KR100396930B1 - 3세대 또는 차세대 원격 통신 네트워크의 자원 예약 방법 - Google Patents

3세대 또는 차세대 원격 통신 네트워크의 자원 예약 방법 Download PDF

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Abstract

UMTS에서, 자원 예약은 일반적인 QoS 시그널링 프로토콜로서 RSVP를 사용함으로서 PDP 컨텍스트(PDP context)를 활성화하기 위해 제공된다. RSVP 메시지들은 GGSN(24) 또는 SGSN(26) 둘 중 하나에서 필터링된다.

Description

3세대 또는 차세대 원격 통신 네트워크의 자원 예약 방법{Resource reservation in 3G or future generation telecommunication network Ⅱ}
본 발명은 인터넷 프로토콜(IP; Internet Protocol)을 동작시키는 원격 통신 네트워크들에 관한 것이며, 특히 자원들을 예약하는 방법에 관한 것이다.
유니버설 이동 통신 시스템(UMTS; Universal Mobile Telecommunications System)과 같은, 3세대(3G) 원격 통신 네트워크들에서, 광 대역폭은 음성에 더하여 데이터 및 멀티미디어와 같은 서비스들을 위해 제공된다. 요청된 서비스 품질(QoS; Quality of Service)을 사용자들에게 제공할 필요가 명백히 있지만, IP 네트워크에서, 자원들에 대한 경합(contention)이 해결되지 않는다면, QoS는 보증될 수 없다.
일반적으로 IP 네트워크들 또는 인터넷에서, 자원 예약 프로토콜(RSVP; Resource reSerVation Protocol)은 네트워크가 자원들을 예약하여 QoS를 제공하도록 하는데 사용된다. RSVP는 국부적으로 QoS 제어하는데 사용될 수 있으며 또는 IP 네트워크들에 걸쳐 사용될 수도 있다.
RSVP는 종단간 프로토콜(end to end protocol)이며 도 1에 도시되어 있다. 송신측 사용자(10)는 수신측 사용자(12)에게 메시지 PATH를 보낸다. PATH 메시지는 사용자(10)로부터 전송될 트래픽 거동(behavior)을 나타내기 위해 Tspecs와 같은 트래픽 특성 정보를 운반한다. 수신측 사용자가 PATH 메시지를 수신하면, 이는 FlowSpecs와 같은 QoS 요청들을 포함하는 RESV 메시지를 보낸다. 실제로, 송신측 및 수신측 사용자들(10, 12)은 PATH 및 RESV 메시지들이 UMTS내의 몇몇 노드들을 통과하도록 멀리 떨어진 장소에 위치할 수 있다. 각 노드가 메시지들 중 한 메시지를 수신하면, 그 노드내에 적절한 자원들이 예약될 수 있는지 여부에 관하여 결정한다. 이것이 가능하면, 메시지들은 PATH 메시지에 대해서는 다음 홉(hop)으로 중계되고 RESV 메시지에 대해서는 이전 홉(hop)으로 중계된다. RESV 메시지가 송신측 사용자(10)에 도달하면, 이는 데이터를 송신하기 시작한다.
주기적인 리프레시 메시지들이 그 다음 QoS 상태가 설정된 각 노드에서 그 QoS 상태를 유지하기 위해 송신된다.
GPRS/UMTS내의 RSVP의 사용에 있어서 기본적인 요구는 PDP(Packet Data Protocol; 패킷 데이터 프로토콜) 콘텍스트 활성화/수정/삭제 절차와 같은 기존의 시그널링 프로토콜들을 대체하지 않지만 그것과 상호 작용해야 한다는 것이다.
RSVP을 일반 QoS 시그널링 메커니즘으로서 사용하는 종래의 제안들은 RSVP 메시지들을 인터셉트하기 위해 그리고 PDP 컨텍스트 활성화 절차를 활성화시키기 위해 GGSN 또는 SGSN에 첨부된 부가적인 RSVP 시그널링 요소를 요청하여, 부가적인 인터페이스들 및/또는 프로토콜들이 요청되며, 그 결과 시스템이 매우 복잡하게 되고, 구현 및 네트워크 관리 비용들이 증가하게 된다는 결점이 있다. 그 다음 다른 결점은 RSVP 시그널링 요소를 인식하기 위해 애플리케이션이 수정되어야 하며, 따라서 GPRS/UMTS를 인식해야 하고, 이는 애플리케이션의 범위를 제한하고 애플리케이션을 일반적이지 않게 한다는 점이다.
2000년 3월 6-9일 도쿄에서의 TSG-SA Working Group meeting no. 12에서 그리고 2000년 3월에 출원된 계류중인 특허 출원에서, 출원인은 RSVP의 투명한 수송(transparent transport)의 개념을 "피기백킹(piggybacking)"으로 칭한 기술로 개시하고 있으며; 그 기술에서, QoS 요청의 적어도 데이터 오브젝트 컨텐트는 RSVP 메시지들이며, 이는 PDP 컨텍스트 메시지들내에서 피기백되며, 그 피기백된 메시지들은 MT(Mobile Terminal; 이동 단말)와 게이트웨이 GPRS 노드(Gateway GPRS Node)에서 필터링된다.
본 발명의 목적은 기존의 아키텍처 또는 QoS 절차들에 대한 영향을 없애거나 최소화하는 3세대 또는 차세대 무선 이동 네트워크들, 예를 들어 UMTS에서 자원들을 예약하는 대안적인 방법을 제공하는 것이며, 이는 그 방법을 지원하는 것과 연관된 임의의 여분의 시그널링 트래픽을 최소화하고, 적절한 기존의 프로토콜이 사용되도록 허용한다.
본 발명에 따라, 3세대 또는 차세대의 원격 통신 네트워크에서, 이동 단말과 멀리 떨어진 사용자 사이를 통과하는 사용자 트래픽에 대해 자원들을 할당하는 방법에 있어서, 네트워크의 지원 노드 및/또는 이동 단말이 각 패킷을 필터링하고, 패킷이 임의의 QoS 요청을 포함하는지를 결정하고, 그렇다면 그 요청을 처리하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
첨부한 도면들에서, 도 1은 RSVP의 동작을 도시한다. 본 발명은 도면들 2, 3 및 4를 참조하여, 단지 예로서 기술되어질 것이다.
도 1은 RSVP의 동작을 도시한 도면.
도 2는 제어 플레인(plane)에 대한 UMTS QoS 아키텍처를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 GGSN에서 필터링을 갖는 업링크에 있어서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메시지들의 교환을 도시한 도면.
도 4는 SGSN에서 필터링을 갖는 업링크에 있어서 도 3의 변형예를 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20 : UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)
22 : CN(Core Network)
24 : GGSN(Gateway GPRS Support Node)
26 : SGSN(Serving GPRS Support Node)
28 : UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)
30 : MT(Mobile Terminal)
32 : TE(Terminal Equipment)
도 2에서 UMTS(20)는 게이트웨이 GPRS 지원 노드(Gateway GPRS Support Node; GGSN)(24)와 서빙 GPRS 지원 노드(Serving GPRS Support Node; SGSN)(26)에 의해 형성된 코어 네트워크(Core Network; CN)(22)를 포함하며; 지상 무선 액세스 네트워크(UMTS Terrestrial Radio Access Network; UTRAN)(28)도 있다. MT(30)는 무선 인터페이스를 통해 UTRAN(28)과 통신한다. MT(30)는 비 UMTS(non-UMTS)의 특정 애플리케이션들을 실행할 수 있는 단말 장치(Terminal Equipment; TE)(32)에 접속된다. MT(30)는 UMTS이며, TE(32)에서 채널로, 적절하게는 UMTS로, 통상적으로는 무선 액세스 네트워크로 트래픽을 처리할 수 있다.
GGSN(24)은 외부 네트워크(40)와 통신한다.
UMTS(20)는 MT(30)와 UMTS 네트워크(20) 사이의 QoS를 협상하고 QoS 제어를 활성화하기 위해 통상 애플리케이션 사양의 패킷 데이터 프로토콜(Packet Data Protocol; PDP) 컨텍스트(context)를 동작시킨다.
도 3의 구성에서, MT(30) 및 GGSN(24) 둘 다는 각각 임의의 QoS 컨텐트를 체크하기 위해 인입 패킷을 필터링한다: 이러한 컨텐트가 존재하면, MT 또는 GGSN은 RSVP 프로토콜 절차를 사용하여 RSVP 처리 엔티티들(entities)과 상호 작용함으로서 요청을 처리한다. QoS 컨텐트가 존재하지 않는다면 패킷은 다음 홉(hop)으로 중계된다.
패킷이 외부 네트워크(40)로부터 GGSN(24)에 도달하면, GGSN은 IP 패킷의 프로토콜 ID를 체크한다. 프로토콜 ID가 RSVP 메시지(프로토콜 ID=46)를 반송하는 것을 나타내는 경우, GGSN은 네트워크 개시 PDP 컨텍스트 설정을 활성화시키기 시작할 것이며, 즉, GGSN은 RSVP 메시지내의 QoS(예를 들어 Tspecs of IntServ)를 추출하고, 그것을 트래픽 특성화(traffic characterisation)에 적용한다. PDP 컨텍스트 활성화가 설정된 후, GGSN은 수신된 RSVP 메시지를 의도된 리모트 엔드(remote end)로 중계할 것이며, 그 리모트 엔드는 기존의 자원 이용 가능성 및/또는 애플리케이션 요건들에 따라 메시지에 응답할 것이다. RESV 메시지를 수신하면, GGSN은 FlowSpecs if IntServ와 같은 QoS spec를 추출하고 Qos 요건들을 적용한다.
도 3은 외부 네트워크로부터 PATH 메시지가 GGSN(24)에 수신될 때, 대응하는 PDP 컨텍스트가 존재하지 않는 경우 다운링크 방향으로 QoS 제어의 상황을 도시한다. GGSN은 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit; PDU) 통보 요청 메시지를 SGSN(26)에 보낸다. SGSN(26)은 요청 2차 PDP 컨텍스트 활성화 메시지를 MT에 보낸다. MT(30)는 PATH 메시지를 추출하고 그것을 TE(32)에 보내며, 그 TE(32)는 RESV 메시지로 응답하며, 이는 MT가 인터셉트하며; MT는 PDP 컨텍스트 파라미터들을 결정하고 PDP 컨텍스트를 초기화한다. MT에 의해 기존의 2차 PDP 컨텍스트가 수정되거나 새로운 2차 PDP 컨텍스트가 생성되고, UTRAN(28)을 통해 SGSN에 전송된다. SGSN은 PDP 컨텍스트 요청을 생성하거나 수정하여, 이를 GGSN(24)에 보내며, 이 GGSN(24)은 RESV 메시지를 추출하고 이를 외부 네트워크(40)에 보낸다.
그 다음 통신에서, GGSN(24)은 생성/수정 PDP 컨텍스트 응답 메시지를 SGSN에 전송하고, 그 SGSN는 생성/수정 2차 PDP 컨텍스트 응답 메시지를 UTRAN을 통해 MT(30)에 전송한다.
이 구성에서, SGSN(26)과 GGSN(24)간의 RSVP 시그널링 상호 작용(interaction)은 존재하지 않는다. 이는 인터페이스들을 단순하게 하고, SGSN과 GGSN 사이의 시그널링 트래픽을 감소시킨다. 더욱이, RSVP는 GGSN에 의해 직접 다른 QoS/콜 설정 시그널링으로 변환될 수 있어 GPRS/UMTS와 외부 네트워크(40) 사이의 고속 인터워킹(interworking)을 용이하게 한다.
RSVP 메시지는 또한 도 4에 도시된 바와 같이 SGSN에서 필터링될 수 있다. 메시지 교환들은 도 3의 그것과 유사하다.
메시지가 SGSN(26)에서 필터링될 때, SGSN이 RSVP 메시지를 수신하고 인식할 때, 이는 UMTS 특정 세션(연관된 QoS 컨텍스트를 포함하는)을 설정하기 위해 네트워크 초기화 PDP 컨텍스트 활성화 절차를 활성화하도록 GGSN에 알린다.
이동국이 GGSN을 변경시키지 않고 상이한 SGSN들 사이만을 이동할 때 이 구성은 고속 내부 GGSN 핸드오프를 허용한다. 이런 식으로, 처리 및 RSVP 시그널링 트래픽은 이동국이 연관되는 SGSN들내에 한정되며; 이는 트래픽 부하 또는 게이트웨이로서 기능하는 GGSN에 제어 복잡도를 증가시키지 않고 달성된다. 이러한 게이트웨이는 통상 트래픽 집중형(traffic intensive)이며 UMTS와 외부 네트워크(40)간의 상이한 시그널링과 트래픽 인터워킹 기능들을 처리한다.
MT(30)와 SGSN(26) 또는 GGSN(24)은 또한 수신된 RSVP 메시지가 a) 적절하다면 PDP 컨텍스트 설정을 초기화하기 위해 최초로 송신/수신되는지; b) 적절하다면 PDP 컨텍스트 수정 절차를 초기화하기 위해 수정되는지; c) 응답들의 국부적 생성을 트리거하기 위해 단지 리프레쉬 메시지인지를 체크하기 위해 요청된다.
RSVP 메시지의 직접 사용의 대안으로서, QoS 요청의 적어도 데이터 오브젝트 컨텐트의 "피기백킹(piggybacking)" 기술은 출원인들이 출원 번호 제 00301782.9 호로 2000년 3월에 출원된 계류중인 특허 출원서에서 설명한 바와 같이, 적용될 수 있다. MT 및 GGSN 또는 SGSN에서의 필터링은 이전과 같이 발생할 것이다.
본 발명의 목적은 기존의 아키텍처 또는 QoS 절차들에 대한 영향을 없애거나 최소화하는 3세대 또는 차세대 무선 이동 네트워크들, 예를 들어 UMTS에서 자원들을 예약하는 대안적인 방법을 제공하는 것이며, 이는 그 방법을 지원하는 것과 연관된 임의의 여분의 시그널링 트래픽을 최소화하고, 적절한 기존의 프로토콜이 사용되도록 허용한다.
본 발명에 따라, 3세대 또는 차세대의 원격 통신 네트워크에서, 이동 단말과 멀리 떨어진 사용자 사이를 통과하는 사용자 트래픽에 대해 자원들을 할당하는 방법에 있어서, 네트워크의 지원 노드 및/또는 이동 단말이 각 패킷을 필터링하고, 패킷이 임의의 QoS 요청을 포함하는지를 결정하고, 그렇다면 그 요청을 처리하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

Claims (7)

  1. 3세대 또는 차세대의 원격 통신 네트워크에서, 이동 단말(30)과 멀리 떨어진 사용자 사이를 통과하는 사용자 트래픽용의 자원들을 할당하는 방법으로서, 네트워크의 지원 노드(Support Node) 및/또는 상기 이동 단말은 각각의 패킷을 필터링하고, 패킷이 임의의 서비스 품질(Quality of Service; QoS) 요청을 포함하는지를 결정하고, 그렇다면, 상기 요청을 처리하도록 배열되며,
    상기 QoS 요청은 자원 예약 프로토콜(Resource reSerVation Protocol)의 형태이며, 상기 이동 단말 또는 지원 노드는 패킷 데이터 프로토콜(Packet Data Protocol; PDP) 컨텍스트를 활성화하도록 배열되며, 그것에 의하여 상기 자원 예약 프로토콜은 일반 QoS 시그널링 프로토콜(a generic Quality of Service signaling protocol)로서 기능하는 것을 특징으로 하는, 자원 할당 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 지원 노드는 게이트웨이 GPRS 지원 노드(Gateway GPRS Support Node)(24)인, 자원 할당 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 게이트웨이 GPRS 지원 노드(Gateway GPRS Support Node)(24)는 PDP 통지 요청 또는 생성/수정 PDP 컨텍스트 요청을 서빙 GPRS 지원 노드(Serving GPRS Support Node)(26)에 송신하도록 배열되며, 상기 서빙 GPRS 지원 노드는 요청 2차 PDP 컨텍스트 활성화 또는 생성/수정 PDP 컨텍스트 요청 메시지를 이동 단말(30)에 송신하도록 배열되는, 자원 할당 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 지원 노드는 상기 서빙 GPRS 지원 노드(Serving GPRS Support Node)(26)인, 자원 할당 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 서빙 GPRS 지원 노드(26)는 요청 2차 PDP 컨텍스트 활성화 또는 생성/수정 PDP 컨텍스트 활성화 요청 메시지를 이동 단말(30)에 송신하도록 배열되는, 자원 할당 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 4 항 또는 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, QoS 요청의 적어도 데이터 오브젝트 컨텐트가 상기 지원 노드와 상기 이동 단말간에 투명하게(transparently) 송신되는, 자원 할당 방법.
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