KR101476813B1

KR101476813B1 - 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101476813B1
Application number: KR1020070123864A
Authority: KR
Inventors: 박지수; 조철회; 김성희; 김영진; 박용직
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2014-12-29
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: US8462692B2; US20100302997A1; WO2009069874A8; WO2009069874A1; KR20090056631A

Abstract

본 발명은 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템 및 방법에 관한 것으로, 송신 노드(발신지 노드)와 수신 노드(목적지 노드)간에 위치하는 패킷 중계 노드가 수신된 패킷이 분할 패킷인지 여부를 검사하여, 분할 패킷이라 검사된 일련의 분할 패킷들을 원래의 패킷으로 재조립(Reassembly)하도록 구현함으로써 중복된 분할정보를 갖는 IP 헤더(Header)의 중복 전송으로 인한 오버헤드 및 무선자원의 낭비를 줄일 수 있도록 한 것이다.

패킷 분할, 재조립(Reassembly), 중계 노드, 헤더 압축

Description

패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템 및 방법{Packet reassembly system and method on a packet relay node}

본 발명은 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 발신지 노드(Source Node)와 목적지 노드(Destination Node)간의 패킷 중계 노드(Packet Relay Node)에서의 패킷 처리 기술에 관련한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-404-23, 과제명: 3G Evolution 액세스 시스템 개발].

IP 네트워크에서 송수신 노드(Node)간에 큰 크기의 패킷(Packet)을 성공적으로 전송할 수 있는 방법으로 패킷을 분할하여 전송하는 방법이 있다. 이 방법은 하나의 IP 노드가 다른 노드로 데이터를 분할하여 연속적인 IP 패킷들로 나누어 전송한다.

송수신 노드간에 한번에 전송될 수 있는 패킷의 길이를 MTU(Maximum Trasfer Unit)라 한다. 즉, 위의 방법은 노드간 송수신이 이루어지는 페이로드(Payload)를 포함한 IP 패킷이 MTU보다 클 경우, 각 페이로드는 여러 개의 조각으로 분할된다. IP 계층은 전송 구간의 물리적 네트워크의 MTU에 따라 패킷을 단편화(Fragment)한다.

종래의 경우, 송신 노드(발신지 노드)와 수신 노드(목적지 노드)간에 위치하는 라우터 등의 패킷 중계 노드는 분할된 IP 패킷 단편들을 재조립(Reassembly)하지 않고, 마지막 목적지 노드의 IP 계층에서 단편화된 IP 패킷을 재조립한다.

TCP 계층 등의 몇몇 계층에서는 메시지 관리의 효율성을 고려하여 대개 MTU 크기를 최대로 사용하여 분할하고 IP 계층으로 내려보내지만, UDP 등의 계층에서는 상위 응용(Application) 계층이 제공하는 최대 65,536 bytes 크기의 페이로드를 IP 계층으로 내려 보내면 IP가 MTU를 고려하여 필요시 분할을 수행한다.

단편화(Fragment)에 대한 IPv4와 IPv6의 차이점은, IPv6 발신 노드만이 단편화를 할 수 있으며, 이때 IPv6 확장 헤더인 프래그먼트 헤더(FH : Fragment Header)를 추가로 붙여 분할된 패킷을 식별하는데 사용하며, 패킷 전달 경로상의 라우터들은 단편화(Fragment)를 수행할 수 없다는 것이다.

도 1 은 MTU보다 큰 크기의 RTP/UDP/IP, UDP/IP, TCP/IP 등의 여러 유형의 패킷에 대하여 IP 패킷의 페이로드(Payload)가 분할되는 경우와, 역으로 분할된 패킷이 원본 패킷으로 조립되는 예를 도시한 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, RTP/UDP/IP 또는 UDP/IP 또는 TCP/IP 등의 헤더를 포함하는 첫번째 분할 패킷만이 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 엔터티(Entity)의 헤더 압축 프로파일(Header Compression Profile)을 만족하고, 나머지 분할된 패킷들은 모두 단순히 상위계층의 페이로드만 전송하는 IP 패킷들의 유형을 갖는다.

이는 사전에 PDCP 엔터티에 설정된 헤더 압축 프로파일을 만족하는 패킷은 첫번째 분할 패킷 하나밖에 없고, 나머지 분할된 패킷은 PDCP 엔터티에 설정된 헤더 압축 프로파일을 만족하지 않은 채로 전송됨을 의미한다. 이때, 모든 분할된 패킷의 IP 헤더 이후에 프래그먼트 헤더(FH : Fragment Header)가 원본 패킷의 페이로드에 앞서 위치한다.

따라서, 분할(Fragmentation)된 IP 패킷이 PDCP 서비스 액세스 포인트(SAP : Service Access Point)를 통해 PDCP 엔터티로 수신된 경우, 중복된 분할정보를 갖는 IP 헤더의 중복전송으로 인해 무선자원 낭비가 발생하게 되고, 분할된 패킷이 PDCP 엔터티에 설정된 헤더 압축 프로파일을 만족하지 않은 채로 전송되었기 때문에 헤더 압축 알고리즘은 원치 않는 방해를 받게 되며, 헤더 압축 프로파일과 다른 형태의 분할 패킷으로 인해 압축이 이루어지지 않게 되어, 헤더 압축 프로토콜간 정보 교환이 흐트러지고, 결국엔 무선자원을 더욱 낭비하게 되는 문제가 발생하게 된다. 이러한 결과는 헤더의 크기가 큰 IPv6 패킷을 사용하는 경우 무선자원의 낭비가 더욱 크게 된다.

또한, 단말측으로 전달된 패킷중 분할된 페이로드를 갖는 IP 패킷의 한 조각이 손실되면 망 측으로부터 모든 패킷을 재전송하여야 하며, 이는 결국 통신상의 많은 오버헤드(Overhead)를 유발하게 되는 문제가 있다.

따라서, 헤더 압축 프로토콜의 효율을 저하시키고, 무선자원을 낭비하며, 패킷 전송 오버헤드를 유발하는 등의 문제점을 해결하기 위한 효율적인 방법이 마련되어야 한다.

본 발명자는 분할된 패킷의 재조립(Reassembly)을 최종 목적지 노드가 아닌, 패킷을 릴레이하는 패킷 중계 노드에서 이루어지도록 하여 중복된 분할정보를 갖는 IP 헤더(Header)의 중복 전송으로 인한 오버헤드를 줄이고, 무선자원의 낭비를 줄여 무선전송 효율을 높일 수 있는 패킷 처리 기술에 대한 연구를 하게 되었다.

본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, 분할된 패킷의 재조립(Reassembly)을 최종 목적지 노드가 아닌, 패킷을 릴레이하는 패킷 중계 노드에서 이루어지도록 한 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템 및 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명은 송신 노드(발신지 노드)와 수신 노드(목적지 노드)간에 위치하는 패킷 중계 노드가 수신된 패킷이 분할 패킷인지 여부를 검사하여, 분할 패킷이라 검사된 일련의 분할 패킷들을 원래의 패킷으로 재조립(Reassembly)하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 분할된 패킷의 재조립(Reassembly)을 최종 목적지 노드가 아닌, 패킷을 릴레이하는 패킷 중계 노드에서 이루어지도록 하여 중복된 분할정보를 갖는 IP 헤더(Header)의 중복 전송으로 인한 오버헤드 및 무선자원 낭비를 줄일 수 있으며, 패킷 중계 노드에서의 분할된 패킷 재조립 및 효율적인 헤더 압축 전송을 통해 최종 목적지 노드에서의 재조립 공정을 생략할 수 있어 프로세스 부하를 줄일 수 있는 유용한 효과를 가진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 본 발명 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)은 송신 노드(발신지 노드)와 수신 노드(목적지 노드)간의 패킷 도메인의 핵심망(Packet Domain Core Network) 또는 무선 액세스 망(Radio Access Network)에 위치하여 패킷을 중계하는 패킷 중계 노드에 탑재되는 소프트웨어 또는 하드웨어 또는 이들을 결합한 형태로 존재하며, 패킷 검사부(110)와, 패킷 조립부(120)를 포함하여 이루어진다.

상기 패킷 검사부(110)는 수신된 패킷이 분할 패킷인지 여부를 검사한다.

상기 패킷 조립부(120)는 상기 검사부(110)에 의해 분할 패킷이라 검사된 일련의 분할 패킷들을 원래의 패킷으로 재조립(Reassembly)한다.

송신 노드(발신지 노드)로부터 전송되는 패킷(Packet)은 효율적인 전송을 위해 도 1 에 도시한 바와 같이, MTU(Maximum Trasfer Unit) 단위로 분할(Fragmentation)되어 일련의 연속적인 패킷들로 나누어 전송되며, 송신 노드(발신지 노드)와 수신 노드(목적지 노드)간에 위치하는 패킷 중계 노드들을 경유해 최종적으로 수신 노드(목적지 노드)로 전송된다.

본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)은 패킷이 수신되면, 상기 패킷 검사부(110)를 통해 수신된 패킷이 분할 패킷인지 여부를 검사하고, 상기 검사부(110)에 의해 분할 패킷이라 검사된 일련의 분할 패킷들을 상기 패킷 조립부(120)를 통해 원래의 패킷으로 재조립(Reassembly)한다.

즉, 종래의 경우에는 수신 노드(목적지 노드)에서 분할 패킷들이 재조립(Reassembly)되었으나, 본 발명의 경우에는 송신 노드(발신지 노드)와 수신 노드(목적지 노드)간에 위치하는 패킷 중계 노드에서 분할 패킷들의 재조립이 이루어지고, 재조립된 원래의 패킷이 헤더 압축(Header Compression)되어 수신 노드(목적지 노드)로 전송됨으로써 수신 노드(목적지 노드)는 분할된 패킷들을 재조립할 필요가 없으며, 단지 헤더 압축을 해제(Decompression)하기만 하면 된다. 상기 헤더 압축(Header Compression)은 패킷 송수신시 한정된 무선자원을 효율적으로 사용하기 위하여 RTP/UDP/IP, UDP/IP, TCP/IP, IP 패킷 유형 등의 패킷 헤더를 효율적으로 압축하는 것을 말한다.

따라서, 중복된 분할정보를 갖는 IP 헤더(Header)를 가지는 패킷들을 수신 노드(목적지 노드)까지 전송할 필요가 없으므로, 중복된 분할정보를 갖는 IP 헤더(Header)의 중복 전송으로 인한 오버헤드(Overhead) 및 무선자원(Radio Resource) 낭비를 줄일 수 있으며, 패킷 중계 노드에서의 분할된 패킷 재조립 및 효율적인 헤더 압축 전송을 통해 최종 목적지 노드에서의 패킷 재조립 공정을 생략할 수 있어 프로세스 부하(Process Load)를 줄일 수 있게 되므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.

구체적으로, 상기 패킷 조립부(120)는 룩업 테이블(Lookup Table)(121)과, 버퍼(Buffer)(122)와, 패킷 처리부(123)를 포함한다.

상기 룩업 테이블(Lookup Table)(121)은 분할 패킷 정보를 저장한다. 이 때, 상기 룩업 테이블(121)에 저장되는 분할 패킷 정보가 식별자(Identificaton), 발신지(Source) 주소, 목적지(Destination) 주소, 프래그먼트 오프셋(Fragment Offset), 모어 프래그먼트 플래그(More Fragment Flag)를 포함할 수 있다.

상기 버퍼(Buffer)(122)는 분할 패킷을 저장한다.

상기 패킷 처리부(123)는 상기 패킷 검사부(110)로부터 수신된 일련의 분할 패킷 정보와 분할 패킷을 상기 룩업 테이블(121)과 상기 버퍼(122)에 각각 저장하되, 상기 룩업 테이블(121)에 저장된 분할 패킷 정보를 참조하여 상기 버퍼(122)에 저장된 첫번째 분할 패킷으로부터 마지막 분할 패킷까지의 일련의 분할 패킷들을 원래의 패킷으로 재조립한다.

즉, 상기 패킷 처리부(123)는 상기 패킷 검사부(110)에 의해 분할 패킷이라 검사되는 일련의 분할 패킷들의 분할 패킷 정보와 분할 패킷을 상기 룩업 테이블(121)과 상기 버퍼(122)에 각각 저장한다.

이 때, 상기 패킷 처리부(123)는 각 분할 패킷 정보에 포함되는 발신지(Source) 주소와 목적지(Destination) 주소로부터 해당 패킷이 어디에서 전송되어 어디로 최종 전송되어야 할지 알 수 있으며, 모어 프래그먼트 플래그(More Fragment Flag)에 의해 최종 분할 패킷인지 여부를 알 수 있고, 프래그먼트 오프 셋(Fragment Offset)에 의해 일련의 분할 패킷의 순서를 알 수 있다.

만약, 상기 모어 프래그먼트 플래그(More Fragment Flag)에 의해 최종 분할 패킷이 수신되었다 판단되면, 상기 패킷 처리부(123)는 프래그먼트 오프셋(Fragment Offset)을 통해 일련의 분할 패킷의 순서를 알아내고, 이 순서에 따라 첫번째 분할 패킷으로부터 마지막 분할 패킷까지의 일련의 분할 패킷들을 재조립하여 원래의 패킷을 얻는다. 이 때, 각 분할 패킷들의 전송 과정에서 포함되었던 헤더들이 전부 제거되며, 페이로드(Payload) 부분만 재조립(Reassembly)되어 원래의 패킷이 얻어지게 된다.

이렇게 재조립된 원래의 패킷은 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 등의 헤더 압축 프로토콜에 의해 헤더 압축(Header Compression)되어 수신 노드(목적지 노드)로 전송됨으로써 수신 노드(목적지 노드)는 분할된 패킷들을 재조립할 필요가 없으며, 단지 헤더 압축을 해제(Decompression)하기만 하면 된다.

상기 헤더 압축(Header Compression)은 패킷 송수신시 한정된 무선자원을 효율적으로 사용하기 위하여 RTP/UDP/IP, UDP/IP, TCP/IP, IP 패킷 유형 등의 패킷 헤더를 효율적으로 압축하는 것을 말한다.

이 때, 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)을 상기 헤더 압축(Header Compression)을 수행하는 PDCP 프로토콜 자체에서 수행되도록 구현 하거나, 헤더 압축(Header Compression) 기능이 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100) 자체에서 수행되도록 구현할 수도 있으며, 이와는 달리 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)은 단지 패킷을 재조 립하여 출력하고, 이를 수신한 타 장치가 헤더 압축을 수행하도록 구현할 수도 있다.

따라서, 본 발명은 중복된 분할정보를 갖는 IP 헤더(Header)를 가지는 패킷들을 수신 노드(목적지 노드)까지 전송할 필요가 없으므로, 중복된 분할정보를 갖는 IP 헤더(Header)의 중복 전송으로 인한 오버헤드(Overhead) 및 무선자원(Radio Resource) 낭비를 줄일 수 있으며, 패킷 중계 노드에서의 분할된 패킷 재조립 및 효율적인 헤더 압축 전송을 통해 최종 목적지 노드에서의 패킷 재조립 공정을 생략할 수 있어 프로세스 부하(Process Load)를 줄일 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 패킷 처리부(123)가 베어러(Bearer)의 서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 보장하기 위해 설정된 시간내에 마지막 분할 패킷이 수신되지 않은 경우, 관련 분할 패킷들을 상기 버퍼(122)로부터 모두 삭제하고, 상기 룩업 테이블(121)로부터 관련 분할 패킷 정보들을 삭제하도록 구현할 수도 있다.

이 때, 상기 패킷 조립부(120)가 서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 보장하기 위해 설정된 시간을 체크하기 위한 타이머(124)를 더 포함할 수도 있다.

즉, 이 실시예는 패킷 전송 과정에서 손실된 패킷이 수신 노드(목적지 노드)에 전송되더라도 결국 수신노드(목적지 노드)에서 폐기될 것이므로, 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)이 미리 패킷 전송 과정에서 패킷이 손실되었는지 검사하여, 패킷이 손실된 경우 해당 관련 분할 패킷들을 폐기함으로 써 수신노드(목적지 노드)로 손실된 패킷이 전송되지 않도록 하여 무선자원(Radio Resource) 낭비 및 프로세스 부하(Process Load)를 줄일 수 있도록 한 실시예이다.

이를 위해, 상기 패킷 처리부(123)가 첫번째 분할 패킷이 수신되면, 상기 타이머(124)를 기동하여 서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 보장하기 위해 설정된 시간내에 마지막 분할 패킷이 수신되는지 모니터링하고, 만약 이 설정된 시간내에 마지막 분할 패킷이 수신되지 않으면, 관련 분할 패킷들을 상기 버퍼로부터 모두 삭제하고, 상기 룩업 테이블로부터 관련 분할 패킷 정보들을 삭제함으로써 패킷 전송 과정에서 손실된 패킷을 폐기한다.

한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)이 수신부(130)와, 송신부(140)를 더 포함할 수도 있다. 상기 수신부(130)는 패킷을 수신하고, 상기 송신부(140)는 상기 패킷 조립부(120)에 의해 재조립된 원래의 패킷을 송신한다.

즉, 이 실시예는 분할 패킷을 패킷 전송 경로상의 이전 노드로부터 수신하는 수신부(130)와, 일련의 분할 패킷을 재조립한 원래의 패킷을 패킷 전송 경로상의 이후 노드로 송신하는 송신부(140)를 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100) 자체에 일체로 구성한 실시예이다.

한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 송신부(140)가 상기 패킷 조립부(120)에 의해 재조립된 원래의 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하여 전 송하도록 구현할 수도 있다.

즉, 이 실시예는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100) 자체에서 재조립된 원래의 패킷에 대한 헤더 압축을 수행하도록 한 실시예로, 상기 송신부(140)를 통해 재조립된 원래의 패킷을 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 등의 헤더 압축 프로토콜을 이용해 헤더 압축(Header Compression)하여 전송함으로써, 수신 노드(목적지 노드)는 분할된 패킷들을 재조립할 필요가 없이 단지 헤더 압축을 해제(Decompression)하기만 하면 되므로, 무선자원(Radio Resource) 낭비 및 프로세스 부하(Process Load)를 줄일 수 있게 된다.

이 때, 상기 헤더 압축(Header Compression)이 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100) 자체에서 수행되지 않고, 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)은 단지 패킷을 재조립하여 출력하고, 이를 수신한 패킷 전송 경로상의 이후의 노드에서 헤더 압축을 수행하여 수신 노드(목적지 노드)로 헤더 압축된 패킷을 출력하도록 구현할 수도 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)을 헤더 압축을 수행하는 무선접속 프로토콜인 PDCP(Packet Data Convergence Protocol)를 구비한 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 기반으로 구현한 실시예를 도 3 내지 도 8 을 참조하여 알아본다.

(UMTS 시스템에서 구현한 실시예)

도 3 은 UMTS 시스템 구성을 도시한 개요도이다. 3GPP UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)를 사용하는 제3세대 비동기 이동통신 시스템으로 패킷 도메인 서비스를 위하여 GPRS(General Packet Radio Service)를 사용한다.

UMTS 시스템을 구성하는 망은 IP 도메인 서비스를 제공하기 위한 외부 망과 패킷 도메인으로 접속하기 위한 핵심망인 GPRS 망과 UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network) 망 구조로 이루어지며, 사용자 단말인 UE(User Equipment)가 이들 망을 구성하는 네트워크 요소들을 통하여 UMTS 시스템에 접속함으로써 음성, 데이터, 영상 등의 제3세대 서비스를 제공받는다.

무선접속 인터페이스를 제공하여 사용자 단말인 UE에 대한 무선자원의 제어, 전송 및 데이터 처리를 수행하는 UTRAN 망을 구성하는 네트워크 요소는 무선자원의 관리와 제어 기능을 담당하는 RNC(Radio Network Controller)와 셀 내에서 UE간 무선의 송수신을 수행하고 RNC간 정합을 수행하는 하나 혹은 그 이상의 Node B의 집합으로 구성된다.

UTRAN의 Node B는 UE가 UMTS 시스템에 접속하여 송수신하기 위한 무선채널의 송수신 인터페이스인 Uu를 제공하고, 이를 위해 물리 계층인 PHY(Physical) 계층과 필요에 따라 HSPA(High Speed Packet Access) 서비스를 위한 전용 MAC(Medium Access Control) 계층을 구비한다.

RNC는 UE에 대한 무선자원을 할당 및 해제 등의 제어와 관리, 그리고 사용자 데이터를 전송하는 기능을 수행하기 위하여 MAC 계층과, 무선링크제어를 담당하는 RLC(Radio Link Control) 계층, 그리고 무선접속 인터페이간 패킷을 송수신하기 위하여 사용자 패킷 데이터의 송수신을 담당하는 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 각 엔터티(Entity)를 구비한다.

도 4 는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)을 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템의 GSN(GPRS Support Node)에서 구현한 실시예를 도시한 도면이다.

이 실시예는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템의 GSN(GPRS Support Node)에 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)의 분할 패킷을 재조립(Reassembly)하는 기능을 구비시키고, RNC(Radio Network Controller)에 재조립된 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하는 기능을 구비시킨 경우를 도시한 도면이다.

즉, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템의 GSN(GPRS Support Node)에서 수신된 분할 패킷을 재조립하여 RNC(Radio Network Controller)로 전송하면, RNC(Radio Network Controller)가 재조립된 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하여 수신 노드(목적지 노드)인 UE로 전송한다.

그러면, UE가 헤더 압축을 해제(Decompression)하여 패킷을 복원하게 되므로, 수신 노드(목적지 노드)인 UE가 분할 패킷을 재조립하지 않게 되어 중복된 분할정보를 갖는 IP 헤더(Header)의 중복 전송으로 인한 오버헤드 및 무선자원 낭비를 줄일 수 있으며, UE의 프로세스 부하를 줄일 수 있게 된다.

도 5 는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)을 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템의 RNC(Radio Network Controller)에서 구현한 실시예를 도시한 도면이다.

이 실시예는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템의 RNC(Radio Network Controller)에 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)의 분할 패킷을 재조립(Reassembly)하는 기능과. 재조립된 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하는 기능을 모두 구비시킨 경우를 도시한 도면이다.

즉, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템의 RNC(Radio Network Controller)에서 수신된 분할 패킷을 재조립하고, 재조립된 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하여 수신 노드(목적지 노드)인 UE로 전송한다.

(LTE 시스템에서 구현한 실시예)

도 6 은 LTE(Long Term Evolution) 시스템 구성을 도시한 개요도이다. LTE 시스템은 비동기 이동통신 시스템인 패킷 기반 UMTS 시스템의 UTRA와 UTRAN이 진화된 시스템으로써 10ms 이하의 낮은 라운드 트립 타임(Round-Trip Time)과 하향 링 크(Downlink) 100Mbps, 상향 링크(Uplink) 50Mbps의 높은 데이터 전송율을 보장하고 네트워크 자원의 효율성이 떨어지는 기존 회선 교환망(Circuit Switched Network)을 사용하는 대신 패킷 교환망(Packet Switched Network)을 사용함으로써 PDN(Packet Data Network)과 사용자 단말이 쉽게 연동할 수 있도록 하는 기술로 무선접속기술의 표준화 작업이 진행되고 있다.

특히, LTE 시스템을 구성하는 망은 외부 망과 무선접속망을 연결하는 진화된 핵심망인 EPC(Evolved Packet Core) 망과, 진화된 무선접속망인 EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) 망을 정합한 구조로 이루어지며, 단말인 UE(User Equipment)가 이들 망을 구성하는 노드들을 통하여 LTE 시스템에 접속함으로써 고속의 데이터 전송이 가능하고 IP 기반의 서비스가 가능한 통신 서비스를 제공받는다. 여기서 EPC와 EUTRAN간 정합은 S1 인터페이스를 통해 이루어지며, EUTRAN 내 eNB간 정합은 X2 인터페이스를 통해 그물(Meshed) 망 구조로 이루어진다.

EPC 망을 구성하는 네트워크 요소는 IP 기반의 유선망과 무선접속망과의 접속 서비스, 패킷의 라우팅 및 포워딩, 외부 PDN과의 연결을 위한 게이트웨이 기능 등을 담당하는 액세스 게이트웨이(System Architecture Evolution Access Gateway)와 UE의 이동성 관리와 인증, 베어러, 세션 등의 관리, 그리고 NAS(Non-Access Stratum) 시그널링 제어 등을 수행하는 MME(Mobility Management Entity)를 중심으로 구성된다.

상기 액세스 게이트웨이는 외부 PDN과의 연결을 위한 게이트웨이 기능 등을 담당하는 PDN 게이트웨이와 LTE 시스템과의 정합을 통한 무선접속망과 유선망의 IP 기반 접속 기능과 패킷의 라우팅 및 포워딩을 수행하는 Serving 게이트웨이로 구성된다.

EUTRAN 망을 구성하는 네트워크 요소는 하나 혹은 그 이상의 셀 내에서 UE간 무선의 송수신을 위한 무선접속 인터페이스를 제공하고 무선자원에 대한 관리와 제어, UE간 무선의 송수신을 통한 데이터의 전송 및 처리를 수행하는 eNB(evolved Node B) 노드로 구성되는데, 기존 제3세대 UMTS의 무선접속망인 UTRAN 내 RNC와 Node B의 본래 역할을 통합한 무선접속 기능을 eNB에서 수행한다.

여기서, eNB와 UE는 무선접속 인터페이스간 패킷을 송수신하기 위하여 사용자 패킷 데이터의 송수신을 담당하는 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층과, 무선링크제어를 담당하는 RLC(Radio Link Control) 계층, 그리고 MAC(Medium Access Control) 계층을 구비한다.

LTE 시스템의 eNB는 PDCP, RLC, MAC, PHY 계층 등의 무선 프로토콜(Radio Protocols)들을 구비하여 헤더 압축(Header compression), 암호화(Ciphering), 패킷 스케줄링(Scheduling), ARQ(Automatic Repeat Request)와 HARQ(Hybrid ARQ) 등의 기능을 수행한다.

특히, PDCP 계층의 PDCP 엔터티는 사용자 평면 데이터에 대하여 헤더 압축의 기능, 상위 NAS(Non-Access Stratum)계층과 하위 RLC 계층간 사용자 데이터의 전송, 핸드오버시 상위 계층 데이터의 순차적인 전달 기능, 하위 계층의 데이터에 대한 중복 검출(Duplication detection)하는 기능, 암호화 기능(Ciphering) 등을 수 행하고, 제어평면 데이터에 대하여 암호화와 무결성 보호(Integrity Protection) 기능, 상위 RRC(Radio Resource Control) 계층과 하위 RLC(Radio Link Control) 계층간 제어평면 데이터의 송수신 기능 등을 수행한다.

도 7 은 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)을 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 서빙 게이트웨이(Serving GW)에서 구현한 실시예를 도시한 도면이다.

이 실시예는 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 서빙 게이트웨이(Serving GW)에 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)의 분할 패킷을 재조립(Reassembly)하는 기능을 구비시키고, eNB(evolved Node B)에 재조립된 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하는 기능을 구비시킨 경우를 도시한 도면이다.

즉, LTE(Long Term Evolution) 시스템의 서빙 게이트웨이(Serving GW)에서 수신된 분할 패킷을 재조립하여 eNB(evolved Node B)로 전송하면, eNB(evolved Node B)가 재조립된 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하여 수신 노드(목적지 노드)인 UE로 전송한다.

도 8 은 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)을 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 eNB(evolved Node B)에서 구현한 실시예를 도시한 도면이다.

이 실시예는 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 eNB(evolved Node B)에 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템(100)의 분할 패킷을 재조립(Reassembly)하는 기능과, 재조립된 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하는 기능을 모두 구비시킨 경우를 도시한 도면이다.

즉, LTE(Long Term Evolution) 시스템의 eNB(evolved Node B)에서 수신된 분할 패킷을 재조립하고, 재조립된 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하여 수신 노드(목적지 노드)인 UE로 전송한다.

도 9 를 참조하여 상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템의 분할 패킷 재조립 동작을 알아본다. 도 9 는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템의 분할 패킷 재조립 동작의 일실시예에 따른 흐름도이다.

먼저, 송신 노드(발신지 노드)와 수신 노드(목적지 노드)간의 패킷 도메인의 핵심망(Packet Domain Core Network) 또는 무선 액세스 망(Radio Access Network)에 위치하여 패킷을 중계하는 패킷 중계 노드에 패킷이 전송되면, 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템이 단계 S110 에서 이를 수신한다.

이 때, 상기 패킷 중계 노드가 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템의 GSN(GPRS Support Node) 또는 RNC(Radio Network Controller)일 수도 있으며, LTE(Long Term Evolution) 시스템의 서빙 게이트웨이(Serving GW) 또는 eNB(enhanced Node B)일 수도 있다.

그 다음, 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템이 단계 S120 에서 수신된 패킷이 분할 패킷인지 여부를 검사한다.

만일, 상기 단계 S120 에 의한 검사 결과, 분할 패킷이 아닐 경우에는 통과시키고, 분할 패킷일 경우에는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템이 단계 S130 에서 일련의 분할 패킷들을 원래의 패킷으로 재조립(Reassembly)한다.

구체적으로, 상기 단계 S130 은 다음과 같은 세부 과정으로 이루어진다. 먼저, 단계 S131 에서 상기 단계 S120 에 분할 패킷이라 검사된 일련의 분할 패킷 정보와 분할 패킷을 룩업 테이블(Lookup Table)과 버퍼(Buffer)에 각각 저장한다.

이 때, 상기 분할 패킷 정보가 식별자(Identificaton), 발신지(Source) 주소, 목적지(Destination) 주소, 프래그먼트 오프셋(Fragment Offset), 모어 프래그먼트 플래그(More Fragment Flag)를 포함할 수 있다.

그 다음, 마지막 분할 패킷이 수신된 경우, 단계 S132 에서 상기 룩업 테이 블에 저장된 분할 패킷 정보를 참조하여 상기 버퍼에 저장된 첫번째 분할 패킷으로부터 마지막 분할 패킷까지의 일련의 분할 패킷들을 원래의 패킷으로 재조립한다.

이 때, 상기 단계 S130 에서 베어러(Bearer)의 서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 보장하기 위해 설정된 시간내에 마지막 분할 패킷이 수신되지 않은 경우, 관련 분할 패킷들을 상기 버퍼로부터 모두 삭제하고, 상기 룩업 테이블로부터 관련 분할 패킷 정보들을 삭제하도록 구현할 수도 있다.

그러면, 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템이 단계 S140 에서 상기 단계 S130 에 의해 재조립된 원래의 패킷을 송신한다. 이 때, 상기 단계 S140 에서 상기 단계 S130 에 의해 재조립된 원래의 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하여 전송할 수도 있다.

이렇게 헤더 압축된 패킷은 수신 노드(목적지 노드)로 전송되고, 수신 노드(목적지 노드)가 헤더 압축을 해제(Decompression)하여 패킷을 복원하게 되므로, 수신 노드(목적지 노드)가 분할 패킷을 재조립하지 않게 되어 중복된 분할정보를 갖는 IP 헤더(Header)의 중복 전송으로 인한 오버헤드 및 무선자원 낭비를 줄일 수 있으며, UE의 프로세스 부하를 줄일 수 있게 되므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위 내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

본 발명은 발신지 노드(Source Node)와 목적지 노드(Destination Node)간의 패킷 중계 노드(Packet Relay Node)에서의 패킷 처리 기술 분야 및 이의 응용 기술 분야에서 산업상으로 이용 가능하다.

도 1 은 패킷 분할의 개요도

도 2 는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도

도 3 은 UMTS 시스템 구성을 도시한 개요도

도 4 는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템을 UMTS 시스템의 GSN에서 구현한 실시예를 도시한 도면

도 5 는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템을 UMTS 시스템의 RNC에서 구현한 실시예를 도시한 도면

도 6 은 LTE 시스템 구성을 도시한 개요도

도 7 은 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템을 LTE 시스템의 서빙 게이트웨이에서 구현한 실시예를 도시한 도면

도 8 은 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템을 LTE 시스템의 eNB에서 구현한 실시예를 도시한 도면

도 9 는 본 발명에 따른 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템의 분할 패킷 재조립 동작의 일실시예에 따른 흐름도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 패킷 재조립 시스템 110 : 패킷 검사부

120 : 패킷 조립부 121 : 룩업 테이블

122 : 버퍼 123 : 패킷 처리부

124 : 타미어 130 : 수신부

140 : 송신부

Claims

송신 노드와 목적지 노드 사이에 있는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템에 있어서,

패킷을 수신하는 수신부와;

수신된 패킷이 분할 패킷인지 여부를 검사하는 패킷 검사부와;

상기 검사부에 의해 분할 패킷이라 검사된 일련의 분할 패킷들을 원래의 패킷으로 재조립(Reassembly)하는 패킷 조립부와;

상기 패킷 조립부에 의해 재조립된 원래의 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하여 송신하는 송신부를;

포함하며,

상기 패킷 조립부가:

분할 패킷 정보를 저장하는 룩업 테이블(Lookup Table)과;

분할 패킷을 저장하는 버퍼(Buffer)와;

상기 패킷 검사부로부터 수신된 일련의 분할 패킷 정보와 분할 패킷을 상기 룩업 테이블과 상기 버퍼에 각각 저장하되, 상기 룩업 테이블에 저장된 분할 패킷 정보를 참조하여 상기 버퍼에 저장된 첫번째 분할 패킷으로부터 마지막 분할 패킷까지의 일련의 분할 패킷들을 원래의 패킷으로 재조립하며, 베어러(Bearer)의 서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 보장하기 위해 설정된 시간내에 마지막 분할 패킷이 수신되지 않은 경우, 관련 분할 패킷들을 상기 버퍼로부터 모두 삭제하고, 상기 룩업 테이블로부터 관련 분할 패킷 정보들을 삭제하는 패킷 처리부를;

포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 패킷 조립부가:

서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 보장하기 위해 설정된 시간을 체크하기 위한 타이머를;

더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 룩업 테이블에 저장되는 분할 패킷 정보가:

식별자(Identificaton), 발신지(Source) 주소, 목적지(Destination) 주소, 프래그먼트 오프셋(Fragment Offset), 모어 프래그먼트 플래그(More Fragment Flag)를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 패킷 중계 노드가:

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템의 GSN(GPRS Support Node)인 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 패킷 중계 노드가:

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템의 RNC(Radio Network Controller)인 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 패킷 중계 노드가:

LTE(Long Term Evolution) 시스템의 서빙 게이트웨이(Serving GW)인 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 패킷 중계 노드가:

LTE(Long Term Evolution) 시스템의 eNB(enhanced Node B)인 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 시스템.
송신 노드와 목적지 노드 사이에 있는 패킷 중계 노드의 패킷 처리 기술에 있어서,

패킷을 수신하는 단계와;

수신된 상기 패킷이 분할 패킷인지 여부를 검사하는 단계와;

상기 분할 패킷이라 검사된 일련의 분할 패킷 정보와 상기 분할 패킷을 룩업 테이블(Lookup Table)과 버퍼(Buffer)에 각각 저장하는 단계와;

마지막 분할 패킷이 수신된 경우, 상기 룩업 테이블에 저장된 분할 패킷 정보를 참조하여 상기 버퍼에 저장된 첫 번째 분할 패킷으로부터 마지막 분할 패킷까지의 일련의 분할 패킷들을 원래의 패킷으로 재조립하는 단계와;

재조립된 상기 원래의 패킷을 헤더 압축(Header Compression)하여 송신하는 단계와;

설정된 시간내에 마지막 분할 패킷이 수신되지 않은 경우, 관련 분할 패킷들을 상기 버퍼로부터 모두 삭제하고, 상기 룩업 테이블로부터 관련 분할 패킷 정보들을 삭제하는 단계를;

포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 방법.
삭제
삭제
제 12 항에 있어서,

상기 분할 패킷 정보가:

식별자(Identificaton), 발신지(Source) 주소, 목적지(Destination) 주소, 프래그먼트 오프셋(Fragment Offset), 모어 프래그먼트 플래그(More Fragment Flag)를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 방법.
삭제
제 12 항에 있어서,

상기 패킷 중계 노드가:

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템의 GSN(GPRS Support Node)인 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 패킷 중계 노드가:

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템의 RNC(Radio Network Controller)인 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 패킷 중계 노드가:

LTE(Long Term Evolution) 시스템의 서빙 게이트웨이(Serving GW)인 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 패킷 중계 노드가:

LTE(Long Term Evolution) 시스템의 eNB(enhanced Node B)인 것을 특징으로 하는 패킷 중계 노드의 패킷 재조립 방법.