KR101652442B1 - 이동통신 네트워크 내에서 제어 평면（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｌａｎｅ）을 담당하는 서버 및 커넥션 설정을 제어하는 방법 - Google Patents

이동통신 네트워크 내에서 제어 평면（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｌａｎｅ）을 담당하는 서버 및 커넥션 설정을 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 네트워크 내에서 제어 평면(Control Plane)을 담당하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법을 제공한다. 상기 커넥션 설정을 제어하는 방법은 기지국으로부터 로컬 게이트웨이의 식별자를 나타내는 파라미터를 포함하는 커넥션 요청 메시지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 커넥션 요청 메시지는 단말에 의한 액세스 요청 메시지를 포함할 수 있다. 상기 커넥션 설정을 제어하는 방법은 상기 커넥션 요청 메시지를 수신하면, QoS, 상기 단말에 대한 가입자 정보, 사업자 정책 중 하나 이상을 고려하여, 상기 단말을 위한 베어러를 상기 이동통신 네트워크 내의 노드들을 통한 경로로 설정할지 혹은 상기 로컬 게이트웨이에 의해 접속가능한 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 커넥션 설정을 제어하는 방법은 상기 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정되는 경우, 상기 베어러가 상기 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정되었거나 설정되어야 함을 나타내는 파라미터와 상기 로컬 게이트웨이의 주소를 포함하는 커넥션 응답 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

Description

이동통신 네트워크 내에서 제어 평면（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｌａｎｅ）을 담당하는 서버 및 커넥션 설정을 제어하는 방법{server for control plane at mobile communication network and method for controlling establishment of connection thereof}
본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것이다.
3세대 이동통신 시스템의 기술 규격을 제정하는 3GPP에서는 4세대 이동통신과 관련된 여러 포럼들 및 새로운 기술에 대응하기 위하여, 2004년 말경부터 3GPP 기술들의 성능을 최적화 시키고 향상시키려는 노력의 일환으로 LTE/SAE (Long Term Evolution/System Architecture Evolution) 기술에 대한 연구를 시작하였다.
3GPP SA WG2을 중심으로 진행된 SAE는 3GPP TSG RAN의 LTE 작업과 병행하여 네트워크의 구조를 결정하고 이 기종 망간의 이동성을 지원하는 것을 목적으로 하는 망 기술에 관한 연구이며, 최근 3GPP의 중요한 표준화 이슈들 중 하나이다. 이는 3GPP 시스템을 IP 기반으로 하여 다양한 무선 접속 기술들을 지원하는 시스템으로 발전 시키기 위한 작업으로, 보다 향상된 데이터 전송 능력으로 전송 지연을 최소화 하는, 최적화된 패킷 기반 시스템을 목표로 작업이 진행되어 왔다.
3GPP SA WG2에서 정의한 SAE 상위 수준 참조 모델(reference model)은 비로밍 케이스(non-roaming case) 및 다양한 시나리오의 로밍 케이스(roaming case)를 포함하고 있으며, 상세 내용은 3GPP 표준문서 TS 23.401과 TS 23.402에서 참조할 수 있다. 도 1의 네트워크 구조도는 이를 간략하게 재구성 한 것이다.
도 1은 진화된 이동 통신 네트워크의 구조도이다.
도 1의 네트워크 구조의 가장 큰 특징 중 하나는 진화(Evolved) UTRAN의 eNodeB와 핵심 네트워크(Core Network)의 게이트웨이(Gateway)의 2 계층 모델(2 Tier Model)을 기반으로 하고 있다는 점이며, 정확하게 일치하는 것은 아니나 eNodeB(20)는 기존 UMTS 시스템의 NodeB와 RNC의 기능을 포함하며, 게이트웨이는 기존 시스템의 SGSN/GGSN 기능을 가지고 있다고 볼 수 있다.
또 하나 중요한 특징으로는 접속 네트워크(Access network)과 핵심 네트워크 사이의 제어평면(Control Plane)과 사용자평면(User Plane)이 서로 다른 인터페이스(Interface)로 교환된다는 점이다. 기존의 UMTS 시스템에서는 RNC와 SGSN사이에 Iu 하나의 인터페이스가 존재했었던 반면 제어신호(Control Signal)의 처리를 담당하는 MME(Mobility Management Entity)(51)가 GW(Gateway)와 분리된 구조를 가짐으로써, S1-MME, S1-U 두 개의 인터페이스가 각각 사용되게 되었다. 상기 GW는 서빙 게이트웨이(Serving-Gateway)(이하, ‘S-GW’)(52)와 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet Data Network Gateway)(이하, ‘PDN-GW’또는 ‘P-GW’라 함)(53)가 있다.
도 2는 (e)NodeB와 Home (e)NodeB의 관계를 나타낸 도면이다.
상기 3세대 또는 4세대 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 컨텐츠, 스트리밍 등 고용량 서비스와 양방향 서비스를 지원하기 위해 셀 용량을 늘리는 시도는 계속되고 있다.
즉, 통신의 발달과 멀티미디어 기술의 보급과 더불어 다양한 대용량 전송기술이 요구됨에 따라 무선 용량을 증대시키기 위한 방법으로 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 방법이 있지만, 한정된 주파수 자원을 다수의 사용자에게 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 것은 한계가 있다.
셀 용량을 늘리기 위해서 높은 주파수 대역을 사용하고 셀 반경을 줄이는 접근이 있어왔다. 피코 셀(pico cell)등 셀 반경이 작은 셀을 적용하면 기존 셀룰라 시스템에서 쓰던 주파수 보다 높은 대역을 사용할 수 있게 되어, 더 많은 정보를 전달하는 것이 가능한 장점이 있다. 그러나 같은 면적에 더 많은 기지국을 설치해야 하므로 비용이 많이 들게 되는 단점 있다.
이와 같이 작은 셀을 사용하여 셀 용량을 올리는 접근 중에 최근에는 Home (e)NodeB(30)와 같은 펨토 기지국이 제안되었다.
상기 Home (e)Node(30)는 3GPP Home (e)NodeB의 RAN WG3를 중심으로 연구되기 시작하였으며, 최근 SA WG에서도 본격적으로 연구되고 있다.
도 2에 도시된 (e)NodeB(20)는 매크로 기지국에 해당하며, 도 2에 도시된 Home (e)NodeB(30)가 펨토 기지국이 될 수 있다. 본 명세서에서는 3GPP의 용어를 기반으로 설명하고자 하며, (e)NodeB는 NodeB 혹은 eNodeB를 함께 언급할 때 사용한다. 또한, Home (e)NodeB는 Home NodeB와 Home eNodeB를 함께 언급할 때 사용한다.
점선으로 도시된 인터페이스는 (e)NodeB(20)와 Home (e)NodeB(30)와 상기 MME(510) 간의 제어 신호 전송을 위한 것이다. 그리고, 실선으로 도시된 인터페이스는 사용자 평면의 데이터의 전송을 위한 것이다.
도 3은 종래 기술에 따른 문제점을 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 (e)NodeB(20)와 상기 S-GW(52)간의 인터페이스에 트래픽이 과부하(overload) 또는 혼잡(congestion)하거나, 상기 Home (e)NodeB(30)와 상기 S-GW(52)간의 인터페이스에 트래픽이 과부하 또는 혼잡할 경우, 상기 UE(10)로의 다운링크 데이터 혹은 상기 UE(10)로부터의 업로드 데이터는 올바르게 전송되지 못하게 실패되게 된다.
혹은 상기 S-GW(52)와 상기 PDN-GW(53) 간의 인터페이스, 혹은 상기 PDN-GW(53)와 이동통신 사업자의 IP(Internet Protocol) 서비스 네트워크 사이의 인터페이스가 과부하(overload) 또는 혼잡(congestion)할 경우에도, 상기 UE(10)로의 다운링크 데이터 혹은 상기 UE(10)로부터의 업로드 데이터는 올바르게 전송되지 못하게 실패되게 된다.
또한 UE가 서비스 받고 있는 현재 셀에서 다른 셀로 핸드오버할 때, 상기 다른 셀이 과부하된 상태라면, 상기 UE의 서비스는 drop되는 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 이동통신 사업자들은 상기 S-GW(52) 및 상기 PDN-GW(53)를 고용량으로 바꾸거나, 새로운 장비를 증설하여 왔으나, 이는 매우 고비용을 요구하는 단점이 있다. 또한, 송수신되는 데이터의 양은 날이갈수록 기하급수적으로 증가하여, 이내 곧 과부하가 되는 단점이 있다.
한편, 이와 같이 이동통신 네트워크를 증설하지 않고 상기 S-GW(52) 및 상기 PDN-GW(53)를 최적화하는 다양한 방안들이 제시된 바가 있다. 그러나, 송수신되는 데이터의 양은 날이갈수록 기하급수적으로 증가하여, 지금까지 제시된 해결 방안들도 금세 무용하게 되는 어려움이 있었다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하는데에 있다. 즉, 본 발명의 목적은 이동통신 네트워크를 통하여 송수신되는 데이터를 감소시켜, 전술한 문제점을 해결하는데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 UE로의 다운링크 데이터 혹은 UE로부터의 업링크 데이터를 상기 이동통신 네트워크가 아닌 다른 네트워크 내의 노드들로 경유하도록 제어한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 UE로의 다운링크 데이터 혹은 UE로부터의 업링크 데이터를 상기 이동통신 네트워크가 아닌 다른 네트워크내의 노드들로 경유시키기 위한 세부적인 절차를 제공한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 UE가 Home(e)NodeB,즉 기지국를 통하여 로컬 네트워크(가정의 홈 네트워크나 회사의 오피스 네트워크)내의 노드에 접속하여 데이터를 송수신할 수 있도록 한다.
구체적으로 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이동통신 네트워크 내에서 제어 평면(Control Plane)을 담당하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법을 제공한다. 상기 커넥션 설정을 제어하는 방법은 기지국으로부터 로컬 게이트웨이의 식별자를 나타내는 파라미터를 포함하는 커넥션 요청 메시지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 커넥션 요청 메시지는 단말에 의한 액세스 요청 메시지를 포함할 수 있다. 상기 커넥션 설정을 제어하는 방법은 상기 커넥션 요청 메시지를 수신하면, QoS, 상기 단말에 대한 가입자 정보, 사업자 정책 중 하나 이상을 고려하여, 상기 단말을 위한 베어러를 상기 이동통신 네트워크 내의 노드들을 통한 경로로 설정할지 혹은 상기 로컬 게이트웨이에 의해 접속가능한 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 커넥션 설정을 제어하는 방법은 상기 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정되는 경우, 상기 베어러가 상기 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정되었거나 설정되어야 함을 나타내는 파라미터와 상기 로컬 게이트웨이의 주소를 포함하는 커넥션 응답 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이동통신 네트워크 내에서 제어 평면(Control Plane)을 담당하는 서버를 제공한다. 상기 서버는 기지국으로부터 로컬 게이트웨이의 식별자를 나타내는 파라미터를 포함하는 커넥션 요청 메시지를 수신하는 송수신부를 포함할 수 있다. 상기 커넥션 요청 메시지는 단말에 의한 액세스 요청 메시지를 포함할 수 있다. 상기 서버는 상기 커넥션 요청 메시지를 수신하면, QoS, 상기 단말에 대한 가입자 정보, 사업자 정책 중 하나 이상을 고려하여, 상기 단말을 위한 베어러를 상기 이동통신 네트워크 내의 노드들을 통한 경로로 설정할지 혹은 상기 로컬 게이트웨이에 의해 접속가능한 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정할지 여부를 결정하는 프로세서를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정하는 것으로 결정한 경우, 상기 프로세서는 상기 송수신부를 제어하여, 상기 베어러가 상기 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정되었거나 설정되어야 함을 나타내는 파라미터와 상기 로컬 게이트웨이의 주소를 포함하는 커넥션 응답 메시지를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
본 발명은 이동통신 네트워크를 통하여 송수신되는 데이터를 감소시켜, 종래 기술의 문제점을 해결한다.
따라서, 본 발명은 이동통신 네트워크의 과부하가 되지 않도록 하고, 장비 증설 비용을 절감할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 어느 UE의 데이터를 유선 네트워크로 우회시킬지, UE의 데이터를 어떠한 방식으로 우회시킬지에 대한 구체적인 기술을 제시함으로써, 이동통신 네트워크를 효율적으로 운용할 수 있게 한다.
본 발명은 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) 및 EPC(Evolved Packet Core)를 기준으로 설명되나, 본 발명은 이러한 통신 시스템에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 통신 시스템 및 방법에도 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 단말이라는 용어가 사용되나, 상기 단말은 UE(User Equipment), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station)로 불릴 수 있다. 또한, 상기 UE는 휴대폰, PDA, 스마트 폰(Smart Phone), 노트북 등과 같이 통신 기능을 갖춘 휴대 가능한 기기일 수 있거나, PC, 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수 있다.
또한, 이하 Home (e)NodeB이라는 용어가 사용되나, 상기 Home (e)NodeB은 펨토 기지국(femto-basestation), home NodeB, home eNodeB로 불릴 수 있다.
용어의 정의
이하 도면을 참조하여 설명하기 앞서, 본 발명의 이해를 돕고자, 본 명세서에서 사용되는 용어를 간략하게 정의하기로 한다.
UMTS: Universal Mobile Telecommunication System의 약자로서 3세대 이동통신 네트워크를 의미한다.
EPS: Evolved Packet System의 약자로서, LTE(Long Term Evolution) 네트워크를 지원하는 코어 네트워크를 의미한다. UMTS가 진화된 형태의 네트워크
APN (Access Point Name): 네트워크에서 관리하는 접속 포인트의 이름으로서 UE에게 제공된다. 상기 접속 포인트의 이름에 기초하여, 데이터의 송수신을 위한 적절한 PDN-GW가 결정된다.
접속 제어(Access control): Home(e)NodeB와 같은 액세스 시스템에 UE의 사용 여부를 허가하거나, 다른 액세스 시스템로 이동시키는 제어 절차.
TEID(Tunnel Endpoint Identifier) : 네트워크 내 노드들 간에 설정된 터널의 End point ID, 각 UE의 bearer 단위로 구간별로 설정된다.
NodeB: UMTS 네트워크의 기지국으로 옥외에 설치되며, 셀 커버리지 규모는 매크로 셀에 해당한다.
eNodeB: EPC(Evolved Packet Core) 네트워크의 기지국으로 옥외에 설치되며, 셀 커버리지 규모는 매크로 셀에 해당한다.
(e)NodeB: NodeB와 eNodeB를 지칭하는 용어이다.
Home NodeB: UMTS 망의 기지국으로 옥내에 설치하며 셀 커버리지 규모는 펨토 셀에 해당한다.
Home eNodeB : EPS 망의 기지국으로 옥내에 설치하며 셀 커버리지 규모는 펨토 셀에 해당한다.
Home (e)NodeB: Home NodeB와 Home eNodeB를 지칭하는 용어이다.
Home (e)NodeB 게이트웨이: 하나 이상의 Home (e)NodeB와 연결되어 코어 네트워크와 인터페이싱하는 역할을 하는 게이트웨이
Home (e)NodeB Subsystem : Home (e)NodeB 와 Home (e)NodeB Gateway 를 하나의 세트로 묶어 무선망을 관리하는 형태이다. 상기 Home (e)NodeB 서브 시스템과 Home (e)NodeB은 모두 무선망을 관리하며 코어 네트워크와 연동하는 역할 이므로, 하나의 집합체 형태로 생각할 수 있다. 따라서 이하에서는 Home (e)NodeB와 Home (e)NodeB 서브 시스템의 용어를 혼용하여 사용한다.
폐쇄 가입자 그룹(Closed Subscriber Group: CSG) : 하나 이상의 Home (e)NodeB의 그룹을 의미한다. CSG에 속한 Home (e)NodeB들은 동일한 CSG ID를 갖는다. 각 사용자는 CSG 별로 사용 허가를 받는다.
폐쇄 접속 모드(Closed Access Mode): Home (e)NodeB가 CSG cell로 동작하는 것을 말한다. 해당 셀에 허용된 사용자 단말에 한해서 접근을 허용하는 방식으로 동작하는 것을 말한다. 즉, Home (e)NodeB가 지원하는 특정 CSG ID들에 대한 권한을 가진 단말만 접근 가능하다.
개방 접속 모드(Open Access Mode): Home (e)NodeB가 CSG의 개념없이 일반 셀 (normal cell, non-CSG cell) 과 같은 방식으로 동작하는 것을 말한다. 즉, 일반 (e)NodeB와 같이 동작하는 것을 말한다.
혼합 접속 모드(Hybrid access mode): Home (e)NodeB가 CSG cell로 동작하나, non-CSG 가입자에게도 접속을 허용하는 것을 말한다. 해당 셀에 지원 가능한 특정 CSG ID를 가진 사용자 단말에게 접속을 허용하여 Home (e)NodeB 서비스를 제공 할 수 있으며, CSG 권한이 없는 단말도 접속을 허용하는 방식으로 동작하는 것을 말한다.
Selected IP Traffic Offload (SIPTO): UE가 Home(e)NodeB나 (e)NodeB을 통해 특정 IP 트래픽을 전송할 때, 이동 통신 사업자의 네트워크(예컨대, 3GPP, 3GPP2)이 아닌, 인터넷 등의 유선 네트워크로 우회시키는 기술
Local IP Access (LIPA): Home(e)NodeB를 로컬 네트워크(가정의 홈 네트워크나 회사의 오피스 네트워크)와 연결시키고, 상기 Home(e)NodeB 내에 있는 UE가 상기 Home(e)NodeB를 통하여 상기 로컬 네트워크에 접속할 수 있도록 하는 기술.
로컬 게이트웨이(Local Gateway): 상기 Home(e)NodeB나 (e)NodeB를 통한 SIPTO 혹은 LIPA를 가능하게 하기 위한 게이트웨이이다. 상기 로컬 게이트웨이는 상기 Home(e)NodeB나 (e)NodeB와 유선망 사이에 위치하며, 상기 Home(e)NodeB 혹은 (e)NodeB와 상기 유선망 사이에 베어러를 생성하거나, 상기 Home (e)NodeB와 로컬 네트워크 사이에 베어러를 생성하게 하고, 상기 생성된 베어러를 통해 데이터 전송이 가능하도록 한다.
본 명세서에서 제안되는 방안의 개념에 대한 설명
본 명세서에서는 3GPP UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)/EPS(Evolved Packet System)와 같은 이동통신 시스템에서 (e)NodeB를 지원하거나 혹은 Home (e)NodeB 를 지원할 때, UE의 특정 IP 트래픽(예컨대, 인터넷 서비스)을 상기 이동통신 네트워크를 통한 경로로 송수신하지 않고, 상기 이동통신 네트워크가 아닌 공중망, 즉 유선 네트워크의 노드들을 통한 경로로 우회(Selected IP traffic offload)시키는 기술이 기술, 즉 SIPTO가 제시된다. 또한 본 명세서에서는 Home(e)NodeB를 통하여 UE가 로컬 네트워크(가정의 홈 네트워크나 회사의 오피스 네트워크)내의 노드들을 통한 경로로 데이터를 송수신하는 기술, 즉 LIPA가 제시된다.
또한, 본 명세서에서는 상기 SIPTO 및 상기 LIPA 기술을 구현하기 위한 아키텍처가 제시된다. 또한, 본 명세서에서는 상기 SIPTO 기술에서 UE의 데이터를 상기 이동통신 네트워크가 아닌 다른 네트워크 내의 노드들로 어떠한 방식으로 우회시킬지, 그리고 세션을 어떠한 방식으로 설정할지에 대한 방안들이 제시된다.
이하, 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4은 SIPTO(Selected IP Traffic Offload)의 개념을 나타낸다.
도 4를 참조하면 예시적으로 EPS(Evolved Packet System)와 같은 이동통신 시스템이 나타나 있다. 상기 EPC 시스템은 (e)NodeB(200), MME(510), S-GW(520), P-GW(530)을 포함한다. 그리고 Home (e)NodeB(300)가 나타나 있다.
이때 도시된 바와 같이, SIPTO(Selected IP traffic offload) 기술은 UE(100)의 특정 IP 트래픽(예컨대, 인터넷 서비스)을 이동통신 사업자의 IP 서비스 네트워크(600) 내의 노드들을 경유하지 않고, 유선 네트워크(700)의 노드들로 우회될 수 있다.
예를 들면, UE(100)가 상기 Home(e)NodeB(300)에 접근을 허가 받으면, 상기 UE(100)는 상기 Home(e)NodeB(300)를 통해 공중 통신망과 같은 유선 네트워크(700)에 접속하여 IP 네트워크 서비스를 수행할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 MME(510), S-GW(520), P-GW(530)은 EPC를 기반으로 한 것이나, 도 4에 도시된 SIPTO는 3GPP UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)에도 적용될 수 있다. 상기 3GPP UMTS에서는 MME(510)의 제어 평면의 기능과 S-GW(520)의 사용자 평면 기능이 모두 SGSN(Serving GPRS Support Node)(미도시)에서 수행된다.
도 5은 LIPA(Local IP Access)의 개념을 나타낸다.
도 5를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, LIPA 기술은 상기 UE(100)가 상기 Home (e)NodeB에 접속 허가를 받으면, 상기 UE가 상기 Home(e)NodeB(300)를 통해 가정이나 회사의 로컬 네트워크에 대한 접근도 할 수 있게 한다.
한편, 지금까지는 SIPTO 및 LIPA 기술의 개념만을 설명하였다. 이하에서는 언급한 개념을 구현하기 위한 아키텍처를 제시한다. 또한, UMTS 또는 EPC 내의 각 엔티티들은 어떠한 동작을 수행하여야 할지에 대해서 제시된다.
한편, 제시된 SIPTO 개념에 의하여, 유선망(600)의 노드들을 통한 데이터의 전송 경로가 제시되었다 하더라도, UE들은 이를 알지 못하고 종래와 같이 이동통신 네트워크(700)를 통해 데이터를 계속하여 송수신하려 할 것이고, 적절한 조치가 없다면 상기 EPC 내의 엔티티들, 예컨대 S-GW, P-GW의 과부하는 여전히 지속될 수 있는 문제점이 있을 수 있다. 따라서, 이하에서는 네트워크 엔티티가 어느 UE의 데이터를 유선 네트워크로 우회시킬지, UE의 데이터를 어떠한 방식으로 우회시킬지에 대한 구체적인 기술을 제시함으로써, 언급한 우려들을 해결하기로 한다.
또한, UE를 어떠한 제어 방식으로 가정이나 회사 내의 로컬 네트워크로 접속시킬지에 대해서 제시하기로 한다.
또한, 종래에는 모든 (e)NodeB들 및 모든 Home (e)NodeB의 능력이 동일하였으나, SIPTO/LIPA가 적용될 경우에는 각 (e)NodeB 그리고 각 Home (e)NodeB의 능력, 예를 들어 SIPTO/LIPA 지원 여부가 서로 다르다. SIPTO의 경우 UE는 지원여부를 인지하지 않고 동작해야 하고, LIPA는 그 기능을 지원하는 경우에 서비스(예를들어 홈네트워크 서비스 등)를 이용할 수 있다. 따라서, SIPTO/LIPA가 지원됨에도 일반적인 접속을 시도할 수도 있고, 혹은 반대로 SIPTO/LIPA가 지원되지 않음에도 이를 시도하고 실패될 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 이하에서는 이를 해결하기 위한 방안을 제시하기로 한다.
도 6은 SIPTO 또는 LIPA를 위해 본 발명에서 제시되는 아키텍처를 나타낸다.
도 6을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, SIPTO 혹은 LIPA를 지원하기 위해서, 본 발명은 로컬 게이트웨이(Local Gateway)(400)를 제공한다. 상기 로컬 게이트웨이(400)는 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home(e)NodeB(300)와 유선망(700) 사이에 위치하며, 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home(e)NodeB(300)를 통한 SIPTO 혹은 상기 Home (e)NodeB(300)을 통한 LIPA를 가능하게 하기 위한 게이트웨이이다. 상기 로컬 게이트웨이(400)는 상기 Home(e)NodeB 혹은 (e)NodeB와 상기 유선 망(700) 간의 경로를 통해 베어러를 생성할 수 있도록 하거나, 상기 Home (e)NodeB와 로컬 네트워크(700) 간의 경로를 통해 베어러를 생성할 수 있도록 하고, 상기 생성된 베어러를 통해 데이터 전송이 가능하도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, UE(100)의 일반적인 트래픽은 (e)NodeB(200) 또는 Home (e)NodeB(300)을 통해 S-GW(520)를 거쳐 P-GW(530)으로 가게된다. 그러나, 공중망과 같은 유선망(700)으로 우회되는 트래픽은 (e)NodeB(200) 또는 Home (e)NodeB(300)을 통해 상기 로컬 게이트웨이(400)로 가게된다. 그러나, 상기 UE로 다운링크 데이터가 있음을 알리는 페이징 제어 신호는 상기 S-GW(520)을 거치게 된다.
상기 로컬 게이트웨이(400)는 EPC 시스템을 위한 PDN-GW의 기능 중 일부 혹은 전부를 포함일 수 있거나, UMTS를 위한 GGSN(Gateway GPRS Support Node)의 기능 중 일부 혹은 전부를 포함할 수 있다. 그러나, 상기 로컬 게이트웨이(400)는 상기 (e)NodeB(200) 혹은 Home(e)NodeB(300)와 상기 유선 망(700)간의 경로를 통해 베어러를 생성할 수 있도록 하거나, 상기 Home (e)NodeB(300)와 가정이나 오피스 내의 로컬 네트워크간의 경로를 통해 베어러를 생성할 수 있도록 하므로, 상기 이동통신 네트워크(600)로의 경로를 통해 베어러를 생성하는 P-GW(520) 혹은 GGSN과 구별되므로, EPC에서는 로컬 P-GW라고 부를 수도 있고, 혹은 UMTS에서는 로컬 GGSN으로 부를 수 있다.
상기 로컬 게이트웨이(400) 및 (e)NodeB(200), Home (e)NodeB(300)의 동작은 상기 SIPTO를 위한 경우와, 상기 LIPA를 위한 경우가 서로 다를 수 있다. 이하 이에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, SIPTO의 경우에 대해서 설명하면 다음과 같다.
SIPTO의 경우, 베어러는 상기 UE(100), 상기 Home(e)NodeB(300) 또는 상기 (e)NodeB(200)와 상기 유선망(700)내의 노드들 경유하도록 설정이 되어야 한다. 상기 공중망과 같은 유선망(700)을 통해 제공되는 접속 포인트는 이동통신 네트워크(600)와 동일할 수 있다. 따라서, 접속 포인트의 이름을 나타내는 APN(Access Point Name)은 SIPTO를 위해 UE에 별도로 지정되지 않을 수 있다. 그러므로, 상기 UE(100)가 상기 (e)NodeB(200) 혹은 Home (e)NodeB(300)에 접속 시도를 할 때, 특정한 APN을 사용하지 않을 수 있다. 이와 같이 UE(100)가 접속 시도를 할 때 특정한 APN을 사용하지 않을 수 있으므로, 상기 UE(100)의 접속을 상기 유선 망(600)의 노드들로 우회(offload)시킬지의 여부는 코어 네트워크 내의 엔티티, 예컨대 EPC의 MME(510) 혹은 UMTS의 SGSN(Serving GPRS Support Node)이 판단할 수 있다. 상기 판단시, 상기 코어 네트워크 내의 엔티티는 상기 (e)NodeB(200) 혹은 Home (e)NodeB(300)에서 SIPTO의 지원 여부, 사업자 정책, QoS 등을 고려할 수 있다.
즉, 공중망과 같은 유선망(700)을 통한 베어러 설정에 대한 제어(Control Plane)는 코어 네트워크를 통해서 이루어지고, 실제 베어러(User Plane)는 상기 유선망(700)과 상기 (e)NodeB 혹은 상기 Home(e)NodeB를 거처 생성되게 된다.
다음으로, LIPA의 경우에 대해서 설명하면 다음과 같다.
LIPA의 경우 베어러는 상기 UE(100), 상기 Home(e)NodeB(300)와 상기 가정이나 회사의 로컬 네트워크내의 노드을 경유하도록 설정된다. 이를 위해, 상기 로컬 게이트웨이(400), 즉 로컬 P-GW 또는 로컬 GGSN은 상기 베어러가 설정될 수 있도록 한다. 상기 가정이나 회사의 로컬 네트워크는 모든 UE들이 접속하면 보안상 문제가 야기될 수 있으므로, UE가 CSG에 가입하는 하는 것을 전제로 할 수 있다. 또한, 상기 가정이나 회사의 로컬 네트워크를 통해 제공되는 서비스, 예컨대 DLNA(Digital Living Network Alliance) 서비스, 홈어플라이언스(Home Appliance)의 제어 서비스 등은 이동통신 네트워크(600)를 통해 제공되는 접속 서비스와 다를 수 있으므로, 상기 LIPA에서 제공되는 접속 포인트의 이름을 나타내는 APN(Access Point Name)은 UE에 별도로 지정될 수 있다.
상기 UE(100)가 상기 로컬 네트워크에 접속하기 위해서는 특정한 APN을 이용하여 상기 Home (e)NodeB(300)를 통해 코어 네트워크 내의 엔티티, 예컨대 MME 혹은 SGSN에 베어러 설정 요청을 한다. 즉, 상기 로컬 네트워크의 사용을 위한 베어러 설정 요청에 대한 제어(Control Plane)는 상기 코어 네트워크에 의해서 이루어지고, 실제 베어러(User Plane)는 상기 Home(e)NodeB를 거처 상기 로컬 네트워크 내의 노드 사이에 생성되게 된다. 상기 코어 네트워크 내의 엔티티는 상기 베어러 설정 요청에 대하여, 상기 Home (e)NodeB를 통한 접속인지의 여부와, 로컬 네트워크의 접속 가능 여부, CSG 등을 고려하여 판단한다.
한편, 상기 UE는 LIPA를 위해 특정 APN을 사용하는데, 이를 위해 코어 네트워크의 엔티티는 상기 UE가 등록하거나 Attach할 때, 상기 Home(e)NodeB가 LIPA 기능을 제공한다는 것을 알릴 수 있다. 이와 같이 LIPA 기능이 제공되는지의 여부는 LIPA 이용 가능 메시지 혹은 인디케이터, 예컨대 LIPA_Available_indicator를 통해 알려질 수 있다. 상기 LIPA_Available_indicator는 Home(e)NodeB에서 LIPA 기능을 이용할 수 있음을 UE에 알리는데 이용된다.
이하에서는, 도 7 및 도 8을 참조하여, SIPTO/LIPA을 위한 구체적인 제어 절차를 제1 실시예 및 제2 실시예에 따라 설명하기로 한다.
상기 구체적인 제어 절차에 대한 이해를 도모하고자 간략하게 설명하면, 다음과 같다. UE(100)가 (e)NodeB(200) 혹은 Home(e)NodeB(300)을 통해 코어 네트워크에 접속 또는 어태치(Attach)할 때, 상기 (e)NodeB(200) 혹은Home(e)NodeB(300)은 제어 기능을 담당하는 MME(510)(또는 UMTS인 경우 SGSN)에 LIPA/SIPTO 관련 정보(로컬 게이트웨이(Local-GGSN 또는 Local P-GW) 주소, LIPA 및 SIPTO중 어느 하나 이상에 대한 능력 정보 등)를 전달한다.
상기 LIPA/SIPTO 관련 정보는 아래와 같은 파라미터들이 있을 수 있다. 아래의 파라미터들이 이용되는 예에 대해서는 도 7 및 도 8에서 각기 설명하기로 한다.
SIPTO_capability_indicator: (e)NodeB 또는 Home(e)Node가 SIPTO 기능을 지원함을 나타낸다.
LIPA_capability_indicator: Home(e)NodeB가 LIPA 기능을 지원함을 나타낸다.
Capability indicator for SIPTO or LIPA: (e)NodeB가 SIPTO를 지원하는지를 나타내거나 또는 Home(e)Noder가 SIPTO및 LIPA 중 어느 하나 이상을 지원하는지를 나타낸다.
Local P-GW/Local GGSN identify for SIPTO: SIPTO 지원을 위한 로컬 P-GW 또는 Local GGSN에 대한 식별자(id), 혹은 주소 혹은 네트워크 내의 식별 정보 등을 나타낸다.
Local P-GW/Local GGSN identity for LIPA: LIPA 지원을 위한 로컬 P-GW 또는 Local GGSN에 대한 식별자, 혹은 주소, 혹은 네트워크 내의 식별 정보 등을 나타낸다.
Local P-GW/Local GGSN identity: 로컬 P-GW 또는 Local GGSN에 대한 식별자, 혹은 주소를 나타낸다.
상기 MME(510)(또는 UMTS인 경우 SGSN)는 상기 수신한 정보를 기초로, SIPTO 또는 LIPA를 가능하게 할지를 결정한다. 즉, 상기 MME(510)(또는 UMTS인 경우 SGSN)는 상기 UE의 베어러가 상기 유선망(700) 내의 노드를 경유하도록 설정할지 여부를 결정한다. 혹은 상기 MME(510)(또는 UMTS인 경우 SGSN)는 상기 UE의 베어러를 가정 또는 오피스의 로컬 네트워크 내의 노드를 통한 경로를 경유하도록 설정할지 여부를 결정한다. 상기 MME는 상기 결정에 따라 설정되는 베어러가 무엇인지를 나타내는 메시지, 혹은 인디케이터를 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home (e)NodeB(300)나 S-GW(520)에게 전송하여 LIPA나 SIPTO bearer를 생성하거나 생성된 Bearer의 QoS 조정 등, Bearer 혹은 PDN connectivity관련 처리를 수행할 수 있다. 상기 인디케이터는 LIPA_Bearer_indicator, 또는 SIPTO_Bearer_indicator일 수 있다. 또는 상기 인디케이터는 LIPA/SIPTO_Bear_indicator일 수 있다. LIPA_Bearer_indicator는 설정되는 베어러가 LIPA임을 나타낸다. 상기 SIPTO_Bearer_indicator는 설정되는 베어러가 SIPTO임을 나타낸다. 상기 LIPA/SIPTO_Bear_indicator는 설정되는 베어러가 LIPA 또는 SIPTO임을 나타낸다.
이때, 상기 MME(510)(또는 UMTS인 경우 SGSN)는 상기 수신한 정보 이외에, 사업자 정책, QoS, 가입자 정보를 고려할 수 있다.
한편, 상기 MME(510)는 상기 수신한 정보를 각 UE별로 저장소 예컨대 MM/EPS Bearer context에 저장할 수 있다. 그리고 상기 MME(510)는 상기 저장한 정보를 기초로 각 UE의 베어러의 QoS, 이동성 지원 여부(Mobility)등을 다르게 할 수 있다. 예를 들어 상기 MME(510)는 LIPA나 SIPTO의 베어러에 대해 상기 이동통신 네트워크를 경유하는 베어러와 다르게 QoS를 적용할 수 있다. 또한 상기 MME(510)는 LIPA의 베어러에 대해서 이동성(Mobility)이 지원되지 않도록 할 수 있다. 이하에서는 이에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SIPTO/LIPA의 제어 절차를 나타낸 흐름도이다. 도 8은 도 7에 도시된 메시지의 프로토콜을 예시적으로 나타낸다.
도 7을 참조하여 각 절차를 구체적으로 설명하기 전에, 도 7에 도시된 메시지들에 대해서 도 8을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.
UE(100)와 (e)NodeB(200) 또는 Home (e)NodeB(300) 간에 송수신되는 메시지들은 RRC(Radio Resource Control) 프로토콜에 기반한 메시지이다. 상기 (e)NodeB(200) 또는 Home (e)NodeB(300)와 MME(510) 또는 SGSN(미도시) 간에 송수신되는 메시지들은 S1-AP(S1 Application Protocol)에 기반한 메시지이다.
UE(100)와 MME(510) 또는 SGSN(미도시) 간에 송수신되는 메시지들은 NAS(Non-Access stratum) 프로토콜에 의한 메시지이다. 상기 NAS 프로토콜에 의한 메시지들은 상기 RRC 프로토콜에 의한 메시지와 상기 S1-AP 메시지로 각기 캡슐화되어 전송된다. 이하, 도 7을 참조하여 각 절차를 상세하게 설명하기로 한다.
1) 먼저 상기 UE(100)는 이동통신 네트워크 내의 엔티티, 즉 MME(510)에게 접속 또는 어태치하기 위하여, 액세스 요청 메시지, 즉 도시된 어태치 요청 메시지(Attach Request 메시지)를 생성한다. 상기 메시지는 UE(100)가 제공받기 위한 접속 포인트의 이름을 나타내는 APN을 포함한다. 그리고, 상기 UE(100)는 상기 액세스 요청 메시지, 즉 어태치 요청 메시지를 RRC 프로토콜에 기반한 메시지에 인캡슐레이션하고, 상기 캡슐된 메시지를 상기 (e)NodeB(200) 또는 Home(e)NodeB(300)로 전송한다(S101).
2) 상기 (e)NodeB(200) 또는 Home(e)NodeB(300)는 상기 UE(100)로부터 상기 RRC 메시지를 수신하면, 상기 RRC 메시지 내에 포함된 상기 액세스 요청 메시지, 즉 어태치 요청 메시지를 추출한다. 그리고, 상기 추출된 메시지와 함께 LIPA/SIPTO 관련 정보를 추가하여, 커넥션 요청 메시지, 즉 초기 메시지를 생성하여, 상기 MME(510)로 전송한다(S102). 상기 커넥션 요청 메시지, 즉 초기 메시지는 S1-AP에 기반한다. 상기 초기 메시지는 예컨대 도시된 바와 같이 Initial UE 메시지일 수 있다.
상기 LIPA/SIPTO 관련 정보는 아래의 표 1에 나타난 파라미터들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
파라미터 설명
Local P-GW/Local GGSN identity for SIPTO SIPTO 지원을 위한 로컬 P-GW 또는 Local GGSN에 대한 식별자(id), 혹은 주소 혹은 네트워크 내에서의 식별 정보 등를 나타낸다.
Local P-GW/Local GGSN identity for LIPA LIPA 지원을 위한 로컬 P-GW 또는 Local GGSN에 대한 식별자, 혹은 주소 혹은 네트워크 내의 식별 정보 등을 나타낸다.
상기 파라미터들은 베어러가 설정될 때 이용될 로컬 P-GW 또는 로컬 GGSN의 주소 정보이다.
이때 Home(e)NodeB(300)의 경우 LIPA 및 SIPTO를 모두 지원 할 수도 있고 또는 어느 하나만을 지원할 수도 있으므로, 상기 2개의 파라미터가 모두 포함될 수도 있고 어느 하나만 포함될 수도 있다. 즉, LIPA 및 SIPTO가 모두 지원되는 경우, 상기 두 파라미터가 모두 포함된다. SIPTO만 지원되는 경우, 상기 Local P-GW/Local GGSN identity for SIPTO 파라미터만 포함될 수 있다 .혹은 LIPA만 지원되는 경우, 상기 Local P-GW/Local GGSN identity for LIPA만 포함될 수 있다.
3) 상기 MME(510)가 상기 커넥션 요청 메시지, 즉 초기 메시지를 수신하면, 상기 커넥션 요청 메시지, 즉 초기 메시지 내의 상기 액세스 요청 메시지, 즉 어태치 요청 메시지를 추출한다. 그리고, 상기 커넥션 요청 메시지, 즉 초기 메시지 내에서 상기 SIPTO/LIPA 관련 정보를 추출한다. 상기 MME(510)는 상기 추출한 SIPTO/LIPA 관련 정보를 저장한다.
이어서 상기 MME(510)(또는 UMTS인 경우 SGSN)는 상기 APN, 상기 SIPTO/LIPA 관련 정보, 요구되는 QoS, 사업자 정책, 상기 UE의 가입자 정보 등을 기초로, SIPTO 또는 LIPA를 가능하게 할지를 결정한다. 즉, 상기 MME(510)는 상기 UE(100)의 베어러를 상기 유선망(700) 내의 노드를 통한 경로를 경유하도록 설정할지 여부를 결정한다. 혹은 상기 MME(510)는 상기 UE의 베어러를 가정 또는 오피스의 로컬 네트워크 내의 노드를 통한 경로를 경유하도록 설정할지 여부를 결정한다. 혹은 상기 MME(510)는 상기 UE(100)의 베어러를 상기 이동통신 네트워크(600) 내의 노드들을 통한 경로를 경유하도록 설정할지 여부를 결정한다(S103). 예를 들면, 상기 SIPTO/LIPA 관련 정보에 의해 상기 (e)NodeB 또는 Home (e)NodeB가 SIPTO를 지원하는 것을 나타내는 경우, 상기 UE의 가입자 정보를 확인한다. 상기 UE의 가입자 정보는 HLR/HSS로부터 수신될 수 있다. 또한, 상기 UE(100)가 상기 Home (e)NodeB의 CSG 멤버인지 여부가 고려될 수 있다. 상기 CSG 멤버쉽에 대한 정보는 상기 HLR/HSS로부터 수신될 수 있다. 이때, 상기 정책이 추가적으로 확인될 수 있다. 상기 가입자 정보에 의하여, 상기 UE에 SIPTO를 지원하여도 될 경우, 상기 MME(510)는 상기 UE에 요구되는 베어러의 QoS를 고려할 수 있다. 이때, 상기 SIPTO를 이용하여 설정될 수 있는 베어러의 QoS가 상기 요구되는 QoS를 만족시킬 경우, 상기 MME(510)는 상기 UE에게 SIPTO 서비스를 제공하는 것으로 결정할 수 있다. 즉, 상기 MME(510)는 상기 UE의 베어러를 상기 공중망과 같은 유선망(700)내의 노드들을 통한 경로를 경유하도록 설정할 수 있다.
4) 이와 같이 상기 UE의 베어러가 SIPTO로 처리하는 것으로 결정되면, 상기 MME(510)는 상기 APN과, 상기 로컬 P-GW의 식별자 정보(즉, Local P-GW/Local GGSN identity for SIPTO 파라미터)를 포함하는 세션 생성 요청 메시지, 예컨대 Create Session Request를 S-GW(520)로 전송한다(S104). 상기 세션 생성 요청 메시지는 SIPTO가 지원될 수 있을 수 있음을 나타내는 파라미터, 혹은 전용 파라미터(예컨대 도시된 SIPTO Bearer indicator)를 포함할 수 있다.
5) 상기 S-GW(520)는 상기 세션 생성 요청 메시지를 수신하면, 상기 세션 생성 요청 메시지 내의 파라미터, 예컨대 SIPTO Bearer indicator를 확인한다. 상기 파라미터, 예컨대 SIPTO Bearer indicator가 있으면, 상기 로컬 P-GW의 식별자 정보를 이용하여 상기 로컬 P-GW(400)과 베어러를 설정한다(S105).
6) 상기 S-GW(520)는 상기 베어러가 생성 완료되면, 상기 MME(510)로 베어러 생성 응답 메시지(Create Session Response 메시지) 혹은 베어러 생성 완료 메시지를 전송한다(S106).
7) 상기 MME(510)가 상기 베어러 생성 응답 메시지 혹은 베어러 생성 완료 메시지를 수신하면, 액세스 승인 메시지, 또는 어태치 수락 메시지(예컨대 Attach Accept 메시지)를 생성한다. 상기 생성된 메시지는 NAS 프로토콜에 기반할 수 있다. 상기 생성된 메시지는 APN과, PDN 어드레스, EPC bearer id, CSG ID를 포함할 수 있다. 또한, 상기 LIPA가 제공될 수 있을 경우, 상기 생성된 메시지는 LIPA가 지원됨을 나타내는 파라미터 혹은 전용 파라미터(LIPA available indicator)를 더 포함할 수 있다.
이어서, 상기 MME(510)는 상기 생성된 메시지를 커넥션 응답 메시지, 즉 S1 AP 기반의 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지(Initial Context Setup Response 메시지)에 인캡슐한다. 상기 커넥션 응답 메시지, 즉 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지는, E-RAB id 파라미터와, 생성되는 베어러가 SIPTO임을 나타내는 파라미터 혹은 전용 파라미터(예컨대 SIPTO Bearer indicator)를 포함한다. 상기 E-RAB id 파라미터는 생성되는 베어러의 id를 나타낸다. 상기 SIPTO Bearer indicator는 상기 E-RAB id 파라미터에 의해서 식별되는 베어러가 SIPTO 적용 가능한 베어러임을 나타낸다.
한편, 상기 커넥션 응답 메시지, 즉 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지는 S-GW에서의 TEID를 나타내는 파라미터와, 상기 로컬 P-GW의 주소와, 상기 로컬 P-GW에서의 TEID를 나타내는 파라미터를 더 포함할 수 있다. 상기 로컬 P-GW에서의 TEID 및 상기 로컬 P-GW의 주소를 이용하여 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home (e)NodeB(300)가 상기 UE의 업링크 데이터를 상기 S-GW를 거치지 않고, 상기 로컬 P-GW로 바로 전송할 수 있다.
이어서, 상기 MME(510)는 상기 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지를 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home (e)NodeB(300)로 전송한다(S107).
8) 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home (e)NodeB(300)가 상기 커넥션 응답 메시지, 즉 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지를 수신하면, 상기 액세스 승인 메시지, 또는 어태치 수락 메시지를 추출하고, 상기 추출된 메시지를 RRC 커넥션 재구성 메시지 내에 인캡슐한다. 이때, 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home (e)NodeB(300)는 상기 추출된 메시지 내에 있는 파라미터들 중 일부를 제외시킬 수도 있고, 혹은 그대로 전부 포함시킬 수도 있다. 상기 RRC 커넥션 재구성 메시지는 상기 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지 내에 있던 파라미터들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예시적으로 도 7에는 E-RAB id 파라미터가 상기 RRC 커넥션 재구성 메시지 내에 포함되어 있는 것으로 도시되었다.
상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home (e)NodeB(300)는 상기 RRC 커넥션 재구성 메시지를 상기 UE(100)로 전송한다(S108).
9) 상기 RRC 커넥션 재구성 메시지를 수신하면, 상기 UE(100)는 RRC 커넥션 재구성 완료 메시지를 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home (e)NodeB(300)로 전송한다(S109).
10) 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home (e)NodeB(300)는 S1 AP 기반의 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지를 상기 MME(510)로 전송한다(S110). 상기 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지는 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home (e)NodeB(300)의 TEID와 어드레스를 포함할 수 있으며 이는 다운링크 데이터 전송을 위해 P-GW(400)로 전송한다.
11) 상기 UE(100)는 NAS 기반의 접속 완료 메시지, 커넥션 완료 메시지 또는 어태치 완료 메시지(Attach Complete 메시지)를 생성하고, 상기 생성된 메시지를 RRC 기반의 Direct transfer 메시지에 인캡슐하여 전송한다(S111).
12) 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home (e)NodeB(300)는 상기 Direct transfer 메시지에서 상기 접속 완료 메시지, 커넥션 완료 메시지 또는 어태치 완료 메시지를 추출하고, 상기 추출된 메시지를 S1-AP 기반의 Uplink NAS transport 메시지에 인캡슐하여 상기 MME(510)로 전송한다(S112).
13) 그러면, 상기 UE(100)는 전송할 업링크 데이터가 있을 경우, 상기 (e)NodeB(200) 또는 상기 Home (e)NodeB(300)를 거쳐 상기 로컬 P-GW(400)로 전송할 수 있다(S113).
14) 한편, 상기 MME(510)는 코어 네트워크 내의 S-GW(520)과 생성된 베어를 변경하기 위해 베어러 변경 요청 메시지, 예컨대 Modify Bearer Request 메시지를 상기 S-GW(520)로 전송한다(S114). 이때, 상기 로컬 P-GW(400)가 상기 UE(100)로 상기 다운링크 데이터를 전송할 수 있게 하기 위해서, 상기 베어러 변경 요청 메시지 내에 상기 (e)NodeB 또는 Home (e)NodeB의 주소 및 TEID가 포함될 수 있다.
15) 상기 S-GW(520)는 상기 베어러 변경 요청 메시지를 상기 로컬 P-GW(400)로 전송한다(S115).
16~17) 상기 로컬 P-GW(400)는 상기 베어러 변경 요청 메시지에 응답하여, 베어러 변경 응답 메시지, 예컨대 Modify Bearer Response 메시지를 전송하고(S116), 상기 S-GW(520)는 상기 베어러 변경 응답 메시지를 상기 MME(510)로 전달한다(S517).
이로써 상기 로컬 P-GW(400)와 상기 (e)NodeB 또는 Home (e)NodeB 간에 다운링크 베어러 설정이 완료된다.
18) 그러면, 상기 로컬 P-GW(400)는 상기 UE로의 다운링크 데이터가 있을 경우, 상기 설정된 베어러를 통해 전송할 수 있다(S118).
이상과 같이, 도 7에서는 EPC를 기준으로 MME(510), S-GW(520)을 나타내었으나, 본 발명의 개념은 UMTS에도 적용될 수 있다. UMTS의 경우, 상기 MME(510)과 상기 S-GW(520)는 모두 SGSN으로 통합될 수 있다. 따라서, 도 7에 도시된 상기 MME(510)과 상기 S-GW(520) 사이의 신호 송수신을 이루어지지 않고, 상기 SGSN 내부에서 모두 처리된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 SIPTO/LIPA의 제어 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 9에 도시된 제2 실시예는 도 7에 도시된 제1 실시예와 유사하다. 이하에서는 차이점을 위주로 설명하기로 하고, 동일한 내용은 도 7의 내용을 준용하기로 한다.
먼저 S201과정은 S101과정과 동일하므로, S101 내용을 준용하기로 한다.
상기 (e)NodeB(200) 또는 Home(e)NodeB(300)는 상기 UE(100)로부터 상기 RRC 메시지를 수신하면, 상기 RRC 메시지 내에 포함된 상기 액세스 요청 메시지, 즉 어태치 요청 메시지를 추출한다. 그리고, 상기 추출된 메시지와 함께 LIPA/SIPTO 관련 정보를 추가하여, 커넥션 요청 메시지, 즉 초기 메시지를 생성하여, 상기 MME(510)로 전송한다(S102). 상기 커넥션 요청 메시지, 즉 초기 메시지는 S1-AP에 기반한다. 상기 커넥션 요청 메시지, 즉 초기 메시지는 예컨대 도시된 바와 같이 Initial UE 메시지일 수 있다.
상기 LIPA/SIPTO 관련 정보는 아래의 표 2에 나타난 파라미터들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
파라미터 설명
Local P-GW/Local GGSN identity 로컬 P-GW 또는 Local GGSN에 대한 식별자(id), 혹은 주소 혹은 네트워크 내에서의 식별 정보 등를 나타낸다
Capability indicator for SIPTO or LIPA Home(e) NodeB가 SIPTO 및 LIPA 둘다를 지원하는지, 혹은 SIPTO만을 지원하는지 혹은 LIPA만을 지원하는지를 나타낸다.
또는 (e)NodeB가 SIPTO를 지원하는지를 나타낸다.
S203 내지 S217 과정들은 도 7의 S103 내지 S117 과정과 동일하므로 도 7의 내용을 준용하기로 한다.
지금까지는 도 7 내지 도 9를 참조하여, UE(100)가 MME(510)에 접속 요청하는 경우를 설명하였으나, 도 7 내지 도 9에 도시된 본 발명의 핵심은 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 상기 UE(100)가 상기 MME(510)에 어태치하여 베어러를 생성하였으나, 상기 UE(100)가 새로운 베어러의 설정을 요청하는 경우 본 발명에 따라 SIPTO 적용 여부의 판단이 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 UE(100)가 다른 접속 서비스를 요청하기 위해 새로운 베어러의 생성을 요청하는 경우에 전술한 방법이 적용될 수 있다.
또는 UE(100)가 일반적인 방식으로 코어 네트워크에 어태치하여 베어러를 생성하고 데이터를 송수신하고 있으나, 필요에 따라 상기 생성된 베어러를 상기 유선망(700)으로 우회시키기 위해 서비스 요청을 상기 MME 또는 SGSN으로 전송한 경우, 전술한 방법이 적용될 수 있다.
한편, 상기 Home(e) NodeB나 상기 로컬 게이트웨이의 경우 유선망에 연결하여 설치한다. 상기 유선망이 동적 IP를 사용할 경우, 상기 주소가 수시로 바뀔수 있다. 따라서, 상기 주소 또는 다른 정보가 변경될 때마다, 상기 변경된 정보를 상기 MME(510)나 SGSN에 전달할 수 있다. 이때, 각 (e)NodeB 또는 Home(e)NodeB 의 LIPA/SIPTO 관련 정보를 함께 전달할 수 있다.
이와 같이 전달된 정보를 이용하여, 도 7 내지 도 9에서와 같이 UE(100)가 MME(510)에 접속 요청하는 경우 뿐만이 아니라, 상기 UE가 핸드오버하는 경우, 혹은 상기 UE가 셀 재선택을 수행하는 경우, 혹은 상기 UE가 TAU(Tracking Area Update)를 하는 경우에, 상기 MME(510)는 LIPA/SIPTO 적용 여부를 판단할 수 도 있다.
여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서 에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다. 이에 대해서 도 10를 참조하여 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 따른 (e)NodeB(200)/Home (e)NodeB(300) 및 MME(510)의 구성 블록도이다.
도 10에 도시된 바와 같이 (e)NodeB(200)/Home (e)NodeB(300)는 저장수단(201/301), 컨트롤러(202/302), 송수신부(203/303)을 포함한다.
상기 MME(510)는 저장 수단(511), 컨트롤러(512)와 송수신부(513)를 포함한다.
상기 저장 수단들은 도 4 내지 도 9에 도시된 방법이 구현된 소프트웨어 프로그램을 저장한다.
상기 컨트롤러들 각각은 상기 저장 수단들 및 상기 송수신부들을 각기 제어한다. 구체적으로 상기 컨트롤러들은 상기 저장 수단들에 각기 저장된 상기 방법들을 각기 실행한다. 그리고 상기 컨트롤러들 각각은 상기 송수신부들을 통해 상기 전술한 신호들을 전송한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.
도 1은 진화된 이동 통신 네트워크의 구조도이다.
도 2는 (e)NodeB와 Home (e)NodeB의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 문제점을 나타낸다.
도 4은 SIPTO(Selected IP Traffic Offload)의 개념을 나타낸다.
도 5은 LIPA(Local IP Access)의 개념을 나타낸다.
도 6은 SIPTO 또는 LIPA를 위해 본 발명에서 제시되는 아키텍처를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SIPTO/LIPA의 제어 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 도 7에 도시된 메시지의 프로토콜을 예시적으로 나타낸다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 SIPTO/LIPA의 제어 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 따른 (e)NodeB(200)/Home (e)NodeB(300) 및 MME(510)의 구성 블록도이다.

Claims (15)

  1. 이동통신 네트워크 내에서 제어 평면(Control Plane)을 담당하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법으로서,
    기지국으로부터 로컬 게이트웨이의 식별자를 나타내는 파라미터를 포함하는 커넥션 요청 메시지를 수신하는 단계와; 상기 커넥션 요청 메시지는 단말에 의한 액세스 요청 메시지를 포함하고,
    상기 커넥션 요청 메시지를 수신하면, QoS, 상기 단말에 대한 가입자 정보, 사업자 정책 중 하나 이상을 고려하여, 상기 단말을 위한 베어러를 상기 이동통신 네트워크 내의 노드들을 통한 경로로 설정할지 혹은 상기 로컬 게이트웨이에 의해 접속가능한 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정할지 여부를 결정하는 단계와;
    상기 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정되는 경우, 상기 베어러가 상기 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정되었거나 설정되어야 함을 나타내는 파라미터와 상기 로컬 게이트웨이의 주소를 포함하는 커넥션 응답 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액세스 요청 메시지는 Attach Request 메시지이고,
    NAS 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 액세스 요청 메시지는
    상기 단말이 상기 기지국에 어태치하기 위해 이용되거나, 상기 단말이 상기 기지국으로 셀 재선택을 수행하기 위해 이용되거나, 상기 단말이 상기 기지국에 핸드오버하기 위해 이용되거나, 상기 단말이 트래킹 영역 업데이트(Tracking Area update)를 하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 커넥션 요청 메시지는
    초기 메시지, Initial UE 메시지인 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 커넥션 요청 메시지는
    상기 기지국에 상기 단말이 어태치하는 경우 수신되거나, 상기 기지국에 상기 단말이 셀 재선택을 수행하는 경우 수신되거나, 상기 기지국에 상기 단말이 핸드오버하는 경우 수신되거나, 상기 단말이 트래킹 영역 업데이트(Tracking Area update)를 수행하는 경우 수신되거나, 상기 단말이 새로운 베어러의 생성을 요청하는 경우 수신되는 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 결정 단계에서
    APN(Access Point Name) 및 CSG ID 중 하나 이상이 더 고려되는 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 파라미터는 SIPTO(Selected IP Traffic Offload)를 위한 것이고,
    상기 커넥션 요청 메시지는 LIPA를 위한 로컬 게이트웨이의 식별자를 나타내는 파라미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 커넥션 요청 메시지는
    상기 파라미터와 함께 SIPTO 및 LIPA 중 하나 이상의 지원 여부를 나타내는 파라미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 (e)NodeB 또는 Home(e)NodeB이고,
    상기 서버는 MME 또는 SGSN인 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정되는 경우, 상기 커넥션 응답 메시지를 전송하기 전에,
    상기 로컬 게이트웨이의 주소를 포함하는 세션 생성 요청 메시지를 전송하는 서빙 게이트웨이(Serving-Gateway)로 송신하는 단계와;
    상기 서빙 게이트웨이로부터 세션 생성 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 로컬 게이트웨이는
    로컬 P-GW이거나, 로컬 GGSN인 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 로컬 게이트웨이에 의해 접속가능한 유선망은
    상기 이동통신 네트워크와 다른 공중망이거나, 또는
    가정 또는 회사 내의 로컬 네트워크인 것을 특징으로 하는 서버에서 커넥션 설정을 제어하는 방법.
  13. 이동통신 네트워크 내에서 제어 평면(Control Plane)을 담당하는 서버로서,
    기지국으로부터 로컬 게이트웨이의 식별자를 나타내는 파라미터를 포함하는 커넥션 요청 메시지를 수신하는 송수신부와; 상기 커넥션 요청 메시지는 단말에 의한 액세스 요청 메시지를 포함하고,
    상기 커넥션 요청 메시지를 수신하면, QoS, 상기 단말에 대한 가입자 정보, 사업자 정책 중 하나 이상을 고려하여, 상기 단말을 위한 베어러를 상기 이동통신 네트워크 내의 노드들을 통한 경로로 설정할지 혹은 상기 로컬 게이트웨이에 의해 접속가능한 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정할지 여부를 결정하는 프로세서를 포함하고,
    상기 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정하는 것으로 결정한 경우, 상기 프로세서는 상기 송수신부를 제어하여, 상기 베어러가 상기 다른 유선망 내의 노드들을 통한 경로로 설정되었음을 나타내는 파라미터와 상기 로컬 게이트웨이의 주소를 포함하는 커넥션 응답 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 서버.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 파라미터는 SIPTO(Selected IP Traffic Offload)를 위한 것이고,
    상기 커넥션 요청 메시지는 LIPA를 위한 로컬 게이트웨이의 식별자를 나타내는 파라미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서버.
  15. 제13항에 있어서, 상기 커넥션 요청 메시지는
    상기 파라미터와 함께 SIPTO 및 LIPA 중 하나 이상의 지원 여부를 나타내는 파라미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서버.
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