KR101407699B1 - 파라미터 액세스 서비스를 갖는 로컬 브레이크아웃 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀룰러 액세스 네트워크(cellular access network)를 통해서 패킷 데이터 네트워크(packet data network)에 액세스를 제공하기 위한 방법, 장치, 및 컴퓨터 프로그램 물건에 관한 것으로, 여기서 코어 네트워크(core network)의 게이트웨이 디바이스(gateway device)(70,80)의 제어 플레인 기능들(control plane functions)은 코어 네트워크에 대해 에뮬레이트되고, 에뮬레이트된 제어 플레인 기능들은 로컬 브레이크아웃(local breakout)을 위한 파라미터들의 세트를 코어 네트워크에 제공하기 위해 사용된다.

Description

파라미터 액세스 서비스를 갖는 로컬 브레이크아웃{LOCAL BREAKOUT WITH PARAMETER ACCESS SERVICE}
본 발명은 무선 액세스 네트워크(radio access network)를 통해서 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Communications System : UMTS) 또는 롱 텀 이볼루션(Long Term Evolution : LTE) 또는 로컬 영역 네트워크(Local Area Network : LAN) 네트워크들과 같은 ― 그러나 이에 제한되지 않는 ― 패킷-교환형 네트워크(packet-switched network)에 액세스할 수 있게 하는 네트워크 시스템(network system)을 제공하기 위한 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 물건에 관한 것이다.
보다 큰 매크로 셀들(macro cells)을 위한 종래의 매크로 향상 NodeB들(매크로 eNb들)에 대한 향상으로서, 홈 기지국(Home base stations), 홈 NodeB들(Home NodeBs), 펨토 eNodeB들(Femto eNodeBs)(eNBs) 또는 (뒤이어 "HNB"로서 지칭되는)홈 액세스 디바이스(home access device)의 임의의 유형이 오퍼레이터(operator)와 제조업체 분야뿐만이 아니라 3세대 파트너십 프로젝트(3 Generation Partnership Project : 3GPP)내에서 폭넓게 논의된 토픽이 되었다. 홈들과 사무실들 내에 배치될 때, HNB들은 가입자들로 하여금 상당히 개선된 커버리지(coverage)와 증대된 광대역 무선 성능(increased broadband wireless performance)을 가지고 ― 빌딩 내에서 ― 그들의 기존 핸드셋들을 이용할 수 있게 한다. 더욱이, 인터넷 프로토콜(Internet Protocol : IP) 기반 아케텍쳐는 광대역 인터넷 서비스를 갖는 임의의 환경을 실제로 배치하고 관리할 수 있게 한다.
현재의 표준화 활동들에서, 3G 및 LTE의 컨텍스트에서 펨토 기지국들(Femto Base Stations)을 포함하는 배치 시나리오들이 제조업체들과 오퍼레이터들로부터 큰 관심을 끌고 있다. 3GPP 표준화 활동들에 있어서 현재의 상태는 HNB 배치가 여러 워킹 그룹들에 의해 확인응답 되었으며 공식 문서들이 이러한 HNB 배치들과 관련한 요구조건들을 획득하기 위해 기안되었다는 것이다.
3GPP 사양 TS 22.220에서, 홈 기반 네트워크들내 로컬 IP 액세스(local IP access)가 기술되었으며, 여기서 HNB로부터 홈 기반 네트워크들로 또는 인터넷으로의 로컬 IP 브레이크아웃(local IP breakout : LBO)이 오퍼레이터의 코어 네트워크를 통해서 보통의 IP 기반 서비스들에 더하여 제안되었다. IP 트래픽의 ("루트 최적화"로서 또한 지칭되는)로컬 브레이크아웃에 대한 허용은 엔드-투-엔드(end-to-end) 루트를 단축하고 (본래 서비스의 높은 품질을 제공하는)상대적으로 고가인 IP 백본들(IP backbones)에 대한 부하를 감소할 수 있다.
로컬 IP 액세스는 홈 기반 네트워크들에 연결된 IP 디바이스들로/로부터 로컬 IP 트래픽이 최단 경로로 전송되어 로컬 IP 액세스가 홈 기반 네트워크의 바깥쪽으로 통과되지 않도록(즉, 인트라넷 트래픽을 유지) HNB내 사용자의 로컬 IP 트래픽을 구별하기 위함이다. 더욱이, 인터넷으로의 로컬 IP 액세스 트래픽은 오퍼레이터의 진화된 패킷 코어(evolved packet core : EPC)를 반드시 가로질러 통과할 필요는 없다, 즉, 인터넷 트래픽은 오퍼레이터의 코어 노드들을 통해 통과할 필요없이 게이트웨이 로컬(gateway local)을 통해서 인터넷으로부터 기지국(base station)으로 전송되고 상기 인터넷으로부터 수신된다.
현재의 3GPP 사양들과 기고문들은 홈 기반 네트워크들 또는 인터넷에 로컬 브레이크아웃을 구현하기 위해 일반 패킷 무선 서비스(General Packet Services : GPRS) 게이트웨이 지원 노드(Gateway Support Node : GGSN) 또는 다른 종류의 게이트웨이 기능을 HNB에 통합하는 것을 제안한다. 그러나, HNB내에 로컬 IP 액세스를 위한 로컬 게이트웨이를 구현한다는 것은 (터널링(tunnelling), 과금(charging), 홈 에이전트(home Agent) 등과 같은) 다수의 게이트웨이 기능들의 결합을 요구하므로, 복잡성과 프로세싱 부하(processing load)가 증대되고 무선 액세스 네트워크(radio access network : RAN)와 코어 네트워크(core network)간의 협정 스플릿(agreed split)이 위반된다. 더욱이, 게이트웨이 디바이스들은 사용자 트래픽을 3GPP 지정 베어러 서비스들(3GPP specified bearer services)로/로부터 라우팅하기 위해 IP 룩업(IP lookup)을 수행하는 IP 라우터들(IP routers)로서 모델링된다. 따라서, 로컬 브레이크아웃이 HNB에서 GGSN-형 IP 라우터 기능(GGSN-like IP router function)으로 이루어지면, 이것은 모든 종류의 인터 HNB 핸드오버가 GGSN의 변경을 가져올 것이며 따라서 셀 재선택 절차(cell reselection procedure)의 사용을 요구하는 단점을 초래할 것이다. 즉, IP 라우터로서 HNB내에 로컬 게이트웨이 기능을 모델링하는 것은 IP 이동성과, 서빙된 터미널 디바이스(예를 들어, 사용자 장비(user equipment))가 현재의 HNB에 접속되는 바로 그때 작동하는 세션 지속(session continuation)을 제한할 것이다. 이것은, 예를 들어, 로컬 IP 액세스가 로컬 영역(local area)내 다중 셀들(multiple cells) 또는 기지국들(base stations)을 통해 서빙될 수 있는 사무실 또는 캠퍼스 내에서와 같은 로컬 영역 시나리오들(local area scenarios)에서 심각한 제한(severe limitation)을 초래할 것이다.
더욱이, HNB내 로컬 게이트웨이 기능은 HNB내 추가적인 코어 네트워크(CN)의 종료를 요구한다. 이것은 HNB 구현의 복잡성을 원하지 않게 증가시킬 것이다. 게다가, 로컬 IP 액세스 디바이스들내 CN 인터페이스들의 이러한 추가적인 종료들은 로컬 서비스 영역(local service area)(예를 들어, 다중 로컬 영역 액세스 디바이스들(예를 들어, 기지국들)을 갖는 사무실 또는 캠퍼스) 내에서 터미널 이동들의 경우에 모든 인터 액세스 디바이스 핸드오버(every inter access device handover) 마다 게이트웨이 재로케이션 절차들(gateway relocation procedures)을 필요로 함으로써 장래의 로컬 영역 시나리오들에서 로컬 IP 이동성의 구현에 손상을 끼칠 수 있다.
다른 이슈로서, HNB들은 높은 활용도 노드들(high availability nodes)이 아니며 따라서 정전(power failures) 또는 광대역 액세스 단절들(braodband access breaks)로 어려움을 겪을 수 있다. 최종 사용자들은 그들이 집에 없는 동안 에너지 절약 목적들을 위해 언제라도 HNB들을 스위치 오프할 수 있다. 이것은 CN 인터페이스들이 이러한 HNB들에서 같은 장소에 배치된 게이트웨이들에서 종료되면 네트워크 예외 케이스 처리(network exception case handling)에 복잡성(complexity)을 추가할 것이다.
심지어 추가 문제는 현재의 표준에 따라서 터미널 디바이스가 한번에 EPC에 대한 이동 앵커(mobility anchor)로서 하나의 서빙 게이트웨이만을 가질 것이라는 것이다. 실제 로컬 게이트웨이가 CN 인터페이스를 통해서 제공되고 제어되는 경우에, 각각의 터미널에 대해 2개의 게이트웨이들, 즉, 평소대로 EPC내 하나 그리고 HNB와 동일장소에 배치된 다른 하나가 존재할 것이며, 이는 바람직하지 않다.
WO2008/125729A1은 로컬 브레이크아웃 또는 로컬 IP 액세스를 제공하기 위한 방법, 무선 시스템(radio system), 모바일 터미널(mobile terminal) 및 기지국을 개시하며, 여기서 로컬 액세스 세션(local access session) 또는 서비스 관리는 코어 네트워크 인터페이스들이 로컬 게이트웨이 기능을 제어할 필요가 제거될 수 있을 때 EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) 레벨에서 수행된다. 그러나, 무선 자원 제어(radio resource control : RRC) 및 논-액세스 스트라텀(non-access stratum : NAS) 인터페이스들이 여전히 이에 따라 변경될 필요가 있으며, 이것은 지원 또는 호환성 관련 문제들을 초래할 수 있다.
여럿 가운데서, 본 발명의 근원적인 목적은 기존 CN 인터페이스들의 최소 변경들에 의해/의하거나 코어 네트워크 기능들 및 절차들의 어떠한 변경들도 갖지 않고/않거나 터미널 측에 대해 완전한 투명성을 갖는 단순화된 로컬 브레이크아웃 제어를 제공하는데 있다.
이들 목적들은 코어 네트워크(core network)의 게이트웨이 디바이스(gateway device)의 제어 플레인 기능들(control plane functions)을 코어 네트워크에 대해 에뮬레이팅하고, 상기 코어 네트워크에 로컬 브레이크아웃을 위한 파라미터들의 세트를 제공하기 위한 로컬 서비스 제공 수단을 포함하는 장치에 의해 달성된다.
더욱이, 상기 목적들은 :
- 코어 네트워크에 대해 상기 코어 네트워크의 게이트웨이 디바이스의 제어 플레인 기능들을 에뮬레이팅하는 단계; 및
- 상기 코어 네트워크에 로컬 브레이크아웃을 위한 파라미터들의 세트를 제공하기 위해 상기 에뮬레이트된 제어 플레인 기능들을 이용하는 단계를 포함하는 방법에 의해 달성된다.
추가적으로, 상기 목적들은 컴퓨팅 디바이스(computing device)에서 구동될 때 상기 방법 단계들을 생성하기 위한 코드 수단들(code means)을 포함하는 컴퓨터 프로그램 물건(computer program product)에 의해 달성된다. 이러한 컴퓨터 프로그램 물건은 컴퓨터 판독가능 매체상에 저장되거나 인터넷과 같은 네트워크로부터 다운로드하기 위해 제공될 수 있다.
상기 장치는 소프트웨어 제어 프로세싱 디바이스(software controlled processing device), 이산 하드웨어 회로(discrete hardware circuit), 집접 회로 또는 단일 또는 멀티 칩 디바이스, 또는 네트워크 엔티티(network entity)에 제공될 수 있는 칩 모듈(chip module)로서 구현될 수 있다.
따라서, 액세스 노드내 (Gn, Gx, S5 또는 S11 같은)코어 네트워크 인터페이스들 또는 동일장소에 배치된 로컬 게이트웨이 노드를 제어하기 위한 디바이스 또는 이러한 액세스 디바이스 내에 제공된 디바이스(예를 들어, 로컬 GGSN 또는 로컬 S/-PGW)를 종료시키는 대신에, 간단한 파라미터 액세스 서비스 기능(simple parameter access service function) 또는 로컬 IP 액세스 또는 로컬 브레이크아웃을 위한 유닛(unit)은 코어 네트워크(예를 들어, EPC)에 제공될 수 있다. 이러한 파라미터 액세스 서비스 기능 또는 유닛은 에뮬레이트된 제어 인터페이스(예를 들어, S11 및/또는 S5 인터페이스들 또는 3세대(3G) 네트워크들을 위한 Gn 인터페이스)를 통해 보통의 기본 절차들의 기능들을 사용함으로써 요구된 구성을 얻기 위해 게이트웨이 디바이스의 기능들은 코어 네트워크(예를 들어, MME, SGSN 등)에 대해 에뮬레이트 한다.
이에 의해, 파라미터의 사전-정의된 세트(예를 들어, 로컬 IP 액세스 파라미터들 또는 LBO 파라미터들)가 사전결정된 메시지들(예를 들어, 표준 S11 생성 디폴트 베어러 요청 절차(Create Default Bearer Request procedure) 및/또는 S11 갱신 베어러 요청 절차(Update Bearer Request procedure))의 수신 시 코어 네트워크에 이들을 리턴하는 로컬 파라미터 액세스 서비스 기능 또는 유닛에 사전제공될 수 있다.
로컬 서비스 제공 수단은 이들이 코어 네트워크(예를 들어, MME)로부터 IP를 통해서 액세스될 수 있는 임의의 장소, 예를 들어, "실제" S-/P-G내에 또는 "실제" S-/P-G에, "로컬 호스트"로서 MME 내에 또는 상기 MME에, HNB 게이트웨이 내에 또는 상기 HNB 게이트웨이에, 단순한 퍼스널 컴퓨터(PC) 내에 또는 상기 컴퓨터에, 그리고/또는 HNB 또는 임의의 다른 종류의 액세스 디바이스 내에 또는 상기 HNB 또는 상기 액세스 디바이스에 배치될 수 있다는 것은 주의된다.
이러한 방법으로, 표준 MME는 평소대로 관련된 S11 기본 절차들을 실행하기 때문에 표준 MME는 변경될 필요가 없다. 로컬 서비스 제공 수단은 게이트웨이 디바이스의 제어-플레인 기능들을 에뮬레이트 하지만, 로컬 서비스 제공 수단은 로컬 IP 액세스(또는 LBO)에서와 같이 어떠한 사용자-플레인 프로세싱 기능들을 지원하도록 요구받지 않는다.
이것은 무선 인터페이스를 통해서 로컬 영역 네트워크(LAN)와 EPS(Evolved packet System) 베어러 서비스(Bearer service) 간의 간단한 IP 트래픽 브리징(simple IP traffic bridging)을 수행하는 액세스 디바이스(예를 들어, HNB)내 로컬 게이트웨이 기능을 통해 생성할 수 있다.
로컬 IP 액세스 트래픽은 액세스 디바이스(예를 들어, HNB)로부터 로컬 영역 네트워크(예를 들어, 홈 LAN, 기업 인트라넷 등)로 또는 어떠한 IP 터널링(예를 들어, GTP, GRE)도 갖지 않는 인터넷으로 직접 브레이크-아웃할 수 있다, 즉, 로컬 IP 액세스 트래픽은 코어 네트워크 내에 위치된 어떠한 사용자-플레인 게이트웨이 노드도 통과하지 않는다. 따라서, 제안된 로컬 서비스 제공 수단의 제공으로 인해, 사용자-플레인 프로세싱 기능들이 생략될 수 있다.
추가적으로, 표준 코어 네트워크 노드들(예를 들어, MME)은 액세스 디바이스들을 통해서 로컬 영역 네트워크들로 직접적으로 로컬 IP 액세스 서비스들(즉, 로컬 브레이크아웃)을 지원하기 위해 어떠한 변경들도 없이 사용될 수 있다.
코어 네트워크의 게이트웨이 디바이스는 GPRS 네트워크, S-GW, 또는 P-GW의 게이트웨이 지원 노드(gateway support node)일 수 있다.
로컬 서비스 제공 수단은 코어 네트워크의 적어도 하나의 제어 인터페이스를 통해서 보통의 기본 절차들을 사용하도록 적응될 수 있다.
적어도 하나의 제어 인터페이스는 S5 인터페이스, S11 인터페이스 및 GPRS 또는 UMTS 네트워크의 Gn 인터페이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특히, 파라미터들의 세트는 로컬 브레이크아웃을 요청하는 터미널 디바이스에 의해 요청된 패킷 데이터 네트워크 타입(packet data network type), 터미널 디바이스의 패킷 데이터 네트워크 어드레스(packet data network address), 서빙 게이트웨이 어드레스(serving gateway address), 사용자 플레인(user plane)을 위한 서빙 게이트웨이 터널 엔드포인트 식별기(serving gateway tunnel endpoint identifier), 제어 플레인(control plane)을 위한 서빙 게이트웨이 터널 엔드포인트 식별기, 로컬 브레이크아웃에 대한 베어러 아이덴티티(bearer identity), 적어도 하나의 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 어드레스 및 터널 엔트포인트 식별기 또는 업링크 트래픽을 위한 일반적인 라우팅 인캡슐레이션(generic routing encapsulation : GRE) 키, 어드레스 할당 선취권(address allocation preference), 금지 페이로드 압축 파라미터(prohibit payload compression parameter), 및 로컬 브레이크아웃 베어러들(local breakout bearers)을 위한 총 최대 비트레이트(aggregate maximum bitrate) 중 적어도 하나를 포함한다.
제1 양상에 따라서, 장치는 게이트웨이 디바이스(예를 들어, S-GW)내 또는 게이트웨이 디바이스에 제공될 수 있으며, 여기서 게이트웨이 디바이스는 코어 네트워크로부터 로컬 브레이크아웃을 위한 외부 네트워크로 액세스를 제공하도록 배열될 수 있다. 이러한 제 1 양상은 또한 코어 네트워크내 터미널 디바이스에 할당된 다중 서빙 게이트웨이들과 연관된 문제를 해결한다. 이제 매우 동일한 서빙 게이트웨이는 제안된 서비스 제공 수단이 관련된 터미널 디바이스의 현재 서빙 게이트웨이 내에 배치될 경우에 보통의 코어 네트워크 베어러 서비스들(예를 들어, EPS 베어러 서비스들)과 로컬 IP 액세스 서비스들 둘 다를 위해 사용될 수 있다.
로컬 서비스 제공 수단은 MME로부터 디폴트 베어러(default bearer)를 위한 셋업 요청(setup request)의 수신에 응답하여 파라미터들의 세트를 검색하기에 적합할 수 있다.
제 2 양상에 따라서, 게이트웨이 디바이스는 로컬 액세스 디바이스(local access device)에서 제공된 게이트웨이(예를 들어, HNB 게이트웨이)를 포함할 수 있으며, 게이트웨이는 복수의 로컬 액세스 디바이스들을 연결하기 위한 중간 노드(intermediate node)로서 사용된다. 제 2 양상에서, 로컬 서비스 제공 수단은 코어 네트워크의 서빙 게이트웨이 디바이스(예를 들어, S-GW)로부터 디폴트 베어러를 위한 셋업 요청의 수신에 응답하여 파라미터들의 세트를 검색하도록 적응될 수 있다.
로컬 서비스 제공 수단이 게이트웨이 내에 또는 게이트웨이에 배치되는 경우, 상기 제 2 양상은 심지어 표준 서빙 게이트웨이 디바이스(standard serving gateway device)(예를 들어, S-GW)가 코어 네트워크에서 변경들이 없이 사용될 수 있다는 장점을 제공한다.
제 3 양상에 따라서, 장치는 코어 네트워크에 액세스를 제공하도록 배치된 액세스 디바이스(예를 들어, HNB와 같은 홈 액세스 디바이스(home access device))에 또는 액세스 디바이스내에 제공될 수 있다.
제 3 양상의 제 1 옵션에 따라서, 로컬 서비스 제공 수단은 코어 네트워크의 서빙 게이트웨이 디바이스로부터 디폴트 베어러를 위한 셋업 요청의 수신에 응답하여 파라미터들의 세트를 검색하도록 적응될 수 있다.
제 3 양상의 제 2 옵션에 따라서, 인터페이스 컨텍스트 및 베어러 서비스 중 적어도 하나가 부족한 적어도 하나의 다운링크 데이터 패킷의 수신에 응답하여, 로컬 서비스 제공 수단은 파라미터들의 세트를 검색하고 터미널 디바이스를 위한 페이징 절차(paging procedure)를 트리거하도록 적응될 수 있다. 보다 특정한 예에서, 로컬 서비스 제공 수단은 사전결정된 사용자 플레인 인터페이스를 통해서 적어도 하나의 수신된 데이터 패킷을 게이트웨이 디바이스에 전송함으로써 페이징 절차를 트리거하도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 이러한 사전결정된 인터페이스는 GPRS 또는 UMTS 코어 네트워크의 S5-U 인터페이스일 수 있다.
제 3 양상의 제 3 옵션에 따라서, 코어 네트워크의 서빙 게이트웨이 디바이스로부터 디폴트 베어러를 위한 셋업 요청의 수신에 응답하여, 로컬 서비스 제공 수단은 파라미터들의 세트를 검색하고 터미널 디바이스를 위한 홈 기반 네트워크(home based network)에 관리된 원격 액세스를 개시하도록 적응될 수 있다.
제 3 양상의 제 4 옵션에 따라서, 액세스 디바이스에서 핸드오버 결정(handover decision)의 결과에 응답하여, 로컬 서비스 제공 수단은 파라미터들의 세트를 검색하고 터미널 디바이스를 위한 아웃바운드 핸드오버(outbound handover)를 개시하도록 적응될 수 있다. 보다 특정한 예에서, 서빙 게이트웨이 디바이스로부터 사용자 플레인 갱신 요청의 수신에 응답하여, 로컬 서비스 제공 수단은 파라미터들의 세트를 검색하고 코어 네트워크의 서빙 게이트웨이 디바이스에 사용자 플레인 터널을 셋업하도록 적응될 수 있다.
제 3 양상의 제 2 옵션 내지 제 4 옵션에 따라서, 코어 네트워크의 이동성 관리 기능(mobility management function)(예를 들어, MME)에 대한 인터페이스(예를 들어, S1_MME)는 페이징 및 관리된 원격 액세스(managed remote access)를 지원하는 제어-플레인 및 사용자-플레인(예를 들어, S5-C 및 S5-U)과 조합되어, 이에 의해 로컬 게이트웨이 기능들을 다루기 위한 덜 복잡한 접근법을 제공하며 동일장소에 배치된 로컬 게이트웨이가 완전히 생략될 수 있다. 서빙 게이트웨이(예를 들어, S-GW)로부터 액세스 디바이스(예를 들어, HNB)내 제안된 제어-플레인 및 사용자-플레인 인터페이스(예를 들어, S5-C 및 S5-U) 종료는 코어 네트워크의 이동성 관리 기능(예를 들어, MME)으로부터 제어 플레인 인터페이스(예를 들어, S11)를 종료하는 종래의 해결책 보다 나은 로컬 IP 액세스를 위한 해결책을 제공한다.
따라서 액세스 디바이스내 제안된 로컬 서비스 제공 수단은 이 수단이 기존 제어-플레인 인터페이스들내 어떠한 변경들이 없이 로컬 IP 액세스 서비스들(즉, 로컬 IP 액세스 서비스들과 함께 아이들 모드(idle mode)를 사용하는 것을 허용)을 사용한 터미널 디바이스들을 위한 페이징 지원에 대해 해결책을 제공한다는 점에서 이롭다. 이제 코어 네트워크의 매우 동일한 서빙 게이트웨이가 보통의 베어러 서비스들, 로컬 IP 액세스 서비스들과 관리된 원격 액세스 서비스들 둘 다를 위해 사용될 수 있다.
다른 유익한 변경들이 종속항들에 한정된다.
이제 본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 실시예들에 기초하여 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은 링크 계층 스위칭 기능(link layer switching functionality)을 포함하는 HNB를 갖는 개략적인 네트워크 아키텍처를 도시하는 도면.
도 2는 포함된 네트워크 엘리먼트들을 갖는 네트워크 시스템의 보다 상세한 아키텍처를 도시하는 도면.
도 3은 제 1 실시예에 따라서 포함된 네트워크 엘리먼트들을 갖는 네트워크 시스템의 보다 상세한 아키텍처를 도시하는 도면.
도 4는 제 1 실시예에서 로컬 IP 액세스 셋업 프로세싱을 위한 시그널링과 프로세싱 다이어그램을 도시하는 도면.
도 5는 제 2 실시예에 따라서 포함된 네트워크 엘리먼트들을 갖는 네트워크 시스템의 보다 상세한 아키텍처를 도시하는 도면.
도 6은 제 3 실시예에 따라서 포함된 네트워크 엘리먼트들을 갖는 네트워크 시스템의 보다 상세한 아키텍처를 도시하는 도면.
도 7은 도 3 실시예에서 로컬 IP 액세스 셋업 프로세싱을 위한 시그널링과 프로세싱 다이어그램을 도시하는 도면.
도 8은 제 4 실시예에 따라서 포함된 네트워크 엘리먼트들을 갖는 네트워크 시스템의 보다 상세한 아키텍처를 도시하는 도면.
도 9는 제 4 실시예에서 페이징 프로세싱을 위한 시그널링과 프로세싱 다이어그램을 도시하는 도면.
도 10은 제 4 실시예에서 관리된 원격 액세스 프로세싱을 위한 시그널링과 프로세싱 다이어그램을 도시하는 도면.
도 11은 제 4 실시예에서 관리된 원격 액세스로의 스위칭을 갖는 아웃바운드 핸드오버 프로세싱을 위한 시그널링과 프로세싱 다이어그램을 도시하는 도면.
도 12는 제 5 실시예에 따라서 소프트웨어 기반 구현의 개략적인 블록 다이어그램을 도시하는 도면.
다음에서, 본 발명의 실시예들은 예시적이고 비제한적인 LTE 네트워크 아키텍처에 기초하여 기술될 것이다.
도 1은 가입자 홈 환경(subscriber home environment), 예를 들어, 빌딩 내에 부가된 가상 게이트웨이 기능(added virtual gateway functionality)을 가지며, 오퍼레이터의 코어 네트워크(CN)(600), IP 네트워크(500) 및 액세스 라우터(access router : AR)(30)를 갖는 홈 기반 LAN(300)에 연결된, 적어도 하나의 HNB(20)를 포함하는 개략적인 네트워크 아키텍처를 도시한다. HNB(20)는 CN(600)의 포함없이 IP 네트워크 또는 LAN(300)으로 직접적으로 IP 트래픽을 스위칭하기 위한 IP 스위치(IP-SW)(220)를 포함한다. 따라서, IP 스위치(220)는 로컬 IP 트래픽(L-IP-T) 및 다른 IP 트래픽(IP-T)의 LBO를 위한 가상 게이트웨이 기능을 제공하기 위해 서빙한다. IP 트래픽은 에어 인터페이스(air interface)를 통해서 HNB(20)에 무선으로 접속되는 UE(10)로 부터 발생하거나 UE(10)에서 종료될 수 있다.
UE(10)에 서빙하는 HNB(20)는 LAN(300)과 IP 네트워크(500)로 향하는 인터페이스를 포함하며, 상기 인터페이스는 LAN(300)과 IP 네트워크(500)로부터 UE(10)를위한 종료 포인트(termination point)를 제공한다.
따라서, 로컬 IP 액세스(또는 LBO) 서비스들을 위해 HNB(20) 내에 전체 IP 라우터 기능을 구현하는 대신에 ― 종래의 게이트웨이 해결책들의 경우에서와 같이 ― HNB(20)에서의 게이트웨이 기능은 무선 인터페이스(베어러 서비스)를 통해 LAN(300)(홈 기반 네트워크) 또는 IP 네트워크(500)와, UE 특정 포인트-투-포인트 링크(UE specific point-to-point link)간의 사용자 IP 트래픽을 위한 스위칭 또는 브리징 기능으로서 동작하도록 단순화될 수 있다. 스위칭 또는 브리징 기능이 IP 어드레스를 할당하는데 있어서 UE(10)에 도움을 주고 이웃 발견 기능들(neighbour discovery functions)을 지원하기 위해 도움을 줄 뿐 아니라, UE(10)에 대한 링크 계층 이동성을 투명하게 수행하게 하고 로컬 IP 액세스 서비스 영역내 몇몇 IP 이동성 메카니즘들을 이용하기 위한 필요를 제거할 수 있게 서빙하도록, 스위칭 또는 브리징 기능은 IP 스위치(220)에 의해 제공된 이러한 기능이 LAN(300) 또는 IP 네트워크(500)의 방향으로 "UE 프록시"로서 행동할 수 있다는 것을 의미하는 IP 인식 기능일 수 있다.
오픈 시스템들 상호접속 기준 모델(Open Systems Interconnection Reference Model : OSI Model)에 따라서, 네트워크 아키텍처들은 7개 계층들로 분할되며, 위에서 아래로, 이 계층들은 지정된 애플리케이션(designated application), 프리젠테이션(presentation), 세션(session), 트랜스포트(transport), 네트워크, 링크(또는 데이터-링크), 그리고 물리적 계층(physical layer)이다. 계층은 계층 위의 계층에 서비스들을 제공하고 계층 아래의 계층으로부터 서비스들을 수신하는 개념적으로 유사한 기능들의 집합으로서 간주될 수 있다. 예를 들어, 네트워크에 걸쳐서 에러없는 통신(error-free communication)을 제공하는 계층은 계층 위의 애플리케이션들에 의해 필요한 경로를 제공하고, 한편으로는 계층은 다음의 보다 낮은 계층으로 하여금 경로의 컨텐츠들을 구성하는 패킷들을 전송하고 수신하도록 한다.
본 발명의 실시예들에서, ("L2"로서 또한 지칭되는)링크 계층(link layer) 및 ("L3"로서 또한 지칭되는)네트워크 계층(network layer) 레벨들이 구별된다. 네트워크 계층은, 운반 계층(transport layer)에 의해 요청된 서비스의 품질을 유지하면서, 하나 이상의 네트워크들을 통해서 소스(source)로부터 목적지(destination)로 가변 길이 데이터 시퀀스들(variable length data sequences)을 전달하는 기능적이고 절차적인 수단을 제공한다. 네트워크 계층은 네트워크 라우팅 기능들을 수행하고, 또한 프래그멘테이션(fragmentation) 및 재어셈블리(reassembly)를 수행할 수 있고, 그리고 운반 에러들을 보고할 것이다. 라우터들은 이 계층에서 확장된 네트워크를 통해 데이터를 전송하고 인터넷을 가능하게 만드는 동작을 한다. 네트워크 계층 프로토콜 또는 L3 프로토콜의 잘 알려진 예는 인터넷 프로토콜(IP)이다. 인터넷 프로토콜(IP)은 엔드 시스템(end system)에서 인그레스 라우터(ingress router)로, 라우터로부터 라우터로 그리고 이그레스 라우터(egress router)에서 목적지 및 시스템으로 한 번에 한 홉 데이터(one hop data)의 무접속 전달을 관리한다. 인터넷 프로토콜은 다음 홉으로의 신뢰할 수 있는 운반(reliable delivery)에 대해 책임이 없으며, 단지 에러가 있는 패킷들이 버려지거나 정정될 수 있도록 에러가 있는 패킷들의 검출에만 책임이 있다. 다음 홉의 매체가 자신의 현재 길이 내에 패킷을 수용할 수 없을 때, IP는 매체가 수용할 수 있는 충분히 작은 패킷들로 패킷을 분할하는데 책임이 있다.
(데이터) 링크 계층(L2)은 네트워크 엔터티들 간의 데이터를 전달하고 ("L1"으로서 또한 지칭되는)물리적인 계층 내에서 발생할 수 있는 에러들을 검출하고 가능하면 정정하기 위해 기능적이고 절차적인 수단을 제공한다.
제안된 IP 스위치(220)는 HNB(20)의 사용자 플레인 인터페이스내에 제공될 수 있으며 LAN(300)과 IP 네트워크(500)의 관점에서 링크 계층 디바이스(예를 들어, L2 스위치)로서 구현될 수 있다. UE(10) 또는 HNB(20)의 관점에서, 이것은 부착물(attachment)의 자신의 로컬 IP 포인트가 HNB(20)로부터 볼 수 있는 외부 다음 홉 라우터 내에 위치된다는 것을 의미한다. LAN(300)에서, 홈 또는 로컬 영역 네트워크(사무실, 캠퍼스 등)로서, 이러한 다음 홉 라우터는, 예를 들어, 분리된 디지털 가입자 라인(DSL) 라우터 박스내에 제공되면, 외부 네트워크들에 대한 디폴트 게이트웨이일 수 있다. 또는, IP 네트워크(500)의 경우에, 이 라우터는 인터넷 서비스 제공자(ISP) 네트워크내 가장 가까운 IP 라우터일 수 있다.
IP 인식 브리징 또는 스위칭 기능이 IP 스위치(220)로 실현되는 경우에, HNB(20)는 무선 인터페이스를 통해서 사용자 다운링크 트래픽(user downlink traffic)을 대응하는 UE 특정 베어러 서비스(즉, 포인트-투-포인트 링크)로 포워드하기 위해 IP 룩업(IP lookup)을 수행할 수 있다. IP 인식 브리징 또는 스위칭 기능을 구현하기 위한 다른 대안은 무선 L2 스위치로서 IP 스위치(220)를 설계하는 것 일 수 있다. 이 경우에, LAN(300) 또는 IP 네트워크(500)로부터 대응하는 UE 특정 베어러 서비스로 사용자 로컬 IP 트래픽을 위한 포워딩 결정은 UE 특정 링크 계층 어드레스들(예를 들어, 이더넷 MAC 어드레스들)에 기초하여 이루어질 수 있다.
따라서, HNB(20)내 제안된 IP 스위치(220)는 라우터 통지들(router advertisements) 등을 수행하기 위해 IP 라우팅 프로토콜을 실행할 필요가 없는 장점을 제공한다. 업링크 방향으로 HNB(20)는 단순히 LAN(300) 또는 IP 네트워크(500)내 자신의 네트워크 인터페이스로 로컬 IP 액세스 트래픽을 직접적으로 포워드하며 어떠한 터널링 프로토콜 또는 기타 IP 터널링도 요구하지 않는다.
IP 스위치(220)를 갖는 제안된 HNB(20)의 장점은 다수의 HNB들 또는 LAN(300) 또는 IP 네트워크(500)내 어떠한 이동성 에이전트 노드(mobility agent node)(예를 들어, 프록시 모바일 IP내 홈 에이전트)를 필요로 하지 않고 동일한 로컬 영역에 의해 연결된 다른 종류의 기지국들 간의 IP 세션 연속 지원(IP session continuation support)에 의해 로컬 IP 액세스 서비스로부터 인식될 수 있다.
도 2는 로컬 IP 액세스 또는 LBO 절차와 이들 네트워크 엔터티들 간의 대응하는 인터페이스들 내에 포함된 네트워크 엔터티들의 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한다. 도 2의 예시적인 네트워크 아키텍처는 예를 들어, 3GPP 사양 TS23.401 V8.4.0 내에 기술된 바와 같이 EUTRAN 시스템에 기초한다.
네트워크 정책들과 사용자 가입이 LBO를 허용할 때, 방문 공용 랜드 모바일 네트워크(visited public land mobile network : PLMN)를 통해서 IP 트래픽의 LBO가 지원된다. LBO는 다중 동시 패킷 데이터 네트워크(multiple simultaneous packet data network : PDN) 접속들을 위한 지원에 의해 결합될 수 있다. 도 2에서 굵은 점선은 네트워크 시스템의 이벌브드 패킷 코어(evolved packet core : EPC)로 부터 네트워크 시스템의 EUTRAN 부분을 분리한다. UE(10)는 LTE-Uu 인터페이스를 통해서 HNB(20)에 접속된다. HNB(20)는 IPv4/IPv6 인터페이스를 통해서 홈/로컬 LAN(300)을 통해서 접속된다. 추가적으로, HNB(20)는 S1-MME 인터페이스를 통해 EPC의 적어도 하나의 MME(30)에 접속된다. 이러한 S1-MME 인터페이스는 EUTRAN과 MME 간의 제어 플레인 프로토콜을 위한 기준점을 형성한다. MME(30)는 S3 인터페이스를 통해서 Serving General Packet Radio Services(GPRS) Support node(SGSN)(40)에 접속된다. S3 인터페이스는 아이들(idle) 및/또는 액티브 상태에서 인터 3GPP 액세스 네트워크 이동성을 위한 사용자 및 베어러 정보 교환을 가능하게 한다. 더욱이, MME(30)는 S6a 인터페이스를 통해서 가입자 데이터가 저장되는 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server : HSS)(50)에 접속된다. S6a 인터페이스는 MME(30)와 HSS(50) 간의 이벌브드 시스템(evolved system)으로 사용자 액세스를 인증하고/권한부여하기 위한 가입 및 인증 데이터의 전달을 가능하게 한다. HSS(50)는 또한 기본적인 시스템 액세스 기능들을 관리하는 인증, 권한부여, 그리고 과금(AAA) 서버(60)에 접속된다.
추가적인 엔터티들로서, EPC는 서빙 시스템 아키텍처 이볼루션(serving System Architecture Evolution : SAE) 게이트웨이(S-GW)(70) 및 외부 IP 네트워크들(500)에 게이트웨이 기능을 제공하는 PDN SAE 게이트웨이(P-GW)(80)를 포함한다. S-GW(70)는 S11 인터페이스를 통해서 MME(30)에 접속되며, 여기서 S11 인터페이스는 MME(30)와 S-GW(70)간의 기준점을 제공한다. 추가적으로, S-GW(70)는 S1_U 인터페이스를 통해 HNB(20)에 접속되고, 여기서 S1-U 인터페이스는 EUTRAN과 핸드오버동안 베어러를 통해서 사용자 플레인 터널링과 인터-HNB 경로 스위칭을 위한 S-GW(70)간의 기준점을 제공한다.
MME(30)에서, S10 인터페이스는 MME 재할당과 MME 대 MME 정보 전달을 위한 MME들 간의 기준점을 제공한다. S-GW(70) 및 P-GW(80)는 사용자 플레인 터널링과 이들 게이트웨이들 간의 터널 관리를 제공하는 S5 인터페이스를 통해서 접속된다. UE 이동성으로 인해 그리고 S-GW(70)가 요구된 PDN 접속 가능성을 위해 동일장소에 배치되지 않은 PDN 게이트웨이에 접속될 필요가 있다면 S-GW 재할당을 위해 사용될 수 있다. 주목해야 할 것은 P-GW(80) 및 S-GW(70)가 하나의 물리적인 노드 또는 분리된 물리적인 노드들에서 구현될 수도 있다는 것이다. S-GW(70)은 EUTRAN으로 향하는 인터페이스를 종료시키는 게이트웨이이다. EPS와 연관된 각각의 UE에 대해, 주어진 시점에서, 패킷 라우팅, 포워딩 및 많은 다른 게이트 기능들을 책임지는, 인터-HNB 핸드오버를 위한 로컬 이동성 앵커 포인트(local mobility anchor point)로서 단일 S-GW가 존재할 수 있다. P-GW(80)는 PDN, 예를 들어, 외부 IP 네트워크(500)로 향하는 인터페이스를 종료시키는 게이트웨이이다. PDN은 예를 들어, IP 멀티미디어 서브시스템(IMS) 서비스들의 제공을 위한 임의의 오퍼레이터 외부 공용 또는 사설 패킷 데이터 네트워크이거나 인트라-오퍼레이터 패킷 데이터 네트워크일 수 있다. UE(10)가 다수의 PDN들에 액세스 중이면, 그러한 UE(10)를 위해 하나보다 많은 수의 P-GW가 존재할 수 있다.
다음 실시예들에 따라, 간단한 로컬 IP 액세스 APN(access point name) 서비스는 S11 및 S5 인터페이스들(또는 3G를 위한 Gn)을 통해서 보통의 기본 절차들을 이용함으로써 요구된 구성(예를 들어, 파라미터들의 세트)을 제공하기 위해 MME/SGSN에 대해 S-/P-GW(또는 GGSN)의 기능들을 에뮬레이트하는 EPC에 대한 서비스 제공 기능성, 기능, 유닛 또는 수단으로서 배치될 수 있다. 따라서, (Gn, Gx, S5 또는 S11과 같은)코어 네트워크 인터페이스들은 HNB/HeNB내에 동시에 배치된 로컬 GGSN 또는 로컬 S/P-GW를 제어하기 위한 HNB에서 종료될 필요가 없다.
예를 들어, 이러한 로컬 IP 액세스 APN 서비스는 MME로부터 IP를 통해서 액세스될 수 있는 임의의 장소에서 실행할 수 있다 :
- 실제 S-/P-GW 내
- "로컬 호스트"로서 MME 내
- HNB 게이트웨이 내
- 단순 PC 내
- HNB 내
이러한 방법으로 표준 MME가 평소대로 관련된 S11 기본 절차들을 실행하기 때문에 표준 MME가 변경될 필요가 없다. 이것은 MME가 그러한 사용자를 위해 이미 기존의 S-GW를 이용할 경우일 것이다. 그러나, 그 다음, 로컬 IP 액세스 APN-서비스가 각각의 S-GW에서 제공되어야 할 것이다. 예를 들어 중심 또는 내부 서비스가 존재한다면, MME는 추가적으로 LBO APN들을 위한 S11 인터페이스를 위해 사전정의된 어드레스를 항상 사용할 필요가 있을 수 있다.
제안된 로컬 IP 액세스 APN 서비스는 S-/P-GW의 제어-플레인 기능들을 에뮬레이트하지만 임의의 사용자-플레인 프로세싱 기능들을 지원할 필요가 없는데, 이는 로컬 IP 액세스(또는 LBO)시 이 서비스가 HNB 내에서 로컬 가상 게이트웨이 기능을 통해서 발생할 것이기 때문이다. 전술한 바와 같이, 이러한 가상 게이트웨이 기능은 무선 인터페이스를 통해서 로컬 영역 네트워크와 EPS 베어러 서비스 간에 간단한 IP 트래픽 브리징을 수행한다.
로컬 IP 액세스 APN 서비스 기능으로부터 검색되고 MME, 예를 들어, S11 디폴트 베어러 셋업 응답 메시지내에 리턴되는 사전-제공된 로컬 IP 액세스 서비스 파라미터들은, 예를 들어, 다음 표 1과 같을 수 있다 :
파라미터 참고, ~에 사용하는 HNB를 위한 필요
PDN 타입 로컬 베어러의 IPv4, IPv6 또는 IPv4v6 "어드레스 할당 선취권"내 UE 요청된 값이 사용될 수 있거나, 로컬 IP 액세스 서버내 사전-제공된 값이 사용될 수 있다.

주의! 로컬 영역 네트워크 구성 및 정책들은 값이 정확하지 않으면 이를 무효로 할 것이다.
PDN 어드레스 UE 어드레스 UE가 로컬 IP 액세스 베어러 서비스를 통해서 DHCP 또는 IPv6 어드레스 자동-구성을 사용하는 것이 의무라는 것을 표시하기 위해 0.0.0.0으로 설정될 수 있음.
사용자 플레인을 위한 서빙 GW 어드레스 GTP 터널 터널링없이 로컬 IP 액세스 서비스를 위해 HNB에서 필요 없음(무관심).

값은 S1-U 터널링이 필요없다는 것을 표시하기 위해 0.0.0.0으로 설정될 수 있다.
사용자 플레인을 위한 서빙 GW TEID GTP 터널 터널링없이 로컬 IP 액세스 서비스를 위한 HNB에서 필요 없음(무관심).

S1-U 터널링이 필요없다는 것을 표시하기 위해 값 제로가 설정될 수 있다.
제어 플레인을 위한 서빙 GW TEID S11을 위해 로컬 IP 액세스를 위한 HNB내 "가상' 로컬 S-GW가 필요 없음.

MME에 대해 LBO APN 서버내 유일 값을 할당
EPS 베어러 아이덴티티 (H)NB는 로컬 IP 액세스에 서빙하기 위해 S1 E-RAB 셋업 요청내 모든 요구된 베어러 파라미터들을 수신한다.

LBO APN 서버내 MME 할당된 값을 사용
PDN GW 어드레스들과 TEID들(GTP-기반 S5/S8) 또는 업링크 트래픽을 위한 PDN GW(들)에서 GRE 키들(PMIP-기반 S5/S8) SGW 변경을 갖는 HO를 위해 로컬 S-GW 재할당이 EPC에 대해 보여지지 않기 때문에 HNB내 국부적으로 필요 없음.

TEID들을 위한 MME 제공 HNB IP 어드레스 및 제로 값들이 LBO APN 서버로부터 리턴될 수 있다.
프로토콜 구성 옵션들 이들은 MME와 S-GW에 투명하다.
어드레스 할당 선취권 PDN GW 바람직한 값 IPv4, IPv6 또는 IPv4v6를 정상적으로 리턴

예를 들어, IPv4 어드레스 할당을 위한 DHCPv4가 UE 어드레스 IE내 0.0.0.0 값과 결합된 값 IPv4에 의해 강제될 수 있다. 		LBO APN 서버는 "어드레스 할당 선취권"내 UE 요청된 값 또는 LBO APN 서버내 사전-제공된 값을 리턴
PPP 지원(PAP/CHAP) 값 "PPP 사용되지 않음"으로 설정
IMS 관련 정보 P-CSCF 어드레스
IM CN 서브시스템 시그널링 플래그
DNS 서버 어드레스
정책 제어 거절 코드
선택된 베어러 제어 모드(BCM)		 HNB에서 간단한 로컬 IP 액세스 서비스를 필요로 하지 않음(무관심).

임의의 적절한 값들, 예를 들어, 제로 IP 어드레스들을 사용.

로컬 DNS 서버 어드레스가 사전제공되는 경우를 제외하고, 포함될 수 있음
과금 Id 로컬 IP 액세스를 위해 HNB에서 필요 없음(무관심).

플랫 레이트를 위해 생성된 과금 기록들이 없음.

LBO APN 서버에 임의의 적절한 값을 생성
금지 페이로드 압축 로컬 IP 액세스를 위한 HNB에서 필요 없음(무관심).

LBO APN 서버에서 "금지 페이로드 압축"으로 설정
APN 제한 최대 APN restr. HNB에서 필요 없음(무관심).

LBO APN 서버에서 사전-제공된 값으로 설정
원인
요구된 CGI/SAI/RAI 변경 리포트 로케이션 리포트들 HNB에서 필요 없으며(무관심), 홈 셀에서 방랑 이동성

LBO APN 서버에서 "요구되지 않음"으로 설정
APN-AMBR 업링크 및 다운링크를 위한 최대 비트레이트들을 표시 LBO APN 서버에서 사전-제공된 값으로 설정
도 3은 제 1 실시예에 따라서 포함된 네트워크 엘리먼트들을 갖는 네트워크 시스템의 보다 상세한 아키텍처를 도시한다.
제 1 실시예에서, 로컬 IP 액세스 APN 서비스 기능(75)은 EPC내 UE(10)에 사용자 플레인 이동성 앵커 포인트(user plane mobility anchor point)를 제공하는 동일한 S-GW 노드(70)(또는 P-GW 노드)내 또는 S-GW 노드(70)(또는 P-GW 노드)에 배치된다. 이러한 방식으로 UE당 단일 S-GW에 대한 요건이 충족될 수 있다, 즉, UE 특정 S11 기본 절차들이 보통의 EPS 베어러 서비스들 및 로컬 IP 액세스 서비스들 둘 다에 대해 동일한 엔드포인트(endpoint)에서 종료될 수 있다.
S-GW(70)는 APN 자체(예를 들어, LBO를 위한 특별한 APN들)에 기초하여 로컬 IP 액세스 APN 서비스(75)의 선택을 트리거할 수 있거나, MME(30)는 특별히 LBO를 위한 소정의 개별적이거나 유일한 S11 메시지 파라미터들을 설정할 수 있다.
로컬 IP 액세스 APN 서비스(75)내 파라미터들의 사전-제공된 세트는 로컬 IP 액세스 서비스를 지원하는 모든 HNB들에 대해 그리고 또한 로컬 IP 액세스 서비스 가입을 갖는 이들 사용자들에 대해 공통일 수 있다.
도 4는 제 1 실시예에서 로컬 IP 액세스 또는 LBO 셋업을 위해 UE 요청 PDN 접속가능성 절차(UE requested PDN connectivity procedure)와 관련하여 메시지들 및 프로세싱을 표시하는 시그널링과 프로세싱 다이어그램을 도시한다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, UE(10)가 예를 들어, 대응하는 브로드캐스트 정보에 기초하여 LBO 서비스를 검출할 때, UE(10)는 DHCP 릴레이(relay)로서 동작할 수 있는, 업링크(UL) 방향으로 RRC 직접 전달을 통해서 HNB(20)로 PDN 접속가능성 요청을 전송함으로써 네트워크 엔트리(network entry)를 시작한다(단계 1). HNB(20)는 업링크 NAS 전달로서 S1 인터페이스를 통해서 수신된 접속가능성 요청을 MME(30)에 포워드한다(단계 2). 그 다음, MME(30)는 생성 디폴트 베어러 요청(Create Default Bearer Request)을 S11 인터페이스를 통해서 자신의 로컬 IP 액세스 APN 서비스(75)를 갖는 S-GW(70)로 발행한다(단계 3). 로컬 IP 액세스 APN 서비스는 원하는 LBO를 검출하고, 로컬 IP 액세스를 위한 파라미터들의 사전-제공된 세트를 검색하여, 이들을 단계(4)에서 MME(30)로 리턴된 생성 디폴트 베어러 응답 메시지(Create Default Bearer Response message)에 추가한다. 따라서, 빈 IP 어드레스 필드가 코어 네트워크로부터 포워드될 수 있다. 수신된 파라미터들에 기초하여, MME(30)는 NAS-PDU를 갖는 E-RAB 셋업 요청(E-RAB Setup 요청)을 생성하여 HNB(20)으로 전송한다(단계 5).
HNB(20)는 이에 따라 UE RAN 컨텍스트를 변경하고 단계 6에서 수신된 NAS-PDU를 갖는 RRC 접속 재구성 메시지(RRC Connection Reconfiguration message)를 UE(10)에 전송한다. UE는 EPS 베어러와 LBO 서비스에 매핑된 APN을 셋업할 수 있다. UE(10)는 RRC 접속 재구성 완료 메시지(RRC Connection Reconfiguration Complete message)에 응답한다(단계 7).
HNB(20)로부터의 접속 재구성 메시지가 UE(10)를 위한 임의의 IP 어드레스를 포함하지 않으면, UE(10)는 DHCP 클라이언트에서 어드레스 구성 절차(address configuration procedure)를 개시한다. 이를 달성하기 위해, DHCP 발견 메시지(DHCP Discover message)는 단계들 8 및 8'에서 HNB(20)를 통해서 (도 3에 도시되지 않은)로컬 DHCP 서버로 전송되고, 상기 로컬 DHCP 서버는 단계들 9 및 9'에서 HNB(20)를 통하여 UE(10)로 포워드된 오체 오퍼 메시지로 응답한다. 제안된 IP 어드레스에 기초하여, UE(10)는 단계들 10 및 10'에서 HNB(20)를 통해서 로컬 DHCP 서버로 DHCP 요청을 전송하고, 상기 로컬 DHCP 서버는 단계들 11 및 11'에서 요청된 어드레스를 확인응답한다 DHCP 어드레스 재구성 절차의 결과에 기초하여, UE(10)는 자신의 IP 스택(IP stack)을 구성하고 HNB(20)는 UE(10)의 IP 컨텍스트를 저장한다. 물론, IPv6 어드레스 자동-구성 등과 같은 다른 어드레스 구성 절차들이 또한 사용될 수 있다.
이제 HNB(20)는 단계 12에서 E-RAB 셋업 응답 메시지를 MME(30)로 포워드하고 단계 13에서 이러한 IP 어드레스가 하나보다 많은 횟수로 사용되는지를 체크하고/하거나 다른 노드들내 테이블들 또는 스택들을 갱신하기 위해 타겟 어드레스(target address)로서 UE(10)에 할당된 자신의 IP 어드레스를 갖는 모든 노드들에 통지(notification) 또는 요청을 브로드캐스트한다. 이러한 통지는 무상의 어드레스 해결 프로토콜(Address Resolution Protocol : ARP)일 수 있으며, 여기서 본 경우에 있어서 "무상의(gratuitous)"는 ARP 사양에 따라서 정상적으로 필요한 것이 아니고, 몇몇 경우들에서만 사용될 수 있는 요청/답변을 의미한다. 대안으로서, 대응하는 IPv6-N-adv(이웃 광고(Neighbor Advertisement)) 메시지가 전송될 수 있다.
추가적으로, 단계 13 및 추가 단계 14에서 MME(30) 및 로컬 IP 액세스(또는 LBO) APN 서비스(75)는 MME(30)에서 S1 베어러 셋업 응답의 수신 시 S11 갱신 베어러 요청(S11 update bearer request)을 실행할 수 있다. 정상적으로 이러한 절차는 S-GW(70)가 자신의 버퍼링된 DL 패킷들의 운반을 시작하기 위해 사용된다. 그러나, EPC내 임의의 사용자 플레인 프로세싱이 존재하지 않을 것이기 때문에, 이것은 MME(30)의 구현에 있어서 어떠한 변화들도 피하기 위해 다소간 "더미 절차(dummy procedure)"이다.
도 5는 제 2 실시예에 따라서 포함된 네트워크 엘리먼트들을 갖는 네트워크 시스템의 보다 상세한 아키텍처를 도시한다. 여기서, 로컬 IP 액세스 APN 서비스(252)는 다수의 HNB들을 EPC에 접속하기 위해 중간 노드로서 사용되는 HNB GW(25)내에 배치된다.
또한, 이러한 제 2 실시예에서, S-GW(70)는 어떠한 변경들도 필요로 하지 않는데, 이는 표준 S5 인터페이스가 S-GW(70)와 HNB GW(25)내 동일장소에 배치된 로컬 IP 액세스 APN 서비스(252) 간에 사용될 수 있기 때문이다.
LBO가 HNB GW 레벨에서 선택적으로 지원될 경우에, 동일장소에 배치된 P-GW 기능(251)은 거기에서 구현될 수 있으며 HNB(20)로부터 직접적으로 LBO를 지원하는 로컬 IP 액세스 APN 서비스(252)와 동일한 S5 인터페이스를 통해서 제어될 수 있다. MME(30)에서, 표준 P-GW 선택 절차가 사용될 수 있으며 HNB-GW 어드레스가 LBO-APN으로부터 유도될 수 있다.
로컬 IP 액세스 APN 서비스(252) 및 HNB GW(25)내 P-GW 기능(251)은 (HNB GW(25)내에 집적된)동일장소에 배치된 기능들이나 공동사이트 기능들(co-sited functions)(즉, 동일한 사이트에 배치된 분리된 노드(들))로서 구현될 수 있다.
도 6은 제 3 실시예에 따라서 포함된 네트워크 엘리먼트들을 갖는 네트워크 시스템의 보다 상세한 아키텍처를 도시한다. 여기서, 로컬 IP 액세스 APN 서비스(254)는 HNB(20) 자체 내에 배치된다.
따라서, S-GW(70)로부터 HNB(20)내 S5 제어-플레인 인터페이스 종료는 로컬 IP 액세스 또는 LBO를 위한 보다 나은 해결책을 제공한다. 실제로 MME(30)가 그 자체로 유지될 수 있도록 하기 위해, 스트림 제어 전송 프로토콜(Stream Control Transmission Protocol : SCTP) 기반 S1_MME 인터페이스는 HNB(20)와 MME(30)(물리적으로 분리된 노드들) 간에 유일한 제어-플레인 인터페이스로서 유지될 수 있다.
더욱이, S1-U 및 S5 인터페이스들은 GTP 기반 인터페이스들이며 동일한 물리적 S-GW(70)에서 종료된다. 이것은 GTP 프로토콜이 사용자와 제어 플레인 핸들링 둘 다를 지원한다는 사실에 기초하여 이들 두 인터페이스들의 조합을 가능하게 한다.
"PDN GW 형" 로컬 게이트웨이 기능만이 MME(30)를 통해서 통과될 프로토콜 구성 옵션(protocol configuration option : PCO) 파라미터들(예를 들어, MME(30)에서 정상적으로 발생되지 않는 파라미터들)을 돕기 위해 HNB(20)에서 요구된다. S5-C 인터페이스는 S-GW(70)로부터의 PDN-GW 제어 인터페이스이다.
게다가, 제 3 실시예는 자신의 DHCP 클라이언트를 갖지 않는 UE들이 로컬 IP 액세스를 위해 지원될 수 있는 장점을 제공한다.
더욱이, EPC내 S-GW 역할은 GTP 변형에서 사소한 것이며 EPC내 UE를 위해 단일 사용자 플레인 앵커(single user plane anchor)로서 유지될 수 있다. HNB(20)에 로컬 S-GW 기능을 도입할 필요가 없다.
또한, 다양한 이동성 관리 이슈들이 보다 쉬어진다. 예를 들어, HNB들과 매크로 eNB들 간의 UE 이동들로 인한 추가적인 S-GW 재할당들이 필요 없다. S1-U를 통해서 S5형 인터페이스는 HNB(20)내 로컬 "PDN" GW를 통해서 매크로 네트워크(macro network)로부터 홈 기반 네트워크(home based network)로 원격 액세스를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 7은 제 3 실시예에서 로컬 IP 액세스 셋업 프로세싱을 위한 시그널링과 프로세싱 다이어그램을 도시한다. 특히, 로컬 IP 액세스 셋업을 위한 요청된 PDN 접속가능성 절차가 도시되며, 여기서 HNB(20)내 또는 HNB(20)에 제공된 로컬 IP 액세스 APN 서비스(254)는 결합된 S1-U/S5-C 인터페이스를 통해서 액세스될 수 있다.
도 7의 상세한 시그널링 흐름은 DHCP 클라이언트 능력을 갖지 않는 UE(10)가 어떻게 HNB(20) 내에서 제안된 동일장소에 배치된 로컬 IP 액세스 APN 서비스(254)를 이용하여 원하는 로컬 IP 액세스 서비스에 대한 IP 어드레스를 획득하기 위해 지원될 수 있는지를 예시한다.
간결하게 하기 위해, 제 3 실시예의 특정한 새로운 단계들만이 이제 기술된다. 나머지 단계들에 대해 도 4 및/또는 전술한 대응하는 표준 문서들이 참조된다.
MME(30)가 단계 2에서 HNN(20)로부터 S1 인터페이스를 통해서 업링크 NAS 전달 메시지(Uplink NAS Transfer message)를 수신할 때, MME(30)는 생성 디폴트 베어러 요청(Create Default Bearer request)을 생성하고 단계 3에서 상기 생성 디폴트 베어 요청을 S-GW(70)로 포워드하고, 상기 S-GW(70)는 단계 4에서 HNB(20)에서 S5 인터페이스를 통해서 로컬 IP 액세스 APN 서비스(254)로 상기 요청을 중계한다. 단일 S-GW(70)는 모든 서비스들을 위해 EPC내에 제공될 수 있다. (DHCP 클라이언트 없이 UE들을 지원하기 위해)HNB(20)에서 선택적인 DHCP 협상 후, 로컬 IP 액세스 APN 서비스(254)는 로컬 IP 액세스를 위한 파라미터들의 사전-제공된 세트를 검색하여 S5 인터페이스를 통해 생성 디폴트 베어러 응답시 단계 5에서 S-GW(70)로 검색된 세트를 포워드한다.
EPC내 로컬 IP 액세스 APN 서비스를 제공하는 장점은 HNB들을 통해서 로컬 영역 네트워크로 직접적으로 로컬 IP 액세스 서비스들(즉, 로컬 IP 브레이크아웃)을 지원하기 위한 어떠한 변경들 없이 표준 MME(30)를 사용할 수 있게 하는 것이다.
도 8은 제 4 실시예에 따라서 포함된 네트워크 엘리먼트들을 갖는 네트워크 시스템의 보다 상세한 아키텍처를 도시한다.
제 4 실시예에서, S1_MME 인터페이스는 예를 들어 상기 로컬 IP 액세스 APN 서비스를 사용함으로써 로컬 P-GW 기능들을 핸들링하기 위한 로컬 P-GW(L-PGW) 기능(256)에 덜 복잡한 접근법(approach)을 제공하기 위해 페이징 및 관리된 원격 액세스를 지원하는 S5형 제어-플레인 및 S5형 사용자 플레인 인터페이스와 결합된다. 동일장소에 배치된 로컬 S-GW 기능들은 완전히 생략될 수 있다.
S-GW(70)로부터 HNB(20) 내의 S5형 제어-플레인 및 사용자-플레인 인터페이스 종료는 MME(30)로부터 S11 인터페이스의 종래의 종료에 비해 로컬 IP 액세스를 위한 보다 나은 해결책을 제공한다.
제 3 실시예와 관련하여 언급된 장점들 외에, 제 4 실시예는 S5-U형 인터페이스가 HNB(20)내 로컬 P-GW 기능(256)을 통해서 매크로 네트워크로부터 홈 기반 네트워크로 관리된 원격 액세스를 제공하기 위해 사용될 수 있도록 배열된다.
더욱이, S5-U형 인터페이스는 로컬 P-GW 기능(256)을 갖는 가장 최근의 서빙 HNB에서 로컬 IP 액세스 서비스를 위한 다운링크(DL) 트래픽의 수신 시 S-GW(70)내 UE 페이징을 트리거 하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 홈 디바이스들은 UE(10)의 현재 로케이션에 무관하게, 즉, 홈 디바이스들이 자신의 HNB(20)에 접속되든, 또는 임의의 매크로 eNB에 접속되든 자신의 로컬 IP 어드레스를 갖는 UE(10)에 액세스할 수 있다.
도 9는 제 4 실시예에서 페이징 프로세싱을 위한 시그널링과 프로세싱 다이어그램을 도시한다. 특히, 도 9에는 아이들 모드(idle mode)에 있고 활성화된 로컬 IP 액세스 서비스를 갖는 UE를 위한 페이징 절차가 어떻게 S5-U 인터페이스를 통해서 자신의 로컬 P-GW 기능(256)을 갖는 HNB(20)로부터 EPC내 S-GW(70)로 DL 데이터 패킷을 간단히 전송함으로써 트리거될 수 있는지가 도시된다.
도 9에 따라서, DL LBO 데이터는 가장 가까운 서빙 eNB 또는 HNB에서 수신되고 무선 베어러(들) 및 S1 관련 컨텍스트 데이터 조차 릴리스된 아이들 상태로 이동된 UE에 대한 다운링크 LBO 데이터를 위한 대응하는 버퍼내에 버퍼링 된다.
S1-U 인터페이스를 위해 사용된 터널 엔드포인트 식별기(TEIDs) 및 터널 엔드포인트 어드레스들은 S-GW(70)와 HNB(20)간의 나머지 "S5-U 접속"을 위해 저장되고 사용될 수 있다. UE가 활성 모드인 동안 비록 S5-U 터널이 어떠한 트래픽도 통과시키지 않는다고 하더라도 다른 대안은 로컬 IP 액세스 서비스 셋업시 S5-U 터널을 생성하는 것일 것이다.
현존하는 로컬 P-GW 기능(256)에 의해 제공된 컨텍스트 서비스는 UE(10)에서 임의의 활성-투-아이들 상태 전이들(active-to-idle state transitions)에 관계없이 현존할 EPC내 P-GW 컨텍스트 데이터 및 S5 접속과 유사하다. 따라서, UE 아이들 모드에서 로컬 P-GW 기능(256)은 EPC내 P-GW(80)와 유사하다, 즉, S5-U 인터페이스를 통해서 S-GW(70)로 수신된 DL 패킷들을 통과시킬 수 있다. HNB(20)에서 UE 아이들 모드 및 S5-U 인터페이스를 통해서 S-GW(70)로 패킷을 전송하기 위한 필요는, 예를 들어, 무선 인터페이스를 통해 미싱 S1 컨텍스트(missing S1 context)와 EPS 베어러 서비스들에 기초하여 명확히 구별될 수 있다.
주목해야 할 것은 트래픽이 임의의 EPC 엘리먼트를 통해서 정상적으로 라우팅되지 않기 때문에, 로컬 IP 액세스 서비스를 위한 실제 DL 데이터 버퍼링이 HNB(20)에서 일어날 수 있다는 것이다. 페이징을 트리거하기 위해 단계 1에서 S5-U 인터페이스를 통해서 단 하나(예를 들어, 첫째) DL 패킷을 S-GW(70)로 전송하는 것은 충분하다. 다른 대안적인 메카니즘들은 UE의 IP 어드레스로 예정된 "더미 IP 패킷"을 전송하거나, 또는 GRP-C 메시지 "Paging Needed"를 전송하는 것일 수 있다.
S-GW(70)는 정상적으로 DL 트래픽의 버퍼링을 담당하고 UE(10)가 가장 최근 등록을 갖는 트래깅 영역(tracking area)에서 모든 HNB들 또는 eNB들로 페이징 커맨드를 추가로 운반(여전히 단계 2)하는 MME(30)로 단계 2에서 "다운링크 데이터 통지(Downlink Data Notification)"를 전송한다. 이러한 해결책은 또한 HNB(20)로부터 S5-U 데이터그램(datagram)의 수신 시 사용한다. 다시, ERC내 S-GW(70)는 UE(10)가 미싱 S1 컨텍스트 데이터(missing S1 context data)에 기초하여 자신의 아이들 상태(idle state)인 것을 검출할 수 있다.
타겟 영역내 HNN들은 UE 식별을 갖는 대응하는 페이징들을 발행하고 단계 3에서 파라미터들로 하여금 이들이 UE들에 제공되도록 한다. 타겟된 UE가 페이징을 검출하면, 타겟된 UE는 단계 4에서 RRC 접속 설정을 개시한다. 그 다음, 타겟된 UE는 아이들 모드로부터 접속된 모드(예를 들어, "RRC_CONNECTED")로 자신의 모드를 변경하고 단계 5에서 네트워크 재진입(network re-entry)과 LBO 서비스 재진입 절차(LBO service re-entry procedure)를 개시한다.
도 10은 제 4 실시예에서 관리된 원격 액세스 프로세싱을 위한 시그널링과 프로세싱을 도시한다.
도 10의 상세한 시그널링 흐름은 홈 기반 네트워크에 대해 관리된 원격 액세스가 HNB(20)내에 또는 HNB(20)에서 동일장소에 배치된 로컬 P-GW 기능(256)을 이용하고 "S5형" 인터페이스를 통해서 상기 기능(256)을 제어함으로써 어떻게 초기화될 수 있는지를 예시한다. 여기서, "S5형" 인터페이스는 보통의 P-GW 기능들의 서브세트만이 HNB들내 홈 기반 네트워크 특징들에 대해 로컬 IP 액세스 또는 관리된 원격 액세스를 지원하기 위해 필요하다는 것을 의미한다.
관리된 원격 액세스 특징의 경우에 있어서 로컬 P-GW 기능(256)은 EPC내 UE당 단일 S-GW(70)로부터 "S5형" 인터페이스를 이용한 홈 LAN에 대한 자연적인 브레이크포인트(natural breakpoint)이다. 원격 액세스 서비스 셋업은 3GPP 사양 TS 24.301에 정의된 표준 UE 요청 PDN 접속가능성(UE Requested PDN Connectivity) 절차에 따라서 작동할 수도 있다. 따라서, 도 10의 단계들의 상세한 설명이 간결성을 이유로 생략된다.
매크로 셀내 매크로 eNB가 단계 1에서 UE(10)로부터 PDN 접속가능성 요청을 수신할 때, 매크로 eNB는 업링크(UL) NAS 전달에 기초하여 접속가능성 요청을 MME(30)로 포워드 한다. MME(30)는 단계 3에서 생성 디폴트 베어러 요청을 S-GW(70)에 발행하고 이 요청을 "S5형" 인터페이스를 통해 HNB(20)에서 로컬 P-GW 기능(256)으로 포워드 한다. 선택적인 DHCP 협상 후(관련된 UE가 DHCP 클라이언트를 갖지 않는다면), 로컬 P-GW 기능(256)은 사전정의된 파라미터들의 세트를 검색하고 UE(10)를 위한 원격 액세스 컨텍스트를 생성한다. 그 다음 이러한 컨텍스트는 생성 디폴트 베어러 응답시 S-GW(70)로 리턴(단계 5)된 다음에 MME(30) 등으로 리턴된다(단계 6).
이제 홈 기반 네트워크에 대한 액세스는 UE(10)가 HNB(20)에 접속될 때 원격적으로 또는 국부적으로 임의의 매크로 셀로부터 끊김 없이 작동할 수 있다. 나중의 경우에 GTP 터널형 S1-U 및 S5-U 인터페이스들은 HNB(20)로부터 로컬 브레이크아웃으로 인해 생략될 수 있다, 즉, 로컬 IP 액세스를 위한 EPS 베어러 서비스만이 무선 인터페이스와 로컬 P-GW 기능(256)을 통해서 요구된다.
주목해야 할 것은 매우 동일한 S-GW(70)가 동시에 코어 네트워크로부터 소모된 보통의 EPS 서비스들을 위해 언제나 사용 중이라는 것이다.
또한, 주목해야 할 것은 관리된 원격 액세스 서비스가 홈 기반 네트워크에 대해 설정될 때, 마치 IP 디바이스들이 로컬 IP 액세스 서비스를 이용하여 HNB(20)를 통해서 직접적으로 홈 기반 네트워크에 접속된 것 처럼, 홈 기반 네트워크에 접속된 IP 디바이스들은 UE(10)에 대해서도 IP 접속을 개시할 수 있다.
UE(10)가 매크로 네트워크에서 자신의 아이들 상태로 이동되었다고 하더라도, 다른 IP 호스트들은 관리된 원격 액세스 서비스를 이용하여 UE(10)에 액세스할 수 있다. 도 9와 관련하여 기술된 이전 페이징 절차는 관리된 원격 액세스 서비스를 위해서도 작동한다. 이제 S-GW(70)는 로컬 P-GW 기능(256)을 통해서 로컬 IP 호스트로부터 다수의 데이터 패킷들을 수신할 수 있다, 즉, DL 패킷 버퍼링도 필요하다. 이이 언급한 바와 같이, 단일 DL 패킷은 로컬 IP 액세스 경우 페이징을 트리거하기에 충분하다.
도 11은 제 4 실시예에서 로컬 IP 액세스로부터 관리된 원격 액세스로 전환(switchover)을 갖는 아웃바운드 핸드오버 프로세싱(outbound handover processing)을 위한 시그널링과 프로세싱 다이어그램을 도시한다. 특히, 도 11은 UE의 진행중인 로컬 IP 액세스 서비스가 관리된 원격 액세스 서비스를 통해서 홈 기반 네트워크로 자동적으로 스위치될 때 HNB(20)로부터 매크로 eNB로의 아웃바운드 핸드오버를 예시한다. 다시, 실시예에 관련된 그러한 단계들만이 상세히 기술된다.
정상적으로, 로컬 IP 액세스 서비스를 이용하여 UE가 서빙 HNB의 커버리지 밖으로 이동할 때, 로컬 IP 어드레스를 이용하는 사용자 트래픽이 홈 기반 네트워크(예를 들어, 인트라넷) 밖의 디폴트 게이트웨이에 뒤이어 라우트가능하지 않기 때문에, 자신의 IP 세션은 인터럽트되고 브레이크될 것이다. 도 11에서 네트워크는 EPC내 UE(10)에 서빙하는 S-GW(70)에 대한 S5-U 인터페이스(즉, GTP-터널형)를 통해서 로컬 P-GW 기능(256)을 갖는 HNB(20)에 대한 원격 접속을 자동적으로 설정할 것이다.
다른 UE RAN 컨텍스트 데이터를 제외하고 로컬 IP 액세스 서비스를 위한 EPS 베어러 구성 데이터는 핸드오버 요청시 타겟 매크로 eNB로 이동될 것이다(단계 3). 이러한 컨텍스트 전달은 소스 HNB와 타겟 매크로 eNB간에 직접적으로 X2 기반 인터-eNB 핸드오버에서와, 핸드오버 제어 데이터가 MME(30)를 통해서 통과될 때 S1 기반 인터-eNB 핸드오버에서 둘 다에서 작동한다. 도 11은 단지 이전의 X2 기반 핸드오버 경우를 예시한다.
타겟 매크로 eNB는 소스 HNB에서 활용가능한 홈 기반 네트워크로 직접적인 접속가능성(direct connectivity)을 제공하지 않다는 것을 자신의 구성 데이터에 기초하여 아는 것으로 추정된다. 예를 들어, 이것은 CSG(Closed Subscriber Group) 네트워크 아이덴티티(ID) 또는 로컬 IP 액세스 베어러 서비스와 연관되는 로컬 서비스 영역 ID(local service area ID)에 기초하여 타겟 eNB에서 식별될 수 있다.
이제 타겟 eNB는 EPC내 S-GW(70)에 대한 S1-U 인터페이스를 통해서 보통의 GTP-터널형 EPS 베어러 서비스로 로컬 IP 액세스 베어러 서비스를 전환할 준비를 한다. 타겟 eNB는 요구된 GTP-터널 파라미터들(예를 들어, TEID 값)을 생성하여 생성된 파라미터들을 S1AP 인터페이스를 통해서 전송된 경로 스위칭 메시지(path switching message)로 MME(30)에 전달할 수 있다(도 11에서 단계 7).
MME(30)는 (MME(30)가 세션 관리를 담당하고 있기 때문에)이러한 UE를 위한 진행중인 로컬 IP 액세스 서비스를 인식하는 것으로 추정되며 또한 로컬 IP 액세스 서비스 영역 밖의 움직임을 검출한다. 이제, MME(30)는 소스 HNB(20) 내의 로컬 P-GW 기능(256)을 통해서 관리된 원격 액세스 서비스로 로컬 IP 액세스 서비스를 전환하기로 결정한다.
그 다음, 단계 8에서, MME(30)는 S11 인터페이스를 통해서 사용자 플레인 갱신 요청을 모든 요구된 APN, 어드레스 및 구성 정보에 추가하여, S-GW(70)가 HNB(20) 내의 로컬 P-GW 기능(256)으로 사용자 플레인 갱신 요청 메시지를 포워딩함으로써 S5 인터페이스(제어와 사용자 플레인 둘 다)를 셋업할 수 있도록 한다(단계 9).
HNB(20)가 S5-C 인터페이스를 통해서 이러한 사용자 플레인 갱신 요청의 수신 시 생존하는 로컬 P-GW 컨텍스트를 유지하고 이에 따라 S-GW(70)에 대해 S5-U 인터페이스를 구성한다(단계 10)는 것이 가정된다. 무선 자원들과 S1 컨텍스트 데이터(또는 UE RAN 컨텍스트) 조차 인터 eNB 핸드오버가 완료된 후 해제될 것이다.
지금부터 UE(10)는 사용자 트래픽이 UE(10)와 매크로 eNB간의 무선 인터페이스를 S1-U 인터페이스를 통해 S-GW(70)로 횡단하며 최종적으로 S5-U 인터페이스를 통해서 로컬 P-GW 기능(256)으로 횡단하는 EPS 베어러 서비스를 이용하여 로컬 P-GW 기능(256)을 통해서 홈 기반 네트워크에 대해 액세스를 지속할 수 있으며, 이것은 홈 네트워크로 브레이크아웃 한다.
따라서, HNB(20)에서 최적화된 S5 기반 및 동일장소에 배치된 로컬 P-GW 기능(256)은 관련된 3GPP 릴리스 8 사양들에 따라서 기존의 제어-플레인 인터페이스들내 어떠한 변경들이 없이 로컬 IP 액세스 서비스들(즉, 로컬 IP 액세스 서비스들을 갖는 아이들 모드를 이용하는 것을 허용)을 이용하는 UE들에 대한 페이징 지원(paging support)을 위한 해결책을 제공한다. 이것은 또한 EPC내 UE에 할당된 다중 서빙 게이트웨이들의 문제를 해결한다. 이제, EPC내 매우 동일한 S-GW(70)가 보통의 EPS 베어러 서비스들, 로컬 IP 액세스 서비스들 및 관리된 원격 액세스 서비스들을 위해 사용될 수 있다.
도 12는 다른 실시예에 따른 대안적인 소프트웨어-기반 구현의 개략적인 블록도를 도시한다. 요구된 기능은 프로세싱 유닛(processing unit)(410)을 갖는 임의의 기지국 타입 네트워크 엔터티(400)내에 구현될 수 있으며, 프로세싱 유닛(410)은 메모리(412) 내에 저장된 제어 프로그램(control program)의 소프트웨어 루틴들(software routines)에 기초하여 제어를 수행하는 제어 유닛(control unit)을 갖는 임의의 프로세서 또는 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 제어 프로그램은 또한 컴퓨터 판독가능 매체(computer readable medium)에 개별적으로 저장될 수도 있다. 프로그램 코드 명령들은 메모리(412)로부터 가져오며 도 3 내지 8과 관련하여 기술된 디바이스-특정 기능들의 프로세싱 단계들을 수행하기 위해 프로세싱 유닛(410)의 제어 유닛에 로드되며, 전술한 소프트웨어 루틴들로서 구현될 수도 있다. 프로세싱 단계들은 입력 데이터(D1)에 기초하여 수행될 수도 있으며, 출력 데이터(DO)를 생성할 수도 있다. 제안된 서비스 제공 수단(예를 들어, 로컬 IP 액세스 APN 서비스 또는 로컬 P-GW 기능)에서 수행된 프로세싱의 경우에, 입력 데이터(DI)는 특정 제어 인터페이스를 통해서 수신된 시그널링에 대응할 수 있고 출력 데이터(DO)는 결과적인 LBO 특정 절차를 개시하는 개별적인 시그널링에 대응할 수 있다.
결론적으로, 서비스 제공 수단의 상기 실시예들의 기능들은 각각의 엔터티의 컴퓨터 디바이스 또는 데이터 프로세서상에서 구동할 때 각각의 엔터티들 또는 기능들을 위한 프로세싱 및/또는 시그널링 절차들의 각각의 개별적인 단계를 발생하기 위한 코드 수단을 포함하는 각각의 컴퓨터 프로그램 물건으로서 구현될 수 있다.
요약해서 본 발명은 셀룰러 액세스 네트워크를 통해서 액세스를 패킷 네트워크(packet network)에 제공하기 위한 방법, 장치, 그리고 컴퓨터 프로그램 물건에 관한 것이며, 여기서 코어 네트워크의 게이트웨이 디바이스의 제어 플레인 기능들이 코어 네트워크에 대해 에뮬레이트되고, 에뮬레이트된 제어 플레인 기능들은 로컬 브레이크아웃을 위한 파라미터들의 세트를 코어 네트워크에 제공하기 위해 사용된다.
본 발명이 무선 액세스 네트워크의 액세스 디바이스가 이동성 관리 엔터티 또는 다른 PDN 네트워크들로 액세스를 제공하기 위한 유사한 엔터티 및 대응하는 게이트웨이 기능들을 갖는 코어 네트워크에 접속되는 임의의 네트워크 환경까지 쉽게 확장될 수 있다는 것은 분명하다. 본 발명은 도 4,5,7 및 9 내지 11과 관련하여 설명된 특정한 메시지들로 제한되도록 하기 위함이 아니라 동일 또는 유사한 기능들을 갖는 임의의 대응하는 메시지들로 확장될 수 있다. 게다가, 발명은 기술된 인터페이스들로 제한되지 않으며 무선 액세스 네트워크의 액세스 디바이스와 이동성 관리 엔터티 또는 게이트웨이 엔터티 또는 코어 네트워크의 유사한 엔터티들간의 임의의 인터페이스로 확장될 수 있다.

Claims (21)

  1. 코어 네트워크(core network)에 대해 상기 코어 네트워크의 게이트웨이 디바이스(gateway device)(70,80)의 제어 플레인 기능들(control plane functions)을 에뮬레이트하고, 그리고 상기 코어 네트워크로 로컬 브레이크아웃(local breakout)을 위한 파라미터들의 세트를 제공하기 위한 로컬 서비스 제공 수단(local service providing means)(75; 252; 254; 256)을 포함하는,
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트웨이 디바이스는 GPRS 네트워크(General Packet Radio Services network), 서빙 시스템 아키텍처 이볼루션 게이트웨이(serving Architecture Evolution gateway)(70), 또는 패킷 데이터 네트워크 시스템 아키텍처 이볼루션 게이트웨이(packet data network System Architecture Evolution gateway)(80)의 게이트웨이 지원 노드(gateway support node)인,
    장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 로컬 서비스 제공 수단(75;252;254;256)은 상기 코어 네트워크의 적어도 하나의 제어 인터페이스를 통해서 3GPP 사양 TS23.401 V8.4.0에 명시된 절차들을 사용하도록 적응된,
    장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제어 인터페이스는 S5 인터페이스, S11 인터페이스 및 GPRS(General Packet Radio Services) 또는 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System : UMTS) 코어 네트워크의 Gn 인터페이스 중 적어도 하나를 포함하는,
    장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터들의 세트는 상기 로컬 브레이크아웃을 요청하는 터미널 디바이스(10)에 의해 요청된 패킷 데이터 네트워크 타입(packet data network type), 상기 터미널 디바이스(10)의 패킷 데이터 네트워크 어드레스(packet data network address), 서빙 게이트웨이 어드레스, 사용자 플레인(user plane)을 위한 서빙 게이트웨이 터널 엔드포인트 식별기(serving gateway tunnel endpoint identifier), 제어 플레인(control plane)을 위한 서빙 게이트웨이 터널 엔드포인트 식별기, 상기 로컬 브레이크아웃을 위한 베어러 아이덴티티(bearer identity), 적어도 하나의 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 어드레스 및 터널 엔드포인트 식별기 또는 업링크 트래픽을 위한 일반적인 라우팅 인캡슐레이션 키(generic routing encapsulation key), 어드레스 할당 선취권(address allocation preference), 금지 페이로드 압축 파라미터(prohibit payload compression parameter), 및 로컬 브레이크아웃 베어러들을 위한 총 최대 비트레이트(aggregate maximum bitrate) 중 적어도 하나를 포함하는,
    장치.
  6. 제 1 항에 따른 장치를 포함하는 게이트웨이 디바이스로서,
    상기 게이트웨이 디바이스(70)는 상기 코어 네트워크로부터 상기 로컬 브레이크아웃을 위한 외부 네트워크(500)로의 액세스를 제공하도록 배치되는,
    게이트웨이 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 게이트웨이 디바이스는 서빙 시스템 아키텍처 이볼루션 게이트웨이(70)를 포함하는,
    게이트웨이 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 로컬 서비스 제공 수단(75)은 관리 이동성 엔터티(management mobility entity)(30)로부터 디폴트 베어러(default bearer)를 위한 셋업 요청(setup request)의 수신에 응답하여 상기 파라미터들의 세트를 검색하도록 적응된,
    게이트웨이 디바이스.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 게이트웨이 디바이스는 로컬 액세스 디바이스(20)를 위해 제공된 게이트웨이(25)이며, 상기 게이트웨이(25)는 복수의 로컬 액세스 디바이스들을 접속시키기 위한 중간 노드(intermediate node)로서 사용되는,
    게이트웨이 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 로컬 서비스 제공 수단(252)은 상기 코어 네트워크의 서빙 게이트웨이 디바이스(70)로부터 디폴트 베어러를 위한 셋업 요청의 수신에 응답하여 상기 파라미터들의 세트를 검색하도록 적응된,
    게이트웨이 디바이스.
  11. 제 1 항에 따른 장치를 포함하는 액세스 디바이스로서,
    상기 액세스 디바이스(20)는 상기 코어 네트워크로의 액세스를 제공하도록 배열된,
    액세스 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 액세스 디바이스는 홈 액세스 디바이스(home access device)(20)를 포함하는,
    액세스 디바이스.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 로컬 서비스 제공 수단(254)은 상기 코어 네트워크의 서빙 게이트웨이 디바이스(70)로부터 디폴트 베어러를 위한 셋업 요청의 수신에 응답하여 상기 파라미터들의 세트를 검색하도록 적응된,
    액세스 디바이스.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 로컬 서비스 제공 수단(256)은, 인터페이스 컨텍스트(interface context)와 베어러 서비스(bearer service) 중 적어도 하나가 부족한 적어도 하나의 다운링크 데이터 패킷의 수신에 응답하여, 상기 파라미터들의 세트를 검색하고 터미널 디바이스(10)를 위한 페이징 절차(paging procedure)를 트리거하도록 적응된,
    액세스 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    로컬 서비스 제공 수단(256)은 사전결정된 사용자 플레인 인터페이스를 통해서 상기 적어도 하나의 수신된 데이터 패킷을 상기 게이트웨이 디바이스(70)로 전송함으로써 상기 페이징 절차를 트리거하도록 적응된,
    액세스 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 사전결정된 인터페이스는 GPRS(General Packet Radio Services) 또는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 코어 네트워크의 S5-U 인터페이스인,
    액세스 디바이스.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 로컬 서비스 제공 수단(256)은, 상기 코어 네트워크의 서빙 게이트웨이 디바이스(70)로부터 디폴트 베어러를 위한 셋업 요청의 수신에 응답하여, 상기 파라미터들의 세트를 검색하고 터미널 디바이스(10)를 위한 홈 기반 네트워크(home based network)에 대해 관리된 원격 액세스(managed remote access)를 개시하도록 적응된,
    액세스 디바이스.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 로컬 서비스 제공 수단(256)은, 상기 액세스 디바이스(20)에서 핸드오버 결정(handover decision)의 결과에 응답하여, 상기 파라미터들의 세트를 검색하고 터미널 디바이스(10)를 위한 아웃바운드 핸드오버(outbound handover)를 개시하도록 적응된,
    액세스 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 로컬 서비스 제공 수단(256)은, 서빙 게이트웨이 디바이스(70)로부터의 사용자 플레인 갱신 요청(user plane update request)의 수신에 응답하여, 상기 파라미터들의 세트를 갱신하고 상기 코어 네트워크의 서빙 게이트웨이 디바이스(70)에 대해 사용자 플레인 터널을 셋업하도록 적응된,
    액세스 디바이스.
  20. 코어 네트워크에 대해 상기 코어 네트워크의 게이트웨이 디바이스(70, 80)의 제어 플레인 기능들을 에뮬레이트하는 단계; 및
    로컬 브레이크아웃을 위한 파라미터들의 세트를 상기 코어 네트워크로 제공하기 위해 상기 에뮬레이트된 제어 플레인 기능들을 사용하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  21. 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 디바이스(computing device) 상에서 구동될 때 방법 청구항 제 20 항의 단계를 생성하기 위한 코드 수단을 포함하는,
    컴퓨터 판독가능 매체.
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