KR101449720B1 - 베어러 설정 시간을 단축하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

베어러 설정 시간을 단축하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

베어러 설정 시간을 단축하기 위한 방법 및 장치를 개시한다.
단말기(UE)가 유휴 상태에서 액티브 상태로 전환할 때 서빙 게이트웨이(SGW)에서 패킷 게이트웨이(PGW: Packet Data Network Gateway)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR: Modify Bearer Request)를 전송한 후 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)의 수신 여부와 무관하게 무선 기지국(eNB)와 베어러(Bearer)를 설정하여 베어러 설정 시간을 단축시키는 베어러 설정 시간을 단축하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

Description

베어러 설정 시간을 단축하기 위한 방법 및 장치{Method And Apparatus for Reducing Bearer Setup Time}
본 실시예는 베어러 설정 시간을 단축하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아님을 밝혀둔다.
이동통신 시스템에 대한 무선 접속 기술 개발이 계속 진행되고 있다. 3GPP 릴리스(Release) 8에는 'EPC'라는 네트워크 아키텍쳐(Network Architecture)가 기술되어 있다. 'EPC'는 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템을 위한 네트워크 노드들의 집합이다. 'EPC'는 기존 3GPP 시스템 아키텍쳐의 코어 네트워크(Core Network)를 진화시켜, 진화된 무선접속망(Evolved RAN)인 EUTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) 등을 지원한다. 또한, 'EPC'는 패킷망의 효율성을 높이기 위하여 네트워크 노드를 단순화시킨 효율적인 망구조를 갖는다. 'EPC'와 'EUTRAN'을 포함하는 무선 통신 시스템을 EPS(Evolved Packet System)라 한다.
이러한, LTE 네트워크에서는 단말기(UE: User Equipment)가 유휴(Idle) 상태에서 액티브 상태로 전환될 때 보다 빠른 통신을 수행하기 위해서 무선 기지국(eNodB)과 서빙 게이트웨이(SGW: Serving Gateway) 간의 베어러(Bearer) 설정 시간을 단축하기 위한 기술을 필요로 한다.
본 실시예는 단말기(UE)가 유휴 상태에서 액티브 상태로 전환할 때 서빙 게이트웨이(SGW)에서 패킷 게이트웨이(PGW: Packet Data Network Gateway)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR: Modify Bearer Request)를 전송한 후 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)의 수신 여부와 무관하게 무선 기지국(eNodeB)과 베어러(Bearer)를 설정하여 베어러 설정 시간을 단축시키는 베어러 설정 시간을 단축하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 이동성 관리 엔티티(MME: Mobility Management Entity)로부터 단말기(UE: User Element)와 무선 기지국(eNB: eNodeB) 간의 초기 컨텍스트 설정 완료(Initial Context Setup Complete)에 따른 베어러 수정 요청 메시지(MBR: Modify Bearer Request)를 수신하고, 패킷 게이트웨이(PGW: Packet Data Network Gateway)로 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송하는 전송 제어부; 및 상기 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA: Modify Bearer Answer(Request))가 수신되는지의 여부와 무관하게 상기 이동성 관리 엔티티(MME)로 상기 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한 후 상기 무선 기지국(eNB)과 베어러(Bearer)를 설정하는 베어러 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이를 제공한다.
또한, 본 실시에의 다른 측면에 의하면, 서빙 게이트웨이가 베어러를 설정하는 방법에 있어서, 이동성 관리 엔티티(MME)로부터 단말기(UE)와 무선 기지국(eNB: eNodeB) 간의 초기 컨텍스트 설정 완료에 따른 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 수신하는 수신 과정; 패킷 게이트웨이(PGW)로 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송하는 전송 과정; 및 상기 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)가 수신되는지의 여부와 무관하게 상기 이동성 관리 엔티티(MME)로 상기 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송하는 전송 제어 과정; 및 상기 무선 기지국(eNB)과 베어러(Bearer)를 설정하는 설정 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 베어러 설정 시간 단축 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 유휴 상태에서 액티브 상태로 전환할 때 서빙 게이트웨이(SGW)에서 패킷 게이트웨이(PGW)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한 후 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)의 수신 여부와 무관하게 무선 기지국(eNodeB)와 베어러(Bearer)를 설정하여 베어러 설정 시간을 단축시키는 베어러 설정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 사용자가 VoLTE를 이용하는 경우 VoLTE 처리를 위한 별도의 패킷 데이터 네트워크(PDN)가 이용되므로, 결과적으로 복수의 패킷 데이터 네트워크(PDN)가 이용되는 것이므로, 복수의 패킷 데이터 네트워크(PDN)에 대한 복수의 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 수신되는 베어러 수정 응답 신호(MBA)와 무관하게 무선 기지국과 베어러를 설정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 베어러 수정 응답 메시지(MBA)에 대한 지연, 대기 시간 오류 또는 선택적인 응답 시간의 오류와 무관하게 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 이동성 관리 엔티티(MME)로 전송한 후 무선 기지국(eNodeB)과 베어러를 설정하여 결과적으로 베어러 설정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 베어러 설정 시간을 단축하기 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 서빙 게이트웨이(SGW)를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 LTE 네트워크의 각 노드 간의 베어러 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 본 실시예에 따른 베어러 설정 시간을 단축하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 베어러 설정 시간을 단축하기 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 실시예에 따른 베어러 설정 시간을 단축하기 위한 시스템은 단말기(UE: User Equipment)(110), 무선 기지국(eNB: Evolved Node B)(120), 서빙 게이트웨이(SGW: Serving Gateway)(130), 이동성 관리 엔티티(MME: Mobility Management Entity)(132), 홈 가입자 서버(HSS: Home Subscriber Server)(134), 패킷 게이트웨이(PGW: Packet Data Network Gateway)(140), 정책 제공 장치(PCRF: Policy and Charging Rule Function)(150), 가입자 프로파일 저장 장치(SPR: Subscriber Profile Repository)(152) 및 패킷 데이터 네트워크(PDN: Packet Data Network)(160)를 포함한다. 베어러 설정 시간을 단축하기 위한 시스템에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
단말기(110)는 사용자의 키 조작에 따라 네트워크를 경유하여 각종 데이터를 송수신할 수 있는 단말기를 말하는 것이며, 태블릿 PC(Tablet PC), 랩톱(Laptop), 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 스마트폰(Smart Phone), 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant) 및 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal) 등 중 어느 하나일 수 있다.
다시 말해, 단말기(110)는 네트워크를 이용하여 음성 또는 데이터 통신을 수행하는 단말기이며, 패킷 데이터 네트워크(160)와 통신하기 위한 프로그램 또는 프로토콜을 저장하기 위한 메모리, 해당 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하고 있는 장치를 의미한다. 단말기(110)는 패킷 데이터 네트워크(160)와 서버-클라이언트 통신이 가능하다면 그 어떠한 단말기도 가능하며, 노트북 컴퓨터, 이동통신 단말기, PDA 등 여하한 통신 컴퓨팅 장치를 모두 포함하는 넓은 개념이다. 단말기(110)는 'LTE-Uu' 무선 인터페이스를 이용하여 무선 기지국(120)과 접속할 수 있다.
무선 기지국(120)은 LTE를 지원하는 장비로서, 전송 신호의 RF화, 송수신, 신호세기, 품질측정, 기저대역 신호처리 및 채널 카드(Channel Card)(채널 카드 자원관리) 등의 기능을 수행하는 장치이다. 무선 기지국(120)과 EPC(Evolved Packet Core)(즉, 이동성 관리 엔티티(132), 서빙 게이트웨이(130) 및 패킷 게이트웨이(140))를 합쳐서 EPS(Evolved Packet System)라고 칭할 수 있다. 무선 기지국(120)은 LTE 네트워크 내의 전송기를 말하며, 네트워크 내에서 위치 등록, 무선 채널 할당, 핸드오프 등 무선 호 처리에 필요한 제반 기능 등을 수행한다. 무선 기지국(120)은 LTE 네트워크 내에서 신호 채널 중 트래픽 채널을 통해 단말기(110)로부터 통화 요청 신호를 수신하고, 기저대역 신호처리, 유무선 변환, 무선 신호의 송수신 등을 수행하는 장치이다.
또한, 무선 기지국(120)은 단말기(110)에게 무선 인터페이스를 제공하며, 무선 베어러(Bearer) 제어, 무선 수락 제어, 동적 무선 자원 할당, 부하 분산(Load Balancing) 및 셀 간 간섭제어(ICIC)와 같은 무선 자원 관리(RRM) 기능을 제공한다. 여기서, 무선 기지국(120)은 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network)로 확장 적용될 수 있다.
서빙 게이트웨이(130)는 호 트래픽에 대한 트래픽 처리 기능을 수행한다. 서빙 게이트웨이(130)는 설정된 세션에 따라 페이로드 트래픽(Payload Traffic)을 처리하는 세션 컨트롤(Session Control) 및 사용자 플레인(User Plane) 노드로서 무선 기지국(120)와 연동하며 인터(Inter) 핸드오버를 지원한다. 서빙 게이트웨이(130)는 패킷 게이트웨이(140)와 PDP(Packet Data Protocol) 컨텍스트(Context)를 설정하고 터널링(Tunneling)을 이용하여 PDU(Packet Data Unit)를 전달한다. 서빙 게이트웨이(130)와 이동성 관리 엔티티(132)의 분리 구현을 통해 트래픽 증가 또는 제어 신호 증가에 따른 확장이 가능하다.
서빙 게이트웨이(130)는 무선 기지국(120)와 연동하며, LTE망 내 또는 LTE망/3GPP 간의 핸드오버를 지원하고, 패킷 게이트웨이(140)와 EPS 베어러(Bearer)를 설정할 수 있다. 서빙 게이트웨이(130)는 터널링(Tunneling)을 이용하여 PDU(Packet Data Unit)를 전달하고, 이동성 관리 엔티티(132)로부터 전달된 베어러 수정 요청 메시지(MBR: Modify Bearer Request)를 패킷 게이트웨이(140)로 전송할 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 서빙 게이트웨이(130)의 동작에 대해 설명한다. 서빙 게이트웨이(130)는 이동성 관리 엔티티(132)로부터 단말기(110)와 무선 기지국(120) 간의 초기 컨텍스트 설정 완료(Initial Context Setup Complete)에 따른 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 수신한다. 서빙 게이트웨이(130)는 패킷 게이트웨이(140)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한다. 여기서, 베어러 수정 요청 메시지(MBR)는 과금 시작 정보 또는 과금 종료 정보를 포함한다.
서빙 게이트웨이(130)는 패킷 게이트웨이(140)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA: Modify Bearer Answer(Request))가 수신되는지의 여부와 무관하게 이동성 관리 엔티티(132)로 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한 후 무선 기지국(120)과 베어러(Bearer)를 설정한다. 여기서, 베어러 수정 응답 메시지(MBA)는 메시지 수신 완료 정보를 포함한다.
이하, 서빙 게이트웨이(130)가 복수의 패킷 데이터 네트워크와 연동하는 경우의 동작에 대해 설명한다. 서빙 게이트웨이(130)는 단말기(110)가 무선 기지국(120)로 전송한 서비스 요청 메시지(Service Request)에 복수의 패킷 데이터 네트워크(160)를 필요로 하는 정보가 포함된 경우 복수의 패킷 게이트웨이(140)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한다. 서빙 게이트웨이(130)는 복수의 패킷 게이트웨이(140)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)가 수신되는지의 여부와 무관하게 이동성 관리 엔티티(132)로 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한 후 무선 기지국(120)과 베어러를 설정한다.
이하, 단말기(110)가 VoLTE에 대한 서비스를 요청한 경우의 서빙 게이트웨이(130)의 동작에 대해 설명한다. 서빙 게이트웨이(130)는 단말기(110)가 무선 기지국(120)로 전송한 서비스 요청 메시지에 VoLTE(Voice Over LTE) 정보가 포함된 경우 복수의 패킷 게이트웨이(140)로 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한다. 서빙 게이트웨이(130)는 복수의 패킷 게이트웨이(140)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)가 수신되는지의 여부와 무관하게 이동성 관리 엔티티(132)로 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한 후 무선 기지국(120)과 베어러를 설정한다.
VoLTE에 대한 서비스 패킷 게이트웨이와 패킷 데이터 네트워크에 대해 설명하자면, 복수의 패킷 게이트웨이(140)는 패킷을 위한 패킷 게이트웨이와 VoLTE를 위한 패킷 게이트웨이를 포함한다. 패킷을 위한 패킷 게이트웨이는 패킷 처리를 위한 패킷 데이터 네트워크(PDN)와 연동한다. VoLTE를 위한 패킷 게이트웨이는 VoLTE 처리를 위한 패킷 데이터 네트워크(PDN)와 연동한다.
서빙 게이트웨이(130)는 패킷 게이트웨이(140)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한 후 패킷 게이트웨이(140)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대한 정책 제공 장치(150)의 CCA(Create Control-Answer) 메시지에 근거한 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 수신한다. 서빙 게이트웨이(130)는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)에 대한 지연, 대기 시간 오류 또는 선택적인 응답 시간의 오류와 무관하게 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 이동성 관리 엔티티(132)로 전송한 후 무선 기지국(120)과 베어러를 설정한다.
한편, 이동성 관리 엔티티(132), 서빙 게이트웨이(130) 및 패킷 게이트웨이(140)를 포함하여 패킷 코어라 칭할 수 있다. 이러한, 패킷 코어는 EPC를 말한다.
이동성 관리 엔티티(132)는 기본적으로 단말기(110)에 대한 이동성 관리(Mobility Management)를 수행한다. 이동성 관리 엔티티(132)는 위치등록 및 페이징(Paging), 인증 등의 호 제어를 담당하고, 호 트래픽에 대한 데이터 호 제어를 수행한다. 또한, 이동성 관리 엔티티(132)는 가입자 정보 및 단말기(110)의 이동성을 관리하는 노드로서 세션(Session) 관리, 유휴(Idle) 가입자 관리, 페이징(Paging), 가입자 인증 기능 등을 담당한다.
이동성 관리 엔티티(132)는 무선 기지국(120)과 후술하는 서빙 게이트웨이(130) 간의 신호제어를 담당하는 EUTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) 액세스 방식의 교환국이다. 이동성 관리 엔티티(132)는 단말기(110)로부터 인입되는 데이터를 어느 곳으로 라우팅(Routing)할 지의 여부를 결정한다. 이동성 관리 엔티티(132)는 단말기(110)가 유휴 상태에서 액티브 상태로 전환되는 경우 과금 시작 정보 또는 과금 종료 정보를 포함하는 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 서빙 게이트웨이(130)로 전송한다. 또한, 이동성 관리 엔티티(132)는 단말기(110)의 위치 정보 이동에 따른 위치 정보를 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 포함시킬 수 있다. 이동성 관리 엔티티(132)는 베어러 수정 요청(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 수신한다. 이동성 관리 엔티티(132)는 서빙 게이트웨이(130)로부터 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 수신한 경우, 수정된 베어러를 통신 서비스에 이용할 수 있다.
또한, 이동성 관리 엔티티(132)는 E-UTRAN 제어 엔터티로서 사용자 인증과 사용자 프로파일 다운로드를 위하여 홈 가입자 서버(134)와 통신하고, NAS(Non- Access Stratum) 시그널링을 이용하여 단말기(110)에게 EPS 이동성 관리(EMM) 및 EPS 세션 관리(ESM) 기능을 제공한다. 즉, 이동성 관리 엔티티(132)는 NAS 시그널링(EMM, ESM, 보안)을 수행하며, 홈 가입자 서버(134)와 'S6a' 인터페이스를 통해 사용자 인증 및 로밍 기능 제공, ECM 및 EMM 상태 관리, EPS 베어러 관리 등을 수행한다. 홈 가입자 서버(134)는 사용자 프로파일을 갖는 중앙 데이터베이스로서 이동성 관리 엔티티(132)에게 사용자 인증 정보와 사용자 프로파일을 제공한다.
패킷 게이트웨이(140)는 IMS(IP Multimedia Subsystem), 인터넷 등 PDN(Packet Data Network)에 대한 게이트웨이로서 Non-3GPP망에 대한 이동성을 관리하며, 정책 정보에 따른 과금을 수행하며 유해 패킷 차단 등을 담당한다. 또한, 패킷 게이트웨이(140)는 단말기(110)의 IP를 할당하고 외부 인터넷망 및 Non-3GPP망과 연동하는 세션 컨트롤 및 사용자 플레인으로서 패킷 서비스를 위해 서빙 게이트웨이(130) 및 외부망과 라우팅(Routing) 정보를 유지하며 터널링 및 IP 라우팅 기능을 갖는다. 또한, 패킷 게이트웨이(140)는 서빙 게이트웨이(130) 및 외부망으로 PDU를 전달한다. 또한, 패킷 게이트웨이(140)는 단말기(110)를 패킷 데이터 네트워크(160)과 연결해주며 패킷 필터링(Filtering)을 제공한다.
패킷 게이트웨이(140)는 서빙 게이트웨이(130)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 수신한 후 정책 제공 장치(150)로 CCR(Create Control-Request) 메시지를 전송한다. 패킷 게이트웨이(140)는 정책 제공 장치(150)로부터 CCR 메시지에 대응하는 CCA 메시지를 수신한다. 패킷 게이트웨이(140)는 CCA 메시지에 근거한 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 서빙 게이트웨이(130)로 전송한다.
정책 제공 장치(150)는 기 설정된 룰(Rule)을 이용하여 서비스 데이터에 포함된 패킷을 감지하고, 인가된 QoS(Quality of Service)를 적용할 수 있다. 또한, 정책 제공 장치(150)는 결정된 정책 정보와 과금 게이트웨이(미도시)에 의한 과금 제어 기능을 기반으로 동작한다. 즉, 정책 제공 장치(150)는 과금 게이트웨이의 서비스 데이터를 감지하고, QoS 등의 네트워크 제어를 수행할 수 있다. 또한, 정책 제공 장치(150)는 정책 정보 및 과금 제어 엔터티로 정책 정보 제어 결정과 과금 제어 기능을 제공한다. 정책 제공 장치(150)는 생성한 정책 정보를 패킷 게이트웨이(140)로 전송한다.
정책 제공 장치(150)는 패킷 게이트웨이(140)로부터 CCR 메시지를 수신한다. 여기서, CCR 메시지는 IMSI(International Mobile Subscriber Identity), UE IP(User Equipment IP), PDN ID(Packet Data Network ID), QCI(QoS Class Identifier), ARP(Allocation and Retention Priority), APN-AMBR(UL/DL), ECGI(E-UTRAN Cell Global Identifier), TAI(Tracking Area Indicator) 및 서비스 코드 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함한다.
여기서, 'IMSI'는 사용자 고정 ID(가입자 식별자)를 말하며, 'UE IP'는 사용자가 APN(Access Point Name)에서 서비스를 이용할 때 사용할 IP 주소를 말하며, 'PDN ID'는 사용자가 접속할 APN를 말한다. 'QCI', 'ARP', 'APN-AMBR(UL/DL)'는 사용자에 할당된 EPS 베어러 QoS 정보를 말하며, 'ECGI'는 단말기(110)가 위치한 셀을 말하며, 'TAI'는 단말기(110)가 위치한 TA(Tracking Area)를 말한다. 이하, 'QCI', 'ARP', 'APN-AMBR(UL/DL)'에 대해서 설명한다. 'QCI'는 QoS 우선 순위를 정수값인 1 ~ 9로 표현한 것으로 표준에 근거하여 각 값마다 리소스 타입(Resource Type)(GBR 또는 Non-GBR), 우선순위(Priority)(1 ~ 9), 패킷 지연 버젯(Packet Delay Budget), 패킷 오류 손실율(Packet Error Loss Rate)의 특성(값)을 내포하고 있다. 'ARP'(0 ~ 15 중에 하나의 우선순위 값을 가짐)는 LTE 네트워크에 자원이 부족한 상황에서, 새로운 EPS 베어러가 생성되어야 하는 경우 기존 EPS 베어러를 삭제하고 새로운 EPS 베어러를 생성할 것인지, 아니면 새로운 EPS 베어러 생성을 거절할 것인지를 판단하는 파라미터이다. 'APN-AMBR(UL/DL)'는 'MBR(UL/DL)'의 리소스 타입이 'Non-GBR'형인 경우, 모든 'Non-GBR'형 EPS 베어러를 합쳐서 대역폭 제한이 적용될 때를 제어하는 파라미터이다.
가입자 프로파일 저장 장치(152)는 정책 제공 장치(150)에게 가입자 및 가입관련 정보를 전송한다. 이후, 정책 제공 장치(150)는 가입자 및 가입관련 정보를 수신하여 가입자 기반 정책 정보를 생성하거나 과금 규칙을 생성할 수 있다. 패킷 데이터 네트워크(160)는 사업자 외부 또는 내부 IP 망으로서 인터넷이나 IMS와 같은 서비스 기능을 제공한다.
이하, 본 실시예에 따른 LTE 네트워크에서 베어러 설정 시간을 단축하기 위한 시스템의 각 노드들의 유기적 동작 과정에 대해 설명한다.
단말기(110)가 패킷을 전송하기 위해 무선자원을 할당받으면 패킷 전달을 위해 무선 기지국(120), 서빙 게이트웨이(130) 및 패킷 게이트웨이(140) 간에 베어러가 설정되어야 하며, 이는 단말기(110)가 LTE 망에 어태치(Attach)시 할당된다. 단말기(110)가 패킷을 전송하지 않을 경우 무선자원을 절약하기 위해 유휴 모드로 변경되며, 무선 기지국(120)과 서빙 게이트웨이(130) 간의 베어러(도 3의 'S1 베어러' 참조)는 삭제된다.(단, 서빙 게이트웨이(130)와 패킷 게이트웨이(140)의 베어러(도 3의 'S5 베어러')는 계속 유지된다.)
단말기(110)가 패킷을 다시 전송하거나, 외부 네트워크로부터 패킷이 인입되면 다시 무선자원이 할당되고 단말기(110)가 위치한 무선 기지국(120)과 서빙 게이트웨이(130)의 베어러가 재설정된다. 이때, 이동성 관리 엔티티(132)는 서빙 게이트웨이(130)에게 무선 기지국(120)의 정보를 전달하여 베어러를 설정하도록 요청하는 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한다.
서빙 게이트웨이(130)는 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 패킷 게이트웨이(140)에게 전달 또는 미전달할 수 있다. 본 실시예에서는 서빙 게이트웨이(130)가 패킷 게이트웨이(140)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전달하는 것을 기준으로 한다. 패킷 게이트웨이(140)는 수신된 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 근거하여 패킷 게이트웨이(140)가 과금을 하도록 준비하게 되며, 단말기(110)가 유휴 상태일 경우 과금 데이터를 비생성하도록 구현한다. 여기서, 베어러 수정 요청 메시지(MBR)는 과금 시작 정보 또는 과금 종료 정보를 포함한다. 베어러 수정 응답 메시지(MBA)는 메시지 수신 완료 정보를 포함한다. 베어러 수정 요청 메시지(MBR)을 받은 패킷 게이트웨이(140)는 정책 제공 장치(150)에 CCR 메시지를 전송한 후 CCR 메시지에 대응하는 CCA(Create Control-Answer) 메시지를 수신하고 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 서빙 게이트웨이(130)로 전달한다.
서빙 게이트웨이(130)는 비로서 무선 기지국(120)과 자원할당을 하고 이동성 관리 엔티티(132)로 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 이동성 관리 엔티티(132)로 전달하여 패킷을 전달할 수 있다. 만약, VoLTE 서비스를 이용하는 단말기(110)로 가정하면 서빙 게이트웨이(130)는 VoLTE용 패킷 게이트웨이(140)와 일반 패킷 게이트웨이(140) 모두에게 베어러 수정 요청 메시지(MBR)을 전달하고 그 결과를 받아 처리하여야 한다.
도 2는 본 실시예에 따른 서빙 게이트웨이(SGW)를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 실시예에 따른 서빙 게이트웨이(130)는 전송 제어부(210) 및 베어러 설정부(220)를 포함한다. 서빙 게이트웨이(130)에 포함되는 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
전송 제어부(210)는 이동성 관리 엔티티(132)로부터 단말기(110)와 무선 기지국(120) 간의 초기 컨텍스트 설정 완료에 따른 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 수신한다. 전송 제어부(210)는 패킷 게이트웨이(140)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한다. 전송 제어부(210)는 단말기(110)가 무선 기지국(120)로 전송한 서비스 요청 메시지에 복수의 패킷 데이터 네트워크를 필요로 하는 정보가 포함된 경우 복수의 패킷 게이트웨이(140)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한다. 전송 제어부(210)는 단말기(110)가 무선 기지국(120)로 전송한 서비스 요청 메시지에 VoLTE 정보가 포함된 경우 복수의 패킷 게이트웨이(140)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한다.
베어러 설정부(220)는 패킷 게이트웨이(140)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)가 수신되는지의 여부와 무관하게 이동성 관리 엔티티(132)로 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한 후 무선 기지국(120)과 베어러를 설정한다. 베어러 설정부(220)는 복수의 패킷 게이트웨이(140)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)가 수신되는지의 여부와 무관하게 이동성 관리 엔티티(132)로 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한 후 무선 기지국(120)과 베어러를 설정한다. 베어러 설정부(220)는 복수의 패킷 게이트웨이(140)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)가 수신되는지의 여부와 무관하게 이동성 관리 엔티티(132)로 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한 후 무선 기지국(120)과 베어러를 설정한다.
또한, 베어러 설정부(220)는 패킷 게이트웨이(140)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한 후 패킷 게이트웨이(140)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대한 정책 제공 장치(150)의 CCA 메시지에 근거한 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 수신한다. 베어러 설정부(220)는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)에 대한 지연, 대기 시간 오류 또는 선택적인 응답 시간의 오류와 무관하게 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 이동성 관리 엔티티(132)로 전송한 후 무선 기지국(120)과 베어러를 설정한다.
도 3은 본 실시예에 따른 LTE 네트워크의 각 노드 간의 베어러 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 단말기(110)가 패킷 데이터 네트워크(160)에 연결될 때 생성되는 패킷 데이터 네트워크(160) 연결은 다른 이름으로 'EPS 세션'이라고 한다. EPS 세션은 하나 이상의 EPS 베어러를 가지며 정책 제공 장치(150)로부터 서비스 품질(QoS) 정책 정보를 적용받아 EPS 베어러에 적용한다.
하나의 패킷 데이터 네트워크(160)에 대하여 EPS 세션이 갖는 최소한의 기본 베어러를 디폴트(Default) 'EPS 베어러'라 한다. 세션 식별자는 EPS 베어러 설정과 관련된 식별자들을 대상으로 한다. EPS 베어러는 EPS 세션 중 단말기(110)에서 패킷 게이트웨이(140)까지의 트래픽 구간으로 도 3에 도시된 바와 같이 세 구간으로 형성되고 사용자 트래픽은 각 구간에서 구간별 베어러를 통하여 전달된다.
① 단말기(110)와 무선 기지국(120) 구간: '데이터 무선 베어러'(DRB: Data Radio Bearer)
무선 구간인 LTE-Uu 인터페이스 구간으로 사용자 IP 트래픽은 DRB를 통하여 전송된다.
② 무선 기지국(120)과 서빙 게이트웨이(130) 구간: 'S1 베어러'
S1-U 인터페이스 구간으로 사용자 IP 트래픽은 GTP 터널을 통하여 전송된다.
③ 서빙 게이트웨이(130)와 패킷 게이트웨이 구간: 'S5 베어러'
S5 인터페이스 구간으로 사용자 IP 트래픽은 GTP 터널을 통하여 전송된다.
EPS 베어러는 단말기(110)와 패킷 게이트웨이(140)가 종단점이 되는 베어러로 <DRB - S1 베어러 - S5 베어러>로 형성되고, E-RAB(E-UTRAN Radio Access Bearer)는 단말기(110)와 서빙 게이트웨이(130)가 종단점이 되는 베어러로 <DRB - S1 베어러>로 형성된다.
사용자가 LTE 네트워크에 초기 접속할 때 디폴트 EPS 베어러가 설정된 후에 추가로 EPS 베어러가 설정될 경우 이를 데디케이티드(Dedicated) EPS 베어러라 칭하고 데디케이티드 EPS 베어러들은 LBI(Linked EPS Bearer Identity)에 의해 디폴트 EPS 베어러와 결합되어있다.
도 4은 본 실시예에 따른 베어러 설정 시간을 단축하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
단말기(110)는 무선 기지국(120)으로 서비스 요청 메시지를 전송한다(S410). 단계 S410에서 단말기(110)는 유휴 상태에서 액티브 상태로 전환하면서 무선 기지국(120)으로 패킷을 전달하기 위한 서비스 요청 메시지를 전송한다. 다시 말해, 단계 S410에서 단말기(110)가 유휴 상태에서 패킷을 전달하기 위해 서비스 요청 메시지를 이동성 관리 엔티티(132)에 전달하여 무선 기지국(120)와 서빙 게이트웨이(130)의 베어러를 설정하도록 요청한다.
무선 기지국(120)은 이동성 관리 엔티티(132) 단말기(110)로부터 수신한 서비스 요청 메시지를 이동성 관리 엔티티(132)로 전송한다(S412). 이동성 관리 엔티티(132)는 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지(Initial Context Setup Request)를 무선 기지국(120)으로 전송한다(S420). 무선 기지국(120)은 이동성 관리 엔티티(132)로부터 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지를 수신한 후 단말기(110)와 무선 베어러를 확립(Radio Bearer Establishment)한다(S422). 무선 기지국(120)은 단말기(110)와 무선 베어러를 확립한 후 이동성 관리 엔티티(132)로 초기 컨텍스트 설정 완료 메시지를 전송한다(S424).
이동성 관리 엔티티(132)는 서빙 게이트웨이(130)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한다(S430). 단계 S430에서 3GPP 릴리스 EPC 네트워크 아키텍쳐를 참조하는 경우 베어러 수정 요청 메시지(MBR)는 서빙 게이트웨이(130)까지만 전달이 되도록 권고하고 있다. 그러나, 베어러 수정 요청 메시지(MBR)는 필요시 패킷 게이트웨이(140)의 과금 시작 정보, 과금 종료 정보 또는 단말기(110)의 위치 정보의 전달을 목적으로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 정책 제공 장치(150)까지 전달하는 절차로 이용 가능하다.
서빙 게이트웨이(130)는 패킷 게이트웨이(140)로 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한다(S432). 서빙 게이트웨이(130)는 패킷 게이트웨이(140)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)가 수신되는지의 여부와 무관하게 이동성 관리 엔티티(132)로 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한다(S434). 단계 S434에서 멀티 복수의 데이터 네트워크(Multi PDN)의 이용하는 경우, 서빙 게이트웨이(130)는 정책 제공 장치(150)의 CCA 메시지의 근거한 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 수신하고자 하는 경우 대기 시간, 선택적인 응답 시간 오류(시간이 틀리거나 늦을 경우), 신호 버퍼 및 단말기(110)의 핸드오버 등의 동작 상태 충돌의 문제 발생한다. 따라서, 서빙 게이트웨이(130)는 무선 기지국(120)과 베어러를 설정하고자 할 때, 최대 응답 시간만큼 베어러 설정 시간이 늦어지게 된다.
단계 S434에서 서빙 게이트웨이(130)는 서비스 요청 메시지 전송 시 이동성 관리 엔티티(132)로부터 수신한 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대한 응답을 패킷 게이트웨이(140)로부터 수신하기 전에 응답하여 시그널링 충돌, 상태 오류, MABR(Modify Access Bearers Request) 규격 위배의 문제를 해결할 수 있다. 정책 제공 장치(150) 및 패킷 게이트웨이(140)에서 이용되는 베어러 수정 요청 메시지(MBR)의 용도는 과금 및 위치 정보로 한정된다.
단계 S434 이후, 서빙 게이트웨이(130)는 무선 기지국(120)과 베어러를 설정한다. 다시 말해, 서빙 게이트웨이(130)는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)와 무관하게 무선 기지국(120)과 베어러가 설정되므로, 베어러 설정 시간을 단축시키게 된다. 예컨대, 패킷 게이트웨이(140)가 복수 개인 경우, 서빙 게이트웨이(130)는 복수 개의 패킷 게이트웨이(140)로부터 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 모두 수신한 후 무선 기지국(120)과 베어러를 설정하는 것이 아니라, 베어러 수정 응답 메시지(MBA) 수신과 무관하게 이동성 관리 엔티티(132)로 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송하고 무선 기지국(120)과 베어러를 설정한다.
여기서, 베어러 수정 요청 메시지는 과금 시작 정보 또는 과금 종료 정보를 포함하고, 베어러 수정 응답 메시지(MBA)는 메시지 수신 완료 정보를 포함하므로, 사실상 서빙 게이트웨이(130)는 패킷 게이트웨이(140)로부터 정책 제공 장치(150)의 CCA 메시지가 적용된 베어러 수정 응답 메시지를 수신할 필요없이 무선 기지국(120)과 베어러를 설정할 수 있는 것이다.
패킷 게이트웨이(140)는 서빙 게이트웨이(130)로부터 베어러 수정 요청 메시지(MBR)을 수신한 후 정책 제공 장치(150)로 CCR 메시지를 전송한다(S440). S440에서 패킷 게이트웨이(140)는 과금 시작 정보 또는 과금 종료 정보(또는 단말기(110)가 접속한 무선 기지국에 대한 접속 기지국 정보)를 포함하는 CCR 메시지를 정책 제공 장치(150)로 전송한다. 여기서, CCR 메시지는 IMSI, UE IP, PDN ID, QCI, ARP, APN-AMBR(UL/DL), ECGI, TAI 및 접속 기지국 정보(예컨대 단말기(110)가 접속한 위치 a) 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함한다. 이후, 단말기(110)가 유휴 상태에서 액티브 상태로 전환되거나 단말기(110)가 이동하는 경우, 패킷 게이트웨이(140)는 과금 시작 정보 또는 과금 종료 정보, 갱신 접속 기지국 정보(예컨대, 단말기(110)가 접속한 위치 정보)를 포함한 CCR 메시지를 정책 제공 장치(150)로 전송할 수 있다.
패킷 게이트웨이(140)는 정책 제공 장치(150)로부터 CCA 메시지를 수신한다(S442). 단계 S442에서 정책 제공 장치(150)는 생성된 정책 정보를 포함하는 CCA 메시지를 패킷 게이트웨이(140)로 전송한다. 여기서, CCA 메시지는 QCI, ARP, AMBR을 포함한다. 패킷 게이트웨이(140)는 서빙 게이트웨이(130)로 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한다(S450). 여기서, 베어러 수정 응답 메시지(MBA)는 메시지 수신 완료 정보를 포함하므로 서빙 게이트웨이(130)는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)와 관련한 별도의 동작을 수행하지 않아도 무방하다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예는 베어러 설정 분야에 적용되어, 베어러 수정 응답 메시지(MBA)의 수신 여부와 무관하게 무선 기지국(eNB)와 베어러(Bearer)를 설정하여 베어러 설정 시간을 단축시키는 효과를 발생하는 유용한 발명이다.
110: 단말기 120: 무선 기지국
130: 서빙 게이트웨이 132: 이동성 관리 엔티티
134: 홈 가입자 서버 140: 패킷 게이트웨이
150: 정책 제공 장치 152: 가입자 프로파일 저장 장치
160: 패킷 데이터 네트워크
210: 전송 제어부 220: 베어러 설정부

Claims (9)

  1. 이동성 관리 엔티티(MME: Mobility Management Entity)로부터 단말기(UE: User Element)와 무선 기지국(eNB: eNodeB) 간의 초기 컨텍스트 설정 완료(Initial Context Setup Complete)에 따른 베어러 수정 요청 메시지(MBR: Modify Bearer Request)를 수신하고, 패킷 게이트웨이(PGW: Packet Data Network Gateway)로 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송하는 전송 제어부; 및
    상기 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA: Modify Bearer Answer(Request))가 수신되는지의 여부와 무관하게 상기 이동성 관리 엔티티(MME)로 상기 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한 후 상기 무선 기지국(eNB)과 베어러(Bearer)를 설정하는 베어러 설정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송 제어부는 상기 단말기(UE)가 상기 무선 기지국(eNB)로 전송한 서비스 요청 메시지(Service Request)에 복수의 패킷 데이터 네트워크(PDN: Packet Data Network)를 필요로 하는 정보가 포함된 경우 복수의 패킷 게이트웨이(PGW)로 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송하며,
    상기 베어러 설정부는 상기 복수의 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)가 수신되는지의 여부와 무관하게 상기 이동성 관리 엔티티(MME)로 상기 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한 후 상기 무선 기지국(eNB)과 베어러를 설정하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송 제어부는 상기 단말기(UE)가 상기 무선 기지국(eNB)로 전송한 서비스 요청 메시지에 VoLTE(Voice Over LTE) 정보가 포함된 경우 복수의 패킷 게이트웨이(PGW)로 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송하며,
    상기 베어러 설정부는 상기 복수의 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)가 수신되는지의 여부와 무관하게 상기 이동성 관리 엔티티(MME)로 상기 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송한 후 상기 무선 기지국(eNB)과 베어러를 설정하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 패킷 게이트웨이(PGW)는 패킷을 위한 패킷 게이트웨이(PGW)와 VoLTE를 위한 패킷 게이트웨이(PGW)를 포함하며,
    상기 패킷을 위한 패킷 게이트웨이(PGW)는 패킷 처리를 위한 패킷 데이터 네트워크(PDN)와 연동하며, 상기 VoLTE를 위한 패킷 게이트웨이(PGW)는 VoLTE 처리를 위한 패킷 데이터 네트워크(PDN)와 연동하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)는 과금 시작 정보 또는 과금 종료 정보를 포함하며, 상기 베어러 수정 응답 메시지(MBA)는 메시지 수신 완료 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어러 설정부는,
    상기 패킷 게이트웨이(PGW)로 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송한 후 상기 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대한 정책 제공 장치(PCRF: Policy and Charging Rule Function)의 CCA(Create Control-Answer) 메시지에 근거한 상기 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 수신하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어러 설정부는,
    상기 베어러 수정 응답 메시지(MBA)에 대한 지연, 대기 시간 오류 또는 선택적인 응답 시간의 오류와 무관하게 상기 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 상기 이동성 관리 엔티티(MME)로 전송한 후 상기 무선 기지국(eNB)과 베어러를 설정하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  8. 서빙 게이트웨이가 베어러를 설정하는 방법에 있어서,
    이동성 관리 엔티티(MME)로부터 단말기(UE)와 무선 기지국(eNB: eNodeB) 간의 초기 컨텍스트 설정 완료에 따른 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 수신하는 수신 과정;
    패킷 게이트웨이(PGW)로 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송하는 전송 과정; 및
    상기 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)가 수신되는지의 여부와 무관하게 상기 이동성 관리 엔티티(MME)로 상기 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송하는 전송 제어 과정; 및
    상기 무선 기지국(eNB)과 베어러(Bearer)를 설정하는 설정 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 베어러 설정 시간 단축 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전송 과정은 상기 단말기(UE)가 상기 무선 기지국(eNB)로 전송한 서비스 요청 메시지에 VoLTE 정보가 포함된 경우 복수의 패킷 게이트웨이(PGW)로 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 전송하며,
    상기 전송 제어 과정은 상기 복수의 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 상기 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)가 수신되는지의 여부와 무관하게 상기 이동성 관리 엔티티(MME)로 상기 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 전송하는 것을 특징으로 하는 베어러 설정 시간 단축 방법.
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