KR100901206B1 - 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한데이터 교환방법 - Google Patents

기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한데이터 교환방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법에 관한 것으로, 관리되는 네트워크(Managed Network)에서 사용할 서비스 품질(QoS) 파라미터(Parameter)를 등록하고, 상기 서비스품질 파라미터를 이용해 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 메커니즘(Mechanism)을 설정하고, 상기 서비스 품질 메커니즘에 따라 기지국과 네트워크 개체간에 송수신되는 데이터를 서비스 품질 처리하여 전송함으로써 IP 기반의 이동통신 시스템에서 IP 네트워크 구조를 고려한 IP 계층 수준의 서비스 품질을 보장할 수 있도록 한 것이다.
서비스 품질(QoS), 기지국, 네트워크 개체, IP 네트워크

Description

기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법{Data exchange method for guaranteeng quality of services between base station with network entity}
본 발명은 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법에 관한 것으로, 특히, 기지국과 네트워크 개체간의 IP 패킷 처리 기술에 관련한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-404-23, 과제명: 3G Evolution 액세스 시스템 개발].
도 1 은 3G LTE 시스템의 구성을 도시한 블럭도로, 3G LTE(3rd Generation Long Term Evolution) 시스템 등과 같이 모든 네트워크 개체(Network Entity)간의 접속이 IP 기반으로 이루어지는 시스템의 경우, 트래픽(Traffic) 품질에 영향을 주는 사용자 평면(U-plane) 데이터에 대한 서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 고려해야 한다.
도 2 는 GPRS(General Packet Radio Service)기반의 3G 시스템 구성을 도시 한 블럭도로, 기지국(NodeB), RNC(Radio Network Controller), SGSN(Serving GPRS Support Node), GGSN(Gateway GPRS Support Node)을 통해 사용자 트래픽이 전송된다.
RNC와 SGSN, 그리고 SGSN과 GGSN은 무선 접속 베어러(Radio Access Bearer) 기반의 터널링(Tunneling) 기법을 이용한 데이터 송/수신 기능을 수행하며, 이를 위해서 GTP(GPRS Tunneling Protocol)가 사용된다.
GTP는 UDP(User Datagram Protocol) 상위에서 동작하는 응용 프로토콜(Application Protocol)로서, GTP 헤더(Header)를 포함한 GTP-PDU(Packet Data Unit)를 생성하여 설정된 터널(Tunnel)을 통해 네트워크(Network Node)간의 데이터 교환을 수행하는 프로토콜이다.
도 3 은 GPRS기반의 3G 시스템에서 사용자의 서비스를 위한 PDP(Packet Data Protocol) 활성화(Activation) 절차를 도시한 도면이다.
도면을 참조해 보면, 1) 단계에서는 이동단말(UE)이 “Activate PDP Context Request”메시지를 SGSN에게 전송한다.
2) 단계에서는 “Activate PDP Context Request”메시지를 수신한 SGSN이 요청된 PDP Context와 연관된 데이터 전송을 위한 Tunnel Identifier(TE-ID)를 생성하고, “Create PDP Context Request”메시지를 GGSN으로 전송한다. 상기 TE-ID는 SGSN에서 GGSN으로 데이터를 전송할 경우에 사용하는 식별자이다.
3) 단계에서는 SGSN으로부터“Create PDP Context Request”메시지를 수신한 GGSN은 해당 TE-ID를 저장한 후, SGSN으로 “Create PDP Context Response”메시지 를 전송한다.
4) 단계에서는 상기 2), 3) 단계 이후 SGSN이 UTRAN의 기지국(NodeB)을 통해 “RAB(Radio Access Bearer) Setup(Assignment)”절차를 요청한다. 이 절차를 위해서 “RAB Assignment Request”메시지 및 “RAB Assignment Response”메시지가 사용된다.
5) 단계에서는 상기 4) 단계가 정상적으로 수행된 후, SGSN이 “Activate PDP Context Accept”메시지를 이동단말(UE)에 전송한다.
상기 절차를 수행하면서 “Activate PDP Context Request”, “Activate PDP Context Response”, “Create PDP Context Request”, “Create PDP Context Response”, “RAB Assignment Request”, 그리고, “RAB Assignment Response”메시지에는 해당 GTP 터널(Tunnel) 및 RAB(Radio Access Bearer)에 대한 서비스 품질(QoS)을 포함하고 있으며, 이를 이용하여 사용자 데이터 교환을 수행한다.
3G LTE 시스템에서도 도 3 에 도시한 것과 유사한 신호절차를 통해서 사용자의 트래픽의 품질을 보장하면서 데이터 교환을 하고 있다. 그러나, 종래의 경우 IP 네트워크의 구조를 고려한 세부적인 사용자 트래픽의 품질을 보장하는 기술이 없었다.
따라서, 본 발명자는 IP 기반의 이동통신 시스템에서 IP 네트워크 구조를 고려한 IP 계층 수준의 서비스 품질을 보장하여 IP 패킷의 차별화된 서비스를 제공할 수 있는 기술에 대한 연구를 하게 되었다.
본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, IP 기반의 이동통신 시스템에서 IP 네트워크 구조를 고려한 IP 계층 수준의 서비스 품질을 보장할 수 있는 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명은 관리되는 네트워크(Managed Network)에서 사용할 서비스 품질(QoS) 파라미터(Parameter)를 등록하고, 상기 서비스품질 파라미터를 이용해 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 메커니즘(Mechanism)을 설정하고, 상기 서비스 품질 메커니즘에 따라 기지국과 네트워크 개체간에 송수신되는 데이터를 서비스 품질 처리하여 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 IP 기반의 이동통신 시스템에서 IP 네트워크 구조를 고려한 IP 계층 수준의 서비스 품질을 보장함으로써 IP 패킷의 차별화된 서비스를 제공할 수 있는 유용한 효과를 가진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
IP 네트워크(Network)에서는 데이터의 송/수신 시에 서비스 품질을 보장하기 위해서 InterServ 모델과 DiffServ 모델을 제시하고 있다.
IntServ 모델은 Best Effort Services 외에 두 개의 새로운 서비스 클래스 (Guaranteed Service, Predictive Service)를 추가하였다. Guaranteed Service는 수용할 수 있는 최대 지연 내 서비스를 제공해 주어야 하는 서비스이며, Predictive Service는 통계적으로 수용할 수 있는 지연 내를 제공하여야 할 서비스를 의미한다.
이러한 서비스를 추가하기 위하여 라우터(Router)는 특정한 패킷 스트림(Stream) 또는 플로우(Flow)에 대하여 요구된 서비스 품질을 보장하는 데 필요한 자원을 확보하여야 한다. 즉, 하나의 스트림 또는 플로우를 설정하기 전에 경유될 라우터들에게서 사용자가 요구한 자원을 확보하여야 하며, 확보된 자원은 대역폭, 메모리(Memory) 등이 포함된다.
또한, 스트림 또는 플로우를 설정하기 위하여 라우터들간의 자원을 확보하기 위한 시그널링(Signaling) 프로토콜이 필요하며, 이를 위해서 IntServ 모델에서는 시그널링 프로토콜로 RSVP(Resource reSerVation Protocol)를 사용한다.
DiffServ모델은 IntServ 모델의 확장성 문제 때문에 도입되었다. DiffServ 모델에서는 서비스 클래스로 플로우(Flow)를 분류하며, 중간 라우터에서는 이러한 서비스 클래스별로 패킷을 처리한다. Diffserv 모델에서는 모든 라우터에 대하여 플로우 상태 관리 및 시그널링 절차를 요구하지 않으며, IP 헤더의 특정부분에 서비스 품질(QoS)를 표시하는 부분을 삽입하여 패킷을 처리한다.
이러한 방법은 모든 트래픽을 요구하는 서비스 품질(QoS)에 따라 나누고, 이에 따라 트래픽을 집약(Aggregation)함으로써 스케쥴링 문제를 해결하였다. 또, RSVP와는 달리 목적지와 원천지간의 어떠한 서비스 품질(QoS) 요구사항에 대한 정보교환이 일어나지 않게 함으로써 RSVP가 가지고 있던 연결설정 비용에 대한 문제를 제거하였다.
하지만, Diffserv에서 사용되는 트래픽 집약(Traffic Aggregation) 모델은 예측성이 떨어진다는 단점이 있다. 즉, 예약(Reservation), 시그널링 메커니즘(Signaling Mechanism), 트래픽 쉐이핑(Traffic Shaping)이 Diffserv 에서는 없기 때문에 특정한 수준의 서비스를 보장하기 어렵다.
본 발명은 이동통신 시스템의 기지국과 서빙 게이트웨이 등의 네트워크 개체간의 데이터 송수신시에, 위에 예시한 바와 같은 IP 네트워크에서 제공하는 서비스 품질을 보장하기 위한 기법을 적용하여 이동통신 시스템에서 IP 네트워크 구조를 고려한 IP 계층 수준의 서비스 품질을 보장할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명에서 제안하는 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법은 이동통신 시스템의 베어러(Bearer) 설정 기술과 IP 네트워크의 서비스 품질(QoS) 보장 방식을 유기적으로 연동하여 이동통신 시스템의 기 지국과 네트워크 개체간에서 서비스 품질이 보장된 데이터의 송수신이 가능하도록 한 기술이다.
도 4 는 이동통신 시스템에서 사용자 서비스를 위한 베어러(Bearer) 설정의 일 예를 도시한 도면으로, 3G LTE 시스템에서의 사용자 서비스를 위한 베어러(Bearer) 설정 구조이다.
사용자 서비스를 위한 데이터 교환을 위해서 E-UTRAN의 기지국(eNodeB)과 이동단말(UE)간에는 SAE(System Architecture Evolution) RB(Radio Bearer)를 이용하고, 기지국(eNodeB)과 게이트웨이(Serving Gateway 혹은 PDN Gateway)간에는 SAE AB(Access Bearer)를 이용한다.
3G LTE 시스템에서는 기지국(eNodeB)과 서빙 게이트웨이(S-GW)간의 데이터 송/수신을 위해서 기존의 GPRS기반의 3GPP 시스템에서 사용하던 GTP를 업데이트(Update)한 eGTP가 이용될 예정이며, 요구되는 기능에 따라 추가 기능을 추가한 형태를 사용할 예정이다.
도 5 는 3G LTE 시스템의 사용자 평면 프로토콜 구조를 도시한 도면이다. 3G LTE 시스템에서 기지국(eNodeB)과 서빙 게이트웨이(S-GW)간의 eGTP 터널의 설정 및 해제와 같은 제어를 수행하기 위해서는 제어 평면(C-plane)과 연동하여 동작한다. 이를 위해서 기지국(eNodeB)에서는 호 처리 기능을 담당하는 RRC(Radio Resource Control)와 eGTP가 연동하며, 서빙 게이트웨이(S-GW)에서는 세션 관리를 담당하는 SM(Session Management, MME에 위치)과 eGTP가 연동하여 동작한다.
제어 평면(C-plane)상의 프로토콜들은 기지국(eNodeB)과 서빙 게이트웨이(S-GW)간의 eGTP터널 제어를 위해서 S1-AP를 이용한 신호 절차를 통해 연동한다.
도 6 은 기지국(eNodeB)과 서빙 게이트웨이(S-GW)간의 eGTP터널 설정을 위한 메시지 절차를 도시한 도면이다.
도면을 참조해 보면, 1) 단계는 SM(Session Management)이 서빙 게이트웨이(S-GW)에 존재하는 eGTP에게 서비스를 위한 터널(Tunnel)의 설정을 요청하는 단계이다.
2) 단계는 상기 1) 단계의 요청에 대한 터널(Tunnel) 설정 응답 절차이다.
3) 단계는 SM이 RRC(Radio Resource Control)에게 무선구간의 무선 베어러(Radio Bearer) 설정 및 기지국(eNodeB)의 eGTP에게 터널(Tunnel) 설정을 요청하는 절차이다.
4) 단계는 기지국(eNodeB)의 RRC에서 eGTP에게 서비스를 위한 터널(Tunnel)의 설정을 요청하는 절차이다.
5) 단계는 4) 단계의 요청에 대한 터널(Tunnel) 설정 응답절차이다.
6) 단계는 상기 3) 단계의 터널(Tunnel) 설정 요청에 대한 응답 절차이다.
도 7 은 3G LTE 시스템의 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
기지국(eNodeB)과 서빙 게이트웨이(S-GW)는 운용자(Operator)가 설정한 네트 워크를 통해서 연동하며, 이 네트워크는 운영자에 의해서 관리되는 네트워크(Managed Network)이다. 또, 운용자는 운용과 유지보수를 위해서 OAM(Operation, Administration and Maintenance) 등의 운용관리 모듈을 운용하며, 운용관리 모듈은 네트워크의 각 기능노드 예컨대 라우터 등과 연동한다. 또, 각각의 기능노드는 DiffServ 기반의 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위해서 DiffServ 기반의 서비스 품질(QoS) 메커니즘(Mechanism)을 가진다.
본 발명은 이동통신 시스템의 기지국과 네트워크 개체간의 데이터 송수신시에, 위에 예시한 바와 같은 IP 네트워크에서 제공하는 서비스 품질을 보장하기 위한 기법을 적용하여 이동통신 시스템에서 IP 네트워크 구조를 고려한 IP 계층 수준의 서비스 품질을 보장할 수 있도록 한다. 이 때, 상기 네트워크 개체는 3G LTE 시스템의 서빙 게이트웨이(Serving Gateway)일 수 있다.
이를 위해 본 발명은 관리되는 네트워크(Managed Network)에서 사용할 서비스 품질(QoS) 파라미터(Parameter)를 등록하고, 상기 서비스품질 파라미터를 이용해 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 메커니즘(Mechanism)을 설정하고, 상기 서비스 품질 메커니즘에 따라 기지국과 네트워크 개체간에 송수신되는 데이터를 서비스 품질 처리하여 전송한다.
도 8 은 본 발명에 따른 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법은 단계 S110 에서 관리되는 네트워크(Managed Network)에서 사용할 서비스 품질(QoS) 파라미터(Parameter)를 등록한다.
이 때, 상기 서비스 품질 파라미터는 망의 운용(Operation)/관리(Administration)/유지(Maintenance) 기능을 제공하기 위한 기준 및 방법을 규정하는 운용관리 모듈 예컨대 3G LTE의 OAM(Operation, Administration and Maintenance) 등으로부터 설정될 수 있으며, 상기 OAM 모듈에 의해 설정된 서비스 품질 파라미터를 수신하여 내부 테이블로 저장함에 의해 서비스 품질 파라미터를 등록한다.
한편, 상기 서비스 품질 파라미터가 IP 네트워크에서 데이터의 송수신시에 서비스 품질을 보장하기 위해서 이용되는 DiffServ 모델의 동작 파라미터일 수 있다.
상기 단계 S110 에 의해 서비스 품질 파라미터 등록이 완료되면, 본 발명에 따른 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법은 단계 S120 에서 사용자 트래픽 전송을 위해 기지국과 네트워크 개체(Network Entity)간에 터널(Tunnel)을 설정하고, 상기 서비스품질 파라미터를 이용해 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 메커니즘(Mechanism)을 설정한다.
이 때, 제어평면(C-plane)의 제어에 따라 기지국과 네트워크 개체간 액세스 베어러(Access Bearer)를 설정함에 의해 기지국과 네트워크 개체간 서비스를 위한 터널을 설정할 수 있다.
그리고, 기지국과 네트워크 개체간에 IP 계층에서 동작하는 응용 프로토콜(Application Protocol) 기반 터널을 설정하고, 서비스품질 파라미터와 응용 프로토콜의 서비스 품질을 연동시킴으로써 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 메커니즘(Mechanism)을 설정할 수 있다.
이 때, 상기 기지국과 터널 설정되는 네트워크 개체가 3G LTE 시스템의 서빙 게이트웨이(S-GW)일 수 있으며, 상기 응용 프로토콜이 GPRS 기반의 3GPP 시스템에서 적용되는 GTP(GPRS Tunneling Protocol)을 업데이트한 eGTP일 수 있다.
예컨대, 상기 DiffServ의 동작 파라미터를 이용해 eGTP의 서비스 품질을 연동하여 IP 계층의 서비스 품질을 보장하고, DiffServ와 설정된 eGTP 터널간의 매핑(Mapping)을 수행함으로써 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 메커니즘(Mechanism)을 설정할 수 있다.
상기 단계 S120 에 의해 터널 설정 및 서비스 품질 메커니즘 설정이 완료되면, 본 발명에 따른 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법은 단계 S130 에서 상기 서비스 품질 메커니즘에 따라 기지국과 네트워크 개체간에 송수신되는 데이터를 서비스 품질 처리하고, 상기 설정된 터널(Tunnel)을 통해 서비스 품질 처리된 데이터를 전송한다.
따라서, 이렇게 함에 의해 IP 기반의 이동통신 시스템에서 IP 네트워크 구조를 고려한 IP 계층 수준의 서비스 품질을 보장함으로써 IP 패킷의 차별화된 서비스를 제공할 수 있게 되므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된 다.
상기와 같은 본 발명에 따른 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법을 3G LTE 시스템에 적용한 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 알아본다.
IP 기반의 이동통신 시스템에서 IP 네트워크 구조를 고려한 IP 계층 수준의 서비스 품질을 보장하기 위해 본 발명에서는 기지국 또는 네트워크 개체에 소프트웨어 또는 하드웨어 또는 이들이 결합된 형태로 탑재할 수 있는 내부 수행 모듈(IWM : Inter Working Module)을 도입하고, 이를 통해 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 처리를 수행한다.
도 9 는 내부 수행 모듈(IWM : Inter Working Module)을 3G LTE 시스템의 기지국(eNodeB) 및 서빙 게이트웨이(S-GW)에서 구현한 일 예를 도시한 도면, 도 10 은 내부 수행 모듈의 일 실시예에 따른 구성을 도시한 도면이다.
내부 수행 모듈(IWM)(100)은 OAM(200) 또는 IP 계층의 DiffServ 모듈(300), 그리고 eGTP 블럭(400)과 연동하고, 테이블(Table) 검색 및 서비스 품질(QoS) 매핑(Mapping) 기능을 담당하는 연결제어부(Interface & Control Module)(110)와, OAM의 DiffServ동작 파라미터를 저장하는 IP 서비스 품질 테이블(IP QoS Table)(120)과, eGTP블럭으로부터 수신된 터널(Tunnel) 정보를 저장하는 eGTP 터널 설정 테이블(eGTP Tunnel Configuration Table)(130)을 포함하여 이루어진다.
(서비스 품질 파라미터 등록)
OAM(200)은 초기에 시스템의 운용시 운용자가 설정한 DiffServ의 동작 파라미터(Parameter)를 도 11 에 도시한 바와 같은 메시지 절차를 통해서 각각의 기능노드에 전달한다. 본 발명에서 언급하는 관리되는 네트워크(Managed Network)의 기능노드는 도 7 에 도시한 기지국(eNodeB), 서빙 게이트웨이(S-GW), IP 트래픽의 라우팅 기능을 수행하는 라우터(Router) 등의 네트워크 개체(Network Entity)를 의미한다.
상기 DiffServ의 동작 파라미터는 기존 RFC(Request for Comment)에서 제공하는 DiffServ PHB(Per Hop Behavior)와 Drop Precedence를 포함할 수 있으며, DiffServ PHB의 클래스는 운용자가 제공하려는 서비스의 특징에 의해서 정의된다. PHB(Per Hop Behavior)는 DiffServ가 특정 BA(Behavior Aggregate)에 적용하는 패킷 포워딩 방식을 의미한다. BA는 같은 식별자를 갖는 사용자 플로우 집합을 말한다.
DiffServ의 동작 파라미터를 수신한 기지국(eNodeB)과 서빙 게이트웨이(S-GW)의 내부 수행 모듈(IWM)(100)은 해당 DiffServ의 동작 파라미터 정보를 내부 수행 모듈(IWM)(100)의 내부의 IP 서비스 품질 테이블(IP QoS Table)(120)에 저장하고, eGTP PDU(Packet Data Unit) 송신 및 수신을 위해서 IP 계층의 DiffServ 모듈(300)로 DiffServ의 동작 파라미터를 전송한다.
DiffServ의 동작 파라미터를 수신한 IP 계층의 DiffServ 모듈(300)은 해당 DiffServ의 동작 파라미터 정보를 내부 테이블(Table)로 저장한다. 관리되는 네트워크(Managed Network)의 라우터(Router)와 같은 네트워크 장비는 내부 수행 모듈(IWM)(100)과 같은 추가 모듈을 이용하여 상기 절차와 동일한 형태로 OAM(200)에서 제공하는 DiffServ의 동작 파라미터를 저장하거나, 운용자에 의한 매뉴얼(Manual) 설정에 의해서 DiffServ의 동작 파라미터를 저장한다.
표 1은 OAM(200)에서 각 기능노드로 전달되는 DiffServ의 동작 파라미터의 예를 나타낸 것이며, 이들 정보는 내부 수행 모듈(IWM)(100)의 IP 서비스 품질 테이블(IP QoS Table)(120)에 저장된다.
(표 1) IP QoS Table의 정보
DiffServ PHB( Per Hop Behavior )
EF
AF4
AF3
AF2
AF1
BE
(터널 설정 및 서비스 품질 메커니즘 설정)
3G LTE 시스템은 사용자의 요구에 따라 서비스를 위한 SAE Bearer(System Architecture Evolution Bearer)를 설정하며, 이를 위한 세부설정으로 기지국(eNodeB)과 서빙 게이트웨이(S-GW)간의 SAE 액세스 베어러(Access Bearer)를 설정한다.
SAE 액세스 베어러(Access Bearer)는 제어평면(C-plane)의 제어에 따라 eGTP 기반의 터널(Tunnel)을 이용하며, 터널의 설정과 더불어 상기 내부 수행 모듈(IWM)(100)을 통해 IP 계층의 DiffServ 서비스 품질(QoS) 메커니즘(Mechanism)과 eGTP상의 서비스 품질(QoS)을 연동하는 기능을 수행한다.
상기 기능을 수행하기 위해서 내부 수행 모듈(IWM)(100)은 eGTP 블럭(400)으로부터 eGTP 터널의 설정 정보를 수신하고, 상기 서비스 품질 파라미터 등록 과정에서 OAM(200)으로부터 수신한 DiffServ의 동작 파라미터를 이용하여 eGTP 블럭(400)과 IP 계층 블럭의 DiffServ 모듈(300)과 연동하여 IP 계층의 서비스 품질(QoS)를 보장한다.
내부 수행 모듈(IWM)(100)은 3G LTE SVCT(Service Class Type)을 이용하여 전체적인 DiffServ의 PHB(Per Hop Behavior)와 설정하려는 eGTP 터널(Tunnel)의 매핑(Mapping) 기능을 수행하고, 특히, AF PHB에 대해서는 3G LTE SVCT(Service Class Type)과 ARP(Allocation, Retention and Priority)를 이용하여 매핑(Mapping) 기능을 수행한다.
표 2는 eGTP 블럭(400)으로부터 수신되는 터널(Tunnel) 설정 파라미터의 일 예를 도시한 것으로, 이들 정보는 내부 수행 모듈(IWM)(100)의 eGTP 터널 설정 테이블(eGTP Tunnel Configuration Table)(130)에 저장된다.
(표 2) eGTP Tunnel Configuration Table의 정보
3G LTE SVCTLabel ARP eGTP TE - ID
Conversational 1 1
Streaming 2 2
Interactive 4 3
Interactive 2 4
Conversational 1 5
Background 5 6
도 12 는 내부 수행 모듈(IWM)(100)에 의해 처리되는 표 1의 IP 서비스 품질 테이블(IP QoS Table)(120)과 표 2의 eGTP 터널 설정 테이블(eGTP Tunnel Configuration Table)(130)의 매핑 관계의 일 예를 도시한 도면이다.
도 13 은 기지국(eNodeB)과 서빙 게이트웨이(S-GW)간 터널 설정시 내부 수행 모듈(IWM)(100)의 동작 절차를 도시한 도면이다.
도면을 참조해 보면, 1) 단계는 MME(Mobility Management Entity)의 SM(Session Management)에서 서빙 게이트웨이(S-GW)에 존재하는 eGTP 블럭(400)에게 서비스를 위한 터널(Tunnel) 설정을 요청하는 절차이다.
2) 단계는 eGTP 블럭(400)이 eGTP 터널 설정 테이블(eGTP Tunnel Configuration Table)(130)에 저장될 터널(Tunnel) 정보를 내부 수행 모듈(IWM)(100)로 전송한다.
3) 단계는 터널(Tunnel) 정보를 수신한 내부 수행 모듈(IWM)(100)이 터널(Tunnel) 정보를 eGTP 터널 설정 테이블(eGTP Tunnel Configuration Table)(130)에 저장한다.
4) 단계는 상기 2) 단계의 요청에 대한 응답 절차이다.
5) 단계는 상기 1) 단계의 요청에 대한 터널(Tunnel) 설정 응답 절차이다.
6) 단계는 MME(Mobility Management Entity)의 SM(Session Management)에서 기지국(eNodeB)의 RRC(Radio Resource Control)에게 무선구간의 무선 베어러(Radio Bearer) 설정 및 기지국(eNodeB)과 서빙 게이트웨이(S-GW)간의 터널(Tunnel) 설정을 요청하는 절차이다.
7) 단계는 기지국(eNodeB)의 RRC(Radio Resource Control)에서 eGTP 모듈(400)로 서비스를 위한 터널(Tunnel) 설정을 요청하는 절차이다.
8) 단계는 eGTP 모듈(400)이 eGTP 터널 설정 테이블(eGTP Tunnel Configuration Table)(130)에 저장될 터널(Tunnel) 정보를 내부 수행 모듈(IWM)(100)로 전송한다.
9) 단계는 터널(Tunnel) 정보를 수신한 내부 수행 모듈(IWM)(100)이 터널(Tunnel) 정보를 eGTP 터널 설정 테이블(eGTP Tunnel Configuration Table)(130)에 저장한다.
10) 단계는 8) 단계의 요청에 대한 응답 절차이다.
11) 단계는 7) 단계의 요청에 대한 터널(Tunnel) 설정 응답 절차이다.
12) 단계는 6) 단계의 요청에 대한 터널(Tunnel) 설정 응답 절차이다.
(서비스 품질 처리 및 전송)
위에서 설명한 eGTP 터널 설정 및 DiffServ 서비스 품질 메커니즘 설정이 완료된 후, 상/하향으로 사용자 데이터 트래픽이 송/수신되며, 기지국(eNodeB)과 서 빙 게이트웨이(S-GW)간의 동작절차는 다음과 같다.
데이터를 전송할 경우에는, 내부 수행 모듈(IWM)(100)은 IP계층의 DiffServ 모듈(300)과 연동하여 설정된 eGTP 터널 설정 테이블(eGTP Tunnel Configuration Table)(130) 및 PHB(Per Hop Behavior) 기반의 IP 서비스 품질 테이블(IP QoS Table)(120)을 이용하여 각 eGTP PDU(Packet Data Unit)가 DiffServ의 PHB와의 연동 기능을 수행하여 IP 서비스 품질(QoS)을 보장한다.
이 절차를 수행하기 위해서 IP계층의 DiffServ 모듈(300)은 eGTP PDU에 포함된 터널(Tunnel)의 식별자(TE-ID : Tunnel Identifier)를 기반으로 내부 수행 모듈(IWM)(100)과 연동하여 동작하며, 내부 수행 모듈(IWM)(100)에 의해 설정된 eGTP 터널의 정보와 IP 서비스 품질 테이블(IP QoS Table)(120)을 이용하여 IP 헤더(Header)에 포함될 DSCP(Differentiated Service Code Point) 코드 정보를 IP계층의 DiffServ 모듈(300)로 전송한다.
데이터를 수신할 경우에는, IP 패킷의 헤더(Header)에 설정된 DSCP(Differentiated Service Code Point) 코드를 이용하여 IP DiffServ에 설정된 PHB에 따라서 패킷을 처리함으로써 IP 서비스 품질(QoS)을 보장한다.
관리되는 네트워크(Managed Network)에 존재하는 기타 기능 노드(예컨대, 라우터 등)는 OAM(200)의 초기 설정에 따른 DiffServ의 동작 파라미터(PHB)를 기반으로 수신된 IP 패킷을 처리함으로써 기지국(eNodeB)과 서빙 게이트웨이(S-GW)간의 데이터 전달에 있어서의 사용자 요구 서비스 품질을 만족시킬 수 있다.
도 14 는 하향링크 트래픽 전송을 위한 절차를 도시한 도면이다.
도면에서 1) 단계는 서빙 게이트웨이(S-GW)의 eGTP 모듈(400)로부터 eGTP PDU(Packet Data Unit)를 수신하는 절차이다.
2) 단계는 eGTP PDU에 포함된 터널(Tunnel)의 식별자(TE-ID)를 이용하여 해당 패킷을 위한 DiffServ PHB(Per Hop Behavior)를 획득한다.
3) 단계는 수신한 DiffServ PHB에 해당되는 DSCP(Differentiated Service Code Point)를 이용하여 IP 헤더(Header)를 구성한다.
4) 단계는 eGTP PDU를 포함한 IP 패킷을 관리되는 네트워크(Managed Network)로 전달한다.
5) 단계는 관리되는 네트워크(Managed Network)에 존재하는 네트워크 노드 예컨대, 라우터(Router)가 OAM(100)으로부터 설정된 DiffServ PHB를 기반으로 IP 패킷의 DSCP(Differentiated Service Code Point)를 고려하여 패킷을 포워딩한다.
6) 단계는 기지국(eNodeB)의 UDP/IP 계층에서 eGTP PDU를 포함한 IP 패킷을 수신한다.
7) 단계는 OAM(100)에 의해 설정된 DiffServ PHB를 기반으로 IP 계층의 DiffServ 모듈(300)이 IP 패킷의 DSCP(Differentiated Service Code Point)를 고려하여 eGTP PDU를 처리한다.
8) 단계는 기지국(eNodeB)의 eGTP 블럭(400)으로 eGTP PDU를 송신하는 절차이다.
도 15 는 상향링크 트래픽 전송을 위한 절차를 도시한 도면이다.
1) 단계는 기지국(eNodeB)의 eGTP 블럭(400)으로부터 eGTP PDU를 수신하는 절차이다.
2) 단계는 eGTP PDU에 포함된 터널(Tunnel)의 식별자(TE-ID)를 이용하여 해당 패킷을 위한 DiffServ PHB를 획득한다.
3) 단계는 수신한 DiffServ PHB(Per Hop Behavior)에 해당되는 DSCP(Differentiated Service Code Point)를 이용하여 IP 헤더(Header)를 구성한다.
4) 단계는 eGTP PDU를 포함한 IP 패킷을 관리되는 네트워크(Managed Network)로 전달한다.
5) 단계는 관리되는 네트워크(Managed Network)에 존재하는 네트워크 노드 예컨대, 라우터가 OAM(200)으로부터 설정된 DiffServ PHB를 기반으로 IP 패킷의 DSCP를 고려하여 포워딩한다.
6) 단계는 서빙 게이트웨이(S-GW)의 UDP/IP 계층에서 eGTP PDU를 포함한 IP 패킷을 수신한다.
7) 단계는 OAM(200)에 의해 설정된 DiffServ PHB를 기반으로 IP 계층의 DiffServ 모듈(300)이 IP 패킷의 DSCP(Differentiated Service Code Point)를 고려하여 eGTP PDU를 처리한다.
8) 단계는 서빙 게이트웨이(S-GW)의 eGTP 모듈(400)로 eGTP PDU를 송신한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 관리되는 네트워크(Managed Network)에서 사용할 서비스 품질(QoS) 파라미터(Parameter)를 등록하고, 상기 서비스품질 파라미터를 이용해 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 메커니즘(Mechanism)을 설정하고, 상기 서비스 품질 메커니즘에 따라 기지국과 네트워크 개체간에 송수신되는 데이터를 서비스 품질 처리하여 전송함으로써 IP 기반의 이동통신 시스템에서 IP 네트워크 구조를 고려한 IP 계층 수준의 서비스 품질을 보장할 수 있어 IP 패킷의 차별화된 서비스를 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위 내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.
본 발명은 IP 기반의 이동통신 시스템의 기지국과 네트워크 개체간의 데이터 처리 기술 분야 및 이의 응용 기술 분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
도 1 은 3G LTE 시스템의 구성을 도시한 블럭도
도 2 는 GPRS 기반의 3G 시스템 구성을 도시한 블럭도
도 3 은 GPRS기반의 3G 시스템에서 사용자의 서비스를 위한 PDP 활성화 절차를 도시한 도면
도 4 는 이동통신 시스템에서 사용자 서비스를 위한 베어러 설정의 일 예를 도시한 도면
도 5 는 3G LTE 시스템의 사용자 평면 프로토콜 구조를 도시한 도면
도 6 은 기지국과 서빙 게이트웨이간의 eGTP터널 설정을 위한 메시지 절차를 도시한 도면
도 7 은 3G LTE 시스템의 네트워크 구조를 도시한 도면
도 8 은 본 발명에 따른 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법의 일 실시예를 도시한 흐름도
도 9 는 내부 수행 모듈(IWM)을 3G LTE 시스템의 기지국 및 서빙 게이트웨이에서 구현한 일 예를 도시한 도면
도 10 은 내부 수행 모듈의 일 실시예에 따른 구성을 도시한 블럭도
도 11 은 DiffServ의 동작 파라미터 전송 절차를 도시한 도면
도 12 는 내부 수행 모듈(IWM)에 의해 처리되는 IP 서비스 품질 테이블eGTP 터널 설정 테이블의 매핑 관계의 일 예를 도시한 도면
도 13 은 기지국(eNodeB)과 서빙 게이트웨이(S-GW)간 터널 설정시 내부 수행 모듈(IWM) 동작 절차를 도시한 도면
도 14 는 하향링크 트래픽 전송을 위한 절차를 도시한 도면
도 15 는 상향링크 트래픽 전송을 위한 절차를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 내부 수행 모듈(IWM) 110 : 연결제어부
120 : IP 서비스 품질 테이블 130 : eGTP 터널 설정 테이블
200 : OAM 300 : DiffServ 모듈
400 : eGTP 블럭

Claims (6)

  1. a) 관리되는 네트워크(Managed Network)에서 사용할 서비스 품질(QoS) 파라미터(Parameter)를 등록하는 단계와;
    b) 사용자 트래픽 전송을 위해 기지국과 네트워크 개체(Network Entity)간에 IP 계층에서 동작하는 응용 프로토콜(Application Protocol) 기반 터널(Tunnel)을 설정하고, 상기 서비스품질 파라미터와 응용 프로토콜의 서비스 품질을 연동하여 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 메커니즘(Mechanism)을 설정하는 단계와;
    c) 상기 서비스 품질 메커니즘에 따라 기지국과 네트워크 개체간에 송수신되는 데이터를 서비스 품질 처리하고 상기 설정된 터널(Tunnel)을 통해 서비스 품질 처리된 데이터를 전송하는 단계를;
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서비스 품질 파라미터가:
    망의 운용(Operation), 관리(Administration) 및 유지(Maintenance) 기능을 제공하기 위한 기준 및 방법을 규정하는 운용관리 모듈로부터 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서:
    상기 운용관리 모듈에 의해 설정된 서비스 품질 파라미터를 수신하여 내부 테이블로 저장함에 의해 서비스 품질 파라미터를 등록하는 것을 특징으로 하는 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서:
    제어평면(C-plane)의 제어에 따라 기지국과 네트워크 개체간 액세스 베어러(Access Bearer)를 설정함에 의해 기지국과 네트워크 개체간 서비스를 위한 터널을 설정하는 것을 특징으로 하는 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 응용 프로토콜이 GPRS 기반의 3GPP 시스템에서 적용되는 GTP(GPRS Tunneling Protocol)을 업데이트한 eGTP인 것을 특징으로 하는 기지국과 네트워크 개체간의 서비스 품질 보장이 가능한 데이터 교환방법.
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