KR100418872B1

KR100418872B1 - 에이티엠백본망에서의이동통신패킷데이터네트워크구현방법

Info

Publication number: KR100418872B1
Application number: KR10-1998-0037255A
Authority: KR
Inventors: 강대현; 임병근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2004-04-17
Also published as: KR20000019263A

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 무선 패킷 데이터 서비스를 제공하는 패킷 데이터 네트워크를 에이티엠(ATM, Asynchronous Transfer Mode) 백본(Backbone)망에서 구현하는 방법에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 이동국에 무선으로 정합하여 호(Call) 제어 및 사용자 데이터의 전송을 관리하고 제어하는 RNC(Radio Network Controller; 무선 네트워크 제어기)와, ATM 교환기를 포함하여 이동국의 위치정보를 제공하고 패킷 데이터를 스위칭하는 MSC(Mobile Station Center; 이동 교환기)와, 이동국의 IP 이동을 관리하고 사용자 패킷 데이터를 타 데이터 망과 연동시켜 주는 PDGN(Packet Data Gateway Node; 패킷 데이터 게이트웨이 노드)를 포함하는 망 요소를 제공한다.

또한, 본 발명은 이동국이 패킷 데이터 호를 발신하는 단계와, RNC 와 PDGN 간에 ATM 가상 회선을 설정하는 단계와, 상기 이동국과 PDGN 간에 PPP 링크를 확립하는 단계와, 상기 이동국과 타 데이터 망 간에 패킷 데이터를 송수신하는 단계로 이루어진 패킷 데이터 전송 방법을 제공한다.

Description

에이티엠 백본망에서의 이동통신 패킷 데이터 네트워크 구현 방법{Method of Realizing Mobile Communication Packet Data Network in the ATM Swiching Backbone Network}

본 발명은 에이티엠(ATM, Asynchronous Transfer Mode) 백본(Backbone)망에서의 이동통신 패킷 데이터 네트워크(Packet Data Network) 구현 방법에 관한 것으로, 특히 차세대 이동통신 시스템에 있어서 무선 패킷 데이터 서비스를 제공하는 패킷 데이터 네트워크를 ATM 망에 기반한 이동통신 망에 구현하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 2세대 이동통신 시스템에서는 음성 통화에 대한 서비스를 주로 제공하므로, 패킷 데이터를 처리하는데 있어서는 음성 통화를 위한 시스템에 망 연동장치를 추가로 구비하여 데이터 통신 서비스를 제공하기 때문에 교환기의 자원 사용이 비효율적이고 데이터의 호(Call) 처리 및 트래픽(Traffic) 처리에 많은 싯간이 소요되고 있다.

따라서, 차세대 이동통신 시스템에서는 고속의 무선 패킷 데이터 서비스에 대한 요구가 나날이 증대되고 있는 실정이다.

도 1 은 종래 이동통신 망에서의 패킷 데이터 서비스를 위한 망의 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 1 을 참조하여 설명하면, 종래 이동통신 망에서의 패킷 데이터 처리는 단말기(TE; Terminal)(1)와 이동 단말기(MT; Mobile Terminal)(2)이 상호 연결된 이동국이 기지국(BTS; Base Transceiver Station)(3)과 기지 제어국(BSC ; Base Station Controller)(4)과 이동교환기(MSC; Mobile Switching Center)(5)을 거쳐 이동 데이터통신 제어 시스템(6)에서 인터넷망/공중패킷데이터망(7)과 연동되도록 하여 패킷 데이터가 처리되도록 하였다.

따라서, 종래 2세대 이동통신 시스템에서는 패킷의 개념보다는 회선 개념의 데이터 처리 기능을 수행하므로 교환기의 용량과 운용이 비효율적이고, 데이터의 호 처리 및 데이터의 트래픽 처리에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, ATM 백본망에 기반을 둔 이동통신 망에서 무선 패킷 데이터 서비스를 제공하는 패킷 데이터 네트워크를 구현하는 데 있어서, 이동국에 무선으로 정합하여 호의 제어 및 사용자 데이터를 라우팅정보를 이용하여 패킷 데이터의 전송을 관리하고 제어하는 RNC(Radio Network Controller; 무선 네트워크 제어기)와 타 데이터 망과의 접속을 관리하고 제어하는 PDGN(Packet Data Gateway Node; 패킷 데이터 게이트웨이 노드)을 포함하여 망 요소를 구성하여 데이터 호 신호 처리 및 데이터 전송을 하므로써 이동통신 가입자들이 고속의 패킷 데이터 통신 서비스를 이용할 수 있도록 하는 에이티엠 백본망에서의 이동통신 패킷 데이터 네트워크 구현 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이동국에 무선으로 정합하여 호(Call) 제어 및 사용자 데이터의 전송을 관리하고 제어하는 RNC(Radio Network Controller; 무선 네트워크 제어기)와, ATM 교환기를 포함하여 이동국의 위치정보를 제공하고 패킷 데이터를 스위칭하는 MSC(Mobile Switching Center; 이동 교환기)와, 상기 이동국의 IP 이동을 관리 및 패킷데이터의 라우팅 정보 관리를 하고 사용자 패킷 데이터를 타 데이터 망과 연동시켜 주는 PDGN(Packet Data Gateway Node; 패킷 데이터 게이트웨이 노드)를 포함하는 망 요소를 제공한다.

또한, 이동국이 패킷 데이터 호를 발신하는 단계와, RNC 와 PDGN 간에 ATM 가상 회선을 설정하는 단계와, 상기 이동국과 PDGN 간에 PPP 링크를 확립하는 단계와, 상기 이동국과 타 데이터 망 간에 패킷 데이터를 송수신하는 단계로 이루어진 패킷 데이터 전송 방법을 제공한다.

도 1 은 종래 이동통신 망에서의 패킷 데이터 서비스를 위한 망의 구성을 나타낸 블록구성도.

도 2 는 본 발명에 따른 패킷 데이터 네트워크 구현을 위한 망 요소의 구성을 나타낸 블록구성도.

도 3a 는 본 발명에 따른 패킷 데이터 네트워크의 신호(Signaling) 프로토콜의 스택(Stack)을 나타낸 도면.

도 3b 는 본 발명에 따른 패킷 데이터 네트워크의 데이터 전송 프로토콜의 스택을 나타낸 도면.

도 4 는 본 발명에 따른 PMDX 기능이 ATM 교환기에 의해 다중화/역 다중화 되는 것을 나타낸 도면.

도 5 는 본 발명에 따른 PMDX 에서 정의되는 프레임 형태를 나타낸 도면.

도 6 은 본 발명에 따른 패킷 데이터의 전송시의 각 과정들을 나타낸 도면.

도 7 은 본 발명에 따른 패킷 데이터의 전송시의 각 상태에 따른 핸드오프 방법을 나타낸 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 12 : 단말기 2, 11 : 이동 단말기

3, 13 : 기지국 4 : 기지 제어국

5 : 이동교환기 6 : 이동 데이터통신 제어 시스템

7, 17 : 인터넷망/공중패킷데이터망

14 : RNC 15 : ATM 스위치를 포함하는 MSC/LR

16 : PDGN 18 : ISP

이하, 본 발명에 따른 패킷 데이터 네트워크 구현 방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 따른 패킷 데이터 네트워크 구현을 위한 망 요소의 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 2 를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 망 요소는 이동단말기(MT)(11) 와 단말기(TE)(12) 로 이루어지며 패킷 데이터 또는 회선 데이터 서비스 옵션으로 인터넷/PPDN(Public Packet Data Network)(17)과 데이터를 송수신하는 이동국(MS ; Mobile Station)(10)과, 이동국(10)과 무선 채널을 접속하는 기능을 제공하는 기지국(BS ; Base Station)(13)과, 이동국(10)에 무선으로 정합하여 호 제어 및 사용자 데이터를 라우팅정보를 이용하여 패킷 데이터의 전송을 관리하고 제어하는 RNC(14)와, ATM 교환기를 포함하여 이동국(10)의 위치정보와 망요소의 라우팅 정보를 제공하고 패킷 데이터를 스위칭하는 MSC/LR(Location Register; 위치 등록국)(15)와, 이동국(10)의 IP(Internet Protocol ; 인터넷 프로토콜) 이동 관리 및 패킷 데이터의 라우팅 정보 관리를 하고 사용자 패킷 데이터를 인터넷/PPDN(17)망과 연동시켜 주는 PDGN(16)으로 이루어진다. 여기서, LR 은 HLR(Home Location Register ; 홈 위치 등록국)과 VLR(Visitor Location Register ; 방문자 위치 등록국)으로서, 이동국의 위치 관리 기능을 수행한다. 그리고, 인터넷/PPDN(17)망에는 인터넷 서비스를 제공하는 ISP(Internet Service Provider; 인터넷 서비스 제공자)가 연결된다.

이와 같은 망 요소로 구성된 패킷 데이터 네트워크는 호 제어 및 데이터 전송로를 관리하기 위한 신호 링크(Signaling Link)와 사용자 패킷 데이터를 전송하기 위한 데이터 링크로 구성된다. 이때, 신호 링크는 MS와 RNC 간에는 관련 권고안을 따르며, RNC 와 MSC, MSC 와 LR, MSC 와 PDGN 간에는 ATM 망의 SAAL(Signaling AAL; 신호 ATM 적응 계층)을 이용하는 상위 계층간에 의해 구성되며, 데이터 링크는 RNC와 PDGN 간의 ATM 가상회선 상에 프레임 식별자를 이용하여 다중화/역다중화되어 이루어진다. 그리고, 데이터가 전송되기 위해서는 신호 링크가 설정된 이후에 데이터 링크에 의해 패킷 데이터가 전송되어 진다.

도 3a 는 본 발명에 따른 패킷 데이터 네트워크의 신호(Signaling) 프로토콜의 스택(Stack)을 나타낸 도면이고, 도 3b 는 본 발명에 따른 패킷 데이터 네트워크의 데이터 전송 프로토콜의 스택을 나타낸 도면이다.

도 3a 에 도시된 바와 같이, 신호 링크를 구성하기 위해서 RNC 와 MSC 와 PDGN 은 SAAL(Signaling AAL; 신호 ATM 적응 계층)의 상위 계층에 PKTS(PacKeT Signalling ; 패킷 신호) 기능(function)이 스택되어 이동국이 패킷 호 발신시에 이동국이 전송하는 PPP(Point to Point Protocol ; 점대점 프로토콜) 프레임(Frame) 데이터의 착신 터미날 노드(Terminal Node) ID(Identifier; 식별자)를 요구하며, RNC 와 PDGN 간에 ATM 가상회선인 VNP(Virtual Network Pipe ; 가상 네트워크 파이프)가 설정되어 있지 않으면 VNP 를 설정한다. 이때, 터미날 노드는 각각의 망 요소들이 터미날 노드가 된다.

도 3b 에 도시된 바와 같이, 데이터 링크를 구성하기 위해서 RNC 와 PDGN 은 AAL 의 상위 계층에 PMDX(Packet Mux/DemuX) 기능이 스택되어 이동국의 PPP 프레임 데이터를 목적지 터미날 노드와 연결된 VNP 로 연결하는 기능을 한다.

또한, AAL 은 상위 계층의 VNP 데이터를 RNC 와 PDGN 간에 전달하는 기능을 하며, MSC 의 ATM 릴레이(Relay) 기능은 패킷 데이터의 라우팅(Routing)을 관리하여 VNP 가 새로 설정되거나 해제될 때에만 기능하고, 하위 계층의 모든 VNP 데이터가 전달되도록 한다.

도 4 는 본 발명에 따른 PMDX 기능이 ATM 교환기에 의해 다중화/역 다중화 되는 것을 나타낸 도면이다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 각 이동국의 IMSI(International Mobile Station Identifier ; 이동 단말기 식별자)에 따라 ATM 교환기에서 IMSI 가 다중화되고 역다중화 되도록 하는 PMDX 의 기능을 보여준다.

도 5 는 본 발명에 따른 PMDX 에서 정의되는 프레임 형태를 나타낸 도면이다.

도 5 에 도시된 바와 같이, PMDX 에서의 프레임은 IMSI 와 제어 와 SDU(Service Data Unit ; 서비스 데이터 유니트)와 트레일러(Trailer)의 필드(Field)들로 구성되며, 제어 필드 방향 비트와 흐름제어 비트와 SDU 타입(Type) 비트로 이루어진다. 이때, 흐름 제어는 각각의 이동국의 PPP 프레임이 전송되는 가상 회선(Virtual Circuit)에 대하여 수행된다.

상기한 바와 같이 구성된 망 요소와 프로토콜 스택에 의해 본 발명에 따른 패킷 데이터 네트워크에서의 패킷 데이터 전송 방법은 이동국이 패킷 데이터 호를 발신하는 단계와, RNC 와 PDGN 간에 ATM 가상 회선을 설정하는 단계와, 이동국과 PDGN 간에 PPP 링크를 확립하는 단계와, 이동국과 타 데이터 망 간에 패킷 데이터를 송수신하는 단계로 이루어진다.

먼저, 이동국이 패킷 데이터 호를 발신하면, RNC 와 PDGN 간에 ATM 가상회선인 VNP 를 설정하기 위해 RNC 가 MSC/LR 로 목적지 PDGN 의 TNID(Terminal Node IDentifier ; 터미날 노드 식별자)를 질의하고 MSC/LR 이 응답하여 VNP 링크를 설정한다. 이때, 이미 VNP 가 설정되어 있으면 VNP 설정을 하지 않는다.

이어, 데이터 링크의 설정을 위하여 사용자 프레임 데이터를 해당 VNP 로 전송한다. 이때, 사용자 데이터 프레임은 각 프레임의 헤더(Header)에 고유한 식별자를 가지므로 PDGN 은 식별자를 인식하여 이동국의 PPP 엔터티(Entity)와 PDGN 의 PPP 엔터티가 구동되어 PPP 링크가 확립되어 상위 계층의 데이터 전송로를 제공하게 된다. 만약, 새로운 식별자를 가진 사용자 데이터 프레임을 PDGN 이 수신 받으면 새로운 호 접속 요구로 인식하게 된다.

그리고, 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택에서 PMDX 는 이동국의 PPP 프레임 데이터를 목적지 PDGN 과 연결된 VNP 로 다중화/역다중화 하여 연결시킨다. AAL(ATM 적응 계층)은 상위의 VNP 데이터를 RNC 와 PDGN 간에 전달되도록 하며, MSC 의 Relay(릴레이) 기능은 패킷 데이터의 라우팅만 관리하는 것으로서, VNP 가 새로 설정되거나 해제 될 때에 기능하게 되며 하위 계층의 모든 VNP 데이터가 전달되도록 한다.

이와 같이 신호 링크와 데이터 링크가 설정되어 이동국과 타 데이터 망 간에 패킷 데이터 송수신이 이루어진다. 이때, 타 데이터 망 과의 접속점은 PDGN 이 제공하게 된다. 만약, 이동국과 타 데이터 망 간에 패킷 데이터를 송수신하는 단계 이후 이동국과 PDGN 간에 PPP 링크가 하나도 없을 경우에는 RNC 와 PDGN 간의 VNP 를 해제한다.

도 6 은 본 발명에 따른 패킷 데이터의 전송시의 각 과정들을 나타낸 도면이고, 도 7 은 본 발명에 따른 패킷 데이터의 전송시의 각 상태에 따른 핸드오프 방법을 나타낸 도면이다.

도 6 을 참조하여 설명하면, 1) 번은 MS과 인터넷/PPDN 망과의 데이터 전송을 위한 상기한 바에 따른 절차를 나타낸 흐름도이다.

2) 번 내지 4) 번은 MS과 인터넷/PPDN 망과의 데이터 전송 이후의 각각의 방법을 나타낸 흐름도로서, 2) 번은 이동(Mobile) IP 옵션(Option) 가진 MS이 PDGN 에 등록하는 절차를 나타낸 것이고, 3) 번은 MS의 착신호 절차를 나타낸 것으로서, MS의 착신호는 유니크(Unique) IP 또는 이동 IP 로 등록된 MS에 한해 제공된다. 이러한 MS의 IP 다이어그램을 수신한 PDGN 은 MSC/LR 에 해당 MS의 IMSI 또는 IP 주소를 가지고 목적 RNC 의 TNID 를 질의한다. 이를 수신한 MSC 는 LR 을 참조하여 해당 MS을 호출하고 호출이 성공되면 MS의 호출 응답을 수신한 RNC 의 TNID 를 PDGN 에게 알려준다. MSC 는 MS의 호출시 호출한 PDGN 의 TNID 를 RNC 에게 알려준 뒤, 데이터의 전송을 위한 상기한 과정이 수행된다. 4) 번은 RNC 에서 PPP 데이터 링크의 Um 구간의 하위 릴레이 계층을 해제함으로써 PPP 링크를 도먼트 오픈(Dormant Open) 상태로 천이하게 하는 방법을 나타낸 것으로서, RNC 와 PDGN 은 PPP 타이머(Timer) 와 PPP 도먼트(Dormant) 타이머를 독립적으로 구동하여 PPP 상태를 제어한다.

도 7 을 참조하여 설명하면, 1) 번과 2) 번은 PPP링크가 활성(Active) 상태 일 때 RNC 간과 MSC 간 과의 핸드오프 절차를 나타낸 것으로서, PDGN 을 앤커링(Anchoring) 노드(Node)로 하여 수행된다. 이때, 핸드오프 발생 메시지와 신 RNC 지시 메시지는 PKTS 링크를 통하여 전달이 보상된다. 3) 번은 PPP 링크가 도먼트 상태일 때의 RNC 간의 핸드오프 절차를 나타낸 것으로서, 신(New) RNC 가 앤커링 PDGN 의 TNID 를 알려주고 신 RNC 는 PDGN 으로 핸드오프의 발생을 알려주므로써 PPP 프레임 데이터의 전송을 신 RNC 에서 PDGN 이 수신할 수 있도록 한다. 4) 번은 PPP 링크가 도먼트 상태 일 때의 MSC 간의 핸드오프 절차를 나타낸 것으로서, 이동국은 호 접속 시 도먼트 오픈 상태에서의 접속임을 신 RNC 에게 알려야 하며 신 RNC 가 속한 MSC 는 이동국의 HLR 을 통하여 핸드오프가 앤커링 PDGN 을 알아낸 다음 이를 RNC 로 통보한다. 이후의 과정은 RNC 간의 핸드오프와 같다.

이와 같은 패킷 데이터 서비스에서 발생할 수 있는 호 처리 방법은 다음과 같은 규칙에 의해 이루어진다.

이동국은 패킷 서비스 발신시 IP 옵션, 액세스 옵션, 스테이터스(Status) 정보를 동시에 제공한다. 여기서, 스테이터스 는 IP 등록, 도먼트/액티브 등의 정보가 된다.

목적지 터미날 노드와의 VNP 가 개설되어 있지 않을 경우 항상 VNP 를 미리 개설해야 하고, VNP 개설시 이동국과 PDGN 간의 PPP 링크가 하나라도 오픈 상태이면 해제되지 않으며, VNP 개설시 필요로 하는 식별자는 TNID 이다.

MSC/LR 은 RNC 가 목적지 TNID 를 요구할 경우 IP 옵션에 따른 규칙에 따라 응답하고, 이동국이 도먼트 상태일 경우 상태를 보존하고 RNC 가 해제시킬 때 까지 유지한다.

여기에서, 본 발명을 구현하기 위한 기본 이론 및 상기한 도면에 대한 이해를 돕기 위한 추가적인 내용 설명은 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 의한 패킷 데이터 네트워크는 다음과 같은 종류의 접속 서

비스를 할 수 있다.

MT 가 패킷 서비스 옵션을 선택하여, 인터넷/PPDN을 호출하여 해당 네트

웍 내의 호스트 서버에 접속 할 수 있도록 하는 패킷 네트워크 액세스(Access)와, MT 가 인터넷서버/호스트로서 동작할 수 있으며, 인터넷에 접속되어 있는

클라이언트(Client) 로부터의 호출에 응답하여 응용서비스를 제공할 수 있도록 하는

이동 패킷 터미네이션(Termination)과, MS가 IMSI 주소를 사용하거나 MS에 할당된 패킷 데이터 단말 식별자를 호출하여 MS 대 MS 패킷 데이터 통신을 할 수 있도록 하는 이동국 대 이동국 패킷 호 서비스를 제공할 수 있다.

또한, IP 의 분류는 MS 가 자기가 보유한 패킷 데이터 단말 식별자의 유무에 따라 SIP 옵션(option), MIP 옵션, UIP 옵션 단말로 분류 하며, IP 옵션에 따라 패킷 데이터 서비스 액세스(Access) 시에 접속하는 PDGN이 결정되도록 한다. MS는 패킷 서비스 액세스 시에 항상 IP 옵션과 액세스 옵션을 첨부해야 한다.

단말과의 패킷 통신이나 ISP (Internet Service Provider ; 인터넷 정보 제공 업자) 지정 패킷 서비스 액세스 시에는 IMSI 번호를 동시에 전달 해야 한다. PDGN 도 MT 와 같이 사용자가 지정하여 통신을 할 수 있는 IMSI 번호를 가진다. 그러면, MSC가 해당 호의 착신 RNC의 TNID 또는 착신 PDGN 의 TNID를 발신 RNC에 제공하여, PPP 프레임 데이터 전송을 위한 패킷 경로가 설정되고, MS와 PDGN사이의 PPP 링크 설정이 이루어진다.

여기에서, 착신 IMSI 번호가 첨부되지 않는 PPP 링크 연결 방법을 IP 옵션에 따라 기술하면, 심플(Simple) IP 는 TE가 이동(Mobile) IP 주소 또는 영구 할당된 유니크(unique) IP 를 가지고 있지 않을 경우, 인터넷 패킷 서비스를 요청하면, PDGN이 PPP 링크가 연결 된 후 PDGN 서브-네트워크(Sub-network) ID 중에 속한 IP 주소를 PPP 링크가 유지되는 동안 사용할 수 있도록 할당한다. 이러한 단말기를 이동(mobile) IP 단말기나 유니크(Unique) IP 단말기와 구분하여 심플(Simple) IP 옵션으로 인터넷을 접속한다는 의미를 부여한다.

SIP(Simple IP) 옵션의 단말기가 패킷 데이터 서비스 액세스를 요구하면, RNC는 접속할 목적지 PDGN의 TNID 주소를 MSC/HLR에 요구하며, 이때 MSC/HLR은 자기 네트웍에 접속된 PDGN 중 RNC와 가장 가까운 PDGN의 주소를 응답 하여, SIP MS과 PDGN 사이의 PPP 프레임 데이터 전달을 위한 RNC와 PDGN사이의 패킷 데이터 링크가 설정되어, MS와 PDGN 사이에 PPP 링크 연결 설정이 이루어 지도록 한다.

이동(Mobile) IP 는 유선의 고정된 인트라넷/인터넷 에서 사용중인 IP가 TE에서 사용하는 경우를 말하는 것으로서, MIP(Mobile IP) MS 가 패킷호 접속을 요구하면, RNC는 PPP 프레임 데이터를 전달할 목적지 PDGN의 TNID를 MSC/HLR에 질의하며, MSC/HLR은 이동 IP가 등록한 FA(foreign Agent ; 외부 에이전트) 서비스를 실행하는 PDGN의 패킷 데이터 네트워크 ID 를 회답한다. MIP는 전원이 온(ON) 인 경우와 이동 IP 등록 시간 초과후 재등록 시에만 한번 등록하는 것으로 가정하며, 등록을 위한 패킷 액세스 서비스는 SIP 옵션으로 패킷 호를 실행 하여 PDGN에 접속된 후, PDGN에 이동 IP등록을 한다. PDGN은 이동 IP 등록이 완료 되면 MSC/HLR에 해당MIP 옵션의 IMSI MT가 자신에게 등록 되었음을 통보한다.

유니크(Unique) IP 는 TE 또는 MT에 할당된 인터넷 IP 주소가 PDGN의 인터넷 서브-네트워크 ID 내의 호스트 ID 인 경우로서, 홈 네트워크(Home Network)이 자신의 단말기가 가입된 차세대 이동통신 네트워크이며, 자신의 IP 주소를 갖는 PDGN 이 홈 게이트웨이(Home gateway)가 된다. HLR은 UIP(Unique IP) 옵션 단말기에 대해서 IMSI와 결합된 IP를 관리 하고 IP의 홈 네트워크 게이트웨이인 PDGN의 TNID를 관리한다.

UIP 옵션으로 패킷 서비스 액세스가 요구되면, RNC는 MSC/HLR에 UIP MT의 홈 게이트웨이인 PDGN의 TNID를 질의하고, MSC/HLR이 회답하면, UIP MS과 PDGN 사이의 PPP 프레임 데이터 전달을 위한 RNC와 PDGN 사이의 패킷 데이터 링크가 설정되어, MS와 PDGN사이에 PPP 링크 연결 설정이 이루어 지도록 한다.

한편, PPP 링크의 연결 상태는 오픈 상태(OPEN State) 와 해제 상태(CLOSE State) 가 있으며 오픈 상태는 활성 서브-상태(Active sub-state), 도먼트서브-상태(Dormant sub-state) 가 있다.

오픈 상태는 PPP 연결 설정 절차에 의해서 MS와 PDGN의 PPP 링크가 연결된 상태이고, 해제 상태는 MS 와 PDGN의 PPP 링크가 연결되지 않은 상태이고, 활성 오픈(Active OPEN) 상태는 PPP 링크 상에 PPP 프레임 데이터가 송수신 되고 있는 상태이고, 도먼트 오픈(Dormant OPEN) 상태는 PPP 링크상에 PPP 프레임 데이터가 전달되고 있지 않은 상태이며, Um 구간의 패킷 데이터 트래픽 채널이 해제(release) 되나, MS와 PDGN의 PPP 링크 상태는 유지되는 것을 말한다.

그리고, 패킷 데이터 단말이 인터넷/PPDN 패킷망을 접속하면, MS와 PDGN은 PPP 링크로 연결 되며 상위 계층 데이터가 PPP 링크를 통해서 전달된다. MS는 PPP 링크가 연결 되면, 핸드오프(Handoff) 나 로밍(Roaming)등이 발생해도, MS나 PDGN에서 PPP 링크를 해제(disconnect and Close)하여 패킷 데이터 통신이 종료 되기 전까지는 해당 링크가 최초로 접속된 PDGN과의 연결을 유지한다.

이를 위해 RNC와 MSC/HLR이 패킷 라우팅 테이블(Packet Routing Table)을 제어하는 다음과 같은 방법이 적용되어야 한다.

활성 오픈 상태에서는 구 RNC(Old RNC)는 핸드오프 메시지에서, 해당 MS가 접속하고 있는 PDGN의 TNID 를 신 RNC(New RNC) 에 제공하고 신 RNC는 PDGN에 MS가 핸드오프 되었다는 신호 메시지를 패킷 망을 통해 전달 하여, PDGN이 MS로 송신 하는 순방향(forward) PPP 프레임 데이터를 신 RNC로 전달할 수 있도록 한다. 도먼트 오픈 상태에서는 PPP 링크가 도먼크 오픈일 경우에는 무선 구간의 트래픽 채널이 해제된 상태 이므로, RNC는 MT 과의 접속이 끊긴 상태이며, 이때 MS 가 신 RNC영역으로 이동해가도 RNC는 이 사실을 알 수 가 없다. 따라서 신 RNC에 이동한 후, 전송할 PPP 프레임 데이터가 발생하면, RNC/PDGN은 초기 패킷 호 액세스 및 연결과 마찬가지로 MSC/HLR에 접속할 PDGN/RNC 의 주소를 요구하여야 한다.

그리고, PDGN의 IMSI 주소 할당은 사용자 PDGN을 지정하여 패킷 데이터 서비스를 연결할 수 있도록 , PDGN에 IMSI 번호를 부여한다. 또한, PDGN은 ISP 또는 인트라넷(Intranet)의 서브-네트워크를 구성할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의한 에이티엠 백본망에서의 이동통신 패킷 데이터 네트워크를 구현하는 데 있어 패킷 데이터의 처리 절차와 각 망 요소 및 프로토콜 스택을 정의하여 제공하므로써 향후 이동통신 가입자가 고속의 패킷 데이터 통신을 제공받을 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 기업의 무선 인트라넷을 용이하게 구현 할 수 있게 하고, ISP는 자신의 가입자에게 유니크 IP를 부여하여 다양한 서비스를 제공할 수 있는 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

이동국에 무선으로 정합하여 호(Call) 제어 및 사용자 데이터의 전송을 관리하고 제어하는 RNC(Radio Network Controller)와,

ATM(Asynchronous Transfer Mode) 교환기를 포함하며 이동국의 위치정보를 제공하고 패킷 데이터를 스위칭하는 MSC(Mobile Station Center)와,

상기 이동국의 IP 이동의 관리 및 패킷 데이터의 라우팅 정보 관리를 하고 사용자 패킷 데이터를 타 데이터 망과 연동시켜 주는 PDGN(Packet Data Gateway Node)을 포함하는 망 요소로 이루어지고,

상기 RNC 와 PDGN 은 신호 링크를 구성하기 위하여 프로토콜을 ATM 계층의 상위 계층에 이동국이 패킷 데이터 호 발신시에 이동국이 전송하는 PPP(Point to Point Protocol) 프레임 데이터의 TNID(Terminal Node Identifier)를 질의하여 RNC 와 PDGN 간에 VNP(Virtual Network Pipe) 가 설정되도록 하는 SAAL(Signaling AAL) 과 PKTS(PacKeT Signalling) 기능(function)을 차례로 스택시키는 것을 특징으로 하는 에이티엠 백본망에서의 이동통신 패킷 데이터 네트워크 구현 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 RNC 와 PDGN 은 데이터 링크를 구성하기 위하여 프로토콜을 ATM 상위 계층에 VNP 데이터가 RNC 와 PDGN 간에 전달되도록 하는 AAL(ATM Adaption Layer) 과, 이동국의 PPP 프레임 데이터를 목적지 PDGN 과 연결된 VNP 로 다중화/역다중화 하여 연결시키도록 하는 PMDX(Packet Mux/DemuX) 기능을 차례로 스택시키는 것을 특징으로 하는 에이티엠 백본망에서의 이동통신 패킷 데이터 네트워크 구현 방법.
이동국이 패킷 데이터 호를 발신하는 단계와;

RNC 가 MSC/LR(Mobile Switching Center/Location Register)로 목적지 PDGN 의 터미날 노드 식별자를 질의하고 상기 MSC/LR 이 응답하여 VNP 링크를 설정하여 상기 RNC 와 PDGN 간에 ATM 가상 회선을 설정하는 단계와;

상기 ATM 가상 회선이 설정된 후 VNP 로 전송되는 사용자 프레임 데이터의 헤더(Header)의 식별자를 상기 PDGN 이 인식하여 이동국의 PPP 엔터티와 PDGN 의 PPP 엔터티가 구동되도록 하여 상기 이동국과 PDGN 간에 PPP 링크를 확립하는 단계와;

상기 이동국과 타 데이터 망 간에 패킷 데이터를 송수신하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 에이티엠 백본망에서의 이동통신 패킷 데이터 네트워크 구현 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 이동국과 타 데이터 망 간에 패킷 데이터를 송수신하는 단계 이후 이동국과 PDGN 간에 PPP 링크가 하나도 없을 경우에는 RNC 와 PDGN 간의 VNP 를 해제하는 것을 특징으로 하는 에이티엠 백본망에서의 이동통신 패킷 데이터 네트워크 구현 방법.