⚠️ 들어가기 앞서
경북대학교 컴퓨터학부 COMP0414-001 컴퓨터망 과목을 공부하며 정리한 글입니다.

---

Mobility in 4G network

4G network에서의 mobility를 위한 주요 기능들을 알아보자.

• base station association : 모바일 디바이스가 Base station에 연결하는 과정을 뜻한다. 앞서 PSS, CSS와 함께 다룬 바 있다 (링크 의 'Associating with BS' 부분)

• control plane configuration : MME, HSS이 control plane 상태를 구성하는 것을 의미한다.

• data plane configuration : MME가 모바일 기기로 연결하기 위한 torwarding tunnel을 구성한다.

• mobile handover : 모바일 디바이스가 network 내에서 attachment point (BS)를 변경하는 것을 의미한다.

---

Configuration of LTE control plane elements

다음은 모바일 기기가 SIM card와 home network를 통해 authentication 을 수행하는 과정이다.

• 모바일 기기는 BS control-plane 채널을 이용하여 local MME와 연결한다.

• MME는 모바일 기기의 IMSI (International Mobilie Subscriber Identity) 를 이용하여 모바일 기기의 HSS와 연결한다.

• HSS로부터 인증 정보, 네트워크 서비스 등의 정보를 얻는다.

Configuration of LTE data plane tunnel

다음은 data plane에서 tunneling이 이루어지는 사례이다.

크게 3가지의 터널링이 이루어진다.

• S-GW to BS : 모바일 기기의 BS가 변경될 경우 end point IP address가 변경된다.

• S-GW to home P-GW : indirect routing의 과정에서 이루어지는 tunneling

• tunneling via GTP (GPRS Tunneling Protocol) : 모바일 기기가 보낸 데이터그램이 스트리밍 서버로 보내어질 때 GTP를 통해 UDP datagram 안에 캡슐화된다.

---

Handover

같은 셀룰러 네트워크 내에서 모바일 기기가 연결된 BS를 변경하는 과정을 살펴보자.
아래 그림에서 source BS에서 target BS로 handover가 이루어진다고 가정한다.

1. source BS가 변경할 target BS를 찾아서 Handover Request Message 를 보낸다.

2. target BS는 radio time slot을 미리 할당해 놓고, Handover Request ACK 로 응답한다.

3. source BS가 모바일 기기에게 target BS에 대한 정보를 전달한다.
   " 너 이제부터 여기 BS에 연결 붙어라"

4. source BS는 모바일 기기에게 datagram을 보내기를 중단하고, 대신 이를 target BS에게 전달한다.

5. target BS는 MME에게 자기가 새 BS라는 것을 알려준다.
   "제가 이 모바일 기기와 연결할 새 BS입니다."

6. target BS는 MME에 알린 후에 source BS에 ACK을 전송한다.
   "이제 필요한 과정이 모두 끝났습니다."
   그러면 source BS는 모바일 기기에 대한 자원들을 release한다.

7. 이제 모바일 기기가 보내는 데이터그램은 정상적으로 target BS를 통해 S-GW에게 전달될 수 있다.

---