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LTE: TA(Tracking Area)와 TAU(Tracking Area Update)
LTE: Tracking Area (TA) and Tracking Area Update (TAU)
December 16, 2011 | By 유창모 (cmyoo@netmanias.com)
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코멘트 (26)
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오늘은 LTE의 TA(Tracking Area)와 TAU(Tracking Area Update) 개념에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다.
 
LTE 단말(UE)이 Active 상태(통신을 하고 있는 상태, LTE 용어로 얘기하면 EMM-Registered/ECM-Connected/RRC-Connected 상태)에 있는 경우, LTE 망은 UE의 위치를 Cell 단위로 알게 됩니다. 즉, 어느 eNB의 어느 Cell에 위치하는지 압니다.
하지만 UE가 Idle 상태(통신을 하고 있는 않는 상태, LTE 용어로 얘기하면 EMM-Registered/ECM-Idle/RRC-Idle 상태)에 있는 경우, LTE 망은 UE의 위치를 Cell 단위가 아닌 TA(Tracking Area) 단위로 알게 되는데요. 통신사업자는 여러개의 근접한 eNB를 그룹으로 묶어 하나의 TA로 정의하게 됩니다.(초기에 망을 deploy할때 이미 결정됨. 각 eNB는 자신이 어느 TA에 속해 있는지 미리 configuration이 됨). 예를 들어, 삼성동에 위치한 eNB들을 TA1,  역삼동에 위치한 eNB들을 TA2, 논현동에 위치한 eNB들을 TA3... 이런식으로 잡아 주는 것입니다.
 
그렇다면 왜 TA가 필요 한건가요?
 
이는 UE가 통신을 하고 있지 않는 Idle 상태에 있는 중에 UE로 향하는 트래픽이 발생하게 되는 경우(인터넷에서 UE로 향하는 트래픽), LTE 망은 그 UE를 깨워서 데이터를 수신 할 수 있게 해야 하는데요. 이 "깨우는 행위(Paging이라 부릅니다)"를 하는 단위가 바로 TA가 됩니다. 그래서 만약 Idle 상태에 있는 UE가 논현동에 위치하고 있어 망이 UE 위치를 TA3이라고 알고 있고 그 UE로 데이터가 와서 깨워야 하게 되면, 망은 TA3에 속한 모든 eNB들에게 Paging 메시지를 보내고, 이를 수신한 각 eNB는 무선구간으로 Paging 메시지를 보내여 해당 UE를 깨우게 되는 것입니다.
 

 

이제 TA의 포맷을 알아 보도록 하겠습니다. 

 

위 그림의 우측과 같이 TAI(Tracking Area Identifier)라는게 있고 TAC(Tracking Area Code)라는게 있습니다. TAC는 통신사업자가 각 TA마다 할당한 고유한 값이구요(예, 삼성동 TA1=0x0001, 역삼동 TA2=0x0002). TAI는 PLMN ID + TAC로 구성이 되는데, 이 PLMN ID라는게 MCC + MNC로 구성이 됩니다. 이 PLMN ID라는건 지구상의 각 이동 통신사업자에게 할당되는 고유한 ID 인데요. 우리나라는 MCC(Mobile Country Code)가 450으로 할당되어 있고, 한국 내의 SKT는 MNC(Mobile Network Code)가 05로 할당되어 있습니다. 즉, 대한민국 이동통신사업자 SKT는 MCC=450, MNC=05를 가지는 것이죠. 그래서 TAI는 전 지구상의 고유한 TA값을 가질 수 있도록 하는 식별자가 됩니다.

 

이제 TAU(Tracking Area Update)에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 

앞서 설명 드린 바와 같이 LTE 망은(좀 더 정확히 얘기하면 MME는) Idle 상태에 있는 UE가 어느 TA에 위치해 있는지, 항상 최신 위치 정보를 가지고 있어야 합니다. 그래서 UE는 TA가 변경될 때마다 LTE망으로(MME로) TA가 변경되었다는 사실을 TAU 메시지(TAU Request)를 통해 보고하게 되어 있습니다.

 

좀 더 자세히 설명 드리면 UE는 LTE 망에 접속시에 TA List를 받아 옵니다. 위 그림의 예와 같이 {TAC1, TAC2}. 이 뜻은 그 UE가 TA1, TA2 안에 있을때는 MME로 TAU 메시지를 보낼 필요가 없고, 대신 TA1, TA2가 아닌 다른 곳(ex. TA3)으로 이동시에 MME로 TAU Request 메시지를 보내라는 뜻입니다. 그리고 MME는 TAU 메시지의 응답(TAU Accept)을 UE에 줄 때 TAI List를 함께 주어, UE의 위치가 이동하는 것에 따라 이에 맞는 TAI List를 UE에 갱신시켜 주게 되어 있습니다.

 

마지막으로 한가지만 더 말씀드리자면, Periodic TAU라는게 있습니다. 이는 UE가 TAI List 안에 위치해 있더라도 주기적으로 MME에 TAU 메시지(TAU Request)를 보내는 행위입니다.

 

이진아 2012-03-06 10:55:43
잘 읽었습니다. 감사합니다.
여태까지 본 통신 관련 글 중에서 초심자인 제가 가장 알아보기 쉽게 설명 된 글이었습니다.
앞으로도 잘 부탁 드립니다. ^^
송주섭 2012-03-29 17:47:33
TA, TAU 관련해서 좀더 자세히 보고 싶은데 관련 3gpp spec 문서 좀 알려주셨으면 합니다.
넷매니아즈 2012-03-29 20:10:35
두가지 문서를 추천해 드릴께요~

1. 3GPP TS 23.401 (5.3.3 Tracking Area Update Procedure)
2. http://www.scribd.com/ANUPAM_HOLLOW/d/62470830-SAE-and-the-Evolved-Packet-Core (12.3 Tracking Area update, p359)
송찬 2012-05-08 16:05:52
잘받습니다.. 굿!!
넷매니아즈 2012-05-09 10:45:42
^^*
최범석 2012-05-23 11:30:03
안녕하십니까? 항상 많은 가르침과 많은 자료 감사하게 생각합니다.

혹 LTE에서의 셀 탐색 과정에서의 설명이나 관련 문서에 대해서 알려주셨으면 합니다.

항상 많은 자료 감사합니다.
넷매니아즈 2012-05-23 13:23:28
LTE 셀 탐색 관련 R&S 문서와 3GPP 문서에요..

- Cell search and cell selection in UMTS LTE by Rohde & Schwarz:
http://www2.rohde-schwarz.com/file_12728/1MA150_0E.pdf

- 3GPP TS 36.304 (UE Procedures in idle mode): http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36304.htm
황선영 2012-09-01 11:42:02
안녕하세요?
설명이 참 잘되어 있네요..감사합니다.

초보 질문 하나 드립니다..^^

UE가 TA list 내에 있는 다른 TA로 옮긴후 주기적인 TAU 전에 paging이 발생할 경우의 paging 절차는 어떻게 되나요?
넷매니아즈 2012-09-03 10:34:02
안녕하세요?

Paging 절차는 아래 링크(문서)의 "IV. Network-triggered Service Request"를 참조하세요. 감사합니다.

https://www.netmanias.com/bbs/view.php?id=techdocs&no=496
김동근 2013-01-14 08:56:01
고맙습니다~ LTE공부하고 있는데
정말 설명이 잘 되어 있는 것 같습니다 ^^
미나이 2013-02-01 14:08:21
통신쪽으로 첫발을 내딛은 사회 초년생에게
매우 친절하고도 깔끔한 블로깅입니다! 많은 도움됐습니다:)
넷매니아즈 2013-02-01 14:32:32
미나이님, 도움이 되셨다니 다행입니다.
미나이님도 열심히 공부하시구요. 넷매니아즈에서도 도움이 되는 좋은 컨텐츠를 많이 올리도록 하겠습니다.
감사합니다.
^^ 2013-04-16 10:56:05
LTE 망 이해하는데 많은 도움이 되었습니다.
감사합니다.
강선영 2013-07-26 18:07:52
이쪽 분야 초년생입니다. 좋은 자료 감사합니다.
알렉스 2013-08-02 14:17:39
그림에서 빨간색 TAI List와 파란색 TAI의 차이는 무엇인가요? 둘 다 UE가 갖고 있는 List인 것 같은데..
알렉스 2013-08-02 14:32:22
그리고 UE가 TA가 변경되었다는 것은 어떻게 알게 되나요?
넷매니아즈 2013-08-06 10:00:46
빨간색 TAI List와 파란색 TAI는 동일한 것입니다. 단지 표현상에 차이인데, 빨간색 TAI List는 PLMN 밖에서도 즉, Globally Unique한 값을 가진다는 의미에서 TAI = MNC + MCC + TAC로, 그리고 파란색 TAI List는 PLMN 안에서 Unique한 값을 가진다는 의미에서 TAC로 구분해 놓은 것입니다. (지금 제가 봐도 헷갈리네요 -.-;;)

그리고 UE가 TA 변경을 어떻게 아는가?에 대해서는 아래 기술문서 그림2를 참조하세요.
https://www.netmanias.com/bbs/view.php?id=techdocs&no=505

그림을 보시면 모든 eNB들은 SIB1(System Information Block)을 통해 현재 자기에게 설정된 TAC 값을 방송하고 단말은 이 정보를 주기적으로 듣게 되어 현재 내가 접속한 Cell의 TA값을 알수 있게 됩니다.
장양 2013-12-13 16:06:17
와.. 설명을 너무 잘해주시네요~
지식이 없는 제가 들어도.. 이해가 되네요..
김길호 2014-04-23 19:52:46
알기쉽고 자세한 설명에 감사 드립니다.
Active mode에서 TAU를 하는 이유는 무엇인가요? 자료를 찾아 봐도 자세한 설명이 없는 것 같아 질문 드립니다.
감사합니다.
Netmanias 2014-04-25 15:49:08
김길호님,

망은 단말이 attach하면 a TA 또는 복수의 TA를 묶어 TA list를 할당하고, 이 후 단말은 active mode에서 TA list에 없는 TA로 이동하면 TAU를 하게 되지요.
Active mode에서 (Connected 상태에서) TAU를 하는 이유를 생각해봤는데요,
개발하시는 분 계심 정확하게 알려주셨으면 좋겠네요.

첫째, TA 최적화
실제로 망에 TA 최적화 기능이 구현되어 있는지는 모르겠는데요,
LTE 망이 단말에게 TAI list를 줄 때는 단말의 이동특성에 따라 (예, 셀 종류가 뭔가? 단말의 이동속도는?) TAI list를 구성합니다.
단말은 할당받은 TAI list를 한동안 사용하다가 등록 범위를 벗어난 TA로 들어서면 TAU를 통해 위치등록을 하고 그러면 망은 단말의 이동 특성에 따라 다시 새로운 TAI list를 할당해줍니다.

둘째, MME가 바뀌는 경우
단말이 연결된 MME가 바뀌는 상황이 되어도 TAU를 다시 수행하게 됩니다.
MME offloadin을 하거나, 3G에서 LTE로 오는 inter-system handover가 발생하거나, O&M 적인 이유로 MME를 바꾸어야 하는 경우가 되겠지요. MME offload은 같은 MME pool에 있는 MME 들간 load balancing을 위해 수행되는데, MME가 S1 connection을 해제하면서 "load balancing TAU required"가 UE로 전달되고, UE는 TAU를 하여 새로운 MME로 등록합니다.
C 2014-06-05 08:50:16

안녕하세요 글의 내용을 보다 의문이 드는 게 있어서 질문 하나만 드릴께요.

RSRP라는 좋은 비교대상을 놔두고도 RSRQ를 쓰는 이유 중 하나가 이동성 측면에서, 즉 핸드오버나 셀재선택 과정에서 RSRP가 충분히 정보를 제공하지 못할 경우 이를 RSRQ가 추가적인 정보를 제공할 수 있어서 이러한 경우 RSRQ가 RSRP 대신 쓰이는 경우가 있다고 알고 있는데요, 그렇다면 어떠한 이유 때문에 RSRQ는 RSRP보다 더 나은 이동성 측면의 정보를 제공할 수 있는것인가요?? 답변 부탁드립니다.

 2014-06-05 15:49:15

아래 링크에 답변 드렸습니다.

https://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=qna&no=6390

김준오 2015-04-07 11:56:25

TA(Tracking Area) 및 Idle 단말들에 대한 핸들링에 대해 정말 알기 쉽게 잘 표현되어 있네요. 많은 도움이 되었습니다.

thank u 2015-06-17 10:28:06

정말 이해하기 쉬웠어요! 감사합니다!!

양희석 2017-09-08 18:10:01

설명이 잘 되어 있어서 정말 큰 도움이 되었습니다~!! ^^

기초적인 질문입니다만 MME, SGSN 이 어떤 것인지, 어떤 역할을 하는지 알 수 있을까요??

윤현호 2017-09-11 15:02:39

MME 역할: LTE 망의 "두뇌" 역할을 하는 장비라 보시면 되는데요. 그 역할은,
첫째, UE를 인증(Authentication)합니다. 인증 프로토콜은 EPS-AKA이구요. UE를 인증하기 위한 Key 정보는 HSS에 들어있고, 이 Key 정보를 HSS로 부터 받아서 UE 인증을 수행합니다.
둘째, EPS 베어러를 관리합니다. EPS 베어라란 쉽게 말해서 UE가 인터넷을 사용하기 위해 {UE - eNB - S-GW - P-GW} 구간에서 생성되는 논리적인 터널(GTP 터널)이라 보시면 되며, MME는 그 터널의 생성/변경/해제 등의 행위에 관여합니다.
셋째, 가입자의 Mobility 상태를 관리합니다. 쉽게 생각하시면 현재 UE가 망에 붙어 있는지, 안붙어 있는지, 붙어 있는데 인터넷을 사용하는지 아니면 사용하고 있는 않은지(Idle state)를 관리합니다.

 

아래 링크 참고하세요.

https://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=blog&no=5344

https://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=techdocs&no=5138

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