KR100948222B1 - 자신과 이동 통신 시스템 간의 인터워킹을 위한 논리 지원노드(ｓｇｓｎ)로서의 ｗｌａｎ - Google Patents

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Abstract

네트워크들을 접속시키기 위한 인터페이스(28)가, 무선 근거리 통신망(8,14)(WLAN)과 공중 육상 이동 통신망(13)(PLMN) 사이에 제공되어 상기 PLMN(13)과 상기 WLAN(8, 14) 사이의 통신 인터액션을 제공하는 인터워킹 기능을 포함한다. 상기 인터워킹 기능은, 상기 PLMN의 사용자들에게 제공된 이용 가능한 서비스 대역폭의 증가가 유지되도록 상기 WLAN(8, 14)과 상기 PLMN(13) 사이의 심리스 통신을 제공하기 위해 WLAN 프로토콜들 및 PLMN 프로토콜들과 인터페이스하는 이중 프로토콜 스택을 포함한다.
WLAN, PLMN, 인터워킹, 심리스 통신, 이중 프로토콜

Description

자신과 이동 통신 시스템 간의 인터워킹을 위한 논리 지원 노드(ＳＧＳＮ)로서의 ＷＬＡＮ{WLAN AS A LOGICAL SUPPORT NODE(SGSN) FOR INTERWORKING BETWEEN THE WLAN AND A MOBILE COMMUNICATIONS SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 네트워크 통신에 대한 것인데, 더 특정하게는, 무선 근거리 통신망(wireless local area network, WLAN) 내의 인터워킹(interworking) 기능이 서빙(Serving) GPRS(General Packet Radio Services) 지원 노드(Serving General packet radio services Supporting Node, SGSN)로서 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System, UMTS) 네트워크에 나타나도록 함으로써 WLAN 들을 UMTS 과 인터워킹시키기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
UMTS는 IMT-2000(국제 이동 통신 규격-2000)으로 알려진 프레임워크 내에서 계발된 '제3 세대(3G)' 이동 통신 시스템까지 현재 포함하고 있다. UMTS는 고품질의 무선 멀티미디어 통신 환경을 갖는 대규모 시장을 창출하는 데에 핵심 역할을 담당할 것이다. UMTS는 많은 무선 능력들을 인에이블하여서 고정된 무선 및 위성 네트워크들을 경유하여 고급 광대역 정보 서비스와, 상업 및 엔터테인먼트 서비스를 모바일 사용자에게 제공할 것이다. UMTS는 전기 통신망, 정보 기술, 미디어 및 콘텐츠 산업의 통합을 가속화하여서 신규 서비스를 제공하고 이득 창출 서비스를 산출할 것이다. 2G 및 2.5G 무선 셀룰러 기술과 비교할 때, UMTS는 글로벌 로밍(global roaming)의 정적 조건 하에서 2Mbit/sec 정도의 데이터 레이트와 그밖의 진보된 능력을 갖는 저비용 대용량의 모바일 통신을 제공할 것이다.
UMTS 네트워크의 한가지 단점은 WLANs 와 비교할 때 큰 스펙트럼 소모와 낮은 데이터 레이트를 갖는다는 것이다. 따라서 UMTS 무선 자원들을 절약하고 UMTS RAN(Radio Access Network)의 효율성을 증대시키기 위해서는 IEEE 802.11 및 ETSI Hiperan2 등의 라이센싱되지 않은 대역과 높은 데이터 레이트를 갖는 WLANS로 UMTS를 구현하는 것이 바람직하다. 사용자로 하여금 WLAN 또는 무선 액세스 기술 중 어느 하나를, 또는 양자 모두를 활용하도록 허용해 주기 위해 인터워킹이 WLAN 핫 스폿(hot spot)과 UMTS 등의 무선 액세스 네트워크 사이에 제공될 수 있다. WLAN과 무선 액세스 기술 사이의 인터워킹은, 사용자가 WLAN과 무선 액세스 네트워크의 커버리지 영역들 사이에서 및 이를 통해 움직일 때 사용자에게 로밍 능력을 제공할 수 있어서 액세스 네트워크들의 능력들을 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.
따라서, 전체적 성능과 효율성을 제고시키도록 UMTS 대역폭을 보완하기 위해서 WLAN 대역들을 활용하는 시스템 및 방법에 대한 필요가 존재한다. WLAN 커버리지 영역이 인터워킹 기능(IWF)를 통해서 UMTS 네트워크와 인터액트할 수 있는 아키텍쳐가 필요한 데, 여기서 IWF 는 3GPP 표준 위원회에 의해 특정된 Gn 인터페이스 상에서 또다른 SGSN인 UMTS 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)와 통신한다.
네트워크들을 연결하는 인터페이스는 WLAN 과 공중 육상 이동 통신망(Public Land Mobile Network, PLMN) 사이에 제공된 인터워킹 기능을 포함하여서 PLMN과 WLAN 사이의 통신 인터액션을 제공한다. 인터워킹 기능은, PLMN의 사용자들에게 제공된 가용 서비스 대역폭의 증가가 유지되면서 WLAN과 PLMN 사이의 심리스(seamless) 통신을 제공하기 위해서 WLAN 프로토콜들과 PLMN 프로토콜들을 인터페이싱하는 이중(dual) 프로토콜 스택을 포함한다.
두개의 무선 네트워크들을 인터페이싱하는 방법은, 내부 PLMN 인터페이스를 통해서 범용 모드 전기 통신망 시스템에 WLAN 을 연결하는 것을 포함한다. UMTS 및 WLAN 쪽으로 인터페이스를 제공하고 인터워킹 기능을 사용하여서 WLAN으로부터 수신된 통신은 또다른 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)로부터 온 것처럼 보이게 하고 WLAN 으로 보내진 통신은 WLAN 내에서 온 것처럼 보이도록 함으로써, WLAN은 UMTS 네트워크에 인터페이싱된다.
본 발명의 이점, 속성, 및 여러 추가 특징들이 첨부된 도면들과 연계하여 이하 자세히 설명될 예시적 실시예들을 고려할 때 더 충분히 이해될 것이다.
도1은 본 발명에 따라 UMTS PLMN에 인터페이싱되는 WLAN을 갖는 시스템 아키텍쳐의 개략도.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따라서 WLAN 모바일 스테이션과 UMTS SGSN 사이에서 프로토콜 호환성을 생성하는 인터워킹 기능 인터페이스를 도시한 사용자 프로토콜 스택 다이어그램.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 WLAN 모바일 스테이션과 UMTS SGSN 사 이에서 프로토콜 호환성을 생성하는 인터워킹 기능 인터페이스를 도시한 제어 프로토콜 스택 다이어그램.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따라서 WLAN 과 UMTS PLMN 사이에서의 라우팅 영역 변화를 도시하는 예시적 도면.
본 도면들은 본 발명의 개념을 예시하기 위한 목적으로 제시된 것일 뿐이고, 본 발명을 예시하는 데에 있어서 가능한 유일한 구성은 아니라는 점을 알아야 한다.
본 발명은 와이어리스/무선 네트워크들에서 가용 대역폭을 활용하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. WLAN 커버리지 영역이 내부 PLMN 백본을 통해서 또다른 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)인 범용 이동 통신 시스템(UMTS)과 인터액트하는 아키텍쳐가 제공된다.
WLAN 커버리지 영역과 UMTS 등의 그밖의 무선 액세스 기술들(RATs) 사이에서 인터워킹하기 위해 다수의 아키텍쳐들이 제공된다. 또다른 SGSN로서 WLAN의 인터워킹 기능(IWF)을 규정함으로써 임의의 현존 WLAN 커버리지 영역의 사용을 지원하여 UMTS 네트워크들을 보충하도록 하는 신규 접근법이 제시된다. 한 이점은 3G 네트워크의 QoS(quality of service) 교섭, 이동성(mobility), 및 AAA(Authentication, Authorization, Accounting) 절차들이 재사용된다는 점이다. 유리하게는, 본 발명은 WLAN과 인터워킹할 필요가 있는 임의의 시스템(예로, General Packet Radio Service(GPRS)/Code Division Multiple Access(CDMA) 2000) 과 작동할 수 있다.
본 발명이 예시적 WLAN-UMTS 시스템 아키텍쳐를 기준으로 설명되었음을 알아야 한다. 그러나, 본 발명은 더 넓은 범위를 가지며, 전기통신 서비스를 제공할 수 있는 임의의 와이어리스/무선 네트워크 시스템(들)을 포함할 수 있다. 도면들에 도시된 소자들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 된 여러 형태로 실시될 수 있음을 알아야 한다. 양호하게는, 이 소자들은, 프로세서, 메모리 및 입/출력 인터페이스들을 포함할 수 있는, 하나 또는 그 이상의 적합하게 프로그램된 범용 디바이스들 상의 하드웨어로 구현된다.
유사 참조 부호들은 유사 또는 동일한 컴포넌트들을 표시하는 도면들을 구체적으로 참조하고, 그 중에서 먼저 도1을 참조하면, 와이어리스/무선 네트워크들 상에서 음성, 데이터, 비디오, 및 그밖의 서비스를 통합하는 시스템 아키텍쳐(10)가 도시되었다. 시스템 아키텍쳐(10)는 본 발명에 따른 특징적 방법 및 시스템을 채택하기 위한 예시적 WLAN-UMTS 환경하에서 제시되었다. 본 시스템 아키텍쳐를 구성하며 당업자에게 공지된 개별 블록 컴포넌트들의 상세한 사항은 본 발명을 이해하는 데에 충분한 정도로만 설명될 것이다.
본 발명은 UMTS 네트워크(12)와 WLAN 무선 네트워크(14)를 기준으로 하여 예시적으로 설명될 것이다(예로, IEEE 802.11(a,b,e,g) 및 HIPERLAN2 표준이 이런 네트워크들에 의해 채택될 수 있다). UMTS 모바일 네트워크(12)(예로, 3 세대(3G) 네트워크)는 Node B (11)와 무선 네트워크 제어기(RNC)(9)를 포함하는 무선 액세스 네트워크(RAN)(8)과 통신한다. WLAN(14)은 내부 PLMN 인터페이스를 통해서 UMTS 네트워크(12)에 양호하게는 접속된다. RAN(8)은 다음 차례로, SGSN(서빙 GPRS 지원 노드)(28) 등의 패킷 기반 서비스들, MSC(Mobile Switching Center)(21) 등의 회선 기반 서비스들, GGSN(게이트웨이 GPRS 지원 노드들)(24) 등의 그밖의 PLMN 들로의 게이트웨이들을 포함하는 코어 네트워크(CN)(13)에 부가된다. 코어 네트워크(13)는 공중 교환 전화망(PSTN)(5)들과 인터넷(7)과의 연결/인터페이스를 지원한다.
그밖의 컴포넌트들은 코어 네트워크(13) 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 모바일 스테이션(MS)(40)의 홈(home) 위치들을 저장하는 홈 위치 레지스터(50)가 제공될 수 있다. 본 발명에 의해, 네트워크(12)(예로, PLMN)는 인터워킹 기능(25)을 채택함으로써 Gn(또는 Gp) 인터페이스를 통해서 무선 LAN(14)에 인터페이싱된다. MS(40)는 액세스 지점(30)에서 연결하고, MS(40)이 무선 액세스 네트워크들 사이에서 로밍할 때 본 발명에 따라서 MS(40)는 WLAN(14)과 UMTS(12) 사이에서 무결절로 스위칭된다.
WLAN 인터워킹 기능(IWF)(25)은 RNC(9)를 바이패싱하고, (패킷 스위칭(PS) 서비스를 상정할 때) SGSN(28)으로 연결한다. GGSN(24)는 패킷 데이터의 이동도를 고려하기는 하나, IWF(25)는 이동성에게 네트워크 (12) 및 (14)의 두개의 물리적 층 인터페이스들 사이의 핸드오프를 제공하기 위해 SGSN(28)과 통신하면 된다. 이는 도3 및 도4에 도시된 IWF(25)와 SGSN(28)사이의 Gn 인터페이스를 구현함으로써 획득될 수 있다. 3G SGSN(28)은 이후 논리적 SGSN 또는 의사(pseudo) SGSN 으로서 IWF(25)를 본다.
SGSN-GGSN 부분은 고속 데이터 레이트 WLAN 핫 스폿(hot spot)을 취급할 때에 병목 지점이 될 수 있다. 이 경우에, 또다른 선택은, GGSN(24)과 IWF(25) 사이의 GPRS 터널링 프로토콜(GTP) 터널(31)이 MS(40)에 있는 사용자 장비(UE)용의 GGSN(24)으로부터 오는 다운링크 트래픽에 대해서만 사용되도록 하는 것이 될 수 있다. 모든 그밖의 트래픽에 대해서는, WLAN(14)이 UE 에게 공통 인터넷 액세스를 제공한다. 이는 SGSN-GGSN을 통한 트래픽을 감소시킨다.
WLAN(14)은, 무선 사용자 장비(UE) 또는 모바일 스테이션(MS)이 WLAN을 액세스하고 사용하도록 허용해 주기 위해 제공되는 다수의 액세스 지점(30)을 포함한다. 본 발명에 의해, IWF(25)는, UMTS SGSNs이 Gn 인터페이스를 경유해 통신하는 때와 비슷한 방식으로, 또다른 '논리적' SGSN 로서 Gn 인터페이스 상에서 UMTS 네트워크(12)와 인터액트한다. 이런 식으로 하여, UMTS 네트워크(12)는 IWF(25)가 마치 SGSN 이었던 것처럼 하면서 WLAN 환경에 있는 IWF(25)를 통해서 인터페이싱한다.
도2 및 도3을 참조하면, 도1의 아키텍쳐(10)의 이중 프로토콜 스택의 사용자 플레인(plane) 스택과 제어 플레인 스택이 예시적으로 도시되었다. 논리 SGSN 또는 의사 SGSN이 IWF(25)에 의해 제공되어 인터페이스로서 기능한다. 이런 식으로, WLAN과 관련된 모바일 스테이션(MS)(40)은 본 발명에 따라서 3G UMTS PLMN(12)과 관련된 SGSN(28)과 인터페이싱할 수 있다. 프로토콜 스택들은 특정 응용예들 및 로밍 합의(보안 특징을 포함함)에 따라서 변경될 수 있으며, 도시된 스택들은 예시적인 것이고 본 발명에서 특별하게 유용한 실시예를 보여주기 위한 목적으로 제시 된 것임을 알아야 한다. 도2는 사용자(데이터) 플레인 스택 프로토콜을 예시하였고, 도3은 제어 시그널링 스택 프로토콜을 예시하였다.
당업자가 알 수 있듯이, 도2에서의 MS(40)의 사용자 플레인 스택은, 애플리케이션들 층, 전송 제어 프로토콜/사용자 데이터그램 프로토콜(TCP/UDP) 층, 인터넷 프로토콜 층(IP), WLAN 미디엄 액세스 제어/논리 링크 제어(MAC/LLC) 층, 및 WLAN 물리적 층을 포함하는 이중 스택(WLAN과 UMTS)을 갖는다. UMTS 부분은 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP), 무선 링크 제어(RLC)와 MAC 층들, 및 WCDMA 물리적 층(PHY)을 포함한다. IWF(25)는 WLAN 인터페이스 상에서 모바일로부터 수신된 임의의 데이터/정보를 3G UMTS 시스템의 SGSN과 호환가능한 인터페이스 상에서 UMTS 네트워크로 전달한다. 예를 들어, WLAN MAC/LLC 상에서 수신된 데이터는, 사용자 플레인(GTP-U), UDP, 및 IP 용의 게이트웨이 터널링 프로토콜 상에서 IWF(25)에 의해 UMTS SGSN(28)으로 전달된다. 유사한 변환이 제어 플레인에 대해서 실행된다. 당업자가 알 수 있듯이. 도3의 MS(40)의 제어 플레인 스택은, 시그널링 애플리케이션들 층, 세션 관리 층(SM), GPRS 모바일 관리 층(GMM); RRC(Radio Resource Control) 층, RLC/MAC 층, 및 UMTS 인터페이스 용의 UMTS 물리적 층; 및 WLAN 인터페이스 상에서의: 무선 자원 제어(RRC) 용의 어댑테이션 층, WLAN MAC/LLC 층, 및 WLAN PHY 층을 포함한다. MS(40)의 어댑테이션 층(AL)은 RRC서비스에 대응하는 인터페이스 기능을 모의한다. 이는 WLAN 에서도 3G 모바일 스택의 세션 관리(SM) 및 GPRS 이동성 관리(GMM) 층들을 재사용하는 데에 필요한 것이다. IWF 어댑테이션 층(AL)은 라이트(light) RRC 의 구실을 할 수 있고, WLAN MAC/LLC 층들 상에서 수신된 MS(40)로부터의 임의의 제어 시그널링 정보(SM/GMM 메시지들)를 3G UMTS 시스템의 SGSN과 호환가능한 프로토콜 상에서 SGSN(28)으로 전달하고, 그 역으로도 이뤄진다. 전과 같이, IWF(25)는 Gn 인터페이스 상에서의 SM/MM시그널링을 3G SGSN으로 전달하고, 스택이 3G 네트워크에 원래 있기나 한 것처럼 채택될 수 있다.
본 발명은 적어도 이하의 이점들을 제공한다. 3G 네트워크의 QoS 교섭, 이동성, AAA 절차가 채택되어 증가된 대역폭, 품질 및 호환성의 면에서 볼 때, 전체 시스템이 더 효율적으로 되게 한다. 본 발명은 WLAN과 인터워킹할 수 있는 임의의 시스템(GPRS/CDMA 2000)과 작동할 수 있다.
유리하게는, 배치된 WLAN은, 본 발명에 따라서, 모든 사용자들에 대해 QoS를 유지하는 데에 필요한 대역폭을 제공한다. 또한, WLAN 무선 자원들은 사용자가 빠져나오고 있는 3G RAT의 무선 자원들이 해방되면서 WLAN PLMN에서 사용될 수 있다. 본 발명의 UMTS 네트워크와 WLAN 사이의 통신은 IWF를 채택하여 호환가능 프로토콜들 및 정보 교환을 생성함으로써 무결절화된다.
도4를 참조하면, 라우팅 영역 변화 시나리오에서의 엔터티들 사이의 인터액션을 보여주는 다이어그램이 본 발명의 일 실시예에 따라서 예시적으로 도시되었다. 본 다이어그램은 모바일 스테이션(MS)(40), UMTS 지상 무선 액세스 네트워크(UTRAN)(42), 신규의 IWF-SGSN(44)(WLAN의 자원들을 채택하기 위해 생성됨), 구 3G-SGSN(46), GGSN(24), 신규의 모바일 스위칭 센터/방문자 위치 레지스터(MSC/VLR)(48), 홈 위치 레지스터(HLR)(50), 및 구 MSC/VLR(52)을 보여준다. 이 시나리오에서, MS는 UMTS 네트워크의 자원들이 크게 부하가 걸려있는 높은 트래픽 영역(핫 스폿)으로 이동 중이라고 가정한다. 이 시스템은 WLAN 과의 그 능력을 보조함으로써, UMTS 네트워크의 자원들을 더 효율적으로 사용하기 위해 WLAN(IWF)를 채택한다. IWF는 IWF(25)로서 지칭되고(도1), IWF-SGSN(44)(도4)는 시스템의 인터페이스 위치를 표시하기 위해 채택된다. 이런 용어들은 동의어이고 쉽게 교환되어 사용될 수 있다.
단계(101)에서, 라우팅 영역 갱신 요구가 MS(40)에 의해 IWF-SGSN에 대해 이뤄진다. 만약 MS가 패킷 이동성 관리(PMM) 아이들(idle) 상태에 있다면, IWF-SGSN(44)는 단계(102)에서 Gn 인터페이스 상에서의 콘텍스트 요구를 구 SSGN(46)에게 할 것이다. 만약 아이들 모드에 있다면, SGSN(46)은 단계(105)에서 IWF-SGSN(44)에게 콘텍스트 응답을 제공한다. 만약 MS(40)이 PMM(Packet Mobility Management) 연결 모드에 있다면, SRNS(Serving Radio Network Subsystem) 콘텍스트 응답이 단계(103)에서 UTRAN(42)에 대해 이뤄지며 응답은 단계(104)에서 3G-SGSN(46)으로 되돌려진다.
보안 기능들은 단계(106)에서 MS(40)과 IWF-SGSN(44) 사이에서 취급될 수 있다. WLAN 절차들은 여기서 채택될 수 있다. 추가의 보안 절차들이 단계(107)에서 제공되어 신규의 IWF-SGSN(44)을 인증할 수 있다. 이런 보안 수단들은, 구 SGSN(46)의 인증이 신규의 IWF-SGSN(44)를 재인증할 필요를 배제할 수 있기 때문에 선택적인 것이다. 단계(108)에서, 콘텍스트 긍정 응답(acknowledgement)이 IWF-SGSN(44)으로부터 SGSN(46)으로 전달된다. 단계(109)에서, IWF-SGSN(44)은 갱신 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 콘텍스트 요구를 GGSN(24)에게 보내는데, 이는 자신의 PDP 콘텍스트 필드들을 갱신하고 단계(110)에서 갱신 PDP 콘텍스트 응답으로서 응답한다. 따라서, GTP(사용자 및 제어 플레인) 터널들은 WLAN과 UMTS 네트워크들 사이에서의 차순의 데이터/시그널링 전달을 위해 GGSN과 IWF-SGSN(44) 사이에서 확립된다.
단계(111-120)에서, 신규의 SGSN(IWF25)(44)는, 갱신 위치(SGSN 번호, SGSN 어드레스, 및 국제 모바일 가입자 식별(MISI))를 HLR(50)에게 보냄으로써 HLR(50)에게 SGSN의 변화를 알려준다. 요구들, 응답들 및 긍정 응답들이 실행된다. MS(40)의 패킷 이동성 관리(PMM) 상태에 좌우되어 단계(102-105) 단계에서 구 SGSN(46)에 의한 유효화 시에 MS(40)가 명시된 시그널링 연결 해제(release)를 UTRAN(42)에게 보냈을 때, 단계 (111) 및 (114)는 lu (RNC 와 SGSN 사이의 인터페이스) 해제 시퀀스를 실행한다. 유사한 절차가 구 VLR/MSC(52)와 신규의 VLR/MSC(48) 사이에서의 방문자들 위치 레지스터 VLR 내의 위치를 갱신하기 위해 실행된다. 단계(120-125) 가 이런 갱신 시퀀스를 제공한다.
신규의 SGSN(IWF)(44)은 HLR(50)과의 Gr 인터페이스(HLR 과 SGSN 사이의 인터페이스)를 구현하지 않을 수 있고, 따라서(IWF의 복잡도를 줄이기 위해) 이 경우에 단계 (111-126) 및 (129)가 스킵될 것이다. 단계(126)에서, 위치 갱신 수용이 신규의 VLR/MSC(48)로부터 IWF SGSN(44)으로 보내진다. 라우팅 영역 변화가 갱신되고, 단계(127)에서 수용되고, 단계(128)에서 종료된다. 단계(129)에서, PTMSI(Packet Temporary Mobile Subscriber Identity) 재분배가 실행될 수 있고 필 요하다면 종료될 수 있다.
도4를 참조해 설명된 본 방법은 다음의 시나리오들을 예시적으로 설명한다.
이동성
1. UMTS 대 WLAN 엔트리
만약 UMTS SGSN 이 하나의 라우팅 영역(RA)을 커버하고 WLAN 커버리지 영역이 또다른 RA이라면, WLAN IWF는 신규의 라우팅 영역 식별자(RAI)(UMTS 에 의해 미리 배분됨)를 브로드캐스팅할 수 있다. GPRS모바일 관리(GMM) 콘텍스트 내의 사용자 장비(UE) 또는 모바일 스테이션(MS)에 저장된 RAI를 IWF로부터 수신된 RAI와 비교함으로써 MS또는 UE는 RA 갱신(인터 SGSN)이 실행될 필요가 있는지를 검출한다. 이 절차는 도4를 참조하여 설명된다. 인터 SGSN RA 갱신에 대해서, 신규의 SGSN(IWF)는 갱신 위치(SGSN 번호, SGSN 어드레스, 및 국제 모바일 가입자 식별(IMSI))를 HLR에게 보냄으로써 HLR에게 SGSN의 변화를 알려준다. 이 시나리오들은 이하에 예시적으로 설명된다.
경우 1: IWF(25)는 HLR(50)과의 Gr 인터페이스를 채택할 수 있는데, 이 경우에 도4의 모든 단계들이 뒤이어 따라올 수 있다.
경우 2: 신규의 SGSN(IWF)(44)는 HLR(50)을 향한 Gr 인터페이스를 구현하지 않는데, 따라서 IWF(25)에 의해 HLR(50)에게 위치 갱신을 보내는 단계(111)는 단계들(112, 115-126, 129)과 함께 스킵된다. 단계(113) 및 (114)에서의 lu 해제 시퀀스는, UE의 PMM 상태에 좌우되어 단계(102/105) 또는 단계 (103/104) 에서의 구 SGSN(46)에 의한 유효화 시에 MS/UE(40)가 명시적 시그널링 연결 해제를 UTRAN(42) 에게 보냈을 때 일어난다. GGSN(24)이 갱신 PDP 콘텍스트 요구/응답을 통해서 신규의 SGSN(IWF)(44)로서 갱신되기 때문에 UE의 PDP 콘텍스트는 단계(109/110) 내에 갱신된다. 모든 업링크 및 다운링크 패킷들은 GGSN(24)과 IWF(44) 사이에서 편리하게 보내질 수 있을 것이고 HLR위치 갱신의 스킵은 어떤 문제도 일으키지 않을 것이다.
경우 3: HSS(Home Subscriber Server)로부터의 IP 기반 다이애미터(diameter) 인증은 미래에 IWF(25)와 HLR(50) 사이에서 구현될 수 있고, 인터 SGSN 렐로케이션(relocation)을 위한 표준 절차들이 일어날 수 있다.
2. WLAN 대 UMTS 엔트리
UMTS 네트워크로의 재진입 시에, UE는 다시 인터 SGSN 라우팅 영역 갱신을 실행하고, 이번에는 신규의 SGSN이 UMTS SGSN 이고 구 SGSN이 IWF인 것을 제외하고 도4의 방법을 반복한다. 3G 보안 절차들은 이것이 UMTS 네트워크로 돌아갈 때 UE를 재확인하기 위해서 양호하게는 구현될 수 있다. WLAN 내로 들어가면 IWF가 HLR을 갱신하지 않았을 것이고, UMTS SGSN 이 그 콘텍스트 내에 모바일 스위칭 센터(MSC)/방문자 위치 레지스터(VLR) 어소시에이션, GGSN 내의 정보, 및 HLR이 유효하지 않다고 표시하였기 때문에, MS가 UMTS SGSN 까지 되돌아가 라우팅 영역 갱신 절차를 개시하였을 때, 이는 UMTS SGSN 내의 MSC/VLR, GGSNs, 및 HLR 정보가 갱신되고 유효화되도록 트리거한다.
또다시, 앞서 언급한 세가지 경우들이 다른 시나리오들을 예시하기 위해 채택된다.
경우 1: IWF(25)는 HLR(50)과의 Gr 인터페이스를 채택할 수 있는데, 이 경우에 도4의 모든 단계들이 뒤이어 따라올 수 있다.
경우 2: WLAN 내로 들어가면 IWF(25)가 HLR(50)을 갱신하지 않았을 것이고, UMTS SGSN(46) 이 그 콘텍스트 내에 MSC/VLR(52) 어소시에이션, GGSNs(24) 내의 정보, 및 HLR(50)이 유효하지 않다고 표시하였기 때문에, MS(40)가 UMTS SGSN(46) 까지 되돌아가 라우팅 영역 갱신 절차를 개시하였을 때, 이는 UMTS SGSN(46) 내의 MSC/VLR(52), GGSNs(24), 및 HLR(50) 정보가 갱신되고 유효화되도록 트리거한다.
경우 3: HSS 로부터의 IP 기반 다이애미터 인증은 미래에 IWF(25)와 HLR(50) 사이에서 구현될 수 있고, 인터 SGSN 렐로케이션을 위한 표준 절차들이 일어날 수 있다.
보안성
MS가 WLAN 커버리지 영역으로 이동하여 들어가기 전에 MS가 UMTS 네트워크에 의해 인증되었다는 것이 가정된다. IWF(25)는 UE를 인증하기 위해 3G 절차들을 구현할 것이다. 도4의 단계 (102/105)에서, 만약 MS(40)가 PMM-IDLE 상태에 있다면, IWF(신규의 SGSN)(44)가 SGSN 콘텍스트 요구 메시지(구 P-TMSI, 구 RAI, 구 P-TMSI서명)를 구 SGSN(46)으로 보내어 MS(40)에 대한 이동성 관리(MM)와 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 콘텍스트를 얻게 된다. 구 SGSN(46)은 구 P-TMSI 서명을 유효화하고 만일 이 서명이 구 SGSN(46)에 저장된 값과 매칭되지 않는다면 적절한 에러로서 응답한다. IWF(25)는 3G 인트라 PLMN 백본에 부가될 수 있고, 만일 구 SGSN(46)이 UE(40)을 확인한다면 WLAN(14)으로의 진입시에 HLR로서 UE(40)을 재인증할 필요는 없다. PMM-CONNNECTED 상태의 UE(40)는, 구 SGSN(46)에 의해 렐로케이션 커맨드 메시지를 소스 SRNC 에게 보내는 것과 그에 뒤이어서 구 SGSN(46)을 경유해 신규의 SGSN(IWF)(44)에게 포워드 SRNS 콘텍스트(RAB Contexts)메시지를 보내는 것을 수반하는데, 이는 다시 UMTS SGSN(46)에 의해 UE(40)를 확인하는 것이다.
그러나, WLAN 보안 절차들은 MS(40)이 암호화된 P-TMSI, 구 RAI, 구 P-TMSI 서명, 및 그밖의 파라미터들을 IWF(신규 SGSN)(44)로 보내고 이는 이후 이들을 구 3G SGSN(46)에게 보낼 수 있도록 구현될 수 있어야만 한다.
IWF는 WLAN과 UMTS 네트워크 모두를 향한 인터페이스들을 갖는다. 이는 (만일 액세스 지점들과 함께 위치되었다면) WLAN 인터페이스 상에서 모바일의 데이터와 시그널링을 듣고, Gn 인터페이스 상에서 관련 시그널링(SM/GMM 관련) 및 데이터를 3G SGSN에게 포워드한다. 그러나, 실제로는 UMTS SGSN의 기능 중에서 제한된 기능만이 IWF 내에 통합될 필요가 있다. 더 특정하게는, IWF는 3G SGSN/GGSN을 향한 Gn 인터페이스만을 필요로 한다. Gr 등의 그밖의 SGSN 인터페이스들은 IWF 내에 구현될 필요가 없어서 이를 단순화시킨다. Gn 인터페이스는 IWF를 도와서 3G 절차들을 재사용함으로써 세션 관리, 이동성 관리 및 AAA 기능들을 수행하도록 한다. 모바일의 어댑테이션 층은 WLAN 인터페이스 상에서의 SM/GMM 시그널링을 IWF 어댑테이션 층으로 전달하며 이후 어댑테이션 층은 Gn 인터페이스 상에서 SM/GMM 메시지들을 3G SGSN/GGSN 에게 전달한다.
따라서, 본 발명은 양호하게는 3G 네트워크의 이동성 및 AAA 절차들을 유지한다. 본 서비스 제공자는 3G 네트워크를 지원할 단지 하나의 부가 포인트와 상기 제공자가 WLAN 내에서도 마찬가지로 고객 기준으로 철저한 통제를 하도록 돕는 연결된 WLANs을 필요로 할 뿐이다. SGSN의 단순 IP 기반 Gn 인터페이스는 IWF 내에서 SGSN을 향해서 구현될 수 있어서 본 발명을 스케일가능하게 만든다. 이미 설명한 대로, (HLR을 향한) Gr등의 그밖의 복잡한 SGSN 인터페이스들은 스킵될 수 있다. PDP 어드레스들은 여전히 동일한 GGSN에 의해 배분되고 터미날(MS)은 WLAN 내에 있으므로 MM을 용이하게 한다.
기존 UMTS 네트워크들에서, 데이터는 GGSN으로부터 SGSN까지 GTP-U를 사용하여 인캡슐레이트(encapsulate)되고, 이후 다시 SGSN으로부터 RNS 까지 그렇게 되는데, 더 많은 처리 시간을 요구한다. 본 발명은 UMTS 네트워크(GGSN-SGSN 및 이후의 SGSN-RNC)에서와 같은 이중 GTP 인캡슐레이션이 회피되는 이점을 갖는데, 이는 도1에 도시된 대로 데이터가 GGSN 으로부터 직접 IWF로 포워드됨에 따라 및 그 역이 이뤄짐에 따라 GGSN-IWF 인캡슐레이션 부분만이 WLAN 커버리지 영역 내에서 이뤄지기 때문이다. 유리하게는, 현존의 UMTS 네트워크 노드들에 대한 어떤 변경도 본 발명의 인터워킹 아키텍쳐에 대해서 요구되지 않는다. 또다른 이점은 MS가 WLAN RA로 진입할 시에 큰 값에 설정될 수 있는 RA 갱신 타이머를 사용하여 빈번한 RAU들이 회피되도록 함으로써 배터리 전력 절감을 이루어 낸다는 것이다. 또한, WLAN 무선 자원들은 양호하게는 WLAN 커버리지 영역에서 사용되어, UE가 그로부터 이동하는 RAT(3G)의 무선 자원들을 WLAN 내로 해방(free-up)시킨다.
본 발명은 어댑테이션 층(AL)을 채택한, 이중 스택된 모바일 및 IWF을 제공하는데, 이는 세션 및 이동성 관리를 위한 모바일로부터 3G SGSN 까지의 현존하는 SM/GMM 절차들을 사용하는 능력을 인에이블시킨다. 이는 유리하게는 두개의 네트워크 사이에서 무결절의 핸드오우버를 제공한다. 사용자가 WLAN 커버리지 영역으로 이동할 때 UMTS 시스템에 의해 특정된 이동성 관리, 세션 관리, 및 인증 방식의 재사용은 사용자의 핸드오우버 동안에 서비스 수준이 유지되도록 보장해 준다.
WLAN/범용 모바일 전기 통신 시스템 인터워킹을 위한 논리적 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)로서의 무선 근거리 통신망에 대한 양호한 실시예를 설명하였다(이는 예시적인 것이고 한정하는 의미로 제시된 것은 아니다). 그러나, 당업자는 상기 교시를 볼 때 여러 변경 및 변형들이 이뤄질 수 있음을 알 것이다. 따라서, 첨부된 청구 범위에 의해 규정된 본 발명의 범위 및 사상 내에 속하는 변화들이 개시된 발명들의 특정 실시예들에 대해서 이뤄질 수 있음을 알아야 한다. 지금까지 특허법에 의해 요구되는 대로 본 발명을 상세하게 또한 특정하게 기술하였는데, 특허증에 의해 주장되며 보호받도록 바라는 사항은 첨부된 청구 범위에 의해 제시되어 있다.

Claims (18)

  1. 네트워크들을 연결시키기 위한 인터페이스 장치로서,
    무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network)과 공중 육상 이동 통신망(Public Mobile Land Network) 사이에 제공되어 상기 공중 육상 이동 통신망과 상기 무선 근거리 통신망 사이의 통신 인터액션들(interactions)을 제공하는 인터워킹 기능 디바이스(interworking function device)를 포함하고,
    상기 인터워킹 기능 디바이스는, 상기 공중 육상 이동 통신망의 사용자들에게 제공되는 이용가능한 서비스 대역폭의 증가가 유지되도록 상기 무선 근거리 통신망과 상기 공중 육상 이동 통신망 사이의 심리스(seamless) 통신들을 제공하기 위해 무선 근거리 통신망 프로토콜들과 공중 육상 이동 통신망 프로토콜들을 인터페이싱하는 이중 프로토콜 스택(dual-protocol stack)을 포함하는
    인터페이스 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인터워킹 기능 디바이스는 상기 무선 근거리 통신망 내에 존재하는 인터페이스 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공중 육상 이동 통신망은 범용 이동 통신 시스템(a Universal Mobile Telecommunications System) 또는 일반 패킷 무선 서비스(a General Packet Radio Service) 시스템 중 하나를 포함하는 인터페이스 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 인터워킹 기능 디바이스는 Gn 인터페이스를 통하여 상기 무선 근거리 통신망과 상기 공중 육상 이동 통신망 사이에서 통신하는 인터페이스 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 심리스 통신들은 상기 무선 근거리 통신망과 상기 공중 육상 이동 통신망 사이의 프로토콜 호환성을 포함하는 인터페이스 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 인터워킹 기능 디바이스는 논리적 서빙 일반 패킷 무선 서비스(a logical Serving General Packet Radio Service) 지원 노드로서 기능하는 인터페이스 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 인터워킹 기능 디바이스는 상기 공중 육상 이동 통신망에 의해 자신의 네트워크 내의 논리적 서빙 일반 패킷 무선 서비스 지원 노드로서 보여지는 인터페이스 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 인터워킹 기능 디바이스는 상기 공중 육상 이동 통신망으로부터 정보를 수신할 때 상기 무선 근거리 통신망에 의해 상기 무선 근거리 통신망 내의 노드로서 보여지는 인터페이스 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 인터워킹 기능 디바이스는 게이트웨이 터널링 프로토콜 터널(gateway tunneling protocol tunnel)을 경유해 게이트웨이 일반 패킷 무선 서비스 지원 노드(a Gateway General packet radio service Support Node)에 결합되는 인터페이스 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 프로토콜 스택은 사용자 플레인 스택(a user plane stack)을 포함하는 인터페이스 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 프로토콜 스택은 제어 플레인 스택을 포함하는 인터페이스 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 공중 육상 이동 통신망은, 무선 자원 제어(Radio Resource Control) 프로토콜 서브층의 기능을 모의(mimic)하도록 이동 이중 프로토콜 스택 내의 어댑테이션 층의 사용에 기인하여 무선 근거리 통신망에서 재사용되고 또한 무선 근거리 통신망 인터페이스에 대한 인터워킹 기능 디바이스에서 재사용되는 세션 관리/일반 패킷 무선 서비스 이동성 관리 절차들을 포함하는 인터페이스 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 무선 근거리 통신망은 임의의 서빙 일반 패킷 무선 서비스 또는 코드 분할 다중 접속 시스템과 함께 동작하는 인터페이스 장치.
  14. 두개의 무선 네트워크를 인터페이싱시키기 위한 방법으로서,
    내부(intra) 공중 육상 이동 통신망 인터페이스를 통하여 무선 근거리 통신망을 범용 모드 전기 통신 시스템 네트워크에 연결시키는 단계와;
    상기 무선 근거리 통신망으로부터 수신되는 통신들은 상이한 서빙 일반 패킷 무선 서비스 지원 노드로부터인 것으로 간주되고 상기 무선 근거리 통신망으로 송신되는 통신들은 상기 무선 근거리 통신망 내로부터인 것으로 간주되도록 인터워킹 기능을 이용하여 상기 범용 모드 전기 통신 시스템 및 상기 무선 근거리 통신망쪽으로의 인터페이스들을 제공함으로써 상기 무선 근거리 통신망을 상기 범용 모드 전기 통신 시스템 네트워크에 인터페이싱하는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 인터워킹 기능은 Gn 인터페이스를 통하여 상기 범용 모드 전기 통신 시스템 네트워크의 서빙 일반 패킷 무선 서비스 지원 노드와 통신하는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 인터워킹 기능은 상기 무선 근거리 통신망과 상기 범용 모드 전기 통신 시스템 네트워크 사이의 프로토콜 호환성을 확보함으로써 상기 범용 모드 전기 통신 시스템 네트워크와 상기 무선 근거리 통신망 사이의 심리스 인터액션들을 생성하는 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 인터워킹 기능은 논리적 서빙 일반 패킷 무선 서비스 지원 노드로서 기능하는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 인터워킹 기능을 동일 공중 육상 이동 통신망으로부터의 논리적 서빙 일반 패킷 무선 서비스 지원 노드로서 간주하는 단계를 더 포함하는 방법.
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