KR101091441B1 - 이동통신 시스템 및 패킷 교환 지원 장치의 이동국 위치정보 제공 방법 - Google Patents

이동통신 시스템 및 패킷 교환 지원 장치의 이동국 위치정보 제공 방법 Download PDF

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Abstract

이동통신시스템의 패킷 교환 지원 장치(Serving GPRS Support Node) 및 그의 이동국 위치정보 제공 방법이 개시된다. 패킷 교환 지원 장치는 인터넷의 인터페이스 기능을 수행하는 패킷 교환 관문 장치(Gateway GPRS support Node)에 연결되며 이동국에 패킷호 서비스를 제공한다. 일실시예에 따른 패킷 교환 지원 장치는 이동국으로부터 기지국 제어기를 통해 일정주기로 전송되는 위치 정보 보고 메시지 수신시, 이동국 위치 정보 보고 메시지로부터 이동국의 위치정보를 추출하여 패킷 교환 관문 장치에 전송한다. 패킷 교환 관문 장치는 일정주기로 전송되는 위치정보를 네트워크 망 감시 장치로 전달하여 이동국 별로 누적하여 이동국의 위치변동을 분석하여, 셀 설계를 위한 기초 자료로 활용한다.
GGSN, SGSN, 이동국, 위치정보, PDP

Description

이동통신 시스템 및 패킷 교환 지원 장치의 이동국 위치 정보 제공 방법{MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING LOCATION INFORMATION OF MOBILE STATION OF SERVING GPRS SUPPORT NODE}
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신 시스템에서 패킷 교환 지원 장치의 이동국 위치 정보 제공 방법에 관한 것이다.
이동통신 시스템 중 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)는 유럽식 표준인 GSM(Global System for Mobile communications)에서 진화한 제3세대 이동통신 시스템으로서, GSM의 핵심 기술을 기본으로 하여 무선 접속망(Radio Access Network: RAN)에 WCDMA(Wideband CDMA) 기술을 접목하여 다양한 서비스를 제공하며, 이러한 서비스를 비동기식 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000 서비스라 한다.
UMTS는 이동국(Mobile Statio: MS), MS와 무선 통신하는 기지국(Node B), Node B를 제어하는 기지국 제어기(Radio Network Controller: RNC), RNC를 통해 패킷호 서비스를 제공하는 패킷 교환 지원 장치(Serving GPRS Support Node:　SGSN))와 패킷 교환 관문 장치를 포함한다.
이동통신 시스템의 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 규격에 따르면, MS는 주기적으로 위치정보를 RNC를 통해 SGSN으로 전송하고, SGSN은 MS의 위치정보를 MS 별로 저장 및 갱신한다. SGSN은 MS가 패킷 서비스를 사용하는 경우, 해당 MS의 위치 정보를 GGSN으로 전송하거나, MS의 위치 변동시, 변동된 MS의 위치 정보를 GGSN으로 전송한다.
이와 같이, 종래에는 MS가 패킷 서비스를 이용하거나 MS의 위치 정보가 변경되는 경우에만 SGSN이 MS의 위치정보를 GGSN으로 전송하므로, GGSN은 MS의 위치정보를 위치 이동이 없는 상태에서는 주기적으로 명확하게 확인할 수 없었다.
본 발명은, 이동통신 시스템에서 이동국의 위치 정보를 일정주기로 패킷 교환 관문 장치에 제공하는 이동통신 시스템 및 패킷 교환 지원 장치의 이동국 위치 정보 제공 방법을 제공한다.
본 발명의 이동통신 시스템의 패킷 교환 지원 장치는 이동국으로부터 수신된 이동국 위치 정보 보고 메시지로부터 상기 이동국의 위치정보를 추출하여 상기 패킷 교환 관문 장치에 전송하고, 상기 패킷 교환 관문 장치는 상기 이동국의 위치 정보를 외부의 네트워크 망 감시 장치로 전달한다.
이하 실시예에 의하면, 패킷 교환 관문 장치가 패킷 교환 지원 장치로부터 이동국의 위치 정보를 주기적으로 제공받아 네트워크 망 감시 장치로 전달하여 이동국의 위치변동을 분석하여 분석결과를 셀 설계를 위한 자료로 활용한다.
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 발명이 적용되는 UMTS의 구성을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, UMTS는 이동국(Mobile Station: MS)(10), UMTS 지상 무선 접속 네트워크(UMTS Terrestrial Radio Access Network: UTRAN)(20) 및 코어 네트워크(Core Network: CN)(30)를 포함한다. CN(30)은 외부 망(40)과 연결된다. 외부 망(40)은 PLMN(Public Land Mobile Network), PSTN(Public Switched Telephone Network), ISDN(Integrated Service Digital Network) 또는 인터넷을 포함할 수 있다.
UTRAN(20)은 복수의 기지국(Node B)(21)과 복수의 무선 네트워크 제어기(Radio Network Controller: RNC)(22)를 포함하며, RNC(22)는 기지국(21)의 제어 및 관리를 수행한다.
CN(30)은 논리적으로 회로 교환 영역(Circuit Switched Domain: CS)과 패킷 교환 영역(Packet Switched Domain: PS)으로 나눠지며, UMTS 내의 모든 음성 호(voice call) 및 데이터 연결을 처리하며, 외부 망(40)과의 교환 및 경로 설정을 수행한다. CN(30)은 CS 영역에서의 제어, 관리, 인증 및 암호화 등의 기능을 수행하는 이동 서비스 교환 센터/방문자 위치 등록기(Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register: MSC/VLR)(31), 다른 고정 또는 이동 네트워크와의 연결을 담당하는 MSC 관리자(GMSC)(32), UTRAN(20)와 연결되어 CS 영역에서의 제어, 관리 기능을 수행하는 패킷 교환 지원 장치(Serving GPRS Support Node:　SGSN)(34), 다수의 SGSN(34)에 연결되며 외부 IP 패킷 네트워크(40) 인터페이스인 패킷 교환 관문 장치(Gateway GPRS(General Packet Radio Service) Support Node: GGSN)(35)을 포함한다.
회선 트래픽(Circuit Traffic)은 RNC/Node B(21, 22)를 중심으로 MSC/VLR(31)를 경유하여 처리되고, 패킷 트래픽(Packet Traffic)은 SGSN(Serving GPRS Support Node)(34), GGSN(Gateway GPRS Support Node)(35)을 경유하여 인터넷으로 연결된다. 일실시예에 따라SGSN(34)은 MS(10)의 위치 정보를 일정주기로 GGSN(35)에 제공한다.
SGSN(34)은 비동기망(W-CDMA, UMTS, GPRS 등)에서 패킷 데이터 처리를 수행하는 시스템으로, 음성호를 스위칭하는 MSC(31)에 해당하는 역할을 수행한다. SGSN(34)은 GGSN(35)과 함께 GPRS 망에서 초고속 인터넷 서비스를 가능케 하는 시스템이다. 또한, SGSN(34)은 여러 RNC(22)들과 연결되어 MS(10)의 이동성과 패킷 세션 관리를 담당하며, GGSN(35)과 PDP(Packet Data Protocol) 콘텍스트를 설정하고 터널링을 이용하여 PDU(Protocol Data Unit)를 전달하고 IP 라우팅 기술을 수행하며, MSC/VLR(31)과 연결되어 상호 작용한다.
GGSN(35)은 인터넷(42)에 접속되어 외부 패킷과의 연동을 지원하며, SGSN(34)으로부터의 패킷 데이터 프로토콜(Pack Data Protocol: PDP) 세션 설정 요 청에 의거하여 동작한다. 세션이란 GPRS 서비스에서 하나의 패킷 서비스를 위해 생성되는 PDP 콘텍스트 및 트랙픽 경로 자원 할당 등과 같은 일련의 서비스를 가능하도록 해주는 것이다. SGSN(34)과 GGSN(35) 사이의 인터페이스는 GPRS 터널링 프로토콜(GPRS Tunneling Protocol: GTP)에 기초한다.
도 2는 일실시예에 따른 SGSN(34)의 내부 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, SGSN(34)은 망제어 처리부(Network Control Processor)(341),　억세스망 처리부(Access Network Processor)(342), 패킷 핸들러(343), 저장부(344), SGSN 제어부(345)를 포함한다.
망 제어 처리부(341)는 GTP(GPRS Tunneling Protocol) 메시지를 처리하며, 세션 제어 기능과 SGSN(34)과 GGSN(35) 간의 자원관리 기능을 한다.
억세스망 처리부(342)는 RNC(22)와 연동하여 RANAP(Radio Access Network Application Part) 정합 기능과, SGSN(34)과 RNC(22) 간의 자원 관리 기능을 한다.
패킷 핸들러(Packet Handler)(343)는 트래픽 처리 기능을 하며, 대화형/백그라운드(interactive/background) 서비스와 같은 고정형 서비스(또는 고정형 트래픽 등급)에 대한 실제 트래픽 처리를 수행하며, 이를 망 제어 처리부(341) 및 억세스망 처리부(342)에 제공한다.
저장부(344)는 SGSN제어부(345)의 제어에 따라 MS(10)의 위치 정보를 MS(10)의 이동국 별로 저장한다.
SGSN제어부(345)는 MS(10)로부터 RNC(22)을 통해 전송되는 MS(10)의 위치 정보를 MS별로 저장 및 갱신하며, 일정주기로 MS(10)의 위치정보를 GGSN(35)로 전달한다. 일실시예에 따라, MS(10)의 위치정보는 3GPP Release 6 Protocol 메시지(예컨대, PDP 콘텍스트 업데이트 요청 메시지)의 사용자 위치 정보 파라미터(위치 정보 관련 파라미터)의 데이터로서 표현된다.
SGSN 제어부(345)는 MS(10)의 위치 정보를 GGSN(35)으로 전송하기 위해, 패킷 서비스를 위한 세션 개설 요청을 하는 경우에 전송하는 3GPP GTP Protocol 메시지인 PDP 콘텍스트 생성 요구(Create Packet Data Protocol Context Request) 메시지의 3GPP Release 6 규격의 이동국 위치 정보 파라미터를 이용한다. 콘텍스트가 생성되었다는 것은 MS(10)이 GGSN(35)과 패킷 데이터 서비스를 송수신할 수 있는 경로(Path)가 설정되어 서비스를 받을 수 있는 상태가 되었음을 의미한다.
도 3은 이동통신 시스템의 SGSN(34)에서 PDP 콘텍스트를 활성화하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
SGSN(34)에서 PDP 콘텍스트를 활성화하는 방법은 다음의 단계들을 포함한다. MS(10)는 PDP 콘텍스트 활성화 요구 메시지를 SGSN(34)에 전송한다. PDP 콘텍스트 활성화 요구 메시지에는 QoS 정보, MS(10)와 GGSN(35)의 통로인 터널링을 맺기 위한 파라미터, IP 할당정보, 대역폭 할당 정보가 포함된다. SGSN(34)이 PDP 콘텍스트 생성 요구 메시지를 GGSN(35)에 전송한다. GGSN(35)이 PDP 콘텍스트 생성 응답(Create Packet Data Protocol Context Response) 메시지를 SGSN(34)에 반송한다. 이에 따라, MS(10)와 SGSN(34) 간에 무선 억세스 베어러가 설정된다. 이때, RNC(22)와 SGSN(34) 사이의 무선 억세스 베어러에서 협상된 대역폭이 이전 단계에서 수행한 SGSN(34)과 GGSN(35)사이의 대역폭과 다를 경우, SGSN(34)은 RNC(22)와 협상된 대역폭을 GGSN(35)으로 PDP 콘텍스트 갱신 요구(Update Packet Data Protocol Context Request) 메시지를 통해 전송할 수 있다. GGSN(35)은 PDP 콘텍스트 갱신 응답(Update Packet Data Protocol Context Response) 메시지를 SGSN(34)에 반송한다. GGSN(35)으로부터 반송된 결과가 성공적이면, SGSN(34)은 PDP 콘텍스트 활성화 수락(Activate Packet Data Protocol Context Accept) 메시지를 MS(10)에 반송한다.
GGSN(35)은 무선 자원 할당 및 외부 패킷망과의 게이트웨이(Gateway) 역할을 수행한다. GGSN(35)의 GTP처리부(351)는 SGSN(34)으로부터 전송되는 메시지를 디지털 데이터로 변환한다. 외부망 정합부(352)는 인터넷과의 인터페이스 기능을 수행한다. 저장부(353)는 MS(10)의 이동국 별로 MS 위치정보를 저장한다.
GGSN제어부(354)는 GTP 처리부(351)를 통해 수신한 인터넷 접속 요청에 따라 외부망 정합부(352)를 통해 해당 사이트에 접속하여 데이터를 수신하여 GTP 처리부(351)를 통해 SGSN(34)으로 전송한다.
또한, 일실시예에 따라 GGSN제어부(354)는 GTP 처리부(351)를 통해 수신된 PDP 콘텍스트 갱신 요청 메시지(Update PDP Context Request)로부터 MS의 위치 정보를 추출하여, 저장부(353)에 MS(10)의 이동국 별로 저장한다. GGSN제어부(354)는 PDP 콘텍스트 응답 메시지를 형성하여 GTP 프로토콜 처리부를 통해 SGSN(34)으로 전송한다.
도 1을 참조하면, GGSN(35)에는 통신망 사업자의 네트워크 망 감시 장치(50)가 연결될 수 있다. 네트워크 망 감시 장치(50)는 GGSN(35)에 저장된 MS의 위치 정 보를 제공받아, MS의 위치변동을 실시간으로 파악하여, MS의 수가 변동상태를 분석하여 셀크기를 조절하거나 셀을 추가할 수 있다.
이하에서, MS(10)가 RNC(22)를 통해 위치정보 보고 메시지를 주기적으로SGSN(34)으로 전송함에 따라, SGSN(34)이 GGSN(35)으로 MS(10)의 위치정보를 전송되는 예를 보인다. 도 4를 참조하면, MS(10)은 일정주기로 위치정보를 보고하기 위한 라우팅 에리어 갱신 요청 메시지(Routeing Area Update Request)를 SGSN(34)으로 전송하고(S1), 본 실시예에 따라, SGSN(34)은 PDP 콘텍스트 갱신 요청 메시지(Update PDP Context Request)를 GGSN(35)으로 전송하고(S2), GGSN(35)은 PDP 콘텍스트 갱신 요청 수락 메시지(Update PDP Context Response)를 SGSN(34)으로 전송한다(S3).
SGSN(34)은 PDP 콘텍스트 갱신 요청 수락 메시지를 수신하면, MS(10)의 이동상태를 나타내는 위치정보를 등록하기 위해, 위치이동후 MS(10)에 통신서비스를 제공할 제2 MSC/VLR(31')에 위치갱신 요청 메시지(Location Update Request)를 전송한다(S4). 제2 MSC/VLR(31')는 HLR(33)에 위치갱신 메시지(Location Update)를 전송한다(S5). HLR(33)은 위치 이동전 MS(10)에 통신서비스를 제공하던 제1 MSC/VLR(31)와 위치정보 제거/응답 메시지(Cancel Location/Cancel Location Ack)를 송수신(S6, S7)한 후, 제2 MSC/VLR(31')와 MS 가입자 정보 삽입/수락 메시지(Insert Subscriber Data/Insert Subscriber Data Ack)를 송수신(S9, S10)한 후, 제2 MSC/VLR(31')에 위치갱신 수락 메시지(Update Location Ack)를 전송한다(S8). 이후, 제2 MSC/VLR(31')는 위치정보 갱신 수락 메시지를 SGSN(34)에 전송한다(S11). SGSN(34)은 라우팅 영역 갱신 수락 메시지(Routeing Area Update Accept)를 MS(10)로 전송한다(S12).
이러한 구성에 의하여, GGSN(35)은 MS(10)의 위치 정보를 네트워크 망 감시 장치로 전달하여 MS들의 위치변동을 파악하여, 셀 설계시 활용할 수 있다.
본 발명 및 그 다양한 기능적 구성요소들은 특정 실시예들로 설명되었으나, 본 발명은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있으며, 시스템, 서브시스템, 구성요소들 또는 이들의 서브 구성요소들로 활용될 수 있음을 이해해야 한다.　 소프트웨어로 구현되는 경우, 본 발명의 요소들은 필요한 작업들을 수행하기 위한 명령어들/코드 세그먼트들이다.　 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 가능 매체와 같은 머신 판독 가능 매체, 컴퓨터 프로그램 제품 내에 저장될 수 있으며, 또는 캐리어 웨이브로 구체화되는 컴퓨터 데이터 신호 또는 캐리어에 의해 변조된 신호에 의해 전송 매체 또는 통신 링크를 통해 전송될 수 있다.　 머신 판독 가능 매체 또는 프로세서 판독 가능 매체는 머신(예컨대, 프로세서, 컴퓨터 등)에 의해 판독되고 실행 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송할 수 있는 임의의 매체를 포함할 수 있다.
또한, 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 일실시예에 따른 이동통신 시스템의 구성을 보이는 개략도.
도 2는 도 1의 SGSN과 GGSN의 내부 구성을 보이는 개략도.
도 3은 이동통신 시스템에서 PDP 콘텍스트 생성 과정을 보이는 개략도.
도 4는 일실시예에 따른 SGSN이 GGSN으로 이동국의 위치정보를 전송하기 위한 메시지 흐름도이다.

Claims (8)

  1. 패킷 교환 관문 장치를 통해 인터넷에 접속되어 패킷호 서비스를 제공하는 패킷 교환 지원 장치를 포함하는 이동통신 시스템으로서,
    상기 패킷 교환 지원 장치는 이동국으로부터 수신된 이동국 위치 정보 보고 메시지로부터 이동국 위치정보를 추출하여 패킷 데이터 프로토콜 콘텍스트를 활성화하여 상기 패킷 교환 관문 장치에 전송하고,
    상기 패킷 교환 관문 장치는 상기 위치정보를 상기 이동국별로 누적 저장하는, 이동통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동국 위치 정보는 3GPP((3rd Generation Partnership Project) 규격의 패킷 데이터 프로토콜 콘텍스트 갱신 요청 메시지(Update PDP Context Request)의 파라미터로서 상기 패킷 교환 관문 장치로 전송되는, 이동통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동국 위치 정보는 상기 패킷 교환 지원 장치가 패킷 서비스를 위한 세션 개설 요청시 상기 패킷 교환 관문 장치로 전송하는 패킷 데이터 콘텍스트 생성 요구(Create Packet Data Protocol Context Request) 메시지의 위치정보 파라미터로서 상기 패킷 교환 관문 장치로 전송되는, 이동통신 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 패킷 교환 지원 장치는,
    상기 메시지로부터 이동국의 위치 정보를 추출하여, 이동국의 식별번호 별로 저장하는, 이동통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패킷 교환 지원 장치는 이동국의 위치정보를 일정주기로 상기 패킷 교환 관문 장치로 전송하는, 이동통신 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패킷 교환 관문 장치로부터 이동국 위치정보를 전송받아 이동국 별로 누적하여 이동국의 위치변동을 분석하는 네트워크 망 감시 장치를 더 포함하는, 이동통신 시스템.
  7. 이동통신 시스템에서 패킷 교환 관문 장치를 통해 인터넷에 접속되어 패킷호 서비스를 제공하는 패킷 교환 지원 장치의 위치정보 제공 방법으로서,
    상기 패킷 교환 지원 장치가 이동국으로부터 수신된 이동국 위치 정보 보고 메시지로부터 위치정보를 추출하여 패킷 데이터 프로토콜 콘텍스트를 활성화하여 상기 패킷 교환 관문 장치에 전송하는 단계를 포함하는 패킷 교환 지원 장치의 위치정보 제공 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패킷 교환 관문 장치가 상기 위치정보를 네트워크 망 감시 장치로 전달하는 단계를 더 포함하는 패킷 교환 지원 장치의 위치정보 제공 방법.
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