KR101537392B1 - 홈 기지국에서 시그널링 트래픽을 최소화하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공중 기지국 (BTS)을 이용한 이동 전화 네트워크를 운영하는 데 있어서, 공중 기지국은 첫 번째 식별 코드 (A)를 포함한 이동 전화 신호를 전송하고, 이동 전화 네트워크는 상기 첫 번째 식별 코드 (A)를 할당하는 이동 전화 가입자 번호가 저장된 홈 위치 레지스터를 갖는 것이며, 이동 전화 네트워크는 적어도 하나의 이동 전화 단말기를 할당받은 적어도 하나의 개인 기지국 (HBS)을 갖는 것이되, 개인 기지국 (HBS)은 첫 번째 식별 코드 (A)와 다른 두 번째 식별 코드 (B)를 포함하는 이동 전화 신호를 전송하고 개인 기지국 (HBS)으로의 이동 전화 단말기 (UE)의 할당은 홈 위치 레지스터 (HLR 또는 HSS)에 저장될 수 있는 것이고, 이동 전화 단말기 (UE)에서 이동 전화 네트워크의 교환국 (MSG, SGSN, MME)으로 액세스 요청이 발생하며, 홈 위치 레지스터 (HLR 또는 HSS)는 질의를 받고 만약 개인 기지국 (HBS)로의 이동 전화 단말기 (UE)의 할당이 홈 위치 레지스터 (HLR 또는 HSS)에 저장되어 있다면 이동 전화 네트워크는 이동 전화 단말기 (UE)로 두 번째 식별 코드 (B)와 등가인 식별 코드 (eB)를 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공중 기지국을 이용한 이동 전화 네트워크 운용 방법에 관한 것이다.

Description

홈 기지국에서 시그널링 트래픽을 최소화하는 방법{MINIMIZING THE SIGNALING TRAFFIC FOR HOME BASE STATIONS}
본 발명은 공중 기지국을 구비한 이동 전화 네트워크를 운영하는 방법에 관한 것으로, 공중 기지국은 제 1 식별 코드를 갖는 이동 전화 신호를 전송하고, 이동 전화 가입자 번호가 저장된 홈 위치 레지스터가 이동 전화 네트워크에 할당되며, 그리고 이동 전화 네트워크는 적어도 하나의 이동 전화 단말기가 할당된 적어도 하나의 개인 기지국을 갖는다.
홈 기지국으로도 알려진 개인 기지국은 공중 이동 전화 네트워크가 사용불가능하거나 매우 저개발된 지역에서도 이동 전화 단말기의 사용을 가능하게 한다. 이 경우, 홈 기지국은 이동 전화 단말기가 이를 통해 이동 전화 네트워크에 연결될 수 있는 공중 기지국(Base Transceiver Station(BTS), NODEB 또는 ENODEB)처럼 기능한다. 홈 기지국은 주로 유선 통신 접속인 광대역 접속을 통하여 이동 전화 네트워크에 접속되므로, 이동 전화 단말기로부터의 호출은 개인 기지국을 통하여 이동 전화 네트워크로 전송될 수 있다.
이는 대개 DSL(digital subscriber line) 연결을 통해 이루어지므로, 이동 전화 가입자에게 모든 이동 전화 서비스들을 "인-하우스 공급(in-house supply)" 할 수 있다. 홈 기지국은 이동 전화 네트워크의 공중 기지국처럼 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System), GSM(Global System for Mobile Communications) 또는 LTE(Long Term Evolution) 신호를 전송하므로, 이동 전화 가입자로 하여금 이동 전화 네트워크의 서비스를 사용할 수 있게 하며, 특히 이동 전화 네트워크가 개인 기지국의 위치에 어떠한 커버리지도 제공하지 않는 경우에도 역시 그러하다.
하지만, 개인 기지국은 잘 발달된 이동 전화 네트워크 내에서도 점점 더 많이 이용되고 있는바, 이는 이를 테면 특히 낮은 비용의 구역(zone)을 제공할 수 있기 때문이다. 개인 이동 전화 가입자는, 예를 들면 그의 개인 부지(premise) 내에서, 거기에 설치된 개인 기지국의 송신기/수신기 범위에 의해, 이른바 "홈 구역(home zone)"을 생성할 수 있는데, 이 안에서 상기 가입자는 특별히 낮은 가격(low rate)으로 혹은 무료로 이동 전화를 사용할 수 있다. 같은 방법으로, 예를 들면, 회사의 구내에 여러 개의 개인 기지국들을 제공하는 것도 또한 가능한바, 따라서 회사 직원들은 이동 전화 네트워크로의 이러한 네트워크 액세스 포인트들을 통해 낮은 가격으로 전화하는 것이 가능하다.
따라서, 개인 기지국에 접속하는 것은 일반적으로 일부 사용자만으로 제한된다. 인가된 이동 전화 가입자가 공중 기지국(BTS, NodeB, eNodeB) 및 개인 기지국(HBS) 둘다를 통하여 이동 전화 네트워크에 연결하는 것을 가능하게 하기 위해서, 공중 기지국(BTS, NodeB, eNodeB)과 개인 기지국(HBS)은 동일한 식별 코드를 사용한다. 따라서, 다른 이동 전화 가입자가 이동 전화 네트워크를 통해 전화를 하고자, 홈 기지국(HBS)에 대한 인가되지 않은 접속 시도를 할 가능성이 있다. 이는 특히, 개인 기지국에 매우 인접한 경우가 그러한데, 왜냐하면 신호 강도가 이곳에서 특히 강하며, 그리고 이동 전화 단말기는 최적의 음질을 보장하기 위하여 가장 높은 전송 전력을 갖는 이동 전화 네트워크로의 액세스 포인트를 정기적으로 선택하기 때문이다.
이러한 접속 시도들을 통하여, 개인 기지국에 접속할 권한이 없는 이동 전화 단말기는 요청, 인가 및 인증 프로세스들을 야기할 수 있으며, 이는 이동 전화 네트워크 및 개인 기지국에서 불필요한 데이터 전송 또는 신호전송(signaling) 부하를 야기한다.
따라서 본 발명의 목적은 개인 기지국에 접속할 권한이 없는 시도를 효과적으로 방지하거나 적어도 최소화하여 이동 전화 네트워크에서의 신호전송 부하를 실질적으로 감소시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 제1항 및 제6항의 피처들을 통하여 달성된다. 본 발명의 유용한 다른 양상들은 종속 청구항에 개시된다.
본 발명에 따르면, 공중 기지국(BTS, NodeB, eNodeB)을 구비한 이동 전화 네트워크를 동작시키기 위한 방법이 제공되는바, 이동 전화 네트워크에서 공중 기지국은 제 1 식별 코드(A)를 갖는 이동 전화 신호를 전송하고, 이동 전화 네트워크는 가입자 데이터, 특히 이동 전화 가입자 번호가 저장된 홈 위치 레지스터를 할당하며, 그리고 이동 전화 네트워크는 적어도 하나의 이동 전화 단말기(UE)가 할당된 적어도 하나의 개인 기지국(HBS)을 가지며, 여기서 개인 기지국(HBS)은 제 1 식별 코드 (A)와는 서로 다른 제 2 식별 코드(B)를 갖는 이동 전화 신호를 전송하고, 개인 기지국(HBS)에 이동 전화 단말기(UE)를 할당하는 것은 홈 위치 레지스터 (HLR 또는 HSS)에 저장될 수 있으며, 그리고 이동 전화 단말기(UE)에서 이동 전화 네트워크의 교환국(switching center)(MSG, SGSN, MME)으로 액세스 요청이 발생하는 경우, 만약 개인 기지국(HBS)에 이동 전화 단말기(UE)가 할당된 것이 홈 위치 레지스터(HLR 또는 HSS)에 저장되어 있다면, 홈 위치 레지스터(HLR 또는 HSS)가 조회되며(interrogate) 그리고 이동 전화 네트워크는 제 2 식별 코드(B)와 등가인 식별 코드(eB)를 이동 전화 단말기(UE)로 전송한다.
개인 기지국은 이동 전화 네트워크의 공중 기지국과 동일한 식별 코드를 전송하지 않기 때문에, 오로지 특정한 이동 전화 단말기만이 개인 기지국을 통하여 이동 전화 네트워크에 접속할 수 있다는 점이 보장된다. 오직 제 1 식별 코드(즉, 이동 전화 네트워크에 의해 전송되고, 이동 전화 단말기, 특히 SIM(Subscriber Identity Module) 카드 또는 USIM(Universal Subscriber Identity Module) 카드에 저장되는 식별 코드)만을 갖는 것이 관례이기 때문에, 개인 기지국은 사실상 모든 이동 전화 단말기에서 인식되지 않는다(invisible).
그러나 본 발명에 의하면, 개인 기지국의 이용을 위해서, 인가된 이동 전화 단말기에게 제 2 식별 코드(B)와 등가인 식별 코드(eB)가 전송된다.
제 2 식별 코드 및 이와 등가인 식별 코드는 이동 전화 단말기에 의해서 등가인 것으로 여겨진다. 이에 의해서 개인 기지국은 이동 전화 단말기에서 인식될 수 있게 된다. 이는, 등가의 제 2 식별 코드를 알고 있는 이동 전화 단말기는 개인 기지국(HBS)을 통하여 이동 전화 네트워크에 연결할 수 있게 함으로써, 이동 전화 가입자가 낮은 가격으로 개인 기지국의 송신/수신 범위 내에서 뿐만 아니라 범위 외, 즉 이동 전화 네트워크의 공중 기지국의 송신/수신 범위 내에서도 융통성 있게 전화를 걸 수 있는 유리한 결과를 낳는다.
인가되지 않은 이동 전화 단말기들은, 제 2 식별 코드를 알지 못하기 때문에 개인 기지국을 인식할 수 없는 상태로 남고, 그리고 홈 위치 레지스터에 이들 인가되지 않은 이동 전화 단말기들이 할당되지 않았기 때문에, 그 어떤 등가 식별 코드도 이들에게 전송되지 않는다. 따라서 네트워크의 신호 부하는 효율적으로 최소화될 수 있다.
홈 위치 레지스터는 이동 전화 네트워크에 할당된 이동 전화 단말기에 대한 데이터 및/또는 이동 전화 가입자에 대한 데이터를 저장하는 데이터베이스이다. 바람직하게는, 이동 전화 네트워크에 개인 기지국의 등록시, 특히 초기 설치의 경우에, 개인 기지국에 이동 전화 단말기를 할당하는 것은 홈 위치 레지스터에 저장될 수 있다. 이는 이후에 개인 기지국의 사용자로서 이동 전화 가입자의 인증을 가능하게 한다. 따라서, 이동 전화 네트워크는 홈 위치 레지스터에 저장된 상기 할당을 호출할 수 있다.
본 발명의 유리한 면은, 개인 기지국의 지리적 위치가 홈 위치 레지스터에 저장될 수 있다는 것이다. 이는 특정 이동 전화 단말기에 할당된 하나 이상의 개인 기지국들의 위치에 관한 정보를 외부 포인트에서 액세스할 수 있게 한다.
본 발명의 추가적인 유리한 면은, 개인 기지국의 저장된 지리적 위치가 홈 위치 레지스터를 조회하는 교환국으로 전송되도록 이에 대한 준비가 이루어질 수도 있다는 점이다. 이러한 점은 이동 전화 네트워크에 대해 소정의 지리적 영역을 특정하는 것을 가능하게 하기 때문에, 이동 전화 단말기가 상기 영역 내에 있는 경우에는, 특별한 절차상의 단계가 개시될 수 있다.
바람직하게는, 이동 전화 단말기의 현재 지리적 위치는 이동 전화 네트워크에 의하여 결정될 수 있으며 그리고 이동 전화 단말기가 개인 기지국의 근방에 위치하고 있을 때에는 이동 전화 네트워크가 이동 전화 단말기에게 등가 식별 코드만을 전송하게 되도록 준비될 수 있다. 이는 또한 트래픽의 시그널링을 최소화하는데, 이러한 접속시도가 실제로 성공적일 가능성이 있을 때에, 이동 전화 단말기의 접속 시도가 등가 식별 코드를 이용하여 이루어질 것이기 때문이다.
이동 전화 단말기의 지리적 근접도(closeness)는 또한 이동 전화 셀의 식별 코드를 통해 결정될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서는, 인가된 이동 전화 단말기에 제 1 식별 코드와 제 2 식별 코드 모두가 저장될 수 있다. 이는 이동 전화 단말기가 어떠한 추가적인 절차적 단계/정보 없이도, 공중 기지국을 통하거나 혹은 개인 기지국을 통하여 이동 전화 네트워크에 연결할 수 있게 한다. 이러한 두개의 식별 코드는 SIM이나 USIM 카드, 특히 이동 전화 단말기의 가입자 제어 목록(subscriber controlled list)에 저장될 수 있기에, 이동 전화 단말기는 이동 전화 네트워크로의 연결을 위한 사용 권한을 부여받은 기지국을 알 수 있다.
바람직하게는, 이동 전화 단말기의 제 2 식별 코드에 우선권이 할당될 수 있으며 따라서, 제 2 식별 코드를 갖는 이동 전화 신호가 수신되었다면 이동 전화 단말기는 개인 기지국을 통한 이동 전화 네트워크로의 연결에 우선권을 부여할 것이다. 이는 개인 기지국(home zone)의 기술적인 가용성과 함께 이동 전화 호출이 항상 개인 기지국에 대해 특별한, 낮은 가격으로 실시될 것이라는 점을 보장한다.
본 발명의 추가적인 유리한 점과 특징은 아래의 2개의 실시예들에 대한 설명에 개시되어 있으며, 이러한 2개의 실시예들은 도면들을 참조하여 설명된다.
도1은 홈 기지국을 이용한 이동 전화 단말기의 연결 과정을 도시한다.
도2는 홈 기지국의 지리적 위치를 시그널링하는 이동 전화 단말기의 연결 과정을 도시한다.
도1은 본 발명에 따른 연결 과정에서의 절차적 단계의 시퀀스를 도시한 것으로, 이동 전화 단말기(UE)는 공중 기지국 BTS(Base Transceiver Station), NodeB 또는 eNodeB를 통해 셀룰러 이동 전화 네트워크 PLMN(Public Land Mobile Network)에 접속하며, 여기서 상기 이동 전화 단말기(UE)는 식별 코드 A를 전송한다. 이동 전화 단말기 UE는 식별 코드 A를 알고 있는데, 왜나하면 식별 코드 A가 이동 전화 단말기의 가입자 제어 목록에 저장되어 있기 때문이다. 제 1 단계에서, 이동 전화 단말기는 액세스 요청 메시지를, 예를 들어 "접속 요청(Attach Request)"의 형태로 교환국인 MSC(Mobile Switching Center) 또는 SGSN(Serving GPRS Support Node)에 전송한다. 이동 전화 교환국은 이동 전화 네트워크상에서 완전한 디지털 방식의 교환국이다. 그것은 이동 네트워크(Base Station Subsystem, BBS)와 유선 네트워크 사이의 인터페이스를 구성한다. 각각의 MSC는 모든 기지국 제어기(BSC) 와 이동 전화 트래픽을 처리하고 제어하는 종속 기지국(subordinate base transceiver station)(BTS, NodeB 또는 eNodeB)을 이용한 이동 전화 네트워크의 고정 부분에 할당된다.
네트워크의 이 부분으로 수신되는 또는 이 부분에서 발신되는 모든 호출에 대해, MSC는 전체 호출 관리, 위치 모니터링 뿐만 아니라 이동국의 공인(인증)의 점검을 처리한다.
제 2 단계에서, 교환국 MSC/SGSN/MME는 가입자 데이터에 대한 요청을 홈 위치 레지스터 HLR에 전송한다. 홈 위치 레지스터는, 특히 이동 전화 가입자 번호와 개인 기지국으로의 이동 전화 단말기의 할당을 포함하고 있는 가입자 데이터베이스이다. 제 3 단계에서, 가입자 데이터베이스는 이동 전화 단말기 UE가 홈 기지국에 할당된 것임을, 즉 이동 전화 가입자가 HBS 가입자인 것을 인식한다.
제 41 단계에서, 데이터베이스는 이동 전화 가입자가 HBS 가입자라는 정보와 함께 가입자 데이터를 교환국으로 전송한다. 이후 제 51 단계에서, 교환국은 연결 요청이 수락되었다는 취지의 연결 응답 메시지와 함께 등가 식별 코드 eB를 이동 전화 단말기 UE로 전송한다. 이동 전화 단말기 UE는 이러한 등가 식별 코드를 개인 기지국 HBS에 의해 전송되는 식별 코드 B와 같이 취급하고, 그 결과, 상기 이동 전화 단말기 UE는 eB 식별 코드를 사용하여 홈 기지국 HBS를 통해 이동 전화 네트워크에 연결할 수 있다.
도2에서, 제 1 내지 3 단계의 절차적 순서는 도1에 도시된 것과 동일하다. 이동 전화 단말기 UE가 홈 기지국 HBS에 할당되었다는 정보 뿐만 아니라, 홈 기지국 HBS의 지리적 위치도 홈 위치 레지스터 HLR에 저장된다. 본 발명에 의하면, 데이터베이스는 제 42 단계에서, 이동 전화 가입자가 어디에서 그의 홈 기지국에 등록하였는지를 명시하는 추가적인 정보와 함께 가입자 정보를 교환국 MSC/SGSN으로 전송한다. 상기 정보는 위치 영역 식별자(location area identifier)에 저장될 수 있으며, 이는 교환국 MSC/SGSN/MME으로 전송된다.
제 52 단계에서, 이동 전화 네트워크는 이동 전화 가입자가 통지된 영역 내에 현재 위치하고 있는지를 검사한다. 이 영역은, 특히, 이동 전화 네트워크의 셀이 될 수 있다. 만약, 이런 경우라면, 제 62 단계에서, 액세스 요청이 승인되었다는 취지의 연결 응답 메시지가 등가 식별 코드 eB와 함께 이동 전화 단말기 UE로 보내진다. 그러면 이동 전화 단말기 UE는 eB 식별 코드를 이용하여 홈 기지국 HBS를 통해 이동 전화 네트워크에 접속할 수 있다.
본 발명에 의한 과정은 3개의 예시적인 시나리오들을 참조하여 아래에 다시 한번 설명된다.
1. HBS의 이용자로 등록된 가입자는 홈 위치 레지스터 HLR 에서와 같이 태깅(tagging)된다. HBS들은 네트워크 운영자의 통제하에 있는 네트워크의 식별자와는 다른 PLMN 네트워크 식별 코드를 HBS들이 전송하도록 구성된다. 만일, HBS 가입자로서 HLR에 등록된 가입자가 일반적인 위치 업데이트, 연결, 라우팅 영역 업데이트 절차를 통해 네트워크에 접속하면, 네트워크는 이러한 다른 PLMN 식별 코드를 "등가 홈 PLMN" 로서 가입자의 단말기에 전송한다. 단말기는 두개의 HPLMN이 동일한 것으로 간주하기 때문에, 가입자는 이동 전화 커버리지에 의존하여, 네트워크의 한 부분 혹은 둘 다의 부분에 도달할 수 있다. 이러한 절차는 도 1에 도시되어 있다.
2. HBS의 이용자로 등록된 가입자는 홈 위치 레지스터 HLR 에서와 같이 태깅(tagging)되며 그리고 이들의 HBS의 지리적 위치에 대한 데이터와 함께 저장된다. HBS들은 네트워크 운영자의 통제하에 있는 네트워크의 식별자와는 다른 PLMN 네트워크 식별 코드를 HBS들이 전송하도록 구성된다. 만일, HBS 가입자로서 HLR에 등록된 가입자가 일반적인 위치 업데이트, 연결, 라우팅 영역 업데이트 절차를 통해 네트워크에 접속하면, 이동 전화 단말기가 현재 HBS의 근방에 위치하는 경우, 네트워크는 이러한 다른 PLMN 식별 코드를 "등가 홈 PLMN" 로서 가입자의 단말기에 전송한다. 이러한 절차는 도 2에 도시되어 있다.
3. HBS의 이용자로 등록된 가입자는 홈 위치 레지스터 HLR 에서와 같이 태깅(tagging)된다. HBS들은 네트워크 운영자의 통제하에 있는 네트워크의 식별자와는 다른 PLMN 네트워크 식별 코드를 HBS들이 전송하도록 구성된다. HBS 등록 시에, 이러한 PLMN 식별 코드는 가입자의 가입자 제어 목록에 오직 한 번 입력된다. 단말기의 정의된 동작을 통하여 이렇게 보장되기 때문에, 이 PLMN 식별 코드를 구비한 네트워크가 이용가능하다면, 단말기는 연결시에 이 네트워크에 우선권을 부여할 것이다.
본 발명의 방법에 따르면, 홈 기지국에 대한 이동 전화 단말기의 할당이 홈 위치 레지스터에 입력되는지에 따라 이동 전화 네트워크는 식별 코드의 전송을 제어하고, 이는 개인 기지국들을 구비한 이동 전화 네트워크의 신뢰성 있는 운영을 가능케하며, 인가되지 않은 이동 전화 단말기에 의한 개인 기지국의 사용을 효과적으로 차단할 수 있다. 따라서, 개인 기지국에 대한 공인되지 않은 액세스 시도가 효과적으로 차단되거나 혹은 적어도 최소화되므로, 이동 전화 네트워크의 시그널링 부하가 크게 감소될 수 있다.

Claims (8)

  1. 공중 기지국, 특히 BTS, NodeB 또는 eNodeB를 구비한 이동 전화 네트워크를 동작시키는 방법으로서, 상기 공중 기지국은 제 1 식별 코드(A)를 갖는 이동 전화 신호를 전송하고, 이동 전화 가입자 번호가 저장된 홈 위치 레지스터는 상기 이동 전화 네트워크에 할당되며, 그리고 상기 이동 전화 네트워크는 적어도 하나의 이동 전화 단말기(UE)가 할당된 적어도 하나의 개인 기지국(HBS)을 가지며,
    상기 개인 기지국(HBS)은 상기 제 1 식별 코드(A)와는 서로 다른 제 2 식별 코드(B)를 갖는 이동 전화 신호를 전송하며,
    상기 개인 기지국(HBS)에 상기 이동 전화 단말기(UE)가 할당되는 것은 상기 홈 위치 레지스터(HLR 또는 HSS)에 저장될 수 있으며,
    상기 이동 전화 단말기(UE)에서 상기 이동 전화 네트워크의 교환국(switching center)(MSC, SGSN, MME)으로 액세스 요청이 발생하는 경우, 상기 개인 기지국(HBS)에 상기 이동 전화 단말기(UE)가 할당된 것이 상기 홈 위치 레지스터(HLR, HSS)에 저장되어 있다면, 상기 홈 위치 레지스터(HLR, HSS)가 조회되며(interrogated) 그리고 상기 이동 전화 네트워크는 상기 제 2 식별 코드(B)의 등가 식별 코드(eB)를 상기 이동 전화 단말기(UE)로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 전화 네트워크를 동작시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 전화 네트워크에 상기 개인 기지국(HBS)을 등록할 때, 상기 이동 전화 단말기(UE)의 상기 개인 기지국(HBS)로의 할당이, 상기 홈 위치 레지스터에 저장되는 것을 특징으로 하는 이동 전화 네트워크를 동작시키는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개인 기지국(HBS)의 지리적 위치가 상기 홈 위치 레지스터(HLR, HSS)에 저장되는 것을 특징으로 하는 이동 전화 네트워크를 동작시키는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 홈 위치 레지스터(HLR, HSS)가 조회되는 동안, 상기 개인 기지국(HBS)의 지리적 위치가 상기 교환국(MSC, SGSN, MME)으로 전송되는 것을 특징으로 하는 이동 전화 네트워크를 동작시키는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동 전화 단말기(UE)의 현재 지리적 위치가 결정되고, 그리고 상기 이동 전화 네트워크는 상기 이동 전화 단말기(UE)가 상기 개인 기지국(HBS)의 근방에 위치하고 있는 경우 상기 이동 전화 단말기(UE)에게 상기 등가 식별 코드(eB)를 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 전화 네트워크를 동작시키는 방법.
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