KR101648914B1 - Method for distributing mobile traffic based on virtualized evolved packet core - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모바일 코어 네트워크인 가상 EPC(Evolved Packet Core)의 트래픽 분산 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 가상 EPC의 트래픽을 모니터링하고 가상 EPC의 트패픽에 과부하가 발생하는 경우 신규 가상 EPC를 생성하고 생성한 신규 가상 EPC를 통해 끊김없이 연속하여 패킷을 송수신할 수 있는 가상 EPC의 트래픽 분산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a traffic distribution method of a virtual EPC (Evolved Packet Core) which is a mobile core network, more specifically, when traffic of a virtual EPC is monitored and an overload occurs in a traffic of a virtual EPC, And a method of distributing traffic of a virtual EPC capable of continuously transmitting and receiving packets continuously through a new virtual EPC.

Description

가상 ＥＰＣ에서 트래픽의 분산 방법{Method for distributing mobile traffic based on virtualized evolved packet core} [0001] The present invention relates to a method for distributing traffic in a virtual EPC,

본 발명은 모바일 코어 네트워크인 가상 EPC(Evolved Packet Core)의 트래픽 분산 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 가상 EPC의 트래픽을 모니터링하고 가상 EPC의 트패픽에 과부하가 발생하는 경우 신규 가상 EPC를 생성하고 생성한 신규 가상 EPC를 통해 끊김없이 연속하여 패킷을 송수신할 수 있는 가상 EPC의 트래픽 분산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a traffic distribution method of a virtual EPC (Evolved Packet Core) which is a mobile core network, more specifically, when traffic of a virtual EPC is monitored and an overload occurs in a traffic of a virtual EPC, And a method of distributing traffic of a virtual EPC capable of continuously transmitting and receiving packets continuously through a new virtual EPC.

EPC(Evolved Packet Core)는 패킷 기반의 실시간 및 비실시간 서비스를 위한 통합 프레임워크로 3GPP (3rd Generation Partnership Project) Release 8 표준에서 정의된, LTE (Long Term Evolution) 기술을 위한 고성능, 고용량의 새로운 all-IP 모바일 코어 네트워크이다. 기존 모바일 네트워크(2G/3G)에서 음성을 위한 서킷 스위치(Circuit-Switched; CS)와 데이터를 위한 패킷 스위치(Packet-Switched) 형태로 분리 제공되었던 모바일 코어 기능을 하나의 IP 도메인에서 통합된 형태로 제공한다. 즉, 4G 네트워크는 종단간(IP 기능이 있는 사용자 모바일 장비-IP 기반 LTE 기지국-EPC-응용 도메인) all-IP 기반의 수평 구조(flatarchitecture)로 기술된다. The Evolved Packet Core (EPC) is an integrated framework for packet-based real-time and non-real-time services. It is a high-performance, high-capacity new all-in-one solution for LTE (Long Term Evolution) technology defined in the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) -IP mobile core network. Mobile core functions, which were provided in packet-switched form for circuit switched (CS) and data for voice in existing mobile networks (2G / 3G), are integrated in one IP domain to provide. That is, a 4G network is described as an all-IP-based flatarchitecture between end-to-end (user mobile equipment with IP capability - IP based LTE base station - EPC-application domain).

여기서 EPC는 종단간 IP 서비스 제공을 위한 필수적인 구성 요소로 새로운 비즈니스 모델 개발 등 혁신적인 서비스나 응용의 도입을 가능하게 한다. 모바일 네트워크 구조의 진화 관점에서 EPC는 제어(control) 및 데이터(data) 평면(plane)을 분리시키고, 모바일 데이터 구성 요소 사이의 계층 구조를 간소화시킨 수평적인 IP 구조를 통하여 네트워크 성능을 향상시킨다. Here, EPC is an essential component for end-to-end IP service provision, enabling the introduction of innovative services and applications such as new business model development. From the evolution of the mobile network architecture, the EPC improves network performance by separating the control and data planes and by simplifying the hierarchical structure between the mobile data elements.

EPC 구성 개체(Entity)의 정확한 정의는 네트워크 장비 벤더에 따라 다소 차이가 있으나 공통적으로 서빙 게이트웨이(S-GW, Serving Gateway), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(P-GW,Packet Data Network Gateway), 이동 관리부(MME, Mobility Management Entity)을 포함하고, 추가적으로 PCRF (Policy and Charging Rules Function) 기능이 포함되기도 한다. Although the exact definition of the EPC entity (Entity) is somewhat different depending on the network equipment vendor, it is common to use the Serving Gateway (S-GW), the Packet Data Network Gateway (P-GW) MME, and Mobility Management Entity), and additionally includes Policy and Charging Rules Function (PCRF).

간략히 각 구성 요소의 기능을 살펴보면, 서빙 게이트웨이는 데이터 평면 구성 요소로, 지역(local) 이동성 앵커로서 사용자 이동성을 관리하고 RAN(Radio Access Network)과 코어 네트워크 사이의 경계 지점으로서의 역할을 수행하며 기지국과 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 사이의 데이터 경로를 유지한다. 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이는 데이터 평면 구성 요소로 IP 앵커 포인트 역할을 수행한다. 즉, 외부 네트워크와 사용자 단말기 사이의 데이터 전달을 담당하고 있으며, 모바일 네트워크 사업자의 서비스 에지(edge)로서 고속의 패킷 처리가 일어나는 지점이다. 베어러(bearer) 생성과 종료, 패킷 검사/필터링(inspection/filtering) 등의 작업을 수행한다. 이동 관리부는 제어 평면 구성 요소로, 각 사용자 단말에게 적절한 서빙 게이트웨이의 할당, 네트워크에서 베어러 채널 설정 조율, 사용자 단말 추적(tracking) 및 사용자 단말이 이동함에 따라 네트워크 자원 할당/최적화 등의 역할을 수행한다.
The functions of each component are briefly described as follows. A serving gateway is a data plane component, which manages user mobility as a local mobility anchor and serves as a boundary point between a radio access network (RAN) and a core network. And maintains a data path between the packet data network gateways. The packet data network gateway acts as an IP anchor point as a data plane component. That is, it is responsible for data transfer between the external network and the user terminal, and is a point at which high-speed packet processing occurs as a service edge of a mobile network operator. Performs bearer creation and termination, packet inspection / filtering, and so on. The mobility manager is a control plane component, and plays a role of assigning appropriate serving gateways to each user terminal, coordinating bearer channel setting in the network, tracking user terminal and allocating / optimizing network resources as the user terminal moves .

최근들어, 다양한 모바일 디바이스의 보급으로 모바일 데이터 트래픽은 개인 단말기, M2M등 모바일 인터넷 연결수가 폭발적으로 증가하면서 현재 모바일 코어 네트워크의 물리적인 확장으로는 폭증하는 모바일 데이터 트래픽의 처리에 어려운 현실이며 또한 물리적인 확장으로 소요되는 비용, 공간 그리고 관리의 문제점을 가지고 있다.Recently, with the spread of various mobile devices, mobile data traffic has been increasingly difficult to handle mobile data traffic, which is increasing due to the physical expansion of mobile core network, due to explosive increase in number of mobile Internet connections such as personal terminals and M2M. Expansion has cost, space and management problems.

네트워크 기능 가상화(Network Functions Virtualization; NFV) 기술의 등장은 모바일 코어 네트워크인 EPC (Evolved Packet Core) 진화에도 영향을 주고 있다. EPC 기능 가상화를 통해 모바일 코어 네트워크의 컴퓨팅 자원(CPU, RAM, HDD 등)과 노드 자원(Router, Switch, P-GW, S-GW, MME 등)을 효율적으로 사용할 수 있는 가상 EPC가 개발되었다. The emergence of network functions virtualization (NFV) technology is also affecting the evolution of the evolved packet core (EPC), a mobile core network. Virtual EPC has been developed to efficiently use computing resources (CPU, RAM, HDD, etc.) and node resources (Router, Switch, P-GW, S-GW, MME etc.) of mobile core network through EPC function virtualization.

일반적인 네트워크 가상화 기반의 가상 EPC는 도 1과 같이 물리적인 컴퓨팅 자원 위에 가상 머신(vritual machine)을 생성하고 EPC를 구성하는 서빙 게이트웨이(S-GW), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(P-GW), 이동 관리부(MME)의 기능을 추가하여 구성하는 방법이다. 이와 같이 생성된 서빙 게이트웨이, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이, 이동 관리부를 구비하는 단위 EPC를 이하 가상 EPC 모듈이라 언급한다.
A virtual EPC based on a general network virtualization is composed of a serving gateway (S-GW), a packet data network gateway (P-GW), a mobile management unit (MME). The unit EPC including the serving gateway, the packet data network gateway, and the mobility management unit thus generated will be referred to as a virtual EPC module hereinafter.

그러나 도 1에서 도시하고 있는 종래 네트워크 가상화 기반의 가상 EPC 구성은 도 2와 같이 제1 가상 EPC 모듈(vEPC1)에서 모바일 트래픽의 폭주가 발생시 신규 가상 EPC 모듈을 생성하고, 서빙 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이의 활성화된 세션(Active session)들의 일부 또는 전체를 신규 가상 EPC 모듈(vEPC2)로 이동하여 제1 가상 EPC 모듈(vEPC1)의 네트워크 상태를 안정화시켜야 한다. 그러나 도 3과 같이 사용자 단말기(UE)가 제1 가상 EPC 모듈에 초기 접속 시 서빙 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 사이에서 패킷을 전송하기 위한 터널 종단점 식별자(Tunnel Endpoint ID)가 할당되어 도 3과 같이 각 노드들이 가지고 있는 정보들 없이는 제1 가상 EPC 모듈과 신규 가상 EPC 모듈 사이에서 끊김없는(seamless) 세션의 이동은 불가능하다.However, in the virtual EPC configuration based on the conventional network virtualization shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, when a congestion of mobile traffic occurs in the first virtual EPC module (vEPC1), a new virtual EPC module is generated, Some or all of the active sessions of the first virtual EPC module vEPC1 should be moved to the new virtual EPC module vEPC2 to stabilize the network state of the first virtual EPC module vEPC1. However, as shown in FIG. 3, a tunnel endpoint ID for transmitting a packet between the serving gateway and the packet data network gateway is allocated when the user terminal UE is initially connected to the first virtual EPC module, It is impossible to move a seamless session between the first virtual EPC module and the new virtual EPC module without the information of the nodes.

본 발명은 위에서 언급한 종래 네트워크 가상화 기반의 가상 EPC에서 가상 EPC 모듈의 패킷 트래픽 상태를 모니터링하여 패킷 트래픽이 폭주하는 경우 신규 가상 EPC 모듈을 생성하고 신규 가상 EPC 모듈을 통해 끊김없이 패킷 전송이 가능한 트래픽 분산 방법을 제공하는 것이다. The present invention monitors a packet traffic state of a virtual EPC module in a virtual EPC based on the above-mentioned conventional network virtualization, generates a new virtual EPC module when packet traffic is congested, and transmits traffic that can be seamlessly transmitted through a new virtual EPC module And to provide a dispersion method.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가상 EPC의 트래픽 분산 방법은 생성된 가상 EPC(Evoved Packet Core) 모듈의 트래픽 상태를 모니터링하여 가상 EPC 모듈의 트래픽이 상한 임계 트래픽을 초과하는지 판단하는 단계와, 가상 EPC 모듈의 트래픽이 상한 임계 트래픽을 초과하는 경우 가상 EPC 모듈의 세션 연결 정보를 가상 EPC 모듈로 요청하여 제공받는 단계와, 가상 EPC 모듈의 세션 연결 정보로 신규 가상 EPC 모듈을 생성하고 상기 신규 가상 EPC 모듈을 통해 패킷을 연속하여 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention, there is provided a method of distributing a traffic of a virtual EPC according to the present invention comprises the steps of: monitoring a traffic state of a generated virtual EPC (Evolved Packet Core) module and determining whether traffic of a virtual EPC module exceeds an upper- Receiving a session connection information of the virtual EPC module when the traffic of the virtual EPC module exceeds the upper threshold traffic, receiving the session connection information of the virtual EPC module by the virtual EPC module and generating a new virtual EPC module with the session connection information of the virtual EPC module, And continuously transmitting and receiving the packets through the new virtual EPC module.

본 발명에 따른 가상 EPC의 트래픽 분산 방법에서 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태는 상기 가상 EPC 모듈의 전용 베어러(dedicated bearer)의 트래픽 상태인 것을 특징으로 한다.The traffic state of the virtual EPC module in the traffic distribution method of the virtual EPC according to the present invention is a traffic state of a dedicated bearer of the virtual EPC module.

본 발명에 따른 가상 EPC의 트래픽 분산 방법에서 상기 가상 EPC 모듈의 세션 연결 정보는 상기 가상 EPC 모듈의 전용 베어러 식별자, 상기 가상 EPC 모듈의 기지국과 서빙 게이트웨이(Serving Gateway, S-GW) 사이에서 패킷 송신을 위한 터널 종단점 식별자(tunnel endpoint ID), 상기 가상 EPC 모듈의 서빙 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet Data Network Gateway, P-GW) 사이에서 패킷 송신을 위한 터널 종단점 식별자인 것을 특징으로 한다.In the traffic distribution method of the virtual EPC according to the present invention, the session connection information of the virtual EPC module may include a dedicated bearer identifier of the virtual EPC module, a packet transmission between the base station of the virtual EPC module and the Serving Gateway (S-GW) And a tunnel endpoint ID for packet transmission between a serving gateway of the virtual EPC module and a packet data network gateway (P-GW).

바람직하게, 신규 가상 EPC 모듈을 통해 패킷을 연속 송수신하는 단계는 신규 가상 EPC 모듈을 생성하는 단계와, 상기 신규 가상 EPC 모듈에 상기 가상 EPC 모듈의 세션 연결 정보를 등록하고 상기 가상 EPC 모듈에 기등록되어 있는 패킷 세션 연결 정보를 삭제하는 단계와, 신규 가상 EPC 모듈의 전용 베어러를 통해 패킷을 연속하여 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of continuously transmitting and receiving a packet through the new virtual EPC module comprises the steps of: creating a new virtual EPC module; registering session connection information of the virtual EPC module in the new virtual EPC module; And deleting the packet session connection information from the new virtual EPC module, and continuously transmitting and receiving the packet through the dedicated bearer of the new virtual EPC module.

바람직하게, 신규 가상 EPC 모듈에 상기 가상 EPC 모듈의 세션 연결 정보를 등록하는 단계는 생성한 상기 신규 가상 EPC 모듈의 신규 서빙 게이트웨이에 상기 가상 EPC 모듈의 기지국과 서빙 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자를 등록하고, 생성한 상기 신규 가상 EPC 모듈의 신규 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이에 상기 가상 EPC 모듈의 서빙 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자를 등록하고, 생성한 상기 신규 가상 EPC 모듈의 이동 관리자(Mobility Management Entity, MME)에 상기 가상 EPC 모듈의 기지국과 서빙 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자, 상기 가상 EPC 모듈의 서빙 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자를 등록하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of registering session connection information of the virtual EPC module in the new virtual EPC module registers a tunnel endpoint identifier between the base station of the virtual EPC module and the serving gateway in the new serving gateway of the new virtual EPC module, , Registers a tunnel endpoint identifier between the serving gateway of the virtual EPC module and the packet data network gateway in the new packet data network gateway of the new virtual EPC module, and transmits the tunnel endpoint identifier of the new virtual EPC module to the mobility management entity A tunnel end point identifier between the base station and the serving gateway of the virtual EPC module and a tunnel end point identifier between the serving gateway and the packet data network gateway of the virtual EPC module are registered in the MME.

바람직하게, 본 발명에 따른 가상 EPC의 트래픽 분산 방법은 상기 신규 가상 EPC 모듈에 상기 가상 EPC 모듈의 세션 연결 정보를 등록 완료 후, 상기 가상 EPC 모듈의 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 수신 완료된 패킷을 상기 신규 가상 EPC 모듈의 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 송신 제어하는 단계를 더 포함하며, 상기 신규 가상 EPC 모듈의 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이는 상기 가상 EPC 모듈의 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로부터 수신한 패킷을 등록된 세션 연결 정보를 이용하여 상기 신규 가상 EPC 모듈의 서빙 게이트웨이 및 기지국으로 송신하는 것을 특징으로 한다. Preferably, a method for distributing a traffic of a virtual EPC according to the present invention further comprises: after completing registering session connection information of the virtual EPC module in the new virtual EPC module, transmitting a packet received by the packet data network gateway of the virtual EPC module to the new virtual Wherein the packet data network gateway of the new virtual EPC module transmits the packet received from the packet data network gateway of the virtual EPC module to the packet data network gateway of the new virtual EPC module by using the registered session connection information To the serving gateway and the base station of the new virtual EPC module.

본 발명에 따른 가상 EPC의 트래픽 분산 방법은 상기 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태 또는 상기 신규 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태를 모니터링하는 단계와, 상기 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태 또는 상기 신규 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태가 하한 임계 트패픽 이하로 감소하는 경우, 상기 가상 EPC 모듈과 상기 신규 가상 EPC 모듈 중 어느 하나에서 상대방으로 세션 연결 정보를 제공하여 상기 가상 EPC 모듈 또는 상기 신규 가상 EPC 모듈 중 어느 하나를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 EPC 트래픽 분산 방법.A method for distributing traffic of a virtual EPC according to the present invention includes the steps of monitoring a traffic state of the virtual EPC module or a traffic state of the new virtual EPC module, The step of providing any one of the virtual EPC module and the new virtual EPC module with the session connection information to the counterpart in the case where the virtual EPC module or the new virtual EPC module is removed, Further comprising the steps of:

본 발명에 따른 가상 EPC의 트래픽 분산 방법은 생성된 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태를 모니터링하고 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태가 폭주하는 경우 신규 가상 EPC 모듈을 즉시 생성하여 트래픽 부하로 발생할 수 있는 서비스 품질의 저하를 방지할 수 있다.The traffic distribution method of the virtual EPC according to the present invention monitors the traffic state of the generated virtual EPC module and immediately generates a new virtual EPC module when the traffic state of the virtual EPC module is congested, Can be prevented.

또한 본 발명에 따른 가상 EPC의 트래픽 분산 방법은 가상 EPC 모듈의 패킷 트래픽 폭주로 신규 가상 EPC 모듈로 세션을 이동하는 경우 신규 가상 EPC로 세션 연결 정보를 제공하며 세션 연결 정보를 이용하여 신규 가상 EPC의 세션 연결 정보를 설정함으로써, 가상 EPC 모듈 사이에서 세션 연결이 변경되는 경우에도 끊김없이 패킷을 송신하여 서비스 품질을 높일 수 있다. Also, the method of distributing traffic of a virtual EPC according to the present invention is characterized in that when a session is moved to a new virtual EPC module due to a packet traffic congestion of a virtual EPC module, the virtual EPC provides session connection information to a new virtual EPC, By setting the session connection information, even when the session connection is changed between the virtual EPC modules, the quality of service can be improved by transmitting packets without interruption.

도 1에서 도시하고 있는 종래 네트워크 가상화 기반의 가상 EPC 구성의 일 예를 도시하고 있다.
도 2는 가상 EPC 모듈(vEPC1)에서 모바일 트래픽의 폭주가 발생한 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 가상 EPC 모듈의 각 엔터티에 등록된 세션 연결 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 트래픽 분산 시스템을 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 트래픽 분산 제어 서버(100)를 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 트래픽 분산 방법에서 EPC 모듈 생성 제어부와 가상 EPC 모듈1 사이에서 송수신되는 메시지를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 트래픽 분산 방법에서 EPC 모듈 생성 제어부와 신규 가상 EPC 모듈2 사이에서 송수신되는 메시지를 설명하기 위한 도면이다.1 shows an example of a virtual EPC configuration based on conventional network virtualization.
FIG. 2 is a diagram for explaining a state where mobile traffic is congested in the virtual EPC module vEPC1.
3 is a diagram for explaining session connection information registered in each entity of the virtual EPC module.
4 is a functional block diagram illustrating a traffic distribution system according to the present invention.
FIG. 5 is a functional block diagram for explaining the traffic distribution control server 100 according to the present invention in more detail.
6 is a diagram for explaining a message transmitted and received between the EPC module creation control unit and the virtual EPC module 1 in the traffic distribution method according to the present invention.
7 is a diagram for explaining a message transmitted and received between the EPC module creation control unit and the new virtual EPC module 2 in the traffic distribution method according to the present invention.

이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 가상 EPC의 트래픽 분산 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, a traffic distribution method of a virtual EPC according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 트래픽 분산 시스템을 설명하기 위한 기능 블록도이다.4 is a functional block diagram illustrating a traffic distribution system according to the present invention.

도 4를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 네트워크(30)는 모바일 코어 네트워크의 컴퓨팅 자원(CPU, RAM, HDD 등)과 노드 자원(Router, Switch, P-GW, S-GW, MME 등)을 효율적으로 사용할 수 있는 가상 EPC 모듈들로 구성되는데, 물리적인 컴퓨팅 자원 위에 가상 머신(vritual machine)을 생성하고 EPC 모듈을 구성하는 서빙 게이트웨이(S-GW), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(P-GW), 이동 관리부(MME)의 기능을 추가하여 각각의 가상 EPC 모듈을 생성한다. 네트워크(30)는 트래픽의 부하에 따라 다수의 가상 EPC가 생성되거나 생성된 일부 가상 EPC가 능동적으로 삭제된다. 가상 EPC 모듈은 통상의 가상화 기능에 기반한 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.4, the network 30 efficiently communicates computing resources (CPU, RAM, HDD, etc.) and node resources (Router, Switch, P-GW, S-GW, MME, etc.) (S-GW), a packet data network gateway (P-GW), a mobile node (GW), and a mobile node And adds the functions of the management unit (MME) to create respective virtual EPC modules. In the network 30, a plurality of virtual EPCs are generated depending on the load of traffic, and some virtual EPCs generated are actively deleted. The virtual EPC module is based on a conventional virtualization function, and a detailed description thereof will be omitted.

사용자 단말기(10)는 기지국에 접속하여 네트워크(30)를 통해 PDN(40)에 접속한다. 여기서 PDN(40)은 사업자 외부 또는 내부 IP망으로 인터넷이나 IMS(IP Multimedia Subsystem)와 같은 서비스를 제공한다. 따라서 네트워크(30)는 all-IP 네트워크로 사용자 단말기(10)가 기지국에 접속하는 무선 링크부터 서비스 엔터티로 연결해주는 PDN(30)까지의 트래픽 흐름을 모두 IP 기반으로 동작한다.The user terminal 10 connects to the base station and connects to the PDN 40 via the network 30. [ Here, the PDN 40 provides services such as Internet or IMS (IP Multimedia Subsystem) to an external IP network or an internal IP network. Therefore, the network 30 operates on the IP-based basis in all-IP network from the wireless link to which the user terminal 10 connects to the base station to the PDN 30 that connects to the service entity.

사용자 단말기(10)가 가상 EPC 모듈의 초기 접속 후 할당되는 베어러(Bearer)를 살펴보면, 사용자 단말기가 가상 EPC 모듈에 접속 후 디폴트(default) EPS 베어러가 할당되어 디폴트 EPS 베어러의 QoS에 따라 서비스를 받을 수 있다. 기본적으로 디폴트 EPS 베어러의 QoS는 일반적인 웹서비스를 사용한다. 이에 반해 디폴트 EPS 베어러로 QoS를 제공받을 수 없는 서비스(예. VoD)를 이용하게 되면 전용(Dedicated) EPS 베어러가 생성되며 서비스를 사용하는데 충분한 QoS를 보장받게 된다. 즉 전용 EPS 베어러의 생성이 증가한다는 의미는 가상 EPC 모듈 내 패킷 트래픽이 증가하고 있다는 것을 의미한다.When the user terminal 10 looks at the bearer allocated after the initial connection of the virtual EPC module, a default EPS bearer is allocated after the user terminal connects to the virtual EPC module, and the service is received according to the QoS of the default EPS bearer . Basically, the QoS of the default EPS bearer uses a generic web service. On the other hand, if a service (eg VoD) that can not be provided with QoS as the default EPS bearer is used, a dedicated EPS bearer is created and sufficient QoS is guaranteed to use the service. That is, the increase of the generation of the dedicated EPS bearer means that the packet traffic in the virtual EPC module is increasing.

트래픽 분산 제어 서버(100)는 가상 EPC 모듈1의 패킷 트래픽을 모니터링하며, 가상 EPC의 트래픽이 폭주하는 경우, 신규의 가상 EPC 모듈2을 생성하여 트래픽을 분산한다. 트래픽 분산 제어 서버(100)는 신규의 가상 EPC 모듈2을 생성하는 경우, 사용자 단말기(10)가 패킷을 송수신한 기존 가상 EPC 모듈1의 세션 연결 정보를 신규의 가상 EPC 모듈2로 제공하여 신규의 가상 EPC 모듈2를 통해 패킷의 송수신의 끊김없이 사용자 단말기(10)로 패킷을 송수신 제어한다.The traffic distribution control server 100 monitors the packet traffic of the virtual EPC module 1 and generates new virtual EPC module 2 to disperse the traffic when the traffic of the virtual EPC is congested. When generating the new virtual EPC module 2, the traffic distribution control server 100 provides the new virtual EPC module 2 with the session connection information of the existing virtual EPC module 1 in which the user terminal 10 transmits and receives the packet, And controls transmission and reception of packets to and from the user terminal 10 without interruption of transmission and reception of packets through the virtual EPC module 2.

한편, 트래픽 분산 제어 서버(100)는 생성된 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태를 실시간으로 모니터링하며, 생성된 가상 EPC 모듈 중 일부에서 트래픽이 감소하는 경우 트래픽이 감소한 가상 EPC 모듈의 세션 연결 정보를 다른 가상 EPC 모듈로 제공하여 다른 가상 EPC 모듈을 통해 끊김없이 트래픽 송수신을 제어하며, 트래픽이 감소한 가상 EPC 모듈을 삭제 제어한다.
On the other hand, the traffic distribution control server 100 monitors the traffic status of the generated virtual EPC module in real time, and when the traffic decreases in a part of the generated virtual EPC module, the session connection information of the virtual EPC module, EPC module to control traffic transmission / reception seamlessly through another virtual EPC module, and to delete / control the virtual EPC module with reduced traffic.

도 5는 본 발명에 따른 트래픽 분산 제어 서버(100)를 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다. FIG. 5 is a functional block diagram for explaining the traffic distribution control server 100 according to the present invention in more detail.

도 5를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 모니터링부(110)는 네트워크에 생성된 각 가상 EPC 모듈의 패킷 트래픽 상태를 실시간으로 모니터링한다. 모니터링부(110)는 생성된 가상 EPC 모듈, 예를 들어 가상 EPC 모듈1에서 트래픽이 폭주하여 상한 임계 트래픽을 초과하는 경우, 초과 감지 메시지를 생성하여 세션 연결 정보 획득부(130)로 제공한다.Referring to FIG. 5, the monitoring unit 110 monitors the packet traffic state of each virtual EPC module generated in the network in real time. The monitoring unit 110 generates an overdetection message and provides the overdetection message to the session connection information obtaining unit 130 when the traffic exceeds the upper limit critical traffic in the generated virtual EPC module, for example, the virtual EPC module 1.

세션 연결 정보 획득부(130)는 초과 감지 메시지에 응답하여, 상한 임계 트래픽을 초과하는 가상 EPC 모듈1의 이동 관리부로 세션 연결 정보의 정보 요청 메시지를 송신한다. 세션 연결 정보 획득부(130)는 세션 연결 정보의 요청 메시지에 응답하여 이동 관리부로부터 가상 EPC 모듈1의 세션 연결 정보를 수신하며, EPC 모듈 생성 제어부(150)로 신규 EPC 가상 모듈의 생성 요청 메시지를 송신한다.The session connection information obtaining unit 130 transmits an information request message of the session connection information to the mobility management unit of the virtual EPC module 1 exceeding the upper threshold traffic in response to the excess detection message. The session connection information acquisition unit 130 receives the session connection information of the virtual EPC module 1 from the mobility management unit in response to the session connection information request message, and transmits the creation request message of the new EPC virtual module to the EPC module creation control unit 150 .

EPC 모듈 생성 제어부(150)는 생성 요청 메시지를 수신하는 경우, 데이터베이스(170)에 프로그램되어 저장되어 있는 가상 EPC 모듈의 엔터티를 이용하여 신규 가상 EPC 모듈2을 생성한다. 신규 가상 EPC 모듈2의 생성 완료 후, EPC 모듈 생성 제어부(150)는 가상 EPC 모듈1의 세션 연결 정보를 신규 가상 EPC 모듈2의 해당 엔터티에 등록 저장한다. EPC 모듈 생성 제어부(150)는 가상 EPC 모듈1로 전송된 패킷을 신규 가상 EPC 모듈2로 전송하도록 제어하며, 가상 EPC 모듈1에서 신규 가상 EPC 모듈2로 패킷의 전송이 완료된 후 가상 EPC 모듈1의 이동 관리부로 등록 저장된 세션 연결 정보를 삭제 요청한다.When receiving the generation request message, the EPC module creation control unit 150 creates a new virtual EPC module 2 by using the entity of the virtual EPC module programmed and stored in the database 170. After the creation of the new virtual EPC module 2, the EPC module creation control unit 150 registers and stores the session connection information of the virtual EPC module 1 in the corresponding entity of the new virtual EPC module 2. The EPC module generation control unit 150 controls the packet transmitted to the virtual EPC module 1 to be transmitted to the new virtual EPC module 2, and after the transmission of the packet from the virtual EPC module 1 to the new virtual EPC module 2 is completed, And deletes the session connection information stored in the mobility management unit.

이후, 신규 가상 EPC 모듈2의 전용 EPC 베어러에 할당된 트래픽은 신규 가상 EPC 모듈2를 통해 끊김없이 송수신된다.
Thereafter, the traffic assigned to the dedicated EPC bearer of the new virtual EPC module 2 is transmitted and received seamlessly through the new virtual EPC module 2.

도 6은 본 발명에 따른 트래픽 분산 방법에서 EPC 모듈 생성 제어부와 가상 EPC 모듈1 사이에서 송수신되는 메시지를 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining a message transmitted and received between the EPC module creation control unit and the virtual EPC module 1 in the traffic distribution method according to the present invention.

도 6을 참고로 살펴보면, 모니터링부는 가상 EPC 모듈1의 엔터티, 즉 가상 EPC 모듈1을 구성하는 서빙 게이트웨이(S-GW), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(P-GW)의 트래픽 상태를 실시간으로 모니터링한다.Referring to FIG. 6, the monitoring unit monitors the traffic status of the entity of the virtual EPC module 1, that is, the serving gateway (S-GW) and the packet data network gateway (P-GW)

서빙 게이트웨이 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 중 어느 하나에서 트래픽 상태가 상한 임계 트래픽을 초과하고 있음을 감지하는 경우, 세션 연결 정보 획득부로 초과 감지 메시지를 송신한다. 세션 연결 정보 획득부는 초과 감지 메시지를 수신하는 경우, 가상 EPC 모듈1의 이동 관리부로 가상 EPC 모듈1의 세션 연결 정보를 요청하기 위한 정보 요청 메시지를 송신하며, 정보 요청 메시지에 응답하여 가상 EPC 모듈1의 이동 관리부로부터 세션 연결 정보를 수신한다.When it is detected that the traffic state exceeds the upper critical traffic, either one of the serving gateway and the packet data network gateway transmits an excess detection message to the session connection information acquisition unit. When receiving the excess detection message, the session connection information obtaining unit transmits an information request message for requesting the session connection information of the virtual EPC module 1 to the mobility management unit of the virtual EPC module 1. In response to the information request message, And receives the session connection information from the mobility management unit.

여기서 세션 연결 정보는 가상 EPC 모듈1의 전용 EPC 베어러 식별자, 가상 EPC 모듈1의 기지국과 서빙 게이트웨이(Serving Gateway, S-GW) 사이에서 패킷 송신을 위한 터널 종단점 식별자(tunnel endpoint ID), 가상 EPC 모듈의 서빙 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet Data Network Gateway, P-GW) 사이에서 패킷 송신을 위한 터널 종단점 식별자를 구비하는 것을 특징으로 한다.The session connection information includes a dedicated EPC bearer identifier of the virtual EPC module 1, a tunnel endpoint ID for packet transmission between the base station of the virtual EPC module 1 and the Serving Gateway (S-GW) And a tunnel end point identifier for packet transmission between the serving gateway and the packet data network gateway (P-GW) of the packet data network gateway (P-GW).

세션 연결 정보 획득부는 가상 EPC 모듈1로부터 세션 연결 정보를 수신하는 경우, 신규 가상 EPC 모듈2의 생성을 요청하는 생성 요청 메시지를 EPC 모듈 생성 제어부로 송신한다. 생성 요청 메시지에는 세션 연결 정보가 구비되어 있다.When the session connection information obtaining unit receives the session connection information from the virtual EPC module 1, the session connection information obtaining unit transmits a generation request message requesting the generation of the new virtual EPC module 2 to the EPC module creation control unit. The creation request message includes session connection information.

생성 요청 메시지를 수신한 EPC 모듈 생성 제어부는 데이터베이스로 프로그램되어 있는 EPC 모듈의 엔터티를 요청하기 위한 등록 요청 메시지를 송신하며, 등록 요청 메시지에 응답하여 데이터베이스로부터 EPC 모듈의 엔터티를 수신하여 신규 가상 EPC 모듈2을 생성 제어한다.
The EPC module creation control unit receiving the creation request message transmits a registration request message for requesting an entity of the EPC module programmed in the database, receives an entity of the EPC module from the database in response to the registration request message, 2 < / RTI >

도 7은 본 발명에 따른 트래픽 분산 방법에서 EPC 모듈 생성 제어부와 신규 가상 EPC 모듈2 사이에서 송수신되는 메시지를 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining a message transmitted and received between the EPC module creation control unit and the new virtual EPC module 2 in the traffic distribution method according to the present invention.

EPC 모듈 생성 제어부는 신규 가상 EPC 모듈2의 각 엔터티에 해당하는 세션 연결 정보를 등록 저장하는데, 생성한 신규 가상 EPC 모듈2의 신규 서빙 게이트웨이에 가상 EPC 모듈1의 기지국과 서빙 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자를 등록하고, 생성한 상기 신규 가상 EPC 모듈의 신규 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이에 가상 EPC 모듈의 서빙 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자를 등록하고, 생성한 신규 가상 EPC 모듈2의 이동 관리부에 가상 EPC 모듈1의 기지국과 서빙 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자, 가상 EPC 모듈1의 서빙 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자를 등록한다.The EPC module creation control unit registers and stores session connection information corresponding to each entity of the new virtual EPC module 2 and stores the session connection information corresponding to each entity of the new virtual EPC module 2 in the new serving gateway of the created virtual EPC module 2 as a tunnel end point identifier between the base station of the virtual EPC module 1 and the serving gateway Registers a tunnel end point identifier between the serving gateway of the virtual EPC module and the packet data network gateway in the new packet data network gateway of the new virtual EPC module thus created, A tunnel endpoint identifier between the base station and the serving gateway of the EPC module 1, and a tunnel endpoint identifier between the serving gateway of the virtual EPC module 1 and the packet data network gateway.

신규 가상 EPC 모듈2의 각 엔터티에 해당하는 세션 연결 정보를 완료 후, EPC 모듈 생성 제어부는 가상 EPC 모듈1의 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 패킷 포워딩 메시지를 송신하며, 패킷 포워딩 메시지를 수신한 가상 EPC 모듈1의 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이는 수신한 패킷을 신규 가상 EPC 모듈2의 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 송신한다. 신규 가상 EPC 모듈2의 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이는 수신한 패킷을 할당된 전용 EPC 베어러를 통해 서빙 게이트웨이와 기지국을 통해 사용자 단말기로 송신한다. After completing the session connection information corresponding to each entity of the new virtual EPC module 2, the EPC module creation control unit transmits a packet forwarding message to the packet data network gateway of the virtual EPC module 1, and transmits the packet forwarding message to the virtual EPC module 1 The packet data network gateway of the new virtual EPC module 2 transmits the received packet to the packet data network gateway of the new virtual EPC module 2. The packet data network gateway of the new virtual EPC module 2 transmits the received packet to the user terminal through the dedicated gateway and the base station via the dedicated dedicated EPC bearer.

이후, 사용자 단말기와 PDN 사이에서 송수신되는 패킷은 신규 가상 EPC 모듈2를 통해 끊김없이 송수신된다.
Thereafter, packets transmitted and received between the user terminal and the PDN are transmitted and received seamlessly through the new virtual EPC module 2.

한편, 상술한 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.The above-described embodiments of the present invention can be embodied in a general-purpose digital computer that can be embodied as a program that can be executed in a computer and operates the program using a computer-readable recording medium.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다.
The computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (e.g., ROM, floppy disk, hard disk, etc.), an optical reading medium (e.g. CD ROM, Lt; / RTI > transmission).

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 사용자 단말기
20: 기지국
30: 네트워크
40: PDN
110:모니터링부
130: 세션 연결 정보 획득부
150: EPC 모듈 생성 제어부
170: 데이터베이스부10: User terminal
20: Base station
30: Network
40: PDN
110:
130: Session connection information acquisition unit
150: EPC module creation control unit
170:

Claims (7)

가상 EPC(Evolved Packet Core) 모듈의 서빙 게이트웨이 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이의 트래픽 상태를 모니터링하여, 상기 서빙 게이트웨이 또는 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 중 적어도 어느 하나에서 트래픽이 상한 임계 트래픽을 초과하는지 판단하는 모니터링부;
상기 가상 EPC 모듈의 서빙 게이트웨이 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 중 적어도 어느 하나의 트래픽이 상한 임계 트래픽을 초과하는 경우, 상기 가상 EPC 모듈로부터 세션 연결 정보를 요청하여 상기 가상 EPC 모듈의 세션 연결 정보를 획득하는 세션 연결 정보 획득부;
신규 가상 EPC 모듈을 생성하고, 상기 가상 EPC 모듈의 세션 연결 정보를 상기 신규 가상 EPC 모듈에 등록하는 EPC 모듈 생성 제어부를 포함하며,
상기 EPC 모듈 생성 제어부는 상기 신규 가상 EPC 모듈에 상기 가상 EPC 모듈의 세션 연결 정보를 등록 완료 후 상기 가상 EPC 모듈로 전송된 패킷을 상기 신규 가상 EPC 모듈로 전송하도록 제어하며, 상기 가상 EPC 모듈에서 상기 신규 가상 EPC 모듈로 패킷의 전송이 완료된 후 상기 가상 EPC 모듈에 기등록 저장된 세션 연결 정보를 삭제 요청하며,
상기 신규 가상 EPC 모듈의 생성 후, 상기 모니터링부는 상기 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태 또는 상기 신규 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태를 모니터링하며,
상기 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태 또는 상기 신규 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태가 하한 임계 트패픽 이하로 감소하는 경우, 상기 EPC 모듈 생성 제어부는 상기 가상 EPC 모듈과 상기 신규 가상 EPC 모듈 중 어느 하나에서 상대방으로 세션 연결 정보를 제공하여 상기 가상 EPC 모듈 또는 상기 신규 가상 EPC 모듈 중 어느 하나를 제거하는 것을 특징으로 하는 가상 EPC 트래픽 분산 장치. A monitoring unit monitoring a traffic state of a serving gateway or a packet data network gateway of a virtual EPC (Evolved Packet Core) module to determine whether traffic exceeds an upper limit critical traffic in at least one of the serving gateway and the packet data network gateway;
When the traffic of at least one of the serving gateway or the packet data network gateway of the virtual EPC module exceeds the upper critical traffic, the virtual EPC module requests session connection information from the virtual EPC module to acquire session connection information of the virtual EPC module A connection information obtaining unit;
And an EPC module generation control unit for generating a new virtual EPC module and registering session connection information of the virtual EPC module in the new virtual EPC module,
Wherein the EPC module creation control unit controls the new virtual EPC module to transmit the packet transmitted to the virtual EPC module after completion of registration of session connection information of the virtual EPC module to the new virtual EPC module, Requesting deletion of the session connection information stored in the virtual EPC module after the transmission of the packet to the new virtual EPC module is completed,
After the generation of the new virtual EPC module, the monitoring unit monitors the traffic state of the virtual EPC module or the traffic state of the new virtual EPC module,
When the traffic state of the virtual EPC module or the traffic state of the new virtual EPC module decreases below the lower limit threshold traffic pattern, the EPC module creation control unit transmits the session information of the session between the virtual EPC module and the new virtual EPC module Wherein the virtual EPC module deletes either the virtual EPC module or the new virtual EPC module by providing connection information. 제 1 항에 있어서, 상기 가상 EPC의 트래픽 분산 장치에서
상기 가상 EPC 모듈의 트래픽 상태는 상기 가상 EPC 모듈의 전용 베어러(dedicated bearer)의 트래픽 상태인 것을 특징으로 하는 가상 EPC 트래픽 분산 장치. The method according to claim 1, wherein in the traffic distributing apparatus of the virtual EPC,
Wherein the traffic state of the virtual EPC module is a traffic state of a dedicated bearer of the virtual EPC module. 제 2 항에 있어서, 상기 가상 EPC 모듈의 세션 연결 정보는
상기 가상 EPC 모듈의 전용 베어러 식별자, 상기 가상 EPC 모듈의 기지국과 서빙 게이트웨이(Serving Gateway, S-GW) 사이에서 패킷 송신을 위한 터널 종단점 식별자(tunnel endpoint ID), 상기 가상 EPC 모듈의 서빙 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet Data Network Gateway, P-GW) 사이에서 패킷 송신을 위한 터널 종단점 식별자인 것을 특징으로 하는 가상 상 EPC 트래픽 분산 장치. 3. The method of claim 2, wherein the session connection information of the virtual EPC module
A tunnel endpoint ID for packet transmission between a base station of the virtual EPC module and a Serving Gateway (S-GW), a serving gateway of the virtual EPC module, And a tunnel endpoint identifier for packet transmission between a data network gateway (P-GW) and a data network gateway (P-GW). 삭제delete 제 3 항에 있어서, 상기 EPC 모듈 생성 제어부는
생성한 상기 신규 가상 EPC 모듈의 신규 서빙 게이트웨이에 상기 가상 EPC 모듈의 기지국과 서빙 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자를 등록하고,
생성한 상기 신규 가상 EPC 모듈의 신규 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이에 상기 가상 EPC 모듈의 서빙 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자를 등록하고,
생성한 상기 신규 가상 EPC 모듈의 이동 관리부(Mobility Management Entity, MME)에 상기 가상 EPC 모듈의 기지국과 서빙 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자, 상기 가상 EPC 모듈의 서빙 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 사이의 터널 종단점 식별자를 등록하는 것을 특징으로 하는 가상 EPC 트래픽 분산 장치.4. The apparatus of claim 3, wherein the EPC module creation control unit
Registers a tunnel end point identifier between the base station of the virtual EPC module and the serving gateway in the new serving gateway of the new virtual EPC module,
Registering a tunnel endpoint identifier between the serving gateway of the virtual EPC module and the packet data network gateway in the new packet data network gateway of the new virtual EPC module,
A tunnel end point identifier between the base station and the serving gateway of the virtual EPC module, a tunnel end point identifier between the serving gateway of the virtual EPC module and the packet data network gateway, to the Mobility Management Entity (MME) of the new virtual EPC module, Wherein the virtual EPC traffic distributing unit registers the virtual EPC traffic distributing unit. 삭제delete 삭제delete
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