KR101613797B1 - Ｄｄｎ 메시지 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 활성화(ECM-Idle) 상태의 사용자의 단말이 비활성화(ECM-Active) 상태로 천이하는 과정 중에 발생하는 DDN(Downlink Data Notification) 메시지를 감소시킬 수 있는 DDN 메시지 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 DDN 메시지 제어 장치는, 사용자 단말의 요청에 의한 베어러 활성화 절차 시, 업링크 데이터를 수신할 경우 DDN 플래그(flag) 값을 특정 값으로 설정하고, 외부로부터 DDN 메시지를 수신할 경우, DDN 플래그를 확인하여 DDN 플래그 값이 특정 값일 경우 DDN 메시지를 저장한다.

Description

ＤＤＮ 메시지 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING OF DDN MESSAGE}

본 발명은 이동통신 분야에 관한 것으로, 특히 비활성화(ECM-Idle) 상태의 사용자의 단말이 활성화(ECM-Active) 상태로 천이하는 과정 중에 발생하는 DDN(Downlink Data Notification) 메시지를 감소시킬 수 있는 DDN 메시지 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근에 통신 및 컴퓨터 네트워크, 반도체 기술의 비약적인 발전으로 인해 무선통신망을 이용한 다양한 서비스가 제공되고 있을 뿐만 아니라 수요자들의 요구 사항은 날이 갈수록 수준이 높아지고 있으며, 전세계 무선 인터넷 서비스 시장은 폭발적으로 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 다양한 데이터를 전송하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다. 최근 스마트폰의 증가와 데이터 트래픽의 사용 요구 증가에 따라, 이동통신 사업자는 다양한 방법으로 증대된 데이터 트래픽을 수용하기 위해 시스템 부하나 영향을 고려하여 설비 및 기술 투자를 진행하고 있다.

LTE(Long Term Evolution)는 접속망(access network)에 대한　고속 대용량(high data rate), 저지연(low-latency), 패킷 최적화된 무선 접속(packet optimized radio access)의 요구조건을 실현하기 위한 네트워크로서, 기존 3GPP/non-3GPP의 접속망에 대한　역호환성(backward compatibility)을　보장하면서 고속의　리치 미디어(rich media)를 수용하기 위해 고안되었다. LTE는 기존의　회선교환(circuit-switched) 기반의 통신을 배제한 All-IP 기반의 네트워크로서,　서비스품질(OoS: Quality of Service) 관리 기능을 강화하여 실시간 서비스(예컨대 음성통신, 화상통신) 및 비실시간 서비스(예컨대 웹브라우징, Store and Forward 데이터 전송)에 대해 차별된　QoS(Quality of Service)를 제공함으로써, 네트워크 리소스(resource)의 효율성을 제고한다. 또한, 스마트 안테나 기술(즉 MIMO: multiple input multiple output)을 도입함으로써 무선통신을 위한 대역폭을 확장하였다.

LTE 핵심망(Core Network)인 EPC(Evolved Packet Core) 망에서는, 서비스 제공을 위해서 eNB(eNodeB) <-> MME(Mobility Management Entity), MME <-> S-GW(Serving Gateway) 그리고 S-GW <-> P-GW(Packet Data Network-Gateway) 간에 유기적으로 동작하여 음성 및 데이터 처리를 위한 호처리를 수행한다. EPC 망에서는 호 설정 및 해제와 같은 제어 메시지를 IP 패킷(Internet Protocol Packet)으로 인식하고 P-GW로 전달하거나 P-GW로부터 수신하여 사용자 단말(UE: User Equipment)로 전달한다.

LTE 시스템에서 무선 자원이 사용되도록 베어러(Bearer)가 설정되고(활성화 상태, ECM-Active) 일정 시간 베어러 설정에 사용된 무선 자원이 사용되지 않으면, 무선 자원의 효율적 사용을 위해 베어러 설정에 사용된 무선 자원이 해제된다(비활성화 상태, ECM-Idle). 베어러 설정에 사용된 무선 자원 해제 후 해당 베어러를 사용하는 사용자 단말에 대한 수신 신호가 존재할 경우 S-GW가 DDN(Downlink Data Notification) 메시지를 통해 MME로 알려 준다. 이때, MME는 페이징 절차를 통해 해당 사용자 단말로 수신 신호가 있음을 알려줄 수 있다. 해당 사용자 단말은 DDN 메시지에 대한 응답으로 Service Request 메시지를 MME로 전송하여 베어러 설정에 사용된 무선 자원의 재연결을 요청한다. 어플리케이션(Application)의 수행을 위하여 사용자 단말은 활성화 상태와 비활성화 상태를 빈번하게 천이(transition)하는데, 이러한 사용자 단말의 천이 회수와 비례하여 DDN 메시지가 증가하므로 EPC 장비들에 부하를 야기하는 문제점이 있다.

3GPP TS 23.401 version 11.3.0 Release 11(2012.09.14. 공개)

본 발명은 비활성화(ECM-Idle) 상태의 사용자의 단말이 활성화(ECM-Active) 상태로 천이하는 과정 중에 발생하는 DDN(Downlink Data Notification) 메시지를 감소시킬 수 있는 DDN 메시지 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 DDN(Downlink Data Notification) 메시지의 제어 방법은, a) 사용자 단말의 요청에 의한 베어러 활성화 절차 시, 업링크 데이터를 수신할 경우 DDN 플래그(flag) 값을 특정 값으로 설정하는 단계와; b) 외부로부터 DDN 메시지를 수신할 경우, 상기 DDN 플래그를 확인하여 상기 DDN 플래그 값이 상기 특정 값일 경우 상기 DDN 메시지를 저장하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명의 DDN(Downlink Data Notification) 메시지의 제어 장치는, 제어부 및 저장부를 포함하며, 상기 제어부는 사용자 단말의 요청에 의한 베어러 활성화 절차에 의한 업링크 데이터를 수신할 경우 DDN 플래그(flag) 값을 특정 값으로 설정하도록 제어하고, 외부로부터 DDN 메시지를 수신할 경우 상기 DDN 플래그를 확인하여 상기 DDN 플래그 값이 상기 특정 값일 경우 상기 DDN 메시지를 상기 저장부에 저장하도록 제어하며, 외부로부터 베어러 변경 응답 메시지(Modify Bearer Response Message)를 수신하였을 경우 상기 베어러 활성화 절차가 완료된 것으로 판단하여 상기 DDN 플래그 값을 리셋하도록 제어하고, 상기 베어러 활성화 절차가 완료될 경우 상기 저장된 DDN 메시지를 제거하도록 제어한다.

본 발명에 따르면, 사용자 단말의 ECM(EPS Connected Management) 상태 천이 시 마다 발생하는 DDN(Downlink Data Notification) 메시지의 발생 횟수를 감소시켜서 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크에서의 시스템 부하를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신망의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 EPC 망의 구성을 보이는 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 EPC 망에서 서비스 요청을 위한 호처리 절차를 보이는 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DDN 메시지 제어 절차를 보이는 예시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

일 실시예에 있어서, 이동통신망은, 예컨대 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA와 같은 2G 무선통신망, LTE망, WiFi와 같은 무선인터넷, WiBro(Wireless Broadband Internet) 및 WiMax(World Interoperability for Microwave Access)와 같은 휴대인터넷망 또는 패킷 전송을 지원하는 이동통신망{예컨대, WCDMA 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 또는 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)와 같은 3.5G 이동통신망, 또는 현재 서비스 중인 4G 이동통신망 등} 및 매크로 기지국(macro eNodeB), 초소형 기지국(Pico eNodeB, Home-eNodeB) 및 사용자 단말(UE: User Equipment)을 구성요소로 포함하는 임의의 기타 이동통신망을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 LTE의 무선접속망인 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 위주로 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이동통신망은 하나 이상의 네트워크 셀로 구성될 수도 있고, 이동통신망에 서로 다른 종류의 네트워크 셀이 혼재할 수 있는 HetNet(Heterogeneous Network) 환경을 포함한다. 이동통신망은 소규모의 네트워크 셀(예컨대, 피코셀, 펨토셀 등의 '소형셀(small cell)')을 관리하는 초소형 기지국(Pico eNodeB, Home-eNodeB, relay 등)(11~15, 21~23, 31~33), 넓은 범위의 셀(예컨대, '매크로셀(macro cell)')을 관리하는 매크로 기지국(macro eNodeB)(10, 20, 30), 사용자 단말(40), SON(Self Organizing & Optimizing Networks) 서버(50), MME(Mobility Management Entity)(60), S-GW(Serving Gateway)(80), P-GW(PDN(Packet Data Network) Gateway)(90) 및 HSS(Home Subscriber Server)(100)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 각 구성요소는 예시적인 것으로, 본 발명이 실시될 수 있는 이동통신망의 각 구성요소가 도면에 도시된 것에 제한되는 것은 아니다.

매크로 기지국(10, 20, 30)은, 예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등에서 사용될 수 있는, 예를 들어 1km 내외의 반경을 갖는 셀을 관리하는 매크로셀 기지국의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33)은, 예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등에서 사용될 수 있는, 예를 들어 수 m ~ 수십 m 내외의 반경을 갖는 셀을 관리하는 피코 기지국, 옥내용 기지국 또는 펨토 기지국, 릴레이(relay)의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33)이나 매크로 기지국(10, 20, 30)은 각각 독자적으로 SON 서버(50), MME(60), S-GW(80), P-GW(90), HSS(100) 등의 코어망과의 접속성을 가질 수 있다.

사용자 단말(40)은 GSM망, CDMA망과 같은 2G 무선통신망, LTE망, WiFi망과 같은 무선인터넷망, WiBro망 및 WiMax망과 같은 휴대인터넷망 또는 패킷 전송을 지원하는 이동통신망에서 사용되는 이동 단말기의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

초소형 기지국의 네트워크 관리 장치인 관리 서버(O&M 서버)(70)는 초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33)과 매크로 기지국(10, 20, 30)의 구성정보 및 관리를 담당한다. 관리 서버(70)는 SON 서버(50), MME(60) 및 HSS(100)의 기능을 모두 수행할 수 있다. SON 서버(50)는 매크로/초소형 기지국 설치 및 최적화를 수행하고 각 기지국에 필요한 기본 파라미터 또는 데이터를 제공하는 기능을 하는 임의의 서버를 포함할 수 있다. MME(60)는 사용자 단말(40)의 이동성 등을 관리하기 위하여 사용되는 임의의 개체를 포함할 수 있다. 또한, MME(60)는 기지국 제어기(BSC: Base Station Controller)의 기능을 수행하며, 자신에 연결된 기지국(pico eNodeB, Home-eNodeB, macro eNodeB 등)에 대하여 자원 할당, 호 제어, 핸드오버 제어, 음성 및 패킷 처리 제어 등을 수행할 수 있다. HSS(100)는 가입자의 서비스/인증을 위한 일종의 데이터베이스이다.

일 실시예에 있어서, 하나의 관리 서버(70)가 SON 서버(50), MME(60) 및 HSS(100)의 기능을 모두 수행할 수 있고, SON 서버(50), MME(60) 및 HSS(100)는 하나 이상의 매크로 기지국(10, 20, 30)과 하나 이상의 초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33)을 관리할 수 있다.

상기 이동통신망에서 매크로셀, 피코셀 및 펨토셀이 혼재된 네트워크 셀을 가정하였지만, 네트워크 셀은 매크로셀-피코셀, 매크로셀-펨토셀 만으로도 구성 가능하다.

구체적으로, 초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33)은 자신이 관리하는 펨토셀 영역에 시스템 정보인 SIB(System Information Block)를 브로드캐스트할 수 있는데, SIB에는 해당 펨토셀로의 액세스가 제한되어 있는지 여부를 표시하는 CSG 지시자(Closed Subscriber Group indicator)가 포함되어 있다. SIB는 기지국(HeNB, macro eNB)이 자신의 셀에 대한 정보를 모든 사용자 단말(40)에게 브로드캐스트하는 메시지로서, CGI(Cell Global Identity)(망 내에서 유일한 셀 구분인자), CSG indication(초소형 기지국임을 알려주는 인자), CSG ID(특정 가입자 그룹에 대한 아이디) 등을 포함할 수 있다.

운용에 있어서, 매크로 기지국(10,20,30)으로의 액세스는 통상 모든 사용자 단말에게 허용되지만, 초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33)으로의 액세스는 특정 사용자 단말(가입자)로 제한할 수 있는 운용기능이 있다. 이는 접속모드 또는 운용모드로 불리는데, 초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33)의 접속모드는 어떤 사용자 단말에게 서비스를 제공하느냐에 따라 폐쇄형 접속모드, 개방형 접속모드, 하이브리드 접속모드로 구분된다. 폐쇄형 접속모드(closed access mode 또는 CSG closed mode)는 가정 등에서 특정 가입자에게만 접속을 허용하며, SIB를 통해 전송되는 초소형 기지국의 접속모드 구분 인자들인 CSG indication은 "True"로 설정하고 CSG ID를 포함할 수 있다. 개방형 접속모드(open access mode 또는 CSG open mode)는 기차역, 공항, 빌딩 내부 등에서 접속허용조건이 없이 어떤 가입자든 접속 가능한 모드이며, CSG indication은 "False"로 설정하고 CSG ID를 포함하지 않을 수 있다. 하이브리드(Hybrid) 접속모드는 커피숍(coffee shop), 쇼핑몰(shopping mall) 등의 공공장소에서 어떤 가입자든 접속 가능한 모드이며, CSG indication은 "False"로 설정하고 CSG ID를 포함할 수 있다. 다만, 하이브리드형 접속모드가 개방형 접속모드와 상이한 점은 UE(40)가 저장하는 화이트 리스트(White List){UE(40)가 접속 가능한 초소형 기지국의 CSG ID 리스트를 나타냄}에 초소형 기지국의 CSG ID가 존재하는 경우에는 해당 UE(40)에 대하여 높은 우선순위로 서비스를 제공할 수 있고, UE(40)가 저장하는 화이트 리스트에 초소형 기지국의 CSG ID가 존재하지 않는 경우에는 해당 UE(40)에 대하여 보다 낮은 우선순위로 서비스를 제공할 수 있다.

상기의 이동통신망을 LTE망으로 가정하는 경우, LTE망은 inter-RAT망(WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)에 연동된다. inter-RAT망 중 하나(예컨대, WiBro망)가 상기 이동통신망인 경우 역시, 타 망(LTE망, WiFi망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)에 연동된다. 도면에는 일 망(예컨대, LTE망)과 타 망(WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)이 이격되어 도시되어 있지만, 일 망과 타 망은 오버레이(overlay) 되어 있음을 전제로 한다.

초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33) 또는/및 매크로 기지국(10, 20, 30)을 '기지국장치'로 통칭하여 명명하면, LTE의 기지국장치(도 2에서의 eNB)(25-n)로 구성되어 있는　E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)은 IP 기반의 플랫(flat)한 구조를 가지고 사용자 단말(40)과 핵심망 간의 데이터 트래픽(data traffic)을 처리한다. 이들 간의 신호 제어는 MME(60)가 담당한다. MME(60)는 eNB(25-n)와 S-GW(80) 간의 신호제어를 담당하고, 사용자 단말(40)로부터 인입되는 데이터를 어느 곳으로 라우팅할지를 결정한다. S-GW(80)는 eNB(25-n)들간, 3GPP 네트워크와 E-UTRAN 간의 사용자 단말 이동에　대한 앵커(anchor) 기능을 담당하고, P-GW(90)를 통해 IP망(110)에 접속한다. 핵심망 장비인 MME(60)/S-GW(80)는 다수 개의 eNB(25-n)를 관장하며, 각 eNB(25-n)는 여러 개의 셀로 구성된다. eNB(25-n)와 MME(60)/S-GW(80)간에는 S1 인터페이스(도 2에서의 "S1-MME" 및 "S1-U")를 사용하며, eNB(25-n) 간 핸드오버 및 SON 기능을 위해 X2 인터페이스(도시하지 않음)를 사용한다.

네트워크 인터페이스의 셋업은 시스템 중앙의 MME(60)와 연결하는 S1 인터페이스와 현재 시스템상에 존재하는 다른 셀들의 eNB(25-n)와의 직접적인 통신을 위한 네트워크 라인인 X2 인터페이스를 설정함으로써 이루어진다. S1 인터페이스는 MME(60)와 신호를 교환함으로써 사용자 단말(40)의 이동을 지원하기 위한 OAM(Operation and Management) 정보를 주고받는다. 또한, X2 인터페이스는 eNB(25-n) 간에 빠른 핸드오버(fast handover)를 위한 신호 및 부하 지시(load indicator) 정보, 자기 최적화(self-optimization)를 위한 정보를 교환하는 역할을 수행한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 EPC 망의 구성을 보이는 예시도이다.

E-UTRAN(25)은 eNB(25-1,... 25-n,...)로 구성되는 LTE의 무선접속망으로서, IP 기반이며, UE(40)와 무선통신 핵심망(Core Network) 사이에 위치하여 데이터 및 제어 정보를 전달한다. 또한, LTE 시스템을 사용하는 단말이 음성 서비스 이용시, 기존의 2G/3G 이동통신 네트워크로 이동하여 음성 서비스를 제공받도록 하는 CS(circuit switch) Fallback 목적의 페이징(Paging) 요청, SMS 메시지를 UE(40)로 전달하는 기능과 CS 서비스가 가능한 대상 셀(target cell)로의 직접 연결 기능 등을 지원한다.

도 2에서 "LTE-Uu"는 E-UTRAN(25)과 UE(40) 사이의 무선 인터페이스를 나타내고, "S1-MME"는 MME(60)와 E-UTRAN(25) 사이의 인터페이스를 나타내고, "S1-U"는 S-GW(80)와 E-UTRAN(25) 사이의 인터페이스를 나타내고, "S11"은 S-GW(80)와 MME(60) 사이의 인터페이스를 나타내고, "S5/S8"은 P-GW(90)와 S-GW(80) 사이의 인터페이스를 나타내며, "SGi"는 IP망(110)과 P-GW(90) 사이의 인터페이스를 나타낼 수 있다. 그리고 "S6a"는 HSS(100)와 MME(60) 사이의 인터페이스를 나타낼 수 있다.

UE(40)와 E-UTRAN(25)의 eNB(25-1,... 25-n,...)는 RRC(Radio Resource Control) 프로토콜을 통해 통신하며, eNB(25-n)에서 자신이 제어하는 셀 영역으로의 브로드캐스팅(broadcasting) 메시지는 RRC 메시지로 정의된다. RRC 메시지에는 NAS(Non-Access Stratum) 프로토콜로부터 내려오는 제어 메시지들을 포함할 수 있는데, 제어 메시지들은 E-UTRAN(25) 내에서 판독되지 않고 UE(40) 또는 핵심망으로 투명하게(transparently) 전달된다.

eNB(25-n)는 E-UTRAN(25)의 무선신호에 대한 종단점으로, 제어신호는 S1-MME 인터페이스를 통해 MME(60)와 연동되고, 데이터 트래픽은 S1-U 인터페이스를 통해 S-GW(80)와 연동된다. S-GW(80)는 E-UTRAN(25) 내의 이동성(mobility)에 대한 앵커(anchor) 및 다운링크(downlink) 트래픽에 대한 버퍼링 기능을 수행한다. P-GW(90)는 외부 IP망(110) 연결점으로, 이동 가입자에 대한 IP 할당 및 과금, 사용자 데이터에 대한 트래픽 제어 기능을 수행한다.

IP망(110)은 EPC 망에서 UE(40)에 대한 IMS(IP Multimedia Subsystem) 서비스를 제공하고, PCRF(Policy & Charging Rule Function), IMS nodes(예를 들어 P-CSCF(Proxy Call Session Control Function), I-CSCF(Interrogating Call Session Control Function), S-CSCF(Serving Call Session Control Function), AF (Application Function)) 등을 포함할 수 있다.

UE(40)는 EPC 베어러(E-UTRAN/S-GW/P-GW에 의해 제공)를 통해 IMS node들과 Gm Interface를 이용해 멀티미디어 서비스를 위한 호 제어 메시지를 주고 받는다.

E-UTRAN(25)은 UE(40)에게 무선통신 기능을 제공하며 이를 위해 무선자원을 관리하는 기능을 수행한다.

MME(60)는 UE(40)를 인증하기 위한 인증 정보를 HSS(100)로부터 전송받아 UE(40)의 인증을 수행할 수 있다. 또한, MME(60)는 UE(40) 및 eNB(25-n)의 이동성을 eNB(25-n)의 상위에서 관리하며, EPS(Evolved Packet System) 세션 및 베어러(Bearer)의 설정/해제와 같은 호 제어 기능을 수행할 수 있다. UE(40)와 망간 이동성(mobility) 및 세션(session) 제어는 UE(40)와 MME(60)의 제어 평면에 위치한 NAS(Non-Access Stratum) 계층에서 NAS 프로토콜에 의해 처리되며 UE(40)와 MME(60)는 NAS 메시지를 통해 서로 통신한다. NAS 기능은 크게 EMM(EPS Mobility Management)과 ESM(EPS Session Management) 기능으로 구별된다. 아울러, MME(60)는 S-GW(80)와 P-GW(90)를 통해서 IP망(110)에 직접 연결될 수 있다. eNB(25-n)의 호처리 제어 신호는 MME(60)를 통해서 S-GW(80)에 전달되고, 호처리 제어 신호에 따라서 호처리에 필요한 작업 요청을 위한 메시지를 P-GW(90)로 전송할 수 있다. EMM은 NAS 계층에 위치하는 부계층으로 EMM 절차가 수행됨에 따라 UE(40)는 7개의 EMM 상태를 갖고 MME(60)는 4개의 EMM 상태를 갖는다. UE(40)와 MME(60)가 NAS 메시지를 주고 받기 위해서는 UE(40)와 MME(60) 간에 NAS 메시지가 전달될 수 있는 시그널링 연결이 생성되어 있어야 하는데 이를 ECM(EPS Connection Management) 연결이라고 한다. ECM 연결은 논리 연결로 실제로는 UE(40)와 eNB(25-n) 간에 설정되는 RRC 연결과 eNB(25-n)와 MME(60) 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. 즉, ECM 연결이 설정/해제되었다는 것은 RRC 연결과 S1 시그널링 연결이 모두 설정/해제되었다는 것을 의미한다. ECM 연결이 설정된 경우 UE(40)에서 보면 RRC 연결이, MME(60)에서 보면 S1 시그널링 연결이 설정되어 있게 된다. ECM 연결은 NAS 시그널링 연결 즉, ECM 연결 설정 유무에 따라 ECM-Connected(연결 설정)와 ECM-Idle(연결 해제) 상태를 갖는다. EMM 절차에 따라서 ECM-Connected 상태와 ECM-Idle 상태 사이를 빈번히 이동하게 되는데 이러한 변화 과정을 상태 천이(state transition)라 한다.

S-GW(80)는 3GPP 네트워크와 E-UTRAN(25) 간의 게이트웨이 역할을 수행하며, eNB(25-n)들간 핸드오버 및 3GPP 네트워크-3GPP 네트워크(inter-3GPP) 간 UE(40)의 이동성 제공을 위한 이동성 앵커(mobility anchor) 기능을 수행할 수 있다. S-GW(80)는 eNB(25-n)의 제어 신호에 따라 호처리에 필요한 작업을 P-GW(90)로 전송할 수 있다.

P-GW(90)는 UE(40)에 IP 주소를 할당하고, UE(40)별로 서로 다른 QoS 정책을 적용할 수 있다. 또한, P-GW(90)는 PDN(Packet Data Network)으로의 게이트웨이 역할을 수행하여 UE(40)로 하여금 인터넷 또는 인터넷과 같은 데이터 망에 접속하여 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.

일 실시예로서, S-GW(80)와 P-GW(90)가 분리되어 S5/S8 인터페이스로 통신하는 것으로 도시되었지만, S-GW(80)와 P-GW(90)를 하나의 게이트웨이(single gateway)로 구현할 수 있다.

HSS(100)는 UE(40)를 인증하기 위한 인증 정보, UE(40)의 위치 정보 및 UE(40)의 프로파일을 관리할 수 있다. UE(40)의 프로파일은 각 UE(40)가 가입한 서비스 상품에 맞는 QoS 등급 정보(예를 들어, 우선순위, 최대 사용 가능 대역폭 등)를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, UE(40)를 인증하기 위한 인증 정보 및 UE(40)의 프로파일은 UE(40)가 네트워크에 접속할 때 HSS(100)에서 MME(60)로 전달할 수 있다.

PCRF(미도시됨)는 정책(policy) 및 과금(charging)에 대한 규칙(rule)을 관리하고 P-GW(90) 및 S-GW(80)가 UE(40)에게 적절한 QoS 제공 및 이용된 베어러에 대한 과금 기능을 수행할 수 있도록 해준다.

IMS node(미도시됨)는 세부적으로 P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, AF 등과 같은 노드로 구성되며, UE(40)가 VoIP(Voice over IP) 및 화상 통화와 같은 멀티미디어 서비스를 제공해 준다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 EPC 망에서 서비스 요청을 위한 호처리 절차를 보이는 예시도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, UE(40)는 RRC 메시지 형태의 NAS 서비스 요청 메시지를 eNB(25-n)로 전송할 수 있다(S301). RRC 메시지는 NAS 메시지를 운반하는 용도로 이용될 수 있다. eNB(25-n)는 UE(40)로부터 수신한 NAS 서비스 요청 메시지를 MME(60)로 전달할 수 있다(S302). 일 실시예로서, NAS 서비스 요청 메시지는 S1-AP(Application Protocol)을 이용한 초기 사용자 단말 메시지(Initial UE Message)로서, 이동통신 서비스를 제공하고 있는 서빙 셀(serving cell)의 TAI(Tracking Area Identity) 및 ECGI(E-UTRAN Cell Global Identifier), S-TMSI(S-Temporary Mobile Subscriber Identity), CSG ID, CSG 접속 모드(access mode) 등의 정보를 포함할 수 있다. MME(60)는 NAS 서비스 요청 메시지를 수신할 경우 NAS 인증/보완 절차를 수행할 수 있다(S303). 아울러, MME(60)는 S1-AP 형태를 갖는 초기 컨텍스트 설정 요청(Initial Context Setup Request) 메시지를 eNB(25-n)로 전송할 수 있다(S304). 일 실시예로서, 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지는 S-GW(80)의 주소, S1-TEID(Tunnel Identifiers), EPS 베어러 QoS, 보안 컨텍스트, MME 시그널링 연결 아이디(Signaling Connection Id), 핸드오버 제한 리스트(Handover Restriction List), CSG 멤버쉽 인자(Membership Indication) 등의 정보를 포함할 수 있다. 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지를 수신한 eNB(25-n)는 무선 베어러 수립 절차(Radio Bearer Establishment Procedure)를 수행할 수 있다(S305). 무선 베어러가 수립되면, UE(40)는 eNB(25-n)를 통하여 업링크 데이터(Uplink Data)를 S-GW(80)로 전송할 수 있고, S-GW(80)는 수신한 업링크 데이터를 P-GW(90)로 전송할 수 있다(S306). 이후, eNB(25-n)는 초기 컨텍스트 설정 완료 메시지를 MME(60)로 전송할 수 있다(S307). 일 실시예로서, 초기 컨텍스트 설정 완료 메시지는 eNB(25-n) 주소, 수용되거나 거부된 EPS 베어러의 리스트, S1-TEID 등의 정보를 포함할 수 있다. 이후, MME(60)는 베어러 변경 요청 메시지(Modify Bearer Request Message)를 S-GW(80)로 전송할 수 있다. 일 실시예로서, 베어러 변경 요청 메시지는 eNB(25-n) 주소, 수용된 EPS 베어러의 S1 TEID, 지연 다운링크 패킷 알림 요청(Delay Downlink Packet Notification Request), RAT 형태(Radio Access Technology Type) 등의 정보를 포함할 수 있다. 만약 S-GW(80)가 베어러 액세스 변경 요청 절차(Modify Access Bearers Request procedure)를 지원하고, S-GW(80)가 P-GW(90)로 신호를 전송할 필요가 없는 경우 MME(60)는 베어러 액세스 변경 요청 메시지를 S-GW(80)로 전송할 수 있다(S308). 일 실시예로서, 베어러 액세스 변경 요청 메시지는 eNB(25-n) 주소, 수용된 EPS 베어러의 다운링크 사용자 평면을 위한 TEID, 지연 다운링크 패킷 알림 요청 등의 정보를 포함할 수 있다. 만약 마지막으로 보고되었던 RAT 형태와 비교하여 RAT 형태가 변경되었을 경우 S-GW(80)는 베어러 변경 요청 메시지를 P-GW(90)로 전송할 수 있다(S309). 만약 LTE 시스템이 다이나믹 PCC(Policy and Charging Control)를 채용한 경우, P-GW(90)는 PCRF(111)와 상호 작용하여 PCEF(Policy and Charging Enforcement Function)에 의해 개시된 IP-CAN(Connectivity Access Network) 세션 변경 절차(Session Modification Procedure)를 이용하여 RAT 형태에 따른 PCC 규칙을 획득할 수 있다(S310). 만약 LTE 시스템이 다이나믹 PCC를 채용하지 않은 경우 P-GW(90)는 지역 QoS 정책을 적용할 수 있다. 아울러, P-GW(90)는 S-GW(80)로 베어러 변경 응답 메시지(Modify Bearer Response Message)를 S-GW(80)로 전송할 수 있다(S311). S-GW(80)는 S308 단계에서 MME(60)로부터 수신한 베어러 변경 요청 메시지에 대한 응답으로 베어러 변경 응답 메시지를 MME(60)로 전송할 수 있다(S312).

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DDN 메시지 제어 절차를 보이는 예시도이다.

도 4에 도시한 바와 같이 UE(40)가 비활성화(ECM-Idle)인 상태(즉, 베어러가 비활성화(Preservation)인 상태)에서 S-GW(80)가 eNB(25-n)로부터 업링크 데이터(Uplink Data)를 수신한 경우(S401), S-GW(80)는 FP(Fast Path) 보드(81)에 등록되어 있는 베어러 컨텍스트(Bearer Context) 정보가 포함하는 DDN 플래그(Downlink Data Notification Flag)를 특정 값으로, 예컨대 0(초기화 상태)에서 1로 설정할 수 있다(S402). FP 보드(81)는 사용자 평면(User Plane)에서 이동통신 트래픽을 처리하는 논리적인 구성요소에 해당한다. 이 경우 FP 보드(81)에서 CP 보드(82)로 DDN 메시지를 전송하지 않은 것을 나타내기 위하여 dlN 이라는 알림 플래그(notify flag)를 리셋(예컨대, 0으로 설정)할 수 있다(S403). CP 보드(82)는 제어 평면(Control Plane)에서 이동통신 트래픽을 처리하는 논리적인 구성요소에 해당한다. 아울러, FP 보드(81)는 소정 시간(예를 들어, 50 msec ~ 12750 msec)을 갖는 플래그 타이머를 구동시킬 수 있다(S404). 이후 FP 보드(81)가 IP망 또는 IMS(IP Multimedia Subsystem)(110)로부터 착신 데이터가 존재하여 DDN 메시지를 수신할 경우(S405), FP 보드(81)는 DDN 플래그가 1로 설정되어 있는지 여부를 체크할 수 있다(S406). DDN 플래그가 1로 설정되어 있을 경우 FP 보드(81)는 CP 보드(82)로 DDN 메시지를 전송하지 않고 수신된 DDN 메시지 및 다운링크 데이터를 버퍼링(buffering)하도록 설정할 수 있다(S407). 이후 FP 보드(81)가 P-GW(90)로부터 베어러 변경 응답 메시지(Modify Bearer Response Message)를 수신하였을 경우 FP 보드(81)는 베어러의 활성화 상태(ECM-Active)가 완료된 것으로 판단하여 DDN 플래그를 0으로 설정하고(S408), 플래그 타이머의 구동을 중지시킬 수 있다. 아울러, FP 보드(81)는 베어러의 활성화가 완료된 것으로 판단하면 버퍼링하고 있던 DDN 메시지는 제거하고, 다운링크 데이터를 활성화된 베어러를 통하여 eNB(25-n)로 전송할 수 있으며, 베어러의 활성화가 완료되지 않은 것으로 판단하면 버퍼링하고 있던 DDN 메시지를 CP 보드(82)로 전송할 수 있다(S409). 한편, FP 보드(81)는 P-GW(90)로부터 베어러 변경 응답 메시지(Modify Bearer Response Message)를 수신하기 이전에 플래그 타이머가 종료할 경우(S410) DDN 플래그를 0으로 설정할 수 있다(S411).

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 DDN 메시지 제어 장치의 구성을 보이는 예시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, DDN 메시지 제어 장치(500)는 저장부(510), 제어부(520), 플래그 관리부(530) 및 시스템 버스(540)를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 저장부(510), 제어부(520) 및 플래그 관리부(530)는 시스템 버스(540)를 통하여 서로 연결될 수 있다. DDN 메시지 제어 장치(500)는 S-GW(80) 내부에 포함될 수도 있고, S-GW(80)와는 별도로 구비될 수도 있다. 여기서, 제어부(520) 및 플래그 관리부(530)는 하나의 구성요소(하드웨어)로 구현될 수도 있지만, 각각 별개의 구성요소로 구현하는 것도 가능하다.

저장부(510)는 P-GW(90)로부터 수신한 DDN 메시지 및 다운링크 데이터 중 FP 보드(81)에서 UP 보드(82)로 전송하지 않은 DDN 메시지 및 다운링크 데이터를 저장할 수 있다. 일 실시예로서, 저장부(510)는 완충 기억 장치(buffer), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), CD(Compact Disc)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크(Floppy Disc), 광데이터 저장장치(Optical Data Storage Device) 등을 포함할 수 있으나, 상기한 구성에 한정되지 않는다.

제어부(520)는 베어러가 비활성화(Preservation)인 상태에서 eNB(25-n)로부터 업링크 데이터를 수신한 경우 DDN 플래그 값을 특정 값, 예컨대 1로 설정하기 위한 플래그 설정 신호를 형성할 수 있고, 플래그 타이머를 구동시켜서 미리 설정된 시간(예를 들어, 50 msec ~ 12750 msec)의 경과 여부를 판단할 수 있다. 제어부(520)는 P-GW(90)로부터 베어러 변경 응답 메시지(Modify Bearer Response Message)를 수신하였을 경우 DDN 플래그 값을 리셋(예컨대, 0으로 설정)하기 위한 플래그 리셋 신호를 형성할 수 있고, 구동 중인 플래그 타이머를 종료시킬 수 있으며, 저장부(510)에 저장된 DDN 메시지를 제거하고, 저장된 다운링크 데이터는 활성화된 베어러를 통하여 eNB(25-n)로 전송하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(520)는 P-GW(90)로부터 베어러 변경 응답 메시지를 수신하기 이전에 플래그 타이머가 종료할 경우 DDN 플래그 값을 0으로 설정하기 위한 플래그 리셋 신호를 형성하고, 저장부(510)에 저장된 DDN 메시지를 FP 보드(81)에서 UP 보드(82)로 전송하도록 제어할 수 있다. 아울러, 제어부(520)는 P-GW(90)로부터 DDN 메시지 및 다운링크 데이터를 수신할 경우 DDN 플래그 값을 확인하고, DDN 플래그가 1로 설정되어 있을 경우 DDN 메시지 및 다운링크 데이터를 FP 보드(81)에서 UP 보드(82)로 전송하지 않고 저장부(510)에 저장하도록 제어할 수 있다.

플래그 관리부(530)는 제어부(520)로부터 플래그 설정 신호를 수신할 경우 DDN 플래그 값을 1로 설정할 수 있고, 제어부(520)로부터 플래그 리셋 신호를 수신할 경우 DDN 플래그 값을 0으로 설정할 수 있다.

상기 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

11~15, 21~23, 31~33: 초소형 기지국 10, 20, 30: 매크로 기지국
40: 사용자 단말 50: SON 서버
60: MME 80: S-GW
90: P-GW 100: HSS
500: DDN 메시지 제어 장치 510: 저장부
520: 제어부 530: 플래그 관리부
540: 시스템 버스

Claims (6)

1. 삭제
2. DDN(Downlink Data Notification) 메시지의 제어 방법으로서,
   a) 사용자 단말의 요청에 의한 베어러 활성화 절차 시, 업링크 데이터를 수신할 경우 DDN 플래그(flag) 값을 특정 값으로 설정하는 단계와;
   b) 외부로부터 DDN 메시지를 수신할 경우, 상기 DDN 플래그를 확인하여 상기 DDN 플래그 값이 상기 특정 값일 경우 상기 DDN 메시지를 저장하는 단계와;
   c) 상기 베어러 활성화 절차가 완료될 경우, 상기 저장된 DDN 메시지를 제거하는 단계
   를 포함하는, 메시지 제어 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 베어러 활성화 절차의 완료는, 외부로부터 베어러 변경 응답 메시지(Modify Bearer Response Message)를 수신한 경우인, 메시지 제어 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 단계 a)는,
   미리 설정된 시간의 경과 여부를 판단하기 위한 타이머를 구동시키는 단계를 포함하고,
   상기 단계 b)는,
   상기 베어러 활성화 절차가 완료되기 이전에 상기 타이머가 종료될 경우 상기 저장된 DDN 메시지를 이동통신 트래픽을 처리하는 논리적인 구성요소로 전송하도록 제어하는 단계를 포함하는, 메시지 제어 방법.
5. DDN(Downlink Data Notification) 메시지의 제어 장치로서,
   제어부 및 저장부를 포함하며,
   상기 제어부는 사용자 단말의 요청에 의한 베어러 활성화 절차에 의한 업링크 데이터를 수신할 경우 DDN 플래그(flag) 값을 특정 값으로 설정하도록 제어하고, 외부로부터 DDN 메시지를 수신할 경우 상기 DDN 플래그를 확인하여 상기 DDN 플래그 값이 상기 특정 값일 경우 상기 DDN 메시지를 상기 저장부에 저장하도록 제어하며, 외부로부터 베어러 변경 응답 메시지(Modify Bearer Response Message)를 수신하였을 경우 상기 베어러 활성화 절차가 완료된 것으로 판단하여 상기 DDN 플래그 값을 리셋하도록 제어하고, 상기 베어러 활성화 절차가 완료될 경우 상기 저장된 DDN 메시지를 제거하도록 제어하는,
   DDN 메시지 제어 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 업링크 데이터를 수신할 경우 미리 설정된 시간의 경과 여부를 판단하기 위한 타이머를 구동시키고, 외부로부터 상기 베어러 변경 응답 메시지를 수신하였을 경우 구동 중인 상기 타이머를 종료시키며, 상기 베어러 변경 응답 메시지를 수신하기 이전에 상기 타이머가 종료할 경우 상기 DDN 플래그 값을 리셋하고, 상기 저장된 DDN 메시지를 제어 평면(Control Plane)에서 이동통신 트래픽을 처리하는 논리적인 구성요소에 해당하는 CP 보드로 전송하도록 제어하는, DDN 메시지 제어 장치.

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