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LTE EMM Procedure: 7. Cell Reselection without TAU
LTE EMM Procedure: 7. Cell Reselection without TAU
By Netmanias (tech@netmanias.com)
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목차

1. 시작하는 글

2. 셀 재선택에 필요한 시스템 정보와 셀 재선택 기준

3. TAU 절차 없는 셀 재선택 절차

4. EPS Entity Information: Before/After Cell Reselection without TAU

5. 마치는 글

 

 

2. 셀 재선택에 필요한 시스템 정보와 셀 재선택 기준
 

3장에서 셀 재선택 상세 절차를 기술하기에 앞서 2.1 절에서 셀 재선택 절차 개요를 살펴보고, 2.2 절에서는 셀 재선택 절차에 필요한 시스템 정보를 2.3 절에서는 셀 재선택 기준에 대해 알아본다.


2.1 셀 재선택 절차 개요
 

셀 재선택은 사용자 단말의 주도로 이루어지며, 사용자 단말은 셀 재선택에 필요한 정보(예, 이웃 셀 신호 측정여부를 결정할 때 사용되는 임계값, 서빙 셀과 이웃 셀들의 Rank 계산시 사용되는 파라미터 등)를 eNB가 방송하는 시스템 정보(System Information)로부터 얻는다. Intra-frequency 셀 재선택에 필요한 정보는 SIB(System Information Block) 3과 SIB 4로 전달되며 SIB 3/4는 2.2절에서 다룬다.


셀 재선택 개시 (Cell Reselection Triggering)
 

서빙 셀 측정: 휴지 상태에 있는 단말은 DRX cycle마다 깨어나서 서빙 셀의 신호(Qrxlevmeas)를 측정하여, 서빙 셀의 수신 레벨(Srxlev)을 구하고 계속 머물러있어도 되는지 다른 셀을 선택해야 하는지 판단한다. 서빙 셀의 수신 레벨은 단말의 송수신 상황이 반영되어(최소 수신 레벨 Qrxlevmin, 허용된 최대 송신 전력 PEMAX 등이 적용됨) 구해진다(2.2 절 참조).


셀 재선택 개시 (Cell Reselection Triggering): 서빙 셀의 수신 레벨(Srxlev)이 주어진 임계값(s-IntraSearch)보다 크면 서빙 셀에 계속 머무르고 그렇지 않으면 다른 셀을 선택하기 위해 셀 재선택이 triggering된다. 셀 재선택을 triggering하는 기준이 되는 임계값은 SIB 3에 의해 전달되고, Release 8인 경우 s-IntraSearch 로 Release 9에서는 s-IntraSearchP 와 s-IntraSearchQ 로 정의된다.


휴지 상태에 있는 단말이 계속 한자리에 머물러 있는 경우, DRX cycle마다 깨어나서 서빙 셀의 수신 레벨(Srxlev)을 구하는데 서빙 셀의 수신 레벨이 임계값(s-IntraSearch)을 넘지 않아 계속 서빙 셀에 캠핑하고 있다고 하자. 이제 단말이 이동하여 서빙 셀에서 멀어지면 서빙 셀의 수신 레벨이 점점 감소하여 어느 시점에서는 s-IntraSearch보다 낮아지게 되고 셀 재선택이 triggering된다. 이제 사용자 단말은 이웃 셀(non-serving 셀)들의 신호를 측정하기 시작한다.


■ 셀 재선택 기준 (Cell Reselection Criteria)
 

셀 랭킹 기준 (Cell-Ranking Criterion): 이 후 단말은 서빙 셀과 이웃 셀 신호의 측정값(서빙 셀: Qmeas,s,이웃 셀: Qmeas,n)을 기반으로 각 셀의 Rank(Rs, Rn)를 구한다. 셀 Rank 계산에 필요한 파라미터는 SIB 3와 SIB 4로 전달된다(2.2. 참조). 서빙 셀 Rank는 SIB 3에 있는 hysteresis(q-Hyst) 값을 이용하고, 이웃 셀 Rank는 SIB 4에 있는 셀 별 offset(q-OffsetCell) 값을 이용하여 구한다.
 

셀 재선택 (Cell Reselection): 서빙 셀과 이웃 셀(non-serving 셀) Rank를 계산하면 셀 재선택 조건(Rn > Rs)을 만족하는지 확인한다. 셀 재선택 조건을 만족하는 이웃 셀이 있으면 best 셀을 선택하여 새로운 셀로 캠핑한다. 셀 재선택은 셀 재선택 조건이 일정 시간(t-ReselectionEUTRA) 이상 유지되어야 수행된다.
 

이동통신 사업자는 hysteresis와 셀 별 offset 값을 이용하여 단말이 서빙 셀에 캠핑하는 정도를 제어함으로써 잦은 셀 재선택을 방지하고 셀 상황에 맞는 셀 재선택이 수행되도록 제어할 수 있다. 또한 단말의 이동 속도에 따라 scaling factor(q-hystSF, t-ReselectionEUTRA-SF)를 적용하여 q-Hyst와 t-ReselectionEUTRA 값을 제어할 수 있다.

 

2.2 시스템 정보
 

시스템 정보(SI, System Information)란 eNB가 방송하는 정보로 MIB(Master Information Block) 및 SIB(System Information Blocks; SIB 1 ~ SIB 16)로 구성된다[4]. 시스템 정보 중 MIB, SIB 1, SIB 2는 필수 정보이고 나머지 SIB들은 옵션 정보이다. 이들 시스템 정보는 RRC 메시지인 MIB 메시지, SIB 1 메시지, SI 메시지를 통하여 UE에게 전송된다*. SI 메시지들은 MIB와 SIB 1을 제외한 나머지 SIB들(SIB 2 ~ SIB16)의 그룹으로 구성된다.

* 물리계층에서 MIB는 PBCH(Physical Broadcast Channel)에 의해 방송되며, SIB들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 상으로 전송된다.


UE는 eNB가 방송하는 시스템 정보(SI)를 기반으로 셀 재선택 절차를 수행된다. MIB, SIB 1, SIB 2는 연결 상태(EMM-Registered, ECM-Connected, RRC-Connected) 및 휴지 상태(EMM-Registered, ECM-Idle, RRC-Idle)에 있는 모든 UE에게 공통으로 적용되며, SIB 3 ~ SIB 8까지는 휴지 상태에 있는 UE가 셀을 재선택하는데 사용된다. 표 1은 이들 시스템 정보 특성 및 주요 정보를 나타낸다(전체 SIB 정보 특성은 넷매니아즈 One-Shot Gallery 참조*).

* 넷매니아즈 One-Shot Gallery, “기지국이 방송하는 시스템 정보”, https://www.netmanias.com/bbs/view.php?id=oneshot&no=325

 

표 1. 시스템 정보 예

 

예를 들어 이동통신 사업자 A와 B가 있는데 아래와 같이 망을 운용한다고 가정하자.


• A사 

  - LTE 망만 있고 전국망임
  - LTE 주파수: 1.8 GHz band에서 10MHz 대역폭을 갖는 채널 한 개를 이용 (lteFA1)
• B사 

  - 3G(UMTS) 망과 LTE 망이 있고 둘 다 전국망임
  - 3G 주파수: 2.1 GHz band에서 5MHz 대역폭을 갖는 채널 6개를 이용 (3gFA 1/2/3/4/5/6)
  - LTE 주파수: 1.8 GHz band에서 10MHz 대역폭을 갖는 채널 한 개와 850 MHz band에서 10 MHz 대역폭을 갖는 채널 한 개를 이용 (lteFA1, lteFA2)


이 경우, A사 eNB는 셀 재선택을 위한 정보로 intra-frequency 관련 정보가 필요하다(eNB는 SIB 3/4를 방송하고 SIB 5/6/7/8 정보는 방송 안 함). 반면 B사 eNB는 intra-frequency, inter-frequency, inter-RAT(3G UTRA) 관련 정보가 필요하다(eNB는 SIB 3/4/5/6을 방송).


eNB가 방송하는 시스템 정보는 모든 UE에게 공통으로 적용되나, UE 능력(예, Release 9 단말, Release 11 단말)에 따라 UE별로 수신할 수 있는 시스템 정보 종류는 다를 수 있다.
 

그림 1에서 UE는 eNB 2, 셀 5에 캠핑하고 있다. 그림 2는 그림 1에서 eNB 2만을 대상으로 필수 시스템 정보 및 셀 재선택과 관련된 시스템 정보를 나타내었다.

 

 

그림 2. eNB2가 방송하는 셀 재선택 관련 SIBs

 

그림 1은 Home PLMN만을 갖는 단일 주파수(lteFA1)를 사용하는 LTE 전용망으로, 본 문서는 intra-frequency 셀 재선택 절차를 다룬다. Intra-frequency 셀 재선택과 관련된 시스템 정보는 SIB 3과 SIB 4를 통해 방송된다. 표 2는 SIB 3와 SIB 4 파라미터들을 나타낸다. SIB 3과 SIB 4 정보 중 다른 주파수, 다른 RAT, VPLMN과 관련된 파라미터는 표 2에 나타나지 않았다6.

 

표 2. 셀 재선택 파라미터 (SIB3/SIB4)

 

2.3 셀 재선택 기준

 

먼저, 본 문서 범위에 들어가지는 않지만 UE가 power-on후 셀을 선택하는 기준에 대해 알아본다. 셀 선택 기준은 아래 식 (1)과 같이 주어진다. 표 3은 셀 선택 기준에 사용된 파라미터들을 설명한다.

 

■ 셀 선택 기준 (Cell Selection Criteria)

표 3. Cell Selection Criteria 파라미터 (TS 36.304 [5])

 

초기 셀 선택시 서빙 셀이 되기 위해서는 셀 수신 레벨(Srxlev)이 최소한 Qrxlevmin과 PCompensation의 합보다는 커야 한다. Qrxlevmin보다 커야 함은 단말이 셀로부터 메시지를 제대로 받기 위해서는 신호 측정값이 최소한 이보다 커야 함을 의미하고, 단말의 송신 출력이 셀에서 허용된 값보다 작으면 PCompensation 값이 커져서 해당 셀을 선택하는게 어려워짐을 의미한다. 단말의 송수신 상황이 반영되어 셀이 선택된다.


Release 9에서는 셀 선택 조건으로 Srxlev외에 Squal이 추가되었다. Qrxlevmeas는 RSRP(Reference Signal Received Power) 값이고 Qqualmeas는 RSRQ(Reference Signal Received Quality) 값으로, 신호 세기 만을 나타내는 RSRP에 비해 신호 대 간섭잡음비(SINR)를 나타내는 RSRQ가 무선 링크 품질을 좀 더 정확하게 나타낼 수 있다.


■ 셀 재선택 개시 (Cell Reselection Triggering)

 

서빙 셀에 캠핑하고 있는 UE는 서빙 셀 수신 레벨이 아래 식 (2) 조건을 만족하면 다른 셀을 측정할 필요 없이 서빙 셀에 계속 캠핑되어 있을 수 있다.

식 (2)에서 SintraSearch, SintraSearchP 와 SintraSearchP 는 SIB 3에 의해 주어지는 값이다(표 2 참조). 서빙 셀에서 식 (2)가 만족되지 않는 경우(즉, 아래 식 (3)을 만족하면) UE는 다른 셀을 선택하기 위해 이웃 셀을 측정하기 시작한다.

 

셀 재선택 개시 (Cell Reselection Triggering) (Neighbor Cell Measurement Triggering)

■ 셀 재선택 기준(Cell Reselection Criteria)
 

셀 Ranking 기준 (Cell Ranking Criterion)
서빙 셀에서 식 (3)을 만족하여 이웃 셀들의 RSRP를 측정하게 되면, UE는 서빙 셀과 이웃 셀의 측정값을 기반으로 셀 별로 Rank를 구한다. 셀 Rank는 아래 식 (4)와 같이 계산된다[5]. 표 4는 셀 Rank 파라미터들을 설명한다.

 

 

표 4. Cell Reselection Criteria 파라미터 (TS 36.304 [5])

 

셀 재선택 (Cell Reselection)
UE는 아래 식 (5)를 만족하는 이웃 셀(들)이 있으면 최적의 셀을 선택하여 새로운 셀에 캠핑한다.

식 (4)에서 보듯 Rs와 Rn은 서로 다른 기준으로 계산된다. Qhyst 값과 Qoffset 값이 클수록 UE는 서빙 셀에 좀 더 오래 머무르게 된다.

 

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넷매니아즈 2013-05-09 22:49:17
오랜만에 신규 LTE 기술문서를 올립니다. 앞으로는 자주(?) 뵈요..
Jinsung Lee 2013-05-10 14:04:18
아주아주 좋은 자료 감사합니다 :-)
한창섭 2013-05-10 14:33:52
항상좋은자료감사합니다.
EMM Procedure 7.이 최신인거죠??
넷매니아즈 2013-05-10 15:10:38
네, EMM Procedure 7 이 최신입니다.
감사합니다~
김동철 2013-05-13 20:41:50
항상 좋은 자료 감사합니다. LTE 관련해서 좀 더 자주뵈면(???) 더욱 더 감사할것 같습니다~
좋은 하루 되십시요...^^
박광현 2013-05-14 15:08:35
다음 버전 Handover/Cell Reselection with TAU도 손꼽아 기다려 봅니다. 많은 도움이 되고 있습니다. 감사합니다.
이규민 2013-05-15 09:52:01
넷메니아즈 기술문서를 통해 많이 배우고 있습니다.
이렇게 좋은 자료들을 올려주셔서 항상 감사합니다.
장관엽 2013-05-15 22:41:12
오랫동안 기다려왔던 자료네요.. 이런 좋은 자료를 올려주셔서 항상 감사합니다.
이기웅 2013-05-22 14:52:07
언제나 최고의 자료를 공유해 주셔서 감사드립니다, 잘 활용하고 공부하고 있습니다.
고맙습니다!
이남기 2013-05-27 09:56:06
진짜 최곱니다! 감사합니다.ㅎ
김동환 2013-05-27 13:53:30
감사합니다.
조현장 2013-06-10 10:41:30
좋은 자료 감사합니다.
추가적으로 inter-frequency 와 inter-RAT 셀 재선택에 대한 자료 기대해봐도 될까요? ^^;
넷매니아즈 2013-06-10 15:41:47
조현장님,
계획되어 있는 항목들의 일정이 있어, 빠른 시일내 작성은 어려워보여요. --;;;
작성 항목 추가시 고려하도록 하겠습니다.
(궁금하신 것은 Comment나 자유게시판을 이용하여 질문하시고, LTE 고수님들 답글을 기대해 보세요..)

감사합니다.
김건호 2016-01-07 16:09:29

궁금한점 몇가지 적어봐도 될까요?

 

1. SIB 메시지는 어떤 채널로 전달이 되는건가요??

2. 마지막장에 엔티티 업데이트되는 항목에서 'PCC rule' 이 빨간표시가 되어있는데 왜 그런지 알 수 있을까요?

이상화 2016-01-07 18:20:37

1. SIB는 broadcast 채널로 전송되고 셀에 있는 UE들이 동시에 수신합니다. One-Shot Gallery에 있는 "기지국이 방송하는 시스템 정보"를 참고하심 좋으실듯: https://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=oneshot&tag=305&no=5697 


2. 빨간 * 표시되어 있는 정보들이 PCC Rule 정보들이라는걸 나타낸것 같아요. 

김건호 2016-01-07 19:29:13

답변 아주 감사합니다!

도움이 많이 되었습니다 ^^

 2017-10-31 16:24:45

셀 재선택 할때 Srxlev 값을 계산하는데, 이 때 Srxlev값은 Q_rxlevmin을 이용해서 계산하잖아요.

근데 Q_rxlevmin 값은 SIB1에도 있고 SIB3에도 있는데, SIB3에 있는 녀석은 언제 쓰이는건가요?

그러니까 다시 말하면,

 SIB1에 Q_rxlevmin을 활용한 Srxlev은 언제 쓰이는지

 SIB3에 Q_rxlevmin을 활용한 Srxlev은 언제 쓰이는지 궁금합니다!!

정도연 2018-01-19 14:40:55

MIB는 RRC-Connected state일 때 왜 필수정보인가요?

신동혁 2018-07-31 13:31:42

DRX cycle마다 깨어나서 서빙 셀의 수신 레벨(Srxlev)을 구하는데 서빙 셀의 수신 레벨이 임계값(s-IntraSearch)을 넘지 않아 계속 서빙 셀에 캠핑하고 있다고 하자.

 

이 부분이 잘 이해가 안가는데 임계값을 넘지 않아서 캠핑을 한다는건가요 아니면 넘지않음에도 불구하고 캠핑하고 있는건가요

s-intrasearch보단 수신레벨이 커야 캠핑할 수 있는게 아닌가요?

잘 이해가 안갑니다.

Allen 2018-08-23 15:34:13

정보 감사합니다.

 

* 넷매니아즈 One-Shot Gallery, “기지국이 방송하는 시스템 정보”, https://www.netmanias.com/bbs/view.php?id=oneshot&no=325

여기 링크는 접속이 되지않네요~!

넷매니아즈 2018-08-23 15:37:27

"기지국이 방송하는 시스템 정보"는 아래 링크로 접속하세요.

https://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=oneshot&no=5697

김선태 2018-08-27 21:07:17

셀재선택하면 단말의 ip도 변하는지 궁금합니다!?

버너 2018-08-28 14:56:57

단말의 IP 변경은 PGW가 개입되는 

1. Reattachment : PGW 선택 과정을 처음부터 하기 때문에 단말 IP도 새로 할당됨. 

2. Inter-RAT Handover : GGSN/PGW 일체형 Core 이면 안 바뀔 수 있으나 기본적으로는 GGSN, PGW각 다르므로 바뀐다고 볼 수 있음. 

에 일어나고 cell reseelction 등의 상황은 eNB ~ MME ~ SGW만 개입하고 PGW가 개입하지 않으므로 IP 변경이 일어나지 않습니다.   

 

김선태 2018-08-31 09:53:18

감사합니다!

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