KR100486725B1 - 이동통신시스템에 있어서 네트워크 운용정보 관리방법 - Google Patents
이동통신시스템에 있어서 네트워크 운용정보 관리방법 Download PDFInfo
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Abstract
이동통신시스템에 있어서 네트워크 운용정보 관리방법이 개시된다. 네트워크 운용정보 관리방법은 유선망과 무선망을 연결하는 복수개의 노드를 구비한 이동통신시스템에 있어서, (a) 상기 노드에서 여러가지 네트워크 운용정보를 포함하는 정보관리테이블을 갖는 데이터베이스를 구축하는 단계, (b) 상기 각 노드간에 네트워크 운용정보를 전달하기 위한 메시지 포맷을 정의하는 단계, (c) 상기 각 노드가 관리하는 셀영역에 대한 네트워크 운용정보를 설정된 주기에 따라서 수집하는 단계, (d) 상기 (c) 단계에서 수집한 네트워크 운용정보를 소정의 범용 프로토콜을 사용하여 상기 (b) 단계에서 정의된 메시지 포맷으로 가공하는 단계, (e) 상기 각 노드가 상기 (d) 단계에서 가공된 메시지를 주변 노드로 전달하는 단계; 및 (f) 상기 각 노드가 전달받은 메시지를 분석하여 주변 노드에 대한 네트워크 운용정보를 상기 (a) 단계에서 구축한 데이터베이스내의 해당 노드별로 저장하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 이동통신시스템에 관한 것으로서, 특히 네트워크 운용정보를 분산적으로 전달, 공유하면서 관리하는 네트워크 운용정보 관리방법에 관한 것이다.
3GPP(Third Generation Partnership Project)에서 제안한 이동통신시스템의 네트워크 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 계층적인 구조로 이루어진 무선액세스 네트워크(Radio Access Network, 11)와 코아 네트워크(Core nework, 13)으로 구분되며, 각 네트워크(11, 13)는 이동통신서비스를 제공하기 위한 기능을 갖는 망요소들로 구성된다. 무선액세스 네트워크(13)는 이동단말기의 무선접속과 이동성 등을 처리하고, 코아 네트워크(11)는 PSTN(Public Switched Telephone Network)이나 인터넷망과의 연결을 처리한다. 무선액세스 네트워크(11)는 핸드오버 컨트롤(handover control), 어드미션 컨트롤(admission control) 등의 역할을 하는 RNC(Radio Network Controller)와 무선으로 이동단말기와 통신을 하는 기지국(즉, Node B)으로 구성되어 있다. 코아 네트워크(13)에 있어서, 음성통신은 MSC(Mobile service Switching Center)를 통하여 PSTN으로 연결되고, 패킷데이터 통신은 SGSN(Serving GPRS Support Node)/GGSN(Gateway GPRS Support Node)을 통하여 인터넷망과 연결된다. 즉, 기존의 네트워크 구조에서는 고유의 사설 무선액세스 네트워크(11)를 형성하여 이동단말기와는 기지국으로 접속하고, 인터넷 또는 공중전화망으로는 코아 네트워크(13)로 접속하는 것이다.
상기와 같은 네트워크 구조에서는 RNC, SGSN/GGSN 및 MSC에서 각종 네트워크 운용정보를 중앙집중적인 방식으로 전달 및 관리하고 있다. 이러한 중앙집중적인 방식은 폐쇄적인 사설망에서는 관리가 간편한 이점이 있는 반면, 네트워크 구조가 복잡하여 비용이 많이 들 뿐 아니라 확장성에도 한계가 있고, 다른 네트워크와의 호환성이 없어 로밍 등에 불편함이 따르는 문제점이 있다.
향후, 차세대 이동통신시스템에서는 무선액세스네트워크(RAN), 코아 네트워크(CN), 공중전화망이나 인터넷망과 같은 공용망으로 나누어져 있는 복잡한 네트워크 구조가 단순해지고 있는 추세이고, 모든 네트워크가 하나의 망으로 통합하기 위하여 IP 패킷망을 기반으로 하는 통합 인터넷 프로토콜(All-IP) 개념을 도입하고 있다. 따라서, 이와 같이 단순화된 네트워크 구조나 통합 인터넷 프로토콜 기반 네트워크 구조에서는 기존의 중앙집중적인 방식으로 네트워크 운용정보를 관리한다는 것은 매우 비효율적인 면이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이동통신시스템에 있어서 네트워크 구조에 상관없이 법용의 프로토콜 스택을 이용하여 네트워크 운용정보를 분산적으로 전달하고 관리하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 네트워크 운용정보 관리방법은 유선망과 무선망을 연결하는 복수개의 노드를 구비한 이동통신시스템에 있어서, (a) 상기 노드에서 여러가지 네트워크 운용정보를 포함하는 정보관리테이블을 갖는 데이터베이스를 구축하는 단계; (b) 상기 각 노드간에 네트워크 운용정보를 전달하기 위한 메시지 포맷을 정의하는 단계; (c) 상기 각 노드가 관리하는 셀영역에 대한 네트워크 운용정보를 설정된 주기에 따라서 수집하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 수집한 네트워크 운용정보를 소정의 범용 프로토콜 을 사용하여 상기 (b) 단계에서 정의된 메시지 포맷으로 가공하는 단계; (e) 상기 각 노드가 상기 (d) 단계에서 가공된 메시지를 주변 노드로 전달하는 단계; 및 (f) 상기 각 노드가 전달받은 메시지를 분석하여 주변 노드에 대한 네트워크 운용정보를 상기 (a) 단계에서 구축한 데이터베이스내의 해당 노드별로 저장하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 네트워크 운용정보 관리방법이 적용되는 차세대 이동통신시스템용 네트워크 구조의 일실시예를 보여주는 도면으로서, 공중인터넷망(21)은 복수개의 IP 라우터(22a 내지 22d), 홈 대행자(Home agent, 24) 및 AAA(Authorization, Authentication, Accounting) 서버(25)를 가지며, 각 IP 라우터(22a 내지 22d)에는 복수개의 무선액세스포인트(Radio Access Point, 23a 내지 23d)가 접속된다.
각 구성요소의 설명에 앞서, 패킷 데이터는 IETF(Internet Engineering Task Force) RFC(Request For Comments) 2460에서 규정한 IPv6(Internet Protocol version 6)과 같은 인터넷 프로토콜에 따라서 공중인터넷망(21) 상에서 통신하는 것으로 가정한다.
IP 라우터(22a 내지 22d)는 공중인터넷망(21) 상에서 통상적인 인터넷 어드레싱 및 라우팅 프로토콜을 이용하여 발신지 노드와 목적지 노드 사이의 패킷 데이타 전송을 위한 게이트웨이 기능을 수행한다. 이를 위하여 IP 라우터(22a 내지 22d)는 IP 라우터들(22a 내지 22d) 사이에서, RAP(23a 내지 253)와 AAA 서버(25) 사이에서, RAP(23a 내지 23d)와 홈 대행자(24) 사이에서 통신을 행하게 된다.
RAP(23a 내지 23d)는 이동단말기가 무선으로 접속가능하며, IP 라우터(22a 내지 22d)에 연결되어 IP 라우터(22a 내지 22d)와 이동단말기들을 서로 연결시키기 위한 것으로서, 전반적인 무선링크기능(radio link function) 뿐만 아니라 일종의 라우터 기능을 처리한다. RAP(23a 내지 23d)는 IP 라우터(22a 내지 22d)에 연결한 후, 홈 대행자(24) 또는 AAA 서버(25)와 가상사설망(Virtual Private Network) 서비스를 통해 시그널링 경로를 설정한다. 이에 따르면, 이동단말기가 이동통신서비스를 받기 위하여 홈 대행자(24) 또는 AAA 서버(25)와 통신하고자 하는 경우, RAP((23a 내지 23d)-IP 라우터(22a 내지 22d)-홈 대행자(24)/AAA 서버(25)로 설정되어 있는 VPN 시그널링 경로를 통하여 보안을 유지하면서 통신하는 것이 가능하다.
RAP(23a 내지 23d)는 도 1에 도시된 기존의 3GPP에서 제안한 네트워크 구조에 있어서 RNC, GGSN 및 MSC의 역할을 수행한다. 따라서, RAP(23a 내지 23d)는 호설정을 위하여 SIP(Session Initiation Protocol), 전화서비스를 위한 라우팅 프로토콜로 TRIP(Telephony Routing over IP), 전화번호 등과 같은 E.164 번호와 DNS(Domain Name System)과의 대응을 위하여 IETF의 ENUM WG에서 정의한 프로토콜 등을 사용할 수 있다. 한편, RAP(23a 내지 23d)는 음성통신, 화상전화, 데이터통신 등과 같은 통신의 종류에 따라서 적절한 서비스 품질에 대응하는 네트워크상의 자원을 예약해야 하는데, 설정된 경로를 따라 자원을 예약하는 프로토콜인 RSVP(Resource Reservation Protocol)가 동작하거나, 패킷의 우선순위를 설정하여 전달하는 DiffServ(Differentiated Services)로 자원예약이 이루어지거나, 두 가지 프로토콜을 연계해서 자원예약이 이루어질 수 있다. 또한, RAP(23a 내지 23d)는 이동단말기들이 인접한 RAP 또는 멀리 떨어진 RAP로 위치를 바꾸게 되면, 마이크로모빌리티(micromobility) 또는 매크로모빌리티(macromobility) 프로토콜이 동작하여 신속하게 핸드오버를 수행하고, 자원예약도 경로설정에 변동이 있는 지역에서만 변경된다. 이때 RAP(23a 내지 23d)에서 생성되는 이동단말기의 바인딩 갱신메시지(binding update message)는 IP 라우터(22a 내지 22d)를 통하여 홈 대행자(24)에게 전달된다.
홈 대행자(24)는 유선망인 공중인터넷망(21)에서 수용하는 모든 IP 라우터(22a 내지 22d)를 제어하며, 초기등록, IP 라우팅 및 루트 최적화, 이동단말기의 어드레스 관리 및 이동정보 관리, 터널링 및 역터널링등을 수행하기 위한 것으로서, 이동단말기의 가상사설망(Virtual Private Network) 서비스를 수용할 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 특히, 이동단말기들의 이동성을 관리하고 보조하기 위하여 홈 대행자(24)는 이동단말기가 원래 속해 있던 홈 네트워크에서 벗어나 다른 외부 네트워크에 접속할 때 바인딩 갱신메시지를 통해 전달해 주는 정보를 IP 라우터(22a 내지 22d)들로부터 수신하여 이동단말기가 이동하는 위치정보를 해당 데이터베이스에 저장한다. 이때, 홈 대행자(24)는 이동단말기에 대한 위치정보로서 IP 라우터(22a 내지 22d)의 홈 IP 주소를 테이블로 관리하고, 필요에 따라 이동단말기에 대한 전송 데이터들을 터널링과 암호화를 통해 IP 라우터(22a 내지 22d)로 전달한다. 즉, 목적지 이동단말기와 통신하려는 발신지 이동단말기가 목적지 이동단말기의 홈 IP 어드레스만 알고 홈 네트워크로 패킷데이터를 보내면 홈 대행자(24)가 패킷 데이터를 분석하고, 분석 결과에 해당하는 목적지 이동단말기의 위치정보를 데이터베이스로부터 추출하여 IP 라우터(22a 내지 22d)를 통해 현재 목적지 이동단말기가 위치하는 네트워크로 전달한다.
홈 대행자(24)에서 사용되는 이동성 관련 프로토콜로는 매크로모빌러티에 대하여 IETF의 이동 IP 프로토콜, 마이크로모빌러티에 대하여 셀룰러 IP, HAWAII 등이 있으며, 핸드오버 기능 수행시 현재 연결의 정보를 전달해주는 컨텍스트 트랜스퍼 프로토콜(context transfer protocol), 주변의 핸드오버 가능한 노드를 검색하는 핸드오프 후보노드 발견(Handoff candidate discovery) 등과 같은 프로토콜이 적용될 수 있다.
AAA 서버(25)는 이동 IP 기반에서의 가입자 서버의 역할을 수행하면서, 이동단말기의 공중인터넷망(21) 접속을 위한 가입자의 인증, 이용권한 검증 및 과금기능 등을 수행하며, 각 이동단말기에 관련된 AAA 정보를 저장하고 있다. 이를 위하여 AAA 서버(25)는 RADIUS(Remote Authentication Dial In User Service), DIAMETER 또는 COPS(Common Open Policy Service) 등과 같은 프로토콜을 사용할 수 있으며, 홈 대행자(24)와 마찬가지로 이동단말기의 VPN 서비스를 수용할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 네트워크 운용정보 관리방법을 설명하는 흐름도로서, 도 2에 도시된 네트워크 구조 뿐만 아니라 인터넷망과 같은 유선망과 무선망과의 접속을 제공하는 노드, 예를 들면 RAP(22a 내지 22d)와 같은 장치를 구비하는 모든 네트워크 구조에 적용가능하다. 여기서는 도 2에 도시된 RAP(22a 내지 22d)를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 3에 있어서, 31 단계에서는 RAP(22a 내지 22d)에서 도 4에 도시된 바와 같은 정보관리테이블을 갖는 데이터베이스를 구축한다. 정보관리테이블은 주변의 다른 RAP 주소 정보(41), 해당 RAP에 대한 셀 형태 정보(42), 위치정보(43), 트래픽부하정보(44), 타임스탬프정보(45) 등을 포함하며, PHY 파라미터, 서비스종류, 보안특성 등에 대한 정보가 더 포함될 수 있다. 셀 형태 정보(42)는 이동통신시스템의 셀 구조가 계층 구조인지, 또는 서로 다른 셀이 각각 고유의 특징을 가지는 구조인지 등에 대한 정보를 나타내고, 위치정보(43)는 주변의 다른 RAP의 위치정보를 나타내는 것으로서, GPS(Global Positioning Systems) 등을 이용하여 각 RAP의 위치정보를 획득할 수 있다. 트래픽 부하정보(44)는 현재 해당 RAP가 관리하는 셀의 자원이 할당된 정도 및 사용가능한 여유 자원 등에 정보를 나타내고, 타임스탬프정보(45)는 네트워크 운용정보를 담은 메시지의 생성시간을 나타내는 것으로서, RAP 간의 전송지연 또는 TTL(Time To Live) 값을 계산할 수 있으므로 메시지를 받는 RAP가 네트워크 운용정보의 폐기 여부를 결정할 수 있다. PHY 파라미터 정보는 각 RAP가 지원하는 변조방법의 종류 등의 정보를 포함할 수 있으며, 서비스종류 정보는 각 RAP가 이동통신 사용자에게 제공할 수 있는 서비스의 종류를 표시한다. 또한, 보안특성 정보는 각 RAP 간에, 또는 RAP와 이동단말기 간에 필요한 보안에 관련된 정보를 나타낸다.
32 단계에서는 RAP(22a 내지 22d) 간에 네트워크 운용정보를 전달하기 위한 메시지 포맷을 정의하는데, 이를 위하여 도 5에 도시된 바와 같은 IETF에서 널리 사용되고 있는 TLV(Type Length Value)의 포맷으로 각각의 정보를 나열하는 방법을 사용할 수 있다. 도 5를 참조하면, 데이터를 위한 TLV 포맷은 데이터 타입을 위하여 1 octet, 데이터 길이를 위하여 2 octet, 실제 데이타를 위하여 임의의 octet를 사용할 수 있다. 이와 같이 TLV 포맷을 사용할 경우 RAP(22a 내지 22d) 간에 서로 유용한 정보만을 효율적으로 전달할 수 있다.
33 단계에서는 RAP(22a 내지 22d)에서 자신이 관리하는 셀영역에 대한 네트워크 운용에 필요한 각종 정보를 설정된 주기에 따라서 수집한다. 네트워크 운용에 필요한 정보로는 해당 RAP에 대한 셀 형태 정보(42), 위치정보(43), 트래픽부하정보(44), 타임스탬프정보(45), PHY 파라미터, 서비스종류, 보안특성 등을 들 수 있다.
34 단계에서는 RAP(22a 내지 22d)에서 33 단계에서 수집한 네트워크 운용정보를 IP 와 같은 범용성이 있는 프로토콜 스택을 사용하여 32 단계에서 정의한 메시지 포맷으로 가공함으로써 하나의 패킷데이터를 생성한다.
35 단계에서는 RAP(22a 내지 22d)에서 34 단계에서 생성된 패킷데이터를 미리 정해진 범위의 주변 RAP로 전달한다. 패킷데이터 전달방법으로는 IP에서의 브로드캐스트, 멀티캐스트 또는 IEEE 802.11f에서 논의중인 IAPP(Inter Access Point Protocol)와 같은 방법이 사용될 수 있다. 또한, 패킷데이터 전달범위는 TTL 값을 이용하여 설정할 수 있다. 즉, 하나의 RAP가 주변의 RAP로 메시지를 전달하기 시작하는 초기 시점에 TTL 값을 홉수(hop number)나 경과시간으로 설정하면 각 RAP가 메시지를 전달받아 정보를 수집한 후 다른 RAP에게 전달하기 전에 TTL 값을 조사하여 한계값을 초과한 경우에는 더 이상 전달하지 않고 폐기하도록 한다.
36 단계에서는 각 RAP가 주위의 다른 RAP로부터 전달받은 메시지를 분석하여 주변 RAP에 대한 정보를 31 단계에서 구축한 데이터베이스내의 해당 RAP 주소별로 저장함으로써 해당 정보들을 갱신한다. 메시지 분석결과 신호지연시간 및 홉수 등이 얻어지는데, 여기서 신호지연시간은 메시지 송신 및 수신 당사자인 두 RAP 사이의 시그널링을 유선망을 통해 수행하는 경우 예상되는 전송지연을 의미하며 이 값은 타임스탬프정보(45)와 RAP에서 메시지를 실제 수신한 시간을 통해 산출가능하다. 또한, 홉수는 메시지 송신 및 수신 당사자인 두 RAP 사이의 네트워크에서 홉으로 떨어진 거리를 의미하며, 이는 패킷데이터가 주변 RAP로 전달될 때마다 홉수를 표시함으로써 파악할 수 있다.
상기 단계들을 통해 각 RAP가 주기적으로 자신의 정보관리테이블을 갱신함으로써 이동통신시스템에서 이동단말기와 액세스 네트워크 사이에 수행되는 어드미션 제어, 핸드오버, 자원관리, AAA 또는 품질서비스 기능 등을 별도의 장치와 복잡하게 정보를 교환하지 않고도 신속하고 적절하게 처리될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 네트워크를 운용하기 위한 각종 제어정보를 각 노드 사이에서 미리 교환하여 노드 자체의 정보관리테이블을 주기적으로 갱신시켜 둠으로써 어드미션 제어, 핸드오버, 자원 관리, AAA 및 품질서비스(Quality of Service) 관리 등을 신속하게 처리할 수 있다. 또한, 중앙집중적인 관리방식에서 필요로 하는 각종 장비를 사용하지 않아도 되므로 시스템을 구성하기 위한 비용을 대폭 줄일 수 있다. 또한, 네트워크 운용을 위한 다양한 기능 수행에 필요한 정보를 분산적으로 각 노드가 공유하므로 확장성이 좋아질 뿐 아니라 중앙집중적인 관리방식의 문제점인 특정 장치에 트래픽이 몰리게 됨으로써 야기되는 시스템의 성능 저하를 원천적으로 방지할 수 있다. 또한, 네트워크 운용정보를 전달함에 있어서 범용으로 사용되는 프로토콜 스택을 사용함으로써 기능 수행시 다른 시스템과의 연동이 용이한 이점이 있다.
도 1은 일반적인 3GPP의 네트워크 구조를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 네트워크 운용정보 관리방법이 적용되는 차세대 이동통신시스템용 네트워크 구조의 일실시예를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 네트워크 운용정보 관리방법의 일실시예를 설명하는 흐름도,
도 4는 본 발명에서 사용되는 데이터베이스에 저장된 정보관리테이블의 일예를 보여주는 도면, 및
도 5은 본 발명에서 사용되는 TLV 포맷의 일예를 나타낸 도면이다.
Claims (7)
- 유선망과 무선망을 연결하는 복수개의 노드를 구비한 이동통신시스템에 있어서,(a) 상기 노드에서 여러가지 네트워크 운용정보를 포함하는 정보관리테이블을 갖는 데이터베이스를 구축하는 단계;(b) 상기 각 노드간에 네트워크 운용정보를 전달하기 위한 메시지 포맷을 정의하는 단계;(c) 상기 각 노드가 관리하는 셀영역에 대한 네트워크 운용정보를 설정된 주기에 따라서 수집하는 단계;(d) 상기 (c) 단계에서 수집한 네트워크 운용정보를 소정의 범용 프로토콜 을 사용하여 상기 (b) 단계에서 정의된 메시지 포맷으로 가공하는 단계;(e) 상기 각 노드가 TTL 값을 이용하여 상기 메시지의 전달범위를 설정하여, 상기 (d) 단계에서 가공된 메시지를 주변 노드로 전달하는 단계; 및(f) 상기 각 노드가 전달받은 메시지를 분석하여 주변 노드에 대한 네트워크 운용정보를 상기 (a) 단계에서 구축한 데이터베이스내의 해당 노드별로 저장하는 단계를 포함하는 네트워크 운용정보 관리방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 메시지 포맷은 각각의 정보를 나열하는 TLV 포맷으로 이루어지는 네트워크 운용정보 관리방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 범용 프로토콜은 인터넷 프로토콜인 것을 특징으로 하는 네트워크 운용정보 관리방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 (e) 단계에서는 IP에서의 브로드캐스트, 멀티캐스트 및 IAPP 중의 한 방법을 이용하여 메시지를 주변 노드로 전달하는 네트워크 운용정보 관리방법.
- 삭제
- 제1 항에 있어서, 상기 TTL 값은 홉수 또는 경과시간을 포함하는 네트워크 운용정보 관리방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 정보관리테이블에 포함되는 정보는 주변의 다른 RAP 주소 정보, 해당 RAP에 대한 셀 형태 정보, 위치정보, 트래픽 부하정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 운용정보 관리방법.
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