KR100388859B1 - 실시간 데이터 전송 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR100388859B1 KR10-2001-0027460A KR20010027460A KR100388859B1 KR 100388859 B1 KR100388859 B1 KR 100388859B1 KR 20010027460 A KR20010027460 A KR 20010027460A KR 100388859 B1 KR100388859 B1 KR 100388859B1
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Abstract

실시간 데이터 전송 방법은 실시간 미디어 게이트웨이가 통상의 GPRS 특정 게이트웨이 외에 인터넷 백본(backbone)에 접속을 제공하는 네트워크에서 이용된다. 상기 방법은 GPRS 특정 게이트웨이를 통하지 않고 직접 실시간 게이트웨이를 지날 수 있도록 네트워크를 통과하게 함으로써 실시간 데이터 스트림내의 헤더를 바꾸는 것을 포함한다. 이는 상기 데이터 스트림이 더 많은 직접 경로를 따라 이동하게 하고 과정내 데이터 스트림에 사용되는 헤더를 단축시키는 것을 보증한다.

Description

실시간 데이터 전송 시스템 및 방법 {Real time data transmission systems and methods}
본 발명의 목적은 프로토콜의 오버헤드(overhead)를 줄이는 방법으로 개선된 실시간 데이터 전송 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 실시간 데이터 전송 시스템 및 방법에 관한 것이다.
보이스 오버 인터넷 프로토콜(VoIP) 트래픽(traffic)과 같은 제 3세대 인터넷 프로토콜 산업 중심 그룹 아키텍쳐(3G IP) 및 제 3 세대 협력 프로젝트 아키텍쳐(3G PP)를 채용하는 전화 네트워크의 구조는 네트워크내에서 상당히 긴 경로를 거친다. 이와 같이, 예를 들어 도1에 도시한 바와 같이, 이동국(T1)(2)에서 출발하며 표적국(target station)(T2)(14)에 향하는 VoIP 트래픽은 다음과 같이; 이동국(2)를 출발하여, 무선 네트워크 제어기(RNC)(4)를 통과하여 서빙 GPRS 지원 노드(serving general packet radio system supported node) SGSN(6)로 보내진다. 여기로부터 게이트웨이 GPRS 지원 노드(gateway GPRS supported node)(GGSN)(8)를 통과하여 공중 전화망(PSTN)과 상호작업하는 미디어 게이트웨이(MGW)(12)로 보내진 신호는 , 트랜스코딩(transcoding)이 필요할 때, 목적국의 목표 전화기(T2)에 도달하는 것을 만족시킨다.
상기 개략 내용과 같은 경로를 이용하는 정보의 처리는 매우 비효율적일 수 있다.
지금까지 GGSN과 VoIP 미디어 게이트웨이(MGW) 선택 사이에는 협동작업이 존재하지 않았다. (PDP 베어러를 설계(set up)시의)GGSN의 결정 및 (응용 단계 콜 제어에 의해 결정되는)MGW의 선택은 두 개의 독립된 과정이다. 그러나, 상기 정보는 이 두 지점을 지나기 때문에, 상기 결정된 GGSN 및 MGW는 최적의 정보 경로보다 떨어지는 것을 초래할 수 있다. 예를 들어, 이러한 현상은 이동국(MS) GGSN과 MGW과 삼각형을 형성할 때이다.
공중 육상 이동통신망(PLMN)(예컨대 이동전화기 교환망)에서, 트래픽은 RNC(4)와 SGSN(6) 사이의 제1 인터페이스(Iu-ps)와, SGSN(6)과 GGSN(8)사이의 제2 인터페이스(Gn)를 지나야만 한다. 그 결과로, 각 신호의 패킷(packet)의 헤더(header)는 다음의 프로토콜 스택 또는 코드의 연속을 얻는다.
실시간 전송 프로토콜/사용자 데이터그램(datagram) 프로토콜/인터넷 프로토콜/GPRS 터널링 프로토콜/사용자 데이터그램 프로토콜/인터넷 프로토콜/L1,2 (RTP/UDP/IP/GTP/UDP/IP/L1,2).
실시간 또는 음성을 제공하기 위한 상기 결과는, 리소스 이용도(resource usage)가 낮다(대략 25%)
상기 문제점은 새로운 이동 전화 시스템 아키텍쳐로 극복할수 있으며 본 출원인에 의해 동일자에 출원되어 함께 계류중인 특허 출원에 기술되어 있다. 이 시스템의 문제점은 새로운 프로토콜이 도입되어야 한다는 것이다.
본 발명의 목적은 프로토콜의 오버헤드(overhead)를 줄이는 방법으로 개선된 실시간 데이터 전송 시스템을 제공하는 것이다.
도1은 기존의 네트워크의 주요 요소의 블록도.
도2는 본 특허 출원과 함께 계류된 특허 출원에 기술된 네트워크로서 상기 네트워크의 주요 요소간의 물리적 연결을 도시한 블록도.
도3은 도2의 네트워크의 주요 요소간의 논리적 연결을 도시하는 블록도.
도4는 PSTN과 인접지에서 상호작업하는(interworking) 콜셋업 시나리오를 도시한 블록도.
도5는 PSTN과 원격지에서 상호작업하는(interworking) 콜셋업 시나리오를 도시한 블록도.
도6은 상향링크(uplink) 트래픽(traffic) 처리를 도시한 블록도.
도7은 지역 미디어 게이트웨이에서 하향링크(downlink) 트래픽 처리를 도시한 블록도.
도8은 무선망 제어기에서 하향링크 트래픽 처리를 도시한 블록도.
도9는 무선망 제어기에서 포트 번호에 기초한 졔획에 따라 하향링크 트래픽 처리를 도시한 블록도.
도10은 범용 이동전화 시스템(UMTS)에서 음성 서비스를 위한 두가지 경로를도시한 블록도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
RNC:무선망 제어기 MS: 이동국
SGSN: 서빙 GPRS 지원노드 GGSN: 게이트웨이 GPRS 지원노드
TDM-RTP MGW: 시분할 다중화 - 실시간 프로토콜 미디어 게이트웨이
RTP-RTP MGW: 실시간 프로토콜 - 실시간 프로토콜 미디어 게이트웨이
MGC: 미디어 게이트웨이 제어기 IP1: 이동국 IP 주소
IP2:목적국 IP주소 MGC: 미디어 게이트웨이 제어기
본 발명에 따른 이동국(mobile station)과 목적국(destination station) 사이에 상향링크 및 하향링크 전송을 위한 실시간 데이터 전송 시스템은 상향링크 전송에서 상기 이동국은 자신의 식별자 및 목적국의 식별자를 가지는 헤더를 생성함에 의해 페이로드(payload)를 데이터 스트림에 수반하도록 페이로드 데이터 스트림을 부가하며, 무선망 제어기는 상기 데이터 스트림 수신시에 상기 데이터 스트림을 식별하기 위해 상기 헤더에 콜 제어 시스템에서 얻은 터널 식별자를 부가시키고 그리고 나서 상기 데이터 스트림을 직접 미디어 게이트웨이로 보내며, 하향링크 전송에서 상기 미디어 게이트웨이는 상기 이동국 식별자를 가진 헤더를 포함하는 데이터 스트림 및 서빙 일반 패킷 무선 시스템 지원노드(SGSN)로부터 얻은 이동국 입력포트 식별자를 받으며, 상기 미디어 게이트웨이는 헤더내의 상기 이동국 식별자 및 상기 입력 포트 식별자 양자 모두를 상기 콜 제어 시스템에서 모두 얻게 되는 무선 네트워크 제어기의 주소와, 입력 포트 식별자와 상기 데이터 스트림을 식별하는 터널 식별자로 대체한 후 상기 데이터 스트림을 상기 무선 네트워크 제어기에 직접 보내며, 상기 무선 네트워크 제어기는 상기 헤더내의 무선 네트워크 제어 주소를 상기 SGSN을 거쳐 양자 모두 상기 콜 제어 시스템에서 얻는 상기 이동국 식별자 주소 및 입력 포트 식별자로 대체하도록 동작하고, 상기 데이터 스트림을 식별하여 상기 데이터 스트림을 상기 이동국으로 대응 무선 베어러에 보내기 위해 수신된 터널 식별자에 응답하는 실시간 데이터 전송 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 이동국과, 무선망 제어기와, 미디어 게이트웨이와, 목적국과, 콜 제어 시스템을 포함하는 네트워크에서의 실시간 데이터 전송 방법으로서, 상기 네트워크에서 헤더부와 페이로드부를 포함하는 상기 이동국과 상기 목적국 사이의 데이터 스트림의 경로는 헤더부의 내용에 의해 좌우되는, 상기 실시간 데이터 전송 방법은 이동국에서 목적국으로의 상향링크 전송시, 이동국에서 무선망 제어기로 전송된 데이터 스트림의 헤더부에 양 단말기의 식별자를 부가하는 단계와, 무선망 제어기를 통과한 데이터 스트림의 헤더에 상기 콜 제어 시스템에서 얻은 터널 식별자를 부가하는 단계와, 상기 데이터 스트림을 상기 무선망 제어기에서 미디어 게이트웨이로 진행시키는 단계를 포함하며, 목적국에서 이동국으로의 하향 전송시, 목적국으로부터 이동하는 데이터 스트림의 헤더에 양자 모두 상기 콜 제어 시스템에서 얻은 상기 이동국 식별자 및 포트 식별자를 부가하는 단계와, 상기 데이터 스트림이 상기 미디어 게이트웨이를 통과함에 따라, 상기 데이터 스트림의 헤더의 상기 이동국 식별자 및 포트 식별자를 상기 콜 제어 시스템으로부터 얻는 무선망 제어기 주소와 입력 포트 식별자와 데이터 스트림을 위한 터널 식별자로 대체하는 단계와, 상기 데이터 스트림을 무선망 제어기로 보내는 단계와, 데이터 스트림이 상기 무선망 제어기를 지남에 따라, 상기 데이터 스트림의 헤더내의 상기 무선망 제어 주소 및 포트 식별자 SGSN을 거쳐 상기 콜 제어 시스템으로부터 얻는 상기 이동 시스템 주소 및 입력 포트로 대체하는 단계와, 상기 데이터 스트림을 상기 이동국으로 진행시키는 단계를 포함하는 실시간 데이터 전송 방법을 더 제공한다.
본 발명에 따른 이동국과, 무선망 제어기와, 미디어 게이트웨이와, 목적국과, 콜 제어 시스템을 포함하는 네트워크에서의 실시간 데이터 전송 방법으로서, 상기 네트워크에서 헤더부와 페이로드부를 포함하는 상기 이동국과 상기 목적국 사이의 데이터 스트림의 경로는 헤더부의 내용에 의해 좌우되는, 상기 실시간 데이터 전송 방법은 네트워크내 한 위치에서 다른 위치로 이동함에 따라 상기 헤더부내 주소 관련 자료의 적어도 일부를 내부 주소 관련 자료로 대체시키는 단계를 포함하며, 이에 의해 상기 네트워크를 통과하는 상기 데이터 스트림의 경로 및 페이로드부에 대한 헤더부의 크기 비율을 감소시키는 실시간 데이터 전송방법을 더 제공한다.
도2에 도시된 상기 함께 계류중인 특허 출원의 네트워크는 PLMN 인터넷 프로토콜(IP) 코어(core) 또는 클라우드(cloud)(20)를 갖는다. 이 코어(20)는 이동국(22)와 무선망 네트워크 제어기(RNC)/무선 접속망(RAN) (24)과 통신한다. 상기 PLMN IP 코어(20)는 공중 교환 전화망(PSTN)/종합 서비스 디지털망(ISDN) (26)과 시분할 다중화 실시간 전송 프로토콜 미디어 게이트웨이(TDM-RTP MGW) (28)를 통해 연결되어 있다.
상기 PLMN IP 코어(20)는 인터넷 프로토콜 IP 백본망 (IP backbone network)(30)과 두 가지 경로로 연결되어 있다. 제1 경로는 실시간 전송 프로토콜-실시간 전송 프로토콜 미디어 게이트웨이(RTP-RTP-MGW)(32)를 포함하며 반면에 제2 경로는 SGSN(34),GGSN(36)을 포함한다. 미디어 게이트웨이 제어기(40)는 상기 경로들을 제어한다.
이와같이 음성 인터넷 프로토콜 트래픽이 더 작은 헤더 크기를 가지고 IP 백본에 (30)에 도달하는 것이 이해될 것이다.
도3은 제어 연결을 점선으로 도시하고, 미디어 연결을 단일의 실선으로 도시하고, 미디어 및 제어 연결을 하나는 굵고 하나는 가는 선들로 도시하여 도2에서 도시된 상기 요소간의 논리적 연결을 도시하고 있다.
각 유닛간의 인터페이스는 다음과 같다. Gx는 RNC(24)와 MGW(28) 사이의 인터페이스이며, Gy는 RNC(24)와 MGW(32) 사이의 인터페이스이다. Iu-ps는 RNC(24)와 SGSN(34) 사이의 인터페이스이다. Gn은 SGSN(34)와 GGSN(36) 사이의 인터페이스이며 Gi는 GGSN(36)과 Ip 백본(30)사이의 인터페이스이다.
도시된 바와 같이, MGW(28)및 MGW(32)는 RNC(24) 및 PLMN IP 코어(20)와 연결되어 있으므로, 어떠한 MGW는 단일한 관리(이동 전화 교환자) 영역내에서 어떠한 RNC에 송신할 수 있다.
VoIP 스트림은 PLMN IP 코어 네트워크(20)와 연결된 MGW중(28, 32)의 하나를 통해 이동할 수 있는 것이 이해될 것이다. 만약 콜 트래픽이 PSTN/ISDN 망에 직접 가고자 한다면, RTP-PSTN 게이트웨이가 사용되어질 것이다. 반대로, 만약 정보가 PSTN/ISDN 게이트웨이를 포함할 수 있는 다른 인터넷 프로토콜 종지점(end point)에 가고자 한다면, RTP-RTP MGW(32)가 사용되어야 할 것이다. MGW(28, 32)의 두가지 형태 모두는 트랜스코딩(transcoding) 기능을 수행한다.
각 VoIP를 위한 MGW는 각 통신 기간동안 정박 지점(anchoring point)이 될 것이다. 선택된 MGW는 GGSN(36)을 거쳐 GSN(34)으로부터 지시를 받는 MGC(40)의 제어하에 어느 한 RNC(24)에서의 VoIP 스트림을 동일 시스템에서의 다른 것으로 바꿀수 있다.
도2에서 도시한 상기 시스템을 동작시키기 위해, 많은 새로운 절차의 제공이 필요하다.
이동국과 그의 목적 단말기간의 어떠한 콜을 셋업하기 위해, 콜 셋업뿐 아니라 베어러 셋업(bearer setup) 역시 필요하며 이하 설명될 것이다.
베어러 셋업(Bearer setup)
인터넷 프로토콜(IP) 베어러(bearer)는, 데이터 패킷을 전송하는 데이터 세션(session)을 셋업하기 위한 제1 단계로서 필요하므로 패킷 데이터 제어 PDP 콘텍스트(context)는 GPRS를 위한 일반적인 방법에서 셋업된다. 상기 콘텍스트는 요구되는 바와 같은 서비스 송신을 위한 서비스 품질(QoS) 특성과 관련될 수 있다.
콜셋업 절차의 제1 단계후에, 새로운 또는 개조된 베어러(PDP 콘텍스트)는특히 VoIP 미디어 트래픽을 요구하게 될 것이다(이는 특별한 PDP 형태로 표시될 수 있다.). 상기 베어러의 형태는 일반적인 방법과 다른 취급의 대상이다. 실제의 미디어 경로는 RNC(24) 및 두 개의 MGW(28, 32)중 하나 사이에서 직접 이동하기 때문에, SGSN(34)뿐 아니라 GGSN(36)도 실제로 그를 위한 리소스 할당을 필요로 하지 않는다. 단지 제어 기능만이 SGSN(34) 및 GGSN(36)에 의해 수행되는 것을 필요로 한다. 두 개의 터널 ID(TID) 즉 GPRS 터널링 프로토콜 식별자는 일반적인 방법과 같이 할당된다.
VoIP 미디어 트래픽의 PDP 콘텍스트 셋업 요구를 수신시에, SGSN(34)는 MGC(40)에 지시하고 상기 MGC는 사용되는 지역 MGW와 RNC(24) 사이의 리소스를 확보하라고 MGW(28) 또는 MGW(32)에 지시한다.
상기 베어러에서 트래픽 처리는, 콜 셋업 절차가 한번 완성되면 이후 SGSN(34)에 의해 지시 및 제어된다.
콜 셋업(call setup)
라우팅 결정에 관한 콜셋업 절차는 항상 지역 MGW를 콜(트래픽) 경로로 가져오도록 동작하기 때문에 일반적인 또는 표준 VoIP 콜 제어 절차와 다르다. 콜 라우팅 방법은 두 가지 가능한 시나리오를 고려하여 이하 설명되어진다.
제1 콜 셋업 시나리오는 PSTN/ISDN 망(26)과의 상호작업을 포함하며, 도4에 도시되어 있다. 상기 콜 절차를 셋업함에 있어, 이하의 정보 획득이 요구된다.
(a) 이동국(22)의 인터넷 프로토콜 주소(IP1);
(b) 선택된 미디어 게이트웨이(28)의 인터넷 프로토콜 주소(IP2);
(c) 이동국(22)에서의 하향 링크 미디어 트래픽을 위한 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP) 포트 번호,(port1);
(d) 게이트웨이(28)에서의 상향링크 미디어 트래픽을 위한 UDP 포트 번호,(port2);
(e) 게이트웨이(28)를 PSDN/ISDN 망(22)에 연결하는 트렁크의 트렁크 멤버(trunk-id).
콜이 이동국(22)에서 발생하는 경우에는, 다음의 상위 단계 및 일반 절차가 실행된다.
이동국(22)는 CC(콜 제어) 서버(38)에 콜 요청을 개시하고, 상기 서버는 수신측 번호 및 IP 주소(IP1)를 가진다..
상기 CC 서버(38)는 상기 수신측 번호를 분석하고, 만약 PSDN/ISDN 망(26)과의 인접지에서 상호작업인 것이 결정되면, 부하 평형(load balancing)/용량/지원 코덱(supported codec)등에 기초하여 게이트웨이(28)(IP2)를 식별한다.
상기 CC 서버(38)는, 사용될 콜 발신 프로토콜(call signalling protocol)에 고유한 메시지를 이용하는 미디어 경로를 셋업하기 위해, 상기 이동국(22) 및 상기 식별된 게이트웨이(28)를 제어하는 미디어 게이트웨이 제어기(MGC)(40)에 신호를 보내며, 그 결과로 상기 미디어 경로는 상기 게이트웨이(28), 포트번호(port1) 및 포트번호(port2), TDM 트렁크 번호(trunk-id)를 포함할 것이다.
상기 콜이 이동국(22)에서 제거되는 경우, 다음의 상위단계 및 일반 절차가실행된다:
상기 PSTN/ISDN 망(22)으로부터의 콜 요청은 수신측 번호를 가지는 발신 게이트웨이(도시 생략)를 거쳐 CC 서버(38)에 도달한다.
상기 CC 서버(38)는 상기 수신측 번호를 분석하고 이를 상기 CC서버(38)내 국지적으로 가용한 데이터로부터 상기 이동국(22)의 IP 주소(IP1)에 맵핑한다.
상기 CC 서버(38)은 예컨대 부하 평형/용량/지원 코덱등에 기초한 게이트웨이(28)의 주소(IP2)를 역시 식별한다.
상기 CC 서버(38)은, 사용될 콜 발신 프로토콜(call signalling protocol)에 고유한 메시지를 이용하는 미디어 경로를 셋업하기 위해, 이동국(22) 및 (상기 식별된 미디어 게이트웨이(28)을 제어하는)게이트웨이 제어기(40) 에 신호를 보내며, 그 결과로 상기 미디어 경로는 선택된 게이트웨이(28)와 결정될 포트번호(port1) 및 포트번호(port2)를 포함할 것이다.
제2 콜 셋업 시나리오는 PSTN/ISDN 망(22)과 원격적으로 상호작업을 가지며 도5에 도시되어 있다. 이 경우에, 제2 게이트웨이(28)는 자신의 콜 제어(CC) 서버(39)와 함께 관련된다.
콜 절차의 셋업(콜 라우팅을 포함하여)에 있어서 다음의 정보 획득이 필요하다.
(a) 이동국(22)의 인터넷 프로토콜 주소(IP3);
(b) 인접 RTP-RTP 미디어 게이트웨이(32)의 인터넷 프로토콜 주소(IP4);
(c) 원격지 게이트웨이(28)의 인터넷 프로토콜 주소(IP5);
(d) 이동국(22)에서의 하향링크 트래픽 미디어를 위한 UDP 포트 번호(port3);
(e) 게이트웨이(32)에서의 상향링크 미디어 트래픽을 위한 UDP 포트 번호(port4);
(f) 원격지 게이트웨이(28)에서의 상향링크 미디어 트래픽을 위한 UDP 포트번호(port5);
(g) 네트워크(26)에서 제1 즉 인접 게이트웨이(32)로의 하향링크를 위한 UDP 포트번호(port6).
이동국(22)의 통화 발생을 위해, 다음의 상위단계 및 일반 절차가 실행된다.
상기 이동국(22)는 CC 서버(38)에 콜 요청을 개시하고, 상기 서버는 수신측 번호와 그 IP 주소(IP3)를 가진다.
그리고 나서 상기 CC 서버(38)는 PSTN 망(26)과의 인접지에서의 상호작업이 필요한지를 살피기 위해 상기 수신측 번호를 분석하고, 만약 그렇지 않으면 (IP 주소(IP4)를 가진 인접 게이트웨이가 CC 서버(38)에 의해 식별된다.
인접 CC 서버(38)는 다른 하나의 (원격지의) CC 서버(39)와 접속하고, 서버(39)는 원격지 게이트웨이(28) 및 그 IP 주소(IP5)를 확인한다.
인접 CC 서버(38)는 상기 이동국(22) 및 사용될 콜 발신 프로토콜에 특정된 메시지를 이용하여 (인접 게이트웨이(32)를 제어하는)미디어 게이트웨이 제어기(40)에 신호를 보내며, 그 결과로 상기 미디어 경로는 인접 게이트웨이(32)를 포함할 것이며 포트번호(port3, port4)가 결정될 것이다.
인접 CC 서버(38)는 이용될 콜 발신 프로토콜에 특정된 메시지를 이용하여 원격지 CC 서버(39)에 신호를 보내며, 그 결과로 포트번호(port5, port6)가 결정된다.
이동국(22) 콜을 제거하기 위해, 다음의 상위단계 및 일반 절차가 실행된다.
원격지 CC 서버(39)로부터의 상기 콜 요청이 인접지 CC 서버(38)에 수신측 번호를 포함하여 IP 연결을 거쳐 도달한다.
인접 CC 서버(38)는 수신측 번호를 분석하고 이를 이동국 IP 주소(IP3)에 맵핑한다.
인접 CC 서버(38)는 지역 게이트웨이 주소(IP4)를 예컨데 부하 평형/용량/지원 코덱을 기초하여 식별한다.
인접 CC 서버(38)는 사용될 콜 발신 프로토콜에 특정된 메시지를 이용하여 원격 CC 서버(39)에 신호를 보내며, 그 결과로 원격지 게이트웨이(28)의 IP 주소(IP5), 포트 번호(port5), 포트 번호(port6)이 결정된다.
상기 인접 CC 서버(38)는 이용될 콜 발신 프로토콜에 특정된 메시지를 이용하여 이동국(22)에 신호를 보내며, 그 결과로 상기 미디어 경로는 인접 게이트웨이(28)가 포함되고 포트번호(port3), 포트번호(port4)가 결정된다.
상기 콜 셋업 절차후에, 상기 콜(미디어 경로)의 (다수의 게이트웨이 및 포트번호의 IP 주소를 반영한) 라우트가 결정된다. 그리고 나서 (인접지) CC 서버(38)은 GGSN(36) 및 SGSN(34)에 미디어 스트림의 상기 (전송 주소)항목을 통지하고, 그러면 상기 항목은 RNC(24) 및 RNC(24)와 지역 게이트웨이(32)사이의 PLMNIP CN(core network)(20)를 거쳐 전송 트래픽에 관련된 지역 게이트웨이(28)에 직접 지시한다.
상기에 설명한 바와 같이, VoIP 미디어는 현재 미디어 게이트웨이와 RNC(24)사이에서 , SGSN(34) 및 GGSN(36)을 지나지 않고 직접 PLMN IP 코어(20)위로 전송된다. 상기 배열의 장점은 미디어 스트림이 이동해야하는 요소 개수 감소와 미디어 게이트웨이와 RNC(24)간의 미디어 전송이 더 짧은 프로토콜 스택상에서 가능하고 이로 인해 프로토콜 오버헤드를 줄일수 있는 결과를 가져오는 것이다.
상기 트래픽의 전송을 최적화하기 위해서, 두가지의 독립적인 방법을 이하 설명한다.
제1 방법은 GPRS 터널링 프로토콜 식별자(GTP TID)에 기초한 데이터 스트림 식별단계를 포함하고 이하와 같이 동작한다.
통지 후에, 설정된 VoIP 경로(전송 주소) SGSN(34)는 VoIP 세션을 설정하기 위한 상향링크 및 하향링크 트래픽 경로에 대응하는 두 개의 TID(GTP 터널 ID)을 식별한다. 그리고 나면 SGSN(34)는 RNC(24) 및 (인접)MGW를 (미디어 게이트웨이 제어기를 거쳐) 미디어 트래픽이 특별히 최적화된 방법으로 처리하도록 제어할 수 있으며, 이하 설명한다.
상향링크 트래픽 처리를 위해, SGSN(34)는 RNC(24)에 VoIP 세션의 상향링크를 위한 터널 ID인 GTP TID를 통지한다. 이 TID를 얻은 RNC(24)는 상기 TID와 관련된 특정 RAB로부터 도착한 트래픽을 처리할수 있게 된다. 상기 RAB를 위한 트래픽 처리는 이하와 같다.(도6 참조)
VoIP 패킷(50)은 일반적으로 이동국(22)로부터 노드(B)를 거쳐 RNC에 도달한다. 각 패킷에 대하여, 상기 RNC(24)는 L1 및 L2 헤더를 떼어내고 사용자 레벨 IP 패킷을 얻는다. 사용자 레벨 IP 패킷은 일반 IP 라우팅 방법으로 지역 MGW(28)에 라우팅 될 것이다.(그 결과로 Gx 인터페이스 위의 L1 및 L2 헤더가 사용될 것이다.)
하향링크 트래픽 처리는 지역 미디어 게이트웨이 및 RNC(24)에서 이뤄지는 것을 요한다. 미디어 게이트웨이에서의 트래픽 처리를 위해서, SGSN(34)은 GGSN(36)을 거쳐 지역 게이트웨이에 다음의 동작을 취하도록 지시한다:
만약 지역 미디어 게이트웨이가 TDM-RTP MGW이면, TDM 트렁크와 (IP1, port1) 사이의 연결은 (도7a에 도시된 바와 같이) (, port-x)로 스위칭 되는 것을 요한다. 상기 포트 번호(port-x)는 상기 지역 MGW 또는 사용상 충돌이 없는 한 다른 어떤 수단에 의해 결정된다.
만약 지역 미디어 게이트웨이가 RTP-RTP MGW이면, MGW에 들어오는 RTP 스트림과 (IP1, port1) 사이의 연결은 (도7b에 도시된 바와 같이) (, port-x)로 스위칭될 것을 요한다. 상기 포트 번호(port-x)는 지역 MGW 또는 사용상 충돌이 없는 한 다른 어떤 수단에 의하여 결정된다.
SGSN(34)은 그리고 나서 상기 지역 MGW에 VoIP 세션의 하향링크 트래픽을 위한 터널 ID인 TID를 통지한다. 그러면 상기 지역 MGW는 상기 TID를 상기 연결의 각각의 하향링크 실시간 전송 프로토콜(RTP) 패킷에 삽입한다. 상기 TID(4 bytes)는 확장 RTP 헤더 필드(extended RTP header field) 또는 현존하는 RTP 헤더 필드로서삽입되어 될 수 있다. 확장 또는 재사용후의 상기 RTP는 RTP+로 칭한다.
RNC(24)에서, 하향링크 트래픽은 (도8을 참조하여) 다음과 같이 처리된다:
SGSN(34)는 RNC(24)에 VoIP 세션의 하향링크 트래픽을 위한 터널 ID인 TID 및 목적국 전송 주소(IP1, port1)를 통지한다. 상기 RNC(24)는 차후의 사용을 위해 상기 맵핑을 보유한다.
지역 미디어 게이트웨이로 들어오는 각 RTP+/UDP/IP 패킷에 대하여, 게이트웨이에 의해 삽입된 TID가 체크되고, 목적국 전송 주소(IP1, port1)에 맵핑된다. 그리고 나서 TID 필드가 제거되거나 또는 상기 RTP가 재사용되면 적절한 값이 정해진다(이로 인해, 원래의 RTP 패킷은 복구된다.). 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP) 목적국 포트번호는 port1로 대체되고 IP 목적국 주소는 IP1로 설정된다. 새로운 RTP/UDP/IP 패킷은 RAB에 들어가며, 이는 TID와 관련된다.
제2 방법은 포트번호에 기초한 스트림 식별단계를 포함하며 이하와 같이 동작한다:
설정된 VoIP 트래픽 경로(전송 주소)의 통지후에, SGSN(34)은 RNC(24) 및 (게이트 제어기를 거쳐) 미디어 트래픽을 특별히 최적화된 방법으로 처리하도록 지역 미디어 게이트웨이를 제어할 수 있다. 상기 상향 링크 처리는 정확히 (스트림 식별단계를 위해 TID를 이용하는) 상기 제1 방법과 동일하지만 하향링크 처리는 다른 점이 있다.
하향링크 처리는 지역 게이트웨이(MGW) 및 RNC(24)에서 이뤄지는 것이 필요하며, 이는 다음과 같이 실행된다.
지역 미디어 게이트웨이를 처리함에 있어서, 상기 SGSN(34)는 GGSN(36)을 거쳐 지역 게이트웨이에 다음과 같이 지시한다.
만약 지역 미디어 게이트웨이가 TDM-RTP MGW이면, 상기 TDM 트렁크와 (IP1, port1) 사이의 연결은 도 7(a)에 도시된 바와 같이 (, port-x)로 스위칭된다. 상기 포트번호(port-x)는 SGSN(34)에 의해 제공된다.
만약 지역 미디어 게이트가 RTP-RTP MGW이면, 미디어 게이트웨이에 들어오는 RTP 스트림과 (IP1, port1)사이의 연결은 도7(b)에 도시된 바와 같이 (IPRNc, port-x)로 스위칭된다. 포트번호(port-x)는 SGSN(34) 또는 GGSN(36)에 의해 제공된다.
RNC(24)에서, 하향링크 트래픽은 다음과 같이 (도9를 참조하여)처리된다:
SGSN(34)는 RNC(24)에 다음의 정보를 제공한다: VoIP 세션의 하향링크를 위한 터널 ID인 TID, 목적국 전송 주소(IP1, port1), 그리고 상기 VoIP 세션을 위해 SGSN(34)에 의해 할당된 포트번호(port-x)가 그것이다. 상기 RNC(24)는 이러한 정보를 차후의 사용을 위해 보유한다.
지역 미디어 게이트웨이에서 들어오는 각각의 RTP/UDP/IP 패킷을 위해, UDP 포트번호(port-x)가 체크되고 목적국 전송주소(IP1, port1)로 맵핑된다. 상기 UDP 목적국 포트번호는 port1 및 IP1으로 설정된 IP 목적국 주소로 대체된다. 새로운 RTP/UDP/IP 패킷은 그리고 나서 RAB에 들어가고, 상기 RAB은 TID와 관련된다.
범용 이동 전화 시스템(UMTS)에서 VoIP를 지원하는 최신의 아키텍쳐는 UMTS PS 영역에 VoIP 서비스 영역을 덧씌운 것이다(도10을 참조). VoIP 서비스 영역은CSCF(call state control function)/발신 게이트웨이를 포함하는 몇몇의 구성부를 가지고 있다.
상기 CSCF는 콜 제어 기능과 부가적인 특징(예컨데, 콜 발송, 콜 대기, 다중 방식 콜)을 제공한다.
상기 CSCF는 주소 지정 전환, 콜을 달성시키기 위한 허락과 같은 허용 제어(admission comtrol)를 포함하는 기능을 제공할 것이며, 대역폭 제한, 게이트웨이 관리 및 제어, 콜 발신 , 콜 관리, 기록, 로깅(logging)을 설정할 것이다.
발신 게이트웨이는 발신 상호작업 및 PSTN/ISDN으로의 인터페이스를 제공할 것이다.
미디어 게이트웨이는 프로토콜 및 미디어 변환을 포함하는 많은 서비스를 제공할 것이다. 상기 엔터티(entity)는 (패킷 TDM 방식으로)양방향 동기/비동기 컨버세이션(bi-directional synchronous/asynchronous conversation) 및 제어(SS7) 인터페이스/연결 관리를 포함하는 발신 상호작업 기능을 제공하게 될 것이다.
본 명세서와 도면에서 설명한 구성요소의 조합과 배열에서의 변경은 이뤄질수 있으며, 본 발명의 취지와 범위 및 이하에 정의된 청구의 범위에서 벗어나지 않고 개시된 실시예에서 변경은 이뤄질수 있다는 것이 이해될 것이다.
상기 서술된 본 발명에 따르면 프로토콜 오버헤드를 줄임으로서 리소스 이용도를 높이며 상황에 따라 VoIP 트래픽 경로의 최적화를 기할 수 있다.

Claims (4)

  1. 이동국(mobile station)과 목적국(destination station) 사이에 상향링크 및 하향링크 전송을 위한 실시간 데이터 전송 시스템에 있어서,
    상향링크 전송에서 상기 이동국은 자신의 식별자 및 목적국의 식별자를 가지는 헤더를 생성함에 의해 페이로드(payload)를 데이터 스트림에 수반하도록 페이로드 데이터 스트림을 부가하며,
    무선망 제어기는 상기 데이터 스트림 수신시에 상기 데이터 스트림을 식별하기 위해 상기 헤더에 콜 제어 시스템에서 얻은 터널 식별자를 부가시키고 그리고 나서 상기 데이터 스트림을 직접 미디어 게이트웨이로 보내며,
    하향링크 전송에서 상기 미디어 게이트웨이는 상기 이동국 식별자를 가진 헤더를 포함하는 데이터 스트림 및 서빙 일반 패킷 무선 시스템 지원노드(SGSN)로부터 얻은 이동국 입력 포트 식별자를 받으며,
    상기 미디어 게이트웨이는 헤더내의 상기 이동국 식별자 및 상기 입력 포트 식별자 양자 모두를 상기 콜 제어 시스템에서 모두 얻게 되는 무선 네트워크 제어기의 주소 및, 입력 포트 식별자와 상기 데이터 스트림을 식별하는 터널 식별자로 대체한 후 상기 데이터 스트림을 상기 무선 네트워크 제어기에 직접 보내며,
    상기 무선 네트워크 제어기는 상기 헤더내의 무선 네트워크 제어 주소를 상기 SGSN을 거쳐 양자 모두 상기 콜 제어 시스템에서 얻는 상기 이동국 식별자 주소 및 입력 포트 식별자로 대체하도록 동작하고, 상기 데이터 스트림을 식별하여 상기데이터 스트림을 상기 이동국으로 연결하는 대응 무선 베어러(bearer)에 보내기 위해 수신된 터널 식별자에 응답하는 실시간 데이터 전송 시스템.
  2. 이동국과, 무선망 제어기와, 미디어 게이트웨이와, 목적국과, 콜 제어 시스템을 포함하는 네트워크에서의 실시간 데이터 전송 방법으로서, 상기 네트워크에서 헤더부와 페이로드부를 포함하는 상기 이동국과 상기 목적국 사이의 데이터 스트림의 경로는 헤더부의 내용에 의해 좌우되는, 상기 실시간 데이터 전송 방법에 있어서,
    이동국에서 목적국으로의 상향링크 전송시,
    이동국에서 무선망 제어기로 전송된 데이터 스트림의 헤더부에 양 단말기의 식별자를 부가하는 단계와,
    무선망 제어기를 통과한 데이터 스트림의 헤더에 상기 콜 제어 시스템에서 얻은 터널 식별자를 부가하는 단계와,
    상기 데이터 스트림을 상기 무선망 제어기에서 미디어 게이트웨이로 진행시키는 단계를 포함하며,
    목적국에서 이동국으로의 하향 전송시,
    목적국으로부터 이동하는 데이터 스트림의 헤더에 양자 모두 상기 콜 제어 시스템에서 얻은 상기 이동국 식별자 및 포트 식별자를 부가하는 단계와,
    상기 데이터 스트림이 상기 미디어 게이트웨이를 통과함에 따라, 상기 데이터 스트림의 헤더의 상기 이동국 식별자 및 포트 식별자를 상기 콜 제어 시스템으로부터 얻는 무선망 제어기 주소와 입력 포트 식별자와 데이터 스트림을 위한 터널 식별자로 대체하는 단계와,
    상기 데이터 스트림을 무선망 제어기로 보내는 단계와,
    데이터 스트림이 상기 무선망 제어기를 지남에 따라, 상기 데이터 스트림의 헤더내의 상기 무선망 제어 주소 및 포트 식별자 SGSN을 거쳐 상기 콜 제어 시스템으로부터 얻는 상기 이동 시스템 주소 및 입력 포트로 대체하는 단계와,
    상기 데이터 스트림을 상기 이동국으로 진행시키는 단계를 포함하는 실시간 데이터 전송 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 수신된 상기 데이터 스트림을 식별하고 이를 상기 이동국으로 연결하는 대응 무선 베어러를 따라 보내기 위해, 상기 무선망 제어기로 하여금 상기 콜 제어 시스템으로부터 수신한 상기 터널 식별자 데이터에 응답하도록 하는 단계를 더 포함하는 실시간 데이터 전송방법.
  4. 이동국과, 무선망 제어기와, 미디어 게이트웨이와, 목적국과, 콜 제어 시스템을 포함하는 네트워크에서의 실시간 데이터 전송 방법으로서, 상기 네트워크에서 헤더부와 페이로드부를 포함하는 상기 이동국과 상기 목적국 사이의 데이터 스트림의 경로는 헤더부의 내용에 의해 좌우되는, 상기 실시간 데이터 전송 방법에 있어서,
    네트워크내 한 위치에서 다른 위치로 이동함에 따라 상기 헤더부내 주소 관련 자료의 적어도 일부를 내부 주소 관련 자료로 대체시키는 단계를 포함하며, 이에 의해 상기 네트워크를 통과하는 상기 데이터 스트림의 경로 및 페이로드부에 대한 헤더부의 크기 비율을 감소시키는 실시간 데이터 전송방법.
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