여금 LGW 를 선택할 수 있게 하는 것

- MME 가 LGW 의 상향링크 TEID 를 보내 eNB 로 하여금 LGW 와 직접 통신할 수

있게 하는 것

SeNB 와 LGW 가 함께 위치한 경우를 생각해보면, SeNB 와 함께 위치한 LGW 를

사용하기 위해서는 SeNB 는 MME 에게 LGW 의 IP 주소를 전달할 수 있어야 하고,

MME 는 SeNB에게 LGW의 상향링크 TEID를 전달할 수 있어야 함을 알 수 있다. 그러나

SeNB 와 MME 사이에는 인터페이스가 정의되어있지 않아 정보를 주고 받을 수 없다.

따라서 SeNB 는 MeNB 를 통해 MME 와 정보를 주고받는다. 표 7-1 에 상술한 정보

전달에 쓰이는 S1-C 및 X2-C 인터페이스 메시지에 대한 내용이 정리되어 있다.

MeNB 는 SeNB 와 함께 위치한 LGW 의 IP 주소를 X2-C 인터페이스 메시지인 SENB

ADDITION REQUEST ACKNOWLEDGE 메시지를 통해 획득하거나 따로 X2-C

인터페이스를 통하지 않고, 설정(configuration) 정보를 통해 획득할 수 있다. MeNB 는

기술보고서

TTAR-06.0170 ７５

이렇게 획득한 LGW 의 IP 주소를 S1-C 인터페이스 메시지인 INITIAL UE MESSAGE

및/혹은 UPLINK NAS TRANSPORT 메시지를 통해 MME 에게 전달할 수 있다.

MME 는 S1-C 인터테이스 메시지인 E-RAB SETUP REQUEST 및/혹은 INITIAL

CONTEXT SETUP REQUEST 메시지를 통해 S-GW 로부터 수신한 LGW 의 상향링크

TEID 를 MeNB 로 전달할 수 있고, MeNB 는 이 정보를 X2-C 인터페이스 메시지인 SENB

ADDITION REQUEST 및/혹은 SENB MODIFICATION REQUEST 메시지를 통해 SeNB 로

전달할 수 있다.

<표 7-1> LGW 사용을 위한 정보 전달에 쓰이는 메시지

LGW 의 IP 주소 LGW 의 상향링크 TEID

X2-C SENB ADDITION REQUEST

ACKNOWLEDGE

SENB ADDITION REQUEST

SENB MODIFICATION REQUEST

S1-C INITIAL UE MESSAGE

UPLINK NAS TRANSPORT

E-RAB SETUP REQUEST

INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST

7.1.2 CSG 기능

CSG 기능을 지원하는 eNB 는 하나 이상의 CSG 식별자를 보유할 수 있다. 이 CSG

식별자가 나타내는 CSG 에 속한 단말만이, 즉, 해당 CSG 의 멤버인 단말만이, 이 eNB 를

통해 데이터 통신을 수행할 수 있다. CSG 기능은 HeNB 에서만 지원된다.

하이브리드(hybrid) CSG 기능을 지원하는 eNB 는 해당 CSG 의 멤버가 아닌 단말도

서비스할 수 있다. 다만, 해당 CSG 의 멤버가 아닌 단말에게는 데이터 통신 및 접근

측면에서 제한이 적용될 수 있다. Hybrid CSG 기능도 역시 HeNB 에서만 지원된다.

위 문단에서 일반적인 CSG 기능과 hybrid CSG 기능을 구분하여 설명했지만 보통

CSG 기능은 이 두 기능을 아울러 일컫는 표현이다.

Release 12 에서는 MeNB 와 SeNB 모두 (hybrid) CSG 기능을 지원하지 않았다.

Release 13 에서는 SeNB 가 hybrid CSG 기능이 지원되는 경우가 고려되었다. Release

13 에서도 Release 12 에서와 마찬가지로 CSG 기능을 지원하는 MeNB 는 고려되지

않았다.

Hybrid CSG 기능이 지원되는 HeNB 가 SeNB 로 추가되기에 앞서 MeNB 는 단말로부터

SeNB 의 후보가 될만한 셀들의 CSG 관련 정보를 수신한다. 이 CSG 관련 정보는 해당

셀의 CSG 식별자와 그 CSG 의 멤버 여부를 뜻한다. MeNB 와 SeNB 는 SeNB 추가

과정에서 이를 여과 없이 받아들인다. 즉, 단말이 결정한 CSG 멤버 여부를 신뢰한다.

이어 MeNB 는 CSG 관련 정보를 MME 로 전달하고 MME 는 CSG 멤버 여부를

검증한다. Split 베어러의 경우에는 S1-C: UE Context Modification Indication 과정을 통해,

기술보고서

TTAR-06.0170 ７６

SCG 베어러의 경우에는 S1-C: E-RAB Modification Indication 과정을 통해 이뤄진다.

만약 MME 로부터 CSG 멤버 검증 결과가 단말이 보낸 정보가 잘못 되었다는 것을

나타내면, MeNB 는 X2-C: SeNB Modification 과정을 통해 SeNB 에게 알린다.

7.2 RAN Sharing Enhancements

이동통신 시스템 설치투자 비용감소 또는 이동통신 사업자 사이의 합병 등의

까닭으로, 여러 이동통신 사업자가 이동통신 시스템 내의 구성요소를 공유할 필요가

있을 수 있다. 이동통신 시스템 내의 구성요소 가운데서도 설치투자 비용이 가장 많이

들어가는 축에 들어가는 eNB 로 구성된 RAN 이 주로 공유되는 대상이다. 4 세대 이동통신

시스템은 초기 표준화 단계부터, 다시 말해 Release 8 부터, 이동통신 사업자 간에

RAN 을 공유하는 것(RAN sharing)을 염두에 두고 설계되었다.

이에 따라 위치 등록, 핸드오버 등의 기본적인 이동통신을 위한 절차는 RAN 공유가

지원되도록 설계되었지만, 모든 절차가 RAN 공유를 충분히 염두에 두고 설계된 것은

아니다. 이에 따라 RAN3 실무반은 RAN 공유를 충분히 염두에 두지 않고 설계한 절차를

개선하고, 공유된 RAN 을 관리하기 편하게 하기 위한 신규 절차를 만들었다. 다시 말해,

개선 제어 평면(control plane) 과부하 제어 절차를 개선하고 무선 자원 사용량 보고

절차를 새로 만들어 원활한 RAN 공유 지원을 도모했다.

7.2.1. Control plane 과부하 제어 절차

이동통신 시스템의 EPC 에 속한 control plane 개체인 MME 는 과부하 상태에

놓여있음 및 과부하 상태가 해소되었음을 eNB 에게 알릴 수 있다. 이를 위해 MME 는

eNB 로 OVERLOAD START 메시지 및 OVERLOAD STOP 메시지를 보낼 수 있다.

공유된 RAN 의 eNB 는 여러 PLMN 식별자를 지원해야 한다. 여기서 PLMN 식별자는

이동통신 사업자가 보유하는 이동통신 시스템마다 할당되는 고유한 식별자를 지칭한다.

이동통신 시스템은 이동통신 사업자가 보유하는 가장 중요한 자산 중의 하나이기 때문에

이 PLMN 식별자는 종종 편의를 위해 이동통신 사업자 자체를 식별하는 데에도 쓰인다.

이 여러 PLMN 식별자를 지원하는 eNB 는 각각 하나의 PLMN 식별자를 지원하는 여러

MME 와 연결될 수도 있고, 여러 PLMN 식별자를 지원하는 하나의 MME 와 연결될 수도

있다. 각각의 경우를 복수사업자 코어 네트워크(multi-operator core network, MOCN)

시나리오 및 게이트웨이 코어 네트워크(gateway core network, GWCN) 시나리오라고

칭한다. 물론 두 경우가 혼합된 시나리오가 있을 수도 있다. 아래 그림은 MOCN

시나리오 및 GWCN 시나리오를 도식화한 것이다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ７７

(그림 7-3) MOCN 시나리오(왼쪽) 및 GWCN 시나리오(오른쪽)

MOCN 시나리오에서는 어떤 MME 가 OVERLOAD START 및 OVERLOAD STOP

메시지를 보냈느냐에 따라 eNB 는 자연스럽게 PLMN 별 과부하 정보를 알 수 있다.

그러나 GWCN 시나리오에서는 MME 또한 여러 PLMN 이 공유하기 때문에 과부하 정보를

보낼 때 따로 PLMN 정보를 알려주지 않으면 eNB 는 PLMN 별 과부하 정보를 알아차릴

수 없다. 따라서 Release 13 에서는 OVERLOAD START 및 OVERLOAD STOP 메시지가

PLMN 에 따른 과부하 정보를 보낼 수 있도록 하는 것을 목표로 표준화 작업을

진행하였다.

Release 12 에서도 이 두 개의 메시지들은 PLMN 식별자를 담을 수 있었다. 좀더

구체적으로 이들은 MME 식별자(globally unique MME identifier, GUMMEI)를 포함할 수

있었는데, GUMMEI 는 PLMN 식별자를 담는다. 따라서 Release 13 에서는 따로

프로토콜을 변경할 필요 없이 이 GUMMEI 를 이용하여 PLMN 별 과부하를 알리는 데

쓰도록 하기로 결정했다.

Release 12 까지 OVERLOAD START 및 OVERLOAD STOP 메시지에 담긴 GUMMEI 는

HeNB 및 중계 노드(relay node, RN)가 설치된 경우에 한해 PLMN 별 과부하를 알리기

위함이 아닌 다른 목적으로 쓰였다. HeNB 는 바로 MME 로 연결되지 않고 HeNB-GW 를

통해 MME로 연결될 수 있다. 비슷하게 RN도 바로 MME로 연결되지 않고 제공자(donor)

eNB(DeNB)를 통해 MME 로 연결된다. HeNB-GW 및 DeNB 는 각각 HeNB 및 RN 에게

MME 로 보인다. 보다 구체적으로, HeNB 와 RN 은 각각 HeNB-GW 및 DeNB 를 HeNB-

GW 와 DeNB 에 연결된 모든 MME 의 GUMMEI 를 지원하는 MME 로 보인다. 따라서 어떤

MME 가 과부하 정보를 보내면, HeNB-GW 및 DeNB 는 해당 MME 가 지원하는

GUMMEI 만 OVERLOAD START 및 OVERLOAD STOP 메시지에 담아서 각각 HeNB 및

RN 으로 전달한다. 이에 따라 OVERLOAD START 및 OVERLOAD STOP 메시지는

선택적으로 GUMMEI 를 담을 수 있도록 설계되어있었다.

Release 13 에서는 이 GUMMEI 를 담을 수 있는 경우를 확장하여 프로토콜 변경은

없게 하면서 새로운 기능(PLMN 별 MME 과부하 정보 전달)이 지원되도록 하였다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ７８

(a)

(b)

(그림 7-4) Release 13(a)과 12(b)에서 OVELOAD START/STOP 메시지의 GUMMEI 포함 여부

PLMN 별 control plane 과부하 정보를 획득한 eNB 는, 예를 들어 PLMN 별 단말 접근

제어 등의 절차를 수행하여, PLMN 별로 과부하를 제어한다.

7.2.2 무선 자원 사용량 보고 절차

각 PLMN 별로 공유된 eNB 의 무선 자원을 얼마나 사용했는지를 알면 여러 모로

이동통신 시스템 관리에 유리할 수 있다. 예를 들어, 더 많은 무선 자원을 사용하는

PLMN 측에서 더 많은 비용을 부담하게 할 수 있고, 공유된 eNB 에 제일 비용을 적게 댄

PLMN 의 무선 자원 사용량을 제한할 수도 있다.

이에 따라 이동통신 시스템을 관리하는 개체, 즉, OAM 은 eNB 로부터 각 PLMN 별

나아가 QoS 프로필 별 무선 자원 사용량을 보고받을 수 있도록 하는 절차가 새로

설계되었다.

OAM 은 특정 PLMN 식별자 및 특정 QoS 프로필에 대한 무선 자원 사용량을

보고하도록 eNB 를 설정할 수 있다. 이때 보고 기준도 함께 설정할 수 있다. eNB 는

기술보고서

TTAR-06.0170 ７９

설정된 정보에 따라 PLMN 식별자 및 QoS 프로필 별 무선 자원 사용량을 OAM 에

보고한다. 이때 무선 자원 사용량의 기준은 패킷 데이터 수렴 프로토콜(packet data

convergence protocol, PDCP) 계층의 서비스 데이터 유닛(service data unit, SDU)의

비트 수에 해당한다.


8.1 제어 채널 간섭 제거 수신기

Release 12 까지의 간섭제거 수신기는 데이터 수신 성능을 향상시키기 위해 셀 내

layer 간 간섭, 셀 간 데이터 채널 간섭을 제어/제거하거나 셀 간 협력을 통한 기술들을

표준화하고 그에 대한 요구 성능을 표준에 반영하였다. 그러나 하향 제어 채널 수신

성능 개선에 대한 기술은 반영되지 않았다. 이에 2015 년 6 월 3GPP RAN 68 차 총회에서

하향 제어 채널의 용량과 수신 성능을 향상시키기 위한 제어 채널 간섭 제어 수신기

WI 을 승인하여 2016 년 6 월까지 제어 채널에 대한 수신기 구조 결정과 그에 대한

성능을 표준에 반영하였다.

제어 채널의 간섭 제어 수신기 목적은 인접 셀 제어 채널로부터의 간섭을 제어하여

제어 채널 수신 성능을 향상시키고 수신 성능 향상을 통해 기지국의 제어 채널

스케줄링이 전력 제어 및 PDCCH CCE aggregation level (AL)을 낮게 할당함으로써 제어

채널의 자원 할당을 최적화 하여 더 많은 사용자 또는 데이터 채널의 자원을 증가를

통해 시스템 수율을 향상시키는데 있다.

8.1.1 제어 채널 간섭 제어 수신기 구조

Release 13 에서 결정된 제어 채널 영역 간섭 제어 수신기 구조는 제어 채널과

네트워크 동기화 여부에 따라 아래 표와 같이 구분된다.

<표 8-1> 제어 채널 영역 간섭 제어 수신기

제어 채널 동기식 네트워크

(Synchronous network)

비동기식 네트워크

(Asynchronous network)

PDCCH/PCFICH Type A and Type B Type A without CRS-IC

PHICH Type A and Type B Type A without CRS-IC

EPDCCH Type A Type A without CRS-IC

Type A 수신기는 ‘symbol based linear minimum mean square error interference

rejection combining plus CRS interference cancellation (LMMSE-IRC + CRS-IC)’으로,

기술보고서

TTAR-06.0170 ８０

Type B 수신기는 ‘symbol based enhanced linear minimum mean square error

interference rejection combining plus CRS interference cancellation (E-LMMSE-IRC +

CRS-IC)’으로 TS 36.101 표준에 정의 되었다.

Type A 와 Type B 에 공통적으로 적용되는 CRS-IC 는 Release 11 FeICIC 에서

적용되었던 구조와 같으며 제어 채널 간섭 제어에서도 CRS-IC 동작을 위해 ‘CRS-

AssistanceInfo’의 RRC 시그널링을 재사용하여 간섭셀의 CRS AP (Antenna Port)수,

MBSFN configuration, Cell ID 의 정보를 기지국으로부터 받는다. 단, 비동기식

네트워크에서는 CRS-IC 동작을 위해서는 단말 수신기의 복잡도가 크게 증가하여 간섭셀

CRS-IC 를 고려하지 않는다.

Type A 수신기는 Release 11 에서 정의된 IRC 수신기 구조로 인접 셀 간섭 제어를

목적으로 수신 빔 포밍에 의해 수신 SINR 을 MMSE 관점에서 통계적으로 최대화

함으로써 간섭 제어를 수행한다. Type A 수신기는 간섭셀에 대한 정보와 무관하게

동작하여 성능 이득에 제한적이나 다양한 네트워크 환경에 범용적으로 사용이

가능하다는 장점이 있다.

Type B 수신기인 enhanced IRC 수신기는 Type A IRC 수신기에서의 부정확한 간섭과

잡음에 대한 공분산 행렬 (Covariance Matrix) 추정에 있어 추가적인 간섭셀의 채널

추정을 통하여 간섭과 잡음에 대한 오차 공분산 행렬의 추정 정확도를 향상시켜

수신기의 성능을 향상시키는 방법이다. 간섭셀에 대한 유효 채널 추정 동작이 추가되어

Type A 수신기보다 복잡도가 증가하고 네트워크 환경에 따라 사용이 제한적인 단점이

있다. 그 예로, EPDCCH 에 대한 Type B 수신기는 간섭셀에 대해 Release 12 NAICS 에서

적용했던 DM-RS 기반 정보를 검출해서 채널 추정을 해야 하기 때문에 복잡도 증가와

제어 채널 수신 처리 시간을 고려하여 표준에서 배제되었다. 또한 간섭셀의 유효 채널을

추정하기 위해서는 (그림 8-1)과 같이 간섭셀의 제어 채널 영역이 서빙셀의 제어 채널

영역과 겹치는 심볼에 대해서만 가능하기 때문에 간섭셀에 대한 제어 채널 영역 길이인

CFI 값을 추가로 검출해야 하나 복잡도 증가를 고려하여 CFI 값을 추가로 검출하는

동작을 배제하고 요구 성능을 정의하였다. 실제 네트워크 환경에서는 (그림 8-1)과 같이

서빙셀과 간섭셀의 제어 채널 영역이 달라서 제어 채널의 모든 심볼에서 간섭셀의 유효

채널 추정이 불가능하다. 따라서 서빙셀과 간섭셀의 제어 채널 영역이 항상 겹치는

첫번째 심볼에 대해서만 Type B 수신기로 동작을 하고 나머지 제어 채널 심볼에서는

Type A 수신기로 동작하게 된다.

기술보고서

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(그림 8-1) 서빙셀과 간섭셀의 제어 채널 영역이 다른 경우의 예

8.1.2 제어 채널 간섭 제어 수신기 예외 동작

앞서 언급했듯이, 수신단의 간섭 제어 동작을 위해서는 간섭셀의 유효 채널 추정과

CRS-IC 동작으로 인해 수신기 복잡도가 증가하고 이는 단말의 추가적인 전력 소모가

생긴다는 의미로 해석할 수 있다. 이러한 추가적인 수신기 동작은 데이터 수신을

위해서도 동작하기 때문에 큰 문제가 되지 않을 수 있으나, (그림 8-2)와 같이 데이터

수신이 없을 경우 단말은 전력 소모를 줄이기 위해 DRX (Discontinuous Reception)

모드로 동작할 수 있게 된다. 이와 같은 동작 모드를 C-DRX (Connected DRX)라고 한다.

단말은 C-DRX 에서 제어 채널의 PDCCH 를 주기적으로 모니터링하여 자신에게 할당된

데이터 존재 유무를 판단한다.

(그림 8-2) C-DRX 동작 예

단말이 C-DRX 에서 PDCCH 모니터링을 위해 Type A 나 Type B 수신기를 사용할

경우 기본적인 C-DRX 에서 추구하는 단말의 전력 소모 감소의 효과를 얻지 못하게 된다.

이를 방지하기 위해 3GPP 표준에서는 C-DRX 구간에서 단말이 기본 수신기인 MRC

(Maximum Ratio Combining) 수신기로 fallback 동작을 하는 것에 대해 허용한 바 있다.

8.1.3 제어 채널 간섭 제어 수신기 요구 성능

기술보고서

TTAR-06.0170 ８２

3GPP RAN WG4 에서 고려한 간섭 제어 수신기 검증 환경은 Release 12 NAICS 에서

사용하였던 2 개의 간섭셀 환경을 기반으로 각 간섭셀 간섭 크기(INR)를 [13.91

3.34]dB 를 사용하였다. (그림 8-3)과 (그림 8-4)에서 보듯이 간섭 환경이 큰 경우 모든

제어 채널에 대해 Type A 와 Type B 수신기는 기본 수신기와 비교하여 약 2~4dB 의

성능 이득이 관찰 된다. 이러한 성능 이득은 단말 입장에서는 제어 채널의 수신 성능

향상을 통한 데이터 수신 율 증가 및 전송 속도 향상을 얻을 수 있고, 기지국

입장에서는 향상된 하향 링크 성능을 바탕으로 PDCCH CCE AL 을 낮추어 운용하는

것을 가능케 함으로써, 제어 채널 영역 자원 할당을 감소 및 데이터 영역의 자원 할당

증가를 통하여 전체 시스템 측면에서 지원할 수 있는 사용자 혹은 시스템 수율을 향상

시키는 장점이 있다.

(그림 8-3) 동기식 네트워크에서 PDCCH/PCFICH/PHICH BLER 성능(source: R4-163227)

(그림 8-4) 동기식 네트워크에서 EPDCCH BLER 성능(source: R4-163227)

3GPP RAN WG4 에 반영된 Type A 와 Type B 수신기 요구 성능 정의를 위한 최종 test

cases 는 아래와 같다.

- 동기식 네트워크에서 PDCCH / PCFICH / PHICH

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 810

-2

10-1

100

SINR, dB

PD

CC

H/P

CF

ICH

Pm

-ds

g

PDCCH, AL 2, DCI 2, EPA-5Hz

Baseline

Type A

Type B

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 810

-3

10-2

10-1

100

SINR, dB

PH

ICH

Pm

-an

PHICH, R.19, EPA-5Hz

Baseline

Type A

Type B

-20 -15 -10 -5 0 5 1010

-2

10-1

100

SINR, dB

BL

ER

EP

DC

CH

DC

I

EPDCCH, AL2, Localized, EPA-5Hz

Baseline

Type A

기술보고서

TTAR-06.0170 ８３

서빙셀과 간섭셀의 제어 채널 영역

Type A 수신기: CFI = 3

Type B 수신기: CFI = 1

Reference Receiver BW AL Antenna

configuration CRS pattern

Duplexing

Receiver Type A 10 MHz 2 CCE 2 x 2 Low Colliding TDD

Receiver Type B 10 MHz 2 CCE 2 x 2 Low Colliding FDD/TDD

Receiver Type A

Receiver Type B 10 MHz 4 CCE 2 x 2 Low Non-colliding FDD/TDD

- 비동기식 네트워크에서 PDCCH / PCFICH / PHICH

서빙셀과 간섭셀의 제어 채널 영역

Type A 수신기: CFI = 3

Reference Receiver BW AL Antenna

configuration CRS pattern

Duplexing

Receiver Type A 10 MHz 2 CCE 2 x 2 Low Non-

colliding FDD

- 동기식/비동기식 네트워크에서 EPDCCH

Reference

Receiver BW Type

Interference

model CRS pattern

NW

type Duplexing

Receiver type

A

10 MHz Localized No PDSCH Non-colliding Sync FDD, TDD

10 MHz Distributed Full PDSCH

(TM9) Colliding Sync TDD

10 MHz Distributed Full PDSCH

(TM3) Non-colliding Async FDD

8.2 4RX 지원 단말

다중 송수신 기법은 다이버시티 이득/공간 다중화 이득으로 인한 수신 성능 향상을

기반으로 시스템의 용량을 증가시킬 수 있는 중요한 요소로서, Release 8 부터 시작된

LTE 규격에서는 송신 측면에서는 Release 10 에서 최대 8 layer 에 대한 전송이 가능한

물리 계층 규격이 도입된 바 있다. 반면, 수신 측면에서는 수신 성능과 단말 구현의

기술보고서

TTAR-06.0170 ８４

복잡도를 감안하여 2 Rx 안테나 수신기를 기본성능으로 채택하고 이에 대한 관련 규격을

적용해 왔다. 최근 데이터 사용량 증가 및 단말 구현 기술 진보에 따라 물리 계층

규격의 변경 없이 성능 이득을 얻을 수 있는 다중 수신 안테나에 대한 요구가 증가하게

되었다. 관련하여 Release 13 에서는 처음으로 4 Rx 안테나 수신기의 표준 도입을

목표로 2014 년 12 월 3GPP RAN 66 차 총회에서 4 Rx 수신기에 대한 SI 를 승인하여

2015 년 3 월까지 3 개월간 RF/RRM/Demodulation 측면에서 타당성에 대한 연구를

진행하였다. 또한 타당성 연구에 이어서 2015 년 3 월 3GPP RAN 67 차 총회에서 Release

13 에 대한 4Rx 안테나 수신기를 WI 으로 승인하여 표준화를 목표로 진행하고 있다.

이러한 4 Rx 안테나 수신기 WI 은 Release 13 WI 으로 승인되었지만, 그에 대한 적용은

Release 와 상관없이 Release 10 부터 독립적으로 적용하기로 결정되었다.

4 Rx 안테나 수신기 WI 의 도입에 따라 물리 계층 규격에서 정의된 4 Tx 전송과

결합하여, 최대 4 개의 MIMO stream 전송을 지원할 수 있게 되었으며, 그에 따라 성능

측면에서, 다양한 환경에서의 다이버시티 이득으로 인한 수신 감도 향상과 공간

다중화에 의한 더 높은 사용자 전송률을 보장하여, 전반적인 시스템 용량 증대에

기여하게 되었다.

8.2.1 시그널링 관련 변경 사항

Release 10 부터의 LTE 규격은 DM-RS 기반 전송 방식인 TM9/TM10 에 대해 최대 8

layer 에 대한 MIMO 전송 규격을 지원한다. 반면, CRS 기반의 전송 방식인 TM3/TM4 은

최대 4 개의 송신 안테나 포트를 사용하고, 상위 Signaling 규격으로는 한 단말은 최대

2 layer 만 제한하여 전송이 가능하였다. 이러한 제약을 극복하기 위하여 기존 CRS 기반

전송 방식에서도 4 layer 를 지원하기 위한 추가적인 시그널링이 요구됨에 따라

fourLayerTM3-TM4-r10 과 fourLayerTM3-TM4-perCC-r12 시그널링이 각각 Release 10

과 Release 12 에 추가되었으며, 해당 시그널링의 지원 여부에 따라서, 4Rx 단말에서의

4 Layer 지원이 결정된다.

8.2.2 RF 시험 규격

4 Rx 관련 RAN4 RF 요구사항은 Rx RF 쪽만 변경되었다. LTE 의 Rx RF 요구사항은

기본적으로 수신감도(Reference Sensitivity) 를 정의하고, 나머지 요구사항은 수신감도를

기반으로 정의되어 있다. 이를 기반으로 4Rx 안테나 수신기 RX RF 의 실질적인 변경

사항은 수신감도 요구사항만 추가된 것으로 이해할 수 있다. 수신 감도 시험 규격은

주파수 대역에 따른 RF 소자의 특성이 감안되어, 주파수 대역 별로 각기 다른 값을 가질

수 있게 된다. 4 Rx 의 경우, 모든 주파수 대역에 대한 수신 감도 요구사항을 동시에

진행하기 불가능하므로, WI 시작과 함께, 사업자의 요구를 바탕으로 6 개의 주파수

기술보고서

TTAR-06.0170 ８５

대역에 대하여 먼저 시험 규격 정의를 시작하기로 합의한 바 있다. 6 개의 주파수 대역과

그에 따른 성능 규격은 표 8-2 와 같다.

<표 8-2> LTE 4 Rx 단말 수신 감도(PREFSENS) 시험 규격

E-UTRA

Band

DL operating band Channel bandwidth

FDL_low – FDL_high 1.4 MHz

(dBm)

3 MHz

(dBm)

5 MHz

(dBm)

10 MHz

(dBm)

15 MHz

(dBm)

20 MHz

(dBm) Δ2Rx-4Rx

Duplex

Mode

2 1930 MHz–1990 MHz [-105.4] [-102.4] [-100.7] [-97.7] [-95.9] [-94.7] [2.7] FDD

3 1805 MHz–1880 MHz [-104.4] [-101.4] [-99.7] [-96.7] [-94.9] [-93.7] [2.7] FDD

…

7 2620 MHz–2690 MHz [-100.7] [-97.7] [-95.9] [-94.7] [2.7] FDD

…

20 791 MHz–821 MHz [-99.7] [-96.7] [-93.9] [-92.7] [2.7] FDD

…

39 1880 MHz–1920 MHz [-102.7] [-99.7] [-97.9] [-96.7] [2.7] TDD

…

42 3400 MHz–3600 MHz [-101.2] [-98.2] [-96.4] [-95.2] [2.2] TDD

NOTE : The signal power is specified per port.

수신 감도 요구사항은 기본적으로 수신 안테나 개수가 기존 규격인 2 Rx 수신기

대비 2 배 증가하였으므로, 이론적으로는 3 dB 의 성능 향상이 있을 수 있지만, RF

소자의 특성 및 채널 추정 오차 등을 감안하여 기존 2 Rx 요구사항 대비 2.7 dB (Band

42 는 고주파에서 RF 소자 특성을 감안하여 2.2 dB) 성능 향상을 요구하는 것으로 결론

지었다.

8.2.3 Demodulation 시험 규격

4Rx 안테나 수신기 WI 의 Demodulation 은 크게 기존 요구사항에 기반하여 2 Rx

대비 증가된 다이버시티 이득을 검증하기 위한 요구사항과, 4x4 MIMO 의 공간 다중화로

인하여 3/4 Layer 지원에 관한 요구사항으로 나뉠 수 있다.

다이버시티 이득을 검증하기 위한 시험 규격은 데이터 전송을 위한 PDSCH 뿐만

아니라, 제어채널인 PDCCH/PCFICH, PHICH, EPDCCH 까지 포함하여 요구사항을

정의하였으며, 관련 요구사항은 기존 2 Rx 대비 큰 폭으로 향상 되었다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ８６

3/4 Layer 지원을 위한 요구사항은 데이터 전송을 위한 PDSCH 만 적용되며, TM3/4/9

전송 모드 상에서 각 3/4/4 layer 에 대한 시험 규격을 새로 추가하였다. 표 8-3 에 4 Rx

demodulation 관련하여 새로이 추가된 시험 규격이 기존 2 Rx 시험 규격과 함께

제시되어 있다. Test Case 의 괄호 안 숫자는 3GPP TS 36.101 표준 규격의 chapter 및

section 번호이다.

<표 8-3> LTE 4 Rx 단말 Demodulation 신규 시험 규격

Test case Transmission

mode

Antenna

configuration

Fading

channel

Modulation

format

SNR4Rx

(dB)

SNR2Rx

(dB)

PDSCH

(8.10.1)

4

TM2 2x4 Medium EVA5 16QAM 3.9 6.8

TM3 2x4 Low EVA70 16QAM 8.0 13.0

TM6 w/ IRC 2x4 Low EVA5 16QAM -2.3 0.8

TM4 4x4 EPA5 64QAM 2Layer 10.1 14.7

TM4 4x4 EPA5 256QAM 2Layer 18.0

TM9 w/ IRC 2x4 EVA5 QPSK -3 -1.1

TM9 2x4 ETU5 16QAM 2 Layer 9.2 14.2

TM3 4x4 EVA70 16QAM 3 Layer 15.1

TM4 4x4 EPA5 16QAM 4 Layer 14.8

TM9 4x4 EPA5 16QAM 4 Layer 18.4

PDCCH/PCFICH

(8.10.2)

Single Tx 1x4 ETU70 8CCE -5.4 -1.7

2 Tx 2x4 EVA70 4CCE -3.5 -0.6

4 Tx 4x4 MediumA XPol EPA5 2CCE -0.4 6.3

PHICH

(8.10.3)

Single Tx 1x4 ETU70 1.6 5.5

2 Tx 2x4 EVA70 0.6 4.4

4 Tx 4x4 EPA5 0.1 6.1

EPDCCH

(8.10.4)

Distributed 2x4 EVA5 4 ECCE -0.7 2.6

2x4 EVA70 16 ECCE -5.8 -3.2

Localized 2x4 EVA5 2 ECCE 6.5 12.2

2x4 EVA5 8 ECCE -1.5 2.5

8.2.3 CSI 시험 규격

통상적으로 LTE 규격에서 CSI(Channel State Information) 는 CQI(Channe3l Quality

Indicator) / PMI(Precoding Matrix Indicator) / RI(Rank Indicator) 를 통칭하며, 이러한 CSI

시험 규격 또한 4 Rx 지원에 따라 CSI 각 항목의 목적에 부합하는 전제 하에서 최소한의

단말 시험 규격을 추가하였다.

CQI 시험 규격의 경우, 4 Rx 하에서 수신 성능 증가에 따른 CQI 추정의 정확도를

보기 위한 AWGN 및 Fading 채널 하에서 FDD/TDD 모드에 대하여 각각 다음에 제시된

기술보고서

TTAR-06.0170 ８７

6 개의 시험 규격이 추가되었으며, 이중에는 새로 지원이 되는 Rank 3/4 를 검증하기

위한 시험 규격도 포함되어 있다.

• AWGN

- Test 1: CRS Rank 1: TM1 based on 9.2.1.1 & 9.2.1.2

- Test 2: CSI-RS Rank 2: TM9 based on 9.2.3.1 & 9.2.3.2

- Test 3: CRS Rank 3 and/or 4: TM4 based on 9.2.2.1 & 9.2.2.2

- Test 4: CSI-RS Rank 3 or 4: TM9 based on 9.2.3.1 & 9.2.3.2

• Fading

- Test 5: CRS Rank 1: TM1. Based on 9.3.5.1

- Test 6: CSI-RS Rank 1. TM9, Based on 9.3.5.2

PMI 시험 규격의 경우, Closed Loop MIMO 전송 시 채널의 용량을 최대화 하는

precode matrix 를 검출하는 성능을 시험하기 위한 항목으로, Tx 에 적용되는 안테나

포트에 따라 시험 규격이 정해진다. 하지만 4 Rx 의 도입에 따라 LTE 의 Release-10

규격부터 TDD 에서 지원되는 TM9 의 8 Tx 전송의 실현이 구체화 되었고, 이에 따라 8x4

송수신 안테나 구성 하에서 1 Layer PMI 이득을 검증하는 하나의 시험 규격이 TDD 에

대하여 새로이 정의되었다.

RI 시험 규격의 경우, 채널의 최적 rank 검출의 정확도를 검증하는 것을 목적으로

하는 것으로 최대 rank 4 를 지원할 수 있는 4x4 MIMO 지원에 따라 기존 rank 2 까지만

존재하던 시험 규격을 rank 3 이상으로 확장하여 새로이 하나의 시험 규격이 추가되었다.

8.2.4 RRM 시험 규격

4Rx 수신기의 RRM 시험 규격은 주로 4 Rx 수신에 의한 PDCCH 채널 수신 성능

향상을 반영하는 방향으로 진행되었다. 이에 따라, RRM 중에서 PDCCH 채널의 BLER 와

직접적인 연관이 있는 RLM(Radio Link Monitoring) 관련 시험 규격이 기존 2 Rx 대비 [3

dB] 증가하였다.

8.2.5 Demodulation / RRM Test applicability

앞서 언급된 바와 같이 4 Rx WI 이 도입됨에 따라 여러 시험 규격이 추가되었다.

하지만, 기존 모든 LTE 시험 규격을 4 Rx 로 새로이 정의하는 것은 지나치게 많은 표준

작업을 요구한다. 또한 2Rx 혹은 4 Rx 지원은 단말의 형상 및 지원 주파수 대역 별로

기술보고서

TTAR-06.0170 ８８

상이하므로, 통상적으로 복수의 주파수 대역을 지원하는 단일 단말은 주파수 대역 별로

2Rx 혹은 4 Rx 동작이 혼재되어 있는 있으며, 이러한 상황하에서 어떤 시험 규격을

적용할 지에 대한 논의가 대두되었다. 이에 3GPP 는 다음과 같이 단말을 분류하고 이에

대한 논의를 분리하여 진행하였다.

• Type 1 단말: 지원하는 주파수 대역 중 특정 주파수 대역만 4 Rx 수신이 가능한

단말

• Type 2 단말: 모든 지원하는 주파수 대역에서 4 Rx 수신이 가능한 단말

Type 1 단말의 경우 2 Rx 시험은 2 Rx 를 지원하는 주파수 대역에서 4 Rx 안테나

포트 중에서 단말 제조 업체에서 명시한 2 개의 Rx 안테나 포트를 기존 시험 방법에서

제시된 바와 같이 연결하고, 2 Rx 시험 규격을 적용하여 검증하게 되며, 4 Rx 시험 규격은

4 Rx 주파수 대역에서 새로이 추가된 4 Rx 시험 규격만 검증하는 것으로 결론지었다.

Type 2 단말의 경우, 현재 논의가 진행 중이며, 이에 대한 구체적인 시험 절차는 추후

확정 될 예정이다.

8.2.6 향후 진행 상황

이상에서 언급한 4 Rx 안테나 수신기 WI 는 2016 년 6 월 RAN 72 차 총회에서 WI

종료를 목표로 두고 있으며, Release 13 WI 에서는 Single CC 에 대한 성능을 위주로

진행되었으며, 다음과 같은 문제는 아직 논의 중에 있다.

• Tx EVM / SDR requirements for 4 Layer

• Type 2 UE Test applicability

• CA for 4 Rx

• 4 Rx Advanced receiver

8.3. Enhanced D2D

Release 13 enhanced D2D(eD2D)는 기존 Release 12 D2D 와 거의 동일하지만, 2 가지

큰 차이점이 있다. 첫 번째는, Release 12 에서는 D2D 단말을 찾기 위한 디스커버리가 셀

안에서만 지원된 반면, Release 13 에서는 셀 밖에서도 지원된다는 것이고, 두 번째는,

D2D 통신과 D2D 디스커버리가 Pcell, Scell(2nd 서빙셀), 그리고 비서빙(non-serving)셀

반송파에서도 지원가능하도록 다중 반송파에서 기존의 LTE 동작과 D2D 동작을 동시에

기술보고서

TTAR-06.0170 ８９

지원할 수 있도록 한 것이다. 이런 2 가지 차이점이, enhanced D2D 규격에 반영이

되었다. 본 절에는, 관련 D2D 의 RF 및 RRM measurement 규격을 설명한다.

8.3.1. Enhanced D2D RF 요구 사항

Release 12 D2D 동작은 단일 반송파에서 D2D 와 WAN(Wide Area Network) 이 운용

시나리오에 따라서 동작하도록 표준 규격을 정의하였으나, 실제 D2D 단말은 기존에

정의된 다양한 operating 주파수 대역에서 LTE 동작을 유지하면서도 D2D 단말 간에

data 를 송수신할 수 있어야 한다. 따라서 Release 13 에서는 그림 8-5 와 같이 기존의

LTE 동작과 D2D 동작을 다중 반송파에서 동시에 동작할 수 있도록 단말 RF 규격을

추가하는데 주안점을 두었다.

(그림 8-5) Release 13 에서 고려한 enhanced D2D 단말 RF 구조 (source: R4-156116)

한가지 Release 13 에서의 주요 특이점은 다중 반중파에서의 WAN 과 D2D 동작을

아래의 표 8-4 와 같이 inter-band 인 경우에만 표준에서 정의 하였으며, intra-band

에서의 WAN-D2D 동시 동작은 WAN 의 uplink 주파수와 D2D 의 sidelink 주파수가

인접한 경우, WAN 송신 신호의 D2D 수신 대역에 미치는 self-interference 영향 때문에,

표준을 정의하지 않았다. 3GPP 에서는 위의 그림 8-5와 같이 WAN (CA 포함)과 D2D 의

다중 반송파에서의 동시 동작을 고려할 때, 다음의 4 가지 동작 case 를 고려하여 RF

규격을 설정하였다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ９０

<표 8-4> Inter-band E-UTRA ProSe/E-UTRA operating bands

E-UTRA ProSe Band Note 1 E-UTRA band / E-UTRA CA band Note 2

2 4

CA_2-4Note 3

28 1

CA_1-28Note 3

NOTE 1: As specified in Table 5.5D-1[TS36.101]

NOTE 2: As specified in Table 5.5-1 and Table 5.5A-2 [TS36.101]

NOTE 3: Applies when E-UTRA uplink is assigned to one E-UTRA band and ProSe

operation is restricted to the uplink frequencies paired with either PCC or SCC.

NOTE 4: The concurrency for E-UTRA ProSe Direct Discovery with E-UTRA

uplink/downlink applies after allowing for any transmission and/or reception gap

requested by the UE.

1) WAN Tx + D2D Tx operation:

2UL inter-band CA와 유사한 동작, Tx power 결정시 WAN 송신 신호에

우선 순위를 두어 Tx power 결정.

2) WAN Tx + D2D Rx operation:

Inter-band 인 경우에 Tx leakage 영향이 D2D 수신 대역에 미치지 않을

경우 사용 가능하고, intra-band 인 경우 사용 불가능.

3) WAN Rx + D2D Tx operation:

WAN 과 동일한 동작이므로 문제 없음

4) WAN Rx + D2D Rx operation

D2D 전용 수신 RFIC 또는 deactivated RF chain 있는 경우 사용 가능

일반적으로 송신 RF 규격은 2UL inter-band CA 를 기본적으로 고려하여 규격을

작성하였고, 수신 RF 규격은 D2D 가 비서빙셀(non-serving cell) 과 Scell (2nd cell) 로

동작하는 경우만을 고려하여 단말 수신 감도를 정의하였다. D2D 단말이 Pcell 에서

동작하는 경우에는 Half Duplexer 로 인하여 WAN 과 D2D 가 동시 동작을 할 수 없기

때문에 배제하였다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ９１

(그림 8-6) eD2D UE Tx/Rx operation (source: R4-157410)

8.3.1.1 UE Transmitter RF 요구 사항

기본적인 송신 RF 규격은, D2D 와 WAN 의 다중 반송파를 동시 전송을 지원하기

때문에 2UL inter-band CA 와 동일한 각 carrier 별 송신 규격을 만족하면 된다. 예를

들면, 다중 반송파 D2D-WAN 단말의 D2D 반송파는 D2D 송신 규격을 만족하면 되며,

WAN 반송파는 WAN 송신 규격을 만족하면 된다. 따라서 기본적으로 대부분의 송신

규격이 2UL inter-band CA 와 동일한 규격을 따르도록 설정되었으며, WAN 송신 신호를

보호하기 위한 configured Transmitted power 관련된 부분이 주요 변경 요소이다.

- UE configured Transmitted power

eD2D 단말에서 transmitted power 는 WAN transmission power 를 우선 순위로 먼저

결정을 하고, 남는 잔여 power 를 D2D 에 할당하는 것을 원칙적으로 결정하였다. 또한

Dual connectivity 와 유사하게 시간동기가 일치하는 경우와 일치 하지 않는 경우로

나누어서 configured transmitted powe 를 결정하였으며, 두 경우 모두 WAN 의 UL

전송을 기준으로 하였다.

만일 WAN 전송이 앞서 있는 경우, P’CMAX_L 과 P’CMAX_H 는 아래와 같이

결정되었다.

P’CMAX_L = PCMAX_L,,cE-UTRA (p)

P’CMAX_H = MAX {PCMAX_H (p,q-1) , PCMAX_H (p,q)}

그리고 만일 D2D 전송이 앞서 있는 경우, P’CMAX_L 과 P’CMAX_H 는 아래와 같이

결정되었다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ９２

P’CMAX_L = PCMAX_L,cE-UTRA (p)

P’CMAX_H = MAX {PCMAX_H (p,q) , PCMAX_H (p,q+1)}

그러므로 총 configured transmitted power PUMAX 는 아래와 같은 범위로 정해졌다.

P’CMAX_L – TLOW (P’CMAX_L) ≤ PUMAX ≤ P’CMAX_H + THIGH (P’CMAX_H)

그 외의 WAN-D2D 다중 반송파를 지원하기 위한 다수의 송신 규격은 아래와 같이

간략히 변경되었다.

<표 8-5> D2D UE Tx requirements for Inter-band concurrent operation

Section

(TS36.101) Requirement

RF core spec. MCC operation

WAN D2D FDD

6.2.2 MaximumOut

put Power

Power Class 1 :

31dBm +2/-3dB

Power Class 3 :

23dBm +/-2dB

Same with WAN

Follow 2UL inter-

band CA in Table

6.2.2A-0

6.2.3

Maximum

Power

Reduction

Follow MPR in Table

6.2.3-1 (up to 3dB)

No change for PSDCH,

PSCCH,

PSSCH, PSBCH and

PSSS.

For SSSS, allowed

MPR is ≤[4]dB

Follow 6.2.3 for

WAN CC and 6.2.3D

for ProSe CC

6.2.4

Maximum

output power

with

additional

requirements

Define NS_xx to

satisfy the

additional SE

requirements

Same with WAN

Follow 6.2.4 for WAN

CC and 6.2.4D for

ProSe CC

6.2.5

Configured

Transmit

Power

PCMAX_L,c ≤ PCMAX,c

≤ PCMAX_H,c with

PCMAX_L,c = MIN

{PEMAX,c – TC,c,

PPowerClass –

MAX(MPRc + A-

MPRc + ΔTIB,c +Δ

TC,c, P-MPRc)}

PCMAX_H,c = MIN

{PEMAX,c,

PPowerClass}

Use same equation in

6.2.5 with MPRc in

6.2.3D, A- MPRc in

6.2.4D and ΔTProSe =

0.1dB

The each Sidelink max

power is defined in

6.2.5D

New define to protect

WAN Transmission as

above section

8.3.1.1.1

기술보고서

TTAR-06.0170 ９３

6.3.2 MIN power -40dBm/channel

BW Same with WAN

Follow 2UL inter-

band CA in section

6.3.2A

6.3.3 OFF power -50dBm/channel

BW Same with WAN

Follow 6.3.3 per WAN

and ProSe carrier

6.3.4 ON/OFF

Time Mask

- General ON/OFF

time mask

- PRACH and SRS

time mask

- Slot / Subframe

boundary time

mask

- PUCCH / PUSCH

/ SRS time mask

New time mask for

D2D channel and

puncturing of last

symbol

- General time mask

for ProSe

- PSSS / SSSS time

mask

- PSSS / SSSS /

PSBCH time mask

- PSSCH / SRS time

mask


CC and 6.3.4D for

ProSe CC

6.3.5 Power control

- Absolute power

control

- Relative power

control

- Aggregate power

control

Only test for

- Absolute power

control


CC and 6.3.5D for

ProSe CC

6.5.1 Frequency

Error ± 0.1ppm

Same with WAN

- The synchronization

source can be eNB or

a ProSe UE

transmitting

sidelink

synchronization

signals


CC and 6.5.1D for

ProSe CC

6.5.2.1 EVM

QPSK/BPSK :

＜17.5%

16QAM : ＜12.5%

Same with WAN

- EVM measurement

interval is reduced by

one symbol for

transmission gap

- EVM average

duration for PSBCH is

24 subframe

- Not applicable for

PSSS and SSSS

Follow 6.5.2.1 for

WAN CC and

6.5.2.1D for ProSe

CC

기술보고서

TTAR-06.0170 ９４

6.5.2.2 Carrier

leakage

Follow Table

6.5.2.2.1-1 Same with WAN

Follow 6.5.2.2 for

WAN CC and

6.5.2.2D for ProSe

CC

6.5.2.3 In-band

emissions

Follow Table

6.5.2.3.1-1

Same with WAN

- ProSe transmissions

are shortened due to

transmission gap of 1

symbol at the end of

the subframe, the In-

band emissions

measurement interval

is reduced by one

symbol, accordingly.

Follow 6.5.2.3 for

WAN CC and

6.5.2.3D for ProSe

CC

6.5.2.4 spectrum

flatness

Follow Table

6.5.2.4.1-1 and

Table 6.5.2.4.1-2

Same with WAN

Follow 6.5.2.4 for

WAN CC and

6.5.2.4D for ProSe

CC

6.6.2.1

Spectrum

emission

mask

General SEM mask

in Table 6.6.2.1.1-1 Same with WAN

Follow 6.6.2.1 per

WAN and ProSe

carrier

6.6.2.2

Additional

Spectrum

emission

mask

additional SEM

mask by NS_xx Same with WAN

Follow 6.6.2.2 per

WAN and ProSe

carrier

6.6.2.3 ACLR

General ACLR

requirements in

table 6.6.2.3.1-1

Same with WAN

Follow 6.6.2.3 per

WAN and ProSe

carrier

6.6.3 SE

General SE

requirements in

table 6.6.3.1-2

Same with WAN

Follow 2UL inter-

band CA in Table

6.6.3.2A-0

8.3.1.2 D2D UE Receiver RF 요구 사항

WAN-D2D 다중 반송파 수신을 지원하기 위한 단말 수신감도 레벌은 기존의 수신

감도 레벨을 유지하는 방향으로 표준 작업이 진행되었다. Release 13 eD2D 에서의 Inter-

band 동시 동작이 가능한 밴드 조합은 위의 표 8-4 와 같이 두 가지 조합뿐이며, D2D

단말이 Scell 과 비서빙셀 로 동작하는 경우에만 표준을 정의하기로 결정하였다. 이는,

Pcell 에서 D2D 단말이 동작할 때는 WAN 송신과 동시 동작이 허용되지 않기 때문이다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ９５

위의 두 조합에서 수신 감도 레벨을 정의하기 위해서는 CA 로 동작하는 경우와 CA 이

아닌 비서빙셀에서 동작하는 경우를 모두 지원하도록 WAN 에서의 uplink test

configuration 을 아래의 표 8-6 과 같이 2UL inter-band CA 와 유사하게 정의하였다.

즉 UL 채널대역폭을 5MHz 로 고정하고 D2D 반송파에 가장 근접한 쪽에 RB 를

할당하도록 중심 주파수를 설정하였다.

D2D-WAN 다중 반송파 동작에서의 WAN 수신감도레벨은 기존 LTE operating

band 에서 정의된 각 WAN 반송파 수신감도레벨을만족하여야 하고, D2D 수신감도레벨은

Release 12 에서 정의된 ProSe 수신감도레벨을 만족하여야 한다.

<표 8-6> Uplink configuration for REFSENS of inter-band con-current operation D2D UE

Inter-band E-UTRA ProSe/E-UTRA

configuration E-UTRA UL band / Channel BW / NRB / Duplex mode

E-UTRA ProSe band

E-UTRA band /

E-UTRA CA

band

E-UTRA

UL band

Channel

Bandwidth

(MHz)

NRB Duplex Mode

2 4 4 5 25 FDD

2 CA_2-4 4 5 25 FDD

28 1 1 5 25 FDD

28 CA_1-28 1 5 25 FDD

NOTE 1: For E-UTRA ProSe reception on SCC, the channel bandwith of the E-UTRA downlink

SCC is set same as the ProSe channel bandwidth for which reference sensitivity is being

measured.

이외의 D2D-WAN 다중 반송파 지원 단말의 수신 규격은 아래와 같이 변경을 최소화

하였다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ９６

<표 8-7> D2D UE Rx requirements for Inter-band concurrent operation

Section

(TS36.101)

Requirem

ent

RF core spec. changes for D2D MCC operation

WAN D2D FDD

7.3 Reference

Sensitivity

Follow Table 7.3.1-1

for QPSK without HARQ

REFSENS for discovery

and

communication

RefSensD2D =

RefSensWAN+

∆SNR(D2D-WAN) +

∆IL(UL-DL)+

10log10(LCRB/NRB)

New define

REFSENS for D2D-

WAN simultaneous

operation for D2D

UE on Scell or non-

serving cell

7.4

Maximum

Input

Level

-25dBm (under 64QAM)

-27dBm (256QAM) -22dBm (16QAM) No needed

7.5 ACS Follow table 7.5.1-1 Same with WAN (follow

section 7.5.1D) No Needed

7.6

Blocking

characteri

stics

Follow table 7.6.1.1-

1(IBB), table 7.6.2.1-1

(OOB) and

Table 7.6.3.1-1 (NBB)

Same with WAN (follow

section 7.6.1.1D(IBB),

7.6.2.1D (OOB) and

7.6.3.1D (NBB)

No Needed

7.7 Spurious

response Follow table 7.7.1-1

Same with WAN (follow


7.8

Intermodu

lation

characteri

stics

Follow table 7.8.1.1-1 Same with WAN (follow


7.9 Spurious

emission Follow table 7.9.1-1 No Needed No Needed

8.3.2. Enhanced D2D RRM 요구사항

8.3.2.1. ProSe UE transmission timing

D2D단말 전송시, 전송 관련 시간 규격은 Timing Advance(TA) 와 Timing Error(TE) 두

가지가 있다. TA 는 전송 시점을 수신 신호 시점 대비 앞당겨서 보내는 값을 정의하고,

TE 는 전송시 시간 오차를 정의한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ９７

D2D 단말은 자신의 시간 동기를 셀 안에서는 기지국, 셀 밖에서는 근접 단말로

설정할 수 있다. 즉, 두 개의 시간 동기 기준(eNB, 근접단말)에 따라 TA 와 TE 가 다르게

규정될 수 있다.

우선, TA 규격은, 시간 동기 기준이 기지국일 경우, D2D 전송이 기지국 수신에 간섭을

인가할 수 있기 때문에, 간섭이 발생하지 않도록 TA 가 규정되었다. 반면에, 근접단말이

시간 동기 기준일 경우, 기지국 수신 간섭은 고려 사항이 아니기 때문에, TA = 0 으로

규정되었다.

TE 규격은, 시간 동기 기준이 기지국일 경우, 하향링크 수신 채널 대역폭에 따라

TE 를 다르게 규정하였고, 근접 단말이 시간 동기 기준일 경우, D2D sidelink 동기신호

대역폭을 기준하여 TE 를 정의하였다.

<표 8-8> TA & TE

셀 내(In-Coverage) 셀 외(Out of Coverage)

Downlink

Bandwidth(MHz)

TA TE TA TE

1.4 soffsetTA SL TA, )( TNN 24Ts s0 T 24Ts

≥3 12Ts

1Ts = 1/(2048*15000)second

여기에서, 기지국이 시간 동기 기준일 경우는, Pcell 혹은 서빙셀이 시간 동기 기준이

될 수 있다.

8.3.2.2. Enhanced D2D 에서의 시간동기 기준 선택/ 재선택 방법

D2D 단말은 동기 기준 신호를 선택하여 바꿀 수 있고, 이것은 우선 순위와 측정 수신

신호 레벨을 고려하여 이루어진다. 먼저, 우선 순위는 ‘기지국 > 기지국 동기 기반 근접

단말 > 자체 동기 기반 근접 단말’로 정의가 되어 있다.

관련된 D2D 단말 동작은 다음과 같다. 셀 안에 있는 D2D 단말은, RSRP 를 측정하여

제공된 임계값과 비교하여 작은 경우, 기지국 시간과 동기를 맞추어서 sidelink 동기

신호(SLSS)를 전송하게 된다. 셀 밖에 있는 D2D 단말은, 주위의 다른 근접 단말의

sidelink-RSRP(S-RSRP)를 측정하여, 임계값과 비교하여 작은 경우, SLSS 를 자체 시간

기준으로 전송하게 된다. 여기에서, 전자는 기지국 동기 기반 근접 단말이고, 후자는

자체 동기 기반 근접 단말이다. 그리고, 위 두 근접 단말 구분은 동기신호에 사용된

ID 로 가능하다.

이와 관련 동기 기준 선택/재선택 규격은 셀 밖에서만 규정된다. 그 이유는 셀

안에서는 항상 동기 기준이 기지국이기 때문에 선택/재선택이 발생하지 않기 때문이다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ９８

반면에 셀 밖에서는, 자체 동기 기반 근접 단말에서 기지국 동기 기반 근접 단말로

선택/재선택하는 경우가 발생하고, 혹은 기지국 동기 기반 근접 단말이 주위에 존재하지

않는 경우, 측정된 S-RSRP 값이 큰 자체 동기 기반 근접 단말로 선택/재선택하는

경우가 발생하게 된다. 이 경우, 선택/재선택에 필요한 검출시간을 규격으로 정의하고

있다. 검출 시간은 다음과 같이 규정되었다. D2D 단말은 20 초동안 자체 전송 시간 5%를

포기하고, 그 시간 동안 동기 검출에 사용한다.

8.3.2.3. Enhanced D2D 동기 신호 전송 시작/중단 조건

위 장에서 설명한 것 같이, 셀 안에 위치한 기지국 동기 기반 근접 단말은, RSRP 를

측정하고, 제공된 임계값과 비교하여 작은 경우, SLSS 를 기지국 시간과 동기하여

전송하게 된다. 자체 동기 기반 근접 단말은, 주위의 다른 근접 단말의 S-RSRP 를

측정하고, 임계값과 비교하여 작은 경우, SLSS 를 자체 시간 기준으로 전송하게 된다.

반대로, 임계값과 비교하여 큰 경우, SLSS 를 전송을 중단한다.

위와 같이 SLSS 전송 시작/중단을 위한 규격이, RSRP 및 S-RSRP 를 측정및

임계값과 비교하는 평가시간으로 규정되었다. 그 값은, 기본 measurement 에 필요한

수에 ‘1’을 더하여, 셀 안에서는 DRX_cycle 길이의 6 배수, 셀 밖에서는 800ms 로

규정되었다.

8.3.2.4. Any Cell Selection Status 에서의 측정

셀 밖에 위치한 D2D 단말(suitable 셀 및 acceptable 셀이 검출되지 않은 Any Cell

Selection Status 에 해당)은 항상 셀 검출을 시도하도록 셀 검출 시간을 규격으로

규정하였고, 그 값은 D2D 단말이 sidelink 에서 신호를 전송하는 경우와 전송하지 않는

경우로 구분하였다. 전송하는 경우, 6.4second, 전송하지 않는 경우, 32second 이고,

전송하지 않는 경우가 큰 이유는, 이 경우 D2D 단말은 기존 RRC_IDLE 모드와 같이

가끔씩 깨어나 셀 검출하는 것을 고려하였기 때문이다.

8.3.2.5. Interruption

Enhanced D2D 는 서빙셀 반송파와 비서빙셀 반송파에서 동작될 수 있다. 이 반송파

주파수에서 sidelink D2D 가 동작할 때, 기존 서빙셀 동작에 interruption 이 발생하게 된다.

기본적인 interruption 발생 원인은 다음과 같다. 현재 대부분의 RF 는 CA(CA)를

지원하는 싱글칩으로 개발되고 있고, 싱글칩은 여러 밴드를 지원하기 위해서는 주파수

스위치 모듈이 포함하고 있다. 스위치 모듈에서 주파수가 스위치되는 순간 glitch 가

발생하게 되고, 이로 인해 다른 주파수 동작에 interruption 이 인가된다.

기술보고서

TTAR-06.0170 ９９

또한, interruption 은 RF 구조와 연관성이 있다. 예를 들어, RF 가 한 개 RF chain 으로

구성되어 있는 경우, interruption 은 고려할 필요가 없지만, 두 개의 RF chain 으로

구성되어 있는 경우, 전력소모를 줄이기 위해서 한 개의 RF chain 을 On/Off 동작을 할

때, 이것은 다른 RF chain 에 interruption 을 발생시키게 된다.

여기에서, D2D RF 구조를 고려하면, D2D 디스커버리 수신 RF 는 서빙셀 수신 RF 를

공유하는 구조로 한 개의 수신 RF 를 가정하고 있고, D2D 통신 수신 RF 는 서빙셀 수신

RF 와 별도로 전용 수신 RF, 즉 두 개의 수신 RF 를 기본적으로 가정하고 있다.

이를 바탕으로, 현재 interruption 규격은 D2D 동작으로 인한 기존 LTE 서빙셀에

영향을 최소화 하기 위해서 interruption 을 제한하는 방향으로 정의되었다. 그리고, D2D

디스커버리와 D2D 통신으로 구분하였고, D2D 디스커버리 경우에는, 서빙셀 반송파에서

동작할 경우와 비서빙셀 반송파에서 동작할 경우로 구분하였다. D2D 통신 경우에는

비서빙셀 반송파에서 동작할 경우로만 제한되었다. 각각에 대해서는 아래와 같다.

D2D 디스커버리가 서빙셀 반송파에서 동작할 때, 짧은 D2D 디스커버리 주기, 즉,

320ms 보다 작은 빈번한 D2D 동작에 한해, interruption 수를 0.625%로 제약하고 있다.

320ms 보다 큰 D2D 디스커버리 주기에서는 상대적으로 발생하는 interruption 이 적기

때문에 interruption 규격을 규정하지 않았다.

D2D 디스커버리가 비서빙셀에서 동작할 경우, N 개 비서빙셀 D2D 동작이 가능하다.

이 경우, D2D 전용 동작을 위한 gap 이 기지국에서 제공되지 않는 경우, interruption 은

아래의 수식으로 missed ACK/NACK 확률로 정의되었다.

N

i i msdiscPeriod1

%100)(

6%,5.0min%,2min

D2D 통신 관련 interruption 은 비서빙셀 반송파에서 동작할 경우에만 규정되어 있고,

N 개 비서빙셀 D2D 동작일 경우, min(2%, 0.5%×N) missed ACK/NACK 확률로

정의되었다.

그리고, D2D configuration 할 때, PCell 및 activated Scell 에 최대 1 개 subframe

interruption 이 D2D 디스커버리와 D2D 통신 모두 규정되었다.

8.4. Carrier Aggregation

Release 13 에서의 enhanced CA 는 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째는 LAA

대역과 CA 를 진행하기 위한 대역 내 연속 CA 클래스(Intra-band contiguous CA

class)를 추가한 표준 작업이며, 두 번째는 하향 링크 대역에서 최대 5 개의 carrier 를

집성할 수 있도록 5DL/1UL CA 에 대한 표준 작업을 수행하였으며, 세 번째는 2UL/3DL

CA 를 지원하도록 한 부분이다. 아래에 이와 관련된 세부적 논의 사항을 기술한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １００

8.4.1 Enhanced Intra-band contiguous CA

CA 의 기술적진화는 DL/UL carrier 를 inter-band 에서 증가시키는 것과 intra-band

에서 증가하는 두 가지로 구분 되며, 이전까지는 사업자의 파편화된 주파수를

효율적으로 사용하기 위해 inter-band 위주로 진화되었다. 하지만, 비 면허 대역의

주파수를 3GPP 사업자의 요구로 사용 가능하게 표준이 진행되었으며, 이에 따른 5GHz

비 면허 대역에서 775MHz 의 광대역(Band 46: 5150~5925MHz) 이 Release 13 에서

정의 되었으며, 이 비면허 대역에서 intra-band contiguous CA 를 지원하기 위해 아래와

같이 CA bandwidth class 를 최대 8 개까지 지원할 수 있는 I class 를 추가하였다.

하지만, 이는 현 시점에서는 기존의 면허 대역에서는 사용할 수 없으며, 오직 비 면허

대역에서만 사용 가능하며, Wi-Fi 에서 최대 지원 컴포넌트 캐리어 개수와 eNB 에서의

sub-band concept 에 따라서 최대 지원 컴포넌트 캐리어 개수가 8 개로 제한되었다.

현재 intra-band 에서 최대 4 개의 컴포넌트 캐리어 개수까지 지원 가능하며, 5 개와

8 개의 컴포넌트 캐리어 는 사업자의 요구가 있을 경우 CA 지원 밴드 조합에 대한

표준작업이 가능하며, 이 경우 아래의 nominal GB BW 가 정의되면서 Note 3 가

지워지게 된다.

<표 8-9> CA bandwidth classes and corresponding nominal guard bands

CA Bandwidth

Class

Aggregated

Transmission Bandwidth

Configuration

Number of

contiguous

CC

Nominal Guard Band BWGB

A NRB,agg ≤ 100 1 a1 BWChannel(1) - 0.5f1

(NOTE 2)

B 25 < NRB,agg ≤ 100 2 0.05

max(BWChannel(1),BWChannel(

2))

- 0.5f1

C 100 < NRB,agg ≤ 200 2 0.05


2)) - 0.5f1

D 200 < NRB,agg ≤ 300 3 0.05


2), BWChannel(3)) - 0.5f1

E 300 < NRB,agg ≤ 400 4 0.05


2), BWChannel(3) ,

BWChannel(4)) - 0.5f1

기술보고서

TTAR-06.0170 １０１

F 400 < NRB,agg ≤ 500 5 NOTE 3

I 700 < NRB,agg ≤ 800 8 NOTE 3

NOTE 1: BWChannel(j), j = 1, 2, 3, 4 is the channel bandwidth of an E-UTRA component carrier

according to Table 5.6-1 and f1 = f for the downlink with f the subcarrier spacing while f1

= 0 for the uplink.

NOTE 2: a1 = 0.16/1.4 for BWChannel(1) = 1.4 MHz whereas a1 = 0.05 for all other channel

bandwidths.

NOTE 3: Applicable for later releases.

8.4.2 5DL/1UL Carrier Aggregation

이전 Release 12 에서는 inter-band CA 관점에서 3 개의 컴포넌트 캐리어까지 지원

가능하도록 CA 진화가 이루어 졌으며, Release 13 에서는 4D/1UL CA 와 5DL/1UL CA 이

동시에 진행되었다. 이를 지원하기 위해 다양한 UE RF architecture 와 FE 단에서의 RF

component 에 대한 논의가 이루어 졌으며, 다양한 사업자가 보유한 대역에 대한 CA

표준화가 완료되었다.

4DL/1UL CA 는 총 46 개의 band 조합이 TR 36.854-13 에 정의되었으며, 5DL/1UL

CA는 총 4개의 band 조합이 TR 36.857-13 에 정의 되었다. 이는 general part 와 band

specific part 로 구분하여 표준 작업이 이루어 졌으며, eNB 관점에서는 DL band 에서의

송신단의 RF 요구사항을 Harmonic/IMD impact 관점에서 정의 되었으며, 단말

관점에서는 DL band 에서의 수신단 RF 요구사항을 정의하였다.

단말 관점에서 각 조합에 대한 reference architecture 로 기존과 동일하게 worst case

인 antenna shared 단말 구조를 고려하였으며, 이 때 각 조합에 따른 Diplexer, Triplexer,

Quadplexer, Hexaplexer 및 각 조합에 따른 Harmonic trap filter 의 사용 유무도

고려하여 송/수신단의 추가적인 IL(insertion loss)를 정의하였다.

한 예로 Band 42 가 포함된 CA 를 지원하는 단말은 기본적으로 Triplexer 를

가정하였으며, Band 1 와 Band 3 CA 지원 단말 및 Band 5 와 Band 12 CA 를 지원하는

단말에서는 high-high 주파수 또는 low-low 조합의 주파수를 구분하기 위한

Quadplexer 를 고려하였다.

CA 에서 하나의 중요 결정사항은 4DL/1UL CA 와 5DL/1UL CA 를 어떤 release 부터

단말이 지원해야 하는지가 중요한 사항이며, 4DL CA 에 대한 것은 기본적으로 Release

11 부터 지원되어야 하며, 만일 FDD-TDD CA 조합이 추가되어 있다면 Release 12 부터

지원해야 한다. 또한 5DL CA 는 조합에 상관없이 Release 12 부터 지원해야 한다. 이는

release independent 지원 규격인 TS 36.307 에 정의되어 있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １０２

<표 8-10> Release 13 4DL inter-band carrier aggregation band combinations

WI code WI title

LTE_CA_1A-3A-7A-8A LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 1,

Band 3, Band 7 and Band 8

LTE_CA_2A_2A_4A_4A LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 2, Band

2, Band 4 and Band 4

LTE_CA_2A_2A_4A_12A LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 2, Band








LTE_CA_2A-4A-4A-12A LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 2, Band








LTE_CA_25A-41A-41A-

41A

LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 25,




LTE_CA_B1_B3_B19_B42 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) for Band 1,












기술보고서

TTAR-06.0170 １０３

WI code WI title



LTE_CA_B41_B41_B42_B42 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 41,


LTE_CA_2A_2A_4A_5A LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2,




















LTE_CA_B1_B3_B5_B40 LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 1, Band








CA_2A-4A-12B LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 2,






기술보고서

TTAR-06.0170 １０４

WI code WI title

CA_1A-3A-7A-8A LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL/1UL) of Band 1,


CA_4A_4A_5A_30A LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 4, Band






CA_1A-3A-5A-40A LTE Advanced 4 Band Carrier Aggregation (4DL) of Band 1, Band




CA_1A-3A-7A-28A LTE Advanced 5 Band Carrier Aggregation (5DL/1UL) of Band 1,

Band 3, Band 7, Band 7 and Band 28

CA_3C-7A-28A LTE Advanced 5 Band Carrier Aggregation (5DL/1UL) of Band 3,


LTE_LAA-Core Licensed-Assisted Access to Unlicensed Spectrum



<표 8-11> Release 13 5DL inter-band carrier aggregation band combinations

WI code WI title

LTE_CA_B1_B3_B19_B42_B42 LTE Advanced 5 Band Carrier Aggregation (5DL/1UL) for Band 1,








8.4.3 3DL/2UL Carrier Aggregation

Release 12 에서 inter-band dual uplink CA 이 처음 정의 되었으며, Release 13 에서는

이에 대한 진화로 3DL/2UL inter-band CA 이 표준 규격화 되었다. 이전의 2DL/2UL

CA 와 유사하게 general part 와 band specific part 로 구분되어 표준 논의가

진행되었으며, 다른 CA 와는 달리 처음으로 CA basket WI 으로 진행되었으며, Nokia 와

LG 전자가 공동 rapporteur 로 표준 규격 작업을 진행하였다. 본 CA 표준 진행의 또 다른

기술보고서

TTAR-06.0170 １０５

특이점은 3DL/2UL inter-band CA 조합을 제안하기 위해서는 precondition 을

만족시켜야만 3DL/2UL CA WI 에 추가될 수 있도록 하였다. 제안된 사전 조건은

3DL/1UL CA 조합 표준 규격과 2DL/2UL CA 조합 표준 규격화가 끝나야 추가할 수

있다라는 것이며, 이러한 제한은 표준화 작업의 일관성을 유지하고 또한 lower-order

fallback mode 를 제대로 지원하기 위한 방안이다.

Release 13 에서 제안된 3DL/2UL CA band 조합은 아래의 표 8-12 와 같이 총

14 개의 조합에서 3DL/2UL CA 를 지원하기 위한 것이며, general part 에서는 기존의

2DL/2UL CA 와 같이 reference architecture 로 3DL/1UL CA 단말 안테나 공유 RF

구조를 고려하였다. 그리고 해당 CA 조합에 따른 additional IL 는 3DL/1UL CA 에서

정의된 ILs 를 그대로 사용하기로 하였으며, 낮은 차수의 CA fallback mode 는

Low+High CA band 조합의 단말은 반드시 낮은 차수의 fallback mode 를 지원하기로

합의하였다.

또한 2UL/2DL CA 의 송신 요구사항을 3DL/2UL CA 지원 단말의 송신 규격으로

적용하기로 하였으며, 3DL/1UL CA 지원 단말의 수신단 요구사항을 3DL/2UL CA 단말의

수신 규격으로 적용하기로 하였다.

여기서 부가적인 수신단 규격 중요 사항은 추가된 third DL band 에 harmonics/IMD

이슈 존재 여부를 판단하여, 이에 대한 영향이 존재하는 경우 MSD(Maximum Sensitivity

Degradation) 값을 정의함으로 자기 자신의 송신 신호에 의한 자기 수신 bands 에서의

REFSENS 에 대한 relaxation 을 허용하는 것이다. 따라서 총 14 개의 조합에 대한 self

interference 이슈를 분석하였으며 <표8-13>과 같이 이 중 5개의 CA Band 조합에서3rd

DL band 에 대한 수신감도레벨에 대한 완화를 허용하는 MSD 관련 표준 작업을

수행하였다.

<표 8-12> Release 13 3DL/2UL CA band combinations

CA DL Band

Combination

UL Band

Combination Frequency FDD+TDD CA

2UL/3DL

Inter-band CA

B1+B3+B5

B1+B3 (High-High)

B1+B5(Low-High)

B3+B5(Low-High)

2.1G+1.8G+800M X

B1+B3+B8

B1+B3 (High-High)

B1+B8 (Low-High)

B3+B8 (Low-High)

2.1G+1.8G+900M X

B1+B3+B19

B1+B3 (High-High)

B1+B19 (Low-High)

B3+B19 (Low-High)

2.1G+1.8G+800M X

기술보고서

TTAR-06.0170 １０６

CA DL Band

Combination

UL Band

Combination Frequency FDD+TDD CA

B1+B5+B7

B1+B5 (Low-High)

B1+B7 (High-High)

B5+B7 (Low-High)

2.1G+800M+2.6G X

B1+B18+B28

B1+B18 (Low-High)

B1+B28 (Low-High)

B18+B28 (Low-Low)

2.1G+800M+700M X

B1+B19+B21

B1+B19 (Low-High)

B1+B21 (Mid-High)

B19+B21 (Low-Mid)

2.1G+800M+1.5G X

B2+B4+B12 B2+B4 (High-High)

B4+B12 (Low-High) 1.9G+2.1G+700M X

B2+B5+B13 B2+B13 (Low-High) 1..9G+800M+700M X

B3+B7+B20

B3+B7 (High-High)

B3+B20 (Low-High)

B7+B20 (Low-High)

1.8G+2.6G+800M X

B4+B5+B13 B4+B13 (Low-High) 2.1G+800M+700M X


B7+B28 (Low-High) 1.8G+2.6G+700M X

2UL/3DL mixed

intra/inter-band CA


B3+B7 (High-High) 1.8G+1.8G+2.6G X


B7+B7 (High-High) 1.8G+2.6G+2.6G X

B25+B41+B41 B41+B41(High-High) 1.9G+2.6G+2.6G O

기술보고서

TTAR-06.0170 １０７

<표 8-13> 3DL/2UL CA REFSENS and uplink/downlink configurations

E-UTRA Band / Channel bandwidth / NRB / Duplex mode

EUTRA CA EUTRA CA E-

UTRA

band

UL Fc UL BW UL DL Fc DL BW MSD

Comment DL

Configuration

UL

Configuration (MHz) (MHz) CLRB (MHz) (MHz) (dB)

CA_1A-5A-7A CA_1A-7A

1 1968 5 25 2158 5 NA 5th order

IMD 7 2512 10 50 2632 10 NA

5 835 5 25 880 5 1.0

CA_3A-7A-

20A

CA_3A-7A

3 1737 5 25 1832 5 NA 2nd order

IMD 7 2543 10 50 2663 10 NA

20 847 10 20 806 10 10.5

CA_3A-20A

3 1775 10 50 1870 10 NA 2nd order

IMD 20 855 5 25 896 5 NA

7 2510 10 50 2630 10 26.0

CA_3A-7A-

28A

CA_3A-7A

3 1747 5 25 1842 5 NA 2nd order

IMD 7 2543 5 25 2663 5 NA

28 741 5 25 796.0 5 20

CA_7A-28A

7 2543 5 25 2663 5 NA 2nd order

IMD 28 710.5 5 25 765.5 5 NA

3 1737.5 5 25 1832.5 5 26

8.5 Licensed-Assisted Access (LAA)

Release 13 에서 LAA 는 증가하는 사용자 트래픽 요구를 비면허 대역과 면허

대역과의 반송파 집성 기술을 통하여 하향 링크 데이터 전송율을 높임으로써 해결하고자

하는 기술이다. LAA 는 또한 사업자에게 비면허 대역의 효율적 사용을 위한 선택권을

부여함으로써, 사업자가 효과적인 방법을 통하여 서비스를 제공할 수 있는 기회를

제공한다. 제안된 반송파 집성 기술에 대한 기본적인 골격은 면허대역을 주된 셀로

지정하고 비면허 대역을 보조 셀로 할당하여 반송파 집성을 하는 방식이며, 이러한 경우

비면허 대역은 하향링크로만 데이터를 전송할 수도 있으며 Release 13 에서는 이러한

면허대역을 보조하는 역할로만 사용할 수 있도록 표준 규격화 하였다. 하지만 Release

14 에서는 비면허 대역에서 상, 하향 양방향으로 데이터를 전송할 수 있도록 표준 규격

작업을 진행 중에 있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １０８

3GPP 는 비면허 대역에서의 Wi-Fi 등의 시스템과의 형평성을 보장하기 위해 eNB

에서 전송하고자 하는 대역에서의 타 신호 세기를 감지하기 위한 LBT(Listen-before-

talk) 기술을 도입하였다.

단말에서는 Release 13 표준화 관점에서 기지국으로부터 오는 하향링크 데이터만

수신하고 이에 대한 수신 성공 확인 신호(ACK/NACK)을 면허 대역 상향링크로 전송한다.

이는 단말의 비 면허 대역 상향링크 전송을 제한함으로써 LBT 기술이 필요하지 않게

된다.

RAN4 에서는 LAA 를 지원하기 위한 operating band 를 아래와 같이 Band 46 으로

정의하였으며, eNB 규격에서는 국가별로 다른 regulation 을 만족시키기 위해서 4 개의

sub-bands 로 추가적으로 구분하여 정의하였다. 지원 가능한 channel BW 는 Wi-Fi

와의 형평성을 고려하여 20MHz 대역만을 규격화하였으며, Release 14 에서는 regulatory

이슈가 존재하는 지역에서는 10MHz CHW 가 지원 될 수 있도록 BCS1(Bandwidth

Combination Set) 을 추가하는 방향으로 표준화가 진행 중이다.

<표 8-14> LAA 지원 E-UTRA operating band

E-UTRA

Operating

Band

Uplink (UL) operating band

BS receive

UE transmit

Downlink (DL) operating band

BS transmit

UE receive

Duplex

Mode

FUL_low _loFUL_high FDL_low L_lFDL_high

46 5150 MHz – 5925 MHz 5150 MHz – 5925 MHz TDD3,4

NOTE 3: This band is an unlicensed band restricted to licensed-assisted operation using Frame Structure Type 3

NOTE 4: In this version of the specification, restricted to E-UTRA DL operation when carrier aggregation is configured.

<표 8-15> LAA 지원 E-UTRA sub-bands in eNB aspect

E-UTRA Operating

Band

Uplink (UL) operating band

BS receive / UE transmit

Downlink (DL) operating band

BS transmit / UE receive

FUL_low _loFUL_high FDL_low _loFDL_high

46A 5150 MHz – 5250 MHz 5150 MHz – 5250 MHz

46B 5250 MHz – 5350 MHz 5250 MHz – 5350 MHz

46C 5470 MHz – 5725 MHz 5470 MHz – 5725 MHz

46D 5725 MHz – 5925 MHz 5725 MHz – 5925 MHz

Release 13 LAA CA 조합에 대한 표준규격을 inter-band 와 intra-band CA 에서 최대

5 개의 컴포넌트 캐리어까지 지원하는 것이 목표였으나, 실제적으로 Release 13 에서는

아래의 <표 8-16>과 같이 면허 대역에서의 1 개 컴포넌트 캐리어와 비 면허 대역의

기술보고서

TTAR-06.0170 １０９

1 개 컴포넌트 캐리어 총 2 개의 컴포넌트 캐리어 CA 만을 지원하는 7 개의 inter-band

CA band 조합만 표준 규격이 완성되었다. 각 조합에서의 Band 46 에 대한 추가적인

송/수신단의 ILs 는 송수신단 표준 규격에 정의할 때 고려하기로 합의해서, 이에 대한

것을 규격에 포함하지 않았다. 즉 송신 power 와 수신단의 수신 감도에 ILs 가 포함되어

relaxation 을 주도록 규격을 정의하였다.

<표 8-16> LAA inter-band CA band combination (two bands)

E-UTRA

CA Band

E-UTRA

Band

Uplink (UL) operating band Downlink (DL) operating band Duplex

Mode BS receive / UE transmit BS transmit / UE receive

FUL_low L_lFUL_high FDL_low L_lFDL_high

CA_1-46 1 1920 MHz – 1980 MHz 2110 MHz – 2170 MHz FDD

46 5150 MHz – 5925 MHz 5150 MHz – 5925 MHz TDD









CA_41-

46


46 5150 MHz – 5925 MHz 5150 MHz – 5925 MHz

CA_42-

46


46 5150 MHz – 5925 MHz 5150 MHz – 5925 MHz

NOTE 1: The frequency range in band 28 is restricted for this CA band combination.

수신 단에서는 7 개의 LAA CA 조합에 따른 수신 감도를 <표 8-17>과 같이

정의하였으며, <표 8-18>은 LAA CA 를 위한 test configuration 을 정의한 표이다. 제안된

수신감도 레벨은 광대역지원 및 high frequency (고주파수) 에서의 RF 소자의 특성을

고려하여 정의되었으며, 실제 REFSENS 를 test 할 수 있는 RMC 채널에 대한 정의는

Release 14 에서 이루어 지고 있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １１０

<표 8-17> LAA CA REFSENS

Channel bandwidth

EUTRA CA

Configuration

EUTRA

band

1.4 MHz

(dBm)

3 MHz

(dBm)

5 MHz

(dBm)

10 MHz

(dBm)

15 MHz

(dBm)

20 MHz

(dBm)

Duplex

mode

CA_1A-46A 1 -100 -97 -95.2 -94 FDD

46 -90 TDD

CA_2A-46A 2

-98 -95 -93.2 -92 FDD

[-100.7]4 [-97.7]4 [-95.9]4 [-94.7]4

46 -90 TDD

CA_3A-46A 3 -97 -94 -92.2 -91 FDD

46 -90 TDD

CA_4A-46A 4 -100 -97 -95.2 -94 FDD

46 -90 TDD

CA_7A-46A 7

-98 -95 -93.2 -92 FDD

[-100.7]4 [-97.7]4 [-95.9]4 [-94.7]4

46 -90 TDD

CA_41A-46A 41 -98 -95 -93.2 -92 FDD

46 -90 TDD

CA_42A-46A 42

-99 -96 -94.2 -93 FDD

[-100.7]4 [-97.7]4 [-95.9]4 [-94.7]4

46 -90 TDD

NOTE 1: The transmitter shall be set to PUMAX as defined in subclause 6.2.5A.

NOTE 2: Reference measurement channel is TBD

NOTE 3: The signal power is specified per port.

NOTE 4: Applicable only if operation with 4 antenna ports is supported in the band with carrier aggregation

configured.

NOTE 5: The requirements do not apply when there is at least one individual RE within the uplink

transmission bandwidth of the lower band for which the 2nd/3rd/4th transmitter harmonic is within the

downlink transmission bandwidth of the higher band and a range FHD above and below the edge of this

downlink transmission bandwidth. The value FHD depends on the E-UTRA configuration: FHD = FFS

MHz for the configurations listed.

기술보고서

TTAR-06.0170 １１１

<표 8-18> Uplink configuration for REFSENS

E-UTRA Band / Channel bandwidth / NRB / Duplex mode

EUTRA CA

Configuration

EUTRA

band

1.4 MHz

(dBm)

3 MHz

(dBm)

5 MHz

(dBm)

10 MHz

(dBm)

15 MHz

(dBm)

20 MHz

(dBm)

Duplex

mode

CA_1A-46A 1 25 50 75 100 FDD

CA_2A-46A 2 25 50 501 501 FDD

CA_3A-46A 3 25 50 501 501 FDD

CA_4A-46A 4 25 50 75 100 FDD

CA_7A-46A 7 25 50 75 751 FDD

CA_41A-46A 41 25 50 75 100 TDD

CA_41A-46A 42 25 50 75 100 TDD

NOTE 1: refers to the UL resource blocks shall be located as close as possible to the downlink

operating band but confined within the transmission bandwidth configuration for the channel

bandwidth (Table 5.6-1).

9 SA1/SA2 주요 기술

9.1 IP Flow Mobility support for S2a and S2b interfaces (NBIFOM)

Release 10 에서는 S2c 인터페이스에 기반하여 IP 플로우 이동성(IP Flow Mobility:

IFOM)을 지원하기 위한 표준화 작업이 수행되었다. Release 13 에서는 S2a 및 S2b

인터페이스에 기반하여 IP 플로우 이동성(Network-Based IP Flow Mobility: NBIFOM)을

지원하기 위한 표준화 작업이 수행되었다. SA WG2 에서는 NBIFOM 을 위한 Stage 2

표준을 TS 23.161 에 작업하였다. CT WG1 에서는 NBIFOM 을 위한 Stage 3 표준을 TS

24.161 에 작업하였다.

9.1.1 참조 아키텍처(Reference Architecture)

(그림 9-1)은 trusted non-3GPP IP access(신뢰되는 비 3GPP IP 액세스)에 접속한

단말이 S2a 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core)에 연결될 수 있음을 보여준다.

Trusted non-3GPP IP access 와 P-GW 를 연결하는 S2a 인터페이스는 단말에게 제어와

이동성을 지원하면서 사용자 트래픽을 운송한다. 또한, (그림 9-1)은 untrusted non-

3GPP IP access(신뢰되지 않는 비 3GPP IP 액세스)에 접속한 단말이 S2b 인터페이스를

통해 EPC 에 연결될 수 있음을 보여준다. ePDG 와 P-GW 를 연결하는 S2b 인터페이스는

단말에게 제어와 이동성을 지원하면서 사용자 트래픽을 운송한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １１２

(그림 9-2)는 trusted non-3GPP IP access 가 특히 TWAN(Trusted WLAN Access

Network)일 때의 참조 아키텍처를 보여준다. 이 때 S2a 인터페이스는 TWAN 과 P-

GW 를 연결한다.

(그림 9-1) S2a 및 S2b 인터페이스를 포함하는 참조 아키텍처 (로밍한 단말이 없는 경우)

SGi

PCRF

Gx

HSS

Operator's IP Services (e.g. IMS, PSS, etc.)

SWx

HPLMN

Non-3GPP Networks

Rx

PDN Gateway

3GPP AAA Server S2a

Trusted WLAN Access

Network

STa

Gxc

S5

S6a

3GPP Access

Serving Gateway

SWw

S6b

UE

(그림 9-2) Trusted WLAN access 및 S2a 인터페이스를 포함하는 참조 아키텍처 (로밍한

단말이 없는 경우)

SGi

PCRF

Gx

HSS

S2b

SWn

Ope rator's IP Services

(e.g. IMS, PSS etc.)

SWm

SWx

Untrusted Non-3GPP IP

Access SWa

HPLMN

Non-3GPP Networks

S6b

Rx

PDN Gateway

ePDG 3GPP AAA Server

Gxb

S2a

Gxa

Trusted Non-3GPP IP

Access STa

Gxc

S5

S6a

3GPP

Serving Gateway

UE

SWu

Access

기술보고서

TTAR-06.0170 １１３

9.1.2 Multi-access PDN connection (다중-액세스 PDN connection)

NBIFOM 을 지원하는 PDN connection 은 하나의 PDN 에 동시에 서로 다른 액세스 망,

즉 3GPP 액세스 망과 WLAN 액세스 망을 제공한다. 즉, 이러한 PDN connection 은

트래픽이 3GPP 액세스, WLAN 액세스, 또는 둘 다를 통해 라우팅될 수 있는데, 단, 각

IP 플로우는 한번에 하나의 액세스를 통해서만 라우팅될 수 있다. 이러한 PDN

connection 을 다중-액세스 PDN connection(Multi-access PDN connection)이라

일컫는다. 다중-액세스 PDN connection 을 사용하기 위해 단말은 multi-radio (즉, 3GPP

및 WLAN)를 지원해야 한다.

9.1.3 Routing rules (라우팅 룰)

P-GW 는 하향 트래픽에 대한 IP 플로우 라우팅을, 단말은 상향 트래픽에 대한 IP

플로우 라우팅을 수행한다. NBIFOM 을 지원하는 PDN connection 의 경우 특정 IP

플로우에 대해 3GPP 액세스 망 또는 WLAN 액세스 망을 통해 라우팅이 가능한 바,

어떤 IP 플로우를 어떤 액세스 망을 통해 라우팅해야 할지가 결정되어야 한다. 라우팅

룰(Routing Rule: RR)은 다음과 같은 정보를 포함하는, 어떤 IP 플로우를 어떤 액세스

망으로 라우팅해야 할지에 대한 규칙을 정의한 정보의 모음이다. 라우팅 룰은 단말과

네트워크가 서로 라우팅 룰에 대한 확인 과정을 거친 후에야 적용이 가능하다. 이

과정에서 단말과 네트워크는 라우팅 룰을 거절하는 것이 가능하다.

라우팅 필터(Routing Filter): 하나 이상의 IP 플로우를 나타내기 위해 사용되는

IP 헤더 파라미터 값들/범위값들.

라우팅 액세스 정보(Routing Access Information): IP 플로우가 라우팅되어야

하는 액세스 종류를 나타냄.

라우팅 룰 우선순위(Routing Rule Priority): 사용자 트래픽이 어떤 라우팅 룰에

매칭하는지 결정하기 위해 라우팅 룰 우선순위가 높은 순서대로 라우팅 필터를

적용함.

라우팅 룰 식별자(Routing Rule identifier): 하나의 PDN connection 에 대해

라우팅 룰을 식별하기 위한 식별자로, 라우팅 룰을 생성하는 엔티티 (P-GW

또는 단말)에 의해 할당됨.

어떠한 라우팅 룰 (즉, 라우팅 필터)에도 매칭하지 않는 패킷의 경우 PDN

connection 의 디폴트 액세스를 통해 라우팅한다. 이러한 디폴트 액세스는 PDN

connection 이 3GPP 액세스 망과 WLAN 액세스 망에 걸쳐 active 한 경우에만 적용되며,

PDN connection 이 하나의 액세스 망을 통해서만 active 한 경우에는 적용되지 않는다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １１４

9.1.4 NBIFOM Modes of Operations (NBIFOM 작동 모드)

다중-액세스 PDN connection 은 단말-개시 NBIFOM 모드(UE-initiated NBIFOM mode)

또는 네트워크-개시 NBIFOM 모드(Network-initiated NBIFOM mode) 중 하나로 동작한다.

이러한 NBIFOM 모드는 PDN connection 이 형성될 때 네트워크 (PCRF)에서 선택되며

PDN connection 이 active 한 동안 동일하게 유지된다. 네트워크에서 NBIFOM 모드를

선택하는 방법은 다음과 같다.

1. 단말이 ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function)를 지원하고

registered PLMN 에서 유효한(valid) ISRP(Inter-System Routing Policy) 룰을 가지는

경우,

A. ISRP 룰 중에서 ISRP for IFOM 룰이 있는 경우 (유효성과는 관계 없음),

단말은 PDN connection 형성 요청 시 단말-개시 NBIFOM 모드를 요청함.

i. 단말이 로밍하지 않은 경우, 네트워크는 단말-개시 NBIFOM 모드를

선택함.

ii. 단말이 로밍한 경우,

① Visited PLMN 이 NBIFOM 모드를 결정하는 경우, 단말-개시 NBIFOM

모드를 선택함.

② Home PLMN 이 NBIFOM 모드를 결정해야 하는데 Home PLMN 이

ANDSF 를 구축하지 않은 경우, 사업자의 정책에 따라서 단말-개시

또는 네트워크-개시 NBIFOM 모드를 선택함.

③ 상기와 다른 경우에는 단말-개시 NBIFOM 모드를 선택함.

B. 상기와 다른 경우, 단말은 PDN connection 형성 요청 시 네트워크-개시

NBIFOM 모드를 요청하고 네트워크에서는 네트워크-개시 NBIFOM 모드를

선택함.

2. 단말이 ANDSF 를 지원하지 않거나 registered PLMN 에서 유효한 ISRP 룰이 없는

경우, 단말이 PDN connection 형성 요청 시 네트워크-개시 NBIFOM 모드를

요청하고 네트워크에서 네트워크-개시 NBIFOM 모드를 선택함.

단말-개시 NBIFOM 모드로 동작하는 다중-액세스 PDN connection 에 대해서는

단말만이 트래픽 라우팅을 제어할 수 있다. 이 때, 단말은 IFOM 룰을 위한 ANDSF

및/또는 사용자 설정 라우팅 룰을 적용하여 트래픽 라우팅을 제어한다. IFOM 룰을 위한

ANDSF 를 사용하는 경우, 단말은 하향 트래픽을 위한 라우팅 룰을 결정한다. 단말은

하나 이상의 라우팅 룰을 네트워크로 전송함으로써 PDN connection 내에서 특정 IP

플로우를 다른 액세스로 옮기도록 할 수 있다. 네트워크는 이러한 단말의 라우팅 룰

변경을 가입자 정보나 사용량 제한에 기반하여 거절할 수도 있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １１５

네트워크-개시 NBIFOM 모드로 동작하는 다중-액세스 PDN connection 에 대해서는

네트워크가 트래픽 라우팅을 제어할 수 있다. 네트워크는 하나 이상의 라우팅 룰을

단말로 전송함으로써 PDN connection 내에서 특정 IP 플로우를 다른 액세스로 옮기도록

할 수 있다. 단말은 이러한 라우팅 룰 변경을 단말의 상황 또는 단말이 동작하는 액세스

망의 상황에 기반하여 거절할 수도 있다.

네트워크-개시 NBIFOM 모드에서 단말이 라우팅 룰을 결정하여 네트워크로 보낼

수는 없지만 네트워크에 IP 플로우 매핑 정보를 전송함으로써 IP 플로우를 다른

액세스로 옮기는 것을 요청할 수 있다. 네트워크는 단말이 이러한 요청을 보내오면

가입자 정보에 의해서 금지되어 있지 않는 한 새로운 라우팅 룰을 단말로 알려주어

단말의 요청을 받아들인다. 또한 특정 액세스가 트래픽 라우팅을 위해 사용가능함 또는

사용불가능함을 네트워크로 알릴 수 있다. 예를 들어, 단말이 WLAN 으로의 active IP

플로우가 있는데 WLAN 신호를 잃었다면, 단말은 네트워크로 WLAN 이 트래픽 라우팅을

위해 사용될 수 없음을 알린다. 이는 네트워크로 하여금 WLAN 으로는 하향 트래픽을

전송하는 것을 멈추도록 하며 단말에게 3GPP 액세스를 통해 (3GPP 액세스 사용이

허용된다면) 트래픽을 라우팅하도록 하는 라우팅 룰 업데이트를 제공하도록 한다.

9.1.5 NBIFOM Signaling Flows (NBIFOM 시그널링 절차)

(그림 9-3)은 3GPP 액세스, 즉 E-UTRAN 이 최초의 액세스인 경우, PDN

connection 을 형성하는 절차를 보여준다. 이러한 동작은 단말이 initial attach 절차

(TS 23.401 의 5.3.2.1 절) 수행 시, 또는 단말 요청 PDN 연결 절차 (TS 23.401 의

5.10.2 절) 수행 시 이루어질 수 있으며, NBIFOM 을 위해 다음의 동작들이 추가된다.

1) 초기 어태치의 경우, 단말은 Attach Request 메시지의 PCO(Protocol

Configuration Options)에 NBIFOM indication을 포함시킨다. 단말 요청 PDN 연결의 경우,

단말은 PDN Connectivity Request 메시지의 PCO 에 NBIFOM indication 을 포함시킨다.

또한, 단말은 형성하는 PDN connection 에 대해 요청하고자 하는 NBIFOM

모드를 PCO 에 포함시킨다.

2) MME 가 S-GW 로 Create Session Request 메시지를 전송 시, 자신이 NBIFOM 을

지원함을 알린다. 또한, S-GW 가 상기 Create Session Request 메시지를 MME 로부터

받아 P-GW 로 전송 시, 자신이 NBIFOM 을 지원함을 알린다.

3) 동적인 PCC(Policy and Charging Control)가 PDN connection 에 적용되는 경우,

P-GW 가 PCRF 와 IP-CAN 세션 형성을 하면서 PCRF 에게 단말과 네트워크가

NBIFOM 을 지원함, 요청된 NBIFOM 모드, IP-CAN 종류, RAT 종류를 제공한다. 이에 H-

기술보고서

TTAR-06.0170 １１６

PCRF 는 P-GW 에게 PDN connection 에 대해 NBIFOM 을 허용할 지에 대한 결정을

알린다.

동적인 PCC 가 적용되지 않는 경우, P-GW 는 PDN connection 에 대해

NBIFOM 을 허용할지를 local 하게 결정한다.

4) P-GW 가 S-GW 로 Create Session Response 메시지를 전송 시, PCO 에

NBIFOM 지원 및 NBIFOM 모드를 포함시킨다. 이러한 PCO 는 단말에게 전달된다.

위와 같은 절차를 통해 NBIFOM 이 지원되는 PDN connection 이 형성된다.

PDN GW AAA Proxy

HSS/AAA UE E-UTRAN

hPCRFvPCRF

Roaming Scenario

1. 3GPP PDN connection establishment as defined in TS 23.401

(그림 9-3) 3GPP 액세스를 통해 PDN connection을 형성하는 절차

(그림 9-3)에서 설명한 NBIFOM 을 지원하는 PDN connection 형성 절차와 유사하게

단말이 WLAN 액세스를 최초의 액세스로 삼아 PDN connection 을 형성하는 경우에도

NBIFOM 을 지원하는 PDN connection 을 형성할 수 있다.

(그림 9-4)는 단말-개시 IP 플로우 이동 절차를 보여준다. 특히, 단말이 WLAN

액세스를 통해 라우팅 룰을 업데이트함으로써, 3GPP 액세스에서 WLAN 액세스로 하나

이상의 IP 플로우를 이동시키는 절차를 보여준다. 특히 (그림 9-4)는 S2b 인터페이스를

통해 WLAN 접속 서비스를 제공하는 시나리오를 보여준다.

1. 단말은 3GPP 액세스와 WLAN 액세스에 동시에 연결되어 있고, 다수의 IP

플로우가 다중-액세스 PDN connection 을 통해 전송된다.

2. 단말은 업데이트된 라우팅 룰을 포함하는 IKEv2 INFORMATIONAL Request

메시지를 ePDG 로 전송한다.

2a. ePDG 는 단말로 IKEv2 INFORMATIONAL Response 메시지를 전송한다.

3. ePDG는 업데이트된 라우팅 룰을 포함하는 Bearer Resource Command 메시지를

P-GW 에게 전송한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １１７

4. P-GW 는 IP-CAN Session Modification 절차를 통해 PCRF 에게 업데이트된

라우팅 룰을 제공한다. PCRF 는 단말의 IP 플로우 이동 요청을 거절할 수 있다.

네트워크가 단말의 IP 플로우 이동 요청을 거절 시, 거절 이유를 나타내는 cause

value 를 제공한다. 이에 단말은 거절 이유에 기반하여 IP 플로우 이동 요청을 어떻게

진행할 지 (예를 들어, 나중에 재요청을 할지 말지)를 결정할 수 있다.

5. P-GW 는 허용하는 라우팅 룰을 포함하는 Update/Create Bearer Request

메시지를 ePDG 에게 전송한다.

5a. ePDG 는 허용하는 라우팅 룰을 포함하는 IKEv2 INFORMATIONAL Request

메시지를 단말에게 전송한다.

6. 단말은 ePDG 에게 IKEv2 INFORMATIONAL Response 메시지로 응답한다.

7. ePDG 는 P-GW 에게 Update/Create Bearer Response 메시지로 응답한다.

8. 3GPP 액세스에서 변경되거나 제거된 플로우에 대한 자원이 적절히 변경되거나

해제된다.

9. P-GW 가 PCRF 에게 PCC 결정이 집행될 수 있는지 여부를 알린다.

PDN GW VPCRF AAA Proxy hPCRF HSS/AAA

Roaming Scenarios

5. Update/Create Bearer Request

7. Update/Create Bearer Response

9. IP-CAN Session Modification - end

UEWLAN Access ePDG

8. 3GPP EPS bearer resource release or modification

1. UE is connected simultaneously to 3GPP and WLAN accesses

2. IKEv2 INFORMATIONAL Request

3. Bearer Resource Command

4. IP-CAN Session Modification - begin

2a. IKEv2 INFORMATIONAL Response

5a. IKEv2 INFORMATIONAL Request

6. IKEv2 INFORMATIONAL Response

(그림 9-4) 단말-개시 IP 플로우 이동 절차

기술보고서

TTAR-06.0170 １１８

(그림 9-5)는 네트워크-개시 IP 플로우 이동 절차를 보여준다. 특히, P-GW 가 E-

UTRAN 을 통해 라우팅 룰을 업데이트함으로써, WLAN 액세스에서 3GPP 액세스로 하나

이상의 IP 플로우를 이동시키는 절차를 보여준다.

1. 단말은 3GPP 액세스와 WLAN 액세스에 동시에 연결되어 있다. 이 때 WLAN

액세스는 trusted WLAN 액세스일 수도 있고, untrusted WLAN 액세스일 수도 있다.

2. 동적인 PCC 가 PDN connection 에 적용되는 경우, H-PCRF 는 정책 정보 및

단말의 상태 정보에 기반하여 특정 IP 플로우의 이동을 개시하는 것을 결정한다. 이에

PCRF 는 IP-CAN Session Modification 절차를 통해 P-GW 에게 액세스 종류 정보를

포함하는 PCC 룰을 제공한다. P-GW 는 수신한 PCC 룰에 기반하여 단말에게 새로운 /

변경된 라우팅 룰을 전송할 필요가 있음을 결정한다.

동적인 PCC 가 적용되지 않는 경우, P-GW 는 로컬 정책에 기반하여 단말에게

새로운 / 변경된 라우팅 룰을 전송할 필요가 있음을 결정할 수 있다.

3. P-GW 는 S-GW 에게 생성된 / 변경된 라우팅 룰을 포함하는

Create/Update/Delete Bearer Request 메시지를 전송한다. 단계 2에서 수신한 PCC 룰에

따라 베어러 자원이 형성되거나 변경될 필요가 있다면, 베어러 관련 동작이 수행될 수

있다.

4. MME 와 단말간에 bearer modification, dedicated bearer activation 또는

dedicated bearer deactivation 절차가 수행된다. 단말은 네트워크로부터 수신한 라우팅

룰을 허용하거나 거절할 수 있다. 단말이 라우팅 룰을 거절하는 경우, 단말은 거절

이유를 나타내는 cause value 를 제공할 수 있다. 네트워크는 이 cause value 를 IP

플로우 이동 요청을 할 수 있는지, 한다면 언제 다시 할 수 있는지를 정하는데 사용할

수 있다. 단말은 허용된 라우팅 룰을 적용하고 MME 에게 적용되는 라우팅 룰에 대한

응답을 보낸다.

5. MME 는 허용되는 라우팅 룰을 포함하는 Create/Update/Delete Bearer Response

메시지를 S-GW 를 통해 P-GW 에게 전송한다.

6. P-GW 는 PCRF 에게 PCC 룰이 집행될 수 있는지 여부를 알린다.

7. Trusted 또는 Untrusted WLAN 액세스로부터 변경되거나 제거된 IP 플로우에

대한 자원을 변경 또는 해제하는 절차를 적절히 수행한다.

(그림 9-5)의 단계 2 에서 볼 수 있듯이, 동적인 PCC 가 적용되는 경우 PCRF 는 P-

GW 에게 PCC 룰의 일부로써 NBIFOM 관련 정보인 액세스 정보를 제공하게 된다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １１９

Roaming Scenarios

UE AAA

Proxy PDN GW hPCRF

MME/ Serving GW

1. UE is connected simultaneously to 3GPP and WLAN accesses and establishes multiple IP flows of the same PDN connection

vPCRF

3. Create/ Update/ Delete Bearer Request

5. Create/ Update/ Delete Bearer Response

7. WLAN access bearer modification or deactivation

2. IP-CAN session modification - Begin

6. IP-CAN session modification - End

4. Bearer modification procedure or

Dedicated bearer activation procedure or

Dedicated bearer deactivation procedure

between MME and UE.

(그림 9-5) 네트워크-개시 IP 플로우 이동 절차

(그림 9-3), (그림 9-4), (그림 9-5)에서 살펴본 절차 외에도 3GPP 액세스 또는

WLAN 액세스를 통해 PDN connection 을 형성한 후에 다른 하나의 액세스를 추가하는

절차, 다중-액세스 PDN connection 에서 3GPP 액세스와 WLAN 액세스 중 하나의

액세스를 제거하는 절차, 단말이 네트워크-개시 NBIFOM 모드에서 IP 플로우를 다른

액세스로 옮기는 것을 네트워크에 요청하고자 IP 플로우 매핑 정보를 전송하는 절차 등

다양한 동작이 TS 23.161 에 정의되어 있다.

9.2 extended idle mode DRX (eDRX)

Extended idle mode DRX(Discontinuous Reception)는 Release 13 에서 정의된 단말의

전력 사용 절감을 위한 기술로 기존 최대 2.56 초이던 DRX cycle 을 짧게는 수십 초에서

길게는 수십 분으로 단말의 긴 휴지 모드(idle mode)를 설정할 수 있도록 한다. 단,

단말이 긴 휴지 모드에 있는 동안 착신호(mobile terminated call)에 대한 지연이 발생할

수 있기 때문에 이를 위해 Release 13 에서 S-GW 단의 extended buffering 및

Reachability Notification 절차 등 High Latency Communication 에 대한 보완 기술을

정의 하였다.

Release 12 에서 정의된 Power Saving Mode(PSM)의 경우, Active time 경과 후 다음

주기적인(periodic) TAU(Tracking Area Update) 절차 또는 발신호(mobile originated call)

기술보고서

TTAR-06.0170 １２０

시작 전까지 페이징(paging) 수신은 물론 이동성(mobility) 지원을 위한 cell reselection

등의 동작을 수행하지 않아도 된다. 즉 이러한 이유로 단말이 PSM 구간 동안 착신호

수신이 불가능하다. 이에 단말의 긴 구간의 휴지 모드를 가능케 하여 소모 전력을 절감

하면서도 네트워크 단의 페이징 송신으로 착신호가 가능한 eDRX (extended idle mode

DRX)가 Release 13 표준에 소개되었다. eDRX 는 단말, RAN, CN(Core Network)이 모두

지원해야 구현이 가능한 기술로 E-UTRAN/UTRAN/GERAN 과 같이 3GPP 모든 RAT 에

대해 eDRX 지원이 가능하나, 본 기술보고서에서는 E-UTRAN 을 사용하는 경우의

eDRX 만을 소개한다. NB-IoT RAT 의 경우 DRX cycle 은 달리 정의 된다.

9.2.1 Power Saving Functionality negotiation

단말은 eDRX 를 지원하고 지연에 민감하지 않은 애플리케이션만을 구동하는 경우,

단말의 소모 전력 절감을 위해 eDRX 적용을 네트워크에 요청할 수 있다.

eDRX 를 적용하기 위해 단말은 단말이 원하는 extended idle mode DRX cycle 을

Attach/TAU 절차 동안 MME 에 요청한다. 이에 MME 는 단말의 eDRX 사용을 거절 또는

허락할 수 있다. MME 가 단말의 eDRX 적용을 허용하는 경우 단말은 MME 가 제공한

extended idle mode DRX cycle을 적용해서 eDRX를 활성화 해야 하며, 단 단말이 요청한

값과 다른 extended idle mode DRX 주기를 MME 가 제공하더라도 단말은 이를 따라야

한다. 단말이 수신한 NAS accept message (즉 Attach Accept, TAU Accept)에 extended

idle mode DRX cycle 이 포함되어 있지 않으면 자신이 요청한 eDRX 사용이 거절

되었음을 인지하고 기존 normal DRX (최대 주기 2.56 초)를 적용한다.

단말은 자신이 구동하는 애플리케이션이 바뀌거나 서비스 특성이 바뀐 경우,

상시적으로 TAU 요청 메시지를 이용하여 eDRX 의 적용 유무 및 extended idle mode

DRX cycle 등을 바꿀 것을 MME 에 요청할 수 있다. 단 eDRX 의 적용은 매 TAU

절차마다 초기화되므로 eDRX 를 지속적으로 사용하기 위해서는 단말은 TAU Request

메세지에 eDRX 파타미터 (즉 extended idle mode DRX cycle, Paging Time Window)를

항상 포함해서 전송해야 한다.

단말은 eDRX 사용 요청과 함께 PSM 적용을 함께 요청할 수 있으며 아래와 같이

MME 가 최종 판단하여 단말에 적용 여부를 알린다.

1) PSM 만 적용할 것을 허락 (즉 active time 을 Accept message 에 포함), eDRX

적용은 허용하지 않음.

기술보고서

TTAR-06.0170 １２１

2) eDRX 만 적용할 것을 허락 (즉 extended idle mode DRX cycle 을 Accept 메시지에

포함), PSM 은 허용하지 않음.

3) PSM 과 eDRX (즉 active time 과 extended idle mode DRX cycle 을 Accept

메시지에 모두 포함) 모두 적용할 것을 허락.

위 3)의 경우는 단말이 PSM 을 적용하지만 Active time 이 충분히 길어 Active Time

구간에 기존 normal DRX 대신에 eDRX 를 적용하여 전력 감소를 극대화 하기 위한

것으로 SMS 같은 애플리케이션 구동 시 사용 가능하다. 즉 이 경우 idle mode 에

머무르는 시간인 Active Time 은 eDRX 주기보다 상대적으로 길어야 한다.

9.2.2 Paging Occasion 연산 방법

Extended idle mode DRX cycle 은 2 의 배수로 존재하며 5.12 초 (즉 5.12, 10.24,

20.48 초, ...)부터 시작되어 최대값은 2621.44 초(43.69 분)이다. Extended idle mode DRX

cycle 은 위에서 설명한 바와 같이 단말의 요청에 의해 NAS 메시지 교환으로 협상되며

MME 는 eNB 에 페이징 시 이 주기를 함께 포함해서 전송한다.

단 5.12초의 extended idle mode DRX cycle은 기존 DRX를 적용하며, 10.24초 이상의

extended idle mode DRX cycle 은 새로 정의된 eDRX 방식 (TS 23.682 의 4.5.13.3.1 절,

4.5.13.3.2 절, 4.5.13.3.3 절)이 적용된다.

9.2.3 Hyper SFN, Paging Hyperframe, Paging Time Window

Hyper-SFN 은 SFN (System Frame Number)의 상위 프레임으로 1024 개의 SFN 이

하나의 H-SFN (Hyper-SFN)을 구성한다. 단말이 eDRX 를 적용하는 경우, 특정 Paging

Hyperframes (PH) 내에서 페이징에 의해 reachable 하다. PH 의 계산식은 extended idle

mode DRX cycle 과 단말의 Identifier 로 구성되며 상세 내용은 TS 36.304 를 참고한다.

MME 는 페이징 시 단말이 적용하는 extended idle mode DRX cycle length 와 PTW

(Paging Time Window) length 를 Paging message 에 포함하여 eNB 에 전송하며 이에

PH 는 단말과 MME 그리고 eNB 에서 개별적으로 연산이 가능하여 PH 연산을 위한

추가적인 시그널링을 필요로 하지 않는다.

Paging Time Window (PTW)는 extended idle mode DRX cycle 과 함께 MME 가 eNB 에

제공하는 값으로 normal DRX cycle 의 배수로 구성될 수 있다. 단말의 PH 내 첫 Paging

Occasion 의 연산은 TS 36.304 를 참고한다. MME 는 단말이 PH 내 첫 Paging

Occasion 후 Paging Time Window 내에서 normal paging 에 의해 reachable 하며 해당

Paging time Window 구간이 지나면 다음 PH 까지 Reachable 하지 않다고 간주한다.

단말도 동일한 연산 방법으로 자신의 PH 와 PH 내 Paging Occasion 을 연산하며 단

기술보고서

TTAR-06.0170 １２２

Paging Occasion 전에 미리 깨어 serving cell 과의 동기화 및 System Information 획득

등의 동작이 필요하다.

9.2.4 Loose Hyper SFN synchronization

Extended idle mode DRX 적용을 위해 필요한 PH 가 MME 와 eNB 에서 각각 연산되기

때문에 MME 와 해당 MME 에 연결 된 eNB(s) 사이의 동기화가 필요하다. 이에 각각의

eNB 와 MME 는 H-SFN=0 의 시작 시간에 맞춰야 하고 단 기존 DRX cycle (즉 1 ~ 2 초)

의 오차 범위 내에서 loose Hyper SFN synchronization 이 필요하다.

9.2.5 MME 페이징, 페이징 재전송 strategy

MME 는 S-GW 로부터 DDN (Downlink Data Notification)을 수신하거나, Signaling 을

송신해야 하는 경우 단말에 페이징을 전송할 수 있고 단말이 extended idle mode DRX 를

적용하는 경우에 MME 는 이전 normal DRX 와 달리 PH 를 연산하여, 연산된 Paging

Occasion 바로 이전에 eNB로 paging 을 전송한다. 이에 eNB단에서 Paging message를

저장해야 하는 복잡도가 감소한다. MME 는 신뢰성 있는 페이징 전송을 위해 Paging Time

Window 를 사용할 수 있으며 긴 Paging Time Window 는 eNB 단에 여러 번의 Paging

재전송을 명령하는 것으로 페이징 수신 성공률을 높이지만 단말이 오랜 기간 paging 을

수신해야 하는 부담이 있을 수 있다.

9.2.6 High Latency Communication

앞서 설명한 바와 같이, eDRX 적용으로 착신호의 지연이 불가피해 네트워크에서

고지연 통신(High Latency Communication)에 대한 보완 기술이 정의 되었다. 대표적으로

MME 가 단말의 휴지 기간을 연산하여 S-GW 에서 해당 구간 동안 buffering 을 하는

Extended buffering 및, third party application server 에서 단말이 Reachable 한 뒤

Data 를 전송하는 Reachability Notification 절차가 그것이다. 상세한 내용은 TS 23.401

4.3.17.7 절 High latency communication 을 참고한다.

9.3 Cellular Internet of Things (CIoT)

저전력 저비용의 IoT 기기의 요구가 늘어나면서 기존 LTE 기술을 기반으로 발전한

low complexity 단말인 LTE Category 0 (Release 12) 이외에 Release 13 에서 1.4MHz 의

협대역을 지원하는 LTE Category M1 이 정의되었다. 또한 새로운 RAT(Radio Access

Technology) 기술로 backward compatibility 를 필요로 하지 않고 단독 운영이 가능한

200KHz 대역폭을 기반으로 하는 RAT 인 NB-IoT 역시 Release 13 에 정의 되었다. NB-

IoT 와 LTE Category M1 과 같은 저전력 저비용에 최적화 된 Radio 기술은 기존 High

기술보고서

TTAR-06.0170 １２３

throughput, High mobility 를 요하던 LTE 기술과 상반되는 요구사항을 필요로 하였고,

이를 효율적으로 지원하기 위해서 단말의 소모 전력 최소화 등 기존 EPS(Evolved

Packet System)의 최적화 (optimization)가 요구 되었다. 특히 Idle mode 에서

Connected mode 전환 시 필요 시그널링 최소화, Non-IP 데이터 타입의 지원, Voice

service 등 IoT 기기에 불필요한 mandatory feature 생략, 어태치 시 기본적으로

맺어지는 PDN connection 의 생략 등이 그것이다.

이에 이러한 협대역을 지원하는 저전력 저비용 단말을 좀 더 효율적으로 지원하기

위해 새롭게 정의된 feature 가 CIoT(Cellular Internet of Things) EPS Optimization 이다.

9.3.1 CIoT 관련 용어 및 정의

NB-IoT Narrowband IoT

WB-E-UTRAN Wide Band E-UTRAN

CIoT (Cellular IoT) Cellular network 에서 저전력 저비용을 요하는 단말을

지원하는 기술로 IP 와 Non-IP 트래픽을 모두 지원한다.

9.3.2 CIoT EPS Optimization

아래와 같이 Control Plane(CP 또는 C-Plane) 과 User Plane(UP 또는 U-Plane) 쪽

두 가지 CIoT EPS Optimization option 이 존재하며 네트워크와 단말은 각각 둘 다 혹은

하나만 지원할 수 있다. 두 가지 optimization 모두 단말이 데이터 송수신을 위해 Idle

mode 에서 Connected mode 전환 시 필요한 시그널링 감소가 그 목표로, 작은 데이터

전송에 최적화 되어 있는 Control Plane CIoT EPS Optimization 은 NB-IoT RAT 을

지원하는 경우 네트워크, 단말 모두 mandatory feature 이다. 즉 NB-IoT RAT 을 지원하는

단말과 네트워크는 모두 Control Plane CIoT EPS optimization 을 지원해야 하며 Release

13 eMTC (즉 LTE Category M1)의 경우 두 optimization 모두 optional feature 이다.

1) Control Plane CIoT EPS Optimization

NAS PDU 에 데이터를 포함해서 전송하는 방법으로 기존 데이터 전송을 위해 필요한

User Plane setup (DRB + S1-U 경로)을 사용하지 않고 (그림 9-1)에서 설명한 바와 같이

Attach, TAU(Tracking Area Update) 등을 위한 NAS 메시지를 송신하던 Control Plane

(SRB+S1-AP)를 통해 데이터를 전송하는 방식으로 MME 와 S-GW 간 새로 정의된 S11-

U 경로로 데이터를 전송할 수 있다. 이에 AS security 없이 NAS security 를 통해 해당

데이터의 security 를 보장하며 AS security 셋업이 불필요하기 때문에 SMC (Security

mode command) 절차 등이 생략되어 Connected mode 전환 시 필요한 RRC

시그널링이 감소된다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １２４

Control Plane CIoT EPS Optimization 을 사용할 경우 (그림 9-5)과 같이 SCEF

(Service Capability Exposure Function)을 통한 데이터 전송이 가능하며, 이 경우 SGi

인터페이스가 대신 SCEF 통해 third party 와 연결이 가능하며, SCEF 로 연결되는 경우는

Non-IP 타입 데이터 전송에만 사용된다. 상세한 동작은 뒤에서 설명한다.

2) User Plane CIoT EPS Optimization

(그림 9-5)에 설명한 바와 같이 User Plane(DRB+S1-U)으로 데이터를 보내는 것은

기존 동작과 동일하나 단말과의 데이터 송수신이 없는 경우, eNB 와 단말에 저장된 UE

context (i.e. UE id, AS security 정보 등)를 해지하는 대신 해당 Context 를 유지하도록

하여 단말이 Connection setup 을 다시 요청하는 경우 단순화 된 절차로 Connection

전환이 가능하도록 하였다. 즉 S1 release 대신 Connection Suspend 절차를, 그리고

user plane setup 을 요하는 Service Request 절차 대신 Connection Resume 절차를

도입하여 Connected mode(ECM-CONNECTED)전환을 위한 RRC 시그널링 수를

감소하는 효과를 준다. 상세한 동작은 뒤에서 설명한다.

(그림 9-6) CIoT EPS Optimization option 에 따른 데이터 전송 경로

이에 다양한 형태의 MME 가 존재하며 그 종류는 다음과 같다.

1) User Plane 또는 Control Plane CIoT EPS Optimization 을 지원하는 MME

2) User Plane 그리고 Control Plane CIoT EPS Optimization 을 모두 지원하는 MME

3) CIoT EPS Optimization 을 지원하지 않는 MME

Non-IP 타입의 데이터 전송은 SCEF 와 SGi 를 통한 두 가지 다른 방식으로 구현

가능하다. 또한 NB-IoT RAT 만을 지원하는 단말에 대해서 SMS transfer without

기술보고서

TTAR-06.0170 １２５

Combined EPS Attach 가 가능하며, NB-IoT 와 eMTC 에 대해 Attach without PDN

Connectivity 가 가능하다. 해당 기능은 단말과 네트워크의 지원 여부에 따라 Attach 및

TAU 절차 중 Negotiation 및 활성화가 될 수 있고 상세 내용은 아래 Preferred and

Supported Network Behaviour 에서 더 자세히 설명하겠다.

9.3.3 MME selection for CIoT EPS optimization

단말이 CIoT EPS Optimization 을 적용하는 경우 해당 기능을 최적으로 지원할 수

있도록 serving eNB 는 적합한 MME 를 선택할 수 있어야 한다. 이를 위해 eNB 는

SIB(System Information Block)에 다음과 같은 capability 를 broadcast 할 수 있다.

> NB-IoT cell 인 경우:

1) eNB 가 EPS Attach without PDN connectivity 를 지원하는 MME 로 연결 가능한지

여부

> WB-E-UTRAN cell 의 경우:

1) eNB 가 Control Plane CIoT EPS Optimization 을 지원가능한지, 그리고 Control Plane

CIoT EPS Optimization 을 지원하는 MME 로 연결 가능한지 여부

2) eNB 가 User Plane CIoT EPS Optimization 을 지원가능한지, 그리고 User Plane CIoT

EPS Optimization 을 지원하는 MME 로 연결 가능한지 여부

3) eNB 가 EPS Attach without PDN connectivity 를 지원하는 MME 로 연결 가능한지

여부

이에 단말은 해당 Cell 이 원하는 기능을 지원하지 않거나 원하는 MME 로 연결이

불가능 하다고 판단하는 경우 PLMN reselection 등을 할 수 있다.

9.3.4 Preferred and Supported Network Behaviour (PNB & SNB)

(그림 9-7)와 같이 단말은 Attach 를 위해 Attach Request 메시지를 송신하는 경우

해당 NAS 메시지를 포함하는 RRC 메시지에 단말의 CIoT EPS optimization capability 를

포함해서 송신할 수 있다. 이에 eNB 는 단말의 capability 를 고려하여 적절한 MME 를

선택할 수 있다. 또한 eNB 는 MME 에 Attach Request 를 포함하는 Initial UE message 를

전송하는 경우, 해당 단말이 접속한 RAT Type (NB-IoT 또는 WB-E-UTRA)를 포함해서

MME 로 전송하여 MME 가 단말이 접속하는 RAT type 을 인지하여 적절한 동작을 할 수

있도록 한다. MME 는 Attach Request 메시지에 포함된 PNB(Preferred Network

Behaviour)에 따라 해당 단말에 대한 SNB(Supported Network Behaviour)를 결정해서

Attach Accept 메시지에 포함해서 응답한다. 본 동작은 TAU 절차에도 동일하게

이루어진다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １２６

(그림 9-7) CIoT EPS Optimization위한 Attach 절차

PNB 는 아래와 같은 정보를 포함하며 단말은 자신이 지원하는 CIoT EPS Optimization

capability 와 데이터 전송을 위해 Control Plane CIoT PS optimization 을 선호하는 지

User Plane CIoT EPS optimization 을 선호하는 지 알릴 수 있다.

- Whether Control Plane CIoT EPS optimisation is supported.

- Whether User Plane CIoT EPS optimisation is supported.

- Whether Control Plane CIoT EPS optimisation is preferred or whether User Plane

CIoT EPS optimisation is preferred.

- Whether S1-U data transfer is supported.

- Whether SMS transfer without Combined Attach is requested.

- Whether Attach without PDN Connectivity is supported.

- Whether header compression for Control Plane CIoT EPS optimisation is

supported.

여기에서 SMS transfer without Combined EPS Attach is requested 는 NB-IoT 만을

지원하는 단말이 설정할 수 있는 값으로 TS 23.272 에 명시된 Combined EPS attach

절차를 수행 할 필요가 없다.

S1-U data transfer is supported 는 기존 DRB + S1-U 로 데이터 전송을 할 수 있는

capability로 단말이 User Plane CIoT EPS optimization을 지원하는 경우 함께 지원되어야

한다.

Attach without PDN connection is supported 는 단말이 Attach 절차 중 PDN

connection 을 함께 하지 않아도 되는 것을 포함하는 것으로 이러한 capability 를 가지는

기술보고서

TTAR-06.0170 １２７

단말은 모든 PDN connection 이 해지 되더라도 Detach 되지 않고 EPS attach 상태로

머물 수 있다. 이는 단말이 SMS 만을 지원하는 경우 즉 PDN connection 이 필요 없는

경우에 유용할 수 있다.

MME 는 단말로부터 Attach/TAU Request 를 수신하면 SNB 정보를 Attach Accept

메시지에 포함해서 단말에 송신하고 이에 단말은 해당 SNB 값을 기반으로 CIoT EPS

optimization이 설정된다. SNB(Supported Network Behaviour)은 다음의 정보를 포함한다.

- Whether Control Plane CIoT EPS optimisation is supported.

- Whether User Plane CIoT EPS optimisation is supported.

- Whether S1-U data transfer is supported.

- Whether SMS transfer without Combined Attach is accepted.

- Whether Attach without PDN Connectivity is supported.

- Whether header compression for Control Plane CIoT EPS optimisation is

supported.

9.3.5 Optimized EPS Architecture option for CIoT

기존 S11 인터페이스가 control plane 만 지원했던 반면 EPS reference

architecture 에서 Control Plane CIoT EPS Optimization 지원을 위해 User plane 지원까지

확장되어 S11-U 가 추가로 정의 되었다. 또한 EPC(Evolved Packet Core) 구현

option 으로 여러개의 EPS 엔터티 (MME, S-GW, P-GW)가 하나의 물리 노드에 구현되어

외부 인터페이스가 줄어드는 형태인 C-SGN(CIoT Serving Gateway Node)가 아래 (그림

9-8)과 (그림 9-9)에 정의 되었다.

CIoTUE

E-UTRAN C-SGN

HSS

SCEF

CIoT Services

CIoT Uu

SGi

SMS-GMSC/IWMSC /

SMS Router

SGd

S6a

S1

T6a

(그림 9-8) CIoT 를 위한 구현 옵션 (단말이 로밍 하지 않은 경우)

기술보고서

TTAR-06.0170 １２８

CIoTUE

E-UTRAN C-SGN

HSS

CIoT Services

CIoT Uu

T6ai

VPLMN HPLMN

IWK-SCEF

SCEF

P-GW

SGi

SGd SMS-GMSC/ IWMSC/

SMS Router

S1

S6a

S8

T7

(그림 9-9) CIoT 를 위한 구현 옵션 (단말이 로밍한 경우)

9.3.6 Support for Non-IP Data Delivery (NIDD)

기존 IPv4, IPv6 그리고 IPv4v6 타입 PDN connection 이외에 IP stack 을 지원하지

않는 단말을 위해 Non-IP 타입의 PDN connection 이 추가 되었다. Non-IP PDN 타입의

경우 third party (즉 Application Server) 로의 전송 경로가 SGi 인터페이스를 통하는

경우와, SCEF 경로를 이용하는 경우 모두 지원이 가능하며 사업자의 deployment

option 으로 둘 중 하나를 선택하거나 둘 다 지원할 수 있다. SCEF 는 Release 13 에서

AESE(Architecture Enhancements for Service capability Exposure), MONTE(Monitoring

Enhancements) 등 third party 에 service capability 를 제공하기 위해 도입된

function/node 로 CIoT optimization 을 위한 Non-IP data delivery 를 위해서도 사용할 수

있다. SGi 인터페이스로 Non-IP PDN connection 을 지원하고 싶은 경우에 P-GW 에서

third party application server 구간에 Non-IP packet 을 IP capsulation/de-capsulation

해서 전송하며 단말에서는 해당 데이터가 Non-IP 타입으로 전송되며 P-GW 는 해당

단말에 대해 IP 주소를 할당하지만 단말에 제공하지는 않는다. (표 9-1)은 PDN

connection 타입에 따른 CIoT EPS Optimization 의 설정 방식을 보여준다. Non-IP PDN

connection 이 SCEF 경로로 설정되는 경우 단말의 Attach 및 PDN connection 설정 시

MME 와 SCEF 사이의 경로를 설정하기 위한 T6a Connection Establishment 절차가

수행되며 SCEF 와 third party SCS/AS(Service Capability Server/Application Server)와의

인터페이스 설정을 위해 NIDD Configuration 절차가 수행된다. 상세한 내용은 각각 TS

23.682 의 5.13.1 절 (T6a Connection Establishment) 및 5.13.2 절 (NIDD

Configuration)을 참고한다.

<표 9-1> CIoT EPS Optimization을 위한 PDN connection 타입 및 특성

PDN

connection

Invoke

SCEF (HSS) CP/UP

Header

Compression Data Path

Allocating

IP address

Providing

IP address

기술보고서

TTAR-06.0170 １２９

타입 to UE

IP N/A

CP only NAS/MME SGi/S11-U O O

Both Either AS/eNB or

NAS/MME

SGi/either

S1-U or S11-U O O

Non-IP

O CP only

N/A

SCEF X X

X CP only SGi/S11-U

O X X Both

SGi/either

S1-U or S11-U

9.3.7 Control Plane/User Plane 열린 형태의 PDN connection, Control Plane 으로

고정된 형태의 PDN connection

단말과 네트워크가 Control Plane CIoT EPS Optimization 과 User Plane CIoT EPS

Optimization 을 모두 지원하는 경우, 혹은 단말과 네트워크가 Control Plane CIoT EPS

Optimization 과 User Plane CIoT EPS Optimization 이 아닌 일반 User Plane (S1-U)

데이터 전송을 지원하는 경우 열린 형태의 PDN connection 구성이 가능하다. 즉 PDN

connection 설정 시 MME 가 해당 PDN connection 에 대해서 Control Plane Only

Indicator 를 지정하지 않으면 단말은 송신할 Packet 의 양에 따라 Service Request

메시지를 송신하여 User Plane setup 을 통해 데이터 전송을 하거나 또는 Control Plane

Service Request 메시지를 송신하여 데이터를 NAS PDU 에 encapsulation 해서 Data

Transport in Control Plane CIoT EPS optimization 방식으로 데이터 전송이 가능하다.

Mobile terminated service 에 대해서도 네트워크 단에서 상황에 따라 Initial Context

Setup 을 하거나 Initial Context Setup 동작 없이 Data Transport in Control Plane CIoT

EPS optimization 을 이용해서 데이터 전송이 가능하다. 단 동일 단말에 대해 SGi

인터페이스로 연결되는 모든 PDN connection(s) 은 한 시점에서 모두 같은 모드 (즉

Control Plane (SRB + S11-U) 혹은 User Plane (DRB+S1-U))만을 운용할 수 한다. 즉

S11-U 와 S1-U 가 한 단말에 대해 동일 시점에 혼용되는 경우는 존재하지 않는다.

네트워크는 특정 PDN connection 이 Control Plane CIoT EPS Optimization 만을

사용해야 한다고 판단한 경우 해당 PDN connection 에 대해 Control Plane Only

Indicator를 활성화 하며 특히 SCEF로 연결되는 PDN connection의 경우 단말이 eNB를

통해 MME 로 데이터를 보내기 때문에 항상 Control Plane Only Indicator 를 활성화 해야

한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １３０

9.3.8 Control Plane CIoT EPS Optimization (Data Transport in Control Plane CIoT EPS

optimization)

단말이 Control Plane CIoT EPS optimization 을 이용해서 데이터를 송신하는 경우 기존

Service Request 메시지가 아닌 (그림 9-10) 즉 TS 23.401 의 5.3.4B2 절 (Mobile

Originated Data Transport in Control Plane CIoT EPS optimization with P-GW

connectivity)의 절차를 이용해서 데이터를 전송한다. 단 SCEF 로 Non-IP data 를

전송하는 경우에도 단말에서 MME 까지 동일한 절차를 사용한다.

아래 Control Plane CIoT EPS Optimization 을 이용해서 단말이 데이터를 보내기 위한

절차를 설명한다.

0. 단말은 ECM-IDLE mode 이다.

1. 단말은 송신할 데이터가 있는 경우 RRC connection 을 맺고 RRC connection

complete message integrity protected 된 NAS PDU 를 포함하여 전송한다. NAS PDU 는

해당 데이터가 전송되어야 하는 EPS Bearer ID 와 encrypted Uplink Data 를 포함한다.

이는 Control Plane Service Request 메시지로 전송된다. 또한 단말은 Uplink 전송 후

뒤따르는 하향 데이터의 존재 여부를 알리는 Release Assistance Information 을 함께

포함해서 전송할 수 있다.

2. 단계 1 에서 전송된 NAS PDU 는 S1-AP Initial UE message 를 통해 MME 로

전송된다. 이 때 NAS PDU retransmission strategies 를 보조하기 위해 eNB 는 단말의

Coverage Level 을 MME 로 알릴 수 있다.

3. MME 는 수신한 NAS PDU 의 integrity 를 진단하고 decrypt 한다. MME 는 해당

PDN connection 이 IP 타입이고 Header compression 이 적용된 경우 Header

decompression 을 수행한다. MME 는 security 관련 절차를 수행한다. 이 때 단계 4 ~

9 는 동시 수행이 가능하고 단계 10, 11 은 security 관련 절차 종료 후 실행 가능하다.

4. S11-U 가 이전에 설정되어 있지 않았다면, MME 는 Modify Bearer Request (MME

address, MME TEID DL, Delay Downlink Packet Notification Request, RAT Type) 메시지를

S-GW 로 전송한다. 현 시점부터 MME 는 단말에 하향 데이터 전송이 가능하다. 이 때

Delay Downlink Packet Notification Request Information Element 의 사용 방법은 TS

23.401 의 5.3.4.2 절을 참조한다. 또한 S11-U 의 존재 여부와 상관없이 다양한 조건에

따라 추가적인 정보를 Modify Bearer Request 메시지에 포함해서 P-GW 로 전송할 수

있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １３１

5~6. RAT Type 이 바뀌었거나 단말의 Location 정보/Time Zone 정보 또는 Serving

Network id 가 바뀐 경우에 S-GW 는 Modify Bearer Request 메시지를 P-GW 로 송신하고

이에 P-GW 는 S-GW 에 Modify Bearer Response 메시지를 송신한다.

7. 단계 4 에서 Modify Bearer Request 메시지를 수신했다면 S-GW 는 MME 에 Modify

Bearer Response (serving GW address and TEID for uplink traffic) 메시지로 응답한다.

MME 는 수신한 S11-U user plane 을 위한 S-GW address 와 S-GW TEID 를 S-GW 로

상향 데이터를 포워딩 하는데 사용한다.

8. MME 는 이 시점부터 상향 데이터를 S-GW 를 통해 P-GW 로 전송할 수 있다.

9. 단계 1 에서 단말로부터 받은 NAS-PDU 에 포함된 Release Assistance

Information 을 통해 대응되는 하향 데이터가 없음을 인지한 경우, 또한 MME 가 보내야

할 송신 데이터가 없다고 판단하면 즉시 단계 14 를 수행하여 단말의 connection 을

해지할 수 있다. 그렇지 않은 경우 P-GW 는 하향 데이터를 S-GW 통해 MME 로

전송하고 MME 는 또한 eNB 를 통해 단말로 송신한다. 수신되는 하향 데이터가 없는

경우 eNB 는 no activity 감지 후 단계 14 를 시작하도록 하여 단말과의 connection 을

해지시킨다. RRC connection 이 살아있는 동안은 단말은 상향 데이터 송신 및 하향

데이터 수신이 가능하며 어느 때라도 단말은 Release Assistance Information 을

포함해서 상향 데이터 전송이 가능하다.

10. 단계 9 에서 하향 데이터를 수신한 경우, MME 는 해당 데이터에 대해 encrypt 및

integrity protection 을 수행한다.

11. 단계 10 을 수행한 경우, MME 는 수신한 하향 데이터를 NAS PDU 에

encapsulation 해서 S1-AP downlink 메시지로 eNB 에게 전송한다. IP PDN 타입인 경우,

단말과 MME 가 PNB/SNB 에 의해 Header compression 이 가능하면 encapsulation 전에

header compression 을 수행한다.

MME 는 이전에 수신한 상향 데이터에 포함된 Release Assistance Information 이

대응하는 하향 데이터가 예상된다고 지시되어 있는 경우, 더 이상 송신해야 할 하향

데이터가 없는 경우에는 하향 데이터 송신 후 eNB 로 S1 UE Context Release

Command 를 전송하여 단말과의 connection release 를 명령한다.

12. eNB 는 수신한 NAS PDU 를 RRC downlink data 메시지에 포함하여 전송한다. 만약

단계 11 에서 MME 로부터 Downlink NAS PDU 수신 후 S1 UE Context Release 를 바로

수신 했다면 eNB 는 단계 13 을 수행하지 않고 바로 해당 단말의 connection release 를

수행한다. 만약 Header compression 이 적용되어 있다면 수신한 packet 의 IP header

decompression 을 수행한다.

13. eNB 는 일정 시간 동안 단말에 대한 데이터 송수신이 감지되지 않으면 단계 14 를

수행한다.

기술보고서

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14. TS 23.401 의 5.3.5 절의 S1 release 절차를 수행한다. 이는 MME 에 의해 명령

되거나 단계 13 에 의해 eNB 가 개시할 수 있다.

UE eNodeB MME S -GW P-GW

2. S1-AP Initial UE Message(NAS DATA PDU with EBI)

0. UE is ECM-Idle

4. Modify Bearer Request

3. Check Integrity and decrypt data

1. RRC Connection establishment(NAS DATA PDU with EBI)

10. Data encryption and Integrity protection

12. RRC DL Message (NAS DATA PDU with EBI)

13. No further activity detected

14. S1 release procedure

11. S1-AP UE Context Release Command

11. Downlink S1-AP message


6. Modify Bearer Response 7. Modify Bearer Response

8. Uplink data 8. Uplink data

9. Downlink data 9. Downlink data

(그림 9-10) Control Plane CIoT EPS optimization 을 이용한 발신 데이터 송신 방법

Control Plane CIoT EPS optimization 의 착신 데이터 수신 방법은 MME 에서 paging

송신으로 단말이 Service Request 절차를 수행하는 방법을 따른다. 단말은 Service

Request 메시지를 MME 로 송신하고, MME 는 이에 대한 하향 데이터 송신을 S1-AP 에

NAS PDU 를 encapsulation 해서 eNB 로 전송하면 eNB 는 RRC 메시지에 NAS PDU 를

다시 encapsulation 해서 단말로 전송하는 것으로 자세한 내용은 TS 23.401 의 5.3.4B.3

절을 참조한다.

9.3.9 User Plane CIoT EPS Optimization (Suspend/Resume procedure)

앞에서 설명한 바와 같이 User Plane CIoT EPS Optimization 은 단말을 ECM-

Connected 에서 ECM-Idle 로 전환 시 단말과 eNB 에 저장 된 해당 단말의 AS context 를

지우지 않고 suspend 한 뒤 ECM-Connected 전환시 Resume 절차를 통해 해당

기술보고서

TTAR-06.0170 １３３

Context 를 재사용하는 것으로 구현 된다. 단말이 이동 하는 경우 단말이 자신이

Suspend 한 eNB 을 벋어나서 Resume 을 시도할 수 있고 이 경우 eNB 가 X2

인터페이스를 통한 Context fetch 등을 통해 Resume 이 성공 적으로 가능할 수 있다. 단

Context fetch 가 불가능하거나 eNB 가 유효한 AS context 를 가지고 있지 않는 경우에는

Resume 은 실패하게 되어 Service Request 절차를 다시 수행하게 된다. 이에 이동이

많은 단말의 경우 Resume 이 실패할 가능성이 존재한다.

(그림 9-11)은 Connection Suspend 절차로 S1 release 절차와 동일하게 eNB 가 특정

단말이 RRC-CONNECTED 인 경우 일정 시간 동안 activity 가 감지되지 않은 경우 S1

release 대신 Connection Suspend 절차를 수행하는 것을 설명한다.

1. eNB 는 TS 36.413 의 Connection Suspend 를 시작한다. eNB 는 MME 에 단말이

RRC connection suspended 되었음을 알리고 이에 MME 는 해당 단말을 ECM-IDLE 로

전환한다. 단 S1AP, UE context 등 단말의 resume 에 필요한 정보들은 eNB, 단말 그리고

MME 에 유지된다. eNB 는 S1 UE Context Suspend Request 메시지에 단말의 Paging 에

필요한 Recommended Cells 정보를 함께 포함할 수 있다. MME 는 수신한

Recommended Cells 정보를 저장했다가 paging 시 사용한다. 또한 eNB 는 단말의

Enhanced Coverage 정보도 함께 MME 에 전송할 수 있다.

2. MME 는 S-GW 에 Release Access Bearers Request 메시지를 송신하여 단말의 모든

S1-U bearer 를 해지할 것을 명령한다.

3. S-GW 는 단말에 대한 모든 eNB 관련 정보 (address and downlink TEIDs)를

해지하고 MME 에 Release Access Bearers Response 메시지로 응답한다. 단, 이외 S-

GW 에 저장되어 있는 단말의 S-GW context 는 영향을 받지 않는다. 만약 해당 단말에

대해 하향 데이터가 수신되면 S-GW 는 buffering 을 실시하고 또한 TS 23.401 의

5.3.4.3 절의 Network Triggered Service Request 절차를 수행한다.

4. MME 는 eNB 에 UE Context Suspend Response 메시지를 송신한다.

5. eNB 는 단말의 RRC connection 을 suspend 할 것을 명령한다. 자세한 내용은 TS

36.300 의 Suspend 절차를 참고한다.

기술보고서

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1. S1-AP: UE Context Suspend Request

MME

5. RRC Connection Suspend

UE eNodeB Serving GW

2. Release Access Bearers Request

3. Release Access Bearers Response

4. S1-AP: UE Context Suspend Response

(그림 9-11) eNodeB initiated Connection Suspend 절차

(그림 9-12)는 Connection Resume 절차를 설명하는 것으로, 단말은 이전에

eNB로부터 connection suspend를 명령 받은 경우 ECM-CONNECTED로 전환하기 위해

TS 23.401의 5.3.4 절 Service Request 절차 대신 5.3.5A의 Connection Resume 절차를

수행한다.

1. 단말은 TS 36.300 의 Radom Access 절차를 수행한다.

2. 단말은 eNB 가 단말의 저장된 AS context 정보에 접근할 수 있도록 관련 정보를

포함하여 RRC connection Resume request 를 eNB 로 송신한다. eNB 는 security 점검을

하고 단말에 resume 된 radio bearers 리스트로 응답한다. 이에 단말은 EPS bearer state

동기화를 실시하는데 즉 단말은 Control Plane CIoT EPS only 가 아닌 PDN connection 에

포함되는 Bearer 중 radio bearer 가 할당되지 않은 모든 EPS bearer 를 지엽적으로

삭제한다. 만약 디폴트 bearer 에 해당하는 radio bearer 가 할당되어 있지 않으면 해당

default bearer 에 대응하는 모든 EPS bearer 를 해지한다.

3. eNB 는 거절된 EPS bearer 정보를 포함한 S1-AP UE Context Resume Request

메시지를 MME 로 송신하여 해당 단말에 대한 RRC connection 이 resume 되었음을

알린다. 이에 MME 는 ECM-CONNECTED 로 전환된다. MME 는 해당 단말에 대해

Resume 을 위해 단말의 context 의 존재 여부를 확인한다. 만약 eNB 가 디폴트 EPS

bearer 를 허락하지 않았다면 디폴트 EPS bearer 에 대응되는 모든 EPS bearer 를 non-

accepted bearer 로 간주하고 MME 는 TS 23.401 의 5.4.4.2 절의 bearer release 절차를

수행한다.

4. MME 는 eNB 에 rejected EPS bearer 를 포함하여 S1-AP Context Resume Response

메시지로 응답한다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １３５

5. 단계 4 에서 rejected EPS bearers 가 포함되어 있다면 eNB 는 radio bearer 를

재설정한다.

6. 이 단계부터 상향 데이터가 단말로부터 eNB 를 통해 S-GW 까지 전송 가능하다.

eNB 는 Connection suspend 절차시 저장된 S-GW address 와 TEID 를 이용하여 상향

데이터를 전송한다.

7. MME 는 S-GW 에 PDN connection 별로 accepted EPS bearers 에 대해 Modify

Bearer Request (eNB address, S1 TEID(s) (DL) for the accepted EPS bearers, Delay

Downlink Packet Notification Request, RAT Type) 메시지를 PDN connection 별로

송신한다. 만약 S-GW 가 Modify Access Bearers Request 를 지원하면 그리고 P-GW 로

signaling 을 보낼 필요가 없는 경우에 단말에 대해 MME Modify Access Bearers Request

(eNodeB address(es) and TEIDs for downlink user plane for the accepted EPS bearers,

Delay Downlink Packet Notification Request) 메시지를 대신 송신할 수 있다. 이

시점부터 S-GW 는 단말에 하향 데이터 송신이 가능하다.

이 때 해당 단말에 대해 extended buffering 을 위한 DL Data Buffer Expiration 이 set

되어 있다면, MME 와 S-GW 는 이후 TAU 절차시 불필요한 user plane setup 동작을

방지하기 위해 DL Data Buffer Expiration 을 해제한다.

8. S-GW 는 Modify Bearer Response (Serving GW address and TEID for uplink traffic)

메시지로 MME 에 응답한다.

MME Serving GW PDN GW

6. Uplink Data


8. Modify Bearer Response

UE eNodeB

1. Random Access

4. S1-AP UE Context Resume Response

3. S1-AP UE Context Resume Request

5. RRC Reconfiguration

2. RRC Connection Resume

(그림 9-12) UE initiated Connection Resume 절차

9.3.10 Rate Control of user data using CIoT EPS optimization

CIoT EPS optimization 을 사용하는 단말의 데이터 송수신 트래픽 양을 제어하기 위해

아래와 같이 두 개의 Rate Control 이 정의 되었다.

기술보고서

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1) Serving PLMN Rate Control

2) APN Rate Control

Serving PLMN Rate Control은 Serving PLMN의 MME를 보호하기 위한 용도로 사용되며,

NAS Data PDU에 의한 MME의 시그널링 load를 제어하는 데 사용된다. PDN connection

설정 시, MME는 단말과 P-GW 혹은 SCEF에 Serving PLMN이 요구하는 Serving PLMN

Rate Control 정보를 알릴 수 있다. MME는 PDN connection이 S11-U를 사용하고

Control Plane Only Indicator 가 설정된 경우에만 해당 P-GW에 Serving PLMN Rate

Control 정보를 알린다. 또한 해당 PDN connection이 SCEF를 사용하는 경우 SCEF에

Serving PLMN Rate Control을 알린다. Rate Control 정보는 사업자가 제어하는 값으로 "X

NAS Data PDUs per deci hour"로 표현되며 X는 integer 값으로 10 보다 작지 않아야

한다. 또한 상향과 하향에 대해 다른 Rate Control 값이 정의되며 단말은 상향 데이터에

대한 Serving PLMN Rate Control을 단말이 생성하는 NAS data PDU 전송 여부에

적용한다. Rate control 값은 그 제한을 넘는 경우 해당 패킷을 지우거나 전송을 미루는

데 사용된다. P-GW와 SCEF는 하향 방향의 Data PDU 전송을 제어하는 데 사용한다.

Serving PLMN Rate Control은 SMS에는 적용되지 않는다. 만약 여러 개의 PDN

connectivity가 하나의 단말에 설정된 경우에는 단말은 모든 PDN connection에 대해

합해서 Serving PLMN Rate Control을 적용한다.

APN Rate Control은 P-GW 또는 SCEF가 단말에 PCO(Protocol Control Option)로

상향 APN Rate Control 정보를 줄 수 있다. APN Rate Control은 Serving PLMN Rate

Control 과 달리 Data Radio Bearers (S1-U) 와 Signaling Radio Bearers (NAS Data

PDUs)에 같이 적용된다. APN rate control 값은 상향과 하향 데이터에 개별적으로 정의

되며 특정 단위 시간 당 허용되는 메시지 개수로 표현된다. 또한 APN Rate Control의

상한을 넘은 경우 normal reports가 아닌 exception reports의 전송 가능성은 개별

indication으로 제어된다. 단말은 상향 APN Rate Control을 따라야 하며 P-GW 혹은

SCEF로부터 새로운 값을 받기 전까지 유효하다. APN Rate Control은 Serving PLMN Rate

Control 이전에 적용되며 APN Rate Control은 통과 했으나 Serving PLMN Rate Control의

상한선에 걸린 경우 Control Plane CIoT EPS optimization 대신 User plane을 이용해서

데이터 전송이 가능할 수 있다.

9.4 Architecture Enhancements for Service Capability Exposure (AESE)

이동통신 시스템은 기본적으로 고속 데이터 통신을 위한 연결성을 제공하는 데

목적을 두고 발전되어 왔다. 근래 들어 IoT 가 화두에 오름에 따라 이동통신 시스템은

다른 방향의 발전을 모색할 필요가 생겼다. IoT 통신은 기존 이동통신 시스템을 통해

기술보고서

TTAR-06.0170 １３７

이뤄지던 통신과는 다른 다음의 특징을 보인다(IoT 애플리케이션에 따라 그 통신 특징이

달라질 수 있음은 자명하다).

- 새로운 형태의 통신 패턴: 간헐적이며 소량의 데이터 전달을 요구

- 지연에 민감하지 않음

- 단말의 배터리 소모를 줄이는 것이 중요함

- 사람의 개입이 없거나 간헐적임

- 비슷한 성향을 가진 다수의 디바이스가 존재

상술한 특징을 갖는 IoT 통신을 이동통신 시스템이 더욱 잘 지원할 수 있도록 하기

위해 Release 13 에서는 IoT 애플리케이션 측에 다음의 서비스를 제공해줄 수 있도록

표준화되었다.

- 전송 시간대 및 요금 선택 서비스

- 이동통신 시스템 혼잡 알림 서비스

- 요청 기반(on-demand) QoS 책정 서비스

한편 이동통신 시스템이 IoT 애플리케이션 측으로부터 단말의 통신 패턴을 받아

이동통신 시스템을 최적화 하는 데 사용할 수 있는 기능도 표준화되었다. 이는 이동통신

시스템에게도 유용한 기능이지만, 이동통신 시스템 최적화를 통해 IoT 단말의 배터리

소모를 줄일 수 있어 IoT 애플리케이션 측에도 이득을 줄 수 있는 기능이다.

이러한 서비스 및 기능을 지원하기 위해서 이동통신 시스템의 구성요소들은

SCS/AS 와 정보를 교환해야 할 필요성이 생겼다. 보안 및 안정성 유지를 위해 이동통신

시스템의 구성요소들이 외부의 SCS/AS 와 직접 통신하는 것은 꺼려진다. 이에 따라

이동통신 시스템의 최전방에서 (외부 SCS/AS 의 관점에서 보았을 때) 이동통신 시스템을

안전하게 보호해 줄 문지기와 같은 역할을 할 수 있는 구성요소를 정의할 필요가 생겼다.

그러한 필요에 따라 SCEF 가 Release 13 에서 새로이 정의되었다. SCEF 는

밖으로는 SCS/AS 와 상호작용하며 안으로는 이동통신 시스템의 다양한 구성요소들과

표준화된 인터페이스를 갖는다 (그림 9-13 참조).

기술보고서

TTAR-06.0170 １３８

HSS PCRF MME/ SGSN

MTC-IWF

S-CSCF Network Entity

S6t Rx, Nt T6a/ T6b

Tsp ISC

...

3GPP interface

3GPP TRUST DOMAIN

Service Capability Exposure Function

API 1 API 2 API 3 API n ...

Application

Application Application

OMA/ GSMA/

other SDOs

MB2

BM-SC RCAF

Ns

(그림 9-13) 여러 구성요소와 상호작용하는 SCEF (3GPP TS 23.682)

9.4.1 전송 시간대 및 요금 선택 서비스

SCS/AS 는 배경 데이터(background data) 전송을 수행할 시간대와 background

data 의 크기 및 background data 를 받을 단말 수 등의 정보를 SCEF 로 보내면서

background data 전송을 위한 요금 협상을 요청할 수 있다. 요금 협상을 요청하는

메시지에는 SCS/AS 의 식별자(identifier, ID)와 참조 번호(reference ID)가 포함되어, 해당

요청을 다른 요청과 구분할 수 있다. SCS/AS ID 및 reference ID 를 통한 요청 구분은

다른 서비스 및 기능에도 동일하게 적용된다.

SCEF 는 PCRF 와 Nt 인터페이스를 통해 상호 작용하며 제공해 줄 수 있는 하나

이상의 전송 정책을 결정한다. 전송 정책은 전송 시간대, 요금을 반드시 포함하여

추가적으로 데이터 전송속도 총합을 포함할 수 있다. 데이터 전송속도 총합은

background data 를 받을 모든 단말의 데이터 전송속도의 총합이며, 이 전송속도는

실시간으로 제어되는 것은 아니다.

SCEF 는 reference ID 와 함께 전송 정책을 SCS/AS 로 전달하고 SCS/AS 는

최종적으로 전송 정책을 결정한다. Reference ID 는 이후 해당 단말의 정책 및 과금 관련

과정이 촉발될 때 쓰인다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １３９

9.4.2 이동통신 시스템 혼잡 알림 서비스

SCS/AS 는 SCEF 에게 특정 지역에서 혼잡이 있는지 알려달라고 요청할 수 있다. 이

알림은 일회성일 수도 있고 여러 번 이뤄질 수도 있다. 특정 지역은 셀, 트래킹

지역(tracking area)과 같은 이동통신 시스템에서 쓰이는 표준 단위일 수도 있고 그밖의

지리적 지역일 수도 있다.

SCEF 는 이동통신 시스템의 혼잡을 알아내기 위해 RAN 혼잡 인지 요소(RAN

congestion awareness function, RCAF)와 상호작용한다. RCAF 는 이름에서 알 수 있듯

이동통신 시스템의 RAN 혼잡을 인지할 수 있다. 해당 지역에 혼잡이 있을 시

RCAF 로부터 정보를 받아 SCEF 는 혼잡 정보를 SCS/AS 에게 전달한다.

9.4.3 On-demand QoS 측정 서비스

SCS/AS 는 단말에 대한 데이터 세션을 특정 QoS 에 따라 전달되길 원할 수 있다.

예를 들어 어떤 공공 안전 IoT 서비스를 위한 데이터 통신은 낮은 지연 및 높은

우선권을 요구할 수 있다.

SCS/AS는 단말의 IP 주소와 필요로 하는 QoS를 SCEF에게 전달할 수 있고, SCEF는

PCRF 와 상호작용하여 해당 단말의 세션을 갱신한다.

9.4.4 통신 패턴 기반 이동통신 시스템 최적화 기능

SCS/AS 는 단말의 통신 패턴을 이동통신 시스템에 제공할 수 있다. 통신 패턴의 상세

내용은 <표 9-2>에 정리되었다.

<표 9-2> 통신 패턴

통신 패턴 매개변수 설명

주기적 통신 표시자 단말의 통신 패턴이 주기적인지 나타냄

통신 주기 주기적 통신의 경우 얼마마다 한 번씩 통신하는지 나타냄

통신 기간 주기적 통신의 경우 한 번 통신할 때 얼마나 통신하는지 나타냄

주간 통신 시간 일주일 중 언제 통신하는지 나타냄

이동성 움직이지 않는 단말인지 나타냄

SCS/AS 는 SCEF 에 통신 패턴과 애플리케이션 레벨 단말 식별자를 전달한다. SCEF 는

HSS 에게 애플리케이션 레벨 단말 식별자와 통신 패턴을 전달하고 HSS 는 이에

해당하는 이동통신 시스템 내 단말 식별자를 찾아낸다. HSS 는 MME 에게 이동통신

기술보고서

TTAR-06.0170 １４０

시스템 내 단말 식별자와 함께 통신 패턴을 전달한다. 통신 패턴 정보를 이용해 MME 는

시스템 최적화를 수행한다.

9.5. Extended proximity-based services

9.5.1 개요

3GPP 는 Release 12 에서 근접성 기반 서비스(Proximity-based services, 이하 ProSe)

기술을 연구하여, 인접한 단말 간 데이터를 기지국을 거치지 않고 직접 보낼 수 있는

기술을 표준화 하였다. 단말과 단말 간 통신 서비스는 두 종류가 소개되었는데, 직접

발견(Direct discovery)와 직접 통신(Direct Communication)이라 일컬어 진다. 직접 발견

서비스는 인접한 단말을 발견하기 위한 메시지를 보내는 것을 의미하며, 직접 통신

서비스는 인접한 단말끼리 데이터를 주고 받는 서비스를 의미한다. Release 12 에서는

표준화 일정으로 인하여 직접 발견 및 일 대 다 직접 통신(One-to-many

Communication) 서비스의 기본적인 동작을 정의하는 것에 집중하여 표준화 완료하였다.

Release 13 에서는 공공 안전(Public Safety) 시스템을 위한 ProSe 기능의 확장이 주로

논의되었다. 이를 확장된 근접성 기반 서비스(Extended Proximity-based Services), 즉

eProSe 라고 일컫는다. 재난 상황 발생 시, LTE 기지국 신호가 도달하지 않는 지역에서의

단말 간 일 대 일 통신을 지원하기 위하여 직접 통신(Direct Communication) 기능의

확장 및 LTE 기지국 신호 밖의 단말(이하 Remote 단말)을 LTE 에 연결해주기 위한 UE-

to-network Relay 기능이 중점적으로 연구되었다. 이 밖에도 상업적인 용도의 근접성

기반 서비스도 연구되었으며, 제한된 사용자를 발견하는 기술 및, 요청-응답 기반의

발견 기술 등이 표준화되었다.

9.5.2 공공 안전 서비스를 위한 근접성 기반 서비스

9.5.2.1 그룹 멤버 발견 및 릴레이 단말 발견

Release 12 에서의 직접 발견 서비스는 상업적인 용도를 위하여 개발, 표준화되었다.

Release 13 에서는 직접 발견 서비스를 공공 안전 용도를 위하여 사용하기 위하여,

단말간 직접 그룹 통신 혹은 단말-네트워크 간 릴레이 통신을 위한 발견 기능이

개발되었다. 발견 메시지는 모델 A 로 일컬어지는 통보-관찰(Announcing-Monitoring

Model) 또는 모델 B 로 일컬어지는 요청-응답(Solicitation-Response Model)로 동작할

수 있다. 모델 A 는 아래 (그림 9-14)와 같이, 하나의 단말이 불특정 다수에게 자신의

존재를 알리는 메시지를 보내는 방식이다. 메시지를 수신한 단말은 발신

단말(Announcing UE)의 정보 및 인접 여부를 알게 되고, 이에 따른 후속 동작(예: 직접

기술보고서

TTAR-06.0170 １４１

통신, UE-to-Network Relay)을 수행할 수 있다. 모델 B 는 아래 (그림 9-15)과 같이,

발견자가 발견하고 싶은 피발견자에 대한 정보를 포함하여 발견 메시지를 전달하면,

관련된 피발견자가 상기 메시지에 응답하는 방식이다. 요청-응답 메시지를 주고받은

단말은 서로의 단말 정보 및 인접 여부를 알게 되고, 이에 따른 후속 동작(예: 직접 통신,

UE-to-Network Relay)을 수행할 수 있다.

(그림 9-14) 모델 A: Announcing-Monitoring 모델의 직접 발견 메시지 전송 방법

(그림 9-15) 모델 B: Solicitation-Response 모델의 직접 발견 메시지 전송 방법

그룹 멤버 발견(ProSe Group Member Discovery) 서비스를 위해서 단말은 발견

메시지에 ProSe UE ID 와 User Info ID, 그리고 Layer-2 Discovery Group ID 를 포함한다.

ProSe UE ID 는 그룹 멤버 발견 뒤 이어지는 그룹 통신을 위해 사용될 링크 계층의 단말

식별자를 의미한다. User Info ID 는 발견 메시지를 보내는 단말의 애플리케이션 계층의

식별자로써, 애플리케이션 계층에서의 단말에 대한 정보를 나타낸다. Layer-2 Discovery

Group ID 는 단말이 속한 그룹의 링크 계층 식별자를 나타내며, 같은 그룹에 있는 단말은

같은 Layer-2 Discovery Group ID 를 가지고 있기 때문에, 링크 계층에서 해당 그룹에

대한 메시지의 여부를 필터링 할 수 있다. 단말은 ProSe UE ID 와 Layer-2 Discovery

기술보고서

TTAR-06.0170 １４２

Group ID 를 통하여 링크 계층의 단말 및 단말이 속한 그룹을 식별하고, 수신한 User

Info ID 를 애플리케이션 계층에 전달하여 애플리케이션에서의 단말 정보를 식별한다.

User Info ID 는 링크 계층에서 확인할 수 없다.

릴레이 단말 발견(ProSe UE-to-Network Relay Discovery) 서비스를 위해서 단말은

발견 메시지에 ProSe Relay UE ID, Relay Service Code, 그리고 User Info ID 를 포함한다.

ProSe Relay UE ID 는 링크 계층에서 사용되는 단말 식별자이며, Remote 단말이 Relay

단말 발견 후 UE-to-Network Relay 기능을 사용하기 위해 직접 통신을 할 때 사용한다.

Relay Service Code 는 Relay 단말이 제공하는 공공 안전 서비스로의

연결성(Connectivity)을 나타내는 식별자이다. 이 Relay Service Code 를 통해 Relay

단말과 Remote 단말이 UE-to-Network Relay 를 사용하기 위한 인증과 허가 여부를

판단할 수 있다. User Info ID 는 애플리케이션 계층에서 확인하는 사용자 식별 정보이다.

9.5.2.2 일대일 직접 통신(one to one direct communication)

Release 12 에서는 일대다 직접 통신(One-to-many direct communication)이

표준화되었고, 이는 링크 계층의 Group ID 를 이용한 그룹 통신 방식이었다. Release

13 에서는 일대일 직접 통신(one-to-one direct communication) 기술이 연구되고 표준화

되었다. 일대일 직접 통신은 UE-to-Network Relay 기능을 이용하는 Remote 단말과

Relay 단말 사이에 활용될 수 있다.

일대일 직접 통신은 크게 두 절차를 통해서 연결을 설정하게 된다. 먼저 각 단말이

일대일 직접 통신을 위해서 사용할 링크 계층의 정보를 교환하기 위하여 직접 통신 요청

절차를 수행한다. 아래 (그림 9-16)과 같이 한 단말이 링크 계층 정보를 포함하여 직접

통신 요청(Direct Communication Request) 메시지를 전송하고, 이를 수신한 단말이 상대

단말과 상호 인증 절차를 수행하고 링크 계층의 보안을 수립한다.

(그림 9-16) 일대일 직접 통신을 위한 연결을 요청하여 링크 계층 연결을 맺는 절차

그 후 두 단말은 하기 (그림 9-17)와 같이 상호간 사용할 IP 주소를 할당하는 절차를

수행한다. IP 주소 할당 절차는 IPv4 와 IPv6 에 따라 다른 절차를 수행하게 된다. 두

기술보고서

TTAR-06.0170 １４３

단말이 사용하는 IP 버전은 상기 일대일 직접 통신 요청 절차에서 교섭된다. IP 연결

수립 후, 두 단말이 보내는 일대일 직접 통신 데이터는 IP 패킷의 형태로 전달된다.

(그림 9-17) 일대일 직접 통신 연결 수립 후 상호간 사용할 IP 주소 할당 절차

9.5.2.3 단말 – 네트워크 간 릴레이(UE-to-Network Relay)

(그림 9-18) UE-to-Network Relay 절차

단말은 (그림 9-18)의 절차를 수행하여 UE-to-network Relay 서비스를 이용할 수

있다. Remote 단말과 Relay 단말은 UE-to-Network Relay 서비스를 이용하기 위한 허가

정책 및 관련 정보 요소를 Provisioning 절차를 통하여 미리 설정 한다. 그 후 발견

절차를 통해서 상호 존재를 확인한 후, 일 대 일 직접 통신 연결을 수립한다. 그 후 IP

주소를 할당하게 되면, Remote 단말은 Relay 단말을 통하여 LTE 네트워크에 접속,

데이터 송수신이 가능하다.

Relay 단말은 Remote 단말에게 멀티미디어 방송/다중전송 서비스(MBMS: Multimedia

Broadcast and Multicast Service)를 제공해줄 수 있다. Remote 단말이 자신이 속한

MBMS 그룹에 대한 정보를 포함하여 Relay 단말에게 요청하면 Relay 단말이 해당

MBMS 트래픽을 수신하여 Remote 단말에게 전달할 수 있다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １４４

LTE 네트워크는 Remote 단말을 인지하지 못하고 Relay 단말에게 서비스를 제공하는

것으로 인지한다. 따라서 과금 및 합법적 감청(Lawful Interception)을 위하여 Relay

단말은 Remote 단말에게 제공한 UE-to-Network Relay 기능의 사용 내역을 LTE

네트워크로 전송할 수 있다.

9.5.2.4 직접 통신에 대한 우선순위 적용 방법

Release 13 에서는 직접 통신을 사용할 때 우선순위를 적용하는 방법을 표준화하였다.

여러 데이터가 직접 통신을 통하여 전송되어야 할 경우, 공공 안전을 위해서 중요한

데이터에 우선 순위를 부여하기 위해서 고안된 방법이며, 이를 PPPP(ProSe Per-Packet

Priority)라고 부른다. PPPP 값은 공공 안전을 위해 사용되는 애플리케이션에서 결정하며,

단말의 링크 계층은 전송할 데이터와 함께 전달된 PPPP 를 확인하여 우선순위를

차별화하고, 이에 따라 직접 통신을 수행한다. Relay 단말이 Remote 단말에게 UE-to-

Network Relay 서비스를 통해서 데이터를 전달할 때도 PPPP 를 이용하여 우선순위가

적용된다.

9.5.3 상업적 용도를 위한 근접 기반 서비스

Release 13 에서는 상업적 용도(non-Public Safety)를 위한 직접 발견 방법도 확장

연구되었다. Release 12 에서는 Model A 로 일컬어지는 통보-관찰(Announcing-

Monitoring Model) 발견 방법이 표준화되었으나, Release 13 에서 Model B 로 일컬어지는

요청-응답(Solicitation-Response Model) 발견 방법이 추가로 표준화 되었다. 또한

Release 12 의 상업적 용도를 위한 직접 발견 방법은 개방형 발견(Open Discovery)로써,

불특정 다수에게 자신의 존재 및 인접성을 알리는 용도였다면, Release 13 에서는 제한된

발견(Restricted Discovery)를 통하여 자신에게 허가된 사용자에게만 자신의 인접성을

발견하게 하는 방법이 표준화 되었다. 제한된 직접 발견 서비스를 위하여 단말은

애플리케이션 서버와 ProSe Function(인접성 기반 서비스를 관리하는 망 내 장치)을

통하여 제한된 사용자를 발견할 수 있는 코드를 할당 받는다. 제한된 발견 서비스를

이용하는 사용자들의 단말들은 이 코드를 이용하여 직접 발견 서비스를 수행, 상호

인접성을 확인할 수 있다.

이 밖에도 관찰 단말(Monitoring UE)이 있을 경우에 발견 절차를 수행하는 주문형

직접 발견(On-Demand Direct Discovery), 애플리케이션에서 설정한 메타데이터를 직접

발견 메시지를 통해서 확인할 수 있는 방법이 표준화되었다.

10 SA6 주요 기술

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10.1 MCPTT 기술

SA6 는 3GPP 통신망 위에서 동작하는 애플리케이션 계층의 긴요 통신(Critical

Communication) 기술 표준화를 담당한다. Release 13 에서는 국가의 공공안전(Public

Safety)을 위한 재난 안전용 무전 서비스(Mission Critical Push to Talk, 이하 MCPTT)

기술 표준화를 완료하였다. MCPTT 는 라디오 접속 네트워크 기술로 E-UTRAN(Evolved

Universal Terrestrial Radio Access Network), 코어 네트워크 기술로 EPC(Evolved Packet

Core)를 기반으로 하며, 사용자간 호 연결 및 관리를 위해 SIP core 를 사용한다.

이외에도 브로드캐스트 기반 그룹 통신을 위해 MBMS (Multimedia Broadcast/Multicast

Service) 및 GCSE_LTE(Group Communication System Enabler for LTE), 망이 붕괴한

상황에서 단말간 직접 통신을 위해 ProSe(Proximity Based Service) 기술을 사용한다.

MCPTT 는 소방관, 경찰관 등 정부기관의 공무 수행 시 사용될 애플리케이션 기술이다.

관공서는 MCPTT 기술을 사용하여 그룹을 생성 및 관리하고 그룹 통신이 가능하게 한다.

재난 안전 상황에서의 통신을 목표로 하므로 기존 LTE 기반 음성서비스인 VoLTE

서비스보다 높은 우선순위를 갖고 망 자원을 할당 받을 수 있으며, 망이 붕괴된

상황에서도 통신이 가능하도록 한다. 또한, 정부기관의 공무 수행에 사용될 통신

시스템이므로 강력한 보안이 요구된다.

(그림 10-1)은 MCPTT 서비스 제공을 위해 관련된 기관 간의 관계를 도식화한다.

이동통신 사업자 A 는 MCPTT 서비스를 위한 LTE 통신망 및 SIP core, MBMS, GCSE,

ProSe 등 3GPP 통신 기술을 제공한다. MCPTT 서비스 사업자는 애플리케이션 계층의

MCPTT 시스템을 제공하며, 해당 시스템은 이동통신 사업자 A 의 이동통신망 위에서

동작한다. 이를 위해 이동통신 사업자 A 와 MCPTT 서비스 사업자간 계약이 성립되어야

한다. MCPTT 서비스 사업자는 정부기관과 계약을 맺고 재난 안전 무전 서비스인

MCPTT 서비스를 제공한다. 이를 통해 정부기관은 소속 공직자들의 그룹을 관리하고

통신 서비스를 제공할 수 있게 된다. 이동통신 사업자 A 가 다른 이동통신 사업자 B 와

로밍 계약을 맺었을 경우, MCPTT 사용자는 이동통신 사업자 A 의 망뿐만 아니라

이동통신 사업자 B 의 망에 접속해서도 MCPTT 서비스를 제공받을 수 있다. MCPTT

서비스 사업자는 국가의 공공안전을 위해 정부기관에게 제공하는 MCPTT 서비스 이외에

자체적인 무전 서비스를 제공할 수 있다. 병원이나 공항에서 사용하는 무전 서비스가 그

예이다. 이 경우, MCPTT 서비스 사업자는 MCPTT 사용자와 직접 서비스 계약을 맺게

된다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １４６

이동통신 사업자 A

PLMN operator service arrangement (includes

PLMN subscription arrangement)

PLMN roaming agreement

MCPTT service arrangement

이동통신 사업자 B

(로밍 지원)

MCPTT

사용자

(e.g. 경찰관)

정부 기관

(e.g. 경찰청)

MCPTT

서비스 사업자

MCPTT user agreement

MCPTT user agreement / MCPTT service arrangement

(그림 10-1) MCPTT 를 위한 기관 관계도 (3GPP TS 23.179)

10.2 MCPTT 구조

MCPTT 시스템은 크게 네트워크 연결 구조와 네트워크 단절 구조로 나뉜다. 네트워크

연결 구조에서는 MCPTT 단말이 LTE 망에 접속하여 MCPTT 서비스를 제공받는다.

네트워크 단절 구조에서는 MCPTT 단말이 망에 접속하지 않고, 단말간 직접 통신을 한다.

이는 재난 상황에서 망이 붕괴하였거나, MCPTT 단말이 LTE 커버리지 밖에 있는 경우에

사용될 수 있다.

10.2.1 네트워크 연결 구조

MCPTT 서비스 제공을 위해 시그널링 계층에서 SIP core 가 사용된다. MCPTT 서버는

SIP 애플리케이션 서버로 동작한다. MCPTT 서비스를 사용하기 위해 MCPTT 단말은 SIP

core 의 등록 절차를 수행해야 한다. MCPTT 그룹통신 및 일대일 통신 호 설정 및 관리를

위해 MCPTT-1 참조점이 정의되었으며 SIP(Session Initiation Protocol) 프로토콜이

사용된다. 다른 MCPTT 서버와 통신하기 위해 MCPTT-3 참조점이 정의되었으며, SIP

프로토콜이 사용된다. 해당 절차는 TS 23.228을 따른다. MCPTT 그룹 관리, 서비스 설정,

사용자 ID 관리를 위해 각각 그룹관리서버(Group Management Server, 이하 GMS),

설정관리서버(Configuration Management Server, 이하 CMS) 및 키관리서버(Key

Management Server, 이하 KMS)가 정의되었다. 각각의 서버와 통신하는

그룹관리클라이언트(Group Management Client), 설정관리클라이언트(Configuration

Management Client), 키관리클라이언트(Key Management Client) 기능은 MCPTT

클라이언트(MCPTT Client) 기능과 함께 하나의 MCPTT 단말에서 동작한다. GMS, CMS,

KMS 는 MCPTT 서비스뿐만 아니라 Release 14 에서 작업중인 MCVideo 및 MCData

기술보고서

TTAR-06.0170 １４７

서비스를 위해서도 공통적으로 사용될 수 있는 기능이므로 공통서비스코어(Common

Service Core)로 분류된다.

MCPTT server

SIP core

MCPTT Client

MCPTT server

SIP core

SIP-1

SIP-2

SIP-2

SIP-3MCPTT-3

MCPTT-1

HTTP-1, HTTP-2

Group management

server Group management

client

CSC-2

HTTP-1HTTP-2 CSC-3

MCPTT server SIP-2

MCPTT-3

Group management

server

HTTP-1HTTP-2HTTP-3

CSC-7

SIP-2

Configuration management

server

Configuration management

client

CSC-4SIP-2 SIP-1

SIP-2 SIP-1

HTTP-1, HTTP-2

HTTP-1

CSC-5

Key management

client

Key management

server HTTP-1, HTTP-2

CSC-8

HTTP-1, HTTP-2

CSC-10

CSC-9

HTTP-1, HTTP-2

SIP-2

HTTP-1HTTP-2 CSC-3

HTTP-1,HTTP-2

SIP-2

SIP-3

SIP-2

(그림 10-2) 네트워크 연결 구조도 (3GPP TS 23.179)

SIP core 는 등록, 서비스 선택, 라우팅 등의 기능을 제공하는 하위 개체들로 구성된다.

SIP core 는 TS 23.228 에 정의된 IMS(IP Multimedia System)이거나, 내부 동작은 IMS 의

하위 개체 동작을 따르지 않더라도 외부와의 인터페이스는 TS 23.002 를 따라야 한다. 즉,

SIP core 의 외부 인터페이스인 SIP-1, SIP-2, SIP-3 참조점은 각각 TS 23.002 의 Gm,

ISC/Ma, Mm/ICi 참조점을 사용해야 한다.

기술보고서

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10.2.2 네트워크 단절 구조

네트워크 단절 구조에서는 MCPTT 단말이 망과 접속하지 않은 상태에서 MCPTT

서비스를 사용자에게 제공해야 하며, 단말간 통신을 위해 ProSe 기술이 사용된다.

UE1

MCPTT client

Signalling user agent client

Floor participant

Application plane

Signalling control plane

Floor control server

Media

Signalling

Media mixer

UE2

Signalling control plane

Application plane

Configuration management client

Group management client

MCPTT client

Signalling user agent client

Floor participant

Floor control serverMedia mixer

Configuration management client

Group management client

(그림 10-3) 네트워크 단절 구조도 (3GPP TS 23.179)

10.3 MCPTT 기능

10.3.1 식별자 및 사용자 프로파일

MCPTT 서비스 제공을 위해 사용자는 2 개의 식별자가 필요하다. 첫 번째 식별자는

SIP core 에서 사용되는 공개 사용자 식별자(Public User Identity)로, TS 23.228 에 정의된

IMPU 의 기능을 동일하게 만족해야 한다. 공개 사용자 식별자는 이동통신사업자에 의해

제공되거나, 만약 SIP core 와 MCPTT 서비스가 같은 신뢰 도메인에 있을 경우, MCPTT

서비스 사업자가 제공할 수 있다. 두 번째 식별자는 MCPTT 서비스를 위해 사용되는

MCPTT 사용자 식별자로 MCPTT 서비스 사업자에 의해 제공받을 수 있다. MCPTT

사용자 식별자는 하나 이상의 MCPTT 사용자 프로파일을 갖는다. MCPTT 서버는 공개

사용자 식별자와 MCPTT 사용자 식별자간 사상 정보를 관리하여, MCPTT 사용자

식별자로 호 요청이 왔을 시, 해당 사용자의 공개 사용자 색별자로 호 연결 요청을

전달한다.

MCPTT 그룹통신을 위해 MCPTT 서버는 MCPTT 그룹 식별자를 정의하며, 이는 해당

그룹을 관리하는 MCPTT 서버의 공개 서비스 식별자(Public Service Identity)와 사상된다.

MCPTT 서버는 하나 이상의 공개 서비스 식별자를 가질 수 있다.

기술보고서

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10.3.2 MCPTT 서비스 설정

CMS 는 MCPTT 애플리케이션의 서비스 설정을 담당한다. 네트워크 연결 구조의 경우,

CMS 는 CSC-4 참조점을 정의하였으며, 서비스 설정을 위해 HTTP 프로토콜을 사용하고,

이벤트 발생시 SIP 프로토콜을 사용하여 MCPTT 단말에게 알림을 제공한다. 네트워크

단절 구조를 위해 CSC-11 참조점이 정의되었으며, 이벤트 알림을 제외한 모든 기능이

CSC-4 와 동일하다.

10.3.3 MCPTT 그룹 관리

GMS 는 MCPTT 서비스 사업자가 제공하는 그룹의 관리를 담당한다. 즉, 특정 그룹은

하나의 GMS 에서 관리하고 해당 그룹에 속한 MCPTT 사용자는 해당 GMS 를 사용한다.

MCPTT 단말과 GMS 는 C2C-2 참조점을 이용하여 그룹 관련 정보를 설정할 수 있다.

MCPTT 서버는 CSC-3 참조점을 이용하여 GMS 와 통신하며 그룹 정보를 획득할 수

있다. CSC-2 와 CSC-3 는 HTTP 프로토콜을 사용하며, 이벤트 알림에 대해서만 SIP

프로토콜을 사용한다. 네트워크 단절 구조를 위해 CSC-12 참조점이 정의되었으며,

이벤트 알림을 제외한 모든 기능이 CSC-2 와 동일하다.

10.3.4 MCPTT 통신

MCPTT 사용자가 그룹통신을 하기 위해서는 해당 그룹에 대한 가입(affiliation)이

선행되어야 한다. MCPTT 단말은 가입 요청 메시지에 해당 MCPTT 그룹 식별자를

포함하여 MCPTT 서버에게 전송한다. MCPTT 서버는 요청받은 MCPTT 그룹 식별자에

해당하는 GMS 와 통신하여 가입 상태 정보를 업데이트한다. 그룹 가입이 승인되면,

MCPTT 사용자는 그룹의 상태 정보에 대한 알림을 받을 수 있고, 그룹통신을 시작할 수

있다. MCPTT 사용자는 가입한 그룹의 멤버와 그룹통신을 하거나, 1 대 1 통신을 할 수

있다. MCPTT 그룹통신은 미리 예정된(Pre-arranged) 그룹통신과 채팅 (chat)

그룹통신으로 나뉜다. 미리 예정된 그룹통신의 경우, 그룹 멤버가 그룹통신을 시작하면

해당 그룹에 가입한 모든 멤버가 초청 메시지를 받는다. 반면, 채팅 그룹통신의 경우,

따로 초청 메시지를 받지 않고, 그룹통신에 들어가길 원하는 멤버가 개별적으로

참여해야 한다. 응급상황 발생시 보통 MCPTT 그룹통신보다 우선순위가 높은

응급그룹통신(MCPTT Emergency Group Call)을 할 수 있다. 그룹통신에는 다수의

MCPTT 사용자가 참여하고 있으므로, MCPTT 서버는 발언권 제어 기능을 수행한다.

발언을 원하는 MCPTT 사용자는 MCPTT 서버에게 발언권 요청 메시지를 보내고, MCPTT

서버는 호 상태, 사용자 프로파일, 우선순위 등을 기반으로 발언권 승인 여부를 결정한다.

또한, 빠른 통화 연결을 위해 MCPTT 단말은 MCPTT 서버와 미리 호를 설정해 놓고,

기술보고서

TTAR-06.0170 １５０

MCPTT 단말로부터 통신 요청이 있거나, 통신 요청을 받았을 경우, 미리 설정한 호를

사용할 수 있다.

<표 10-1> MCPTT 제공 기능

10.4 MCPTT 시스템 구축 시나리오

MCPTT 애플리케이션 서비스, SIP core, EPS 의 운영 주체에 따라 5 가지의 MCPTT

시스템 구축 시나리오를 정의하였다. 각 시나리오의 운영 주체가 누군지에 따라

사용자의 식별자를 관리하는 주체도 달라진다. (그림 10-4)는 5 가지 시나리오 중 한가지

예로 MCPTT 서비스 사업자가 애플리케이션 서비스를 제공하고, 이동통신 사업자가 SIP

core 및 EPS 를 제공하는 시나리오이다. 이 경우, MCPTT 서비스 사업자가 MCPTT

사용자 식별자를 할당하고, 보안을 위해 이동통신사업자는 MCPTT 사용자 식별자 정보를

볼 수 없도록 한다.

MCPTT UE

SIP core

SIP client

Application services layer

EPS

MCPTT client

MCPTT service provider administered

PLMN operator administered

MCPTT service provider administered

(그림 10-4) MCPTT 시스템 구축 시나리오 (3GPP TS 23.179)

기술보고서

TTAR-06.0170 １５１

부 록 Ⅰ-1

지식재산권 확약서 정보

- 해당 사항 없음

※ 상기 기재된 지식재산권 확약서 이외에도 본 표준이 발간된 후 접수된 확약서가 있을 수

있으니, TTA 웹사이트에서 확인하시기 바랍니다.

기술보고서

TTAR-06.0170 １５２

부 록 Ⅰ-2

시험인증 관련 사항

Ⅰ-2.1 시험인증 대상 여부


Ⅰ-2.2 시험표준 제정 현황


기술보고서

TTAR-06.0170 １５３

부 록 Ⅰ-3

본 기술보고서의 연계(family) 표준


기술보고서

TTAR-06.0170 １５４

부 록 Ⅰ-4

참고 문헌


기술보고서

TTAR-06.0170 １５５

부 록 Ⅰ-5

영문기술보고서 해설서


기술보고서

TTAR-06.0170 １５６

부 록 Ⅰ-6

기술보고서의 이력

판수 채택일 기술보고서번호 내용 담당 위원회

제1판 2016.08.31 제정

TTAR-06.0170 -

IMT프로젝트그룹

(PG906)

기술보고서

TTAR-06.0170 １５７

부 록 Ⅱ

3GPP Release 13 Description 문서

이 기술보고서의 본문에서 기술되지 않은 3GPP Release 13 기술에 대한 설명은

3GPP 에서 발간한 Release 13 description 문서, “Release 13 analytical view version Sept.

9th 2015 (RP-151569)”를 참조하면 된다.

(http://www.3gpp.org/ftp/Information/WORK_PLAN/Description_Releases/)

Documents

T e c h n i c a l R e p o r t - TTA T T A T e c h n i c a l R e p o r t 기술보고서 TTAR-06.0170 제정일: 2016년 08월 31일 3GPP Release 13 기술규격 분석 (기술보고서)