KR101050629B1 - 이동통신망과 무선랜이 하이브리드 결합된 이동통신시스템과 이를 위한 핸드 오프 방법 및 패킷 데이터 전송방법과 그 게이트웨이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패킷 데이터 서비스를 제공하는 이동통신망과 무선랜 사이의 효율적인 망 연동을 위한 이동통신 시스템과 이를 위한 핸드 오프 방법 및 패킷 데이터 전송 방법과 그 게이트웨이 장치에 대한 것으로서, 본 발명은 3G 망과 무선랜이 하이브리드로 결합된 이동통신 시스템을 이용하여 이동 단말의 핸드 오프 시 발생되는 시간 지연을 감소시킨다. 이를 위해 본 발명에서는 3G 망과 무선랜을 동일한 게이트웨이에 연결하여 이동 단말의 핸드 오프 시 이동 단말과 게이트웨이 사이의 기존 PPP 설정이나 트래픽 채널 설정이 유지된 상태이므로 PPP 및 트래픽 채널의 재설정에 의해 발생되는 핸드 오프 시간 지연을 감소시키게 된다. 또한 본 발명에서는 외부 호스트인 CN으로부터 전송되는 패킷 데이터를 그 트래픽 특성에 따라 시간 지연에 민감한 실시간 트래픽(Real Time Traffc)과, 상대적으로 시간 지연이 허용되는 비실시간 트래픽(Non Real Time Traffic)으로 구분하여 실시간 트래픽은 패킷 제어부 등 게이트웨이의 하부로 데이터 전송 경로를 설정하여 시스템 부하를 분산시키고, 비실시간 트래픽은 게이트웨이를 데이터 전송 경로의 기점으로 설정하여 패킷 서비스의 연속성을 보장하게 된다.

무선랜, 이동통신망, 3G, 핸드 오프, 핸드 오버, 트래픽, 부하, PDSN, 패킷 데이터, 실시간

Description

이동통신망과 무선랜이 하이브리드 결합된 이동통신 시스템과 이를 위한 핸드 오프 방법 및 패킷 데이터 전송 방법과 그 게이트웨이 장치{Mobile Communication System Mobile With Coupled Communication Network and Wireless Local Area Network And Method For Hand-off And Transmitting Packet Data Using The Same And Gateway Apparatus therefor}

도 1은 일반적인 3G 망과 무선랜이 결합된 이동통신 시스템의 구성을 나타낸 망 구성도

도 2는 도 1의 이동통신 시스템에서 수행되는 핸드 오프 방법을 설명하기 위한 플로우챠트

도 3은 본 발명에 따라 3G 망과 무선랜이 하이브리드 결합된 이동통신 시스템의 구성을 나타낸 망 구성도

도 4는 도 3의 이동통신 시스템에서 수행되는 핸드 오프 방법을 설명하기 위한 플로우챠트

도 5는 본 발명에 따른 3G 망에서 무선랜으로의 핸드 오프 방법을 설명하기 위한 흐름도

도 6은 본 발명에 따른 무선랜에서 3G 망으로의 핸드 오프 방법을 설명하기 위한 흐름도

도 7은 도 3에 도시된 게이트웨이 장치의 내부 구성을 나타낸 블록 구성도

도 8은 도 3의 이동통신 시스템에서 순방향 패킷 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 플로우챠트

도 9는 도 3의 이동통신 시스템에서 역방향 패킷 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 플로우챠트

도 10은 도 3에 도시된 억세스 포인트 장치의 내부 구성을 나타낸 블록 구성도

도 11은 도 10의 억세스 포인트 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우챠트

본 발명은 이종망(Heterogeneous Network) 간의 연동이 가능한 이동통신 시스템과 그 연동 방법에 대한 것으로, 특히 패킷 데이터 서비스를 제공하는 이동통신망과 무선랜(Wireless Local Area Network : "WLAN") 사이의 효율적인 망 연동을 위한 이동통신 시스템과 이를 위한 핸드 오프 방법 및 패킷 데이터 전송 방법과 그 게이트웨이 장치에 대한 것이다.

다수의 가입자가 동일한 주파수 대역을 사용하되 가입자마다 다른 코드를 할당하여 통신을 하는 부호 분할 다중화 방식(Code Division Multiple Access : 이 하, "CDMA"라 칭함)으로 대표되는 이동통신 시스템은 통신 기술의 급격한 발전에 따라 일반적인 음성 서비스는 물론 이동 단말로 이메일이나 정지 영상은 물론 동영상과 같은 대용량의 디지털 데이터 전송이 가능한 고속 패킷 데이터 서비스를 제공하는 단계에 이르고 있다.

상기 고속 패킷 데이터 서비스를 제공하기 위한 이른바 3 세대 이동통신 시스템은 통상적으로 상기 CDMA 방식을 채택하고 있으며, 이는 미국 등에서 채택된 동기 방식과 유럽 및 일본 등에서 채택된 비동기 방식으로 구분된다. 예를 들어 상기 비동기 방식은 일반 패킷 무선 서비스(General Packet Radio Service : GPRS) 등을 들 수 있으며, 상기 동기 방식은 CDMA 2000 1x과, 1x EV-DO(Evolution Data Only) 및, 1x EV-DV(Evolution of Data and Voice) 등을 들 수 있다. 그리고 상기 이동통신 시스템들은 차세대 이동통신 시스템인 동기식의 IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000)과 비동기식의 UMTS(Universal Mobile Telecommunication Systems)을 목표로 하여 그 개발이 급속도로 진행되고 있다. 상기 UMTS는 W-CDMA라고도 불린다.

상기 이동통신 시스템들을 간략히 설명하면, 상기 GPRS는 회선 교환 방식의 GSM(Global System For Mobile Communication)에서 패킷 데이터 서비스를 제공하도록 발전된 것이며, CDMA 2000 1x는 기존 IS-95A, IS-95B 망에서 진화된 IS-95C 망을 이용하여 종래 14.4kbps/56kbps의 데이터 전송 속도를 제공하는 IS-95A/IS-95B 망 보다 고속인 144kbps의 순방향 전송 속도로 데이터 서비스를 제공하도록 된 것이다. 그리고 상기 1x EV-DO는 대용량의 디지털 데이터 전송을 위해 상기 CDMA 2000 1x를 한 단계 진화시켜 약 2.4Mbps의 순방향 전송 속도를 제공하도록 마련된 것이고, 상기 1x EV-DV는 음성과 데이터 서비스를 동시 지원하여 그 동시 지원이 불가능한 상기 1x EV-DO의 문제점을 보완한 것이다.

한편 IEEE 802.1x 표준화 그룹에서는 이동 단말로 무선 인터넷 서비스를 제공하는 다른 표준을 제정하고 있으며, 상기 IEEE 802.1x 표준안에 따라 무선 인터넷 서비스를 제공하는 망은 무선랜으로 통칭된다. 상기 무선랜은 전송 대역폭이 넓어 이동 단말을 통해 대용량의 패킷 데이터를 단시간에 송수신할 수 있으며, 모든 가입자가 채널을 공유하여 무선 채널을 효율적으로 사용하는 휴대 인터넷 서비스를 제공함을 특징으로 한다.

상기와 같이 이동 단말로 제공되는 패킷 데이터 서비스는 크게 CDMA 2000 1x 등 3 세대 이동통신망을 이용한 방식과, 무선랜을 이용한 방식으로 구분된다. 상기 이동통신망을 이용한 방식은 이동 단말과 패킷 데이터 서빙 노드(Packet Data Service Node : 이하, "PDSN") 사이의 점대점 프로토콜(Point to Point Protocol : PPP)(이하, "PPP") 세션(Session)이 이루어진 상태에서 PDSN이 이동 단말로 IP 주소를 할당하여 패킷 서비스를 제공하게 된다. 상기 무선랜을 이용한 방식은 억세스 포인트(Access Point : 이하, "AP")를 통해 무선망에 접속된 이동 단말에 대해 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)를 통해 IP 주소를 할당한 후, 잘 알려진 HA(Home Agent)와 FA(Foreign Agent)가 연동하여 이동 단말로 패킷 서비스를 제공하게 된다.

상기 이동통신망(이하, "3G 망"이라 칭함) 또는 무선랜을 이용한 이동 단말 의 패킷 데이터 서비스는 상기와 같이 각각 독립적인 형태로 운용되고 있으며, 양 망은 인터넷 등 IP 망을 통해 서로 연결되므로 기존 망 구조나 프로토콜의 구조를 이용하여 핸드 오프(Hand Off) 등 망 연동 서비스를 간단히 제공할 수 있다. 이러한 핸드 오프 서비스는 중단 없는 패킷 데이터 서비스에 대한 사용자의 요구를 반영하고, 서비스 이용자의 편의성을 향상시키기 위한 것으로 관련 기술의 요구가 점차 증대되고 있다.

이하 도 1 및 도 2를 참조하여 핸드 오프 서비스를 제공하는 일반적인 이동통신 시스템의 구성과 이를 이용한 핸드 오프 방법을 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 3G 망과 무선랜이 결합된 이동통신 시스템의 구성을 나타낸 망 구성도로서, 이는 예컨대, CDMA 2000 1x 망과 IEEE 802.1x 무선랜이 결합된 예를 나타낸 것이다.

도 1의 이동 단말(Mobile Station : MS)(110)은 기지국(Base Station : 이하, "BS")(120)을 통해 이동통신망에 접속되거나, 무선망과 유선망을 연결하는 억세스 포인트(AP)와 패킷 통신을 제어하는 억세스 포인트 제어기(Access Point Controller : APC)(이하, "AP/APC(150)")를 통해 무선랜에 접속되어 패킷 데이터 서비스를 제공받는다. 상기 BS(120)는 기지국 송수신기(Base Transceiver Subsystem : BTS)와 BTS를 제어하는 기지국 제어기(Base Station Controller : BSC)를 포함한다. 도 1의 패킷 제어부(Packet Control Function : 이하, "PCF")(130)는 BS(120)과 PDSN(140) 사이에서 패킷 데이터의 흐름을 제어한다.

도 1의 PDSN/FA(140)는 이동 단말(110)이 패킷데이터망(Public Serving Data Network : PSDN)에 접속되도록 PPP 설정을 처리하는 PDSN과, HA와 연동하여 이동 단말(110)의 현재 IP 주소를 관리하는 FA를 포함한다. 패킷 데이터 서비스를 이용하는 이동 단말(110)의 이동성은 잘 알려진 Mobile IP(이하, "MIP")를 통해 보장되며, 상기 MIP에서는 이동 단말(110)에 두 개의 IP 주소를 사용하여 이동성을 지원한다. 두 개의 IP 주소 중 하나는 이동 단말(110)의 현재 위치와 상관없이 고정된 홈 주소(Home Address)이고, 다른 하나는 이동 단말(110)의 현재 위치에 따라 변동되는 의탁 주소(Care of Address : CoA)를 의미한다. 그리고 상기 홈 주소와 의탁 주소는 각각 상기 HA(170)와 FA를 통해 처리된다.

또한 도 1의 PDSN/FA(140)는 이동 단말(110)과 PPP 세션이 설정된 후, 이동 단말(110)이 도시되지 않은 상대 노드(Corresponding Node : 이하, "CN")와 패킷 데이터를 송수신하는 게이트웨이(Gateway) 역할을 수행한다. 상기 CN은 IP 망(1) 등 패킷데이터망에 접속되어 이동 단말(110)로 패킷 서비스를 제공하는 응용서버(Application Server)를 의미한다. 한편 도 1의 AR/FA(160)는 무선랜에 접속되는 이동 단말(110)의 접속 경로를 라우팅하는 억세스 라우터(Access Router : AR)와, HA(170)로부터 터널링 프로토콜(Tunneling Protocol)을 이용하여 수신되는 CN의 패킷 데이터를 이동 단말(110)의 현재 위치, 즉 의탁 주소로 전달하거나 이동 단말(110)의 패킷 데이터를 CN으로 전달하는 FA를 포함한다.

즉 도 1의 이동 단말(110)로 전송되는 모든 패킷 데이터는 일단 이동 단말(110)의 고정된 홈 주소를 관리하는 IP 망(1) 상의 HA(170)로 전달된다. 이동 단말(110)과 패킷 데이터를 송수신하는 외부 호스트(Host)인 CN은 이동 단말(110) 의 현재 위치를 나타내는 의탁 주소를 알지 못하며, 단지 이동 단말(110)의 고정된 홈 주소만을 알고 있다. 따라서 이동 단말(110)로 전송되는 패킷 데이터는 일단 HA를 경유하여 이동 단말(110)이 현재 접속된 망에 따라 PDSN/FA(140)나 AR/FA(160)의 FA로 전달되고, PDSN/FA(140)나 AR/FA(160을 통해 이동 단말(110)로 전송된다.

상기한 망 구성에 의하면, 패킷 서비스를 위한 3G 망과 무선랜이 연동하는 경우, 두 망이 별도로 운용되므로 전술한 MIP를 이용하여 기존 망 구조 및 프로토콜 구조의 변경 없이 두 개의 망이 연동(즉, 핸드 오프)이 가능하다는 장점이 있다.

도 2는 도 1의 이동통신 시스템에서 수행되는 핸드 오프 방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 도 2의 201 과정 내지 217 과정은 3G 망에서 무선랜으로의 핸드 오프 과정을 나타낸 것이고, 219 과정 내지 225 과정 및 215, 217 과정은 무선랜에서 3G 망으로의 핸드 오프 과정을 나타낸 것으로서, 이동 단말이 무선랜 또는 3G 망으로의 핸드 오프를 수행하는 절차는 각 망에서 새로이 호를 설정하는 절차와 동일하다. 아울러 하기 설명에서 AP라 함은 넓은 의미에서 APC를 포함하는 것으로 가정한다.

먼저 201 과정에서 3G 망에 접속된 상태인 이동 단말(110)이 무선랜(WLAN)으로 핸드 오프하고자 하는 경우 203 과정에서 이동 단말(110)은 해당 지역에 위치된 모든 AP에게 각 AP의 구분과 그 신호 세기를 확인하기 위한 PROBE 요청을 수행한다. 205 과정에서 상기 PROBE 요청을 수신한 AP들은 해당 AP의 식별을 위한 beacon 정보가 포함된 PROBE 응답을 수행한다. 이때 이동 단말(110)의 PROBE 응답이 있는 AP 중 beacon 정보의 신호 세기가 가장 강한 AP를 선택한 후, 207 과정에서 선택된 AP로의 무선랜 접속을 희망하는 ASSOCIATE 요청을 수행한다.

상기 ASSOCIATE 요청을 수신한 AP는 209 과정에서 자신의 전송률(Bit rate)과 ID 그리고 무선랜 통신 시 요구되는 정보가 포함된 ASSOCIATE 응답을 이동 단말(110)로 전송한다. 이후 211 과정에서 이동 단말(110)은 AP를 통해 잘 알려진 IEEE 802.1x 인증을 받는다. 여기서 상기 802.1x 인증은 도 1의 AP/APC(150)가 가입자 접속 인증을 위한 인증 서버(Authentication, Authorization and Accounting : 이하, "AAA")(도시되지 않음)에 접속되어 수행된다.

상기한 과정에 따라 이동 단말(110)에 대한 인증이 완료되면, 213 과정에서 이동 단말(110)은 AR/FA(160)의 FA와 접속되어 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)를 통해 IP 주소를 할당받는다. 215 과정에서 이동 단말(110)은 MIP 등록을 위해 FA로 MIP Solicitation 메시지를 전송하고, 이 메시지를 수신한 FA는 MIP 등록이 가능함을 알리는 MIP Advertisement 메시지를 이동 단말(110)로 전송한다. 그리고 217 과정에서 FA는 HA(170)를 통해 해당 이동 단말(110)의 MIP를 등록한 후, 그 등록 메시지를 이동 단말(110)로 전송하여 무선랜으로의 핸드 오프를 완료하게 된다. 그리고 상기한 과정에 따라 MIP를 등록받은 이동 단말(110)은 CN과 패킷 데이터를 송수신하게 된다.

한편 219 과정에서 무선랜에 접속된 상태인 이동 단말(110)이 3G 망으로 핸드 오프 하고자 하는 경우 221 과정에서 이동 단말(110)은 BS(120)와 트래픽 채널을 설정하고, 이동 단말(110)과 트래픽 채널을 설정한 BS(120)는 223 과정에서 PCF(130)와 잘 알려진 A8/A9 연결을 수행하여 트래픽/시그널링 채널을 연결하고, PCF(130)는 PDSN/FA(140)과 A10/A11 연결을 수행하여 트래픽/시그널링 채널을 연결한다. 이후 225 과정에서 이동 단말(110)은 PDSN/FA(140)과 PPP 설정을 수행하여 IP 주소를 할당받고, 전술한 215 과정과 217 과정에 따라 이동성을 위한 MIP 등록을 수행하여 3G 망으로의 핸드 오프를 완료하고, CN과 패킷 데이터를 송수신하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 상기한 방식에 따라 3G 망과 무선랜 사이의 핸드 오프를 수행하게 되면, 기존 망 구조 및 프로토콜 구조의 변경 없이 두 개의 망이 연동을 용이하게 수행할 수 있으나 이 경우 핸드 오프가 3 계층에서 수행되므로 시스템 부하가 상당하여 핸드 오프 도중 패킷 데이터의 손실이 발생됨은 물론 핸드 오프 시 지연시간이 길어져 서비스 중단이 발생되는 문제점이 있다.

이러한 3G 망과 무선랜 사이의 핸드 오프 지연을 고려하여 GPRS, W-CDMA의 GGSN(Gate GPRS Support Node)에서 3G 망과 무선랜 간의 핸드 오프를 처리하는 기술이 최근 제안되었다. 상기 GGSN은 이동 단말이 패킷데이터망에 접속하기 위한 게이트웨이로 동작되며, 이러한 GGSN을 통해 핸드 오프를 수행하게 되면, GGSN의 하부에서 3G 망과 무선랜이 연동하여 동작되므로 핸드 오프 시 도 2의 215 및 217 과정과 같은 별도의 MIP 등록 절차를 생략하여 핸드 오프 지연 시간을 줄일 수 있게 된다.

그러나 동영상 서비스 등 트래픽량이 대폭 증가된 현재 패킷 데이터 서비스를 고려하면, 상기 GGSN에서 발생되는 부하로 인해 QoS(Quality of Service)가 중 시되는 실시간 서비스 등에는 여전히 안정적인 핸드 오프 서비스를 보장하기 어려운 실정이며, 이 트래픽 부하는 핸드 오프를 수행하지 않는 사용자의 패킷에도 영향을 주게 된다. 또한 이 방식은 핸드 오프 시 3G 망의 PCF에 대응되는 SGSN(Serving GPRS Support Node)과 상기 GGSN 간의 연결 설정이 다시 이루어져야 하므로 핸드 오프 지연 요소가 여전히 존재하여 서비스 품질을 저하시킨다.

본 발명의 목적은 패킷 서비스를 제공하는 이동통신망과 무선랜이 하이브리드로 결합되어 시스템 부하를 절감시킬 수 있는 이동통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 패킷 서비스를 제공하는 이동통신망과 무선랜이 하이브리드로 결합된 이동통신 시스템에서 핸드 오프 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신망과 무선랜이 하이브리드로 결합된 이동통신 시스템에서 패킷 데이터의 트래픽 특성별로 전송 경로를 구분하는 패킷 데이터 전송 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신망과 무선랜이 하이브리드로 결합된 이동통신 시스템에서 핸드 오프와 패킷 데이터 전송 경로 제어를 수행하는 게이트웨이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신망과 무선랜이 하이브리드로 결합된 이동통신 시스템에서 핸드 오프와 패킷 데이터 전송 경로 제어를 수행하는 억세스 포인 트 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신망과 무선랜이 하이브리드 결합된 이동통신 시스템은 다수의 이동 단말로 패킷 데이터 서비스를 제공하는 이동통신망과 무선랜이 연동되는 이동통신 시스템에 있어서, 상기 이동통신망은 상기 이동 단말에 대해 무선 인터페이스를 제공하는 기지국과, 상기 이동 단말에 대한 PPP 설정을 처리하고 상기 패킷 데이터를 목적지로 전송 처리하는 게이트웨이와, 상기 기지국과 상기 게이트웨이 사이에 접속되고 상기 무선랜의 억세스 포인트와 접속하기 위한 다수의 인터페이스를 구비하는 패킷 제어기를 포함하고, 상기 무선랜은 상기 이동 단말에 대한 무선 인터페이스를 제공하고 상기 패킷 제어기와 상기 게이트웨이에 각각 접속하기 위한 인터페이스를 구비하는 억세스 포인트를 포함하며, 상기 이동 단말이 무선랜에 접속된 경우 상기 게이트웨이는 IP 망으로부터 수신되는 순방향 패킷 데이터의 트래픽 종류를 판별하여 실시간 트래픽은 상기 패킷 제어기를 통해 상기 억세스 포인트로 전송하고 비실시간 트래픽은 상기 억세스 포인트로 바로 전송하도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신망과 무선랜이 하이브리드 결합된 이동통신 시스템의 핸드 오프 방법은 패킷 데이터 서비스를 제공하는 이동통신망에서 무선랜으로 이동 단말의 핸드 오프를 수행하는 방법에 있어서, 상기 이동 단말과 상기 무선랜의 억세스 포인트 사이에 제1 트래픽 채널을 설정하는 과정과, 상기 억세스 포인트와 상기 이동통신망의 패킷 제어기 사이에 제2 트래픽 채널을 설정하는 과정과, 상기 억세스 포인트와 상기 이동통신망의 게이트 웨이 사이에 제3 트래픽 채널을 설정하는 제3 과정과, 상기 기지국과 상기 패킷 제어기 사이의 제4 트래픽 채널을 해제하는 과정을 포함하고, 상기 제2 트래픽 채널을 통해 실시간 트래픽을 전송하고 상기 제3 트래픽 채널을 통해 비실시간 트래픽을 전송함을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 순방향 패킷 데이터 전송 방법은 다수의 이동 단말로 패킷 데이터 서비스와 핸드 오프 서비스를 제공하도록 이동통신망과 무선랜이 하이브리드 접속된 이동통신 시스템의 순방향 패킷 데이터 전송 방법에 있어서, 상기 이동통신망과 상기 무선랜에 공통으로 접속된 게이트웨이에서 IP 망으로부터 수신된 패킷 데이터의 목적지가 상기 이동통신망인지 상기 무선랜인지 확인하는 과정과, 상기 확인 결과 상기 패킷 데이터의 목적지가 무선랜인 경우 상기 게이트웨이가 상기 패킷 데이터의 트래픽 종류를 확인하는 과정과, 상기 트래픽 종류가 실시간 트래픽인 경우 상기 게이트웨이가 그 하부에 접속된 패킷 제어기를 통해 상기 패킷 데이터를 상기 무선랜의 억세스 포인트로 전송하는 과정과, 상기 억세스 포인트가 상기 이동 단말로 상기 패킷 데이터를 전송하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 역방향 패킷 데이터 전송 방법은 다수의 이동 단말로 패킷 데이터 서비스와 핸드 오프 서비스를 제공하도록 이동통신망과 무선랜이 하이브리드 접속된 이동통신 시스템의 역방향 패킷 데이터 전송 방법에 있어서, 상기 이동 단말이 억세스 포인트를 통해 상기 무선랜에 접속하는 과정과, 상기 억세스 포인트가 상기 이동 단말로부터 수신된 패킷 데이터의 트래픽 종류를 확인하는 과정과, 상기 확인 결과 상기 트래픽 종류가 실시간 트래픽인 경우 상기 억세스 포인트가 상기 패킷 데이터를 상기 이동통신망의 패킷 제어기로 전송하는 과정과, 상기 패킷 제어기가 수신된 패킷 데이터를 상기 이동통신망과 상기 무선랜에 공통으로 접속된 게이트웨이로 전송하는 과정과, 상기 게이트웨이가 수신된 패킷 데이터를 IP 망으로 전송하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 게이트웨이 장치는 다수의 이동 단말로 패킷 데이터 서비스와 핸드 오프 서비스를 제공하도록 이동통신망과 무선랜이 하이브리드 접속된 이동통신 시스템의 게이트웨이 장치에 있어서, 외부 IP 망과 상기 패킷 데이터를 송수신하기 위한 입출력 인터페이스를 구비한 제1 인터페이스부와, 상기 이동통신망과 상기 무선랜에 각각 접속되어 상기 패킷 데이터를 송수신하기 위한 입출력 인터페이스를 구비한 제2 인터페이스부와, 상기 제1 및 제2 인터페이스부 사이에서 상기 패킷 데이터를 전송 경로를 라우팅하고 상기 패킷 데이터의 순방향 전송 시 상기 패킷 데이터의 트래픽 종류를 확인하여 실시간 트래픽은 상기 이동통신망에 접속된 패킷 제어기로 전송하고, 비실시간 트래픽은 상기 무선랜에 접속된 억세스 포인트로 전송하는 제어부를 포함하며, 상기 패킷 제어기는 상기 억세스 포인트와 트래픽 채널이 설정됨을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 그리고 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

먼저 본 발명의 기본 개념을 설명하면, 본 발명에서는 3G 망과 무선랜이 하이브리드로 결합된 이동통신 시스템을 이용하여 이동 단말의 핸드 오프 시 발생되는 시간 지연을 감소시킨다. 즉, 본 발명에서는 PDSN이나 GGSN 등 3G 망을 동일한 게이트웨이에 연결하여 이동 단말의 핸드 오프 시 이동 단말과 게이트웨이 사이의 기존 PPP 설정이나 트래픽 채널 설정이 유지함으로써 PPP 및 트래픽 채널의 재설정에 의해 발생되는 핸드 오프 시간 지연을 감소시키게 된다.

또한 본 발명에서는 외부 호스트인 CN으로부터 전송되는 패킷 데이터를 그 트래픽 특성에 따라 시간 지연에 민감한 실시간 트래픽(Real Time Traffc)과, 상대적으로 시간 지연이 허용되는 비실시간 트래픽(Non Real Time Traffic)으로 구분하여 실시간 트래픽은 게이트웨이의 하부로 데이터 전송 경로를 설정하여 시스템 부하를 분산시키고, 비실시간 트래픽은 게이트웨이를 데이터 전송 경로의 기점으로 설정하여 패킷 서비스의 연속성을 보장하게 된다.

상기한 동작 수행을 위해 후술할 본 발명의 실시예에서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 3G 망과 무선랜이 하이브리드로 결합된 이동통신 시스템의 구성과 이를 통해 수행되는 핸드 오프 방법을 설명함과 아울러 도 7 내지 도 11을 참조하여 트래픽 특성에 따라 데이터 전송 경로를 달리하여 패킷 데이터를 전송하는 방법과 이 를 위한 게이트웨이 장치 및 억세스 포인트 장치를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따라 3G 망과 무선랜이 하이브리드 결합된 이동통신 시스템의 구성을 나타낸 망 구성도이다.

도 3의 이동 단말(MS)(310)은 BS(320)을 통해 3G 망에 접속되며, 무선망과 유선망을 연결하는 AP/APC(350)를 통해 무선랜에 접속되어 패킷 데이터 서비스를 제공받는다. 상기 이동 단말(310)은 3G 망의 PPP 패킷을 송수신하며, 무선랜의 IP 패킷을 송수신할 수 있도록 듀얼 모드(dual mode)로 동작된다. 즉 3G 망에서 이동 단말(310)과 PDSN/FA(340)는 PPP 프로토콜을 사용하여 패킷 데이터를 송수신하며, 무선랜에서 이동 단말(310)과 AP/APC(350)는 인터넷 프로토콜을 사용하여 패킷 데이터를 송수신하므로 이동 단말(310)은 두 가지 종류의 패킷 구조를 모두 송수신할 수 있어야 한다.

도 3의 BS(320)는 이동 단말(310)에 무선 인터페이스를 제공하고, 이동 단말(310)과 BSC를 연결하며 무선 자원을 관리하는 기지국 무선장치인 BTS와, 다수의 BTS를 제어하고 RLP(Radio Link Protocol) 처리를 수행하는 BSC를 포함한다. 상기 BS(320)는 이동 단말(310)로부터 수신된 역방향 패킷 데이터를 PCF(330)로 전달하고, PCF(330)로부터 수신된 순방향 패킷 데이터를 이동 단말(320)로 전송한다. 그리고 상기 PCF(330)는 BS(320)와의 트래픽/시그널링 채널의 설정/해제를 위한 A8/A9 인터페이스와, PDSN/FA(340)와의 트래픽/시그널링 채널의 설정/해제를 위한 A10/A11 인터페이스 처리를 수행한다.

또한 본 발명에서 상기 PCF(330)는 BS(120)과 PDSN(140) 사이에서 패킷 데이 터의 흐름을 제어함와 아울러 이동 단말(310)이 무선랜으로 핸드 오프된 경우 후술할 AP/APC(350)와 연동하여 실시간 트래픽을 송수신하도록 트래픽/시그널링 채널의 설정/해제를 위한 소정 인터페이스 처리를 수행하며, 이때 이용되는 인터페이스를 A8w/A9w 인터페이스라 칭하기로 한다.

도 3의 PDSN/FA(340)는 이동 단말(310)이 패킷데이터망에 접속되도록 PPP 설정을 처리하는 PDSN과, IP 망(1)에 연결된 HA(360)와 연동하여 내부적으로 MIP를 관리하는 FA를 포함한다. 상기 MIP와 관련하여 이동 단말(310)은 3G 망과 무선랜이 동일한 PDSN/FA(340)에 접속되므로 도 1의 구성에서와 같은 별도의 MIP 등록 절차는 요구되지 않는다. 즉 본 발명에서 PDSN/FA(340)는 무선랜을 3G 망과 같은 등가의 무선망(Radio Network)로 파악하게 된다.

그리고 본 발명에서 MIP FA로의 등록은 본 발명의 주제인 무선랜과 3G간 이동 이전에 이미 설정되어 있는 것이 가정이며, 이는 도 2의 기존 방안도 동일하다. 차이점은 도 2와 같은 기존 방안은 무선랜과 3G간 이동시 FA가 변경되는 상황이 나타나며, 이로 인하여 FA를 변경하여야 한다. 그러나 본 발명에서는 FA가 동일한 상태에서 무선랜과 3G 간 이동이 이루어지므로 별도의 FA 변경이 없으며, 따라서 MIP FA로의 등록이 없다.

또한 도 3의 PDSN/FA(340)는 이동 단말(310)과의 PPP 세션이 설정된 후, IP 망(1)에 연결된 외부 호스트인 CN(도시되지 않음)과 패킷 데이터를 송수신하는 게이트웨이 역할을 수행한다. 본 발명에서 상기 PDSN/FA(340)은 예컨대, IP 망(1)을 통해 수신된 패킷 데이터 즉, IP 패킷의 목적지(Destination) IP 주소를 확인하여 확인된 IP 주소에 대응되는 이동 단말(310)이 현재 무선랜에 접속되었는지 3G 망에 접속되었는지를 판단한다.

그리고 판단결과 해당 IP 패킷의 목적지가 3G 망에 접속된 이동 단말(310)인 경우 상기 PDSN/FA(340)은 수신된 IP 패킷을 PPP 패킷으로 인캡슐레이션(Encapsulation)하여 PCF(330)로 전송한다. PCF(330)는 수신된 PPP 패킷을 BS(320)로 전송하고, BS(320)는 해당 PPP 패킷을 무선망을 통해 이동 단말(310)로 전송한다.

한편 상기 판단결과 해당 IP 패킷의 목적지가 무선랜에 접속된 이동 단말(310)인 경우 상기 PDSN/FA(340)은 수신된 IP 패킷의 트래픽 종류가 실시간 트래픽인지 비실시간 트래픽인지 다시 판단하여 실시간 트래픽인 경우 PPP 패킷 처리를 수행하지 않고, IP 패킷 그대로 PCF(330)로 전송하고, PCF(330)은 수신된 IP 패킷을 전술한 A8w/A9w 인터페이스를 통해 이동 단말(310)로 전송한다.

또한 상기 PDSN/FA(340)는 AP/APC(350)와의 트래픽/시그널링 채널 형성을 위해 기존의 PCF와 PDSN 사이의 채널 인터페이스와 유사한 별도의 인터페이스를 구비하고, 이 별도의 인터페이스를 W-P 인터페이스라 칭하기로 한다. 상기 PDSN/FA(340)는 상기 IP 패킷의 목적지가 무선랜에 접속된 이동 단말(310)이고, 그 IP 패킷이 비실시간 트래픽인 경우 수신된 IP 패킷을 상기 W-P 인터페이스를 통해 AP/APC(350)로 전송하고, AP/APC(350)는 수신된 IP 패킷을 이동 단말(310)로 전송한다.

상기 PDSN/FA(340)는 이동 단말(310)의 역방향 전송 시 PCF(330) 또는 AP/APC(350)로부터 수신된 패킷 데이터가 PPP 패킷인지 IP 패킷인지 확인하여 PPP 패킷인 경우 수신된 PPP 패킷을 IP 패킷으로 디캡슐레이션(Decapsulation)하여 IP 망(1)을 통해 CN으로 전송하고, 수신된 패킷 데이터가 IP 패킷인 경우 그 IP 패킷을 IP 망(1)에 연결된 HA(360)으로 전송하고, HA(360)는 수신된 IP 패킷을 CN으로 전송한다.

도 3의 AP/APC(340)는 A8w/A9w 인터페이스를 구비하여 PCF(330)와 실시간 트래픽을 송수신하며, W-P 인터페이스를 구비하여 PDSN/FA(340)와 비실시간 트래픽을 송수신한다. 이러한 동작을 위해 상기 AP/APC(340)는 이동 단말(310)로부터 수신된 IP 패킷이 실시간 트래픽인지 비실시간 트래픽인지 확인하여 실시간 트래픽인 경우 IP 패킷을 PCF(330)로 전송하고, 비실시간 트래픽인 경우 IP 패킷을 PDSN/FA(340)로 직접 전송한다. 상기 AP/APC(340) 특히, APC는 IP 패킷의 헤더(Header)에 TOS(Type of Service) 또는 Differentiated Service가 지원되는 경우 DSCP(DiffServ Code Point)에 이동 단말 자신 또는 상대 단말이 설정해 둔 값을 읽는 방식으로 사용자 트래픽의 종류를 식별하게 된다.

따라서 상기한 구성에 의하면, 3G 망의 게이트웨이와 PCF를 통해 3G 망과 무선랜을 하이브리드 커플링(Hybrid coupling) 방식으로 연결하여 핸드 오프 서비스를 제공함으로써 PPP 재설정, 트래픽 채널 재설정 등에 의한 핸드 오프 시간 지연을 줄인다. 또한 SIP(Simple Initiation Protocol) 등을 통한 실시간 트래픽은 3G 망의 PCF(330)와 PDSN/FA(340)을 통해 송수신하고, FTP(File Transfer Protocol) 등을 통한 비실시간 트래픽은 직접 PDSN/FA(340)를 통해 송수신하도록 데이터 전송 경로를 설정함에 따라 이동 단말(310)의 핸드 오프 시 발생되는 시스템 부하를 분산시켜 사용자에게 중단 없는 패킷 데이터 서비스를 제공할 수 있게 된다.

한편 상기 실시예의 경우 동기식 3G 망을 예로 들어 설명하였으나, PDSN/FA를 GGSN으로 설정하고, PCF를 SGSN으로 설정하며, 나머지 구성요소도 또한 대응되는 구성요소로 대체하면, 본 발명을 GPRS, W-CDMA 등 동기식 3G 망에 적용하는 것이 가능함을 유의하여야 한다. 또한 도 3의 구성에서는 AP/APC가 PCF에 정합하는 것을 가정하였으나, AP/APC가 BS에 정합하는 것도 동일한 방법으로 적용이 가능하다.

이하 도 4 내지 도 6을 참조하여 도 3의 이동통신 시스템에 적용되는 본 발명에 따른 핸드 오프 방법을 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 핸드 오프 과정을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 5는 3G 망에서 무선랜으로의 핸드 오프 과정을 나타낸 것이고, 도 6은 무선랜에서 3G 망으로의 핸드 오프 과정을 나타낸 것이다.

도 4의 401 과정 내지 411 과정은 3G 망에서 무선랜으로의 핸드 오프 과정을 나타낸 것이고, 413 과정 내지 419 과정은 무선랜에서 3G 망으로의 핸드 오프 과정을 나타낸 것으로, 하기 설명에서 AP라 함은 넓은 의미에서 APC를 포함하는 것으로 가정한다.

도 4에 도시된 3G 망에서 무선랜으로의 핸드 오프 과정은 이동 단말(310)이 해당 지역에 위치된 모든 AP에 PROBE 요청을 수행하고, 상기 PROBE 요청을 수신한 AP들이 PROBE 응답을 수행하여 접속 가능한 AP를 선택하고, 이동 단말(310)이 선택된 AP를 통해 무선랜 접속을 수행하는 ASSOCIATE 요청/응답을 통해 수행된다. 이 과정들은 전술한 도 2의 201 과정 내지 209 과정과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이후 도 4의 411 과정에서 이동 단말(310)은 BS(320)와 설정되어 있던 트래픽 채널을 해제하여 핸드 오프를 완료하게 된다.

상기한 무선랜으로의 핸드 오프 과정에서는 이동 단말(310)과 PDSN/FA(340) 사이의 PPP 설정이 유지된 상태에서 수행되므로 이동 단말(310)은 도 2의 211, 213 과정과 같은 IP 할당 과정을 생략함은 물론 무선랜과 3G 망이 동일한 PDSN/FA(340)의 하부에 연결되어 PDSN/FA(340)를 통해 이동 단말(310)의 이동성이 보장되므로, 도 2의 215, 217 과정과 같은 MIP 등록 과정을 생략할 수 있다. 또한 실시간 트래픽 전송을 위한 A10/A11 인터페이스는 핸드 오프 전에 설정된 인터페이스를 그대로 이용하므로 PDSN/FA(340)과 PCF(330) 간의 A10/A11 인터페이스 설정을 위한 시간 지연이 발생되지 않는다.

한편 도 4에서 무선랜에서 3G 망으로의 핸드 오프 과정은 413 과정에서 3G 망으로 핸드 오프 하고자 하는 이동 단말(310)은 415 과정에서 BS(120)와 트래픽 채널을 설정하고, BS(320)와 트래픽 채널을 설정한 이동 단말(310)은 417 과정과 419 과정에서 AP와의 무선랜 접속 해제를 수행하는 DISASSOCIATE 요청/응답을 수행하여 3G 망으로의 핸드 오프를 완료하게 된다.

상기한 3G 망으로의 핸드 오프 과정에서도 이동 단말(310)과 PDSN/FA(340) 사이의 PPP 설정은 유지된 상태이고, PCF(330)와 PDSN/FA(340) 사이의 트래픽 전송을 위한 A10/A11 인터페이스도 유지되어 있으므로 도 2의 223, 225 과정과 같은 A10/A11 인터페이스 재설정과 이동 단말(310)과 PDSN/FA(340) 사이의 PPP 재설정에 요구되는 시간 지연이 발생되지 않는다. 또한 3G 망과 무선랜이 동일한 PDSN/FA(340)의 하부에 연결되어 PDSN/FA(340)를 통해 이동 단말(310)의 이동성이 보장되므로, 도 2의 215, 217 과정과 같은 MIP 등록 과정을 생략할 수 있다.

상기한 과정에 의하면, 이동 단말(310)은 핸드 오프 시 PDSN/FA(340)를 통한 MIP 등록 절차와 PDSN/FA(340)과의 PPP 재설정이나 무선랜에서 DHCP를 통한 IP 할당 과정을 생략할 수 있음은 물론 PDSN/FA(340)과 PCF(330) 간의 트래픽 전송을 위한 A10/A11 인터페이스 재설정이 요구되지 않으므로 종래 방식에 비해 핸드 오프 시 발생되는 시간 지연을 더욱 줄일 수 있게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 3G 망에서 무선랜으로의 핸드 오프 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저 핸드 오프 수행 전에 이동 단말(310)은 도 3과 같은 3G 망에 접속된 상태이므로 이동 단말(310)과 PDSN/FA(340)은 PPP 연결이 설정된 상태이며, PCF(330)와 PDSN/FA(340) 간의 트래픽 전송을 위한 A10/A11 인터페이스 또한 설정된 상태이다. 이러한 상태에서 무선랜으로 핸드 오프하고자 하는 이동 단말(310)은 501 과정에서 AP/APC(350)과 무선망을 통해 접속하기 위해 PROBE 요청/응답을 수행한다. 이어 PROBE 요청/응답을 통해 접속하고자 하는 AP/APC(350)를 선택한 이동 단말(310)은 503 과정에서 해당 AP/APC(350)와 실제 접속을 위한 ASSOCIATE 요청/응답을 수행한다.

이후 이동 단말(310)과 연결된 AP/APC(350)는 505 과정에서 비실시간 트래픽의 전송 경로 설정을 위해 PCF(330)와 A8w/A9w 인터페이스를 연결하고, 507 과정에 서 3G 망의 BS(320)와 이동 단말(310)은 기존 트래픽 채널의 설정을 해제하게 된다. 이동 단말(310)과의 트래픽 채널이 해제된 BS(320)는 509 과정에서 이동 단말(310)과의 무선링크 해제를 PCF(330)에 보고한다. 한편 PCF(330)와 A8w/A9w 인터페이스로 연결된 AP/APC(350)는 511 과정에서 PCF(330)로 해당 이동 단말(310)과의 무선링크 연결을 보고하고, 513 과정에서 PDSN/FA(340)과의 비실시간 트래픽 전송을 위한 인터페이스(즉, W-P 인터페이스)를 연결 설정한다.

한편 이동 단말(310)이 기존 3G 망과의 채널 연결을 해제하는 상기 507, 509 및 515 과정은 일예를 나타낸 것으로 이는 도 5의 핸드 오프 과정 중 이동 단말(310)과 AP/APC(350)의 트래픽 채널이 설정된 이후 임의의 시점에 수행이 가능하다.

이후 515 과정에서 BS(320)와 PCF(330)는 3G 망에서 트래픽 전송을 위한 A8/A9 인터페이스의 연결을 해제하여 무선랜으로의 핸드 오프를 완료하고, 이동 단말(310)은 PDSN/FA(340)를 통해 실시간 또는 비실시간 트래픽으로 구분되어 전송되는 CN의 패킷 데이터를 정해진 경로에 따라 수신한다. 도 5의 517 과정 내지 525 과정은 트래픽의 종류에 따른 패킷 데이터 전송 과정을 구분하여 도시한 것이다.

순방향 전송 시 CN으로부터 전송된 패킷 데이터는 517 과정과 같이 PDSN/FA(340)으로 전달되고, 519 과정에서 PDSN/FA(340)은 예컨대, 수신된 패킷 데이터 즉, IP 패킷의 목적지 IP 주소를 확인하여 목적지 IP 주소가 3G 망에 연결된 이동 단말(310)에 대한 것인지 확인하여 무선랜에 연결된 이동 단말(310)에 대한 것이면, PDSN/FA(340)은 수신된 IP 패킷의 트래픽 종류를 확인한다.

이때 실시간 트래픽인 경우 PDSN/FA(340)은 해당 IP 패킷을 521 내지 525 과정과 같이 PCF(330)으로 전송하고, 이 IP 패킷은 AP/APC(350)를 경유하여 해당 이동 단말(310)로 전송된다. 그리고 상기 519 과정에서 IP 패킷이 비실시간 트래픽으로 확인된 경우 PDSN/FA(340)은 527, 529 과정과 같이 해당 IP 패킷을 AP/APC(350)으로 직접 전송하고, 이 IP 패킷은 AP/APC(350)를 경유하여 해당 이동 단말(310)로 전송된다.

역으로 이동 단말(310)에서 CN으로의 역방향 전송 시 이동 단말(310)은 패킷 데이터를 AP/APC(350)으로 전송하고, 도 5에는 도시되지 않았으나 AP/APC(350)는 패킷 데이터의 트래픽 종류를 확인하여 실시간 트래픽인 경우 해당 IP 패킷은 상기 521, 523 과정의 역전송 경로로 PDSN/FA(340)에 전달되고, 비실시간 트래픽인 경우 해당 IP 패킷은 상기 527 과정의 역전송 경로로 PDSN/FA(340)에 전달된다. 그리고 PDSN/FA(340)은 수신된 IP 패킷을 CN으로 전송한다.

도 6은 본 발명에 따른 무선랜에서 3G 망으로의 핸드 오프 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저 핸드 오프 수행 전에 이동 단말(310)은 도 3과 같은 무선랜에 접속된 상태이므로 이동 단말(310)은 PDSN/FA(340)을 통해 PPP 연결이 설정된 상태이며, PCF(330)와 PDSN/FA(340) 간의 트래픽 전송을 위한 A10/A11 인터페이스 또한 설정된 상태이다. 이러한 상태에서 3G 망으로 핸드 오프하고자 하는 이동 단말(310)은 601 과정에서 BS(320)과 무선망을 통해 접속하기 위한 트래픽 채널을 설정한다.

이후 이동 단말(310)과 연결된 BS(320)는 603 과정에서 패킷 데이터의 전송 경로 설정을 위해 PCF(330)와 A8/A9 인터페이스를 연결하고, 605 과정에서 무선랜의 AP/APC(350)와 이동 단말(310)은 기존 무선링크 설정을 해제하게 된다. 이동 단말(310)과의 무선링크가 해제된 AP/APC(350)는 607 과정에서 이동 단말(310)과의 무선링크 해제를 PCF(330)에 보고한다. 한편 PCF(330)와 A8/A9 인터페이스로 연결된 BS(320)은 609 과정에서 PCF(330)로 해당 이동 단말(310)과의 무선링크 연결을 보고하고, 611 과정에서 PCF(330)과 AP/APC(350)는 트래픽 전송을 위한 A8w/A9w 인터페이스를 해제하여 3G 망으로의 핸드 오프를 완료한다.

한편 이동 단말(310)이 기존 무선랜과의 채널 연결을 해제하는 상기 605, 607 및 611 과정은 일예를 나타낸 것으로 이는 도 6의 핸드 오프 과정 중 이동 단말(310)과 BS(320)의 트래픽 채널이 설정된 이후 임의의 시점에 수행이 가능하다.

그리고 이동 단말(310)은 PDSN/FA(340)를 통해 전송되는 CN의 패킷 데이터를 정해진 경로에 따라 수신한다. 즉 순방향 전송 시 CN으로부터 전송된 패킷 데이터는 613 과정과 같이 PDSN/FA(340)으로 전달되고, 615 과정에서 PDSN/FA(340)은 예컨대, 수신된 패킷 데이터 즉, IP 패킷의 목적지 IP 주소를 확인하여 목적지 IP 주소가 3G 망에 연결된 이동 단말(310)에 대한 것이면, PDSN/FA(340)은 수신된 IP 패킷을 PPP 패킷으로 인캡슐레이션하여 PCF(320)로 전송하고, PPP 패킷은 617 과정에 따라 BS(320)를 경유하여 이동 단말(310)로 전송된다.

역으로 이동 단말(310)에서 CN으로의 역방향 전송 시 이동 단말(310)은 패킷 데이터 즉, PPP 패킷을 BS(320)로 전송하고, 해당 PPP 패킷은 상기한 과정의 역전송 경로로 PDSN/FA(340)에 전달된다. 그리고 PDSN/FA(340)은 수신된 PPP 패킷을 IP 패킷으로 디캡슐레이션하여 CN으로 전송한다.

이하에서는 도 7 내지 도 11을 참조하여 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽의 전송 경로를 다르게 설정하여 PDSN 등 게이트웨이에서 패킷 데이터를 전송 방법과 그 게이트웨이 장치 및 APC 장치의 요구되는 구성을 설명하기로 한다.

도 7은 도 3에 도시된 게이트웨이 장치 즉, PDSN의 내부 구성을 나타낸 블록 구성도로서, 이는 제1 및 제2 인터페이스부(341, 342) 및 제어부(343)를 구비하여 구성된다. 상기 게이트웨이 장치의 구성은 W-CDMA의 GGSN에 적용될 수 있다.

상기 제1 인터페이스부(341)는 MIP HA(360), 인터넷 등 IP 망(1)에 접속된 CN과 패킷 데이터를 송수신하기 위한 입출력 인터페이스인 패킷 입력 포트(341a)와 패킷 출력 포트(341b)를 구비한다. 상기 제2 인터페이스부(342)는 PCF(330) 또는 AP/APC(340)과 패킷 데이터를 송수신하기 위한 입출력 인터페이스인 패킷 입력 포트(342a)와 패킷 출력 포트(342b)를 구비한다. 상기 제2 인터페이스부(342)는 일반적인 A10/A11 인터페이스는 물론 본 발명에서 정의된 W-P 인터페이스를 제공한다.

상기 제어부(343)의 제1 프로세서(343a)는 MIP FA 기능과 IP 패킷 라우팅 기능을 수행하고, 제2 프로세서(343b)는 PCF(330)와 A10/A11 인터페이스로 통신하고, AP/APC(350)와 W-P 인터페이스로 통신하기 위한 것이다. 그리고 상기 제1 프로세서(343a)와 제2 프로세서(343b) 사이에 접속된 제3 프로세서(343c)는 3G 망의 이동 단말(110)과 PPP 패킷을 송수신하도록 순방향 전송되는 IP 패킷을 PPP 패킷으로 인캡슐레이션하고, 역방향 전송되는 IP 패킷을 디캡슐레이션 한다.

또한 상기 제어부(343)의 상기 제3 프로세서(343c)는 3G 망 또는 무선랜에 접속된 이동 단말(310)의 PPP 설정을 처리하고, 상기 제1 프로세서(343a)는 IP 망(1)을 통해 수신된 IP 패킷의 목적지 IP 주소를 확인하여 확인된 IP 주소에 대응되는 이동 단말(310)이 현재 무선랜에 접속되었는지 3G 망에 접속되었는지를 판단한다.

상기 제2 프로세서(343c)는 제1 프로세서(343a)을 통해 전달된 IP 패킷의 트래픽 종류가 실시간 트래픽인지 비실시간 트래픽인지 다시 판단하여 실시간 트래픽으로 판단된 경우 IP 패킷이 A10/A11 인터페이스를 통해 PCF(350)를 경유하여 AP/APC(350)로 전송되도록 제어하고, 비실시간 트래픽으로 판단된 경우 IP 패킷이 W-P 인터페이스를 통해 AP/APC(350)로 전송되도록 제어한다.

한편 상기 제2 프로세서(343c)는 제2 인터페이스부(342)를 통해 수신된 역방향 패킷 데이터가 PPP 패킷인지 IP 패킷인지 확인하여 PPP 패킷은 제3 프로세서(343c)로 전달하고, IP 패킷은 제1 프로세서(343a)로 전달하며, 제1 프로세서(343a)는 상기 제2 또는 제3 프로세서(343b, 343c)로부터 전송된 IP 패킷을 그 목적지 주소에 따라 MIP HA(360)로 전송하거나 인터넷 등 IP 망(1)의 CN으로 전송한다.

도 8은 도 3의 이동통신 시스템에서 순방향 패킷 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 이는 도 7의 게이트웨이 장치인 PDSN/FA(340)이 HA(360) 또는 Internet으로부터 수신한 IP 패킷을 처리하는 과정을 나타낸 것이다.

801 과정에서 IP 망(1)을 통해 CN의 IP 패킷이 수신되면, IP 패킷은 제1 인터페이스부(341)를 통해 제어부(343)로 전달된다. 그리고 제어부(343)는 예컨대, 수신된 IP 패킷의 목적지 IP 주소를 체크하여 IP 패킷의 목적지가 3G 망인지 무선랜 인지 확인한다. 본 실시예에서는 IP 패킷의 목적지를 확인하는 방법으로 Destination IP Address를 확인하는 방법을 예로 들었으나, 이외에 다른 가능한 방법을 이용하는 것도 가능하다. 상기 801 과정에서 IP 패킷의 목적지 주소가 3G 망의 이동 단말(310)인 경우 803 과정에서 PDSN/FA(340)의 제어부(353)는 해당 IP 패킷을 PPP 패킷으로 변환하는 인캡슐레이션 처리를 수행한 후, 805 과정에서 변환된 PPP 패킷을 제2 인터페이스부(352)를 통해 PCF(330)로 전송한다.

상기 801 과정에서 IP 패킷의 목적지 주소가 무선랜의 이동 단말(310)로 확인된 경우 807 과정에서 PDSN/FA(340)의 제어부(353)는 해당 IP 패킷의 트래픽 종류를 확인하여 그 전송 경로를 결정한다. 상기 807 과정에서 확인된 IP 패킷의 트래픽 종류가 실시간 트래픽인 경우 809 과정에서 제어부(353)는 해당 IP 패킷을 A10/A11 인터페이스를 통해 PCF(330)으로 전송하고, 그 트래픽 종류가 비실시간 트래픽인 경우 811 과정에서 제어부(353)는 해당 IP 패킷을 W-P 인터페이스를 통해 AP/APC(350)로 전달한다.

본 발명에서 상기 트래픽 종류는 예컨대, IP 패킷의 DSCP 필드 값에 실시간 또는 비실시간 여부를 지정하는 방식을 이용한다. 이외에도 상기 트래픽 종류를 확인하는 방식은 PDSN/FA(340)가 직접 IP 패킷의 UDP/TCP(User Datagram Protocol/Transmission Control Protocol) 정보를 읽는 방식 등이 가능하다.

도 9는 도 3의 이동통신 시스템에서 역방향 패킷 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 이는 도 7의 게이트웨이 장치인 PDSN/FA(340)이 PCF(330) 또는 AP/APC(350)로부터 수신한 PPP 패킷 또는 IP 패킷을 IP 망(1)으로 전송하는 과정을 나타낸 것이다.

먼저 901 과정에서 PDSN/FA(340)의 제어부(343)은 제2 인터페이스부(342)를 통해 수신된 패킷 데이터가 PPP 패킷인지 IP 패킷인지 확인한다. 그리고 확인 결과 3G 망의 PPP 패킷으로 확인된 경우 903 과정에서 제어부(343)는 PPP 패킷을 IP 패킷으로 변환한 후, 905 과정에서 MIP HA(370)나 인터넷 등 IP 망(1)으로 전송한다. 한편 상기 901 과정에서 수신된 패킷 데이터가 IP 패킷으로 확인된 경우 907 과정에서 제어부(343)는 IP 패킷을 그대로 MIP HA(370)나 인터넷 등 IP 망(1)으로 전송한다.

한편 상기 패킷 데이터가 IP 패킷인지 PPP 패킷인지의 확인은 3G 망 또는 무선랜에 접속하고자 하는 이동 단말(310)의 호 접속 시나, PCF(330)가 BS(320) 또는 AP/APC(350)와 패킷 데이터 전송을 위한 경로 설정 시에 도 6의 603 혹은 도 5의 505에서 APC/BTS가 전송하는 "표준 A9/A8 설정 요청 메시지의 Reserved Bit" 혹은 "Proprietary한 A9/A8 설정 요청 메시지의 추가 필드"에 (APC를 통하여 송신되는) IP 패킷 인지 혹은 (BSC를 통하여 송신되는) PPP 패킷인지를 알려주는 값을 설정함으로써, 해당 A8/A9 경로를 통하여 3G에서 올라오는 PPP 프레임인지 혹은 WLAN에서 올라오는 IP 프레임인지를 알 수 있다.

이외에도 PCF(330)는 AP/APC(350)와 BSC(320)의 GRE Tunnel 생성시 Reserved Bit 값을 AP/APC(350)에서 올라오는 트래픽과 BSC(320)에서 올라오는 트래픽에 대해서 다른 값을 설정하거나, 또는 GRE Key 값의 Range를 APC/BSC로부터 올라오는 트래픽에 상호 다르게 할당하여 해당 트래픽이 무선랜 트래픽인지 3G 트래픽인지를 PDSN/FA(340)에 알려줄 수 있으며, PDSN/FA(340)와 AP/APC(350) 간의 비실시간 트래픽 전송 시에도 상기와 동일한 방식으로 AP/APC(350)는 비실시간 트래픽 송신임을 PDSN/FA(340)에 알려줄 수 있다.

이외에도 PDSN/FA(340)은 이동 단말(310)로부터 수신된 패킷 데이터 프레임의 바이트 단위 정보를 수신하여, 해당 패킷이 PPP 패킷인지 IP 패킷인지를 확인한 후, PPP 패킷인 경우 IP 패킷으로의 디캡슐레이션 동작을 수행하고, 처리된 IP 패킷은 MIP HA(360) 또는 인터넷으로 전송한다.

도 10은 도 3에 도시된 억세스 포인트 장치의 내부 구성을 나타낸 블록 구성도로서, 이는 도 3의 AP/APC(350)의 내부 구성을 나타낸 것으로 제1 및 제2 인터페이스부(351, 352) 및 제어부(353)를 구비하여 구성된다.

상기 제1 인터페이스부(351)는 PCF(330) 또는 PDSN/FA(340)을 통해 패킷 데이터를 송수신하기 위한 입출력 인터페이스인 패킷 입력 포트(341a)와 패킷 출력 포트(341b)를 구비한다. 상기 제1 인터페이스부(351)는 PCF(330)와 통신하기 위한 A8w/A9w 인터페이스와, PDSN/FA(340)과 통신하기 위한 W-P 인터페이스를 지원한다. 그리고 상기 제2 인터페이스부(352)는 이동 단말(310)과 패킷 데이터를 송수신하기 위한 입출력 인터페이스인 패킷 입력 포트(352a)와 패킷 출력 포트(352b)를 구비한다.

상기 제어부(353)의 제1 프로세서(353a)는 PCF(330) 또는 PDSN/FA(340)와 통신하기 위한 A8w/A9w 및 W-P 인터페이스 처리를 수행하고, 제2 프로세서(353b)는 이동 단말(310)로부터 수신된 패킷 데이터 중 실시간 트래픽은 PCF(330)로 전송하고, 비실시간 트래픽은 PDSN/FA(340)로 전송하기 위한 패킷 분류(Packet Classification) 동작을 수행한다. 그리고 상기 제2 프로세서(353b)는 이동 단말(310)로부터 수신된 IP 패킷의 DSCP 필드를 확인하여 해당 패킷 데이터가 실시간 트래픽인지 비실시간 트래픽인지를 확인한다.

도 11은 도 10의 억세스 포인트(AP/APC) 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 이는 AP/APC(350)가 이동 단말(350)로부터 패킷 데이터를 수신한 경우 수행되는 동작을 나타낸 것이다.

먼저 1101 과정에서 AP/APC(350)의 제어부(353)는 이동 단말(310)에서 수신한 IP 패킷의 DSCP 필드를 확인하여 해당 패킷이 실시간 트래픽인지 비실시간 트래픽인지 판단한다. 상기 트래픽 종류를 판단하는 방법으로 UDP/TCP 정보를 이용하는 것도 가능하다. 상기 DSCP 필드 값이 비실시간 트래픽을 의미하는 경우 1103 과정에서 제어부(353)는 해당 IP 패킷을 PDSN/FA(340)으로 직접 전송하고, 상기 DSCP 필드 값이 실시간 트래픽을 의미하는 경우 제어부(353)는 해당 IP 패킷을 PCF(330)으로 전송함으로써 핸드 오프 시 PDSN/FA(340)에 집중되는 시스템 부하를 분산시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 3G 망과 무선랜이 하이브리드 결합된 이동통신 시스템에서 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽의 전송 경로를 다르게 설정하여 시스템 부하를 분산시키고, 핸드 오프 시 서비스의 연속성을 보장하며, 이를 통해 패킷 손실을 방지하여 패킷 데이터 서비스의 품질을 향상시킨다.

또한 본 발명에 의하면, 3G 망과 무선랜을 동일한 게이트웨이를 통해 연결하여 핸드 오프 시 PPP 및 트래픽 채널의 재설정에 따라 발생되는 시간 지연을 감소시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 다수의 이동 단말로 패킷 데이터 서비스를 제공하는 이동통신망과 무선랜이 연동되는 이동통신 시스템에 있어서,

   상기 이동통신망은 상기 이동 단말에 대해 무선 인터페이스를 제공하는 기지국과, 상기 이동 단말에 대한 PPP(Point to Point Protocol) 설정을 처리하고 상기 패킷 데이터를 목적지로 전송 처리하는 게이트웨이와, 상기 기지국과 상기 게이트웨이 사이에 접속되고 상기 무선랜의 억세스 포인트와 접속하기 위한 다수의 인터페이스를 구비하는 패킷 제어기를 포함하고,

   상기 무선랜은 상기 이동 단말에 대한 무선 인터페이스를 제공하고 상기 패킷 제어기와 상기 게이트웨이에 각각 접속하기 위한 인터페이스를 구비하는 억세스 포인트를 포함하며,

   상기 이동 단말이 상기 무선랜에 접속된 경우 상기 게이트웨이는 IP(Internet Protocol) 망으로부터 수신되는 순방향 패킷 데이터의 트래픽 종류를 판별하여, 실시간 트래픽은 상기 패킷 제어기를 통해 상기 억세스 포인트로 전송하고, 비실시간 트래픽은 상기 억세스 포인트로 바로 전송함을 특징으로 하는 이동통신망과 무선랜이 연동되는 이동통신 시스템.
2. 패킷 데이터 서비스를 제공하는 이동통신망에서 무선랜으로 이동 단말의 핸드 오프를 수행하는 방법에 있어서,

   상기 이동 단말과 상기 무선랜의 억세스 포인트 사이에 제1 트래픽 채널을 설정하는 과정과,

   상기 억세스 포인트와 상기 이동통신망의 패킷 제어기 사이에 제2 트래픽 채널을 설정하는 과정과,

   상기 억세스 포인트와 상기 이동통신망의 게이트웨이 사이에 제3 트래픽 채널을 설정하는 과정과,

   기지국과 상기 패킷 제어기 사이의 제4 트래픽 채널을 해제하는 과정을 포함하고,

   상기 제2 트래픽 채널을 통해 실시간 트래픽을 전송하고 상기 제3 트래픽 채널을 통해 비실시간 트래픽을 전송함을 특징으로 하는 이동 단말의 핸드 오프를 수행하는 방법.
3. 다수의 이동 단말로 패킷 데이터 서비스와 핸드 오프 서비스를 제공하도록 이동통신망과 무선랜이 하이브리드 접속된 이동통신 시스템의 순방향 패킷 데이터 전송 방법에 있어서,

   상기 이동통신망과 상기 무선랜에 공통으로 접속된 게이트웨이에서 IP(Internet Protocol) 망으로부터 수신된 패킷 데이터의 목적지가 상기 이동통신망인지 상기 무선랜인지 여부를 확인하는 과정과,

   상기 확인 결과 상기 패킷 데이터의 목적지가 상기 무선랜인 경우 상기 게이트웨이가 상기 패킷 데이터의 트래픽 종류를 확인하는 과정과,

   상기 트래픽 종류가 실시간 트래픽인 경우 상기 게이트웨이가 그 하부에 접속된 패킷 제어기를 통해 상기 패킷 데이터를 상기 무선랜의 억세스 포인트로 전송하는 과정과,

   상기 억세스 포인트가 상기 이동 단말로 상기 패킷 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 이동통신 시스템의 순방향 패킷 데이터 전송 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 트래픽 종류가 비실시간 트래픽인 경우, 상기 게이트웨이가 상기 패킷 데이터를 상기 무선랜의 억세스 포인트로 전송하는 과정을 더 포함하는 이동통신 시스템의 순방향 패킷 데이터 전송 방법.
5. 다수의 이동 단말로 패킷 데이터 서비스와 핸드 오프 서비스를 제공하도록 이동통신망과 무선랜이 하이브리드 접속된 이동통신 시스템의 역방향 패킷 데이터 전송 방법에 있어서,

   상기 이동 단말이 억세스 포인트를 통해 상기 무선랜에 접속하는 과정과,

   상기 억세스 포인트가 상기 이동 단말로부터 수신된 패킷 데이터의 트래픽 종류를 확인하는 과정과,

   상기 확인 결과 상기 트래픽 종류가 실시간 트래픽인 경우 상기 억세스 포인트가 상기 패킷 데이터를 상기 이동통신망의 패킷 제어기로 전송하는 과정과,

   상기 패킷 제어기가 상기 억세스 포인트로부터 전송된 패킷 데이터를 상기 이동통신망과 상기 무선랜에 공통으로 접속된 게이트웨이로 전송하는 과정과,

   상기 게이트웨이가 상기 패킷 제어기로부터 전송된 패킷 데이터를 IP(Internet Protocol) 망으로 전송하는 과정을 포함하는 이동통신 시스템의 역방향 패킷 데이터 전송 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 트래픽 종류가 비실시간 트래픽인 경우, 상기 억세스 포인트가 상기 패킷 데이터를 상기 게이트웨이로 전송하는 과정을 더 포함하는 이동통신 시스템의 역방향 패킷 데이터 전송 방법.
7. 다수의 이동 단말로 패킷 데이터 서비스와 핸드 오프 서비스를 제공하도록 이동통신망과 무선랜이 하이브리드 접속된 이동통신 시스템의 게이트웨이 장치에 있어서,

   외부 IP(Internet Protocol) 망과 상기 패킷 데이터를 송수신하기 위한 입출력 인터페이스를 구비한 제1 인터페이스부와,

   상기 이동통신망과 상기 무선랜에 각각 접속되어 상기 패킷 데이터를 송수신하기 위한 입출력 인터페이스를 구비한 제2 인터페이스부와,

   상기 제1 및 제2 인터페이스부 사이에서 상기 패킷 데이터의 전송 경로를 라우팅하고, 상기 패킷 데이터의 순방향 전송 시 상기 패킷 데이터의 트래픽 종류를 확인하여 실시간 트래픽은 상기 이동통신망에 접속된 패킷 제어기로 전송하고, 비실시간 트래픽은 상기 무선랜에 접속된 억세스 포인트로 전송하는 제어부를 포함하며,

   상기 패킷 제어기는, 상기 억세스 포인트와 트래픽 채널이 설정됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 게이트웨이 장치.

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