Paging과 TAU¶

스펙 · 릴리즈

페이징 기회 계산: TS 36.304 §7 · Paging 메시지: TS 36.331 §5.3.2 · 망 트리거 Service Request: TS 23.401 §5.3.4.3 · TAU: TS 23.401 §5.3.3, TS 24.301 §5.5.3

Rel-8~ (Rel-13 eDRX·H-SFN, NB-IoT 페이징, Rel-14 페이징 최적화)

한눈에 보기

Idle 상태의 단말은 배터리를 아끼려고 대부분 잠들어 있습니다. 그런데 전화가 오면 어떻게 깨울까요?

Paging: 망이 "이 단말 있으면 응답하라"고 방송합니다. 단말은 정해진 시간(페이징 기회, PO)에만 잠깐 깨어 확인합니다.
망은 Idle 단말이 정확히 어느 셀에 있는지 모르고, Tracking Area(TA) 단위로만 압니다. 그래서 TA 안의 모든 셀에서 페이징합니다.
TAU (Tracking Area Update): 단말이 등록된 TA 목록 밖으로 나가면 "나 여기 왔어요" 하고 위치를 갱신합니다. 오래 움직이지 않아도 주기적으로 갱신합니다.

착신 흐름¶

sequenceDiagram
    participant PGW as P-GW
    participant SGW as S-GW
    participant MME
    participant eNB as eNB들 (TA 목록)
    participant UE
    PGW->>SGW: 하향 데이터
    Note over SGW: S1-U 없음 → 버퍼링
    SGW->>MME: Downlink Data Notification
    MME->>SGW: DDN Ack
    MME->>eNB: S1AP Paging (S-TMSI, TAI 목록, DRX)
    eNB->>UE: RRC Paging (PDCCH P-RNTI, 자기 PO에서)
    UE->>eNB: RA + RRCConnectionRequest (mt-Access)
    UE->>MME: Service Request
    Note over UE,SGW: (Service Request 절차 → 베어러 복원)
    SGW->>UE: 버퍼링된 하향 데이터 전달

페이징 기회 계산¶

단말은 페이징 프레임(PF) 안의 페이징 기회(PO) 서브프레임에서만 P-RNTI PDCCH를 확인합니다.

\[ \text{PF: } SFN \bmod T = (T \div N) \cdot (UE\_ID \bmod N), \qquad i_s = \lfloor UE\_ID / N \rfloor \bmod N_s \]

기호	의미
\(T\)	DRX 주기 (프레임) = min(단말 요청 DRX, 셀 `defaultPagingCycle`) — 32, 64, 128, 256
\(nB\)	셀의 페이징 밀도 (4T, 2T, T, T/2 … T/32)
\(N\)	min(T, nB) — 주기당 PF 수
\(N_s\)	max(1, nB/T) — PF당 PO 수
\(UE\_ID\)	IMSI mod 1024

\(N_s\)	PO 서브프레임 (FDD)	PO 서브프레임 (TDD)
1	9	0
2	4, 9	0, 5
4	0, 4, 5, 9	0, 1, 5, 6

예: T = 128, nB = T → N = 128, Ns = 1. IMSI mod 1024 = 300이면 PF: SFN mod 128 = 300 mod 128 = 44 → SFN 44, 172, 300 … 의 서브프레임 9.

Paging 메시지¶

필드	용도
`pagingRecordList`	페이징할 단말 목록 (S-TMSI 또는 IMSI, `cn-Domain` ps/cs)
`systemInfoModification`	다음 수정 주기에 SI 변경
`etws-Indication`	지진·쓰나미 경보 (SIB10/11 읽어라)
`cmas-Indication` (Rel-9)	재난 문자 (SIB12)
`eab-ParamModification` (Rel-11)	EAB 파라미터 변경

TAU¶

트리거¶

트리거	설명
새 TA 진입	현재 셀의 TAI가 등록된 TAI 목록에 없음
주기적 TAU	T3412 만료 (기본 54분)
CSFB 후 복귀	3G에서 LTE로 돌아옴
부하 분산	Release cause `loadBalancingTAUrequired`
단말 능력·DRX 변경	UE network capability 등
Idle 중 RAT 변경	3G/2G (ISR 미적용) 등

흐름 (Idle에서 TA 변경, S-GW 유지)¶

sequenceDiagram
    participant UE
    participant eNB
    participant MME
    participant SGW as S-GW
    UE->>eNB: RA + RRCConnectionRequest (mo-Signalling)
    UE->>MME: TAU Request (GUTI, last visited TAI, EPS bearer status)
    Note over MME: NAS 무결성 확인
    MME->>SGW: (필요 시) Modify Bearer / Create Session
    MME->>UE: TAU Accept (새 TAI 목록, T3412, 새 GUTI)
    UE->>MME: TAU Complete (GUTI 바뀐 경우)
    eNB->>UE: RRCConnectionRelease

전문가 노트 — TA 설계와 페이징 전략

TA 목록 크기 트레이드오프. TA 목록이 크면 TAU는 줄지만 페이징 부하(셀 수 × 단말 수)가 늘어납니다. 작으면 반대입니다. MME는 단말마다 다른 TAI 목록을 줄 수 있어, TA 경계에서 핑퐁하는 단말에게 양쪽 TA를 모두 넣어 주는 식으로 최적화합니다.

페이징 단계화(Paging escalation). 많은 MME 구현은 마지막으로 접속한 eNB → 마지막 TA → 전체 TAI 목록 순서로 페이징 범위를 넓힙니다. 첫 시도에 응답이 없을 때만 넓혀 시그널링을 아낍니다. 응답 지연은 수 초 늘어날 수 있습니다.

페이징 용량. PO 하나의 Paging 메시지에는 최대 16개 레코드가 들어갑니다. nB를 늘리면 PO가 늘어 용량이 커지지만, 단말별 DRX 주기는 그대로입니다.

eDRX와 H-SFN (Rel-13). eDRX 주기가 10.24 s보다 길면 PH(Paging Hyperframe): H-SFN mod \(T_{eDRX,H}\) = (UE_ID_H mod \(T_{eDRX,H}\)) 와 PTW(Paging Time Window) 안에서 일반 PO를 봅니다. UE_ID_H는 S-TMSI의 해시입니다.

ISR (Idle mode Signalling Reduction). LTE와 3G를 오가는 단말이 RAT를 바꿀 때마다 TAU/RAU를 하지 않도록, MME와 SGSN에 동시에 등록해 두는 기능입니다(TIN = RAT-related TMSI).

CS 페이징 (CSFB). MSC가 SGs로 MME에 페이징을 요청하면 MME가 LTE에서 cn-Domain = cs로 페이징하고, 단말은 Extended Service Request로 응답 → 3G로 리디렉션/핸드오버됩니다.