KR101383294B1 - 데이터 오프로딩 접속을 제어하는 기지국 장치 및 가상화 기지국 시스템 - Google Patents

데이터 오프로딩 접속을 제어하는 기지국 장치 및 가상화 기지국 시스템 Download PDF

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Abstract

기지국은 호 셋업 대상의 가입자 식별 정보가 기 정의된 특정 가입자 식별 정보이면, 로컬 브레이크아웃(Local Breakout) 서비스를 제공한다. 즉 특정 가입자 식별 정보에 대한 데이터는 사업자 네트워크 즉 서빙 게이트웨이→패킷 데이터 네트워크 게이트웨이를 경유하지 않고 직접 인터넷망으로 전달한다.

Description

데이터 오프로딩 접속을 제어하는 기지국 장치 및 가상화 기지국 시스템{BASE STATION AND VIRTUAL BASE STATION SYSTEM FOR CONTROLLLING CONNECTION OF DATA OFFLOADING}
본 발명은 데이터 오프로딩 접속을 제어하는 기지국 장치 및 가상화 기지국 시스템에 관한 것이다.
최근의 무선 통신 시스템은 기본적인 음성 서비스를 제공할 뿐만 아니라, 패킷 방식의 통신 시스템을 이용하여, 데이터 서비스의 제공을 점차적으로 확대하고 있는 실정이다.
일반적으로 데이터 서비스를 사용자에게 제공하는 무선 통신 시스템은 해당 사업자의 네트워크 망을 통하여 패킷을 전송하기 때문에, 서비스를 위한 모든 데이터는 해당 사업자의 네트워크 망으로 집중된다.
또한, 사용자가 접속하고자 하는 인터넷 서버의 위치에 관계없이 패킷 데이터는 무조건 사업자의 네트워크를 거치도록 되어 있기 때문에, 예를 들어 홈 네트워크 서비스를 제공하는 경우, 가정 내에서 발생된 데이터가 사업자 망을 거쳐 다시 가정 내의 네트워크로 돌아오게 되는 불합리함이 존재한다. 즉 기지국에서 인터넷망으로 직접 연결이 가능함에도 불구하고, 사업자 네트워크의 데이터 전송 경로를 사용하여 우회하여야 한다는 문제점이 존재한다.
그러므로, 패킷 데이터가 사업자의 네트워크 망을 거쳐야 할 필요가 없음에도 불구하고 사업자의 네트워크 망을 거치게 됨에 따라 필요없는 부하가 발생하며, 비효율적인 데이터 전달 경로로 인한 전송 지연 등을 겪게 되는 문제점이 있다. 게다가 사용자가 이용하는 데이터의 양이 증가할수록 네트워크에 집중되는 부하가 증가하게 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가입자 식별 정보를 기반으로 데이터 오프로딩 접속을 제어하는 기지국 장치 및 가상화 기지국 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따르면 기지국 장치가 제공된다. 이 장치는, 인터넷망과 직접 연결되어 상기 인터넷망으로 데이터를 전송하는 로컬 브레이크아웃 서비스를 제공하는 로컬 브레이크아웃 서비스부; 및 호 셋업 대상의 가입자 식별 정보가 기 정의된 특정 가입자 식별 정보인지 판단하여 상기 로컬 브레이크아웃 서비스의 제공 여부를 결정하는 판단부를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면 가상화 기지국 시스템이 제공된다. 이 시스템은, 코어 시스템에 연결되어 무선 디지털 신호를 처리하는 가상 서버; 및 서비스 영역에 설치되어 상기 가상 서버와 물리적으로 분리되고, 상기 가상 서버로부터 수신되는 무선 디지털 신호를 변환 및 증폭하는 복수의 무선 유닛을 포함하고,
상기 가상 서버는, 인터넷망과 직접 연결되어 상기 인터넷망으로 데이터를 전송하는 로컬 브레이크아웃 서비스를 제공하는 로컬 브레이크아웃 서비스부; 및 호 셋업 대상의 가입자 식별 정보가 기 정의된 특정 가입자 식별 정보인지 판단하여 상기 로컬 브레이크아웃 서비스의 제공 여부를 결정하는 판단부를 포함한다.
이때, 기지국 장치 및 가상 서버는,
로컬 브레이크아웃 서비스 대상인 가입자 식별 정보를 저장하는 저장부; 및 이동성 관리 객체로부터 초기 컨텍스트 요청 메시지를 수신하고, 상기 이동성 관리 객체에게 초기 컨텍스트 응답 메시지를 전송하여 호 설정을 완료하는 호 연결부를 더 포함하고,
상기 판단부는, 상기 초기 컨텍스트 요청 메시지로부터 추출한 가입자 식별 정보가 상기 저장부에 저장된 로컬 브레이크아웃 서비스 대상의 가입자 식별 정보인지를 판단한다.
또한, 기지국 장치 및 가상 서버는,
상기 초기 컨텍스트 요청 메시지로부터 추출한 가입자 식별 정보가 로컬 브레이크아웃 서비스 대상이 아닌 경우, 데이터를 서빙 게이트웨이-상기 서빙 게이트웨이는 수신한 데이터를 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이를 통하여 상기 인터넷망으로 전송함-로 전송하는 데이터 서비스부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 특정 가입자의 데이터를 코어 네트워크를 경유하지 않고 직접 데이터 네트워크에 전송하므로 단말기에게 효율적인 데이터 전송 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이동통신시스템의 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신시스템의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 및 가상 서버의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 오프로딩 접속 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 데이터 오프로딩 접속을 제어하는 기지국 장치 및 가상화 기지국 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이동통신시스템의 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 이동 단말(UE: User Equipment)(1)은 LTE(Long Term Evolution) 네트워크(2)에 접속하여 데이터 서비스를 제공받는다.
이러한 LTE 네트워크는 패킷 교환(PS: Packet Switch) 방식만을 지원하는 네트워크로서, 기지국(100), 이동성 관리 객체(MME, Mobility Management Entity)(200), HLR(Home Locaion Register)(300), 서빙 게이트웨이(S-GW, Serving Gateway)(400), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(P-GW, Packet Data Network Gateway)(500) 및 인터넷망(600)을 포함한다.
여기서, 기지국(100)은 LTE 네트워크의 무선접속망의 기지국 장치로서, 고출력의 매크로 셀을 관장하는 eNodeB 또는 소출력의 펨토 셀을 관장하는 HeNB를 포함한다.
이러한 기지국(100)은 CS 폴백을 위한 페이징(Paging) 요청, SMS 메시지를 이동 단말(1)로 전달하는 기능, CS 서비스가 가능한 대상 셀(Target Cell)로의 직접 연결 기능을 지원한다.
이동성 관리 객체(MME)(200)는 비액세스 시그널링(Non-Access Signaling, NAS), NAS 시그널링 보안(Signaling Security), 이동 단말(1)의 이동성 관리, 아이들 모드 단말(Idle mode UE)의 위치 관련, 로밍(Roaming) 관련, 인증(Authentication), 베어러 관리(Bearer Management) 등의 기능을 수행한다.
HLR(300)은, 이동 단말(1)의 가입자 정보와 위치 정보를 관리한다.
서빙 게이트웨이(S-GW)(400)는 이동 단말(1)이 기지국(100) 사이의 핸드오버시, 또는 3GPP 무선망 사이를 이동시 이동성 앵커 역할을 수행한다.
패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(P-GW)(500)는 이동 단말(1)의 IP(Internet Protocol) 주소를 할당하고, 코어 망의 패킷 데이터 관련 기능을 수행하며, 3GPP 무선망과 non-3GPP 무선망 사이 이동시 이동성 앵커 역할을 수행한다.
이때, 기지국(100)은 가상화 형태로 구현될 수 있는데, 도 2와 같다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신시스템의 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 이동 단말(UE)(1)은 LTE(Long Term Evolution) 네트워크(2)에 접속하여 데이터 서비스를 제공받는다.
이러한 LTE 네트워크는 가상화 기지국 시스템(700), 이동성 관리 객체(MME)(200), HLR(300), 서빙 게이트웨이(S-GW)(400), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(P-GW)(500) 및 인터넷망(600)을 포함한다.
이때, 이동성 관리 객체(MME)(200), HLR(300), 서빙 게이트웨이(S-GW)(400) 및 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(P-GW)(500)는 도 1에서 설명한 내용과 동일하므로 그 설명은 생략한다.
가상화 기지국 시스템(700)은 복수의 무선 유닛(710) 및 무선 디지털 신호를 처리하는 복수의 디지털 유닛(731)이 집중화된 가상 서버(730)를 포함한다.
여기서, 복수의 무선 유닛(710)은 가상 서버(730)와 물리적으로 분리되어 서비스 지역 즉 셀 사이트(cell site)에 설치되어 있다. 예를 들어, LTE(Long Term Evolution) 망의 각 셀, HSPA(High Speed Packet Access)+망의 각 셀, WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 망의 각 셀마다 각각 설치된다. 이러한 무선 유닛(710)은 해당 디지털 유닛(731)으로 베이스밴드(Baseband) 신호를 전송하고 디지털 유닛(731)으로부터 수신한 디지털 신호를 주파수 대역에 따라 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나로 송수신하는 변환장치와 RF 증폭기로 구성된다.
이때, 복수의 무선 유닛(710)은 매크로 셀 영역에 각각 설치되어 고출력의 전력을 사용하여 매크로 셀을 관장할 수 있다.
또한, 복수의 무선 유닛(710)은, 펨토 셀 영역에 각각 설치되어 소출력의 전력을 사용하여 펨토 셀을 관장할 수 있다. 여기서, 펨토 셀은 셀룰러 시스템에서 매우 작은 범위를 커버할 수 있는 셀을 의미한다.
가상 서버(730)는 범용 서버로서, 무선 유닛(710)으로부터 수신되는 신호를 처리하기 위한 각각의 디지털 유닛(731)을 가상 플랫폼 기반으로 탑재한다. 이러한 각각의 디지털 유닛(731)은 각각의 소프트웨어 즉 LTE 소프트웨어, HSPA+ 소프트웨어, WiMAX 소프트웨어를 오픈 하드웨어 플랫폼 위에 탑재한 형태로 구현된다. 이때, SDR(Software Defined Radio) 기술이 사용될 수 있다. 여기서, 디지털 유닛(731)은 수신된 베이스밴드 신호를 세 개의 계층(Layer) 즉 L1, L2, L3 단계로 처리한다. L1은 물리 계층(Physical Layer), MAC(Medium Access Control) 계층, RLC(Radio Link Control) 계층, PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층을 포함하는 L2 계층, RRC(Radio Resource Control) 계층, GTP(General Tunneling Protocol) 계층, S1AP(S1 Application Part) 계층을 포함하는 L3 계층의 단계로 처리한다.
이러한 가상 서버(730)는 코어 시스템에 연결되어 무선 디지털 신호를 처리하는데, 즉 MME(200) 및 S-GW(400)와 연결되고, 인터넷망(600)과 직접 연결될 수 있다. 여기서, 코어 시스템은 외부망(미도시)과의 접속에 응답하기 위한 요소들로 구성된다.
이상 도 1 및 도 2에서 설명한, 기지국 장치(100) 및 가상 서버(730)는 가입자 프로파일 ID(Subscriber Profile ID)에 따라 데이터 오프로딩(Data Offloading) 접속을 제어한다. 즉 사전에 정해진 특정 가입자 프로파일 ID(SPID)에 대해서는 인터넷망(600)에 직접 전송하여 데이터 서비스를 제공하고, 그 이외의 경우에는 S-GW(400), P-GW(500)를 경유하는 사업자 데이터 네트워크로 접속하여 데이터 서비스를 제공한다.
여기서, 데이터 패킷을 사업자 네트워크의 S-GW(400), P-GW(500)로 전달하지 않고, 인터넷망(600)으로 직접 전달하는 기능을 로컬 브레이크아웃(Local Breakout)이라고 한다.
이때, 기지국 장치(100)는 로컬 브레이크아웃 서비스를 지원하는 플랫폼을 탑재한다.
또한, 가상 서버(730)는 가상 플랫폼을 통해 로컬 브레이크아웃 서비스의 지원이 용이하다.
그러면, 이러한 데이터 오프로딩 접속을 제어하는 기지국(100) 및 가상 서버(700)는 도 3과 같은 공통된 구성을 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 및 가상 서버의 구성을 나타낸 블록도로서, 본 발명의 실시예와 관련된 데이터 오프로딩 접속을 위한 구성만을 간략히 도시한다.
도 3을 참조하면, 기지국(100) 및 가상 서버(700)는 호 연결부(101), 저장부(103), 판단부(105), 로컬 브레이크아웃 서비스부(107) 및 데이터 서비스부(109)를 포함한다.
호 연결부(101)는 MME(200)로부터 호 셋업 대상의 가입자 식별 정보가 포함된 초기 컨텍스트 요청(Initial Context Request) 메시지를 수신하고, MME(200)에게 초기 컨텍스트 응답(Initial Context Response) 메시지를 전송하여 호 설정을 완료한다.
저장부(103)는 로컬 브레이크아웃 서비스 대상인 가입자 식별 정보 즉 가입자 프로파일 ID(Subscriber Profile ID)를 저장한다.
이러한 가입자 프로파일 ID(SPID)는 서로 다른 망간에 상호 연동을 위한 정보를 포함하여 이동 단말(1)을 제어하는 사용되는데, 아이들(Idle) 모드에서 캠프(camp) 우선순위(priorities)를 정의하고, 액티브 모드(active) 모드에서 인터-RAT/인터-주파수 핸드오버를 제어하기 위해 사용된다.
판단부(105)는 호 셋업 대상의 가입자 식별 정보가 기 정의된 특정 가입자 식별 정보 즉 저장부(103)에 저장된 가입자 식별 정보인지 판단한다.
로컬 브레이크아웃 서비스부(107)는 인터넷망(600)과 로컬 브레이크아웃 세션을 설정하고, 이동 단말(1)과 송수신하는 데이터 패킷을 인터넷망(600)으로 직접 전송한다. 즉 데이터 패킷을 사업자 네트워크의 S-GW(400)와 P-GW(500)로 전달하지 않고 인터넷망(600)으로 국지적으로 전달한다.
이러한 로컬 브레이크아웃 서비스부(107)는 자체적으로 S-GW(400)와 P-GW(500)의 일부 기능을 포함하여, IP 할당 기능과, 데이터를 S-GW(400)로 전달하지 않고 인터넷망(600)으로 전달할 수 있는 IP 라우터 기능을 포함하여 로컬 브레이크아웃 서비스를 제공할 수 있다.
데이터 서비스부(109)는 S-GW(400)와 P-GW(500)를 포함하는 사업자 네트워크를 통해 인터넷망(600)과 연결되어 이동 단말(1)과 송수신하는 데이터 패킷을 전송한다. 따라서, 이동 단말(1)은 S-GW(500), P-GW(600)를 경유하는 데이터 전송 경로를 통하여 데이터 서비스를 제공받는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 오프로딩 접속 제어 방법을 나타낸 흐름도로서, 도 3의 구성과 연계하여 설명하고, 도 3과 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 4를 참조하면, 기지국(100) 및 가상 서버(730)의 호 연결부(101)가 MME(200)로부터 초기 컨텍스트 요청(Initial Context Request) 메시지를 수신한다(S101).
판단부(105)는 S101 단계에서 수신한 초기 컨텍스트 요청(Initial Context Request) 메시지에 포함된 가입자 프로파일 ID(SPID)가 저장부(103)에 저장된 ID인지를 판단한다(S103).
이때, 저장된 ID인 경우, 판단부(105)는 로컬 브레이크아웃 서비스 대상으로 판단(S105)한다. 그리고 호 연결부(101)는 MME(200)에게 초기 컨텍스트 응답(Initial Context Response) 메시지를 전송(S107)하여 호 설정을 완료한다(S109).
이후, S101 단계에서 수신된 SPID의 데이터 패킷은 로컬 브레이크아웃 서비스부(107)를 통해 인터넷망(600)으로 직접 전송된다(S111).
한편, S103 단계에서 저장된 ID가 아닌 경우, 호 연결부(101)는 MME(200)에게 초기 컨텍스트 응답(Initial Context Response) 메시지를 전송(S113)하여 호 설정을 완료한다(S115). 이후, S101 단계에서 수신된 SPID의 데이터 패킷은 데이터 서비스부(109)를 통해 S-GW(400)로 전송된다(S117). 그러면, S-GW(400)→P-GW(500)를 포함하는 데이터 경로를 통해 인터넷망(600)으로 전달된다.
여기서, S101 단계 및 S107 단계는 초기 컨텍스트 셋업(Initial Context Setup) 절차로서, 필수적인 전체 초기 UE 컨텍스트 즉 E-RAB 컨텍스트, 보안 키, 핸드오버 제한 리스트, UE 무선 가능성 및 UE 보안 가능성 등을 포함하는 전체 초기 UE 컨텍스트를 설립하는데 목적이 있다. E-RAB의 설립의 경우에, EPC는 초기 컨텍스트 셋업 응답 메시지가 MME에 수신되기 이전에 사용자 데이터를 수신하도록 준비되어야만 한다. 만약, UE 관련된 논리적인 SI 커넥션이 존재하지 않는다면, UE 관련 SI 커넥션은 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지의 수신때 설립되어야 한다. 적어도 하나의 추가적인 E-RAB를 포함하는 새로운 E-RAB 구성을 설계하도록 셋업 리스트 정보가 eNB에 의해 요청되도록 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지는 E-RAB 이내에 포함된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (9)

  1. 인터넷망과 직접 연결되어 상기 인터넷망으로 데이터를 전송하는 로컬 브레이크아웃 서비스를 제공하는 로컬 브레이크아웃 서비스부;
    로컬 브레이크아웃 서비스 대상인 가입자 식별 정보를 저장하는 저장부;
    이동성 관리 객체로부터 초기 컨텍스트 요청 메시지를 수신하고, 상기 이동성 관리 객체에게 초기 컨텍스트 응답 메시지를 전송하여 호 설정을 완료하는 호 연결부;
    상기 초기 컨텍스트 요청 메시지로부터 추출한 가입자 식별 정보가 상기 저장부에 저장된 로컬 브레이크아웃 서비스 대상의 가입자 식별 정보인지를 판단하는 판단부를 포함하고,
    상기 가입자 식별 정보는,
    서로 다른 망간에 상호 연동을 위한 정보를 포함하여 이동 단말을 제어하는데 사용되는 가입자 프로파일 ID(Subscriber Profile ID)를 포함하는 기지국 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초기 컨텍스트 요청 메시지로부터 추출한 가입자 식별 정보가 로컬 브레이크아웃 서비스 대상이 아닌 경우, 데이터를 서빙 게이트웨이-상기 서빙 게이트웨이는 수신한 데이터를 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이를 통하여 상기 인터넷망으로 전송함-로 전송하는 데이터 서비스부
    를 더 포함하는 기지국 장치.
  4. 삭제
  5. 코어 시스템에 연결되어 무선 디지털 신호를 처리하는 가상 서버; 및
    서비스 영역에 설치되어 상기 가상 서버와 물리적으로 분리되고, 상기 가상 서버로부터 수신되는 무선 디지털 신호를 변환 및 증폭하는 복수의 무선 유닛을 포함하고,
    상기 가상 서버는,
    인터넷망과 직접 연결되어 상기 인터넷망으로 데이터를 전송하는 로컬 브레이크아웃 서비스를 제공하는 로컬 브레이크아웃 서비스부;
    로컬 브레이크아웃 서비스 대상인 가입자 식별 정보를 저장하는 저장부;
    이동성 관리 객체로부터 초기 컨텍스트 요청 메시지를 수신하고, 상기 이동성 관리 객체에게 초기 컨텍스트 응답 메시지를 전송하여 호 설정을 완료하는 호 연결부;
    상기 초기 컨텍스트 요청 메시지로부터 추출한 가입자 식별 정보가 상기 저장부에 저장된 상기 로컬 브레이크아웃 서비스 대상인지를 판단하는 판단부를 포함하고,
    상기 가입자 식별 정보는,
    서로 다른 망간에 상호 연동을 위한 정보를 포함하여 이동 단말을 제어하는데 사용되는 가입자 프로파일 ID(Subscriber Profile ID)포함하는 가상화 기지국 시스템.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 초기 컨텍스트 요청 메시지로부터 추출한 가입자 식별 정보가 상기 저장부에 저장된 로컬 브레이크아웃 서비스 대상이 아닌 경우, 데이터를 서빙 게이트웨이-상기 서빙 게이트웨이는 수신한 데이터를 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이를 통하여 상기 인터넷망으로 전송함-로 전송하는 데이터 서비스부
    를 더 포함하는 가상화 기지국 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 무선 유닛은,
    매크로 셀 영역에 각각 설치되어 고출력의 전력을 사용하여 상기 매크로 셀을 관장하는 가상화 기지국 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 무선 유닛은,
    펨토 셀 영역에 각각 설치되어 소출력의 전력을 사용하여 상기 펨토 셀을 관장하는 가상화 기지국 시스템.
KR1020110080294A 2011-08-11 2011-08-11 데이터 오프로딩 접속을 제어하는 기지국 장치 및 가상화 기지국 시스템 KR101383294B1 (ko)

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