LTE와 IMS 응용 서비스 기술 설명서

LTE와 IMS 응용 서비스

스마트폰 도입 이후 폭증한 이동통신 데이터에 대한 수요는 4 세대 이동 통신 시스템인 LTE(Long Term Evalution) 시스템의 사업화와 상용화를 촉발 시킨다. LTE 시스템은 3GPP표준화 단체에서 2000년대 중반부터 표준화를 진행하여 2009년 발행한 4세대 이동 통신 시스템을 위한 표준으로 75Mbps이상의 다운로드 속도를 지원할 수 있다.

주요 이동 통신 서비스가 음성 통화, SMS 서비스, 영상 통화에서 데이터 전용 서비스로 바뀐 상태에서 데이터 전용 시스템인 LTE 시스템은 시장의 요구를 충족시킬수 있는 4세대 이동 통신 시스템으로 빠른 속도로 전세계적으로 사업화, 상용화되어가고 있다.

4세대 이동 통신 시스템인 LTE 시스템을 데이터 전용 시스템으로 설명하였다. 그렇다면 3 세대 이동 통신 시스템은 데이터 전용 시스템이 아닌 것인가? 그렇다. 앞에서 설명한 것과 같이 3세대까지 이동 통신 시스템이 지원하는 주요 서비스는 “음성 통화”와 SMS 였으므로 3세대 이동 통신 시스템까지는 “음성 통화”와 SMS를 지원하는 전용 네트워크인 Circuit Switch (CS) 네트워크가 데이터 전용 네트워크인 Packet Switch (PS) 네트워크와 별도 존재하였다. 

더 정확히는 그림 1과 같이 3세대 이동 통신 시스템은 단말과 무선으로 연결되는 Radio Access Network (RAN)인 Universal mobile telecommunication system Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) 는 공유하고 코어 네트워크는 CS 코어 네트워크와 PS 코어 네트워크로 분리된 구성을 가진다. 그림 1과 같이 CS 코어 네트워크는 유선 전화망인 PSTN(Public Switched Telephone Network)과 연결되어 이동 통신 시스템 사용자가 유선 통신 사용자와도 음성 통화를 할 수 있고 무선 이동 통신 사용자와의 음성 통화를 할 수 있도록 지원하였다. 또한, 그림 1과 같이 PS 코어 네트워크는 IP 기반 패킷 데이터 네트워크로 연결되어 무선 인터넷 서비스의 이용을 지원한다.

그림 1. 3세대 이동통신 UMTS 시스템 구성도

3GPP 표준 단체에서 그림 1의 3세대 이동 통신 시스템인 UMTS 시스템을 높은 데이터 전송률과 낮은 딜레이를 가진 데이터 전용 시스템으로 발전시킨 것이 LTE 시스템이다. 좀 더 세부적 설명하면 3GPP 표준 단체는 Long Term Evolution(LTE)이라는 코드명으로 3세대 RAN인 UTRAN을 4세대 RAN인 Evolved-UTRAN(eUTRAN)으로 발전 시켰고, System Architecture Evolution(SAE)이라는 코드명으로 3세대 Core Network를 4세대 Evolved Packet Core (EPC)로 발전시켜 그림 2의 4 세대 통신 시스템 표준을 완성하였다. 

그림 2. 4세대 이동통신 LTE 시스템 구성도

3GPP 표준 단체의 용어로는 eUTRAN와 EPC로 구성된 시스템을 Evolved Packet System(EPS)로 정의하는데 4세대 이동 통신 시스템인 EPS가 상용화될 때  “장기적인 관점으로 진화” 뜻의 RAN 표준 작업의 코드명 LTE를 이용하여 프로모션되었으므로 EPS는 대중적으로는 LTE 시스템으로 알려지게 된다. 

그림 1의 UTMS 시스템과 그림 2 LTE 시스템의 구성도 비교에서 가장 큰 차이점은 음성 통화를 위한 전용 코어 네트워크가 없다는 점이다. 음성 통화를 위한 전용 코어 네트워크가 없는데 LTE 이동 통신 시스템, 즉 EPS는 어떻게 음성 통화를 지원할 수 있을까? 

EPS에서 음성 통화를 지원하기 위해서는 데이터 전용 네트워크에서 동작하는 음성 통화를 위한 제어 시그널을 지원하는 시스템이 필요하다. 이 필요를 수용하여 개발된 시스템이 IP 기반 패킷 데이터 네트워크에서 동작하는 IP Multimedia Subsystem(IMS) 시스템이다. LTE 이동 통신 시스템, 즉 EPS에서 IMS를 통하여 지원하는 음성 통화 서비스의 상용화는 “HD보이스” 또는 “VoLTE”로 프로모션된다.

아래 링크는 4 세대 이동 통신 시스템인 LTE 시스템과 LTE 시스템에서 음성 통화를 지원하기 위한 기반 기술인 IMS 시스템을 여행하는 여행자를 위한 가이드이다. 처음으로 여행하는 곳에 대한 가이드처럼 필수적인 방문지를 추천하듯 핵심 내용을 중심으로 쉽게 LTE 시스템과 LTE의 음성 통화 서비스 지원 기술인 VoLTE의 기반 기술을 설명하도록 노력하였다. 보고서의 2장은 LTE 시스템을 이용하는 과정을 설명하고 3장은 IMS 시스템을 이용하는 과정을 설명한다.

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PS-LTE 기술 설명서 -LTE 시스템과 재난 안전 서비스

LTE 시스템과 재난 안전 서비스

재난 안전 통신 서비스는 세 가지가 있다. 첫번째는 지진, 홍수 등의 재난 상황이 발생하였을 때 그 상황을 빨른 속도로 재난 상황이 발생한 지역에 있는 사람들에게 알리는 재난 문자 서비스 (그림1), 두번째는 사고 등의 응급 상황이 발생하였을 때 도움을 청하기 위하여 응급센터로 전화를 연결하는 응급 통화(그림2), 세번째는 화재 등의 재난 안전 상황이 발생하였을 때 그 상황을 수습하기 위하여 출동한 소방관, 경찰관 등의 공무 집행자 사이의 통화를 지원하는 재난 안전 네트워크이다. 

그림1. 재난문자

그림2 응급콜

그림3, 공무용 재난 안전 네트워크용 폰

이러한 재난 안전 통신 서비스들은 LTE 시스템을 기반으로 지원하려면 어떠한 기술이 필요할까? LTE 시스템 기반 재난 안전 서비스들을 설명하기 앞서 먼저 재안 안전 서비스를 누가 이용하는 것인가를 기준으로 구분해 보면 두 가지 카테고리로 구분할 수 있다. 

첫번째 카테고리는 일반 사용자를 대상으로 하는 재난 안전 서비스로 일반 사용자의 응급 상황을 알리기 위하여 911등 특정 응급 번호로 지칭되는 응급 센터로 통화를 연결하는 응급 통화와 쓰나미, 지진 등 재난 상황 발생 시 그 재난 발생 지역에 있는 일반 사용자들 모두에게 재난 상황을 알리는 재난 문자 서비스가 이에 속한다. 

두번째 카테고리는 공무 집행자를 대상으로 하는 재난 안전 서비스로 재난이 발생하였을 때 이를 수습하기 위한 여러 부서의 공무원들이 사이의 Push To Talk 다자 통화 서비스이다.

이렇게 두 가지 카테고리로 구분되는 재난 안전 서비스들은 어떻게 이동 통신 네트워크에서 지원되는 걸일까? 이에 대한 답을  첨부의 기술 보고서로 설명한다.


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