KR101688835B1 - 광대역 무선 접속 시스템에서 트래픽 오프로드를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선 접속 시스템에서 트래픽 오프로드를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선 접속 시스템에서 백홀 트래픽을 감소시키기 위한 것으로, 피코 서비스 게이트웨이의 동작 방법은, 다수의 기지국들 및 무선 접속 시스템의 코어 망의 연결 지점에서, 하향링크 송신되는 컨텐츠를 저장하는 과정과, 상기 컨텐츠에 대한 요청을 포함하는 상향링크 패킷이 수신되면, 저장된 상기 컨텐츠를 상기 컨텐츠를 요청한 단말로 송신하는 과정과, 상기 상향링크 패킷을 폐기하는 과정을 포함한다.

Description

광대역 무선 접속 시스템에서 트래픽 오프로드를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRAFFIC OFFLOAD IN BROADBAND WIRELESS ACCESS SYSTEM}
본 발명은 광대역 무선 접속 시스템에 관한 것으로, 특히, 광대역 무선 접속 시스템에서 트래픽량을 감소시키기 위한 것이다.
스마트폰 등 고성능의 휴대용 단말기의 보급으로 인해, 이동 통신 단말기를 통한 웹 브라우징(web browsing), 스트리밍 서비스(streaming service)가 증가하고 있다. 이에 따른 데이터 트래픽(data traffic)의 증가를 대응하기 위해서, 기지국 셀(cell)의 크기를 작게 하여 소형 셀(small cell)화 하거나 핫 존(hot zone)을 구축하는 방안들이 고려되고 있다. 또한, 대형 쇼핑몰, 극장 또는 기업의 빌딩 내에서도 높은 전송률(throughput)과 커버리지(coverage)를 제공하기 위해 매크로( macro) 기지국보다 작은 출력을 갖는 피코(pico) 기지국을 설치하는 방안도 고려되고 있다.
트래픽 증가로 인해 발생하는 문제점들 중의 하나는 기지국 개수의 증가로 인한 백홀(backhaul) 비용의 증가이다. 즉, 무선 접속 시스템이 보유한 코어(core) 망의 용량은 한계가 있으므로, 급격하게 증가하는 트래픽량을 처리하기 위해서 코어 망의 증설이 필요하며, 상기 코어 망의 증설에는 많은 비용이 발생하게 된다. 따라서, 코어 망의 트래픽 부담을 감소시키기 위한 대안이 제시되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선 접속 시스템에서 백홀 비용의 증가를 방지하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선 접속 시스템에서 백홀 트래픽을 감소시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선 접속 시스템에서 트래픽을 코어 망 전단에서 캐싱(caching)하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선 접속 시스템에서 사용자의 인터넷 트래픽을 일반 인터넷 망으로 분담시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 피코 서비스 게이트웨이의 동작 방법은, 다수의 기지국들 및 무선 접속 시스템의 코어 망의 연결 지점에서, 하향링크 송신되는 컨텐츠를 저장하는 과정과, 상기 컨텐츠에 대한 요청을 포함하는 상향링크 패킷이 수신되면, 저장된 상기 컨텐츠를 상기 컨텐츠를 요청한 단말로 송신하는 과정과, 상기 상향링크 패킷을 폐기하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 피코 서비스 게이트웨이 장치는, 다수의 기지국들 및 무선 접속 시스템의 코어 망의 연결 지점에서, 하향링크 송신되는 컨텐츠를 저장하는 저장부와, 상기 컨텐츠에 대한 요청을 포함하는 상향링크 패킷이 수신되면, 저장된 상기 컨텐츠를 상기 컨텐츠를 요청한 단말로 송신하는 기지국 인터페이스와, 상기 상향링크 패킷을 폐기하는 IP 라우팅 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
광대역 무선 접속 시스템에서 트래픽 캐싱 및 일반 인터넷 망으로의 트래픽 분산을 통해 시스템의 백홀 트래픽을 감소시킴으로써 시스템 운용 비용을 절감하고, 코어 망의 부하를 감소시킬 수 있다. 나아가, 캐싱으로 인해 비교적 사용자에게 근접한 서버로부터 데이터가 제공되므로, 데이터 전달 시간이 감소하여 사용자가 체감하는 서비스 품질이 향상될 수 있다.
도 1는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 접속 시스템의 개략적인 구성을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 웹 서비스 이용 시 신호 교환을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 피코 서비스 게이트웨이의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 피코 서비스 게이트웨이의 블록 구성을 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 광대역 무선 접속 시스템에서 백홀 트래픽을 감소시키기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 본 발명은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명한다.
도 1는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 접속 시스템의 개략적인 구성을 도시하고 있다.
상기 도 1을 참고하면, 다수의 단말들(110)은 다수의 기지국들(120)과 무선 채널을 통해 연결되고, 상기 다수의 기지국들(120)은 피코 서비스 게이트웨이(Pico Service gateway)(100)와 연결된다. 예를 들어, 상기 다수의 기지국들(120)은 동일 빌딩 내에 설치된 피코 기지국들이거나, 또는, 특정 지역 내에 설치된 기지국 집단일 수 있다. 상기 피코 서비스 게이트웨이(100)는 이동사업자 코어 망(130) 및 일반 인터넷(Public Internet) 망(140) 각각에 연결된다. 즉, 상기 피코 서비스 게이트웨이(100)는 상기 다수의 기지국들(120) 및 상기 이동사업자 코어 망(130)의 연결 지점에 위치한다. 상기 이동사업자 코어 망(130)은 광대역 무선 접속 시스템의 백홀 망(backhaul network)으로서, 트래픽 제어, 단말의 이동성 관리, 인증 관리, 정책 관리 등을 담당하는 제어 노드(132) 및 이동사업자 망에 특화된 웹 서비스를 제공하기 위한 웹서버(134)를 포함한다. 상기 도 1에서, 상기 제어 노드(132)는 하나의 객체(entity)로서 도시되었으나, 이는 표현의 편의를 위함이며, 상기 제어 노드(132)는 각 기능별로 다수의 객체들로 구성될 수 있다. 상기 일반 인터넷 망(140)은 통상적으로 PC(Personal Computer) 등의 인터넷 연결에 사용되는 망이며, 상기 웹 서버(150)는 상기 일반 인터넷 망(140)을 통해 웹 서비스를 제공한다.
상기 피코 서비스 게이트웨이(100)는 상기 기지국들(120)로부터 수신되는 패킷(packet) 데이터 트래픽을 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 이동 사업자 코어 망(130) 및 상기 일반 인터넷 망(140) 간 트래픽 경로를 스위칭(switching)한다. 또한, 상기 피코 서비스 게이트웨이(100)는 하향링크(downlink) 트래픽으로서 전달되는 컨텐츠(contents)를 상기 단말들(110)의 특성에 최적화된 형태로 가공하는 역할을 수행한다. 나아가, 상기 피코 서비스 게이트웨이(100)는 추후 사용자로부터 요구될 때 다시 사용될 수 있도록 가공된 컨텐츠 또는 가공되기 전의 컨텐츠 데이터를 저장함하는 캐싱(caching) 기능을 수행한다. 또한, 상기 피코 서비스 게이트웨이(100)는 프록시 서버(proxy server)의 역할을 수행함으로써 TCP(Transmission Control Protocol) 연결(connection)의 종단, 즉, IP(Internet Protocol) 종단의 역할을 수행한다. 이에 따라, 상기 단말들(110)의 TCP 연결에 대한 왕복 지연(round-trip delay)이 감소하므로, TCP 성능이 증대된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 웹 서비스 이용 시 신호 교환을 도시하고 있다.
상기 도 2를 참고하면, 단말(210)은 피코 서비스 게이트웨이(220)가 관할하는 기지국을 통해 무선 접속 망에 접속한다(201단계). 예를 들어, 상기 단말(210)은 초기 접속 또는 핸드오버를 통해 상기 기지국의 셀에 진입함으로써, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)를 통해 무선 접속 망에 접속한다.
상기 단말(210)의 접속을 인지한 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 코어 망(230) 내의 장비들로부터 상기 단말(210)의 가입자 정보 및 기기 정보를 획득한다(203단계). 예를 들어, 상기 가입자 정보 및 상기 기기 정보는 상기 코어 망(230) 내의 인증 서버, 정책 서버 등으로부터 제공된다. 여기서, 상기 가입자 정보는 상기 단말(210)에 대한 서비스 클래스(class), QoS(Quality of Service) 정보 등을 포함하며, 상기 기기 정보는 상기 단말(210)의 하드웨어 특성, 예를 들어, 화면 크기, 연산 능력, 저장 용량 등을 포함한다.
상기 가입자 정보 및 상기 기기 정보를 수신한 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 상기 가입자 정보 및 상기 기기 정보를 상기 단말(210)에 대한 가입자 정책 정보로서 저장한다(205단계). 즉, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 상기 단말(210)의 트래픽을 일반 인터넷 망(240)을 통해 송수신하는 경우 IP 종단으로서 상기 코어 망(230) 내 장비들의 기능을 수행해야 하므로, IP 종단으로서 동작하기 위한 정보를 저장한다. 또한, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 상기 단말(210)로 제공되는 컨텐츠를 상기 단말(210)의 기기 특성에 따라 가공하기 위해 상기 기기 정보를 저장한다.
이후, 상기 단말(210)은 컨텐츠를 요청한다(207단계). 예를 들어, 상기 컨텐츠는 웹 페이지, 이미지, 비디오 파일, 오디오 파일, 플래시(flash) 등을 의미한다. 이때, 상기 단말(210)이 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)를 인식할 필요는 없으며, 상기 단말(210)은 컨텐츠 요청을 포함하는 상향링크 IP 패킷을 송신한다.
상기 컨텐츠 요청을 인식한 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 컨텐츠가 저장되어 있는지 여부를 확인하고, 저장되어 있지 아니함을 판단한다(209단계). 이에 따라, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 해당 서비스 서버로부터 상기 컨텐츠를 수신해야함을 판단한다.
상기 컨텐츠를 수신할 것을 판단한 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 로컬 브레이크아웃(local breakout) 여부를 판단한다(211단계). 여기서, 상기 로컬 브레이크아웃은 상기 코어 망(230)이 아닌 상기 일반 인터넷 망(240)을 통해 트래픽을 송수신하는 방식을 의미한다. 다시 말해, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 상기 컨텐츠의 요청을 상기 코어 망(230)을 통해서 수행할지 또는 상기 일반 인터넷 망(240)을 통해서 수행할지 판단한다. 이때, 상기 코어 망(230) 및 상기 일반 인터넷 망(240)에 대한 선택은 해당 서비스를 제공하는 서버의 위치, 상기 단말(210)의 QoS 등급, 서비스의 종류 등에 근거하여 이루어지며, 구체적인 판단 기준은 본 발명의 실시 예에 따라 달라질 수 있다. 이때, 서비스의 종류는 상기 단말(210)로부터 송신된 패킷의 헤더를 통해 판단된다. 예를 들어, 상기 단말(210)이 요청한 서비스가 무선 접속 시스템 고유의 서비스인 경우 또는 뱅킹(banking) 서비스와 같이 보안에 민감한 서비스의 경우, 상기 컨텐츠는 상기 코어 망(230)을 통해 요청됨이 바람직하다. 또한, 상기 단말(210)의 서비스 등급에 따라 안정적인 전송률을 보장해주어야 하는 경우, 상기 컨텐츠는 상기 코어 망(230)을 통해 요청됨이 바람직하다.
이때, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 상기 일반 인터넷 망(240)을 통해 컨텐츠를 요청할 것을 판단하고, 다시 말해, 로컬 브레이크아웃을 수행할 것을 판단하고, 상기 일반 인터넷 망(240)을 통해 해당 서비스 서버로 상기 컨텐츠를 요청하는 패킷을 송신한다(213단계). 그리고, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 상기 일반 인터넷 망(240)을 통해 상기 컨텐츠를 수신한다(215단계).
상기 컨텐츠를 수신한 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 상기 단말(210)의 기기 특성에 따라 상기 컨텐츠를 가공한다(217단계). 상기 컨텐츠의 가공은 상기 205단계에서 저장된 상기 가입자 정책 정보에 따라 수행된다. 즉, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 상기 단말(210)의 화면 크기, 연산 능력(processing power) 등을 알고 있으며, 이에 따라 상기 컨텐츠를 가공한다. 예를 들어, 이미지 파일, 동영상 파일 등 화면에 디스플레이되는 컨텐츠의 경우, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 상기 단말(210)의 화면 크기에 따라 상기 이미지 파일 등의 크기를 조절함으로써 데이터의 크기를 최적화한다. 또는, 재생을 위해 많은 연산을 필요로 하는 3D 영상, 플래시 파일, 압축 해제를 요하는 컨텐츠 등의 경우, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 일부 연산을 미리 수행하여 재생하기 용이한 형태로 컨텐츠를 가공함으로써 상기 단말(210)의 연산량 부담을 경감시킨다. 단, 상기 단말(210)의 기기 특성에 따라 가공이 불필요하다 판단되는 경우, 상기 컨텐츠의 가공 과정은 생략될 수 있다.
이어, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 가공된 컨텐츠를 상기 단말(210)로 송신한다(219단계). 그리고, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 상기 컨텐츠를 저장한다(221단계). 이때, 상기 컨텐츠는 원본 상태 또는 상기 217단계에서 가공된 상태 중 하나의 형태로 저장되거나, 원본 상태 및 가공된 상태 모두의 형태로 저장될 수 있다. 저장된 컨텐츠는 추후 단말의 요청에 빠르게 응답하기 위해 사용되며, 일정 조건이 충족되면 삭제될 수 있다. 예를 들어, 저장된 시점으로부터 일정 시간이 경과한 경우, 최근 송신된 시점으로부터 일정 시간이 경과한 경우, 또는, 일정 시간이 경과하고 사용률(hit rate)이 임계치 이하인 경우, 해당 컨텐츠는 삭제될 수 있다. 여기서, 상기 사용률은 상기 피코 서비스 게이트(220)가 관할하는 기지국에 접속된 단말들만을 대상으로 집계되거나, 또는, 해당 컨텐츠를 제공한 서버로부터 제공된 정보를 이용하여 판단될 수 있다.
나아가, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 단말로부터의 요청 없이도 미리 특정 컨텐츠를 저장할 수 있다. 즉, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 스스로 분석한 결과 또는 해당 서비스 서버로부터 제공되는 정보를 통해 사용률이 높을 것으로 예상되는 컨텐츠, 또는, 시스템 운영자로부터 입력된 정보를 바탕으로 판단되는 컨텐츠를 해당 서비스 서버로부터 수신하여 미리 저장할 수 있다.
이후, 상기 단말(210)은 컨텐츠를 요청한다(223단계). 예를 들어, 상기 컨텐츠는 웹 페이지, 이미지, 비디오 파일, 오디오 파일, 플래시 등을 의미한다. 이때, 상기 단말(210)이 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)를 인식할 필요는 없으며, 상기 단말(210)은 컨텐츠 요청을 포함하는 IP 패킷을 상향링크 송신한다. 상기 컨텐츠 요청을 인식한 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 컨텐츠가 저장되어 있는지 여부를 확인하고, 저장되어 있음을 판단한다(225단계). 즉, 상기 컨텐츠는 상기 221단계에서 저장된 컨텐츠, 다른 단말에 의해 요청됨에 따라 저장된 컨텐츠, 요청 없이 저장된 컨텐츠 중 하나이다. 이에 따라, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 서비스 서버로의 요청 없이 저장된 컨텐츠를 가공한다(227단계). 이때, 컨텐츠가 가공된 형태로 저장되어 있는 경우, 상기 227단계는 생략될 수 있다. 이후, 상기 피코 서비스 게이트웨이(220)는 가공된 컨텐츠를 상기 단말(210)로 송신한다(229단계).
이하 본 발명은 상술한 바와 같이 로컬 브레이크아웃, 컨텐츠 캐싱 등을 수행하는 피코 서비스 게이트웨이의 동작 및 구성을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 피코 서비스 게이트웨이의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참고하면, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 301단계에서 단말이 하위 기지국을 통해 무선 접속 시스템에 접속하는지 확인한다. 상기 피코 서비스 게이트웨이는 다수의 기지국들과 연결되어 있으며, 상기 기지국들에 접속된 단말의 상향링크 패킷은 상기 피코 서비스 게이트웨이로 수신된다. 예를 들어, 상기 다수의 기지국들은 동일 빌딩 내에 설치된 피코 기지국들이거나, 또는, 특정 지역 내에 설치된 기지국 집단일 수 있다.
상기 단말이 접속하면, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 303단계로 진행하여 상기 단말의 가입자 정보 및 기기 정보를 저장한다. 즉, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 무선 접속 시스템의 코어 망 내의 장비들, 예를 들어, 인증 서버, 정책 서버 등과 통신을 수행함으로써 상기 가입자 정보 및 상기 기기 정보를 획득하고, 상기 정보를 상기 단말에 대한 가입자 정책 정보로서 저장한다. 여기서, 상기 가입자 정보는 상기 단말에 대한 서비스 클래스(class), QoS(Quality of Service) 정보 등을 포함하며, 상기 기기 정보는 상기 단말의 하드웨어 특성, 예를 들어, 화면 크기, 연산 능력 등을 포함한다.
이후, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 305단계에서 단말의 상향링크 패킷이 수신되는지 확인한다. 즉, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 상기 하위 기지국들에 접속된 단말들에 대한 IP 종단으로서 동작하며, 이에 따라, 상기 단말의 상향링크 IP 패킷은 상기 피코 서비스 게이트웨이를 통해 상기 코어 망 및 일반 인터넷 망으로 송신되고, 상기 단말의 하향링크 IP 패킷은 상기 피코 서비스 게이트웨이를 통해 상기 단말로 송신된다.
상기 상향링크 패킷이 수신되면, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 307단계로 진행하여 상기 패킷에 특정 컨텐츠에 대한 요청이 포함되어 있는지 확인한다. 예를 들어, 상기 컨텐츠는 웹 페이지, 이미지, 비디오 파일, 오디오 파일, 플래시 파일 등을 의미한다. 즉, 상기 상향링크 패킷은 IP 패킷으로서, 목적지로 송신하는 데이터를 포함하거나, 또는, 특정 컨텐츠를 요청하는 정보를 포함할 수 있다.
상기 특정 컨텐츠에 대한 요청이 포함되어 있으면, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 309단계로 진행하여 요청된 컨텐츠가 캐싱되어 있는지 판단한다. 즉, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 미리 정의된 규칙에 따라 컨텐츠를 저장하고 있으며, 저장된 컨텐츠는 단말의 요청에 따라 상기 단말로 송신된다. 다시 말해, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 상기 요청된 컨텐츠가 캐싱 기능에 의해 저장된 컨텐츠인지 확인한다.
만일, 상기 요청된 컨텐츠가 캐싱되어 있으면, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 311단계로 진행하여 상기 컨텐츠를 상기 단말로 송신한다. 즉, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 컨텐츠 요청을 해당 서비스 서버로 전달하지 아니하고, 저장된 컨텐츠를 송신한다. 이에 따라, 상기 상향링크 패킷은 전달될 필요가 없으므로, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 상기 상향링크 패킷을 폐기한다. 이때, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 상기 303단계에서 저장된 기기 정보에 따라 상기 컨텐츠를 가공한 후, 가공된 컨텐츠를 송신할 수 있다. 예를 들어, 화면에 디스플레이되는 컨텐츠인 경우, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 상기 단말의 화면 크기에 따라 상기 이미지 파일 등의 크기를 조절한다. 또는, 재생을 위해 많은 연산을 필요로 하는 컨텐츠인 경우, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 일부 연산을 미리 수행하여 재생하기 용이한 형태로 컨텐츠를 가공한다. 단, 상기 단말의 기기 특성에 따라 가공이 불필요하다 판단되는 경우, 컨텐츠가 가공된 상태로 저장되어 있는 경우, 상기 컨텐츠의 가공 동작은 생략될 수 있다.
반면, 상기 요청된 컨텐츠가 캐싱되어 있지 아니하거나, 또는, 상기 307단계에서 컨텐츠에 대한 요청이 포함되어 있지 아니하면, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 313단계로 진행하여 상기 상향링크 패킷에 대응되는 베어러(bearer)의 특성 및 상기 단말의 가입자 정책 정보를 확인한다. 다시 말해, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 로컬 브레이크아웃의 수행 여부를 판단하기 위한 정보를 확인한다. 예를 들어, 상기 베어러의 특성은 상기 상향링크 패킷의 헤더(header)를 통해 판단되며, 베어러의 QoS, 서비스 종류, 해당 서비스를 제공하는 서버의 위치 등을 포함한다. 여기서, 상기 헤더는 IP 패킷의 헤더, 이동 통신 망의 헤더 등을 포함한다.
이어, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 315단계로 진행하여 로컬 브레이크아웃의 수행 여부를 판단한다. 여기서, 상기 로컬 브레이크아웃은 상기 코어 망이 아닌 상기 일반 인터넷 망을 통해 트래픽을 송수신하는 방식을 의미한다. 다시 말해, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 상기 상향링크 패킷을 상기 코어 망을 통해 송신할지 또는 상기 일반 인터넷 망을 통해 송신할지 판단한다. 즉, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 상기 코어 망 및 일반 인터넷 망 중 상기 상향링크 패킷의 송신 경로를 결정한다. 이때, 상기 로컬 브레이크아웃에 대한 판단은 해당 서비스를 제공하는 서버의 위치, 상기 단말의 QoS 등급, 서비스의 종류 등에 근거하여 이루어지며, 구체적인 판단 기준은 본 발명의 실시 예에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 단말이 요청한 서비스가 무선 접속 시스템 고유의 서비스인 경우, 뱅킹 서비스와 같이 보안에 민감한 서비스의 경우, 또는, 상기 단말의 서비스 등급에 따라 안정적인 전송률을 보장해주어야 하는 경우, 상기 상향링크 패킷은 상기 코어 망을 통해 요청됨이 바람직하다.
만일, 상기 로컬 브레이크아웃를 수행하지 아니할 것이 판단된 경우, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 317단계로 진행하여 상기 코어 망을 통해 상기 상향링크 패킷을 송신한다. 반면, 상기 로컬 브레이크아웃를 수행할 것이 판단된 경우, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 319단계로 진행하여 상기 일반 인터넷 망을 통해 상기 상향링크 패킷을 송신한다. 이후, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 상기 305단계로 되돌아간다.
상기 305단계에서, 상기 단말의 상향링크 패킷이 수신되지 아니하면, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 321단계로 진행하여 상기 코어 망 또는 상기 일반 인터넷 망을 통해 단말로 송신할 컨텐츠가 수신되는지 확인한다. 예를 들어, 상기 컨텐츠는 웹 페이지, 이미지, 비디오 파일, 오디오 파일, 플래시(flash) 파일 등을 의미한다.
상기 단말로 송신할 컨텐츠가 수신되면, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 323단계로 진행하여 상기 컨텐츠를 상기 단말로 송신한다. 이때, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 상기 303단계에서 저장된 기기 정보에 따라 상기 컨텐츠를 가공한 후, 가공된 컨텐츠를 송신할 수 있다. 예를 들어, 화면에 디스플레이되는 컨텐츠인 경우, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 상기 단말의 화면 크기에 따라 상기 이미지 파일 등의 크기를 조절한다. 또는, 재생을 위해 많은 연산을 필요로 하는 컨텐츠인 경우, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 일부 연산을 미리 수행하여 재생하기 용이한 형태로 컨텐츠를 가공한다. 단, 상기 단말의 기기 특성에 따라 가공이 불필요하다 판단되는 경우, 상기 컨텐츠의 가공 동작은 생략될 수 있다.
이어, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 325단계로 진행하여 상기 컨텐츠를 저장한다. 상기 컨텐츠는 원본 상태 또는 상기 가공된 상태 중 하나의 형태로 저장되거나, 원본 상태 및 가공된 상태 모두의 형태로 저장될 수 있다. 저장된 컨텐츠는 추후 단말의 요청에 빠르게 응답하기 위해 사용되며, 일정 조건이 충족되면 삭제될 수 있다. 예를 들어, 저장된 시점으로부터 일정 시간이 경과한 경우, 최근 송신된 시점으로부터 일정 시간이 경과한 경우, 또는, 일정 시간이 경과하고 사용률(hit rate)이 임계치 이하인 경우, 해당 컨텐츠는 삭제될 수 있다. 여기서, 상기 사용률은 상기 피코 서비스 게이트가 관할하는 기지국에 접속된 단말들만을 대상으로 집계되거나, 또는, 해당 컨텐츠를 제공한 서버로부터 제공된 정보를 이용하여 판단될 수 있다.
나아가, 상기 도 3에 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 단말로부터의 요청 없이도 미리 특정 컨텐츠를 저장할 수 있다. 즉, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 스스로 분석한 결과 또는 해당 서비스 서버로부터 제공되는 정보를 통해 사용률이 높을 것으로 예상되는 컨텐츠, 또는, 시스템 운영자로부터 입력된 정보를 바탕으로 판단되는 컨텐츠를 해당 서비스 서버로부터 수신하여 미리 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 피코 서비스 게이트웨이의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피코 서비스 게이트웨이는 기지국인터페이스(402), IP라우팅모듈(IP routing module)(404), LB(Local Breakout)처리부(406), 저장부(408), 캐싱(caching)처리부(410)를 포함하여 구성된다.
상기 기지국인터페이스(402)는 하위 기지국들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 기지국인터페이스(402)는 상향링크 이동 통신 망의 패킷을 분석하여 상향링크 IP 패킷을 추출하고, 하향링크 IP 패킷을 포함하는 하향링크 이동 통신 망의 패킷을 생성한다.
상기 IP라우팅모듈(404)은 서로 다른 서브넷(subnet)을 가지는 망들, 즉, 무선 접속 시스템의 코어 망 및 일반 인터넷 망으로의 연결을 지원한다. 즉, 상기 IP라우팅모듈(404)은 상기 피코 서비스 게이트웨이가 하위 기지국에 접속된 단말들의 IP 종단으로서 동작하게 한다. 상기 IP라우팅모듈(404)는 상기 기지국인터페이스(402)로부터 제공되는 상향링크 IP 패킷을 상기 LB처리부(406)의 판단에 따라 코어 망 또는 일반 인터넷 망으로 송신한다. 그리고, 상기 IP라우팅모듈(404)은 상기 캐싱처리부(410)의 제어에 따라 상향링크 패킷을 상기 LB처리부(406)로 전달하거나, 또는, 폐기한다.
상기 LB처리부(406)는 단말의 베어러의 특성 및 가입자 정책 정보에 따라 로컬 브레이크아웃의 수행 여부를 판단한다. 상기 IP라우팅모듈(404)로부터 송신될 상향링크 패킷이 제공되면, 상기 LB처리부(406)는 상기 상향링크 패킷에 대응되는 베어러(bearer)의 특성 및 상기 저장부(408)에 저장된 가입자 정책 정보를 확인한다. 예를 들어, 상기 베어러의 특성은 상기 상향링크 패킷의 헤더를 통해 판단되며, 베어러의 QoS, 서비스 종류, 해당 서비스를 제공하는 서버의 위치 등을 포함한다. 여기서, 상기 헤더는 IP 패킷의 헤더, 이동 통신 망의 헤더 등을 포함한다. 그리고, 상기 LB처리부(406)는 해당 서비스를 제공하는 서버의 위치, 상기 단말의 QoS 등급, 서비스의 종류 등에 근거하여 로컬 브레이크아웃의 수행 여부를 판단한다. 예를 들어, 상기 단말이 요청한 서비스가 무선 접속 시스템 고유의 서비스인 경우, 보안에 민감한 서비스의 경우, 또는, 상기 단말의 서비스 등급에 따라 안정적인 전송률을 보장해주어야 하는 경우, 상기 상향링크 패킷은 상기 코어 망을 통해 요청됨이 바람직하다.
상기 저장부(408)는 상기 피코 서비스 게이트웨이의 동작에 필요한 프로그램, 마이크로 코드, 임시 데이터, 설정 정보 등을 저장한다. 특히, 상기 저장부(408)는 상기 피코 서비스 게이트웨이가 관할하는 하위 기지국들에 접속된 단말에 대한 가입자 정책 정보를 저장한다. 즉, 단말이 접속하면, 상기 저장부(408)는 무선 접속 시스템의 코어 망 내의 장비들, 예를 들어, 인증 서버, 정책 서버 등으로부터 획득되는 상기 단말의 가입자 정보 및 상기 기기 정보를 저장한다. 여기서, 상기 가입자 정보는 상기 단말에 대한 서비스 클래스(class), QoS(Quality of Service) 정보 등을 포함하며, 상기 기기 정보는 상기 단말의 하드웨어 특성, 예를 들어, 화면 크기, 연산 능력 등을 포함한다. 또한, 상기 저장부(408)는 상기 캐싱처리부(410)로부터 제공되는 컨텐츠를 저장한다.
상기 캐싱처리부(410)는 컨텐츠 캐싱 기능 및 컨텐츠 가공 기능을 수행한다. 구체적으로 설명하면, 특정 컨텐츠에 대한 요청이 포함된 단말의 상향링크 패킷이 수신되면, 상기 캐싱처리부(410)는 요청된 컨텐츠가 상기 저장부(408)에 캐싱되어 있는지 판단한다. 만일, 상기 요청된 컨텐츠가 캐싱되어 있으면, 상기 캐싱처리부(410)는 상기 상향링크 패킷을 폐기하도록 상기 IP라우팅모듈(404)를 제어하고, 상기 저장된 컨텐츠를 단말로 송신하도록 상기 기지국인터페이스(402)를 제어한다. 반면, 상기 요청된 컨텐츠가 캐싱되어 있지 아니하면, 상기 캐싱처리부(410)는 상기 상향링크 패킷을 송신하도록 상기 IP라우팅모듈(404)를 제어한다. 이후, 상기 IP라우팅모듈(404)로부터 단말로 송신될 컨텐츠가 제공되는 경우, 상기 캐싱처리부(410)는 상기 컨텐츠를 상기 단말로 송신하도록 상기 기지국인터페이스(402)를 제어한다. 상기 저장부(408)에 저장된 컨텐츠 또는 상기 IP라우팅모듈(404)로부터 제공된 컨텐츠를 단말로 송신하는 경우, 상기 캐싱처리부(410)는 상기 저장부(408)에 저장된 기기 정보에 따라 상기 컨텐츠를 가공할 수 있다. 단, 상기 단말의 기기 특성에 따라 가공이 불필요하다 판단되는 경우, 또는, 컨텐츠가 가공된 상태로 저장되어 있는 경우, 상기 컨텐츠의 가공은 생략될 수 있다.
또한, 상기 IP라우팅모듈(404)로부터 제공된 컨텐츠를 단말로 송신하는 경우, 상기 캐싱처리부(410)는 상기 컨텐츠를 상기 저장부(408)에 저장한다. 이때, 상기 컨텐츠는 원본 상태 또는 상기 가공된 상태 중 하나의 형태로 저장되거나, 원본 상태 및 가공된 상태 모두의 형태로 저장될 수 있다. 저장된 컨텐츠는 추후 단말의 요청에 빠르게 응답하기 위해 사용되며, 일정 조건이 충족되면 삭제될 수 있다. 예를 들어, 저장된 시점으로부터 일정 시간이 경과한 경우, 최근 송신된 시점으로부터 일정 시간이 경과한 경우, 또는, 일정 시간이 경과하고 사용률(hit rate)이 임계치 이하인 경우, 해당 컨텐츠는 삭제될 수 있다. 여기서, 상기 사용률은 상기 피코 서비스 게이트가 관할하는 기지국에 접속된 단말들만을 대상으로 집계되거나, 또는, 해당 컨텐츠를 제공한 서버로부터 제공된 정보를 이용하여 판단될 수 있다. 나아가, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 캐싱처리부(410)는 단말로부터의 요청 없이도 미리 특정 컨텐츠를 저장할 수 있다. 즉, 상기 캐싱처리부(410)는 스스로 분석한 결과 또는 해당 서비스 서버로부터 제공되는 정보를 통해 사용률이 높을 것으로 예상되는 컨텐츠, 또는, 시스템 운영자로부터 입력된 정보를 바탕으로 판단되는 컨텐츠를 해당 서비스 서버로부터 수신하여 미리 저장할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (24)

  1. 무선 통신 시스템에서 컨텐츠를 처리하기 위한 방법에 있어서,
    단말로부터 상기 컨텐츠에 대한 요청이 포함된 상향링크 패킷을 수신하는 과정과,
    상기 컨텐츠가 저장되어 있는지 여부를 결정하는 과정과,
    상기 컨텐츠가 저장되어 있으면, 상기 저장된 컨텐츠를 상기 단말로 송신하는 과정과,
    상기 컨텐츠가 저장되어 있지 아니하면, 가입자 정보 및 기기 정보 중 적어도 하나에 따라 제1 연결을 통한 코어 망 또는 제2 연결을 통한 일반 인터넷 망으로부터 상기 컨텐츠를 획득하는지 여부에 따라 컨텐츠 획득 경로를 결정하는 과정과, 상기 결정된 컨텐츠 획득 경로를 이용하여 상기 컨텐츠를 서버로부터 획득하는 과정과, 상기 컨텐츠를 상기 단말로 송신하는 과정과, 상기 컨텐츠를 저장하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단말의 상기 가입자 정보 및 상기 기기 정보 중 적어도 하나를 획득하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가입자 정보는, 상기 단말에 대한 서비스 클래스(class), QoS(quality of service) 정보 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 기기 정보는, 상기 단말의 화면 크기, 연산 능력, 저장 용량, OS(operating system) 종류 및 버전 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정된 컨텐츠 획득 경로를 이용하여 상기 컨텐츠를 서버로부터 획득하는 과정은,
    송신 경로를 통해 상기 상향링크 패킷을 송신하는 과정과,
    상기 서버로부터 상기 컨텐츠를 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 컨텐츠 획득 경로는, 상기 컨텐츠가 획득되는 상기 상향링크 패킷의 상기 송신 경로에 대응되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 상향링크 패킷의 상기 송신 경로는, 서비스를 제공하는 상기 서버의 위치, 상기 상향링크 패킷을 송신한 상기 단말의 서비스 등급, 베어러(bearer)의 QoS(quality of service) 및 상기 서비스의 종류 중 적어도 하나에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 컨텐츠를 서버로부터 획득하는 과정은,
    상기 상향링크 패킷이 속한 상기 서비스가 무선 접속 시스템 고유의 서비스인 경우, 보안에 민감한 서비스의 경우, 또는, 상기 상향링크 패킷을 송신한 상기 단말의 상기 서비스 등급에 따라 안정적인 전송률을 보장해주어야 하는 경우, 상기 상향링크 패킷의 상기 송신 경로를 상기 코어 망으로 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨텐츠를 송신하기에 앞서, 상기 단말의 기기 특성에 따라 상기 컨텐츠를 가공하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 컨텐츠를 가공하는 과정은,
    상기 단말의 화면 크기에 따라 상기 컨텐츠의 디스플레이 크기를 조절하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 컨텐츠를 가공하는 과정은,
    상기 컨텐츠의 재생에 필요한 연산의 일부를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 컨텐츠를 저장하는 과정은,
    상기 컨텐츠를 원본 상태 또는 가공된 상태 중 적어도 하나의 형태로 저장하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨텐츠가 저장된 시점으로부터 일정 시간이 경과한 경우, 상기 컨텐츠의 최근 송신 시점으로부터 상기 일정 시간이 경과한 경우, 또는, 상기 일정 시간이 경과하고 사용률(hit rate)이 임계치 이하인 경우, 상기 컨텐츠를 삭제하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 연결과 상기 제2 연결은, 상기 제1 연결을 통한 상기 코어 망과의 통신은 상기 제2 연결을 통한 통신을 필요로 하지 아니하며, 상기 제2 연결을 통한 상기 일반 인터넷 망과의 통신은 상기 제1 연결을 통한 통신을 필요로 하지 아니하도록, 상호 독립적인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 무선 통신 시스템에서 컨텐츠를 처리하기 위한 장치에 있어서,
    단말로부터 상기 컨텐츠에 대한 요청이 포함된 상향링크 패킷을 수신하는 인터페이스와,
    상기 컨텐츠가 저장되어 있는지 여부를 결정하는 캐싱 처리부와,
    상기 컨텐츠가 저장되어 있으면, 상기 저장된 컨텐츠를 상기 단말로 송신하고,상기 컨텐츠가 저장되어 있지 아니하면, 가입자 정보 및 기기 정보 중 적어도 하나에 따라 제1 연결을 통한 코어 망 또는 제2 연결을 통한 일반 인터넷 망으로부터 상기 컨텐츠를 획득하는지 여부에 따라 컨텐츠 획득 경로를 결정하는 LB(local breakout) 처리부와,
    상기 결정된 컨텐츠 획득 경로를 이용하여 상기 컨텐츠를 서버로부터 획득하는 라우팅 모듈과,
    상기 컨텐츠를 저장하는 저장부를 포함하며,
    상기 인터페이스는, 상기 컨텐츠를 상기 단말로 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 저장부는, 상기 단말의 상기 가입자 정보 및 상기 기기 정보 중 적어도 하나를 저장하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 가입자 정보는, 상기 단말에 대한 서비스 클래스(class), QoS(quality of service) 정보 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 기기 정보는, 상기 단말의 화면 크기, 연산 능력, 저장 용량, OS(operating system) 종류 및 버전 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 라우팅 모듈은, 송신 경로를 통해 상기 상향링크 패킷을 송신하고, 상기 서버로부터 상기 컨텐츠를 수신하며,
    상기 컨텐츠 획득 경로는, 상기 컨텐츠가 획득되는 상기 상향링크 패킷의 상기 송신 경로에 대응되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 상향링크 패킷의 상기 송신 경로는, 서비스를 제공하는 상기 서버의 위치, 상기 상향링크 패킷을 송신한 상기 단말의 서비스 등급, 베어러(bearer)의 QoS(quality of service) 및 상기 서비스의 종류 중 적어도 하나에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 LB 처리부는, 상기 상향링크 패킷이 속한 상기 서비스가 무선 접속 시스템 고유의 서비스인 경우, 보안에 민감한 서비스의 경우, 또는, 상기 상향링크 패킷을 송신한 상기 단말의 상기 서비스 등급에 따라 안정적인 전송률을 보장해주어야 하는 경우, 상기 상향링크 패킷의 상기 송신 경로를 상기 코어 망으로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 캐싱 처리부는, 상기 컨텐츠를 송신하기에 앞서, 상기 단말의 기기 특성에 따라 상기 컨텐츠를 가공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 캐싱 처리부는, 상기 단말의 화면 크기에 따라 상기 컨텐츠의 디스플레이 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 캐싱 처리부는, 상기 컨텐츠의 재생에 필요한 연산의 일부를 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 청구항 19에 있어서,
    상기 저장부는, 상기 컨텐츠를 원본 상태 또는 가공된 상태 중 적어도 하나의 형태로 저장하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 청구항 13에 있어서,
    상기 저장부는, 상기 컨텐츠가 저장된 시점으로부터 일정 시간이 경과한 경우, 상기 컨텐츠의 최근 송신 시점으로부터 상기 일정 시간이 경과한 경우, 또는, 상기 일정 시간이 경과하고 사용률(hit rate)이 임계치 이하인 경우, 상기 컨텐츠를 삭제하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 연결과 상기 제2 연결은, 상기 제1 연결을 통한 상기 코어 망과의 통신은 상기 제2 연결을 통한 통신을 필요로 하지 아니하며, 상기 제2 연결을 통한 상기 일반 인터넷 망과의 통신은 상기 제1 연결을 통한 통신을 필요로 하지 아니하도록, 상호 독립적인 것을 특징으로 하는 장치.
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