KR101474071B1 - 이종망 환경에서의 페이징 방법 및 이동통신 시스템 - Google Patents

Abstract

이종망 환경에서의 페이징 방법 및 이동통신 시스템이 개시된다. 이동통신 시스템은, 단말의 위치 정보와 함께, 상기 단말의 셀룰러 모드(cellular mode)에 대한 전원 상태 및 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망 정보를 등록하는 위치 등록기(location register); 및 상기 단말에 대한 페이징(paging) 요청 시 상기 셀룰러 모드에 대한 전원 상태 및 상기 이종망 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 셀룰러 기지국 또는 이종망을 통해 상기 단말에 대한 페이징을 수행하는 이동교환국(mobile switching center)을 포함할 수 있다.

Description

이종망 환경에서의 페이징 방법 및 이동통신 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PAGING IN HETEROGENEOUS NETWORK ENVIRONMENTS}

본 발명의 실시예들은 이종망 환경에서 페이징 및 착신호 서비스 연결을 위한 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

이동통신 시스템의 한정된 무선 자원으로 많은 가입자에게 이동통신 서비스를 제공하기 위해서는 무선 자원의 효율이 높아져야 한다. 최근에는, 무선 자원의 효율을 높이기 위한 방법의 일환으로 가입자 위치를 효율적으로 추적할 수 있는 위치등록 방법과, 페이징 방법의 개선이 지속적으로 모색되고 있다.

페이징(paging)이란, 이동통신망에서 착신 가입자의 이동통신 단말기로 착신 호가 발생하면 이를 해당 가입자에게 연결해주기 위해 이동통신 시스템이 위치영역(Location Area) 내의 기지국(Base Station)을 통하여 페이징 메시지를 보내고, 페이징 메시지를 수신한 해당 가입자의 이동통신 단말기에서는 페이징 응답을 보내 호를 연결시켜 주는 일련의 과정을 말한다.

이동통신 시스템에서는, 발신 가입자가 착신 가입자와 통화하기 위해 착신 가입자에게 착신 호를 요구하는 경우, 우선 페이징 절차를 통해 해당 착신 가입자를 찾은 다음 호를 연결함으로써 발·착신 가입자 간의 통화가 이루어지도록 하고 있다.

한국공개특허 제10-2000-0071706호(공개일 2000년 11월 25일)에는 무선 통신 시스템에서 이동 단말을 페이징 하는 기술이 개시되어 있다.

본 명세서에서는 이종망 중심의 통신 메커니즘을 위한 페이징 기술을 제안한다.

이종망을 통해 단말의 음성 및 데이터 트래픽을 지원할 수 있는 이종망 중심의 통신 메커니즘을 제공한다.

이종망 환경에서 보다 구체적 사용자 위치 정보를 제공하여 페이징 오버헤드(paging overhead)를 감소시킬 수 있는 페이징 기술을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 단말의 위치 정보와 함께, 상기 단말의 셀룰러 모드(cellular mode)에 대한 전원 상태 및 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망 정보를 등록하는 위치 등록기(location register); 및 상기 단말에 대한 페이징(paging) 요청 시 상기 셀룰러 모드에 대한 전원 상태 및 상기 이종망 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 셀룰러 기지국 또는 이종망을 통해 상기 단말에 대한 페이징을 수행하는 이동교환국(mobile switching center)을 포함하는 이동통신 시스템이 제공된다.

일 측면에 따르면, 상기 이종망 정보는 상기 단말과 접속 가능한 근거리 통신망(LAN)의 식별 정보를 포함할 수 있다.

다른 측면에 따르면, 상기 이종망 정보는 상기 단말과 접속 가능한 WiFi AP(access point), 피코 셀(pico cell), 및 펨토 셀(femto cell) 중 적어도 하나의 식별 정보를 포함할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 위치 등록기는, 상기 단말이 이종망과의 접속 정보가 변경되는 시점마다 상기 이종망 정보를 업데이트 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 위치 등록기는, 상기 단말이 새로운 이종망에 접속하는 경우, 및 상기 이종망과의 접속이 끊어지는 경우 중 적어도 하나의 시점에 상기 이종망 정보를 업데이트 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 이동교환국은, 상기 단말의 셀룰러 모드가 온(on) 상태인 경우, 상기 이종망 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 셀의 셀룰러 기지국을 추적하고 상기 셀룰러 기지국에 핀포인트(pin-point) 하여 상기 단말에 대한 페이징을 수행할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 이동교환국은, 상기 단말과 접속 가능한 이종망의 식별 정보 별로 상기 이종망을 관할하는 셀룰러 기지국의 식별 정보가 맵핑된 LUT(look-up table)를 이용하여 상기 셀룰러 기지국을 추적할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 이동교환국은, 상기 단말의 셀룰러 모드가 오프(off) 상태인 경우, 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망에 핀포인트 하여 상기 단말에 대한 페이징을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 단말에 대한 페이징을 수행하는 방법은, 위치 등록기에서, 상기 단말의 위치 정보와 함께, 상기 단말의 셀룰러 모드에 대한 전원 상태 및 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망 정보를 등록하는 위치 등록 단계; 상기 단말의 위치 정보에 따른 이동교환국에서, 상기 단말에 대한 페이징 트래픽이 발생하면 상기 위치 등록기를 통해 상기 단말의 셀룰러 모드에 대한 전원 상태 및 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망 정보를 확인하는 정보 확인 단계; 및 상기 이동교환국에서, 상기 셀룰러 모드에 대한 전원 상태 및 상기 이종망 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 셀룰러 기지국 또는 이종망을 통해 상기 단말에 대한 페이징을 수행하는 페이징 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 이동통신망에서 단말의 위치 정보를 등록하는 시스템은, 상기 단말에 대한 페이징을 수행하는 이동교환국; 및 상기 단말의 셀룰러 기지국 간 이동 시 상기 이동교환국을 통해 상기 단말의 위치 정보를 등록하는 위치 등록기를 포함할 수 있으며, 이때 상기 위치 등록기는, 상기 단말의 위치 정보와 함께, 상기 단말의 셀룰러 모드에 대한 전원 상태 및 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망 정보를 등록하되, 상기 단말이 이종망과의 접속 정보가 변경되는 시점마다 상기 이종망 정보를 업데이트 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 확장된 개념의 위치 등록기(enhanced location register)를 이용하여 이종망을 통해 단말의 음성 및 데이터 트래픽을 지원함으로써 셀룰러 트래픽 오프로딩(cellular traffic offloading) 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 이종망을 통한 음성(VoIP) 및 데이터 착신호(terminating call) 연결을 지원함으로써 사용자에게 셀룰러 네트워크에 비해 음성 및 데이터 통신 요금을 절감할 수 있는 기회를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 이동교환국(MSC: mobile switching center)가 담당하는 광범위한 지역(large area)에서 기지국(base station)이나 AP(access point)가 커버하는 특정 지역(specific area)으로 보다 정확한 위치 정보를 제공함으로써 보다 구체적인 사용자 위치정보를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 페이징 영역을 보다 좁은 영역으로 핀-포인트(pin-point) 함으로써 페이징 과정에서의 필요한 전력과 무선 트래픽 등의 오버헤드를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 단말의 셀룰러 모드(cellular mode)가 오프 상태인 경우 근거리 통신망을 이용하여 페이징 정보를 수신할 수 있도록 지원함으로써 셀룰러 네트워크의 대기 소모전력을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 셀룰러 네트워크보다 에너지 효율이 높은 이종망을 사용함으로써 단말의 배터리 사용 시간을 증대시킬 수 있다.

도 1은 셀룰러 네트워크의 에너지 효율을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 2는 셀룰러 네트워크와 이종망의 에너지 효율을 비교한 그래프이다.
도 3은 HLR(home location register)과 VLR(visitor location register)의 구성 요소를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 확장된 LR의 구성 요소를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 확장된 LR을 HLR에 적용한 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 확장된 개념의 HLR을 이용한 페이징 정보 교환 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 기존의 셀룰러 네트워크를 통한 페이징 절차를 도시한 순서도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 확장된 개념의 HLR을 이용한 셀룰러 페이징 절차를 도시한 순서도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 이종망을 통한 페이징 절차를 도시한 순서도이다.
도 12는 LTE 네트워크 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예들은 가입 단말 간의 페이징을 수행하기 위한 이동통신 시스템에 적용될 수 있다.

도 1은 셀룰러 네트워크, 예컨대 3G의 에너지 효율을 설명하기 위한 도면으로, 64바이트 패킷을 1초 간격으로 핑(ping) 할 때 소모되는 전력량을 도시한 것이다.

일반적인 스마트폰은 디스플레이와 망과의 통신에 대부분의 전력이 소모되며, 무선 채널을 해제하고 통신을 하지 않는 슬립 모드(sleep mode)의 아이들(idle) 상태와, 무선 채널을 점유하고 일반적인 데이터 전송이 진행되는 DCH(dedicated channels) 상태로 구분될 수 있다.

이때, 스마트폰은 셀룰러 네트워크에 대한 연결 상태 유지를 위해 데이터 전송과 무관하게 전력을 소모하게 되며, 슬립 모드 상태의 소모 전력 또한 데이터 전송 시의 50%에 달하게 된다.

도 2는 셀룰러 네트워크와 이종망의 에너지 효율을 비교하기 위한 도면으로, 3G, GSM(global system for mobile communication), WiFi를 각각 이용한 데이터 다운로드 시 데이터 사이즈에 따른 에너지 소모량을 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, WiFi의 단위 패킷 전송에 필요한 전력은 3G의 10~20% 수준에 불과하며, 데이터 크기가 증가함에 따라 WiFi의 에너지 효율이 증가함을 알 수 있다. WiFi 환경에서의 스캐닝(scanning)과 연계(association)에 소모되는 에너지(도 2의 그래프 중 'WiFi+SA(Scanning and Association)'에 해당되는 그래프 참고)를 고려하더라도 WiFi의 에너지 효율이 3G에 비해 높음을 알 수 있다.

본 실시예에서는 셀룰러 네트워크에 비해 비교적 에너지 효율이 높은 이종망을 통해 단말의 음성 및 데이터 트래픽을 지원할 수 있다.

먼저, 이동통신 시스템의 페이징을 위한 확장된 LR(enhanced location register)의 구성 요소를 설명하면 다음과 같다. 본 실시예에서 확장된 LR은 단말의 위치 정보를 BS(base station) 수준으로 구체화 하기 위하여 이종망 ID 정보를 추가한 것이다.

도 3은 HLR(home location register)(310)과 VLR(visitor location register)(320)의 구성 요소를 도시한 것이다.

도 3에 도시한 바와 같이, HLR(310)에서는 단말 정보(고유 번호(IMSI), 폰 번호(MS ISDN)), 위치 정보(VLR ISDN, MSC ISDN), 셀룰러 모드에 대한 전원 상태, 기타 서비스 정보를 제공할 수 있고, VLR(320)에서는 단말 정보(고유 번호(IMSI), 폰 번호(MS ISDN)), 위치 정보(MSC ISDN, LAI(Local area identification)), 기타 서비스 정보를 제공할 수 있다.

상기한 HLR(310)과 VLR(320)의 구조에 따르면, 이동통신 시스템에서는 해당 단말의 HLR(310)은 현재 단말이 위치한 VLR 정보를 제공할 수 있고, 이에 해당 VLR(320)에 저장된 MSC 혹은 LAI 정보를 바탕으로 페이징을 처리할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 확장된 LR의 구성 요소를 도시한 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서의 확장된 LR(410)은 도 3을 통해 설명한 HLR(310) 또는 VLR(320)에 단말이 현재 접속 중인 이종망 ID 정보를 나타내는 필드(field)(401)가 추가 구성될 수 있다.

이종망 ID의 필드(401)에는 WiFi는 물론, 피코 셀(Pico cell), 펨토 셀(Femto cell) 등의 이종망이 적용될 수 있다. 단말이 다수의 네트워크에 접속 가능한 경우 사용자의 QoS, 채널 상태 등을 고려하여 최적의 네트워크를 선택할 수 있다.

상기한 확장된 LR(410)의 구조에 따르면, 이동통신 시스템에서는 단말이 셀룰러 네트워크에 접속 시(셀룰러 모드가 온 상태인 경우), LR(410)의 추가 필드(401)에 저장된 이종망 ID를 기반으로 BS ID를 추적하고 해당 BS에 핀-포인트를 하여 페이징을 처리할 수 있다. 한편, 이동통신 시스템에서는 단말이 셀룰러 네트워크에 접속되지 않은 경우(셀룰러 모드가 오프 상태인 경우) 이종망을 통한 페이징 및 착신호 서비스(예컨대, VoIP 기반의 음성 통화, 메신저 서비스 등)를 제공할 수 있다.

본 실시예에서의 확장된 LR에 대한 데이터 운영 방법으로는 이종망 ID 정보를 통해 해당 BS의 ID 정보를 맵핑(mapping)할 수 있다. 일 예로, LUT(look-up table)를 이용하여 이종망 ID를 기반으로 BS ID 정보를 맵핑시킬 수 있다. 이는, 별도의 BS ID 정보에 대한 업데이트가 필요하지 않으므로 확장된 LR의 위치 정보 업데이트에 요구되는 업링크 트래픽 로드(uplink traffic load)를 감소시킬 수 있다. 또한, 확장된 LR에 BS ID를 기록하기 위한 필드를 별도로 두지 않아도 되므로 확장된 LR에 요구되는 데이터 용량을 줄일 수 있다. 이때, 단말이 이종망에 접속되어 있지 않아 BS ID 정보를 얻을 수 없는 경우에는 특정 BS에 핀-포인트 하지 않고 기존 방식으로 페이징을 처리할 수 있다.

그리고, 이종망 ID는 단말의 이종망 접속 정보가 변경되는 시점마다 업데이트 될 수 있다. 이는, 단말의 셀룰러 모드가 오프 상태일 때 WiFi AP 또는 피코/펨토 BS의 ID 기반으로 페이징이 이루어지므로 접속 정보가 변경되는 시점마다 업데이트 하여 신뢰할 수 있는 AP ID정보를 유지할 수 있으며, 이를 통해 이종망을 통한 페이징의 정확성을 보장할 수 있다. 이종망 ID 정보에 대한 업데이트가 필요한 시점은 단말이 새로운 WiFi AP(또는 피코/펨토 BS)에 접속하는 경우(association), 그리고 단말과 WiFi AP(또는 피코/펨토 BS) 간의 접속이 끊어지는 경우(disassociation) 등이 그에 해당될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 확장된 LR을 HLR에 적용한 예를 도시한 것이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 일 예에서는 단말 정보(IMSI, MS ISDN), 위치 정보(VLR ISDN, MSC ISDN), 셀룰러 모드 전원 상태로 구성된 HLR(510)에 이종망 ID 정보(WiFi AP ID, Pico ID, Femto ID 등)(501)가 HLR(510)의 구성 요소로서 추가될 수 있다. 이종망의 종류로는 통신 시나리오에 따라 WiFi(IEEE 802.11 WLAN), 혹은 Pico/Femto cell이 사용될 수 있다.

이때, VLR(520)에는 도 3을 통해 설명한 기존 시스템과 동일하게 단말 정보(IMSI, MS ISDN), 위치 정보(MSC ISDN, LAI ID), 기타 서비스 정보가 구성 요소로 포함될 수 있다.

이하에서는 도 5를 통해 설명한 HLR과 VLR을 이용하여 페이징 정보를 교환하는 절차를 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 확장된 개념의 HLR을 이용한 페이징 정보 교환 방법을 도시한 순서도이다.

특정 단말에 대한 페이징 트래픽이 발생하면 해당 단말의 홈 이동교환국(MSC)이 HLR에서 단말의 셀룰러 모드 전원상태를 확인할 수 있다(S601~S602).

홈 이동교환국에서는 해당 단말의 셀룰러 모드가 온 상태인 경우 HLR에서 단말의 이종망 ID 정보(WiFi AP ID, Pico ID, Femto ID)를 확인할 수 있다(S603~S604).

HLR에 하나 이상의 이종망 ID 정보가 존재하는 경우(즉, 이종망에 접속(association)되어 있는 상태), 이종망 ID 정보를 기반으로 셀룰러 BS ID를 추적할 수 있다(S605~S606).

이종망과 셀룰러 네트워크 중에서 각 네트워크의 채널 상태, 사용자의 QoS 등을 고려하여 최적의 네트워크를 선택할 수 있으며, 이때 선택된 네트워크를 통해 해당 영역에 핀-포인트 하여 페이징을 처리할 수 있다(S607~S608). 이때, 페이징 한 영역 내에서 단말의 응답이 있는지 여부를 확인하고 해당 영역 내에서 단말의 응답이 있을 경우 해당 네트워크를 통해 착신호 서비스를 연결할 수 있다(S609~S610).

단계(S605)의 결과 HLR에 이종망 ID 정보가 존재하지 않거나(즉, 이종망에 미접속(association) 상태), 단계(S609)의 결과 페이징 한 영역 내에서 단말의 응답이 없을 경우, 기존 방식으로 페이징을 처리할 수 있다(S611).

단계(S611)를 통해 페이징 한 영역 내에서 단말의 응답 여부를 확인하여(S612) 그 결과에 따라 셀룰러 네트워크를 통해 착신호 서비스를 연결하거나(S610), 더 이상 페이징을 하지 않고 단말의 응답이 없음을 알릴 수 있다(S613).

한편, 홈 이동교환국에서는 단말의 셀룰러 모드가 오프 상태인 경우 HLR에서 단말의 이종망 ID 정보를 확인하고 HLR에 하나 이상의 이종망 ID 정보가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다(S614~S615).

단계(S615)의 결과 HLR에 하나 이상의 이종망 ID 정보가 존재하는 경우 이종망 네트워크 중에서 각 네트워크의 채널 상태, 사용자의 QoS 등을 고려하여 최적의 이종망 네트워크를 선택할 수 있으며, 이때 선택된 이종망을 통해 해당 영역에 핀-포인트 하여 페이징을 처리할 수 있다(S616~S617). 이때, 페이징 한 영역 내에서 단말의 응답이 있는지 여부를 확인하고 해당 영역 내에서 단말의 응답이 있을 경우 해당 이종망 네트워크를 통해 착신호 서비스를 연결할 수 있다(S618~S619).

단계(S615)의 결과 HLR에 이종망 ID 정보가 존재하지 않거나 단계(S618)의 결과 페이징 한 영역 내에서 단말의 응답이 없을 경우, 더 이상 페이징을 하지 않고 단말의 응답이 없음을 알릴 수 있다(S613).

기존 방식의 셀룰러 페이징 절차는 도 7에 도시한 바와 같이 발신 측 홈 이동교환국(origination system)(701)에서 목표 단말(703)이 위치한 홈 이동교환국(terminating system)(702) 관할의 모든 셀에 동시에 페이징을 수행하기 때문에 높은 오버헤드가 발생하게 된다.

이에 반하여, 본 발명에서 제안한 셀룰러 페이징 절차는 도 8에 도시한 바와 같이 발신 측 홈 이동교환국(801)으로부터 목표 단말(803)에 대한 페이징 트래픽이 발생하면 해당 단말(803)의 홈 이동교환국(802)에서 확장된 HLR(810)을 이용하여 목표 단말(803)이 현재 접속 중인 이종망 ID 정보를 기반으로 셀룰러 BS ID를 추적할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 목표 단말(803)의 이종망 ID 정보를 이용하여 목표 단말(803)이 위치한 특정 셀을 찾아 해당 셀만을 대상으로 페이징을 수행하게 되므로 페이징 오버헤드를 현저히 줄일 수 있다.

또한, 본 실시예에서 단말의 셀룰러 모드가 오프 상태인 경우에는 이종망을 통해 직접 해당 AP를 대상으로 페이징 및 착신호 서비스 연결을 수행할 수 있다. 도 9를 참조하면, 목표 단말(803)이 현재 셀룰러 기지국(910)에 접속되어 있지 않고 이종망(920)에 접속되어 있는 경우, 이때 셀룰러 기지국(910)에서는 이종망 ID를 기반으로 하여 페이징 시그널(paging signal)을 백홀 네트워크(back haul network)를 통해 해당 이종망 기지국(920)으로 전달할 수 있으며, 이에 이종망 기지국(920)에서는 목표 단말(803)에 대한 페이징을 수행할 수 있다. 일 예로, WiFi를 통한 페이징 및 착신호 서비스 연결 절차는 도 10과 같으며, Pico 또는 Femto 셀을 통한 페이징 및 착신호 서비스 연결 절차는 도 11과 같다.

상기에서는 셀룰러 네트워크에 관한 설명이 3G 네트워크 구조를 기반으로 하고 있으나, 본 발명에서 적용 가능한 셀룰러 네트워크는 3G 네트워크로 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예들은 LTE(4G) 네트워크 등의 차세대 이동통신망에서도 적용 가능하다.

도 12는 LTE 네트워크 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 12에서 도시 부호 (1210)에 해당되는 부분은 기존 3G 네트워크 구조를 나타내며, 도시 부호 (1220)에 해당되는 부분은 LTE 네트워크 구조를 나타낸 것이다.

도 12에 도시한 바와 같이, 기존 3G 네트워크 구조(1210)에서 RNC(radio network controller) 대부분의 기능은 eNodeB(1221)로 편입되며, eNodeB(1221)가 EPC(evolved packet core)에 직접 연결된다. 도 7 내지 도 11에 나타나 있듯이, 3G 네트워크(1210)에서는 MSC가 HLR과 연동되어 있어 단말의 위치 정보를 관리하는 기능을 한다.

한편, LTE 네트워크(1220)에서는 MSC에 해당하는 기능을 EPC가 수행하며, EPC 내의 MME(Mobile Management Entity)(1222)를 통하여 HLR에 해당하는 HSS(Home Subscriber Server)(1226)와 통신이 이루어진다. LTE 네트워크(1220)의 주요 모듈을 설명하면 다음과 같다.

1. eNodeB(Evolved Node B)

eNodeB(1221)는 기존 3G에서의 NodeB의 대체로 'Evolved Node B'를 의미하며, 해당 모듈에서 수행되는 기능을 요약하면 다음과 같다.

- 무선 자원 관리(Radio Resource Management: RRM)

- 무선 베어러 제어(Radio Bearer control: setup, modifications and release of Radio Resources)

- 접속 관리 제어(Connection management control: UE state Management, MME-UE connection)

- 무선 승인 제어(Radio Admission control)

- eNodeB 측정 수집 및 평가(eNodeB measurements collection and evaluation)

- 동적 자원 할당(Dynamic Resource Allocation: scheduler)

- IP 헤더 압축/복원(IP Header compression/de-compression)

- 액세스 레이어 보안(Access Layer security: ciphering and integrity)

- MME 선택(MME selection at Attach of the UE)

- 사용자 데이터 라우팅(User Data Routing to the S-GW)

- 페이징 메시지 전달(Transmission of Paging Message coming from MME)

- 브로드캐스팅(Transmission of Broadcast: system info, MBMS)

eNodeB(1221)의 계층으로는 RRC(Radio Resource Control), PDCP(Packet Data Convergence Protocol), RLC(Radio Link Control), MAC, PHY가 있으며, L3계층은 RRC, L2계층은 PDCH, MAC, PHY, L1계층은 PHY로 구성된다. 이때, RRC는 측정, 연결 관리, 자원 설정/해소, 이동성 관리, MIB 혹은 SIB와 같은 시스템 정보 페이징 등을 처리할 수 있다. 또한, PDCP는 헤더 압축 및 복원, 보안 관리 등을 담당하며, HO시 데이터를 버퍼링하여 손실없는 HO를 지원할 수 있다. 또한, RLC는 PDCP로부터 받은 데이터를 MAC 계층에서 분할과 재조립 하고, 하위 계층에서의 데이터 전송 실패 시 ARQ로 재전송 하며, MAC계층에서의 HARQ 수행 후 RLC Delivery를 통해 재정렬할 수 있다. 또한, MAC은 베어러에 대해 우선 순위와 자원 배분을 담당하고, 논리 채널로부터 받은 데이터의 멀티플렉싱과 HARQ를 수행할 수 있다. 마지막으로, PHY의 경우 다른 계층과 다르게 관리가 아닌 전송을 담당할 수 있다.

2. MME(mobile management entity)

MME(1222)에서 수행되는 기능을 요약하면 다음과 같다.

- NAS 시그널링(Non-Access-Stratum signaling)

- 컨트롤 플레인(Control Plane NE in EPC)

- 로밍 컨트롤(Roaming control: S6a interface to HSS)

- 페이징 메시지의 트리거 및 배포(Trigger and distribution of Paging Message to eNodeB)

- 아이들 상태 이동성 처리(Idle state Mobility Handling)

- 추적 영역 업데이트(Tracking Area updates)

- 가입자 관리(Subscriber Attach/detach)

- 신호 조정(Signaling coordination for SAE Bearer Setup/Release & HO)

- 보안(Security: Authentication, ciphering, integrity protection)

- CN 노드 간 시그널링(Inter-CN Node signaling (S10 interface), allows efficient inter-MME tracking area updates and Handovers)

MME(1222)는 3GPP 네트워크 간 이동성 시그널링을 하고 아이들 상태의 단말에 대한 위치 등록과 페이징 처리, S-GW(Serving Gateway)(1223), P-GW(PDN Gateway)(1224), SGSN(Serving GPRS Support Node) 등과 같은 네트워크 선택(selection), NAS 보안 인증과 사용자 인증을 제공할 수 있다.

기존 3G에서는 위치 정보에 대해 라우팅 영역(Routing Area)이라고 하나, LTE로 넘어오면서 트래킹 영역(Tracking Area)으로 변경이 되었다. 또한, Node B를 담당하던 RNC가 절체시 해당 NodeB 또한 절체되는 문제점을 개선하기 위해, RNC 기능이 추가된 eNodeB(1221)와 MME(1222)는 1:1 방식이 아닌 N:N 방식으로 MME 풀링(Pooling) 방식이 지원됨으로써 이동성을 담당하는 MME(1222)가 절체되더라도 다른 MME가 처리를 하게 된다. eNodeB(1221)와는 SCTP 기반의 S1-AP 시그널링 메시지를 처리하고 NAS 시그널링 메시지 또한 SCTP로 처리된다. 또한, HSS(1226)와 S6a로 연동을 하여 가입자의 정보 다운로드 인증을 수행하며, S-GW(1223)와 연동을 하여 GTP-C 프로토콜을 이용한 데이터 라우팅 및 포워딩을 위한 베어러 경로(Bearer path)의 할당 해제 변경을 요청할 수 있다.

3. S-GW(serving gateway)

S-GW(1223)에서 수행되는 기능을 요약하면 다음과 같다.

- 로컬 이동성 앵커 지점(Local mobility anchor point: switching the user plane to a new eNodeB in case of Handover)

- 이동성 고정(Mobility anchoring for inter-3GPP mobility)

- 패킷 버퍼링 및 통지(Packet buffering and notification to MME for User Idle Mode)

- 패킷 라우팅/포워딩(Packet routing/forwarding between eNodeB, P-GW, SGSN)

- 차단 기능 및 과금 기능(Support lawful interception and charging functionalities)

S-GW(1223)는 eNodeB(1221)와 3GPP간의 로컬 이동성 앵커 포인트가 되며, 핸드오버 시 새로운 eNodeB(1221)로 업링크의 패킷 데이터를 스위칭하여 라우팅과 포워딩을 수행할 수 있다. 또한, S-GW(1223)는 사용자가 아이들 모드 시 MME(1222)로 패킷 버퍼링과 통지를 할 수 있다. 그리고, S-GW(1223)는 업/다운링크의 데이터 패킷 전송 계층을 관리하고 과금 기능을 제공할 수 있다.

4. P-GW(PDN gateway)

P-GW(1224)에서 수행되는 기능을 요약하면 다음과 같다.

- 이동성 고정(Mobility anchor for mobility between 3GPP access systems and non-3GPP)

- 액세스 시스템(Access systems)

- 과금 집행(Policy & charging enforcement(PCEF))

- 패킷 필터링(Per user based packet filtering)

- 과금 지원(Charging support)

- 차단 기능(Lawful interception support)

- IP 할당(IP address allocation for UE)

- 패킷 라우팅/포워딩(Packet routing/forwarding between Serving GW and external data network)

- 패킷 검사(Packet screening: Firewall functionality)

P-GW(1224)는 3GPP와 비 3GPP간의 이동성 앵커를 해주며, PCRF(1225)와 연동하여 정책에 따라 과금 및 배어러 QCI 정책을 수행하며, 패킷 필터링 기능과 사용자에게 IP를 할당하는 기능, S-GW(1223)로 패킷 라우팅과 포워딩을 하는 기능, 방화벽 기능을 수행할 수 있다.

5. PCRF(Policy and charging rule function)

PCRF(1225)에서 수행되는 기능을 요약하면 다음과 같다.

- QoS 정책 협상(QoS policy negotiation with PDN)

- 과금 정책(Charging policy: determines how packet should be accounted)

- 베어러 설정(PCRF to provide policy & charging control (PCC) rules every time a new bearer has to be setup)

PCRF(1225)의 주요 기능은 PDN과 EPS 사이의 QoS(Quality of Service) 조정이다. 그렇기에 PCRF(1225)는 Rx 인터페이스를 통해 PDN과 연결된다. 해당 기능에서 PDN의 SAE 베어러 요청에 따른 QoS와 연관된 베어러 설정은 수정 및 체크가 가능하다.

6. HSS (Home Subscriber Server)

HSS(1226)에서 수행되는 기능을 요약하면 다음과 같다.

- 가입자 데이터베이스(Permanent and central subscriber database)

- 이동성 및 서비스 데이터 저장(Stores mobility and service data for every subscriber)

- 인증 센터(Contains the Authentication Center (AuC) functionality)

HSS(1226)에서는 HLR과 AuC로 구성되어 있으며, 이 둘을 합친 것이다. HSS(1226)는 일반적으로 가입자에 대한 데이터와 이동성에 대한 처리를 담당한다. 또한, LTE에서 HSS(1226)의 정보 변경은 MME(1222)에서 S6a(Diameter) 인터페이스를 통해 변경이 될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 페이징 방법은 3G 네트워크뿐 아니라, LTE 네트워크 등 차세대 이동통신망 환경에서도 적용 가능하다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 확장된 개념의 위치 등록기(enhanced location register)를 이용하여 이종망을 통해 단말의 음성 및 데이터 트래픽을 지원함으로써 셀룰러 트래픽 오프로딩 효과를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 이종망을 통한 음성 및 데이터 착신호 연결을 지원함으로써 사용자에게 셀룰러 네트워크에 비해 음성 및 데이터 통신 요금을 절감할 수 있는 기회를 제공할 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, MSC가 담당하는 광범위한 지역에서 기지국이나 AP가 커버하는 특정 지역으로 보다 정확한 위치 정보를 제공함으로써 보다 구체적인 사용자 위치정보를 제공할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예에 따르면, 페이징 영역을 보다 좁은 영역으로 핀-포인트 함으로써 페이징 과정에서의 필요한 전력과 무선 트래픽 등의 오버헤드를 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 단말의 셀룰러 모드(cellular mode)가 오프 상태인 경우 근거리 통신망을 이용하여 페이징 정보를 수신할 수 있도록 지원함으로써 셀룰러 네트워크의 대기 소모전력을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 셀룰러 네트워크보다 에너지 효율이 높은 이종망을 사용함으로써 단말의 배터리 사용 시간을 증대시킬 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

802: 홈 이동교환국(MSC)
803: 단말
810: HLR(홈 위치 등록기)

Claims (13)

1. 단말의 위치 정보와 함께, 상기 단말의 셀룰러 모드(cellular mode)에 대한 전원 상태 및 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망 정보를 등록하는 위치 등록기(location register); 및
   상기 단말에 대한 페이징(paging) 요청 시 상기 셀룰러 모드에 대한 전원 상태 및 상기 이종망 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 셀룰러 기지국 또는 이종망을 통해 상기 단말에 대한 페이징을 수행하는 이동교환국(mobile switching center)
   을 포함하고,
   상기 이동교환국은,
   상기 단말의 셀룰러 모드가 온(on) 상태인 경우, 상기 이종망 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 셀의 셀룰러 기지국을 추적하고 상기 셀룰러 기지국에 핀포인트(pin point) 하여 상기 단말에 대한 페이징을 수행하고,
   상기 단말과 접속 가능한 이종망의 식별 정보 별로 상기 이종망을 관할하는 셀룰러 기지국의 식별 정보가 맵핑된 LUT(look-up table)를 이용하여 상기 셀룰러 기지국을 추적하고,
   상기 이종망 정보는 상기 단말과 접속 가능한 WiFi AP(access point), 피코 셀(pico cell), 및 펨토 셀(femto cell) 중 적어도 하나의 식별 정보를 포함하는 것
   을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이종망 정보는 상기 단말과 접속 가능한 근거리 통신망(LAN)의 식별 정보를 포함하는 것
   을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 위치 등록기는,
   상기 단말이 이종망과의 접속 정보가 변경되는 시점마다 상기 이종망 정보를 업데이트 하는 것
   을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 위치 등록기는,
   상기 단말이 새로운 이종망에 접속하는 경우, 및 상기 이종망과의 접속이 끊어지는 경우 중 적어도 하나의 시점에 상기 이종망 정보를 업데이트 하는 것
   을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 이동교환국은,
   상기 단말의 셀룰러 모드가 오프(off) 상태인 경우, 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망에 핀포인트 하여 상기 단말에 대한 페이징을 수행하는 것
   을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
9. 이동통신 시스템에서 단말에 대한 페이징을 수행하는 방법에 있어서,
   위치 등록기에서, 상기 단말의 위치 정보와 함께, 상기 단말의 셀룰러 모드에 대한 전원 상태 및 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망 정보를 등록하는 위치 등록 단계;
   상기 단말의 위치 정보에 따른 이동교환국에서, 상기 단말에 대한 페이징 트래픽이 발생하면 상기 위치 등록기를 통해 상기 단말의 셀룰러 모드에 대한 전원 상태 및 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망 정보를 확인하는 정보 확인 단계; 및
   상기 이동교환국에서, 상기 셀룰러 모드에 대한 전원 상태 및 상기 이종망 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 셀룰러 기지국 또는 이종망을 통해 상기 단말에 대한 페이징을 수행하는 페이징 단계
   를 포함하고,
   상기 페이징 단계는,
   상기 단말의 셀룰러 모드가 온 상태인 경우 상기 이종망 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 셀의 셀룰러 기지국을 추적하고 상기 셀룰러 기지국에 핀포인트 하여 상기 단말에 대한 페이징을 수행하고,
   상기 이종망 정보는 상기 단말과 접속 가능한 WiFi AP, 피코 셀, 및 펨토 셀 중 적어도 하나의 식별 정보를 포함하는 것
   을 특징으로 하는 페이징 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 등록 단계는,
    상기 단말이 이종망과의 접속 정보가 변경되는 시점마다 상기 이종망 정보를 업데이트 하는 것
    을 특징으로 하는 페이징 방법.
11. 삭제
12. 제9항에 있어서,
    상기 페이징 단계는,
    상기 단말의 셀룰러 모드가 오프 상태인 경우 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망에 핀포인트 하여 상기 단말에 대한 페이징을 수행하는 것
    을 특징으로 하는 페이징 방법.
13. 이동통신망에서 단말의 위치 정보를 등록하는 시스템에 있어서,
    상기 단말에 대한 페이징을 수행하는 이동교환국; 및
    상기 단말의 셀룰러 기지국 간 이동 시 상기 이동교환국을 통해 상기 단말의 위치 정보를 등록하는 위치 등록기
    를 포함하고,
    상기 이동교환국은,
    상기 단말의 셀룰러 모드가 온 상태인 경우, 이종망 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 셀의 셀룰러 기지국을 추적하고 상기 셀룰러 기지국에 핀포인트 하여 상기 단말에 대한 페이징을 수행하고,
    상기 위치 등록기는,
    상기 단말의 위치 정보와 함께, 상기 단말의 셀룰러 모드에 대한 전원 상태 및 상기 단말과 접속 상태에 있는 이종망 정보를 등록하며,
    상기 단말이 이종망과의 접속 정보가 변경되는 시점마다 상기 이종망 정보를 업데이트 하고,
    상기 이종망 정보는 상기 단말과 접속 가능한 WiFi AP, 피코 셀, 및 펨토 셀 중 적어도 하나의 식별 정보를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 단말 위치 등록 시스템.

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