KR100539866B1 - 이동통신 시스템에서 페이징 방법 - Google Patents

Abstract

복수의 기지국과, 기지국 제어기와, 교환장치가 인터넷 프로토콜을 통해 접속되는 이동통신 시스템의 페이징 방법에 대해 개시한다.

상기와 같은 본 발명은 상기 기지국제어기는 소정 단말로 발신시, 상기 단말의 위치 정보를 상기 교환장치로부터 획득하는 과정과, 상기 기지국제어기는 상기 단말이 속하는 기지국으로 페이징 명령 메시지를 전송하는 과정과, 페이징이 실패하면, 상기 기지국제어기는 소정 서버로부터 미리 설정된 2차 페이징 대상 기지국들 정보를 획득하고, 상기 2차 페이징 대상 기지국들로 페이징 명령 메시지를 멀티캐스트 전송하는 과정을 포함한다.

Description

이동통신 시스템에서 페이징 방법{METHOD FOR PAGING IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템의 페이징 방법에 관한 것으로, 특히 인터넷 프로토콜 기반의 이동통신 시스템에서 페이징 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템의 망구성은 도 1과 같이 구성된다. 상기 도 1을 참조하면, 이동통신 시스템의 구성은 이동 단말(Mobile Terminal, MT)(10)과, 이동 단말과 통신을 수행하는 복수의 기지국들(20,30,40), 기지국을 제어하는 기지국제어부들(50,60)으로 구성된다. 그리고 상기 기지국제어부는 인터넷(Internet), PSTN(Public Switched Telephone Network) 및 PSDN(Public Switched Data Network)와 연결을 위해 GW(Gateway)/MSC(Mobile Switching Center)(70)를 경유한다. 여기서 상기 GW는 논리적인 명칭으로서 통상 PDSN(Packet Date Sevice Node), AGW(Access Gateway) 또는 MGW(Media Gateway)등으로도 불리운다.

본 발명은 단말 착신 호(Call)의 처리 과정에 필요한 단말 호출(Paging 또는 페이징)에 관한 것이다. 즉 외부에서 특정 단말로 호가 요청된 경우 먼저 단말의 위치를 찾는 과정이 필요한다. 이를 페이징이라 하며, 교환장치(MSC)에 단말기가 등록한 최근 위치에 대한 정보가 기록되어 있고, 최근 위치 정보를 이용하여 페이징이 수행된다. 단말기는 페이징 과정을 위해 이동시나 정지시에 주기적으로 상기 교환장치에 자신의 현재 위치를 알리는 과정을 반복 수행한다.

종래 기술에 따른 페이징 방법은 기존 교환장치, 기지국제어기, 기지국간의 구성에 맞게 수행된다. 즉 상기 도 1과 같이 특정 기지국은 특정 기지국제어기에 연결되어 있고, 또한 기지국제어기는 특정 교환장치에 연결되어 있다. 따라서 만일 하나의 단말이 특정 기지국의 영역에서 등록되었다면 이는 곧 특정 기지국제어기 및 특정 교환장치의 영역에 속한다고 할 수 있는 것이다.

상기와 같은 종래 기술에 따른 페이징 방법은 하기와 같이 수행된다.

1. 1차 페이징 : 교환장치에 기록되어 있는 착신 단말의 위치 정보에 따라 최근 착신 단말이 위치 등록한 기지국에 대한 페이징 명령을 내린다.

2. 2차 페이징 : 통신 환경의 악화 등으로 1차 페이징이 실패한 경우, 교환장치는 해당 기지국을 포함한 근접 기지국들에게 2차 페이징 명령을 내린다. 이는 기지국의 구성이 셀(Cell) 구조로 되어 있어 특정 기지국을 알면 근접한 기지국들도 알 수 있기 때문이다. 이 경우 1차 페이징을 수행한 특정 기지국의 상위 기지국제어기가 관리하는 모든 기지국에 2차 페이징 명령을 내린다.

3. 3차 페이징 : 상기 1,2차 페이징이 모두 실패한 경우 시스템의 가장 상위단인 해당 교환장치에 포함된 모든 기지국에게 3차 페이징 명령을 내린다. 즉, 모든 기지국제어기가 자신이 관리하는모든 기지국에 3차 명령을 내리게 된다.

상기와 같은 1,2,3차 페이징을 수행할 때 종래 기술은 계층적인(hierarchical) 구조를 가지므로 2차나 3차 페이징에 대한 명령을 특정 기지국제어부(들), 특정 기지국들에게만 효율적으로 전송할 수 있다. 이는 교환장치와 기지국제어기간, 기지국제어기와 기지국간에 링크가 E1/T1과 같은 전용선이 사용됐기 때문이다.

네트워크 구성 기술의 발전에 따라 이동통신 시스템 네트워크도 기존의 폐쇄적인 구조에서 개방된 구조로 변화하고 있다. 이러한 변화에는 최근 각광받고 잇는 인터넷 프로토콜(IP : Internet Protocol)이 기인한 바가 크다.

그러나 인터넷 프로토콜 기반의 네트워크를 통해 이동통신 시스템을 구성한 경우 종래기술에 의한 페이징 방법은 다음과 같은 문제가 있다.

1차 페이징의 경우 특정 기지국 하나에만 페이징 명령을 내리면 되므로 해당 기지국으로 IP 유니캐스트(unicast) 전송 방식을 통해 해당 기지국만 패이징 명령을 수신한다. 그러나 2차, 3차 페이징의 경우에는 작게는 몇 십개, 많게는 몇백 개의 기지국에 페이징 명령이 전송되어야 한다. 이 경우 모든 기지국으로 동일한 페이징 명령을 일일이 전송하는 것은 네트워크 자원의 낭비를 초래하고, 페이징 명령을 내리는 장치에 부하를 가중시키게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 인터넷기반의 이동통신 시스템에서 효율적인 페이징 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은

복수의 기지국과, 기지국 제어기와, 교환장치가 인터넷 프로토콜을 통해 접속되는 이동통신 시스템의 페이징 방법에 있어서,

상기 기지국제어기는 소정 단말로 발신시, 상기 단말의 위치 정보를 상기 교환장치로부터 획득하는 과정과, 상기 기지국제어기는 상기 단말이 속하는 기지국으로 페이징 명령 메시지를 전송하는 과정과, 페이징이 실패하면, 상기 기지국제어기는 소정 서버로부터 미리 설정된 2차 페이징 대상 기지국들 정보를 획득하고, 상기 2차 페이징 대상 기지국들로 페이징 명령 메시지를 멀티캐스트 전송하는 과정을 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

인터넷 프로토콜 기반의 이동통신 시스템, 예를 들어 표준화 기구에서 연구되고 있는 개방형 무선 접속 네트워크(Open RAN:Radio Access Network)는 이동통신 시스템을 구성하는 구성요소간의 연결을 기존 E1/T1과 같은 전용링크가 아닌 네트워크를 통해 연결하는 구조이다.

개방형 무선접속 네트워크는 IP RAN으로도 불리우고 있다. 여기서 인터넷 프포토콜은 OSI(Open System Interconnection) 계층들 중 3계층에 해당하는 기술로써 그 이하 1계층, 2계층에 대해서는 독립적이다. 따라서, 2계층에 802.3기반의 이더넷(ethernet)이 사용될 수도 있고, ATM이 사용될 수도 있는 것이다.

상기와 같은 이동통신망의 구성은 망 구성의 비용 절감과 하드웨어 구현의 용이성, 다른 망과의 연동면에서도 장점을 가진다.

상기 IP RAN과 같은 인터넷프로토콜 기반의 이동통신 시스템은 교환장치, 기지국제어기, 기지국이 종속적인 관계(계층적 구조)를 갖는 것이 아니라 IP RAN이라는 네트워크를 통해 연결되는 것이다.

예를 들어, 계층적 구조에서 기지국제어기 1에 속한 기지국 2가 기지국제어기 3에 속한 기지국 4와 통신하기 위해서는 자신이 속한 기지국제어기인 기지국제어기 1과 기지국제어기 3을 경유하여 기지국 4와 통신할 수 있었다. 그러나, IP RAN등의 네트워크를 통해 연결된 경우에는 모든 장비, 교환장치(들), 기지국제어기(들), 기지국(들)이 물리적으로는 상호 직접 통신하는데 장애가 없다. 그러므로 너트워크를 통해 연결되는 구조에서는, 상기 예에서 기지국2가 기지국4와 직접 통신이 가능하다.

종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 원리는 다수의 기지국에 페이징 명령을 내려야 하는 경우, IP 유니캐스트 방식이 아닌, IP 멀티캐스트 방식을 사용하는 것이다.

본 발명의 원리에 따른 페이징 방법은 IP 멀티캐스트가 지원되는 기지국과 기지국제어기에 의해 제공된다. 또한 IP 멀티캐스트의 구성상 IP 멀티캐스트를 지원하는 멀티캐스트 라우터(router)를 가지는 이동통신망이 구성되어야 한다. 하기의 설명에 있어서, 본 발명에 따른 페이징 방법을 '멀티캐스트 페이징'이라 칭하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 페이징 방법은 도 2에 도시된 이동통신 네트워크와 같이 구성된 시스템에 의해 제공된다.

단말(210)의 요구에 의해 페이징이 필요한 경우, 기지국제어기(230)는, 착신 단말의 최근 위치를 알기 위해 교환장치(240)로 상기 착신 단말에 대한 정보를 요청하고, 상기 교환장치(240)가 저장하고 있는 기지국 정보를 받아 1차 페이징을 수행한다. 여기서 기지국에 대한정보는 상기 착신 단말이 속하는 기지국의 IP 주소가 된다.

1차 페이징이 실패한 경우 기지국제어기(230)는 상기 교환장치(240)에 등록된 특정 기지국이 아닌 다수의 기지국에 페이징 명령을 전달해야 한다. 이러한 2차 페이징의 대상이 되는 기지국은 망의 구성에 따라 달라진다. 본 발명에서는 논리적으로 기지국들이 종래기술에서와 같이 기지국제어기들에 분배된 경우를 가정한다. 2차 페이징의 대상이 되는 기지국들은 논리적으로 특정 기지국제어기에 종속되어 있지만 물리적으로는 상기 도 2와 같이 망에 연결되어 있다. 따라서 망에 IP 브로드캐스트로 페이징 명령을 내린 경우, 해당 페이징과 전혀 관계없는 기지국들도 해당 메시지를 받게 된다. 이 경우 해당 메시지는 응용 프로그램 수준까지 전달된 후에 무시되는 등의 처리 과정을 거쳐야 한다. 그러므로 본 발명에서는 이러한 망과, 장비들의 부하를 줄일 수 있도록 IP 멀티캐스트 기술을 사용한다.

IP 멀티캐스트 기술은 단 하나의 장비만 패킷을 수신하는 IP 유니캐스트나, 망내의 모든 장비가 패킷을 수신하는 IP 브로드캐스트와는 달리 특정 장비들만이 패킷을 수신/처리할 수 있도록 한 전송 방식이다(RFC1112 참고)

상술한 IP 멀티캐스트 기술을 사용하면 이동통신 시스템의 경우 특정 기지국제어기에 논리적으로 속하는 기지국들에게만 페이징 명령을 내릴 수 있다. 이때 전송되는 페이징 명령 패킷은 망에서 보면 오직 하나의 패킷만 전송되므로 망의 부하를 줄일 수 있다. 또한 논리적으로 다른 기지국제어기에 속한 기지국들은 페이징 명령 패킷을 수신하지 않으므로 해당 장비들에 가해지는 부하를 줄일 수 있다.

이때 필요한 점은 특정 기지국이 어느 기지국제어기에 속해 있는가 하는 점이다. 즉 IP 멀티캐스트를 지원하기 위해서는 모든 장비가 자신이 어느 멀티캐스트 그룹(멀티캐스트 그룹)에 속했는지를 알아야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 기지국/기지국제어기가 IP를 할당받을 때 사용할 수 있는 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 메시지의 옵션을 정의한다.

상기 DHCP는 IP 주소를 갖지 않는 장비가 외부의 서버, 예를 들어 DHCP 서버로부터 IP 주소를 할당받을 때 사용하는 프로토콜이다.

만일 이동통신 시스템의 기지국, 기지국제어기가 상기 DHCP를 통해 IP를 할당받는 경우라면 IP주소를 할당 받을 때 해당 기지국, 기지국제어기가 속한 멀티캐스트 그룹에 대한 정보를 함께 제공할 수 있다. 이것은 DHCP 서버의 정보를 이동통신 시스템 운영자가 제어할 수 있을 때 사용할 수 있는 방법이다.

기지국과 기지국제어기에 있는 DHCP 클라이언트(Client)는 해당 정보로부터 자신이 가입해야 할 멀티캐스트 그룹에 대한 정보를 얻어 페이징 명령 패킷을 수신할 수 있도록 설정하면 된다.

상술한 페이징 명령 패킷은 도 3의 메시지 포멧과 같이 구성될 수 있다.

상기 도 3에서 n은 Address의 개수에 따라 4*N(N은 옵션에 포함된 주소의 개수)로 부터 결정된다.

경우에 따라서는 한 장비가 하나 이상의 멀티캐스트 그룹에 속할 수 있다. 이는 하나의 기지국이 지역적으로 두 개의 기지국제어기 영역에 모두 포함된 경우이다. 즉 이동망 관리측면에서는 하나의 기지국이 하나의 기지국제어기의 제어를 받는 것이 유리하나, 네트워크 관리 측면에서는 그렇지 않다. 인접한 두 개의 기지국이 같은 네트워크에 연결되어 있을 경우 이 두 개의 기지국은 서로 다른 멀티캐스트 그룹에 속하는 동시에 같은 멀티캐스트 그룹에 속할 수 있다. 즉 하나의 기지국이 두 개의 멀티캐스트 그룹 영역이 중첩된 영역에 존재하는 경우이다.

이러한 경우를 고려하여 본 발명에서 정의한 옵션에는 여러 개의 멀티캐스트 그룹 IP를 지정할 수 있도록 했다. DHCP의 옵션에 사용되는 Code값은 RFC2132 및 기타 문서에 정의되어있다. 이 Code값을 할당받기 위해서는 IETF의 표준화 과정을 거쳐서 지정받아야 한다. 본 발명에서 제안하는 DHCP 멀티캐스트 그룹 옵션은 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 즉 DHCP 프로토콜 측면에서는 DHCP의 원래 목적인 DHCP client에 IP를 할당하는 동시에 DHCP client가 참여해야 할 멀티캐스트 그룹을 알리는 목적으로 사용될 수 있다. 이때 멀티캐스트 그룹은 다양한 용도로 사용할 수 있다. 예를 들어 특정 ISP에 가입한 사용자의 경우 해당 ISP에서 지정한 멀티캐스트 그룹을 통한 특별한 메시지를 수신할 수 있다.(이동통신망에서의 서비스 안내 SMS와 유사) 그러므로 이 멀티캐스트 옵션은 페이징을 위한 멀티캐스트 그룹 용이 아닌 일반 멀티캐스트 그룹을 지정하는 목적으로 전송할 수 있을 것이다.

현재까지 정의된 Code값은 대략 70번 대까지이다.(RFC2132참고) 그러나 Code값에 특별한 의미가 있는 것은 아니므로(어떤 표준에서는 code값을 bit별로 의미를 부여하는 경우도 있다) 현재까지 정의된 Code 값 다음을 지정받으면 된다.(128부터 254까지는 site specific 으로 미리 할당해 두었으므로 사용할 수 없다.

필요하다면 표준화 과정없이 현재 사용하지 않는 값을 임의로 사용할 수 있다. 이 경우 DHCP server는 이때 결정한 임의의 값을 지원해야 한다.

DHCP를 이용한 멀티캐스트 그룹 할당은 크게 두 단계로 구성된다.

단계 1 : 관리자 혹은 관리 서버에 의해 DHCP 서버에 기지국에 대한 멀티캐스트 그룹 할당.

단계 2 : 기지국의 부팅 및 DHCP를 통한 IP 및 멀티캐스트 그룹 정보 획득.

상기 단계 1에서, 관리자 혹은 망 운영자는 자동화된 툴 혹은 수동적으로 DHCP 서버의 설정을 지정하는 것이다. 이 과정은 셀구성(Cell planning)에 의해 근접한 기지국들에 대한 정보를 바탕으로 특정 기지국을 특정 멀티캐스트 그룹에 지정하는 단계이다.

상기 도 2에 도시된 기지국 1(220), 기지국 2(221), 기지국 3(223)은 물리적으로 근접해 있는 기지국들이다. 그러므로 페이징을 하는 경우에 이 세개의 기지국들을 포함한 것을 하나의 페이징 영역(멀티캐스트 그룹 1)으로 묶어야 한다. 운영자는 이러한 물리적인 근접성을 바탕으로 기지국들을 하나의 멀티캐스트 그룹으로 묶는다. 멀티캐스트 그룹의 설정은 하기 <표 1>과 같이 구성할 수 있다.

ID	Multicast Group Number
기지국 1(BTS-1)	MG 1
기지국 2(BTS-2)	MG 1
기지국 3(BTS-3)	MG 1
기지국 4(BTS-4)	MG 2
기지국 5(BTS-5)	MG 2

여기서, 그룹의 설정은 아직 기지국에 IP가 주어지지 않은 상태이므로, DHCP 과정에서 DHCP 클라이언트의 ID로 사용할 수 있는 기지국의 MAC(Media Access Control) address 나 문자열로 표시되는 정보를 ID로 사용한다.

단계 2에서는 기지국이 부팅과정에서 DHCP를 사용하여 DHCP 서버로부터 자신이 사용할 IP 및 멀티캐스트 그룹에 대한 정보를 받아 설정하는 단계이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국이 IP 및 멀티캐스트 그룹정보를 할당 받는 과정을 보여주는 흐름도이다.

상기 도 4를 참조하면 410단계에서, 기지국은 DHCP ACK신호를 통해 DHCP 서버로부터 IP 및 멀티캐스트 그룹에 대한 정보를 수신한다. 420단계에서, 상기 수신한 정보를 이용하여 IP 주소를 설정한다. 430단계에서, 상기 IP 주소가 멀티캐스트 IP 인지를 판단한다. 상기 판단 결과, 멀티캐스트 IP 에 해당하면, 440단계에서, 기지국은 해당 멀티캐스트 그룹에 속하는 것으로 시스템을 설정한다. 상기 440단계에서 멀티캐스트 IP에 해당하지 않으면, 특별한 동작을 수행하지 않는다. 여기서, DHCP 서버가 멀티캐스트 그룹에 대한 정보를 제공하지 않는 경우, DHCP에서는 특별한 동작을 하지 않고, 별도의 과정을 통해 해당 정보를 얻어야 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 페이징 과정을 보여주는 흐름도이다.

상기 도 5를 참조하면, 1차 페이징이 실패하면, 510과정에서, 교환장치(240)는 DHCP 서버로부터, 2차 페이징의 대상이 되는 후보 기지국들에 대한 멀티캐스트 그룹 정보를 획득한다. 520단계에서, 상기 교환장치(240)는 2차 페이징 대상 기지국들로 멀티캐스트 페이징 과정을 수행한다.

530 단계에서, 상기 교환장치(240)는 2차 페이징의 성공 여부를 확인한다. 상기 2차 페이징이 실패인 경우, 540과정에서 3차 페이징의 대상이 되는 후보 기지국들에 대한 멀티캐스트 그룹 정보를 획득한다. 550단계에서, 3차 페이징 대상 기지국들로 멀티캐스트 페이징 과정을 수행한다.

560단계에서, 상기 3차 멀티캐스트 페이징의 성공 여부를 확인한다. 관리자의 설정에 따라 3차 페이징 이후에는 페이징의 최종 실패로 설정할 수 있다. 따라서 상기 3차 멀티캐스트 페이징이 실패하면, 570단계에서, 페이징 최종 실패로 처리한다.

상기 530단계, 또는 상기 560단계에서 페이징이 성공한 경우는 착신 단말과 발신 단말간에 호 설정 과정을 수행한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어 DHCP를 사용하지 않는 기지국, 기지국제어기의 경우에는 별도의 메시지를 정의하여 멀티캐스트 그룹에 대한 정보를 전송할 수 있다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동통신 시스템 네트워크에 전송되는 데이터의 양이 줄어들므로 망에 가해지는 부하를 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한 페이징 명령을 내리는 장비, 예를 들어 교환장치는 1개의 메시지만 전송하면 되므로 해당 장비에 가해지는 부하 역시 크게 감소 시킬수 있다.

도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 구성도,

도 2는 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템의 일예를 보여주는 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 페이징 명령 메시지 포멧을 보여주는 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국이 IP 및 멀티캐스트 그룹정보를 할당 받는 과정을 보여주는 흐름도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 페이징 과정을 보여주는 흐름도이다.

Claims (5)

1. 복수의 기지국과, 기지국 제어기와, 교환장치가 인터넷 프로토콜을 통해 접속되는 이동통신 시스템의 페이징 방법에 있어서,

   상기 기지국제어기는 소정 단말로 발신시, 상기 단말의 위치 정보를 상기 교환장치로부터 획득하는 과정과,

   상기 기지국제어기는 상기 단말이 속하는 기지국으로 페이징 명령 메시지를 전송하는 과정과,

   페이징이 실패하면, 상기 기지국제어기는 소정 서버로부터 미리 설정된 2차 페이징 대상 기지국들 정보를 획득하고, 상기 2차 페이징 대상 기지국들로 페이징 명령 메시지를 멀티캐스트 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 페이징 명령 메시지는 멀티캐스트 메시지를 나타내는 식별자와 멀티캐스트그룹의 개수, 상기 각각의 멀티캐스트그룹의 주소들로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 2차 페이징이 실패하면, 상기 기지국제어기는 상기 서버로부터 미리 설정된 3차 페이징 대상 기지국들 정보를 획득하고, 상기 3차 페이징 대상 기지국들로 페이징 명령 메시지를 멀티캐스트 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 2차 페이징 대상 기지국 정보는 DHCP를 사용하여 획득함을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 미리 설정된 2차 페이징 대상 기지국들은 상기 단말이 속하는 기지국과 인접한 기지국들로 구성됨을 특징으로 하는 방법.