KR100865490B1

KR100865490B1 - 베어러 아키텍처들에서 네트워크 헤더들을 ｍｐｌｓ 헤더들에 맵핑하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100865490B1
Application number: KR1020047005877A
Authority: KR
Inventors: 요헨 그리밍거
Original assignee: 노키아 지멘스 네트웍스 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2008-10-28
Also published as: DE10152011A1; EP1438829A1; ZA200402264B; EP1438829B1; US7408943B2; ES2537547T3; WO2003039104A1; US20040246957A1; RU2299518C2; CN1575581A; CN100550916C; KR20050034617A; RU2004115617A

Abstract

본 발명은 바람직하게 코어 네트워크 및 무선 엑세스 네트워크로 구성된 네트워크 내의 구성요소들 사이에서 IP 어드레스들을 가지는 IP 헤더들과 함께 제공되는 IP 정보 패킷들을 네트워크를 통해 교환하는 단말기들에 의해 정보를 교환하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 구성요소들은 고유 단말기 식별자들이 IP 어드레스들과 관련하여 관리되는 메모리 영역을 포함하고, 상기 구성요소들의 적어도 일부분은 네트워크 내에서 MPLS-인에이블된 MPLS 경로들과 상응하는 MPLS 헤더들에 기초하여 네트워크를 통해 정보 패킷들을 라우팅하기 위해 사용된다. 본 발명은 상기 단말기 장치들로의 상기 MPLS 경로들이 고유하도록 상기 구성요소들이 구성되는 제 1 구성 단계를 포함하고, 상기 MPLS 경로들은 상기 MPLS 헤더들에 이미지화된 고유 단말기 장치 식별자(identifier)들에 의해 식별되며; 상기 MPLS-인에이블링된 구성요소들이 IP 정보 패킷으로부터 IP 헤더들을 제거하여 변경된 IP 정보 패킷과 MPLS 헤더들을 제공하도록 하는 제 2 정보 전송 단계를 포함하고, 상기 MPLS 헤더는 변경된 데이터 패킷을 전송하기 위해 IP 어드레스와 관련하여 관리되는 단말기 장치 식별자를 포함하며; 및 상기 MPLS-가능 구성요소들이 단말기 장치 식별자에 기초하여 관련된 IP 어드레스를 결정하기 위해 상기 제 2 단계에서 전송된 상기 정보 패킷들의 상기 MPLS 헤더들을 판독하여 상기 원래의 IP 헤더가 상기 MPLS 헤더와 대체되도록 하는 제 3 정보 수신 단계를 포함한다. 본 발명은 본 발명의 방법을 수행하기 위해 사용되는 다른 엘리먼트들, 즉 송신기 및 수신기에 관한 것이다.

Description

베어러 아키텍처들에서 네트워크 헤더들을 ＭＰＬＳ 헤더들에 맵핑하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR MAPPING NETWORK HEADERS ONTO MPLS HEADERS IN BEARER ARCHITECTURES}

본 발명은 바람직하게 코어 네트워크 및 무선 엑세스 네트워크로 구성된 네트워크내의 구성요소들 사이에서 IP 어드레스들을 가지는 IP 헤더들과 함께 제공되는 IP 정보 패킷들을 네트워크를 통해 교환하는 단말기들에 의해 정보를 교환하기 위한 방법에 관한 것이다.

UMTS 및 GPRS와 같은 패킷-지향(packet-oriented) 기술들의 도입과 함께 향후 데이터 전송은 점점 더 무선으로 이루어질 것으로 예측되어 왔다. 동시에 데이터 전송은 음성 정보의 전송으로 제한되지 않고, 오히려 예를 들어 인터넷 상에서 제공되는 것들과 같은 다른 서비스들이 점점 더 무선으로 사용될 것이다.

현재 대부분의 이동 무선 네트워크들은 연결-지향(connection-oriented) 기반으로 구축된다. 상기 연결 지향은 적어도 단말기 장치와 기지국 사이에서 제공된다. 대조적으로, 백본 네트워크들은 종종 패킷-지향 구조를 갖는다. 그러나, 데이터 전송은 단지 시간적으로 독립된 순간에 일어나고 개별적인 실제 정보 전송들 사이에는 종종 긴 시간 간격이 존재하기 때문에, 특히 음성 및 데이터 전송들에서는 전체 대역폭이 필요하지 않다. 따라서, 대역폭의 상당 부분은 낭비된다. 패킷-지향 네트워크들은 패킷들에 의해 요구되는 대역폭만이 사용되는 장점을 갖는다. 상기의 경우에, 데이터 스트림은 작은 패킷들로 분할된다. 그러나, 상기 방법의 단점은 요구조건이 증가하는 특정 상황들에서는 불충분한 대역폭이 사용가능하다는 것이다. 상기 사실은 특히 음성 전송들에서 열악한 사운드 품질을 나타내는 상당한 품질 손실을 유도한다. 품질 관리가 이러한 종류의 네트워크들에 필요하다. 또한 데이터 패킷들은 네트워크를 통해 더 신속하게 라우팅되어야할 필요가 있다. 이를 달성하기 위해, 고속 스위치들과 라우터들이 요구된다.

향후 무선 가입자들과 더불어 증가하는 데이터 트래픽의 요구에 응하기 위해, 이동 무선 네트워크들에 대한 액세스 네트워크들 역시 향후에 IP-기반이 될 것이고, 즉 기지국들과 코어 네트워크 내 게이트웨이 사이에서 RAN(무선 액세스 네트워크)으로 참조되는, IP-기반의 전송 네트워크가 생길 것이다. 단말기 장치들은 초기에 무선 인터페이스를 통해 무선 인터페이스를 종료하는 기지국(BS)에 연결을 설정한다. 단말기 장치(MH)의 데이터는 액세스 라우터(AR)에 의해 라우팅된다. 일반적으로, 상호연결된 액세스 라우터들은 무선 액세스 네트워크를 형성한다. AR은 무선 액세스 서버(RAS) 또는 다음 라우터들로의 데이터의 전송을 처리한다.

네트워크들의 서로 다른 토폴로지들로 인해, 프로토콜 터널은 AR과 AR 사이뿐만 아니라 단말기 장치(MH)와 액세스 라우터(RAS) 사이 또는 AR과 RAS 사이에 종종 설정된다. 프로토콜 터널은 항상 제 1 전송 프로토콜이 제 2 전송 프로토콜 내에 캡슐화될 때 제공된다. 이는 제 1 전송 프로토콜의 패킷을 제 2 전송 프로토콜의 패킷들로 캡슐화하는 것이다. 이는 예를 들어 만약 제 1 전송 프로토콜이 네트워크 세그먼트상에서 지원되지 않는다면 필수적이다. 그런 다음 패킷은 제 2 전송 프로토콜을 통해 상기 네트워크 세그먼트 내에서 라우팅된다. 프로토콜 터널은 많은 장점들을 제공한다.

단말기 장치에 대하여, 이동성은 임의의 수단을 사용하는 전송 네트워크 RAN에서 투명하게 지원될 수 있다. 상기 장점은 패킷들이 변경되지 않고 그 결과로서 사용자 데이터에 대한 변경 위험 없이 전송 타입 및 형식이 네트워크의 토폴로지에 의해 결정될 수 있다는 사실에 근거한다.

비 IP-기반의 데이터(예를 들면, 압축 및/또는 인코딩된 IP 패킷들, 음성)는 사용된 터널 기술이 IP와 다른 프로토콜들의 데이터 패킷들의 전송을 지원하는 경우에 전송 네트워크 RAN을 경유하여 전송 네트워크 RAN의 에지에 있는 적합한 컨버터들로 간단히 라우팅될 수 있다.

공지된 방법들은 단말기 장치(MH)로부터 RAS로 또는 액세스 라우터(AR)로부터 RAS로의 터널들을 사용한다. 이를 위해 다른 기술들, 예를 들면 PPP, IP-in-IP가 사용될 수 있다.

간단한 구조들과 높은 성능으로 인해, 멀티프로토콜 라벨 스위칭(MPLS, IETF에 의해 제안된 표준[RFC3031])은 역시 터널 기술로서 바람직하게 사용될 수 있다.

MPLS 네트워크들에서 패킷은 하나의 라우터로부터 다음 라우터로 이동한다. 각각의 라우터는 패킷들의 포워딩에 관해서 독립된 결정을 내린다. 이는 각각의 라우터가 패킷의 헤더를 분석하고 라우터 알고리즘을 사용하여 프로그램을 실행하는 것을 의미한다. 각각의 라우터는 라우터 알고리즘의 결과에 따라 새로운 라우트를 선택한다. 그러므로 그 다음 라우트의 선택은 두 단계들에 걸쳐 실행된다. 제 1 단계는 전체적인 가능한 패킷들 세트를 전송 등가 클래스(FEC)들의 세트로 분할한다. 제 2 단계는 각각의 FEC를 라우트에 맵핑한다. 포워딩 결정에 관한 한, 동일한 FEC에 속한 패킷들 사이에는 아무런 구분도 이루어지지 않는다. 동일한 FEC에 속한 서로 다른 패킷들은 구별되지 않는다. 이와 관련하여, 본 발명은 상이하다. 어드레스로서 라벨들을 사용할 수 있도록 하기 위해, FEC에 대한 고유 할당이 존재한다. 다시 말해서, FEC는 오직 하나의 라벨을 포함한다. 상기 라벨은 하나의 목적지 어드레스에만 할당된다.

다른 목적지 또는 소스 어드레스를 가지는 패킷들은 서로 다른 패킷으로 간주된다. 그러나 본 발명을 위해 MPLS를 사용할 수 있도록 하기 위하여, 경로와 그에 따른 등가 클래스는 고유하여야 한다. 이는 등가 클래스가 고유 소스와 목적지 단말기 장치 또는 엔티티를 나타내는 것을 의미한다. MPLS 네트워크에서 FEC에 대한 할당은 오직 한번, 즉 패킷이 네트워크에 들어갈 때 수행된다. 패킷이 할당되는 FEC는 라벨로서 참조되는 짧은 값으로 코딩된다. 패킷이 다음 라우트에 전송될 때, 라벨은 상기 패킷과 함께 전송된다. 패킷의 내용들에 대한 어떠한 분석도 이후 라우터들에서 수행되지 않는다. 오직 라벨만이 검사된다. 라벨은 다음 라우트와 다음 라벨이 어느 테이블로부터 검색될 수 있는지에 대한 인덱스로서 사용된다. 구 라벨은 신규 라벨로 대체되고 패킷은 다음 라우트로 포워딩된다. MPLS 네트워크에서, 포워딩은 라벨들에 의해서만 제어된다. 이는 다수의 장점들을 갖는다. 예를 들면, 라우터들은 오직 제한된 용량들만을 필요로 한다. 상기 라우터들은 단지 라벨을 분석하고 구 라벨을 신규 라벨로 대체하기 위해 어느 라우트가 상기 라벨에 할당되었는지를 나타낸 테이블을 검사할 필요만이 있다. 또한 상기 간단한 작업들에 의해 높은 처리량이 달성될 수 있다. 추가의 장점들은 [RFC 3031]에서 발견될 수 있다.

하기에서 몇 개의 원칙들이 정의될 것이다. 라벨은 고정된 길이를 가지며 FEC를 식별하기 위해 사용되는 짧고 국부적으로 중요한 식별자(identifier)이다. 라벨은 패킷이 할당되는 FEC를 나타내기 위해 제공된다. FEC의 기본 용도에서 상기 FEC는 네트워크 계층의 목적지 어드레스들에 기반하여 할당된다. 그러나, FEC의 원래의 용도에서, 상기 FEC는 네트워크 어드레스의 코딩이 아니다. 이 점에서, 본 발명이 차이를 가지는 것은 틀림없다. 고유한 경로에 대한 라벨의 고유 할당의 결과로서, 네트워크 어드레스의 코딩과 동일하다.

라우터들이 패킷들을 동일한 등가 클래스들에 할당하는 것을 보장하기 위해, 라우터들은 어떤 패킷들이 하나의 라벨에 할당되는지를 명확하게 하는 정보를 규칙적으로 교환하여야만 한다. 또한 이것이 선행하는 라우터의 고유 식별을 불가능하게 하는 한, 동일한 라벨들이 서로 다른 라우터들에 의해 사용되지 않는 것 역시 중요하다. 또한 업스트림들과 다운스트림들이 서로 다르게 처리되는 것이 지적되어야만 한다. 따라서, 예를 들면, 상기 업스트림들과 다운스트림들은 필수적으로 동일한 라벨을 가지지는 않는다. MPLS 아키텍처에서, 일정 라벨을 일정한 등가 클래스와 결부시키는 결정은 상기 결부와 관련하여 다운스트림에 배치된 라우터에 의해 수행된다. 다운스트림인 라우터는 그런 다음 업스트림인 라우터에게 상기 결부에 관해 알려준다. 상기 정보는 예를 들면, 다른 패킷들 상에 피기백(piggyback) 정보로서 전송될 수 있다.

다른 실시예에서, MPLS는 계층구조를 지원하며, 라벨들과 함께 제공되는 패킷들의 처리는 계층수준에 완전히 독립적이다. 라벨을 갖지 않는 패킷은 그 스택이 비어있는 패킷으로 간주될 수 있다. 스택의 사용은 패킷들의 터널링에 대한 기준이 형성될 때 분명해 진다. 이러한 종류의 터널링은 문서[RFC 3031]에 개시되어 있다. 패킷들은 두 개의 라우터들 사이에 놓여있는 네트워크 경로를 통해 라우팅될 때 항상 터널링되고, 그에 따라 상기 네트워크 경로는 차례로 일련의 라우터들을 포함할 수 있다. 만약, 예를 들어, 라우터들 R1 내지 R4를 포함하는 고유 경로가 지정되고, 라우터들 R1 및 R2 사이에 라우터들 R1.1, R1.2, R1.3을 포함하는 경로가 놓이면, 추가 라벨이 라우터 R1에 의해 스택으로 푸쉬된다. 라우터들 R1.1, R1.2, R1.3은 현재 상기 새로운 제 2 엘리먼트 상에서 동작한다. 패킷이 라우터 R2에 도달하자마자, 최상위의 엘리먼트가 스택으로부터 팝된다. 이는 스택상에 라벨이 없는 경우 문제가 된다. 정상적인 MPLS 아키텍처에서 네트워크 어드레스(정상적으로 IP 어드레스)는 등가 클래스를 결정하기 위해 분석된다.

MPLS는 두 가지 타입의 라우트 옵션들을 제공한다. 제 1 타입의 라우트 옵션은 시작 포인트에서 이미 라우트를 지정하고 있다. 통과되는 개별 라우터들이 결정된다. 이는 고유 라우팅 형식을 필요로 한다. 홉-바이-홉(hop-by-hop) 라우팅에서 라우터들은 고유하게 지정되지 않고, 그래서 각각의 라우터는 그들의 테이블들을 기초로 하여 어느 것이 다음 라우터가 될 것인지를 지정할 수 있다. 본 발명은 라우트 옵션의 상기 두 방법들 모두를 이용하여 작동될 수 있다.

사용중인 MPLS에 대하여 존재하는 접근법들은 예를 들면 이동 무선 네트워크내의 액세스 라우터(AR) 및 RAS 사이에서와 같이 네트워크의 내부에서의 MPLS의 사용에 기초한다.

만약 단말기 장치(MH)가 진행중인 동작 동안 라우터 ARx로부터 라우터 ARy로 스위칭한다면, 상기 단말기 장치(MH)는 해당 액세스 라우터로 재등록해야만 한다(인증). 다른 기지국 또는 다른 액세스 라우터로의 단말기 장치의 상기 이동에 대하여, 상기 터널은 시그널링에 의해 현재 앵커 포인트로 이제 스위칭된다. 그러나, 상기 종단을 향하여, 상기 터널은 액세스 네트워크(IPv6:IP 버전 6)에서 구현의 다른 변형물들에서 지원되어야만 한다. 상기 아키텍처들의 종래 IP 백본들로의 맵핑이 분명해졌으므로, MPLS의 형식은 주로 여기서 지원된다. 따라서 IP 네트워크들은 오버레이(overlay)/VPN(가상 사설 네트워크) 구조들로 구현되고, 그들의 패킷들은 유일하게 신속히 스위칭되며, 이는 라우터 동작에 대한 보다 적은 네트워크 로드 및 오버헤드를 의미한다. 그러나, 정보의 터널링에서, 오버헤드는 정보 패킷들의 크기와 관련하여 발생한다. IPv6 헤더들은 60 바이트의 평균 전송 데이터 크기에서 40 바이트 초과의 헤더 오버헤드를 유발하며(라우팅 헤더를 포함하는 IPv6), 사용자 데이터는 약 20 바이트만을 포함한다(VoIP)[RFC 3031, RFC 2460]. 예를 들어, MPLS의 심(shim) 헤더 또는 MPLS 헤더에 의해 각 경우에 오직 4바이트만이 유도된다. 심 헤더, 또한 MPLS 헤더는 대략 20비트를 차지하는 라벨 이외에도 추가의 상태 및 관리 정보를 포함한다. 기본적으로, 예를 들면, 서비스 품질(QoS)과 같은 그들의 속성들을 가지는 포인트-대-포인트 링크의 고유 식별과, 또한 그에 대응되는 베어러(bearer)의 식별이 요구된다.

오버헤드를 줄이기 위한 공지된 방법들은 개별 구성요소들 또는 라우터들을 지원해야 하는 계산-집약적 압축 기술 [RFC2507] (pri-ce-rohc-epic-00.txt [www.ietf.org/internet-drafts])로 구성된다. 상기 방법들은 연결된 동안에 동적 상태를 관리하여 다수의 자원들(메모리, CPU)의 소비를 발생시키고 그에 따라 구성요소들의 성능을 제한하여야만 한다. 구성요소에 의해 동작되어야만 하는 다수의 단말기 장치들(수천 개의 이동 해드셋들)에서, 이는 시스템의 오버로딩을 초래할 수 있다.

그러나, 언급된 문제들은 이동 단말기 장치들이 동작되는 네트워크들에 제한되지 않음이 지적되어야만 한다. 오히려, 상기 문제는 서로 다른 네트워크 토폴로지들과 아키텍처들이 서로 접촉하고 정보 패킷들의 터널링이 필요한 경우에는 언제든지 발생한다. 이동 무선 네트워크에 대한 본 발명의 제한은 의도되지 않는다.

본 발명의 목적은 헤더들의 크기를 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 독립항들에 언급된 특징들을 가지는 방법 및 장치들에 의해 사실상 달성된다.

기본적으로, 속성들(예를 들면, QoS)을 가지는 포인트-대-포인트, 다시 말하면 MPLS 경로의 고유 식별과, 또한 각각에 대응되는 베어러(연결 서비스)의 식별은 필요하다. 그러나 상기 목적을 위해, 둘 또는 그 이상의 MPLS 헤더들은 그들 중 하나만이 구성요소와 관련된 중요성을 가질지라도 충분히 큰 크기이어야 한다. 두 번째는 MPLS에는 흔히 있는 일이지만 동적으로 네트워크 전반에서 사용될 수 있다. 이는 일반적으로 MPLS(예를 들면, PPP)에만 제한을 두지 않는다.

외부 MPLS 헤더들은 IPv6 헤더에서 정의된 것과 같이 포인트-대-포인트와 그들의 속성들을 식별하기 위해 사용된다. 상기 헤더들은 만약 필요하다면, 링크 범위가 종단 구성요소에서 파괴되지 않는 한, 네트워크에 의해 심지어 변경될 수 있다. 내부 헤더들은 베어러들을 식별하도록 한다. 기본 개념은 예를 들면, 종래 GSM/GPRS/UMTS 아키텍처들에서 사용되는 것과 같은, 고유 단말기 장치 식별자, 예를 들어 RNTI[TS 25.331]의 부분들을 사용하여 구성된다. 여기서, 상기 단말기 장치 식별자는 개별 단말기 장치 베어러들을 식별하고, 예를 들어 짧은 정의에서는 12비트들(긴 버전 20비트들)이 된다. 또한, 흐름 식별을 허용하기 위해서는 몇 개 이상의 비트들이 필수적이다. 심 헤더 또는 MPLS 헤더는 헤더당 20개 비트들에 대한 공간을 제공한다. 그러므로 두 개의 심 헤더들 또는 MPLS 헤더들의 최대값은 IPv6로부터 MPLS 라벨들로의 필요한 정보의 일-대-일 맵핑에 충분하다. IPv6-DiffServ는 심 헤더들 또는 MPLS 헤더들에서 지원되기 때문에 직접적으로 대체될 수 있다. 종래 설비들과 동작 원칙들의 호환성은 내부적으로 심 헤더들 또는 MPLS 헤더들이 다시 한번 고유하게 IPv6 헤더에 할당될 수 있거나 IPv6 헤더에 의해 대체될 수 있기 때문에 유지되며, 그것에 의해서 IPv6으로부터 발생하는 구조적 특징들과 장점들을 완벽하게 유지한다.

이는 호환성을 유지하는 종래 구조적인 구성요소들의 도움으로 네트워크의 더 높은 효율이 달성되도록 보장한다. 통상적으로, 예를 들어 종래 RNTI는 자신의 20비트 길이가 20비트 라벨에 직접 맵핑할 수 있기 때문에 적합한 것으로서 나타낸다. 그러므로 네트워크 내에서, 네트워크 자원들이 절약되는 결과로서, 라벨 스위칭에 의존하는 것이 가능하다. 상세하게, 목적은 바람직하게 코어 네트워크 및 무선 액세스 네트워크를 구성하는 네트워크내의 구성요소들 사이에서 정보를 교환하기 위한 방법에 의해 달성된다.

네트워크의 구성요소들은 네트워크를 통해 IP 정보 패킷들을 교환하는 단말기 장치들이며, 상기 패킷들은 IP 어드레스들을 가지는 IP 헤더들을 포함한다. 단말기 장치들은 바람직하게, 이동 전화기들 또는 PDA들과 같은 이동 단말기 장치들이다. 단말기 장치들은 그들이 어느 네트워크 내에 배치될 수 있는지에 기초하는 고유 단말기 장치 식별자를 갖는다.

IP 어드레스들과 관련되는 고유 단말기 장치 식별자들은 메모리 영역에서 관리된다. 상기로 인해 IP 어드레스들을 단말기 장치 식별자들로 그리고 그 반대로 맵핑하는 것이 가능하다.

네트워크는 MPLS 경로들과 상응하는 MPLS 헤더들에 기초하여 네트워크를 통해 정보 패킷들을 라우트하는 MPLS-가능 구성요소들에 대한 하나 이상의 서브세트를 포함한다. 제 1 구성 단계에서, 구성요소들은 단말기 장치에 대한 MPLS 경로들이 고유하도록 스스로 구성될 수 있고, 상기 MPLS 경로들은 MPLS 헤더들 내에 맵핑되는 고유 단말기 장치 식별자의 결과로서 한 번의 맵핑에 의해 적어도 식별된다. 구성요소들이 구성된 이후에, 정보 교환은 다음의 단계들에 따라 수행된다.

제 2 정보 전송 단계에서, 경로의 처음에 위치된 MPLS-가능 구성요소들은 변경된 IP 정보 패킷에게 MPLS 헤더들을 제공하기 위해 IP 정보 패킷으로부터 IP 헤더들을 제거한다. 추가된 MPLS 헤더는 예를 들면 변경된 데이터 패킷을 전송하기 위해 IP 어드레스와 관련되어 관리되는 단말기 장치 식별자를 포함한다. 경로 마지막에 놓여있는 제 3 정보 수신 단계에서, MPLS-가능 구성요소들은 단말기 장치 식별자를 기초로 하여 관련된 IP 어드레스를 결정하기 위해 제 2 단계에서 전송된 정보 패킷들의 MPLS 헤더들을 판독한다. 상기 단계에서 IP 어드레스는 전술된 메모리 영역으로부터 로딩된다. 상기 메모리 영역은 집중된 또는 분산된 메모리 영역일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 각각의 구성요소는 맵핑이 준비되어 그 내부에 저장되는 그 자신의 메모리 영역을 가지는 것이 가능하다.

IP 어드레스가 결정된 이후에, 정보 패킷은 원래의 IP 헤더가 MPLS 헤더를 대체하도록 변경된다.

일반적으로 구성요소들은 전술된 기능성을 구현하기 위해 소프트웨어에 의해 적합한 하드웨어 구성요소들을 사용하여 바람직하게 강화되어 온 공지된 라우터들이다.

바람직한 실시예에서, 네트워크는 UMTS 또는 GPRS 네트워크이거나 이동 단말기 장치들을 위한 유사한 패킷-지향 무선 네트워크이며, 따라서 단말기 장치 식별자들은 네트워크용 RAI, RNTI(무선 네트워크 임시 동질성) 또는 IMSI로 구성될 수 있다(추가의 공급자용 식별자가 가능하다). 상기 단말기 장치 식별자들이 특정 레지스터에서 관리되는 선택된 네트워크에 따라, 이는 예를 들면 HLR(홈 위치 레지스터) 또는 HSS(홈 가입자 서비스)이다. 상기 레지스터들은 IP 헤더 및/또는 IP 어드레스가 단말기 장치 식별자에 추가로 저장되도록 확장되며, 따라서 고유한 일대일 대응 맵핑(bijective mapping)이 가능하도록 한다.

다른 실시예에서, 단말기 장치들은 스스로 헤더들의 교환을 처리할 수 있다. 상기 경우에, 제안된 기술을 지원하지 않는 다른 외부 네트워크로의 전이를 위한 맵핑을 수행하기 위해 단지 게이트웨이만이 요구된다. 외부 네트워크로부터의 정보 패킷이 도달하면 IP 헤더는 제거되고, 패킷이 외부 네트워크로 전송되면 IP 헤더는 삽입되며, 내부 네트워크에서의 통신은 MPLS 헤더들을 기초로 하여 발생한다. 게이트웨이는 또한 IP 헤더들의 장치 식별자로의 맵핑들이 저장되는 메모리 영역으로 액세스한다.

선택적인 실시예에서, 경로 라벨 외에, MPLS 등가 클래스들은 또한 단말기 장치 식별자를 코딩하는 하나 이상의 라벨을 포함하고, 이에 의해 어떤 경로가 어떤 단말기 장치를 위해 지정되는지가 설정될 수 있다. 상기 등가 클래스들은 바람직하게 입력 등가 클래스들, 즉, 패킷이 구성요소에 도달할 때 고려되는 클래스들이다. MPLS 등가 클래스 내의 제 2 라벨을 사용함으로써 단말기 장치 식별자가 고유 경로의 일부가 되는 것이 규정된다.

또 다른 실시예에서, 전체 IP 헤더가 제거되는 대신에 IP 헤더의 부분들만이 제거된다. 이 결과 어드레스의 삽입 및 삭제 동안 더 적은 오버헤드가 발생한다.

바람직한 또 다른 실시예에서, 다수의 MPLS 라벨들은 IP 헤더를 MPLS 헤더로 및 그와 반대로 맵핑시키기 위해 사용된다. 상응하는 경우는 이미 전술되었다.

본 발명의 추가 구성요소는 개시된 방법을 구현하는 송신기이다. 송신기는 코어 네트워크와 무선 액세스 네트워크로 이루어진 네트워크에 바람직하게 배치된다. 송신기가 스스로 단말기 장치가 되지 않는 범위에서, 송신기는 단말기 장치들의 통신을 수행하는 스위칭 작업을 맡는다. 단말기 장치들은 IP 어드레스들을 포함하는 IP 헤더들을 갖는 네트워크를 통해 IP 정보 패킷들을 교환한다. 송신기는 고유 단말기 장치 식별자들이 IP 어드레스들과 관련하여 관리되는 메모리 영역에 대한 액세스를 허용하는 수단들을 포함한다. 상기 수단들은 바람직하게 메모리 영역이 중앙 서버에 의해 관리되는 범위에서 네트워크 인터페이스를 포함한다. 이와 달리, 만약 상기 수단들이 송신기에 의해 스스로 관리되는 분산된 메모리 영역을 포함하면, 상기 수단들은 일반적으로 메모리들, 제어기들, 및 메모리 액세스를 위해 최적화된 마이크로프로세서들 또는 특정 칩세트가 된다. 송신기는 MPLS 경로들과 상응하는 MPLS 헤더들을 기초로 하는 네트워크를 통해 정보 패킷들을 라우팅하는 수단들을 더 포함한다. 상기 수단들은 바람직하게 종래 기술에 속해있는 것과 같은 공지된 스위칭 조직들이다. 바람직하게 프로세서 또는 스위칭 조직으로 구현되는 프로세싱 유니트는 MPLS 헤더들과 함께 변경된 IP 정보 패킷들을 제공하기 위해 IP 정보 패킷으로부터 IP 헤더들을 제거하고, 여기서 MPLS 헤더는 IP 어드레스와 관련하여 관리되는 단말기 장치 식별자를 포함한다. 그 다음 이러한 방식으로 변경된 데이터 패킷들은 대응되는 MPLS 경로들을 경유하여 단말기 장치로 전송된다.

특정 환경들에서 메모리를 액세스하기 위해 상기 수단들이 메모리 영역으로부터 상응하는 어드레스 또는 헤더를 로딩시키는 것은 필수적일 수 있다.

단말기 장치로의 고유 경로를 미리 구성하기 위해, 또는 등가 클래스를 설정하기 위해, 단말기 장치들로의 MPLS 경로들이 고유하도록 송신기를 구성하는 수단들이 제공되고, 여기서 MPLS 경로들은 MPLS 헤더들 내로 맵핑된 고유 단말기 장치 식별자에 의해 식별된다. 상기 수단들은 바람직하게 네트워크 인터페이스와 마이크로프로세서이거나 또는 스위칭 조직인 상응하는 프로세싱 유니트를 포함한다. 일반적으로, 공지된 모듈들은 요구된 기능성이 구현될 수 있도록 적합한 소프트웨어에 의해 강화된다.

바람직한 실시예에서, 메모리 영역은 송신기에서 비-집중적으로 관리되고, 단말기 장치 식별자들은 상응하는 MPLS 등가 클래스들에 할당되며, 단말기 장치 식별자들은 이미 MPLS 라벨들 또는 MPLS 헤더들로 코딩된 상태이다.

송신기에 부가하여, 수신기는 본 발명의 중요한 추가 구성요소이다. 수신기는 송신기에 적합한 대응부이다. 그러므로 동일한 네트워크에 배치된다. 수신기와 송신기는 일반적으로 MPLS 경로의 입력과 출력을 나타내는 라우터들임이 지적되어야만 한다. 경로 내에 배치된 구성요소들은 확대된 기능성을 필요로 하지 안는다. 수신기는 마찬가지로 고유 단말기 장치 식별자들이 IP 어드레스들과 관련하여 관리되는 메모리 영역에 대한 액세스를 허용하는 수단들을 갖는다. 상기 수단들은 집중될 뿐만 아니라 비집중되도록 하거나 또는 메모리 영역에 대한 로컬 액세스를 가능하도록 하는 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 보통 상기 수단들은 송신기를 위해 사용되는 것들과 동일한 수단들이다. 수신기는 MPLS 경로들과 상응하는 MPLS 헤더들을 기초로 하여 네트워크로부터 정보 패킷들을 수신하는 수단들을 더 포함한다. 일반적으로, 상기 수단들은 적절한 드라이버를 가지는 네트워크 인터페이스를 포함하고, 패킷들은 프로세싱 유니트로 전송되는 방식으로 수신된다. 프로세싱 유니트는 IP 헤더가 제거되는지를 결정하기 위해 정보 패킷들을 분석한다. 만약 상기 경우가 존재한다면, 실제 경우에 관련된 IP 어드레스는 메모리 액세스에 의한 단말기 장치 식별자에 기초하여 결정되므로 정보 패킷은 원래의 IP 헤더가 MPLS 헤더를 대체하도록 변경될 수 있다.

상기 프로세싱 유니트 역시 바람직하게 적합한 소프트웨어 솔루션의 도움으로 필수적인 기능성이 강화된 공지된 스위칭 조직 및/또는 마이크로프로세서이다.

수신기의 추가 구성요소들은 단말기 장치들에 대한 MPLS 경로들이 고유하도록 하는 방식으로 수신기를 구성하는 수단들을 포함하고, MPLS 경로들은 MPLS 헤더들에 맵핑된 고유 단말기 장치 식별자에 의해 식별된다. 상기 수단들은 송신기의 경우와 유사한 수단들이지만, 첫째로 등가 클래스들은 정보 패킷들이 도착할 때 고려되도록 결정된다.

비집중된 솔루션에서 단말기 장치 식별자들은 MPLS 라벨들로 코딩되어 단말기 장치로의 고유 경로를 결정하는 특정 등가 클래스에 할당된다.

일반적으로, 라우터들 또는 게이트웨이들은 송신기 및 수신기 모두의 특징들을 갖는다. 또 다른 실시예에서, MPLS 경로들은 단말기 장치에 바로 인접할 때까지 확장하고, 단말기 장치는 송신기 및 수신기의 개시된 특징들을 갖는다. 최적화된 버전에서, IP 어드레스들의 변환은 통신이 동종의 네트워크에서 발생한다면 더 이상 필요하지 않다. 변환 또는 맵핑은 네트워크가 게이트웨이에 의해 방치될 때만 필수적이다.

또 다른 실시예들은 종속 청구항으로부터 유도될 수 있다.

본 발명은 하기의 도면을 참고로 하여 상세히 설명된다.

도 1은 바람직하게 게이트웨이로서 구현된 송신기 및 기지국을 통해 정보 패킷들을 단말기 장치로 전송하는 수신기를 포함하고, 그것에 의하여 원래의 IP 정보 패킷들이 송신기와 수신기 사이에서 MPLS 정보 패킷들로 변환되도록 하는, 코어 네트워크 및 무선 액세스 네트워크로 구성되는 네트워크를 도시한다.

도 2는 서로 다른 전송 상태들 동안 최적의 전송이 응답 패킷에 의한 응답 이후에만 발생하도록 하는 정보 패킷들을 도시한다.

도 1은 무선 영역내의 네트워크의 기본 구조를 도시한다. 상기 경우에 네트워크 아키텍처(10)는 무선 액세스 네트워크(16) 및 코어 네트워크(15)로 구성된다. 코어 네트워크(15)는 게이트웨이/라우터(19)를 통해 인터넷에 대한 연결을 설정한다. 상기 네트워크들 모두는 다수의 구성요소들(19,13,12,14)로 구성된다. 사용자 플레인 서버(UPS)(14)는 무선 인터페이스들을 통해 단말기 장치(11)에 정보 패킷들을 전송하기 위해 무선 프로토콜(20)을 관리한다. 무선 제어 서버(RCS)(16)는 주파수 대역을 관리하고 할당을 수행하거나 병목현상(bottleneck)이 발생하는 경우에 주파수들의 할당을 취소한다. 상기 두 개의 구성요소들은 역시 라우터 기능을 수행하고, 상응하는 케이블 연결들(21)과 함께 무선 액세스 네트워크(16)를 형성한다.

코어 네트워크는 차례대로 UPS에 연결되는 라우터들(19)을 포함한다. HLR(홈 위치 레지스터)(13)는 단말기 장치의 고유 식별자(identifier)와 그것의 현재 위치를 관리한다. HLR(13)은 IP 어드레스를 MPLS 헤더들 또는 라벨들로 맵핑하는 것을 더 포함한다. 현재 예에서, 상기 맵핑은 분산된 위치에 저장된다. 송신기(27)와 수신기(28)는 상기 레지스터에 액세스한다.

그러나, 일반적으로, 상기 위치는 단순히 지역의 표시이다. HLR/HSS는 추가로 전화 번호와 현재 IP 어드레스를 관리한다.

코어 네트워크 및 무선 액세스 네트워크의 구성요소들은 광 섬유 또는 구리 케이블(21)을 통해 서로 연결된다. 그러나 상기 구성요소들은 무선 중계 링크에 의해 서로 접촉하는 것이 가능하다.

송신기(27)는 IP 헤더(25)를 갖는 정보 패킷(22)을 수신한다. IP 어드레스는 상기 경우에 두 개의 MPLS 헤더들(24)에서 코딩되는 장치 식별자를 결정하기 위해 사용된다. 상기 MPLS 헤더들은 독점적으로 MPLS 헤더들을 포함하는 정보 패킷(22)의 스택 내에 존재한다.

송신기(27)는 IP 헤더(25)를 제거하고 데이터 영역(29)이 더 크게 형성되는 결과를 가지는 정보를 추가한다. 따라서, 변경된 패킷(26)은 표준에 따라 제 1 MPLS 헤더를 변경시키는 다른 라우터를 통해 수신기(28)에 포워딩된다. 수신기(28)는 그 후에 MPLS 헤더(24)를 제거하여 IP 헤더로 대체한다. 수신기는 레지스터(13)에 저장된 정보에 기초하여 정확한 IP 헤더를 설정한다. 선택적인 실시예에서, 상기 정보는 또한 수신기에 국부적으로 저장될 수 있다. 맵핑을 교환하기 위한 방법들은 이미 전술되었다. 변화하는 데이터 영역(29)으로 인해 다수의 패킷들이 결합되거나 분할될 수 있다. 상기 패킷들에 대한 적절한 넘버링은 종래 기술의 부분이다.

도 2는 4가지 상태가 설명되는 전송방법이다. 상기 4가지 상태는 네트워크내의 통신을 반영한다. 제 1 상태에서 전송은 터널링된 IP 패킷들의 형식으로 발생한다. 제 2 상태 동안 추가 라벨이 삽입되어 향후에 IP 어드레스를 대체하도록 지정된다. 상기 라벨은 RNTI를 코딩할 수 있다. 다른 고유 식별자들 역시 가능하다. 엔드-투-엔드(end-to-end) 전송은 멀리 떨어진 국, 다시 말해서 수신기가 맵핑이 습득되었음을 확인하는 응답(30)을 전송한 이후에 제 4 상태에서 발생한다.

Claims

코어 네트워크 및 무선 액세스 네트워크로 구성되는 네트워크 내의 구성요소들 사이에서 정보를 교환하기 위한 방법으로서,

상기 네트워크는 IP 어드레스들을 포함하는 IP 헤더들을 가지는 IP 정보 패킷들을 상기 네트워크를 통해 교환하는 단말기 장치들, 상기 IP 어드레스들과 관련하여 고유 단말기 장치 식별자(identifier)가 관리되는 메모리 영역, MPLS 경로들 및 상응하는 MPLS 헤더들에 기초하여 상기 네트워크를 통해 상기 정보 패킷들을 라우팅하는 상기 네트워크 내의 MPLS-가능 구성요소들로 이루어진 적어도 하나의 서브세트를 가지며,

상기 정보 교환 방법은,

상기 단말기 장치들로의 상기 MPLS 경로들이 고유하도록 상기 구성요소들이 구성되는 제 1 구성 단계 - 상기 MPLS 경로들은 상기 MPLS 헤더들에 맵핑된 상기 고유 단말기 장치 식별자들에 의해 식별됨 -,

상기 MPLS-가능 구성요소들이 상기 IP 정보 패킷으로부터 상기 IP 헤더들 또는 그들의 부분들을 제거하여 변경된 IP 정보 패킷에 MPLS 헤더들을 제공하도록 하는 제 2 정보 전송 단계 - 상기 MPLS 헤더는 변경된 데이터 패킷을 전송하기 위해 상기 IP 어드레스와 관련하여 관리되는 단말기 장치 식별자를 포함함 - 및,

상기 MPLS-가능 구성요소들이 상기 단말기 장치 식별자에 기초하여 상기 관련된 IP 어드레스를 결정하기 위해 상기 제 2 단계에서 전송된 상기 정보 패킷들의 상기 MPLS 헤더들을 판독함으로써 상기 원래의 IP 헤더를 상기 MPLS 헤더로 대체하는 방식으로 상기 정보 패킷을 변경시키는 제 3 정보 수신 단계를 포함하는,

정보 교환 방법.
제 1항에 있어서,

상기 구성요소들은 라우터의 기능성을 수행하는 수단들을 포함하는,

정보 교환 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 네트워크는 이동 단말기 장치들을 위한 UMTS 또는 GPRS 또는 유사한 패킷-지향 무선 네트워크이며, 상기 단말기 장치 식별자들은 네트워크-특정 RAI, RNTI 또는 IMSI 및 추가의 식별들로 구성되는,

정보 교환 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 단말기 장치 식별자가 저장되는 상기 메모리 영역은 HLR 또는 HSS인,

정보 교환 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 단말기 장치 식별자는 상기 IP 헤더들과 IP 어드레스들 중에서 적어도 하나와 관련하여 상기 메모리 영역에 저장되는,

정보 교환 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

외부 네트워크에 대한 게이트웨이만이 정보 패킷이 상기 외부 네트워크로부터 도달할 때 상기 IP 헤더를 제거하고, 패킷이 상기 외부 네트워크로 전송될 때 상기 IP 헤더를 삽입하며, 내부 네트워크에서의 통신은 상기 MPLS 헤더들에 기초하여 이루어지는,

정보 교환 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

경로 라벨 외에 MPLS 등가 클래스들은 상기 단말기 장치 식별자를 코딩하여 어떤 경로가 어떤 단말기 장치를 위해 지정되었는지가 결정될 수 있도록 하는 적어도 하나의 라벨을 포함하는,

정보 교환 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

전체적인 IP 헤더는 제거되지 않고 상기 IP 헤더의 일부만이 제거되는,

정보 교환 방법.
네트워크에서 교환되는 정보를 전송하기 위한 송신기로서,

상기 네트워크는 단말기 장치들이 경유하여 서로 통신하는 무선 액세스 네트워크 및 코어 네트워크로 구성되고, 상기 단말기 장치들이 IP 어드레스들을 포함하는 IP 헤더들을 가지는 IP 정보 패킷들을 상기 네트워크를 통해 교환하며,

상기 송신기는,

IP 어드레스들과 관련하여 고유 단말기 장치 식별자들이 관리되는 메모리 영역으로의 액세스를 허용하는 수단,

MPLS 경로들 및 상응하는 MPLS 헤더들에 기초하여 상기 네트워크를 통해 상기 정보 패킷들을 라우팅하는 수단, 및

상기 IP 정보 패킷으로부터 IP 헤더들을 제거하여 변경된 IP 정보 패킷에 MPLS 헤더들을 제공하는 프로세싱 유니트 - 상기 MPLS 헤더는 상기 MPLS 경로를 통해 변경된 데이터 패킷을 전송하기 위해 상기 IP 어드레스와 관련하여 관리되는 상기 단말기 장치 식별자를 가짐 - 를 포함하는,

송신기.
제 9항에 있어서,

상기 프로세싱 유니트는 스위칭 구조와 마이크로프로세서 중에서 적어도 하나인,

송신기.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

상기 단말기 장치들로의 상기 MPLS 경로들이 고유하도록 하는 방식으로 상기 송신기를 구성하는 수단을 더 포함하며, 상기 MPLS 경로들은 상기 MPLS 헤더들에 맵핑된 상기 고유 단말기 장치 식별자에 의해 식별되는,

송신기.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

상기 단말기 장치 식별자는 네트워크를 통해 액세스 가능한 중앙 서버에 의해 로딩되는,

송신기.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

상기 단말기 장치 식별자는 상기 MPLS 등가 클래스내의 가능한 라벨로서 코딩되는,

송신기.
네트워크 내에서 교환되는 정보를 수신하기 위한 수신기로서,

단말기 장치들이 상기 네트워크를 경유하여 서로 통신하고, 상기 단말기 장치들이 IP 어드레스들을 포함하는 IP 헤더들을 가지는 IP 정보 패킷들을 상기 네트워크를 통해 교환하며,

상기 수신기는,

IP 어드레스들과 관련하여 고유 단말기 장치 식별자들이 관리되는 메모리 영역으로의 액세스를 허용하는 수단,

MPLS 경로들 및 상응하는 MPLS 헤더들에 기초하여 상기 네트워크로부터 상기 정보 패킷들을 수신하는 수단, 및

정보 패킷의 분석 이후에 원래의 IP 헤더가 상기 MPLS 헤더를 대체하도록 상기 정보 패킷을 변경시키기 위해서 긍정의 경우에 상기 단말기 장치 식별자에 기초하여 관련된 IP 어드레스를 결정하기 위해 IP 헤더가 제거되었는지를 결정하는 프로세싱 유니트를 포함하는,

수신기.
제 14항에 있어서,

상기 프로세싱 유니트는 스위칭 구조와 마이크로프로세서 중에서 적어도 하나인,

수신기.
제 14항 또는 제 15항에 있어서,

상기 단말기 장치들로의 상기 MPLS 경로들이 고유하도록 하는 방식으로 상기 수신기를 구성하는 수단을 더 포함하며, 상기 MPLS 경로들은 상기 MPLS 헤더들에 맵핑된 상기 고유 단말기 장치 식별자에 의해 식별되는,

수신기.
제 14항 또는 제 15항에 있어서,

상기 단말기 장치 식별자는 네트워크를 통해 액세스 가능한 중앙 서버에 의해 로딩되는,

수신기.
제 14항 또는 제 15항에 있어서,

상기 단말기 장치 식별자는 상기 MPLS 등가 클래스 내의 가능한 라벨로서 코딩되는,

수신기.
제 9항 또는 제 10항에 기재된 송신기의 특징들과 제 14항 또는 제 15항에 기재된 수신기의 특징들을 포함하는,

단말기 장치.
제 9항 또는 제 10항에 기재된 송신기의 특징들과 제 14항 또는 제 15항에 기재된 수신기의 특징들을 포함하는,

라우터.
제 9항 또는 제 10항에 기재된 송신기의 특징들과 제 14항 또는 제 15항에 기재된 수신기의 특징들을 포함하는,

게이트웨이.