KR101515651B1 - 이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체, 펨토 셀 장비의 이동 네트워크 개체, 펨토 셀 장비 및 범용 액세스 네트워크 제어기 - Google Patents

이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체, 펨토 셀 장비의 이동 네트워크 개체, 펨토 셀 장비 및 범용 액세스 네트워크 제어기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 목적은 펨토 셀 장비를 이동 코어 네트워크와 인터페이싱하는 방법이며, 이 방법은, 표준 Up 인터페이스를 통해 범용 액세스 네트워크 제어기에 펨토 셀 장비를 인증 및 등록하는 단계 -이 단계는 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기의 보안 게이트웨이 사이에 보안 터널을 설정하는 단계를 포함함- 와, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체를 거쳐, 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 사용하여 펨토 셀 장비의 적어도 하나의 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드에 접속시키는 단계 -적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스는 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기의 보안 게이트웨이 사이에 설정된 보안 터널 내에 캡슐화되고, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 이동 코어 네트워크 노드로 중계됨- 를 포함한다.

Description

이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체, 펨토 셀 장비의 이동 네트워크 개체, 펨토 셀 장비 및 범용 액세스 네트워크 제어기{A METHOD FOR INTERFACING A FEMTO-CELL EQUIPMENT WITH A MOBILE CORE NETWORK}
본 발명은 일반적으로 이동 통신 네트워크 및 시스템에 관한 것이다.
이동 통신 네트워크 및 시스템에 대한 상세한 설명은 문헌, 특히, 예컨대, 3GPP(3rd Generation Partnership Poject) 내의 표준화 기구에 의해 공표된 기술 규격에서 찾을 수 있다.
이동 통신 시스템에서, 이동국(MS) 또는 사용자 장비(UE)는 액세스 네트워크(AN)를 통해 코어 네트워크(CN)에 의해 제공되는 이동 서비스에 액세스한다.
이동 통신 시스템의 전형적인 예는 특히 GSM과 같은 2G 시스템 및 특히 UMTS와 같은 3G 시스템이다.
상이한 유형의 이동 서비스, 특히 예컨대, CS 기반 서비스(CS는 회선 교환형 을 나타냄), PS 기반 서비스(PS는 패킷 교환형을 나타냄), 또는 IP 기반 서비스(IP는 인터넷 프로토콜을 나타냄), 예컨대, IMS 기반 서비스(IMS는 IP 멀티미디어 서브시스템을 나타냄)가 존재한다. 그러므로 이동 서비스는 상이한 영역(domain) 및 서브시스템, 예컨대, 특히 CS 영역, PS 영역 및 IMS 서브시스템을 포함하는 코어 네트워크(CN)에 의해 제공된다.
이동 서비스는 통상적으로 사용자에게 비교적 높은 비용으로 비교적 높은 이동성을 허용하는, 무선 액세스 네트워크(RAN)에 대응하는 액세스 네트워크를 통해 이동국으로 제공되어 왔다.
RAN의 전형적인 예는 GERAN(GSM/EDGE 무선 액세스 네트워크, EDGE는 Enhanced Data rates for GSM Evolution을 나타냄) 및 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)이다.
현재, 낮은 이동성을 필요로 하는 환경, 특히 예컨대 옥내(indoor) 환경에서 이동 서비스가 낮은 비용으로 사용자에게 제공되게 하는 FMC(Fixed Mobile Convergence)로의 진화가 존재한다.
서비스가 이동 코어 네트워크에 의해 제공되는 FMC에 있어서, WiFi/블루투스 액세스 포인트에 기초하는 UMA/GA 기술 및 3G 펨토 셀(femto-cell), 즉, 커버리지가 주거 시장(residential market)에 적합한 3G 셀과 같은 2 개의 주 기술은 서로 경쟁한다. 양자 모두 DSL/광대역 라인 및 공중 인터넷을 통해 접속되는 액세스 포인트/셀을 이용한다.
UMA/GA(비허가 이동 액세스/범용 액세스) 기술의 설명은 특히 UMA/3GPP 규격 에서 찾을 수 있다.
"A/Gb 모드" 범용 액세스로도 불리는 A/Gb 인터페이스(즉, GERAN A/Gb 모드용으로 정의된 표준화 인터페이스)에 대한 범용 액세스는 특히 3GPP TS 43.318 및 TS 44.318에 명시되어 있다.
"lu 모드" 범용 액세스로도 불리는 lu 인터페이스(즉, UTRAN용으로 정의한 표준화 인터페이스)에 대한 범용 액세스는 특히 3GPP TR 43.902(EGAN:Enhanced Generic Access Network Controllers Study)에 개시된다.
lu 인터페이스에 대한 범용 액세스("lu 모드 GAN")는 IP 네트워크를 통해 사용자 장비(MS)와 코어 네트워크 사이의 NAS(Non Access Stratum) 프로토콜을 터널링함으로써 달성되는 UMTS 이동 서비스의 확장이다. lu 모드 GAN은 통상적인 GSM/GPRS/UMTS 무선 액세스 네트워크 커버리지에 대한 보완이다.
3GPP TR 43.902에 개시된 lu 모드 GAN 아키텍처는 도 1과 관련하여 간략하게 상기된다.
GAN 아키텍처는 범용 액세스 네트워크 제어기(GANC)를 포함한다. A/Gb 모드 GA용으로 정의한 GANC의 기능은 CN을 UTRAN 무선 네트워크 제어기(RNC)로서 보이게 하도록 확장된다. A/Gb 모드 GA의 경우에, GANC는 MS로부터 보안 원격 액세스 터널을 종료하는 보안 게이트웨이(SEGW)를 포함하며, 이는 시그널링, 음성 및 데이터 트래픽에 대한 상호 인증, 암호화 및 데이터 무결성을 제공한다.
범용 IP 액세스 네트워크는 MS와 GANC 사이의 접속을 제공한다. IP 전송 접속은 GANC로부터 MS로 확장한다. 단일 인터페이스, Up 인터페이스가 GANC와 MS 사 이에서 정의된다. lu 모드 GAN 서비스를 지원하기 위해 A/Gb GA 모드용으로 정의하였던 기능이 이 인터페이스에 추가된다.
GANC는 특히 3GPP TS 25.410에 정의된 CS 서비스에 대한 lu-cs 인터페이스 및 3GPP TS 25.410에 정의된 PS 서비스에 대한 lu-ps 인터페이스를 포함하는 UTRAN용으로 정의된 표준화 인터페이스를 통해 CN과 상호접속된다.
코어 네트워크(예컨대, MSC/VLR 및 SGSN/GGSN)에 의해 트랜잭션 제어(예컨대, CC, SM) 및 사용자 서비스가 제공된다.
CS 및 PS 영역에 대한 제어 및 사용자 평면 GAN 아키텍처는 3GPP TR 43.902에 명시된다. 예컨대, PS 영역 제어 평면 GAN 아키텍처는 도 2에서 상기되고, PS 영역 사용자 평면 GAN 아키텍처는 도 3에서 상기된다.
GAN PS 영역 제어 평면 아키텍처의 주요 특징은 다음과 같다.
● 하위(underlying) 액세스 계층 및 전송 IP 계층은 MS와 GANC 사이에 범용 접속을 제공한다.
● IPsec 계층은 암호화 및 데이터 무결성을 제공한다.
● TCP는 MS와 GANC 사이에 GA-RRC에 대한 신뢰성 전송을 제공한다.
● GA-RC는 GAN 등록 절차를 포함하는 IP 접속을 관리한다.
● 범용 액세스 무선 리소스 제어(GA-RRC) 프로토콜은 GA-RC에 의해 관리된 하위 Up 세션을 사용하여 UTRAN RRC 프로토콜과 균등한 기능을 수행한다. GA-RRC가 CS 서비스 관련 시그널링 메시지와 PS 서비스 관련 시그널링 메시지를 모두 포함함을 알아야 한다.
● GANC는 GA-RRC 프로토콜을 종료하고, lu-ps 인터페이스를 통해 RANAP 프로토콜에 연동시킨다.
● 예컨대, GMM, SM 및 SMS에 대한 NAS 프로토콜은 MS와 SGSN 사이에 투명하게 전송된다.
● lu-ps 시그널링 전송 계층 옵션(ATM과 IP 기반 양자 모두)은 25.412에 정의된다.
GAN PS 영역 사용자 평면 아키텍처에 대한 주요 특징은 다음과 같다.
● 하위 액세스 계층 및 전송 IP 계층은 MS와 GANC 사이에 범용 접속을 제공한다.
● IPsec 계층은 암호화 및 데이터 무결성을 제공한다.
● GA-RRC 프로토콜은 MS와 GANC 사이에서 동작하여 Up 인터페이스를 통해 상위 계층 페이로드(즉, 사용자 평면 데이터)를 전송한다.
● PS 사용자 데이터는 MS와 CN 사이에서 투명하게 전송된다.
● GANC는 GA-RRC 프로토콜을 종료하고, GTP-U를 사용하여 lu-ps 인터페이스에 연동시킨다.
UMA/GA 기술과 펨토 셀 기술 양자는 무선 상에서 그리고 공중 인터넷에 걸쳐서 보안을 필요로 한다. 양 기술은 코어 네트워크에 접속되는 무선 액세스 네트워크에 (가능하게는 보다 많이) 특징이 존재한다.
공통 GANC가 펨토 셀 기술 및 UMA/GA 기술에 관하여 재사용될 수 있는 솔루션은 http://www.kineto.com에서 입수할 수 있는 "The Case for UMA-Enabled Femtocells"라는 명칭의 키네토 백서(Kineto white paper)에 개시된다.
이 솔루션에서, GANC는 lu-cs 및 lu-ps 인터페이스를 통해 코어 네트워크에 접속된다. 또한, 펨토 셀 장비는 3GPP TR 43.902 v1.1.0에 설명된 "lu-GAN 강화 GAN" 솔루션의 "무선 인터페이스"인 변형 Up 인터페이스를 통해 GANC에 접속된다. 펨토 셀 장비는 UMTS Uu 인터페이스, MAC, RLC, RRC 및 PDCP 계층의 종료뿐만 아니라, 변형 Up를 통해 인터페이싱된 GAN 클라이언트의 에뮬레이팅도 수행한다.
보안의 측면에서, UMA/GA 기술과 UMTS 펨토 셀 기술 양자는 무선 상에서 그리고 공중 인터넷에 걸쳐서 보안을 필요로 한다.
● UMA(GAN)에서, 사용자는 단말기-네트워크 절차를 통해 인증되고, 단말기와 GANC 보안 게이트웨이 사이의 IPsec 터널을 통해 보안이 달성되며, WiFi/블루투스 액세스 포인트는 단순 중계자(simple relay)로서 동작한다.
● 3G 펨토 셀에서, 무선 인터페이스는 레거시(legacy) UMTS 인터페이스이고, 암호화 기능이 RNC 기능(RLC 계층) 내에 있다. RNC 기능이 펨토 셀 장비 내에 위치하는 솔루션에서, 무선 인터페이스는 암호화되지만 펨토 셀/네트워크 경로도 암호화되어야 한다.
그러한 목적을 위해, 펨토 셀 장비는 단말기에 대한 안전한 접속을 보장하도록 인증되어야 한다. 그 솔루션은 펨토 셀 장비를 GAN 가입자로 간주하는 데에 있는데, 펨토 셀 장비는 인증을 위해 SIM/USIM을 포함하고, 공중 인터넷을 통해 전송되는 Up 인터페이스를 암호화하는 IPsec 종단으로서 작동한다.
마지막으로, 적합한 GANC 노드는 레거시 UMA(GAN) 절차를 통해 "탐색"된다. 이 메커니즘은 코어 네트워크에서 이동 관리 시그널링을 최소화하는 것과 GANC 노드 사이에서 부하 공유를 수행하는 것을 허용한다.
본 발명에 의해 알게 되듯이, 이러한 솔루션은 몇몇 문제를 발생시키거나 몇몇 단점을 갖는데, 특히,
- 첫 번째로, TR 43.902에 설명된 변형 Up 인터페이스는 실제로는 펨토 셀과 GANC를 인터페이싱하기 위해 구성되지 않는다. 특히,
○ Uu 암호화를 위해 펨토 셀 장비에서 필요한 UMTS 암호화 키를 전송하는 Up 메시지가 없다.
○ 착신 핸드오버시에 펨토 셀로 리소스 할당 요청을 전송하는 Up 메시지가 없다.
○ UMTS 내의 RNC에 단말기 IMSI를 제공하는 데 사용되는 RANAP 공통 ID 메시지는 변형 Up 인터페이스 내에 대응하는 것이 없다.
- 두 번째로, 펨토 셀 기능은 노드B와 RNC 기능으로 제한된다. 예컨대, 노드B, RNC, SGSN 및 GGSN 기능을 포함하는 펨토 셀 장비와 함께 이 솔루션을 사용할 수 없으며, 이는 일반적으로 펨토 셀 장비가 Gi 인터페이스를 통해 IMS에 직접 접속될 수 있는 전 IMS 아키텍처를 가진 경우일 것이다. 바꾸어 말하면, 이 솔루션은 다양한 펨토 셀 아키텍처에 대처할 만큼 충분히 유동적이지 않다.
본 발명의 목적은 이러한 문제의 일부 또는 전부를 해결하거나 이러한 단점의 일부 또는 전부를 방지하는 것이다. 또한, 본 발명은 3GPP TS 43.318에 명시된 레거시 GAN 표준에 따라 GAN 셀 및 펨토 셀에 대해 공통 GANC를 사용하도록 허용하는데, TR 43.902에 설명된 "lu 모드" 향상 GAN을 이에 응용할 수 있지만, 요구되지 않는다. 보다 일반적으로, 본 발명의 목적은 고정 이동 통합 기술(Fixed Mobile Convergence technologies)을 개선하는 것이다.
이러한 목적 및 다른 목적은 본 발명의 일 양상에서 펨토 셀 장비를 이동 코어 네트워크와 인터페이싱하는 방법에 의해 달성되는데, 이 방법은,
- 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체를 거쳐, 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 사용하여 펨토 셀 장비의 적어도 하나의 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드에 접속시키는 단계 -적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스는 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기의 보안 게이트웨이 사이에 설정된 보안 터널 내에 캡슐화되고, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 이동 코어 네트워크 노드로 중계됨-
를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은,
- 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기 사이에서 수행된 인증 절차의 결과로서, 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기의 보안 게이트웨이 사이에 보안 터널을 설정하는 단계
를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은,
- 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기 사이에서 탐색 및 등록을 수행하는 단계
를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은,
- 범용 액세스 네트워크 제어기에 의해 펨토 셀 장비로, 적어도 하나의 펨토 셀 이동 네트워크 개체가 접속할 수 있는 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체의 적어도 하나의 주소를 제공하는 단계
를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은,
- 범용 액세스 네트워크 제어기에 펨토 셀 장비를 등록할 때 적어도 하나의 주소를 제공하는 단계
를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은,
- 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에서, 복수의 펨토 셀 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드 유형에 접속시키는 복수의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 집중시키는 단계
를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은,
- 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에서 집중시키는 단계를 수행할 때 수락 제어를 수행하는 단계
를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은,
- 펨토 셀 장비에 의해 범용 액세스 네트워크 제어기에, 적어도 하나의 펨토 셀 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드 유형에 접속시키는 표준 이동 네트워크 인터페이스(들)의 유형(들)에 관한 정보를 제공하는 단계
를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은,
- 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기 사이에서 수행된 탐색 및/또는 등록시에 정보를 제공하는 단계
를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은,
- 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에서, 복수의 펨토 셀 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드 유형에 접속시키는 복수의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 집중시킬 때 정보를 사용하는 단계
를 포함할 수 있다.
이러한 목적 및 다른 목적은 본 발명의 다른 양상에서 본 발명에 따른 방법을 수행하는 다양한 네트워크 개체, 특히, 예컨대, 범용 액세스 네트워크 제어기(GANC), 펨토 셀 장비, 펨토 셀 이동 네트워크 개체, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 달성된다.
따라서 본 발명의 다른 양상은 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체이며, 이는,
- 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체를 거쳐, 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 사용하여 펨토 셀 장비의 적어도 하나의 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드에 접속시키는 수단 -적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스는 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기의 보안 게이트웨이 사이에 설정된 보안 터널 내에 캡슐화되고, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 이동 코어 네트워크 노드로 중계됨-
을 포함한다.
본 발명에 따른 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체는,
- 복수의 펨토 셀 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드 유형에 접속시키는 복수의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 집중시키는 수단
을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체는,
- 집중을 수행할 때 수락 제어를 수행하는 수단
을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체는,
- 집중을 수행할 때, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체를 거쳐, 적어도 하나의 펨토 셀 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드 유형에 접속시키는 표준 이동 네트워크 인터페이스(들)의 유형(들)에 관한 정보를 사용하는 수단
을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 펨토 셀 장비의 이동 네트워크 개체인데, 이는
- 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체를 거쳐, 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 사용하여 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드에 접속시키는 수단 -적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스는 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기의 보안 게이트웨이 사이에 설정된 보안 터널 내에 캡슐화되고, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 이동 코어 네트워크 노드로 중계됨-
을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 펨토 셀 장비인데, 이는,
- 펨토 셀 장비의 적어도 하나의 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 유형에 접속시키는 표준 이동 네트워크 인터페이스(들)의 유형(들)에 관한 정보를 범용 액세스 네트워크 제어기에 제공하는 수단
을 포함한다.
본 발명에 따른 펨토 셀 장비는,
- 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기 사이에서 탐색 및/또는 등록을 수행할 때 정보를 제공하는 수단
을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체는,
- 메시지(GA-RC-등록 요청) 내에 정보를 제공하는 수단
을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 범용 액세스 네트워크 제어기인데, 이는,
- 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체의 전송 주소(예컨대, IP 주소)를 펨토 셀 장비로 이송하는 수단 -펨토 셀 장비의 적어도 하나의 이동 네트워크 개체는, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체를 거쳐, 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 사용하여 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드에 접속되고, 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스는 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기의 보안 게이트웨이 사이에 설정된 보안 터널 내에 캡슐화되고, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 이동 코어 네트워크 노드로 중계됨-
을 포함한다.
본 발명에 따른 범용 액세스 네트워크 제어기는,
- 펨토 셀 GAN 등록 절차 동안에 펨토 셀 장비로 전송 주소를 송신하는 수단
을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 범용 액세스 네트워크 제어기는,
- 메시지(GA-RC-등록 수락) 내에 전송 주소를 송신하는 수단
을 포함할 수 있다.
본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적은 첨부 도면과 함께 후속하는 설명으로부터 자명해질 것이다.
도 1은 "lu-모드" GAN 아키텍처를 상기한다.
도 2는 도 1에서 상기된 GAN 아키텍처에 대한 프로토콜 아키텍처의 예, 예컨대, PS 영역 제어 평면을 상기한다.
도 3은 도 1에서 상기된 GAN 아키텍처에 대한 프로토콜 아키텍처의 예, 예컨대, PS 영역 사용자 평면을 상기한다.
도 4는 본 발명에 따른 네트워크 아키텍처의 예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 네트워크 아키텍처의 예에 대한 프로토콜 아키텍처의 예, 예컨대, lu-ps 인터페이스를 사용하여, SGSN 노드에 펨토 셀 장비의 RNC 개체를 접속하는 경우에, 예를 들어, PS 영역 사용자 평면을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 네트워크 아키텍처의 예에 대한 프로토콜 아키텍처의 예, 예컨대, lu-ps 인터페이스를 사용하여, SGSN 노드에 펨토 셀 장비의 RNC 개체를 접속하는 경우에, 예를 들어, PS 영역 사용자 평면을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 GAN 등록 절차의 예를 도시한다.
본 발명은 UMA/GA와 펨토 셀 기술 사이의 공통성의 이점을 이용하여 다양한 펨토 셀 아키텍처에 적용하는 데 충분히 유동적인 공통 아키텍처를 구성하도록 제안한다.
상이한 서비스마다 최적화될 수 있는 몇몇 펨토 셀 아키텍처가 존재하는데, 예컨대, 펨토 셀 장비는 표준 UMTS 코어 네트워크에 접속되는 RNC 기능을 더한 노드B에 존재하거나, Voice over IMS를 포함하는 미래의 전 IMS 서비스에 대한 SGSN 및 GGSN 기능을 포함할 수 있다.
제안된 솔루션은 다양한 펨토 셀 아키텍처에 대해 공통적이므로 이러한 유동성을 허용한다.
주로 3가지 종류의 펨토 셀 아키텍처가 존재한다.
- 공중 인터넷을 통해 접속된, 홈 디바이스(home device)가 노드B 기능을 가지며, RNC는 조작자의 네트워크에 위치하는 노드 B 기반 펨토 셀. 노드 B 기반 펨토 셀의 일 장점은 소프트 핸드오버를 사용할 수 있다는 것이지만, 주파수/코드 계획이 복잡해진다. 또한, lub 인터페이스는 벤더마다 완전히 동일하지는 않으며, 이것이 다수의 펨토 셀이 가지는 주거 시장에 대한 실제 문제이다. 네트워크에 대한 펨토 셀 인터페이스가 완전히 상호운용되어야 한다는 것은 강한 가정으로 여겨진다.
- 홈 디바이스가 노드 B 기능과 RNC 기능 양자를 포함하는 lu 기반 펨토 셀. 이 아키텍처의 한 가지 장점은 MSC 및 SGSN에 RAN으로서 접속될 수 있다는 것이다.
- 홈 디바이스가 노드B, RNC, SGSN 및 GGSN 기능도 포함하는 Gn/Gi 기반 펨토 셀. 이들은 PS-CS VCC 핸드오버가 구현되지 않는 한 voice over CS에 대해 주로 lu-cs를 통해 인터페이싱될 수 있다. Gn/Gi 펨토 셀의 장점은 Gn/Gi 펨토 셀이 SGSN 및 GGSN을 우회하고 IMS 준비가 되어있다는 것이다.
본 발명에서, 전술한 솔루션에서와 같이, 펨토 셀은, 코어 네트워크에 액세스할 권리는 없지만 3GPP TS 43.318 및 TS 44.318에 표준화된 Up 인터페이스를 통해 GAN 탐색/등록 절차를 수행하는 GAN 가입자로 간주한다. 펨토 셀 장비는 인증 및 보안을 위한 SIM 또는 USIM을 포함한다. 펨토 셀 인증은 표준 GAN 절차(EAP-SIM, EAP-AKA)의 도움으로 수행된다. 인증 단계의 마지막에, TS 43.318에 따라 GANC의 보안 게이트웨이와 펨토 셀 사이에 IPsec 터널이 설정된다.
그러나, 본 발명은 특히 후속하는 특이성을 갖는다.
a) Up 인터페이스는 단일 가입자로서 여겨지는 펨토 셀에 의해서만 사용된다.
b) GANC는 GANC 등록을 통해 펨토 셀에 CN 노드의 주소를 제공한다.
c) 가입자 및 UE는 GANC에 의해 알려지도록 요구되지 않는다. 즉, GANC는 UE 콘텍스트를 갖지 않으며 개별 UE에 대한 어떠한 GAN 기능도 수행하지 않는다.
d) GANC는 CN과의 인터페이스를 필요로 하지 않는다.
● 펨토 셀은 GAN 가입자이지만 CN 가입자는 아니다. CN 액세스가 필요하지 않다.
● UMTS 가입자에 관한 인터페이스(lu-cs, lu-ps, Gn, Gi 등)는 펨토 셀 인증에서 설정된 IPsec 터널 내에 캡슐화되고, 보안 게이트웨이에 의해 코어 네트워크 노드로 중계된다.
e) 또한, 펨토 셀의 개수가 커짐에 따라, 그리고 펨토 셀 장비(노드 B, RNC, SGSN)에 의해 포함된 기능에 따라, 하나의 코어 네트워크 노드에 의해 보여지는 RNC 또는 SGSN의 개수를 최소화하는 것이 필요할 수 있다. 그 목적을 위해, "다중 화기/집중기(concentrator)"(펨토 코어 네트워크 게이트웨이) 기능 및 예컨대, IP 전송과 ATM 전송 사이의 몇몇 전송 계층 적응화가 존재할 수 있다. 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 기능은 2 개의 주요 목적을 갖는다.
● 코어 네트워크 노드에 의해 보여지는 노드의 개수의 최소화. 예컨대, 펨토 셀 장비가 노드B 및 RNC 기능을 갖추고, N 개의 펨토 셀 장비 노드가 존재하면, MSC/SGSN 노드는 M 개의 RNC를 볼 것이며, M＜N이다.
● 수락 제어 수행. 수락 제어는 다중화 인터페이스에서, 즉, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이와 코어 네트워크 노드 사이에서 정체를 피하기 위해 호, 세션 등의 수락/거부를 포함한다.
f) 마지막으로, 다양한 유형의 펨토 셀 장비(예컨대, 유형 1 = 노드B + RNC 기능, 유형 2 = 노드B + RNC + SGSN 기능, 유형 3 = 노드B + RNC + SGSN + GGSN 기능 등)에 접속할 수 있도록, 펨토 셀 장비는 GAN 탐색 및/또는 등록 절차 동안에 또는 임의의 다른 시간에 그의 유형을 GANC로 전송할 수 있다. 이어서 GANC는 이 정보를 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 기능으로 중계할 수 있으며, 그의 기능을 대응하는 캡슐화 인터페이스(lu, Gn, Gi 등)에 적응시킬 것이다. 또한, "펨토 셀 이동 네트워크 개체 유형"은 두 개의 서브 유형일 수 있는데, 한 유형은 CS 영역을 위한 것이고, 한 유형은 PS 영역을 위한 것이다. 이것은 예컨대, 조합된 lu-cs/Gn 인터페이싱 펨토 셀 장비를 구비할 수 있게 한다.
g) 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체의 전송 주소(예컨대, IP 주소)는 펨토 셀 장비 GAN 등록 절차 동안에 GANC에 의해 이송될 수 있다.
h) 이것은 CDMA 2000 펨토 셀 등과 같은 임의의 종류의 펨토 셀로 확장될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템 아키텍처의 예는 도 4에 도시된다.
- MS/UE
- GAN
- 펨토 셀 장비
- 이동 코어 네트워크
도 4에 도시된 예에서, GAN은,
- WLAN IP 네트워크
- GANC(SEGW, 및 등록 및 보안 관련 GAN 절차를 수행하는 GANC 애플리케이션부를 포함함)
- 펨토 코어 네트워크 게이트웨이(MUX/CNT로 지칭됨)
도 4에 도시된 예에서, 펨토 셀 장비는,
- 노드 B
- RNC
- SGSN(도시된 예에서 선택적임)
를 포함하는 상이한 이동 네트워크 개체를 포함한다.
도 4에 도시된 예에서, 펨토 셀 장비는 (등록 및 보안 관련 GAN 절차를 수행하는) 프록시 GAN도 포함한다.
도 4에 도시된 예에서, 이동 코어 네트워크는, 도시된 예에서,
- MSC
- SGSN
- GGSN
을 포함하는 상이한 이동 코어 네트워크 노드 유형을 포함한다.
도시된 이동 코어 네트워크 노드에 접속된 외부 네트워크는, 이 예에서, ISDN(MSC에 접속됨), IMS 및 PDN(GGSN에 접속됨)을 포함한다.
펨토 셀 이동 네트워크 개체를 이동 코어 네트워크에 접속시키는 표준 이동 네트워크 인터페이스 유형은, 도시된 예에서,
- RNC를 이동 코어 네트워크에 접속시키는 lu 인터페이스로서, RNC를 MSC에 접속시키는 lu-cs 인터페이스 및 RNC를 SGSN에 접속시키는 lu-ps 인터페이스를 포함하는 lu 인터페이스
- SGSN을 GGSN에 접속시키는 Gn 인터페이스
를 포함한다.
도 4에서 펨토 셀 장비와 GANC의 보안 게이트웨이(SGW) 사이에 설정된 보안 터널이 도시된다. 도시된 예에서, 펨토 셀 이동 네트워크 개체(RNC, SGSN)는 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체(MUX/CNT로 지칭됨)를 거쳐 표준 인터페이스 lu(lu-cs, lu-ps), Gn을 사용하여 이동 코어 네트워크 노드(MSC, SGSN, GGSN)에 접속되는데, 표준 인터페이스는 보안 터널 내에 캡슐화되고, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 이동 코어 네트워크 노드로 중계된다.
도 5는 본 발명에 따른 네트워크 아키텍처의 예에 대한 프로토콜 아키텍처의 예, 예컨대, lu-ps 인터페이스를 사용하여, SGSN에 펨토 셀 장비의 RNC 개체를 접속하는 경우에, 예를 들어, PS 영역 사용자 평면을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 네트워크 아키텍처의 예에 대한 프로토콜 아키텍처의 예, 예컨대, lu-ps 인터페이스를 사용하여, SGSN 노드에 펨토 셀 장비의 RNC 개체를 접속하는 경우에, 예를 들어, PS 영역 사용자 평면을 도시한다.
도 5 및 도 6의 예에서 표준 이동 네트워크 인터페이스(lu)는 펨토 셀 장비와 보안 게이트웨이 사이에 설정된 보안 터널에 캡슐화되고, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 이동 코어 네트워크 노드(SGSN)로 중계된다. 캡슐화된 인터페이스는 lu/IPsec로 언급된다. lu/IPsec 인터페이스는 펨토 셀 장비를 펨토 코어 네트워크 게이트웨이에 접속한다.
도 7은 본 발명에 따른 GAN 등록 절차의 예를 도시한다.
도 7의 예에, 특히 펨토 셀 장비가 GANC로 메시지(GA-RC-등록 요청)를 전송하는 단계가 도시되는데, 이 메시지는 펨토 셀/이동 네트워크 개체 유형을 포함한다.
도 7에 도시된 예에, 펨토 셀 GAN 등록 절차 동안에 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체의 전송 주소(예컨대, IP 주소)가 메시지(GA-RC 등록 수락)로서 GANC에 의해 펨토 셀 장비로 이송되는 단계도 도시된다.
이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비를 인터페이싱하는 방법(예컨대, 전술한 방법) 외에, 본 발명은 그 목적을 위해 본 발명에 따른 방법을 수행하는 수단을 포함하는 다양한 네트워크 개체, 특히, 예컨대, 범용 액세스 네트워크 제어기(GANC), 펨토 셀 장비, 펨토 셀 이동 네트워크 개체, 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체도 구비한다.
전술한 수단에 대한 상세한 설명은 당업자에게 어떠한 특정 문제도 발생시키지 않으므로, 이러한 수단은 당업자에게 그 기능으로 위에 개시된 것보다 더 자세히 개시될 필요가 없다.

Claims (21)

  1. 이동 코어 네트워크(Mobile Core Network)와 펨토 셀 장비(Femto-Cell equipment)를 인터페이싱하는 방법에 있어서,
    펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체를 거쳐, 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스(standard Mobile Network interface)를 사용하여 상기 펨토 셀 장비의 적어도 하나의 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드에 접속시키는 단계를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스는 상기 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기의 보안 게이트웨이 사이에 설정된 보안 터널 내에 캡슐화되고, 상기 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 상기 이동 코어 네트워크 노드로 중계되는
    이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펨토 셀 장비와 상기 범용 액세스 네트워크 제어기 사이에서 수행된 인증 절차의 결과로서, 상기 펨토 셀 장비와 상기 범용 액세스 네트워크 제어기의 상기 보안 게이트웨이 사이에 상기 보안 터널을 설정하는 단계를 포함하는
    이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펨토 셀 장비와 상기 범용 액세스 네트워크 제어기 사이에서 탐색(discovery) 및 등록을 수행하는 단계를 포함하는
    이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 범용 액세스 네트워크 제어기에 의해 상기 펨토 셀 장비로, 상기 적어도 하나의 펨토 셀 이동 네트워크 개체가 접속할 수 있는 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체의 적어도 하나의 주소를 제공하는 단계를 포함하는
    이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 범용 액세스 네트워크 제어기로 상기 펨토 셀 장비를 등록할 때 상기 적어도 하나의 주소를 제공하는 단계를 포함하는
    이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에서, 복수의 펨토 셀 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드 유형에 접속시키는 복수의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 집중시키는(concentrating) 단계를 포함하는
    이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에서 상기 집중시키는 단계를 수행할 때 수락 제어를 수행하는 단계를 포함하는
    이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펨토 셀 장비에 의해 상기 범용 액세스 네트워크 제어기에, 상기 적어도 하나의 펨토 셀 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드 유형에 접속시키는 표준 이동 네트워크 인터페이스의 유형에 관한 정보를 제공하는 단계를 포함하는
    이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 펨토 셀 장비와 상기 범용 액세스 네트워크 제어기 사이에서 수행된 탐색 및/또는 등록시에 상기 정보를 제공하는 단계를 포함하는
    이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에서, 복수의 펨토 셀 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드 유형에 접속시키는 복수의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 집중시킬 때 상기 정보를 사용하는 단계를 포함하는
    이동 코어 네트워크와 펨토 셀 장비의 인터페이싱 방법.
  11. 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 있어서,
    상기 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체를 거쳐, 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 사용하여 펨토 셀 장비의 적어도 하나의 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드에 접속시키는 수단을 포함하되,
    상기 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스는 상기 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기의 보안 게이트웨이 사이에 설정된 보안 터널 내에 캡 슐화되고, 상기 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 상기 이동 코어 네트워크 노드로 중계되는
    펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    복수의 펨토 셀 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드 유형에 접속시키는 복수의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 집중시키는 수단을 포함하는
    펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 집중을 수행할 때 수락 제어를 수행하는 수단을 포함하는
    펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 집중을 수행할 때, 상기 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체를 거쳐, 적어도 하나의 펨토 셀 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드 유형에 접속시키는 표준 이동 네트워크 인터페이스의 유형에 관한 정보를 사용하는 수단을 포함하는
    펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체.
  15. 펨토 셀 장비의 이동 네트워크 개체에 있어서,
    펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체를 거쳐, 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 사용하여 상기 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드에 접속시키는 수단을 포함하되,
    상기 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스는 상기 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기의 보안 게이트웨이 사이에 설정된 보안 터널 내에 캡슐화되고, 상기 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 상기 이동 코어 네트워크 노드로 중계되는
    펨토 셀 장비의 이동 네트워크 개체.
  16. 펨토 셀 장비에 있어서,
    상기 펨토 셀 장비의 적어도 하나의 이동 네트워크 개체를 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 유형에 접속시키는 표준 이동 네트워크 인터페이스의 유형에 관한 정보를 범용 액세스 네트워크 제어기에 제공하는 수단을 포함하는
    펨토 셀 장비.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 펨토 셀 장비와 상기 범용 액세스 네트워크 제어기 사이에서 탐색 및/또는 등록을 수행할 때 상기 정보를 제공하는 수단을 포함하는
    펨토 셀 장비.
  18. 제 17 항에 있어서,
    메시지(GA-RC-등록 요청) 내에 상기 정보를 제공하는 수단을 포함하는
    펨토 셀 장비.
  19. 범용 액세스 네트워크 제어기에 있어서,
    펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 대한 IP 주소와 같은 전송 주소를 펨토 셀 장비로 이송하는 수단을 포함하되,
    상기 펨토 셀 장비의 적어도 하나의 이동 네트워크 개체는, 상기 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체를 거쳐, 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스를 사용하여 적어도 하나의 이동 코어 네트워크 노드에 접속되고,
    상기 적어도 하나의 표준 이동 네트워크 인터페이스는 상기 펨토 셀 장비와 범용 액세스 네트워크 제어기의 보안 게이트웨이 사이에 설정된 보안 터널 내에 캡슐화되고, 상기 펨토 코어 네트워크 게이트웨이 개체에 의해 상기 이동 코어 네트워크 노드로 중계되는
    범용 액세스 네트워크 제어기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    펨토 셀 GAN 등록 절차 동안에 상기 펨토 셀 장비로 상기 전송 주소를 송신하는 수단을 포함하는
    범용 액세스 네트워크 제어기.
  21. 제 20 항에 있어서,
    메시지(GA-RC-등록 수락) 내에 상기 전송 주소를 송신하는 수단을 포함하는
    범용 액세스 네트워크 제어기.
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