KR100955138B1 - 응급 호를 서비스하기 위한 모바일 와이맥스 시스템 및방법 - Google Patents

응급 호를 서비스하기 위한 모바일 와이맥스 시스템 및방법 Download PDF

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Abstract

응급 호를 서비스하기 위한 모바일 와이맥스 시스템 및 방법이 개시된다. 이 시스템은 초기 서비스 플로우 정보를 제공하는 접속 서비스망과 접근 서비스 망을 포함한다. 접근 서비스 망의 게이트웨이(ASN-GW)가 응급 호 서비스를 위한 대체 초기 서비스 플로우 정보를 저장해둔다. 게이트웨이(ASN-GW)는 기지국(BS)을 통해 가입자 단말로부터 호 서비스 요청을 수신하면, 상기 호 서비스 요청이 일반 호 서비스 요청인지 응급 호 서비스 요청인지 판단한다. 호 서비스 요청이 응급 호 서비스 요청이면, 접근 서비스망과 접속 서비스망과의 연동 실패, 인증 실패 또는 접속 서비스망으로부터 수신된 초기 서비스 플로우 정보에 오류가 있는 경우, 게이트웨이(ASN-GW)는 기 저장된 대체 초기 서비스 플로우 정보를 기지국(BS)으로 제공한다. 응급 호 서비스를 요청한 가입자 단말과 접근 서비스망 간에 데이터 데이터 패스를 설정하여 응급 호 서비스를 제공한다.
와이맥스, 응급호, 인증 서버, 연동, ISF 정보, 무인증

Description

응급 호를 서비스하기 위한 모바일 와이맥스 시스템 및 방법{MOBILE WIMAX SYSTEM AND METHOD FOR SERVING EMERGENCY CALL}
본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 응급 호를 서비스하기 위한 모바일 와이맥스 시스템 및 방법에 관한 것이다.
802.16 WiMAX 기술은, 핫 스팟(hot spot)을 중심으로 옥내 서비스를 제공하는 무선통신기술인 Wi-Fi 보다 그 기능 및 범위가 확장된 광역, 옥외 서비스를 제공하는 차세대 무선 광대역 통신기술이다. Wi-Fi(802.11b/g)의 커버리지(coverage)는 30 m ~ 200 m 정도이고 전송속도도 4 Mbps ∼11Mbps에 불과한 반면, WiMAX는 10 Km까지 커버리지를 확대시킬 수 있고 전송속도도 최대 40 Mbps까지 가능하여 상당한 기술적 우위를 갖는다.
가입자 이동 단말과 모바일 와이맥스(Mobile WiMax) 시스템의 접속 초기시, 가입자 이동 단말의 인증 등을 위한 레인징(Ranging)이 수행된다. 레인징이 성공되면 시스템과 가입자 이동 단말 간의 등록(Registration) 절차가 수행된다. 등록 과정에서 인증서버는 이동단말에 IP(Internet Protocol) 주소 할당을 위한 초기 서비스 플로우(Initial Service Flow, ISF) 정보를 제공하고, 가입자 이동단말과 시스 템 간의 데이터 송수신을 위한 데이터 통로(data path)가 생성된다. 여러 가지 원인으로 인해 인증이 실패하거나 인증서버로부터 ISF 정보가 수신되지 못할 경우에는 정상적인 서비스 제공이 불가능하다.
가입자의 요청에 즉각적으로 대응하여 통신 서비스를 제공하는 무선 통신 시스템은 응급 상황에서 매우 유용하게 활용될 수 있다. 그러나, 종래의 모바일 와이맥스 시스템에서는 가입자 이동 단말의 호 서비스 요청이 일반 호 서비스 요청인지 응급 호 서비스 요청인지 구분하지 않고 인증 절차를 수행한다. 따라서, 인증서버와의 연동 또는 인증 등이 실패할 경우 응급 상황임에도 불구하고 재차 호 서비스 요청과 인증 절차가 수행되어야 하므로 신속한 서비스가 제공되지 못하고 있다.
본 발명은 응급 호를 서비스하기 위한 모바일 와이맥스 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 모바일 와이맥스 시스템(Mobile WiMAX)은, 가입자 단말과의 데이터 패스 설정을 위한 초기 서비스 플로우 정보를 제공하는 접속 서비스망; 및 게이트웨이(ASN-GW)가 응급 호 서비스를 위한 대체 초기 서비스 플로우 정보를 저장해두고, 기지국(BS)을 통해 상기 가입자 단말로부터 응급 호 서비스 요청이 수신되면 상기 접속 서비스망과의 연동 또는 인증에 실패하는 경우 기 저장된 대체 초기 서비스 플로우 정보를 상기 기지국(BS)으로 제공하여 상기 응급 호 서비스 요청을 전송한 상기 가입자 단말과 상기 기지국 간에 데이터 패스를 설정토록 하는 접근 서비스망을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른, 초기 서비스 플로우 정보를 제공하는 접속 서비스망과 접근 서비스 망을 포함하는 모바일 와이맥스 시스템(Mobile WiMAX)의 응급 호 서비스 제공 방법은, 상기 접근 서비스 망의 게이트웨이(ASN-GW)가 응급 호 서비스를 위한 대체 초기 서비스 플로우 정보를 저장해두는 단계; 상기 게이트웨이(ASN-GW)가 기지국(BS)을 통해 가입자 단말로부터 호 서비스 요청을 수신하면, 상기 호 서비스 요청이 일반 호 서비스 요청인지 응급 호 서비스 요청인지 판단하는 단계; 상기 호 서비스 요청이 응급 호 서비스 요청이면, 상기 접근 서비스망과 상기 접속 서비스망과의 연동 실패, 인증 실패 또는 상기 접속 서비스망으로부터 수신된 초기 서비스 플로우 정보에 오류가 있는 경우, 상기 게이트웨이(ASN-GW)가 기 저장된 대체 초기 서비스 플로우 정보를 상기 기지국(BS)으로 제공하는 단계; 및 응급 호 서비스 요청을 전송한 상기 가입자 단말과 상기 기지국 간에 데이터 패스를 설정하여 응급 호 서비스를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 모바일 와이맥스 시스템은 응급 호 서비스를 요청하는 가입자 이동 단말의 인증 실패시 무인증으로 호 서비스를 제공하여, 응급 호 서비스 성공률을 향상시킬 수 있으며, 응급 상황에서 가입자가 유용하게 무선 통신 서비스를 이용할 수 있도록 할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우에는 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 WiMAX 시스템의 개략적인 구성을 보이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 응급 호 서비스 제공 방법을 보인다.
본 발명의 실시예에 따른 WiMAX 시스템은 인터넷 무선접속 기능, IP(Internet Protocol) 기반 서비스 접속기능, IP 이동성 기능, 장치 또는 사용자 인증 기능, 멀티캐스트 서비스 수신기능 등을 수행하는 가입자 이동 단말(Mobile Station, 이하 MS라 함)(1)에 호 서비스를 제공한다. 호 서비스는 일반 호 서비스와 응급 호 서비스를 포함한다. MS(1)는 가입자로부터 응급 호 서비스 요청을 입력받기 위한 별도의 응급키를 구비할 수 있다. MS(1)는 호 서비스 요청을 위한 레인징 요청 메시지(RNG-REQ)를 출력한다. RNG-REQ는 일반 호 지시자(Common Call Indicator) 또는 응급 호 지시자(Emergency Call Indicator)를 포함한다. 가입자로부터 응급키 선택과 같은 응급 호 서비스 요청이 입력되면, MS(1)은 긴급 호 서비 스 요청 식별자가 포함된 RNG-REQ를 출력한다.
표 1은 종래 IEEE 802.16e-2005 규격에 따른 RNG-REQ의 TLV(Type, Length, Value)를 보인다.
Figure 112008007958630-pat00001
표 1과 같은 종래 802.16e-2005 규격의 Bit #2에 호 지시자(Call Indicator)를 추가하여 표 2에 보인 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 RNG-REQ를 구성할 수 있다. 예컨대, 일반 호 지시자는 IEEE 802.16e-2005 규격에 따른 RNG-REQ의 Bit#2를 "0”으로 설정함으로써 추가하고, 응급 호 지시자는 Bit#2를 "1"로 설정하여 추가할 수 있다.
Figure 112008007958630-pat00002
WiMAX 시스템의 접속 서비스망(Connectivity Service Network, 이하 CSN이라 함)(10)은 운영자가 제공하는 광대역 무선 접속 시스템 가입자에게 인터넷, VoIP((Voice over Internet Protocol) 등과 같은 응용 서비스의 연결, 이동 IP(mobile IP)의 홈 에이전트(Home Agent), 인증 및 과금 기능, 위치 서비스, 타 망과의 연동 기능을 제공하기 위한 망의 집합이다. CSN(10)은 인증 서버인 AAA 서버(Authentication, Authorization and Accounting server)(11) 및 HA 서버(home agent server)(12)를 포함한다. AAA 서버(12)는 MS(1)와 BS(21) 간의 데이터 패스(data path) 설정을 위한 초기 서비스 플로우(Initial Service Flow, ISF) 정보를 제공한다. ISF 정보는 호 서비스를 요청한 MS(1)에 대한 IP 할당 정보를 포함하는 정보로서 다운링크(Downlink)와 업링크(Uplink) 두 개의 플로우로 구성되며, 데이터 패스를 설정하는데 필요한 서비스 품질(Quality of Service, QoS) 정보를 포함한다. AAA 서버(12)는 ISF 정보 이외에도 특정 서비스를 위한 다수의 SF(service flow) 정보를 제공한다.
다음의 표 3은 NWG(Network Working Group) R1.1.2 Stage-3 규격에 정의된 SF 정보 구성을 보인다.
Figure 112008007958630-pat00003
접근 서비스망(Access Service Network, 이하 ASN이라 함)(20)은 광대역 무선 접속을 제공하는 망의 집합이다. ASN(20)은 다수의 기지국(Base Station, 이하 BS라 함)(21)과 ASN 게이트웨이(ASN-GW)(22)를 포함하며, BS(21)와 MS(1)의 연결 설정, 망 발견(network discovery), 망 선택(network selection), 무선자원 관리(radio resource management) 등의 기능을 지원한다.
각 BS(21)는 모바일 와이맥스 서비스 제공을 위한 IEEE 802.16e-2005 물리계층 및 MAC(Medium Access Control) 계층 처리 기능을 수행한다. 보다 구체적으로, BS(21)는 인터넷 무선접속 기능, 무선자원 관리 및 제어기능, 이동성(핸드오프) 지원기능, 인증 및 보안기능, QoS(Quality of Service) 정보 제공기능, 하향링크(Downlink) 멀티캐스트 기능, 과금/통계 정보 생성 및 통보기능을 수행한다.
ASN-GW(22)는 모바일 와이맥스 서비스 제공을 위한 에지 라우터(Edge Router)로서 역할하며, 단말(1)에 대한 이동성, 인증, 데이터 송/수신 및 CSN 접속 기능을 수행한다. AAA 서버(11)와 연동이 성공되면 ASN-GW(22)는 AAA(11)로부터 전송된 ISF 정보를 BS(21)에 전송하여 BS(21)와 MS(1) 간의 데이터 패스 설정을 요청한다. ASN-GW(22)는 서비스 요청된 호가 응급 호인 경우, AAA 서버(11)와 연동이 실패하거나, 또는 AAA 서버(11)로부터 수신된 ISF 정보에 오류가 있을 경우, BS(21)와 MS(1) 사이의 데이터 패스가 설정되지 못하는 것을 방지하기 위해, 응급 호 서비스를 위한 대체 ISF 정보를 미리 저장한다. 이를 위해 ASN-GW(22)는 대체 ISF 정보를 저장하기 위한 별도의 저장부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
표 4는 ASN-GW(22)의 저장부에 저장되는 대체 ISF 정보의 구성예를 보인다. 응급호 서비스를 위해 대체 ISF 정보의 스케쥴 타입(Schedule Type)은 ERT-VR(Extended Real Time-Variable Rate)로 설정되고, 트래픽 우선순위(traffic priotity)를 가장 높은 값(예컨대 7)로 설정하고, 매체 플로우 타입(Media Flow Type)을 음성호(Voice over IP)로 설정한다.
Figure 112008007958630-pat00004
도 2를 참조하면, BS(21)는 MS(1)와 다운링크(Downlink)와 업링크(Uplink) 채널 정보를 교환하기 위한 MAC(Media Access Control) 동기화 절차(DownLink Media Access Procedure, DL-MAP)를 수행한다(101). 또한, BS(21)는 MS(1)로부터 레인징 요청 메시지(RNG-REQ)를 수신하고(102), MS(1)로 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 전송한다(103). BS(21)는 RNG-REQ의 Bit#2를 분석하여 응급 호 서비스 요청 여부를 판단한다(104). MS(1)로부터 기본 능력(Station Basic Capability) 요구 메시지(SBC-REQ)를 수신하면(105), BS(21)는 RNG-REQ를 전송한 이동 단말 사전 추가 요청 메시지(MS_PreAttachment REQ)에 응급 호 요청 여부를 반영하여 ASN-GW(22)로 전송한다(106). MS_PreAttachment REQ는 MS(1)의 식별정보(Identification) 등을 ASN-GW(22)에 제공하기 위한 메시지로서, 단계 "104"에서 응급 호 서비스 요청으로 판단된 경우, BS(21)는 MS_PreAttachment REQ에 응급 호 요청 파라미터를 추가한다. 표 5에 보인 바와 같이 종래 IEEE 802.16e-2005 규격의 MS_PreAttachment_REQ 메시지에 응급 호 표시 파라미터를 추가할 수 있다.
Figure 112008007958630-pat00005
ASN-GW(22)는 BS(21)로부터 MS_PreAttachment_REQ가 전송되면, 이동 단말 사전 추가 응답 메시지(MS-PreAttachment-RSP)를 BS(21)로 전송하고(107), MS_PreAttachment_REQ를 분석하여 MS(1)로부터 요청된 서비스가 응급 호 서비스 요청인지 판단한다(108).
BS(21)는 ASN-GW(22)에서 전송된 MS-PreAttachment-RSP가 수신되면, MS(1)로 기본 능력 응답 메시지(SBC-RSP)를 전송하고(110), ASN-GW(22)에 이동 단말 사전 추가 확인 메시지(MS-PreAttachment-ACK)를 전송한다(110).
ASN-GW(22)는 MS-PreAttachment-ACK가 수신되면, AAA(11)와의 연동을 시도한다(111). AAA(11)와의 연동에 실패한 경우(112), ASN-GW(22)는 무인증 모드 동작 지시 메시지를 BS(21)로 송신한다(113). 무인증 모드 동작 지시 메시지는 표 6에 보인 바와 같이 NWG R1.1.2 Stage-3 규격의 인증 릴레이 확장 인증 프로토콜 전송(AuthRelay_EAP_Transfer) 메시지에 무인증 지시자(Null Authentication Indicator)가 추가된 형태를 갖는다.
Figure 112008007958630-pat00006
무인증 모드 동작 지시 메시지가 수신되면 BS(21)는 무인증 모드 동작 개시 메시지를 MS(1)로 송신한다(114). 무인증 모드 동작 개시 메시지는 "IEEE 802.16 privacy standard protocol"의 MAC 프로토콜 데이터인 "privacy key management-reply messages (PKM-RSP)"에 무인증 정보가 포함된 형태를 가질 수 있다.
무인증 동작 지시 메시지 발송(113) 후, ASN-GW(22)는 저장부에 미리 저장된 표 4와 같은 형태의 ISF 정보를 독출하여(115), BS(21)에 독출된 ISF 정보를 전송하면서 데이터 패스 설정 요청한다(116).
도 3을 참조하면, 전술한 단계 101 내지 111이 수행된 후, 응급 호 서비스를 요청한 MS(1)에 대한 AAA 서버의 인증이 완료되어 인증절차가 수행되나(120), ASN-GW(22)에서 인증키 값의 생성 실패와 같은 인증 실패가 발생한 경우(121), ASN-GW(22)는 키 교환 지시 메시지를 BS(21)로 전송한다. 키교환 지시 메시지는 표 7에 보인 바와 같이 무인증을 지시하는 파라미터를 포함하여 구성될 수 있다.
Figure 112008007958630-pat00007
BS(21)는 ASN-GW로부터 전송된 키 교환 지시 메시지가 수신되면, 도 2의 단계 "114"와 같이 무인증 모드 동작 개시 메시지를 MS(1)로 송신한다(123). ASN-GW(22)는 미리 저장된 ISF 정보를 독출하여(124), BS(21)에 ISF 정보를 전송하면서 데이터 패스 설정 요청한다(125).
전술한 바와 같이, 응급 호 서비스 요청시 AAA(11) 서버와의 연동 또는 인증이 실패하거나 AAA 서버로부터 전송된 ISF 정보에 오류가 발생하더라도, ASN-GW(22)에 저장된 대체 ISF 정보를 이용함으로써 MS(1)와 BS(21) 간의 응급 호 서비스를 위한 데이터 패스를 설정할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 WiMAX 시스템의 구성을 보이는 개략도.
도 2는 일실시예에 따른 응급호 서비스를 위한 WiMAX 시스템의 메시지 흐름도.
도 3은 일실시예에 따른 응급호 서비스를 위한 WiMAX 시스템의 메시지 흐름도.

Claims (5)

  1. 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX) 시스템으로서,
    가입자 단말과의 데이터 패스 설정을 위한 초기 서비스 플로우 정보를 제공하는 접속 서비스망; 및
    게이트웨이(ASN-GW)가 응급 호 서비스를 위한 대체 초기 서비스 플로우 정보를 저장해두고, 기지국(BS)을 통해 상기 가입자 단말로부터 응급 호 서비스 요청이 수신되면 상기 접속 서비스망과의 연동 또는 인증에 실패하는 경우 기 저장된 대체 초기 서비스 플로우 정보를 상기 기지국(BS)으로 제공하여, 응급 호 서비스 요청을 전송한 상기 가입자 단말과 상기 기지국 간에 데이터 패스를 설정토록 하는 접근 서비스망을 포함하는 모바일 와이맥스 시스템.
  2. 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX) 시스템으로서,
    가입자 단말과의 데이터 패스 설정을 위한 초기 서비스 플로우 정보를 제공하는 접속 서비스망; 및
    게이트웨이(ASN-GW)가 응급 호 서비스를 위한 대체 초기 서비스 플로우 정보를 저장해두고, 기지국(BS)을 통해 상기 가입자 단말로부터 응급 호 서비스 요청이 수신되면 상기 접속 서비스망으로부터 수신된 상기 초기 서비스 플로우 정보에 오류가 있을 경우 기 저장된 대체 초기 서비스 플로우 정보를 상기 기지국(BS)으로 제공하여 상기 응급 호 서비스 요청을 전송한 상기 가입자 단말과 상기 기지국 간에 데이터 패스를 설정토록 하는 접근 서비스망을 포함하는 모바일 와이맥스 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접속 서비스망은 상기 초기 서비스 플로우 정보를 제공하는 인증서버를 포함하는, 모바일 와이맥스 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접근 서비스망은 상기 기지국 및 상기 접속 서비스 망에 접속하며 상기 대체 초기 서비스 플로우 정보를 제공하는 게이트웨이를 포함하고,
    상기 게이트웨이는 상기 가입자 단말로부터 응급 호 서비스 요청이 수신된 경우, 상기 접속 서비스망과의 연동 실패시, 인증 실패시 또는 상기 접속 서비스망으로부터 수신된 상기 초기 서비스 플로우 정보에 오류가 있을 경우 상기 대체 초기 서비스 플로우 정보를 상기 기지국에 제공하고,
    상기 기지국은, 상기 가입자 단말로부터 상기 호 서비스 요청을 수신하고, 상기 호 서비스 요청이 응급 호 서비스 요청인지 판단하고, 상기 가입자 단말의 식별정보와 상기 응급 호 서비스 요청 여부를 상기 게이트웨이에 전송하고, 상기 대체 초기 서비스 플로우 정보에 기초하여 상기 응급 호 서비스를 요청한 가입자 단말과 데이터 패스를 설정하는, 모바일 와이맥스 시스템.
  5. 초기 서비스 플로우 정보를 제공하는 접속 서비스망과 접근 서비스 망을 포함하는 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX) 시스템의 응급 호 서비스 제공 방법으로서,
    상기 접근 서비스 망의 게이트웨이(ASN-GW)가 응급 호 서비스를 위한 대체 초기 서비스 플로우 정보를 저장해두는 단계;
    상기 게이트웨이(ASN-GW)가 기지국(BS)을 통해 가입자 단말로부터 호 서비스 요청을 수신하면, 상기 호 서비스 요청이 일반 호 서비스 요청인지 응급 호 서비스 요청인지 판단하는 단계;
    상기 호 서비스 요청이 응급 호 서비스 요청이면, 상기 접근 서비스망과 상기 접속 서비스망과의 연동 실패, 인증 실패 또는 상기 접속 서비스망으로부터 수신된 초기 서비스 플로우 정보에 오류가 있는 경우, 상기 게이트웨이(ASN-GW)가 기 저장된 대체 초기 서비스 플로우 정보를 상기 기지국(BS)으로 제공하는 단계; 및
    응급 호 서비스 요청을 전송한 상기 가입자 단말과 상기 기지국 간에 데이터 패스를 설정하여 응급 호 서비스를 제공하는 단계를 포함하는 모바일 와이맥스 시스템의 응급 호 서비스 제공 방법.
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