KR100594030B1 - 이동 통신 시스템에서 캐시 메모리를 이용한 인증 및데이터 전송 방법 - Google Patents

이동 통신 시스템에서 캐시 메모리를 이용한 인증 및데이터 전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자 단말과, 상기 사용자 단말의 인증을 요청하고 과금 데이터를 수집하는 게이트웨이 노드를 포함하는 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 사용자 단말을 인증하는 방법에 있어서, 기 사용자 단말의 최초 서비스 이용시 인증 완료된 상기 사용자 단말의 정보를 저장하는 과정과, 상기 사용자 단말의 정보를 저장한 후 미리 설정된 설정 시간 동안 상기 저장된 사용자 단말 정보를 사용하여 상기 사용자 단말을 인증하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
과금 데이터, 캐시 메모리, 인증

Description

이동 통신 시스템에서 캐시 메모리를 이용한 인증 및 데이터 전송 방법{METHOD FOR TRANSMISSION DATA AND AUTHENTICATION USING CACHE MEMORY IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 인증 및 과금 데이터 전송을 수행하는 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 일반적인 인증 및 과금 데이터 전송을 수행하는 과정을 도시한 신호 흐름도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캐시 메모리를 이용한 인증 및 과금 데이터 전송에 관한 일련의 과정을 도시한 신호 흐름도
도 4는 도 3의 게이트웨이 노드가 수행하는 과정을 도시한 흐름도
본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 사용자 단말(User Equipment, 이하 'UE'라 칭하기로 한다)을 인증하고 데이터를 전송하는 방법에 관 한 것이다.
현재 3세대(3rd generation) 이동 통신 방식인 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)이 일부 상용화되어 서비스 운영되고 있다. 이에 따라 상기 서비스를 운영하는 이동 통신 시스템은 고도의 정보화 사회에서 요구하는 음성 서비스, 화상 전화 및 대용량/고속의 데이터 전송등의 멀티미디어 서비스를 제공해야 한다. 이렇듯 상기 이동 통신 시스템은 다양한 서비스 제공에 따른 정보를 보호하기 위해 보안 특성들이 요구되며, 그에 따른 UE별 인증 절차가 필요하다. 또한, 패킷(packet) 단위로 다수의 UE들에 멀티미디어 서비스를 제공하는 상기 이동 통신 시스템은 각각의 UE별로 서비스 이용에 따른 과금을 부가한다.
그러면, 도 1을 참조로 일반적인 인증 및 과금 데이터 전송을 수행하는 구조를 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 인증 및 과금 데이터 전송을 수행하는 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 먼저 인증 수행 및 과금 데이터를 전송하는 시스템은 다수의 UE들(102, 104, 106)과, 상기 UE들과 연계된 유/무선망(108)에서 상기 다수의 UE들별로 인증 요청 및 과금 데이터들을 수신하는 다수의 게이트웨이(gateway) 노드들(110 내지 116)과, 상기 다수의 게이트웨이 노드들과 연계된 아이피(IP) 망(118)을 통해서 상기 인증 요청에 대한 응답 및 과금 데이터들을 수신하여 처리하는 AAA(Authentication, Authorization and Accounting)(120) 서버를 구비한다. 상기에서 게이트웨이 노드들(110 내지 116)은 일 예로, 패킷 데이터 서빙 노드(PDSN: Packet Data Serving Node) 또는 게이트웨이 일반 패킷 무선 서비스 지원 노드(GGSN: Gateway GPRS(General Packet Radio Services) Support Node)등이 될 수 있다.
상기 UE들(102 내지 106)이 상기 AAA 서버(120)의 인증이 필요한 멀티미디어 데이터를 수신하기 위해 자신이 속해 있는 게이트웨이 노드에 접속 요청을 하면, 해당 게이트웨이 노드는 상기 AAA 서버(120)로 해당 UE의 인증을 요청한다. 상기 인증 요청을 수신한 상기 AAA 서버(120)는 인증이 가능한 UE인지를 판단하고, 이에 상응한 인증 응답을 상기 게이트웨이 노드로 전송한다. 이후 상기 게이트웨이 노드는 인증 절차를 완료한 해당 UE로부터 멀티미디어 데이터 수신에 따른 과금 데이터를 일정 주기(일반적으로 60초)로 수집하고, 수집된 과금 데이터를 상기 AAA 서버(120)로 전송한다.
상기 도 1은 인증 및 과금 데이터 전송을 수행하는 개략적인 구조에 대해 설명하였으며, 다음의 도 2는 상기 인증 및 과금 데이터 전송에 따른 신호 흐름을 설명하기로 한다.
도 2는 일반적인 인증 및 과금 데이터 전송을 수행하는 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 UE(202)는 과금 데이터가 발생하는 임의의 서비스를 이용하기 위해서 게이트웨이 노드(204)로 접속을 요청한다(208단계). 상기 접속 요청을 수신한 상기 게이트웨이 노드(204)는 UE(202)의 정보(예컨대, 15비트의 가입자 단말 식별 번호(IMSI: International Mobile Subscriber Identify) 및 사용 가능한 서비스 레벨 정보(Quality of Service))를 AAA 서버(206)로 상기 UE(202)의 인증을 요청한다(210단계). 상기 게이트웨이 노드(204)로부터 UE(202)의 인증 요청을 수신한 상기 AAA 서버(206)는 해당 UE(202)가 상기 서비스를 이용할 수 있는지에 대한 인증을 수행한다(212단계). 상기 AAA 서버(206)가 상기 UE(202)의 서비스 이용이 가능하다고 인증을 승인하면 인증 응답을 상기 게이트웨이 노드(204)로 전송한다(214단계). 만약, 상기 AAA 서버(206)가 상기 UE(202)의 인증을 거부하면 상기 UE(102)는 요청한 서비스를 이용하지 못하게 된다. 상기 게이트웨이 노드(204)는 상기 AAA 서버(206)로부터 긍정 인증 응답을 수신하면 상기 UE(202)로 접속을 승인하는 응답을 전송한다(216단계).
한편, 서비스를 이용하기 위한 상기 절차를 완료한 상기 UE(102)는 서비스를 이용함에 따라 과금 데이터가 발생된다(218단계). 상기 게이트웨이 노드(204)는 미리 설정된 일정 주기로 상기 UE(202)에서 발생된 과금 데이터를 수집하여(220단계), 상기 AAA 서버(206)로 송신한다(222단계). 상기 AAA 서버(106)가 상기 과금 데이터를 수신하면(224단계) 상기 게이트웨이 노드(204)로 수신 응답을 송신한다(226단계). 이후 상기 게이트웨이 노드(104)는 설정된 일정 주기로 발생된 과금 데이터를 수집하여 송신하고 이에 대한 응답을 수신하는 과정(222단계 내지 226단계)을 반복적으로 수행한다. 상기와 같은 반복 과정을 수행하다가 상기 UE(202)는 더 이상 서비스를 이용하지 않기 위해 상기 게이트웨이 노드(204)로 접속 해제 요청을 송신한다(228단계). 상기 게이트웨이 노드(204)는 접속 해제 요청에 대한 응답으로 접속 해제 승인을 상기 UE(202)로 전송한다(230단계).
만약, 상기 UE(202)가 과금 데이터가 발생하는 서비스를 다시 이용하기 위해 상기 게이트웨이 노드(204)로 접속을 다시 시도하는 경우 상기 게이트웨이 노드(204)는 AAA 서버(206)로 상기 UE(202)의 인증을 다시 요청(210단계)하고, 이에 대해 상기 AAA 서버(206)는 인증 수행(212단계)과 인증 응답(214단계)을 전송하는 과정을 다시 수행해야 한다. 이렇게 다시 수행하는 과정은 208단계 이후 과정과 동일하므로 도 2에서의 도시를 생략하였다. 이에 따른 문제점들을 하기에 나타내었다.
상기 소수의 게이트웨이 노드들은 다수의 UE들에서 발생되는 접속 요청을 수신하거나 응답하고, 과금 데이터를 수집한다. 또한, 하나의 AAA 서버와 UE들의 인증 절차에 대한 일련의 신호들을 송수신하며, 수집된 과금 데이터를 송신한다. 따라서, 과금 데이터가 발생되는 서비스를 이용하기 위한 UE들의 수가 증가할수록 상기 시스템은 인증, 과금 데이터 수집 및 전송 과정에서 한정된 네트워크 공유 자원을 사용하므로 UE의 접속 속도가 떨어지게 되는 문제점이 존재한다. 또한, 상기 AAA 서버는 UE들의 수가 증가함에 따라 버스트(burst)하게 발생되는 과금 데이터를 수신하여 처리하여야만 한다. 만약, 상기 AAA 서버가 처리할 수 있는 과금 데이터의 용량을 넘어서게 되면 네트워크단에 상당한 트래픽을 유발하여 과금 데이터 전송 중에 유실되거나 상기 AAA 서버에서 유실되는 문제점이 존재한다.
따라서 본 발명의 목적은 이동 통신 시스템에서 캐시(cache) 메모리를 이용 하여 사용자 단말을 인증하는 횟수를 최소화하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 이동 통신 시스템에서 캐시 메모리를 이용하여 과금 데이터 유실을 방지하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이동 통신 시스템의 게이트웨이 노드에서 과금 데이터를 일정(shaping)하게 전송되게 하여 네트워크 과부하를 최소화하기 위한 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1방법은; 사용자 단말과, 상기 사용자 단말의 인증을 요청하고 과금 데이터를 수집하는 게이트웨이 노드를 포함하는 이동 통신 시스템에서, 사용자 단말을 인증하는 방법에 있어서, 상기 사용자 단말의 최초 서비스 이용시 인증 완료된 상기 사용자 단말의 정보를 저장하는 과정과, 상기 사용자 단말의 정보를 저장한 후 미리 설정된 설정 시간 동안 상기 저장된 사용자 단말 정보를 사용하여 상기 사용자 단말을 인증하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2방법은; 사용자 단말과, 상기 사용자 단말의 인증을 요청하고 과금 데이터를 수집하는 게이트웨이 노드를 포함하는 이동 통신 시스템에서, 과금 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 상기 사용자 단말에서 발생되는 과금 데이터를 수집하여 저장하는 과정과, 상기 저장된 과금 데이터를 토큰 돌리기(token bucket) 방식을 이용하여 저장 순서에 상응하게 순차적으로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 이동 통신 시스템에서 게이트웨이(gateway) 노드들에 캐시 메모리(cache memory)를 구현함으로써, 사용자 단말(UE: User Equipment, 이하 'UE'라 칭하기로 한다)의 재인증 절차 횟수를 최소화하며, 과금 데이터 유실을 방지하며, 수집한 과금 데이터들을 AAA(Authentication, Authorization and Accounting, 이하 'AAA'라 칭하기로 한다) 서버로 효율적으로 전송하는 방안을 제안한다.
그러면, 도 3을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 인증 수행 과정 및 과금 데이터를 전송하는 과정을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캐시 메모리를 이용한 인증 및 과금 데이터 전송에 관한 일련의 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 UE(302)는 과금 데이터가 발생되는 서비스를 이용하기 위해 게이트웨이 노드(304)로 접속 요청을 시도한다(308단계). 상기 게이트웨이 노드(304)에는 본 발명에 따른 캐시 메모리가 구현되어 있다. 따라서, 상기 게이트웨이 노드(304)는 캐시에 상기 UE(302)의 정보가 존재하는지 파악한다(310단계). 상기 UE(302)의 정보라 함은 15비트의 가입자 단말 식별 번호(IMSI: International Mobile Subscriber Identify) 및 사용 가능한 서비스 레벨 정보(Quality of Service)이 될 수 있다. 캐시에 UE(302)의 정보가 존재하는 경우에 상기 게이트웨이 노드(304)는 AAA 서버(306)로 인증 요청을 수행하지 않고 접속 응답을 상기 UE(302)로 송신한다(312). 즉, 종래의 AAA 서버로의 인증 요청 및 이에 대한 응답 과정이 생략된다. 상기 UE(302)로 접속 응답을 송신한 상기 게이트웨이 노드(304)는 미리 설정되어 있는 유효성 타이머를 초기(default)값으로 갱신한다(314단계).
예컨대, 시스템에서 미리 설정되어 캐시에 저장된 정보의 유효성 타이머가 1시간이고 상기 UE(302)가 최초 인증을 받고 접속 해제를 한 후부터 30분이 경과하고, 다시 상기 게이트웨이 노드(304)로 접속 요청을 재시도 한 경우를 가정하기로 한다. 상기 게이트웨이 노드(304)는 유효성 타이머를 동작하여 30분이 지난 시점에서 상기 UE(302)의 접속 요청을 수신한 것이므로, 아직 캐시에 상기 UE(302)의 정보가 저장되어 있다. 이에 따라, 상기 게이트웨이 노드(304)는 접속 응답을 송신하고, 유효성 타이머를 다시 초기값, 즉 1시간으로 설정한다. 만약, 상기 UE(302)가 접속 해제를 한 후 1시간이 경과할 때까지 접속 요청을 하지 않으면 상기 UE(302)의 정보는 캐시에서 삭제 처리된다.
한편, 상기 310단계에서 캐시에 UE(302) 정보가 존재하지 않는 경우에 상기 게이트웨이 노드(304)는 상기 AAA 서버(306)로 UE(302)의 인증 요청을 송신한다(316단계). 상기 AAA 서버(306)는 해당 UE(302)에 대해 인증을 수행한다(318단계). 상기 인증 수행 결과 서비스 이용 가능한 UE라면 상기 AAA 서 버(306)는 게이트웨이 노드(304)로 긍정 인증 응답을 송신한다(320단계). 상기 게이트웨이 노드(304)는 인증받은 UE(302)의 정보를 캐시에 저장하고(322단계), 상기 UE(302)로 접속 요청(308)에 상응한 접속 응답을 송신한다(324단계). 접속 응답을 송신한 상기 게이트웨이 노드(304)는 해당 UE(302)에 대해 시스템에 미리 설정된 유효성 타이머를 동작한다(328단계).
이후, 상기 게이트웨이 노드(304)는 상기 UE(302)에서 발생된 과금 데이터(326단계)를 일정 주기마다 수집한다(330단계). 상기 일정 주기로 수집한 과금 데이터를 캐시에 저장하고(332단계), 토큰 돌리기(token bucket) 방식으로 상기 AAA 서버(306)로 상기 저장된 과금 데이터를 송신한다(334, 336단계). 여기서 상기 토큰 돌리기 방식이라 함은 캐시에 저장된 과금 데이터들별로 저장된 순서에 상응하게 우선 순위를 부여하여 전송하는 방식으로, 상기 방식을 사용하면 종래에 버스트(burst)하게 AAA 서버로 전송되던 과금 데이터를 보다 효율적으로 전송하도록 개선하는 이점이 있다. 상기 AAA 서버(306)는 과금 데이터를 수신하고(338단계) 이에 대한 수신 응답을 상기 게이트웨이 노드(304)로 송신한다(340단계).
여기서 상기 336단계 내지 340단계는 과금 데이터 발생 및 수집시마다 반복되는 절차로 중복되는 절차 도시를 생략하였다. 상기 UE(302)가 과금 데이터가 발생되는 서비스를 더 이상 이용하지 않을 경우 상기 게이트웨이 노드(304)로 접속 해제 요청을 송신한다(342단계). 이에 따라 상기 게이트웨이 노드(304)는 접속 해제 요청에 상응한 접속 해제 응답을 송신한다(344단계). 여기서 상기 UE(302)가 동일 또는 다른 서비스를 이용하기 위해 상기 게이트웨이 노드(304)로 접속 요청을 시도하는 경우 상기 게이트웨이 노드(304)는 캐시 메모리에 해당 UE(302)의 정보가 저장되어 있는지 파악하는 310단계 이후를 다시 수행하게 된다.
다음으로, 도 4를 참조로 상기 도 3의 게이트웨이 노드(304)가 수행하는 절차를 설명하기로 한다.
도 4는 도 3의 게이트웨이 노드가 수행하는 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 402단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 UE(302)로부터 접속 요청을 수신하고 404단계로 진행한다. 상기 404단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 캐시 메모리에 상기 UE(302)의 정보가 존재하는지 파악한다. 상기 결과 UE(302)의 정보가 존재하는 경우 406단계로 진행한다. 상기 406단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 저장된 UE(302)의 정보를 참조하여 인증 절차를 생략하고 접속 응답을 송신하고 408단계로 진행한다. 상기 408단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 어느 정도 경과한 UE(302)의 유효성 타이머를 초기값으로 되돌리고 420단계로 진행한다.
한편, 상기 404단계에서 상기 UE(302)의 정보가 캐시에 존재하지 않은 경우에는 410단계로 진행한다. 상기 410단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 상기 UE(302)에 대한 인증을 AAA 서버(306)로 요청하고 412단계로 진행한다. 상기 412단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 상기 AAA 서버(306)의 인증 응답을 수신하고 414단계로 진행한다. 상기 414단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 인증 과정이 완료된 상기 UE(302)의 정보를 저장하고 416단계로 진행한다. 상기 416단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 상기 UE(302)에 접속 응답을 송신하고 418단계로 진행 한다. 상기 418단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 시스템에서 미리 설정된 초기값으로 유효성 타이머를 동작하여 상기 UE(302)의 정보를 그 시간만큼 저장한다.
이후, 420단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 상기 UE(302)에서 발생되는 과금 데이터를 일정 주기마다 수집하고 422단계로 진행한다. 상기 422단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 상기 수집된 과금 데이터들을 캐시에 저장하고 424단계로 진행한다. 상기 424단계에서 상기 게이트웨이 노드(304)는 토큰 돌리기 방식을 이용하여 상기 캐시에 저장된 과금 데이터를 상기 AAA 서버(306)로 순차적으로 송신한다. 상기 AAA 서버(306)에 송신한 과금 데이터는 상기 캐시에서 삭제 처리된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 과금 데이터에 대한 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 캐시 메모리에 저장될 수 있는 모든 데이터에 적용 가능함에 유념해야 한다. 따라서, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 게이트웨이 노드들에 캐시 메모리를 구현함으로써, 사용자 단말이 과금 데이터가 발생되는 서비스 이용시 캐시에 저장된 사용자 정보를 이용하여 인증을 수행을 대체할 수 있으며, 시스템 과부하에 따른 과금 데 이터 유실도 방지할 수 있으며, 버스트하게 송신되던 과금 데이터들을 순차적으로 송신할 수 있다. 이에 따라, 네트워크 단에서 발생되던 과부하를 최소화함으로써 시스템 전체 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 사용자 단말과, 상기 사용자 단말의 인증을 요청하고 과금 데이터를 수집하는 게이트웨이 노드를 포함하는 이동 통신 시스템에서, 사용자 단말을 인증하는 방법에 있어서,
    상기 사용자 단말의 최초 서비스 이용시 인증 완료된 상기 사용자 단말의 정보를 상기 게이트웨이 노드의 캐시 메모리에 저장하는 과정과,
    상기 사용자 단말의 정보를 저장한 후 미리 설정된 설정 시간 이내에 상기 사용자 단말의 접속 요청이 있을 시, 상기 저장된 사용자 단말 정보를 사용하여 상기 사용자 단말을 인증하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 사용자 단말 인증 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 단말 정보에는 상기 사용자 단말기가 이용 가능한 서비스 레벨 정보가 포함됨을 특징으로 하는 사용자 단말 인증 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 사용자 단말 정보에는 상기 사용자 단말의 식별 번호가 포함됨을 특징으로 하는 사용자 단말 인증 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 설정 시간 이내에 상기 사용자 단말을 인증하면 유효성 타이머를 미리 설정되어 있던 초기값으로 갱신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 사용자 단말 인증 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 시간이 경과할 때까지 상기 사용자 단말의 접속 요청이 없는 경우, 상기 캐시 메모리에서 상기 사용자 단말의 사용자 단말 정보를 삭제 처리하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 사용자 단말 인증 방법.
  6. 사용자 단말과, 상기 사용자 단말의 인증을 요청하고 과금 데이터를 수집하는 게이트웨이 노드를 포함하는 이동 통신 시스템에서, 과금 데이터를 송신하는 방법에 있어서,
    상기 사용자 단말에서 발생되는 과금 데이터를 수집하여 저장하는 과정과,
    상기 저장된 과금 데이터를 토큰 돌리기(token bucket) 방식을 이용하여 저장 순서에 상응하게 순차적으로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 과금 데이터 송신 방법.
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