KR100628745B1 - Apparatus of traffic load distribution for gprs network and the method of the same - Google Patents

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Abstract

An apparatus and a method for traffic load distribution in a third generation GPRS network are provided to enable a sub GTP-U processor within the first IP processor to process temporarily-increased traffic, thereby stably processing the suddenly-amplified traffic. When there is GTP-U traffic on a received IP(Internet Protocol)packet, a main or sub GTP-U processor(54,58) within the first IP processor(56) converts a GTP-U packet according to session information and routing information provided from a session manager(52). The second IP processor(62) reprocesses the GTP-U packet received from the main or sub GTP-U processor(54,58) into an IP packet, and transceives the IP packet with an RNC(Radio Network Controller) through an Iu interface. The session manage(52) comprises the first IP processor(56) which reprocesses the GTP-U packet received from the main or sub GTP-U processor(54,58) into the IP packet and transceives the IP packet with a GGSN(Gateway GPRS(General Packet Radio Service) Support Node) through a Gn interface. If the GTP-U traffic which the main GTP-U processor(54) can process is more than a set critical value, the session manager(52) operates the sub GTP-U processor(58) of the first IP processor(56) and enables the sub GTP-U processor(58) of the first IP processor(56) to control and process the following traffic. If not so, the session manager(52) stops operation of the sub GTP-U processor(58) and provides the session information and the routing information.

Description

삼세대 지피알에스 망에서 트래픽 부하 분산 처리 장치 및 방법 {Apparatus of traffic load distribution for GPRS network and the method of the same}Apparatus of traffic load distribution for GPRS network and the method of the same}

도 1은 종래의 송수신되는 트래픽을 처리하기 위한 SGSN의 구성도이고,1 is a configuration diagram of a SGSN for processing conventional traffic transmitted and received,

도 2는 3세대 GPRS망을 이용한 WCDMA망의 개략적인 구성을 나타낸 것이고,2 shows a schematic configuration of a WCDMA network using a third generation GPRS network;

도 3은 본 발명의 3세대 GPRS망에서 트래픽 부하 분산 처리 장치의 구성도이고, 3 is a block diagram of a traffic load balancing processing apparatus in a third generation GPRS network according to the present invention;

도 4(a)는 SGSN의 GTP-U 처리장치에 과부하가 걸린 예를 나타낸 도면이고, 4 (a) is a diagram showing an example where an overload is applied to the GTP-U processing apparatus of SGSN,

도 4(b)는 본 발명의 SGSN의 GTP-U 처리장치에 과부하가 걸렸을 때의 사용자 데이터를 처리하는 예의 도면이고, 4B is a diagram of an example of processing user data when the GTP-U processing apparatus of SGSN of the present invention is overloaded.

도 5는 본 발명의 SGSN에서 트래픽 부하를 분산 처리하는 동작 순서도이다.5 is a flowchart illustrating an operation for distributing traffic load in the SGSN according to the present invention.

<도면의 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

30 : 이동통신 단말기 34 : RNC(Radio Network Controller) 30: mobile communication terminal 34: RNC (Radio Network Controller)

38 : SGSN 40 : GGSN38: SGSN 40: GGSN

52 : 세션 매니저부 54 : 메인 GTP-U 처리부52: session manager unit 54: main GTP-U processing unit

56 : 제 1 IP 처리부 58 : 보조 GTP-U 처리기56: first IP processing unit 58: auxiliary GTP-U processor

60 : IP 처리기 62 : 제 2 IP 처리부60: IP processor 62: second IP processing unit

본 발명은 3G GPRS망에서의 트래픽 부하의 분산 처리에 관한 것으로, 특히 패킷서비스(PS : Packet Service)를 제공하는 SGSN(Serving GPRS Support Node)에서 사용자 데이터인 GTP-U 트래픽을 처리하는데 있어, GTP-U 트래픽량이 증가하여 더 이상 처리하기 힘든 경우, 보조 GTP-U 처리기를 이용하여 일시적으로 증가되는 많은 트래픽을 효율적으로 처리할 수 있는 3세대 GPRS망에서 트래픽 부하 분산 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to distributed processing of traffic load in a 3G GPRS network, and in particular, to handle GTP-U traffic, which is user data, in a serving GPRS support node (SGSN) that provides a packet service (PS). The present invention relates to an apparatus and method for processing traffic load balancing in a third generation GPRS network that can efficiently handle a large amount of temporarily increased traffic by using an auxiliary GTP-U processor when the amount of -U traffic increases.

일반적으로, GPRS(general packet radio service)는 스웨덴 에릭손사가 중심이 되어 개발한 세계 최초의 무선 데이터 통신 서비스이다. 유럽 전기 통신 표준 협회(ETSI)가 표준화한 유럽 디지털 이동 전화 방식인 GSM망을 기초로 한 패킷 통신 서비스를 말한다. 이 서비스는 이동 통신 환경에서 웹 브라우징 등 각종 인터넷 프로토콜(IP) 기반 서비스와 데이터 통신 서비스를 효과적으로 구현해 준다. 현재의 GPRS 기반구조는 비동기 IMT2000에서 사용되어 인트라넷과 인터넷 서비스 등의 패킷 데이터 서비스의 제공에 활용된다. In general, the GPRS (general packet radio service) is the world's first wireless data communication service developed by Sweden's Ericsson. It is a packet communication service based on GSM network, a European digital mobile phone system standardized by the European Telecommunication Standards Association (ETSI). This service effectively implements various internet protocol (IP) based data and data communication services such as web browsing in mobile communication environment. The current GPRS infrastructure is used in asynchronous IMT2000 to provide packet data services such as intranet and Internet services.

이하, 종래의 3세대 GPRS 망을 이루는 SGSN에서의 트래픽 처리에 대하여 설명한다.Hereinafter, traffic processing in SGSN constituting a conventional third generation GPRS network will be described.

도 1은 종래의 SGSN(Serving GPRS Support Node)에서 송수신되는 트래픽을 처리하기 위한 SGSN의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an SGSN for processing traffic transmitted and received in a conventional Serving GPRS Support Node (SGSN).

SGSN(20)에는 GTP-U 처리부(22)와 양측에 구비되는 IP 처리부(24, 26)로 구성된다.The SGSN 20 includes a GTP-U processing unit 22 and IP processing units 24 and 26 provided on both sides.

도 1에서 SGSN(20)을 중심으로 좌측에는 RNC와 연결되는 IP 처리부(26)가 구비되고, 우측에는 GGSN과 연결되는 IP 처리부(24)가 구비된다.In FIG. 1, an IP processor 26 connected to the RNC is provided on the left side of the SGSN 20, and an IP processor 24 connected to the GGSN is provided on the right side of the SGSN 20.

SGSN(20)에는 여러 개의 IP 처리부(24, 26)를 구비하고, 1개 또는 이중화되어 있는 GTP-U 처리부(22)를 구비한다.The SGSN 20 includes a plurality of IP processing units 24 and 26, and includes one or redundant GTP-U processing units 22.

GTP-U 처리부(22)에는 세션(session) 정보를 관리하는 세션 테이블을 가지고 있으며, GTP-U 처리부(22)와 IP 처리부(24, 26)는 전달 경로를 확인하기 위한 라우팅 테이블을 가지고 있다.The GTP-U processing unit 22 has a session table for managing session information, and the GTP-U processing unit 22 and the IP processing units 24 and 26 have a routing table for checking the delivery path.

GTP-U 처리부와 IP 처리부는 세션 데이터를 송수신 할 수 있는 경로가 삭제되거나 추가되면 수정된 경로에 대한 라우팅 테이블을 업데이트 한다.The GTP-U processing unit and the IP processing unit update the routing table for the modified path when the path for transmitting and receiving session data is deleted or added.

현재까지 구현되었거나 거론되어지는 WCDMA의 PS(Packet Service) 핵심망을 구성하는 SGSN의 GTP-U 처리장치의 트래픽 전달 방법은 다음과 같다.The traffic transmission method of SGSN's GTP-U processing unit constituting WCDMA packet service (PS) core network, which has been implemented or discussed so far, is as follows.

WCDMA망을 이루는 SGSN(20)은 일반적으로 트래픽 처리량이 많고, 또한 한 개의 트래픽 처리 장치로 SGSN으로 송수신되는 모든 트래픽을 처리하기 어렵기 때문에, 도 1과 같이 다수개의 GTP-U 처리부(22)와 여러 개의 IP 처리부(24, 26)로 SGSN (20)을 구성한다.Since the SGSN 20 constituting the WCDMA network generally has a high traffic throughput, and it is difficult to process all the traffic transmitted and received to the SGSN by one traffic processing apparatus, the plurality of GTP-U processing units 22 as shown in FIG. The SGSN 20 is composed of several IP processing units 24 and 26.

도 1과 같이 하나의 SGSN(20)은 IP 처리부(24, 26)의 수와 GTP-U 처리부(22) 의 수에 따라 설정된 특정량의 트래픽 부하를 처리하는 세트로 구성된다.As shown in FIG. 1, one SGSN 20 is configured as a set for processing a specific amount of traffic load set according to the number of IP processing units 24 and 26 and the number of GTP-U processing units 22.

도 1에서 세션 데이터 송/수신시 동작은 다음과 같다.In FIG. 1, operations during session data transmission / reception are as follows.

IP 패킷을 IP 처리부(24, 26)에서 수신한다. IP 처리부(24, 26)는 수신한 데이터에 사용자 데이터인 GTP-U 트래픽이 담겨져 있는 경우, GTP-U 처리부(22)로 데이터를 전달한다.IP packets are received by the IP processing units 24 and 26. When the received data contains GTP-U traffic, which is user data, the IP processing units 24 and 26 transmit the data to the GTP-U processing unit 22.

GTP-U 처리부(22)는 미리 할당된 GTP-U 세션 정보를 이용하여 데이터를 GTP-U 패킷으로 재가공한다.The GTP-U processing unit 22 reprocesses the data into GTP-U packets using the pre-assigned GTP-U session information.

GTP-U 처리부(22)는 가공된 데이터를 라우팅 테이블(Routing Table)을 참조하여 여러 개의 경로가 있는 경우 부하를 분산하는 경로를 이용하여 IP 처리부(24, 26)로 전달한다.The GTP-U processing unit 22 transfers the processed data to the IP processing units 24 and 26 by using a path for distributing load when there are multiple paths with reference to a routing table.

IP 처리부(24, 26)는 IP 패킷으로 재가공하고 세션 데이터를 연결된 RNC, GGSN으로 전송한다.The IP processing units 24 and 26 reprocess the IP packets and transmit the session data to the connected RNC and GGSN.

도 1과 같은 종래의 SGSN에서 여러 개의 GTP-U 처리부(22)는 호 처리 절차에 따라 일반적으로 분산되어 호 자원 설정이 이루어지고, 많은 호 설정이 된 경우, GTP-U 처리부(22)가 처리할 수 있는 트래픽 량보다 일시적으로 많은 트래픽이 GTP-U 처리부(22)로 입력될 수 있다. 이 경우 GTP-U 처리부(22)는 트래픽을 일시적으로 처리할 수 없는 단점이 있다. In the conventional SGSN as shown in FIG. 1, a plurality of GTP-U processing units 22 are generally distributed according to a call processing procedure to establish call resources, and when many call settings are made, the GTP-U processing unit 22 processes them. Temporarily more traffic may be input to the GTP-U processing unit 22 than the amount of traffic that can be done. In this case, the GTP-U processing unit 22 may not temporarily process traffic.

상술한 문제점을 해결하기 위해서는 GTP-U 처리부(22)를 처리해야 할 트래픽 량보다 많이 장착하여 사용하여야만 하였다.In order to solve the above problems, the GTP-U processing unit 22 had to be mounted and used more than the amount of traffic to be processed.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 것으로, 3세대 GPRS망의 핵심노드인 SGSN의 GGSN 과 연결되는 제 1 IP 처리부에 보조 GTP-U 처리기를 장착시켜, 보조 GTP-U 처리기로 일시적으로 증가되어 수신되는 트래픽을 처리할 수 있는 3세대 GPRS망에서 트래픽 부하 분산 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to achieve the above object, by attaching a secondary GTP-U processor to the first IP processing unit connected to the GGSN of SGSN which is the core node of the third generation GPRS network, and temporarily increased to the secondary GTP-U processor An object of the present invention is to provide a traffic load balancing processing apparatus and method in a third generation GPRS network capable of processing incoming traffic.

또한, 본 발명은 SGSN에서 일시적으로 증가되는 트래픽을 메인 GTP-U 처리부에서 임계치에 이른 경우 세션 매니저부로 통보하고, 세션 매니저부에서는 이후의 트래픽의 처리 제어를 제 1 IP 처리부의 보조 GTP-U 처리기에서 제어하여 처리하도록 하고, 새션 메니저부에서는 일시적으로 증가된 메인 GTP-U 처리기에서 처리하던 트래픽이 정상적으로 복귀되면 다시 메인 GTP-U 처리부에서 처리하는 3세대 GPRS 망에서 트래픽 부하 분산 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention notifies the session manager unit of the temporarily increased traffic in the SGSN when the main GTP-U processing unit reaches a threshold, and the session manager unit notifies the secondary GTP-U processor of processing of subsequent traffic. In the third generation GPRS network processed by the main GTP-U processing unit when the traffic processed by the temporarily increased main GTP-U processor returns to normal, the session manager unit processes the traffic load balancing processing device and method. It aims to provide.

본 발명의 3세대 GPRS망에서 트래픽 부하 분산 처리 장치는 수신되는 IP 패킷에 GTP-U 트래픽이 있는 경우, 세션 매니저부에서 제공하는 세션정보와 라우팅 정보에 따라 GTP-U 패킷을 변환 처리하는 메인 또는 제 1 IP 처리부 내의 보조 GTP-U 처리부와, 메인 또는 상기 보조 GTP-U 처리부로부터 수신되는 GTP-U 패킷을 IP 패킷으로 재가공하여 Iu 인터페이스를 통해 RNC로 송수신하는 제 2 IP 처리부와, 메인 또는 보조 GTP-U 처리부로부터 수신되는 GTP-U 패킷을 IP 패킷으로 재가공하여 Gn 인터페이스를 통해 GGSN으로 송수신하는 제 1 IP 처리부로 구성되어 있 고, 메인 GTP-U 처리부에서 처리할 수 있는 GTP-U 트래픽이 설정된 임계치 이상인 경우 상기 제 1 IP 처리부의 상기 보조 GTP-U 처리부를 동작시켜 이후의 트래픽 처리 제어를 상기 제 1 IP 처리부의 보조 GTP-U 처리기에서 제어하여 처리하도록 하고, 메인 GTP-U 처리기의 트래픽 처리량이 상기 임계치 이하로 복귀한 경우 상기 보조 GTP-U 처리부의 동작을 정지시키며 세션정보와 라우팅 정보를 제공하는 세션 매니저부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the third generation GPRS network of the present invention, the traffic load balancing processing apparatus converts the GTP-U packet according to the session information and routing information provided by the session manager when the received IP packet has GTP-U traffic. A secondary GTP-U processing unit within the first IP processing unit, a second IP processing unit which reprocesses the GTP-U packet received from the main or the auxiliary GTP-U processing unit into an IP packet, and transmits and receives the RTP through the Iu interface; It consists of a first IP processing unit for reprocessing the GTP-U packet received from the GTP-U processing unit into an IP packet and transmitting and receiving to the GGSN through the Gn interface, GTP-U traffic that can be processed by the main GTP-U processing unit When the threshold value is equal to or greater than the set threshold, the auxiliary GTP-U processor of the first IP processor is operated to control subsequent traffic processing from the auxiliary GTP-U processor of the first IP processor. And a session manager unit for stopping the operation of the auxiliary GTP-U processing unit and providing session information and routing information when the traffic throughput of the main GTP-U processor returns below the threshold.

또한, 본 발명의 제 1 IP 처리부는 세션 매니저부의 제어에 따라 수신되는 데이터에서 GTP-U 트래픽 중 위임받은 트래픽은 상기 보조 GTP-U 처리부에서 처리하고 상기 제 2 IP 처리부로 라우팅하도록 하고, 상기 메인 GTP-U 처리부의 용량을 초과하는 GTP-U 트래픽은 상기 보조 GTP-U 처리부에서 처리하도록 하고, 메인 GTP-U 처리부의 트래픽 처리량이 임계치 이하로 복귀한 경우 상기 세션 매니저부의 제어에 따라 상기 보조 GTP-U 처리부의 동작을 정지시키는 것을 더 포함함을 특징으로 한다.In addition, the first IP processing unit of the present invention is to handle the traffic delegated out of the GTP-U traffic from the data received under the control of the session manager unit in the secondary GTP-U processing unit to route to the second IP processing unit, the main GTP-U traffic exceeding the capacity of a GTP-U processing unit is handled by the auxiliary GTP-U processing unit, and when the traffic throughput of the main GTP-U processing unit returns below a threshold, the auxiliary GTP is controlled by the session manager unit. -U further comprises stopping the operation of the processing unit.

본 발명의 3세대 GPRS망에서 트래픽 부하 분산 처리 방법은 수신되는 세션 데이터를 제1 IP 처리부에서 수신하는 1단계와, 제1 IP처리부에서 상기 수신한 세션 데이터에 GTP-U 트래픽이 있는 경우 메인 GTP-U 처리부로 송신하는 2단계와, 메인 GTP-U 처리부는 세션 정보를 이용하여 GTP-U 패킷으로 재가공하는 3단계와, 메인 GTP-U 처리부에서 라우팅 정보를 확인하여 특정 경로에 위치한 제 2 IP 처리부로 송신하는 4단계와, 제 2 IP 처리부에서 연결된 시스템으로 송신하는 5단계와, 메인 GTP-U 처리부에서 수신되는 트래픽이 일시적으로 증가되어 임계치에 이르면 세션 매니저부에 통보하고 상기 세션 매니저부는 임계치를 넘는 경우 상기 제 1 IP 처리부에 구비된 보조 GTP-U 처리기를 동작시키는 6단계와, 보조 GTP-U 처리기에서 수신되는 세션 데이터에서 GTP-U 트래픽에 해당하는 데이터를 먼저 처리하고 상기 제 2 IP 처리부로 라우팅 하여 송신하는 7단계와, 메인 GTP-U 처리기에서 처리하지 못하는 상기 GTP-U 트래픽은 상기 보조 GTP-U 처리부에서 처리하여 상기 제 2 IP 처리부로 라우팅하여 송신하는 8단계와, 세션 매니저부에서 상기 GTP-U 트래픽이 상기 임계치 이하 수준으로 돌아온 것으로 판단되면, 상기 제 1 IP 처리부를 제어하여 상기 보조 GTP-U 처리기의 동작을 정지시키고 상기 메인 GTP-U 처리부에서만 상기 GTP-U 트래픽을 처리하도록 제어하는 9단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the third generation GPRS network of the present invention, the traffic load balancing processing method includes a first step of receiving received session data in a first IP processing unit and a main GTP when there is GTP-U traffic in the received session data in the first IP processing unit. Step 2 of transmitting to the -U processing unit, step 3 of reprocessing the GTP-U packet using the session information using the main GTP-U processing unit, and a second IP located on a specific path by checking routing information in the main GTP-U processing unit; Step 4 for transmitting to the processing unit, step 5 for transmitting to the connected system from the second IP processing unit, and when the traffic received by the main GTP-U processing unit temporarily increases and reaches a threshold, the session manager unit notifies the threshold value. If more than 6 steps to operate the secondary GTP-U processor provided in the first IP processing unit, and the GTP-U traffic in the session data received from the secondary GTP-U processor Processing the data first and routing the second IP processor to transmit the second GTP-U traffic that is not processed by the main GTP-U processor to process the secondary GTP-U processor to the second IP processor. In step 8 of routing and transmitting, if it is determined by the session manager that the GTP-U traffic returns to a level below the threshold, the first IP processor is controlled to stop the operation of the auxiliary GTP-U processor and the main GTP. And-nine steps of controlling only the U processor to process the GTP-U traffic.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 3세대 GPRS망을 이용한 WCDMA망의 개략적인 구성을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 3세대 GPRS망에서 트래픽 부하 분산 처리 장치의 구성도이고, 도 4 (a)는 SGSN의 메인 GTP-U 처리부에 과부하가 걸린 예를 나타낸 도면이고, 도 4(b)는 본 발명의 SGSN의 메인 GTP-U 처리부에 과부하가 걸렸을 때의 사용자 데이터를 처리하는 예의 도면이고, 도 5는 본 발명의 SGSN에서 트래픽 부하를 분산 처리하는 동작 순서도이다.Figure 2 shows a schematic configuration of a WCDMA network using a third generation GPRS network, Figure 3 is a block diagram of a traffic load balancing processing apparatus in a third generation GPRS network of the present invention, Figure 4 (a) is a main GTP of SGSN Fig. 4 (b) is a diagram showing an example of processing user data when the main GTP-U processing section of the SGSN of the present invention is overloaded, and Fig. 5 shows The operation flow chart for distributing traffic load in SGSN.

도 2에는 이동통신 단말기(30)와 Uu 인터페이스로 통신하는 노드B(32), 노드B(32)를 제어하고 사용자가 이동통신 단말기(30)로 인터넷이나 인트라넷 서비스를 위해 패킷서비스(Packet Service)를 선택시에는 GPRS망의 SGSN(38)과 Iu 인터페이스로 연결시키고, 사용자가 회선서비스(Circuit service)를 선택시에는 MSC(36)와 연결시켜 타 공중망(PLMN, PSDN)이나 수신자의 이동통신 단말기와 통화할 수 있도록 하는 RNC(34)와 SGSN(38)과 연결되어 사용자가 인터넷이나 다른 패킷 교환망과 연결시키는 통로 역할을 하는 GGSN(40)을 나타내고 있다.2 shows a Node B 32 and a Node B 32 communicating with a mobile communication terminal 30 via a Uu interface, and a user uses a packet service for the Internet or intranet service to the mobile communication terminal 30. Is selected, it is connected to the SGSN 38 of the GPRS network by the Iu interface, and when the user selects the circuit service, the MSC 36 is connected to the mobile communication terminal of another public network (PLMN, PSDN) or receiver. The GGSN 40 is connected to the RNC 34 and the SGSN 38 to communicate with the user and serves as a path for the user to connect to the Internet or another packet switched network.

본 발명은 RNC(34)와 GGSN(40) 사이에 위치하여 ATM을 이용하고 AAL2를 사용하여 음성과 영상데이터를 전송하는 SGSN(38)에서 트래픽의 부하를 분산 처리하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for load balancing traffic in SGSN (38) located between RNC (34) and GGSN (40) using ATM and transmitting voice and video data using AAL2. .

SGSN(38)은 RNC(34)와는 Iu 인터페이스로 통신하고 GGSN(40)과는 Gn 인터페이스로 통신을 한다.The SGSN 38 communicates with the RNC 34 via the Iu interface and the GGSN 40 communicates with the Gn interface.

SGSN(38)은 패킷교환 서비스를 관리하고, 패킷교환 서비스를 수신하는 이동통신 단말기의 이동성 관리를 위해 라우팅 영역을 갱신하고, 위치정보의 등록과 호출 등을 처리한다.The SGSN 38 manages the packet switching service, updates the routing area for mobility management of the mobile communication terminal receiving the packet switching service, and registers and calls location information.

GTP-U 프로토콜은 3세대 GSN(GPRS Supporting Node)간 또는 RNC 와의 인터페이스에서 사용자 평면 데이터를 전송하는 프로토콜로 사용자 데이터를 캡슐화하여 전송한다. GTP-U 프로토콜은 사용자 평면 프로토콜(User Plane Protocol)로 RNC(34)의 패킷서비스 도메인에만 있으며,회선 서비스 도메인에는 없는 프로토콜이다.The GTP-U protocol is a protocol for transmitting user plane data at a third generation GPRS support node (GSN) or at an interface with an RNC. The GTP-U protocol is a user plane protocol that exists only in the packet service domain of the RNC 34 and is not present in the line service domain.

GTP-U 프로토콜은 RNC(34)와 GGSN(40) 사이에서 교환되는 패킷의 전송순서를 보장하고, 상대편 GTP-U 프로토콜이 정상적으로 동작하는지 정기적으로 검사한다.The GTP-U protocol guarantees the transmission order of packets exchanged between the RNC 34 and the GGSN 40 and periodically checks whether the other GTP-U protocol is operating normally.

본 발명은 RNC(34)와 GGSN(40) 사이에 위치한 SGSN(38)에 추가적인 GTP-U 처리부를 구비하지 않고, 대신에 GGSN 측의 제 1IP 처리부(56)에 보조적으로 사용자 데이터를 처리할 수 있는 보조 GTP-U 처리기(58)를 장착하여 일시적으로 증가하는 트래픽을 처리하는 것이다.The present invention does not have an additional GTP-U processing unit in the SGSN 38 located between the RNC 34 and the GGSN 40, but instead can process user data auxiliary to the first IP processing unit 56 on the GGSN side. A secondary GTP-U processor 58 to handle the temporary increase in traffic.

도 3은 본 발명의 3세대 GPRS망에서 트래픽 부하 분산 처리 장치의 구성도로, 세션 매니저부(52)와 메인 GTP-U 처리부(54)가 구비되고, GGSN측에는 Gn 인터페이스를 사용하고 제1 IP 처리부(56)는 보조 GTP-U 처리기(58)와 IP 처리기(60)가 구비되고, RNC와 연결되고 Iu 인터페이스를 사용하는 측에는 IP 처리부(62)가 구비된다.3 is a configuration diagram of a traffic load balancing processing apparatus in a third generation GPRS network according to the present invention. The session manager 52 and the main GTP-U processing unit 54 are provided, and the GGSN side uses a Gn interface and the first IP processing unit. 56 is provided with an auxiliary GTP-U processor 58 and an IP processor 60, and an IP processor 62 is provided on the side connected to the RNC and using the Iu interface.

즉, 본 발명은 GGSN(40)이나 다른 SGSN과 결합되어 사용자 데이터를 수신하고 송신하는 제 1 IP 처리부(56)에는 보조 GTP-U 처리기(58)를 장착시키고, RNC와 연결되는 측에는 제 2 IP 처리부(62)를 사용한다.That is, the present invention is equipped with a secondary GTP-U processor 58 in the first IP processing unit 56, which is combined with the GGSN 40 or another SGSN to receive and transmit user data, and the second IP on the side connected to the RNC The processing unit 62 is used.

또한, SGSN(38)에는 세션 매니저부(52)가 구비되어, 송수신되는 트래픽량을 검출하여 SGSN(38)의 메인 GTP-U 처리부(54)에서 처리할 수 없는 경우, 수신되는 트래픽을 제 1 IP 처리부(56)에 장착된 보조 GTP-U 처리기(58)에서 먼저 사용자 데이터를 처리하여 RNC측의 제 2 IP처리부(62)로 바로 송신하도록 제어하여 일시적으로 증가되는 트래픽을 처리한다.In addition, the SGSN 38 includes a session manager 52, which detects the amount of traffic to be transmitted and received and cannot process the received traffic when the main GTP-U processing section 54 of the SGSN 38 cannot process it. The auxiliary GTP-U processor 58 mounted in the IP processing unit 56 first processes the user data and transmits the data directly to the second IP processing unit 62 on the RNC side to process the temporarily increased traffic.

세션 매니저부(52)는 트래픽량이 적절한 경우 제 1 IP처리부(60)에서 수신되는 사용자 데이터를 메인 GTP-U 처리부(54)에서 GTP-U 패킷 데이터로 변환시켜 라우팅하여 제 2 IP 처리부(62)로 송신하고, 일시적으로 트래픽량이 증가된 경우에만 보조 GTP-U 처리기(58)를 사용하도록 제어한다.The session manager 52 converts the user data received from the first IP processor 60 into GTP-U packet data in the main GTP-U processor 54 and routes the traffic, if the traffic volume is appropriate, to the second IP processor 62. And the secondary GTP-U processor 58 is used only when the traffic volume is temporarily increased.

일시적으로 트래픽이 증가되었다가 다시 정상적인 트래픽량이 수신되는 경우 에는 다시 이전의 방식으로 동작한다.If traffic is temporarily increased and the normal traffic volume is received again, it operates as before.

도 4(a)는 SGSN의 메인 GTP-U 처리부(54)에 과부하가 걸린 예를 나타낸 것으로, 사용자가 이동통신 단말기(30)를 이용하여 요청하는 인터넷이나 인트라넷 서비스를 사용하여 GTP-U 패킷 데이터가 일시적으로 증가하는 경우에는 SGSN(38)으로 수신되는 사용자 데이터가 증가한다.4 (a) shows an example in which the main GTP-U processing unit 54 of the SGSN is overloaded, and the GTP-U packet data using the Internet or intranet service requested by the user using the mobile communication terminal 30. Is increased temporarily, the user data received by SGSN 38 increases.

인터넷이나 멀티미디어 서비스를 이용하는 경우에 수신되는 데이터는 GGSN(40)을 경유하여 SGSN(38)으로 수신된다. 이때에는 SGSN(38)의 GTP-U 처리부(54)에는 과부하가 걸리게 되고, 종래의 경우에는 처리 용량을 초과하는 경우에는 별다른 대처 방법이 없었다.The data received when using the Internet or a multimedia service is received by the SGSN 38 via the GGSN 40. At this time, the GTP-U processing unit 54 of the SGSN 38 is overloaded, and in the conventional case, when the processing capacity is exceeded, there is no special countermeasure.

도 4(b)는 본 발명의 메인 GTP-U 처리부(54)에 과부하가 걸린 경우 처리하는 것을 나타낸도면으로, 세션 매니저부(52)에 통보하고, 세션 매니저부(52)는 수신되는 트래픽량이 임계치에 이른 경우, 사용하지 않고 있던 GGSN(40) 측의 제 1 IP 처리부(56)의 보조 GTP-U 처리기(58)를 동작시킨다.4B is a diagram showing processing when the main GTP-U processing unit 54 of the present invention is overloaded, and notifies the session manager unit 52, and the session manager unit 52 receives the amount of traffic received. When the threshold is reached, the auxiliary GTP-U processor 58 of the first IP processing unit 56 on the GGSN 40 side which has not been used is operated.

수신되는 사용자 데이터를 먼저 보조 GTP-U 처리기(58)에서 처리할 수 있는 용량을 GTP-U 패킷 데이터로 변환하여 메인 GTP-U 처리부(54)를 거치지 않고 RNC측의 IP처리부(62)로 바로 송신을 하고(65), 보조 GTP-U처리기(58)의 처리 용량을 넘는 경우에는 메인 GTP-U 처리부(54)에서 처리하여 전송하도록 하여 일시적인 트래픽의 증가를 처리한다.First, the capacity of the user data received by the secondary GTP-U processor 58 can be converted into GTP-U packet data, and directly to the IP processor 62 on the RNC side without passing through the main GTP-U processor 54. If it transmits 65 and exceeds the processing capacity of the subsidiary GTP-U processor 58, the main GTP-U processing unit 54 processes and transmits it to process the temporary increase in traffic.

도 5는 본 발명의 SGSN에서 트래픽 부하를 분산 처리하는 동작 순서도이다.5 is a flowchart illustrating an operation for distributing traffic load in the SGSN according to the present invention.

사용자가 이동통신 단말기(30)로 무선인터넷 서비스나 멀티미디어 서비스를 이용하기 위해 연결하면, Node-B(32), RNC(34), SGSN(38), GGSN(40)과 연결되어 해당 서비스에 접속된다(S80).When a user connects to the mobile communication terminal 30 to use a wireless Internet service or a multimedia service, the user is connected to the Node-B 32, RNC 34, SGSN 38, and GGSN 40 to access the corresponding service. It becomes (S80).

사용자가 데이터를 요청하여 GGSN(40)을 경유하여 SGSN(38)으로 수신된다. 이때 트래픽 부하량이 임계치 이하인 경우에는 세션 매니저부(52)에서 제어하여 제 1 IP처리부(60)의 IP 처리기(60)로부터 데이터가 수신되어 메인 GTP-U 처리부(54)에서 미리 설정된 세션 정보를 이용하여 트래픽을 GTP-U 패킷 데이터로 변환하고, RNC측과 연결되는 제 2 IP처리부(62)로 라우팅하여 분산 전송한다(S82).The user requests data and is received by SGSN 38 via GGSN 40. At this time, if the traffic load is less than the threshold value, the control is controlled by the session manager 52 to receive data from the IP processor 60 of the first IP processor 60 to use the session information preset by the main GTP-U processor 54. Then, the traffic is converted into GTP-U packet data, distributed to the second IP processing unit 62 connected to the RNC, and distributed in step S82.

메인 GTP-U 처리부(54)는 미리 할당된 GTP-U 세션 정보를 이용하여 데이터를 GTP-U 패킷으로 재가공한다. 메인 GTP-U 처리부(54)는 해당 라우팅 테이블(Routing Table)을 확인하여, 세션 정보의 TEID(Tunnel Endpoint IDentifier)를 사용하여 특정 경로에 해당하는 IP 처리부(62)로 전달한다.The main GTP-U processing section 54 reprocesses the data into GTP-U packets using the pre-assigned GTP-U session information. The main GTP-U processing unit 54 checks the corresponding routing table and transmits it to the IP processing unit 62 corresponding to the specific path using the Tunnel Endpoint IDentifier (TEID) of the session information.

이때에는 상술한 바와 같이 GGSN(40) 측의 보조 GTP-U 처리기(58)는 동작하지 않는다.At this time, the auxiliary GTP-U processor 58 on the GGSN 40 side does not operate as described above.

한편, SGSN(38)에서 수신되는 트래픽량이 일시적으로 증가하여 메인 GTP-U 처리부(54)만으로는 모든 트래픽의 처리가 곤란한 경우 메인 GTP-U 처리부(54)는 세션 매니저부(52)로 통보하고, 세션 매니저부(52)는 트래픽량의 임계치와 비교하여 임계치를 초과한 경우에는 GGSN(40) 측의 보조 GTP-U 처리기(58)를 동작시킨다.On the other hand, if the amount of traffic received by the SGSN 38 is temporarily increased and it is difficult to process all traffic only by the main GTP-U processing unit 54, the main GTP-U processing unit 54 notifies the session manager unit 52, The session manager 52 operates the auxiliary GTP-U processor 58 on the GGSN 40 side when the threshold is exceeded compared to the threshold of the traffic volume.

세션 매니저부(52)는 해당 메인 GTP-U 처리부(52)에서 트래픽량 처리가 많은 특정 세션이나 일부 세션에 대해 Gn의 제1 IP 처리부(56) 내의 보조 GTP-U 처리기(58)로 세션 설정 작업을 수행하고, GTP-U 트래픽 처리에 대한 제어권을 넘겨준다.The session manager unit 52 sets a session to the secondary GTP-U processor 58 in the first IP processing unit 56 of Gn for a specific session or some sessions with high traffic volume processing in the corresponding main GTP-U processing unit 52. Perform tasks, and give control over handling GTP-U traffic.

수신되는 트래픽량이 많은 경우 GGSN(40) 측의 제 1 IP 처리부(56)에 구비된 보조 GTP-U 처리기(58)에서 먼저 해당하는 데이터를 GTP-U 패킷 데이터로 변환시키고 바로 RNC 측의 제 2 IP 처리부(62)로 송신하도록 하고, 나머지는 메인 GTP-U 처리부(54)에서 처리하고, 라우팅하여 RNC 측의 IP 처리부(62)로 전송하여 증가되는 트래픽을 처리한다(S84~S88).If there is a large amount of received traffic, the secondary GTP-U processor 58 provided in the first IP processing unit 56 on the GGSN 40 side first converts the corresponding data into GTP-U packet data, and immediately the second on the RNC side. It transmits to the IP processing unit 62, and the rest is processed by the main GTP-U processing unit 54, and routed to the IP processing unit 62 on the RNC side to process the increased traffic (S84 to S88).

제 1 IP 처리부(56)는 수신한 데이터에 GTP-U 트래픽이 담겨져 있는 경우, 메인 GTP-U 처리부(54)로 데이터를 전달하지 않고, 제 1 IP 처리부(56) 내의 보조 GTP-U 처리기(58)로 전달한다.When the received data contains GTP-U traffic, the first IP processing unit 56 does not transmit data to the main GTP-U processing unit 54, but the secondary GTP-U processing unit in the first IP processing unit 56 ( 58).

제 1 IP 처리부(56) 내의 보조 GTP-U 처리기(58)는 미리 할당된 GTP-U 세션 정보를 이용하여 데이터를 GTP-U 패킷으로 재가공한다.The auxiliary GTP-U processor 58 in the first IP processing unit 56 reprocesses the data into GTP-U packets using the pre-assigned GTP-U session information.

제 1 IP 처리부(56) 내의 보조 GTP-U 처리기(58)는 가공된 데이터를 라우팅 테이블(Routing Table)을 확인하여, 제 2 IP 처리부(62)로 전달한다.The auxiliary GTP-U processor 58 in the first IP processor 56 checks the routing table and transfers the processed data to the second IP processor 62.

한편, 메인 GTP-U 처리부(54)는 보조 GTP-U 처리기(58)에서 처리할 수 없는 나머지 용량을 수신하여 GTP-U 패킷으로 변환하소 라우팅 테이블을 확인하여 TEID를 사용하여 제 2 IP 처리부(62)로 전달한다.Meanwhile, the main GTP-U processing unit 54 receives the remaining capacity that cannot be processed by the auxiliary GTP-U processing unit 58, converts the remaining capacity into a GTP-U packet, checks the routing table, and uses the TEID to determine the second IP processing unit ( 62).

세션 매니저부(52)는 SGSN(38)으로 수신되는 트래픽량을 파악을 하여 다시 이전 수준으로 수신되는 경우 보조 GTP-U 처리기(58)의 동작을 정지시키고, 메인 GTP-U 처리부(54)에서 처리하고 라우팅하여 RNC 측의 제 2 IP 처리부(62)로 전송하는 방식으로 동작하도록 한다(S90).The session manager 52 grasps the amount of traffic received by the SGSN 38 and stops the operation of the auxiliary GTP-U processor 58 when it is received at the previous level, and the main GTP-U processor 54 Process and route the data to be transmitted to the second IP processor 62 on the RNC side (S90).

상술한 바와 같이, 본 발명은 이동통신 단말기의 사용자가 인터넷, 인트라넷 서비스에 일시적으로 접속되어 요청하는 사용자 데이터가 증폭될 경우에도 제 1 IP 처리부 내에 보조 GTP-U 처리기를 장착하고 세션매니저부의 제어와 메모리의 추가로 갑자기 증폭하는 트래픽 량에 대한 안정적인 처리가 가능하다.As described above, according to the present invention, even when a user of a mobile communication terminal is temporarily connected to the Internet and an intranet service and the requested user data is amplified, a secondary GTP-U processor is installed in the first IP processing unit, With the addition of memory, stable handling of suddenly amplifying traffic volume is possible.

따라서, 일시적으로 증가되는 패킷 트래픽을 SGSN에서 처리시 제 1 IP 처리부 내에 보조 GTP-U 처리기만을 증가시켜 대처할 수 있다. Therefore, it is possible to cope by increasing only the auxiliary GTP-U processor in the first IP processing unit when processing the temporarily increased packet traffic in the SGSN.

Claims (3)

수신되는 IP 패킷에 GTP-U 트래픽이 있는 경우, 세션 매니저부에서 제공하는 세션정보와 라우팅 정보에 따라 GTP-U 패킷을 변환 처리하는 메인 또는 제 1 IP 처리부 내의 보조 GTP-U 처리부와;An auxiliary GTP-U processing unit in the main or first IP processing unit for converting and processing the GTP-U packet according to session information and routing information provided by the session manager unit when the received IP packet has GTP-U traffic; 메인 또는 상기 보조 GTP-U 처리부로부터 수신되는 GTP-U 패킷을 IP 패킷으로 재가공하여 Iu 인터페이스를 통해 RNC로 송수신하는 제 2 IP 처리부와;A second IP processor for reprocessing a GTP-U packet received from the main or the auxiliary GTP-U processor into an IP packet and transmitting and receiving the RTP through an Iu interface; 메인 또는 보조 GTP-U 처리부로부터 수신되는 GTP-U 패킷을 IP 패킷으로 재가공하여 Gn 인터페이스를 통해 GGSN으로 송수신하는 제 1 IP 처리부로 구성되어 있고, 메인 GTP-U 처리부에서 처리할 수 있는 GTP-U 트래픽이 설정된 임계치 이상인 경우 상기 제 1 IP 처리부의 상기 보조 GTP-U 처리부를 동작시켜 이후의 트래픽 처리 제어를 상기 제 1 IP 처리부의 보조 GTP-U 처리기에서 제어하여 처리하도록 하고, 메인 GTP-U 처리기의 트래픽 처리량이 상기 임계치 이하로 복귀한 경우 상기 보조 GTP-U 처리부의 동작을 정지시키며 세션정보와 라우팅 정보를 제공하는 세션 매니저부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3세대 GPRS망에서 트래픽 부하 분산 처리 장치.GTP-U which consists of a first IP processing unit which reprocesses the GTP-U packet received from the main or auxiliary GTP-U processing unit into an IP packet and transmits and receives it to the GGSN through the Gn interface, and can be processed by the main GTP-U processing unit. If the traffic is greater than or equal to the set threshold, the auxiliary GTP-U processing unit of the first IP processing unit is operated to control and process subsequent traffic processing control by the auxiliary GTP-U processing unit of the first IP processing unit, and the main GTP-U processor And a session manager unit for stopping the operation of the auxiliary GTP-U processing unit and providing the session information and the routing information when the traffic throughput of the traffic controller returns to below the threshold. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 제 1 IP 처리부는 세션 매니저부의 제어에 따라 수신되는 데이터에서 GTP-U 트래픽 중 위임받은 트래픽은 상기 보조 GTP-U 처리부에서 처리하고 상기 제 2 IP 처리부로 라우팅하도록 하고, 상기 메인 GTP-U 처리부의 용량을 초과하는 GTP-U 트래픽은 상기 보조 GTP-U 처리부에서 처리하도록 하고, 메인 GTP-U 처리부의 트래픽 처리량이 임계치 이하로 복귀한 경우 상기 세션 매니저부의 제어에 따라 상기 보조 GTP-U 처리부의 동작을 정지시키는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 3세대 GPRS망에서 트래픽 부하 분산 처리 장치.The first IP processor is configured to process the delegated traffic among the GTP-U traffic in the received data under the control of the session manager unit and to route the secondary GTP-U processor to the second IP processor, and the main GTP-U processor The GTP-U traffic exceeding the capacity is processed by the auxiliary GTP-U processing unit, and when the traffic throughput of the main GTP-U processing unit returns below a threshold, the operation of the auxiliary GTP-U processing unit is controlled by the session manager unit. Traffic load balancing processing device in the third generation GPRS network, characterized in that further comprising stopping the. 수신되는 세션 데이터를 제1 IP 처리부에서 수신하는 1단계와;A first step of receiving the received session data in the first IP processing unit; 상기 제1 IP처리부에서 상기 수신한 세션 데이터에 GTP-U 트래픽이 있는 경우 메인 GTP-U 처리부로 송신하는 2단계와;Transmitting, by the first IP processor, to the main GTP-U processor when there is GTP-U traffic in the received session data; 메인 GTP-U 처리부는 세션 정보를 이용하여 GTP-U 패킷으로 재가공하는 3단계와;A third step of reprocessing the main GTP-U processing unit into GTP-U packets using session information; 상기 메인 GTP-U 처리부에서 라우팅 정보를 확인하여 특정 경로에 위치한 제 2 IP 처리부로 송신하는 4단계와;Checking, by the main GTP-U processing unit, routing information and transmitting it to a second IP processing unit located in a specific path; 상기 제 2 IP 처리부에서 연결된 시스템으로 송신하는 5단계와;Transmitting to the connected system by the second IP processor; 상기 메인 GTP-U 처리부에서 수신되는 트래픽이 일시적으로 증가되어 임계치에 이르면 세션 매니저부에 통보하고 상기 세션 매니저부는 임계치를 넘는 경우 상기 제 1 IP 처리부에 구비된 보조 GTP-U 처리기를 동작시키는 6단계와;In step 6, when the traffic received from the main GTP-U processing unit temporarily increases and reaches a threshold, the session manager unit notifies the session manager unit; Wow; 보조 GTP-U 처리기에서 수신되는 세션 데이터에서 GTP-U 트래픽에 해당하는 데이터를 먼저 처리하고 상기 제 2 IP 처리부로 라우팅 하여 송신하는 7단계와;A seventh step of first processing data corresponding to GTP-U traffic from the session data received by the auxiliary GTP-U processor and routing the second IP processing unit to transmit to the second IP processor; 메인 GTP-U 처리기에서 처리하지 못하는 상기 GTP-U 트래픽은 상기 보조 GTP-U 처리부에서 처리하여 상기 제 2 IP 처리부로 라우팅하여 송신하는 8단계와;Transmitting, by the auxiliary GTP-U processing unit, the GTP-U traffic that is not processed by the main GTP-U processor to be routed to the second IP processing unit for transmission; 상기 세션 매니저부에서 상기 GTP-U 트래픽이 상기 임계치 이하 수준으로 돌아온 것으로 판단되면, 상기 제 1 IP 처리부를 제어하여 상기 보조 GTP-U 처리기의 동작을 정지시키고 상기 메인 GTP-U 처리부에서만 상기 GTP-U 트래픽을 처리하도록 제어하는 9단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3세대 GPRS망에서 트래픽 부하 분산 처리 방법.If the session manager determines that the GTP-U traffic returns to a level below the threshold, the first IP processor controls the first IP processor to stop the operation of the auxiliary GTP-U processor and the GTP-U processor stops the GTP-U only. Traffic load balancing processing method in the third generation GPRS network, characterized in that it comprises a nine step of controlling to process the U traffic.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102026105B (en) * 2009-09-11 2013-06-12 中国移动通信集团公司 Method and device for determining central processing unit load

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