KR101851327B1 - 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 서빙 게이트웨이는, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로부터 수신되는 접속 응답 메시지들에 포함된 사용자 단말들의 정보를 저장소에 저장하는 단말 정보 저장부; 제 1 사용자 단말로부터 IP 패킷 수신시, 상기 저장소에 저장된 사용자 단말들의 정보를 이용하여 상기 IP 패킷의 목적지 IP 주소를 분석하는 패킷 분석부; 및 상기 패킷 분석부가 분석한 결과에 따라 상기 IP 패킷을 제 2 사용자 단말 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송하는 패킷 전송부;를 포함한다.

Description

이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING COMMUNICATION SERVICE BETWEEN MOBILE TERMINALS}
본 발명은 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 EPC망을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 통신 및 컴퓨터 네트워크, 반도체 기술의 발전으로 인해 무선 통신망을 이용한 이동통신 단말의 1인당 보유 개수가 증가하고 있는 추세이며, 이에 따라 이동통신 단말 간 통신의 필요성이 대두되었다.
상기 이동통신 단말 간 통신을 위한 대표적인 무선통신망 중에 하나인 LTE(Long Term Evolution)는, 접속망(access network)에 대한　고속 대용량(high data rate), 저지연(lowlatency), 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　rich media를 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 음성 통신, 화상통신) 및 비실시간 서비스(예컨대 웹브라우징, Store and Forward 데이터 전송)에 대해 차별된　QoS를 제공함으로써, 네트워크 리소스의 효율성을 제고하였다. 또한, 스마트 안테나 기술(즉 MIMO)을 도입함으로써 무선통신을 위한 대역폭을 확장하였다.
하지만, 상기 이동통신 단말 간 통신을 위해서는 LTE 코어망인 EPC(Evolved Packet Core) 망의 외부에 별도의 서버가 필요하거나, 패킷이 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)까지 전송되었다가 헤어핀(Hair-pin)되는 등 트래픽이 다량으로 발생하여 EPC 망에서 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)의 네트워크 부하가 가중되는 문제점이 발생한다.
한국공개특허 제2015-0031783호(2015.03.25 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, EPC 망을 포함하는 무선 통신 시스템에서 상기 EPC 망의 외부에 이동통신 단말 간 통신을 위한 별도의 서버를 두지 않고, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)의 부하를 경감시킬 수 있는 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 서빙 게이트웨이는, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로부터 수신되는 접속 응답 메시지들에 포함된 사용자 단말들의 정보를 저장소에 저장하는 단말 정보 저장부; 제 1 사용자 단말로부터 IP 패킷 수신시, 상기 저장소에 저장된 사용자 단말들의 정보를 이용하여 상기 IP 패킷의 목적지 IP 주소를 분석하는 패킷 분석부; 및 상기 패킷 분석부가 분석한 결과에 따라 상기 IP 패킷을 제 2 사용자 단말 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송하는 패킷 전송부;를 포함한다.
상기 사용자 단말들의 정보는, 해당 사용자 단말들의 IP 주소를 포함하고, 상기 패킷 분석부는, 상기 IP 패킷의 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있는지를 분석할 수 있다.
상기 패킷 전송부는, 상기 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있는 경우 해당 IP 주소의 제 2 사용자 단말로 상기 IP 패킷을 전송할 수 있다.
상기 패킷 전송부는, 상기 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있지 않은 경우 상기 IP 패킷을 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송할 수 있다.
상기 접속 응답 메시지는, 사용자 단말의 접속 시도(attach) 시에 이동성 관리 장치(MME)로부터 수신되어 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송한 접속 요청 메시지(Create Session Request)에 대한 응답 메시지일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 서빙 게이트웨이에서 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법은, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로부터 수신되는 접속 응답 메시지들에 포함된 사용자 단말들의 정보를 저장소에 저장하는 사용자 단말 정보 저장 단계; 및 제 1 사용자 단말로부터 IP 패킷 수신시, 상기 저장소에 저장된 사용자 단말들의 정보를 이용하여 상기 IP 패킷의 목적지 IP 주소를 분석하고, 상기 분석한 결과에 따라 상기 IP 패킷을 제 2 사용자 단말 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송하는 패킷 분석 및 전송 단계;를 포함한다.
상기 사용자 단말들의 정보는, 해당 사용자 단말들의 IP 주소를 포함하고, 상기 패킷 분석 및 전송 단계에서, 상기 서빙 게이트 웨이는, 상기 IP 패킷의 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있는지를 분석할 수 있다.
상기 패킷 분석 및 전송 단계에서, 상기 서빙 게이트 웨이는, 상기 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있는 경우 해당 IP 주소의 제 2 사용자 단말로 상기 IP 패킷을 전송할 수 있다.
상기 패킷 분석 및 전송 단계에서, 상기 서빙 게이트 웨이는, 상기 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있지 않은 경우 상기 IP 패킷을 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송할 수 있다.
상기 접속 응답 메시지는, 사용자 단말의 접속 시도(attach) 시에 이동성 관리 장치(MME)로부터 수신되어 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송한 접속 요청 메시지(Create Session Request)에 대한 응답 메시지일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 별도의 서버를 두지 않고, 서빙 게이트웨이(SGW)의 기능 개선을 통해 사용자 단말 간의 통신 서비스를 지원할 수 있으므로, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)의 부하를 경감시키는 효과가 있다.
또한, 서빙 게이트웨이(SGW)의 기능만을 개선하여 단말 간의 통신을 지원함으로써, 기존 시스템의 노드와 연동 프로토콜을 그대로 사용할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용들과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 EPS 시스템의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치(SGW)의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템에서의 사용자 단말의 IP 주소를 할당하는 절차 및 사용자 단말의 정보를 저장하는 절차의 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템에서의 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법에 대한 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치(SGW)에서의 사용자 단말의 정보 저장 절차에 대한 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치(SGW)에서의 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법에 대한 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 EPS 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은 사용자 단말(User Equipment : UE)(110), 기지국(eNodeB)(120), 이동성 관리 장치(MME)(130), 홈 가입자 장치(HSS)(140), 서빙 게이트웨이(SGW)(150), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160) 및 패킷 데이터 네트워크(PDN)(170)를 포함하며, 상술한 시스템을 EPS(Evolved Packet System)라고 한다. 상기 EPS는 IP 기반의 패킷 교환 방식(packet switched)의 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 E-UTRAN(Evolved- Universal Terrestrial Radio Access Network)과 같은 무선 액세스 네트워크(RAN: Radio Access Network)를 포함한다 이때, 상기 EPC는 이동성 관리 장치(MME)(130), 서빙 게이트웨이(SGW)(150), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160) 및 홈 가입자 장치(HSS)(140)를 포함한다. 또한, 도 1에는 도시하지 않았지만 상술한 무선 통신 시스템은 요금 정책 관리 장치(PCRF), 온라인 과금 장치(OCS) 및 오프라인 과금 장치(OFCS)를 더 포함할 수 있다.
사용자 단말(UE)(110)은 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network) 등과 같은 무선 접속 네트워크(RAN)를 통해 코어 네트워크(core network)를 구성하는 네트워크 노드들 또는 다른 단말과 통신을 하기 위한 장치이다. 이러한 상기 사용자 단말(UE)(110)은 이동이 가능한 장치일 수 있으며, 셀룰러 전화, 디지털 휴대정보 단말기(PDA), 스마트 폰 등과 같은 무선 환경에서 동작할 수 있는 임의의 사용자 디바이스를 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한하지 않으며 무선 접속하여 동작하는 장치이면 관계없다.
이동성 관리 장치(MME)(130)는 사용자 단말(UE)(110)의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행할 수 있다. 상기 이동성 관리 장치(MME)(130)는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면(control plane) 기능들을 제어한다. 상기 이동성 관리 장치(MME)(130)는 복수의 기지국(eNodeB)(120)들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 게이트웨이의 선택을 위하여 시그널링을 수행한다. 또한, 상기 이동성 관리 장치(MME)(130)는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
홈 가입자 장치(HSS)(140)는 사용자 가입 정보(혹은 가입 데이터(subscription data) 또는 가입 레코드(subscription record))와 위치 정보 등을 관리한다. 특히, 상기 홈 가입자 장치(HSS)(140)는 AuC(Authentication Center)를 포함한다. 사용자 단말(UE)(110)과 AuC에는 EPS에 대한 마스터 키인 LTE 키(K)와 IMSI가 저장되어있다. 상기 LTE 키(K)와 IMSI는 UE에 장착되는 USIM 카드 제조 시에 저장되고, AuC에는 사용자가 사업자 망에 가입 시에 프로비저닝(provisioning)된다.
서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, 기지국(eNodeB)(120)과 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160) 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 사용자 단말(UE)(110)이 기지국(eNodeB)(120)에 의해서 서비스 되는 영역에 걸쳐 이동(예컨대, 핸드오버 등)하는 경우, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 그 이동의 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN 내에서의 이동성을 위해서 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)를 통해서 패킷들이 라우팅 될 수 있다. 또한, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 다른 3GPP 네트워크(3GPP Release 8 이전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다. 이외에도, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 E-UTRAN 유휴 모드 하향 링크의 버퍼링(idle mode downlink packet buffering), 합법적 감청(lawful interception) 등의 기능을 수행할 수 있다.
한편, 본 실시 예에 따른 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 사용자 단말(UE)의 정보를 저장하고, 수신한 IP 패킷을 분석하며, 상기 분석 결과에 따라 상기 수신한 IP 패킷을 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송하거나 단말 간 통신을 위해 다른 사용자 단말(UE)로 전송하는 기능을 포함한다.
예컨대, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로부터 접속 응답 메시지(Create Session Response)를 수신하여, 상기 접속 응답 메시지에 포함된 사용자 단말(UE)의 정보들을 저장소에 저장한다. 상기 저장소는 해쉬 테이블(Hash Table)일 수 있다. 상기 사용자 단말(UE)의 정보는 사용자 단말의 IP 주소 정보 및 식별자 정보(IMSI) 등일 수 있다. 이때, 상기 접속 응답 메시지는 사용자 단말의 접속 시도 메시지(Attach Request)를 수신한 이동성 관리 장치(MME)(130)가 서빙 게이트웨이(SGW)(150)를 통해 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송한 접속 요청 메시지(Create Session Request)에 대한 응답 메시지로, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)가 서빙 게이트웨이(SGW)(150)로 전송할 수 있다. 상기 접속 응답 메시지에는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)가 할당한 사용자 단말(UE)의 IP 주소 정보 및 식별자 정보(IMSI) 등이 포함될 수 있다.
상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)은 어느 한 사용자 단말(UE#1)로부터 IP 패킷 수신시, 상기 IP 패킷을 분석한다. 보다 자세하게, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 사용자 단말(UE#1)로부터 IP 패킷을 수신하면, 상기 IP 패킷의 Inner Destination IP 주소를 분석하는 심층 패킷 분석(DPI : DEEP PACKET INSPECTION)을 수행한다. 상기 Inner Destination IP 주소는 IP 패킷의 헤더에 포함된 목적지 주소에 해당하는 정보일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 Inner Destination IP 주소는 상기 사용자 단말(UE#1)이 통신을 원하는 다른 사용자 단말(UE#2)의 IP 주소일 수 있다. 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP 주소(예컨대, Inner Destination IP 주소)를 저장소에 저장된 사용자 단말들의 IP 주소와 비교하여, 그 결과에 따라 패킷을 상기 다른 사용자 단말(UE#2) 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)로 전송할 수 있다. 예컨대, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP 주소(예컨대, Inner Destination IP 주소)가 저장소에 저장된 다른 사용자 단말(UE#2)의 IP 주소와 일치할 경우, 상기 일치하는 IP 주소에 해당하는 다른 사용자 단말(UE#2)로, 상술한 바에 따른 수신한 IP 패킷을 전송한다. 반대로, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP 주소(예컨대, Inner Destination IP 주소)가 저장소에 저장된 사용자 단말들의 IP 주소와 일치하지 않을 경우, 다른 사용자 단말(UE#2)과의 통신이 아닌 다른 서비스(예컨대, 인터넷 서비스)를 위한 패킷 전달로 인식하고, 기존 기술에서와 같이 사용자 단말(UE#1)로부터 수신한 IP 패킷을 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송할 수 있다.
상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)와 관련한 보다 상세한 설명은 도 2를 통해 후술하기로 한다.
패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)는 패킷 데이터 네트워크(Packet Data Network : PDN)(170)를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당한다. 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support), 합법적 감청(lawful interception), 단말 IP 할당(UE IP allocation), 패킷 스크리닝(packet screening) 등의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 non-3GPP 네트워크 (예를 들어, IWLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
요금 정책 관리 장치(PCRF)는 사용자 단말(UE)(110)에게 적용할 정책(Policy), 서비스 품질(QoS : Quality of Service) 등을 관리한다. 상기 요금 정책 관리 장치(PCRF)는 인터페이스를 통해 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)와 연결되며, 상기 요금 정책 관리 장치(PCRF)에서 생성된 PCC(Policy and Charging Control) 규칙은 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전달된다.
온라인 과금 장치(OCS)는 실시간 과금 정보가 필요한 가입자의 과금 정보를 수령하여 한도 서비스와 같은 크레딧(credit) 관리기능을 제공하며, 인터페이스를 통해 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)와 연결된다. 이때, 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)는 상기 온라인 과금 장치(OCS)가 제공한 과금 정보를 기반으로 패킷 플로우(packet flow)의 과금 데이터를 생성한다.
오프라인 과금 장치(OFCS)는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)가 생성한 과금 데이터를 수집하여 BS(Billing System)가 요구하는 과금 데이터로 가공하여 전송하는 기능을 수행하는 차징 시스템이다. 또한, 상기 오프라인 과금 장치(OFCS)는 Radius, Diameter, GTPP 등 다양한 과금 프로토콜(Protocol)을 수용하여 일원화된 BS 인터페이스를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치(SGW)의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 다른 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 단말 정보 저장부(210), 패킷 분석부(230) 및 패킷 전송부(250)를 포함한다.
단말 정보 저장부(210)는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로부터 접속 응답 메시지(Create Session Response)를 수신하여, 상기 접속 응답 메시지에 포함된 사용자 단말(UE)의 정보들을 저장소에 저장한다. 상기 저장소는 해쉬 테이블(Hash Table)일 수 있다. 상기 사용자 단말(UE)의 정보는 사용자 단말의 IP 주소 정보 및 식별자 정보(IMSI) 등일 수 있다. 이때, 상기 접속 응답 메시지는 사용자 단말의 접속 시도 메시지(Attach Request)를 수신한 이동성 관리 장치(MME)(130)가 서빙 게이트웨이(SGW)(150)를 통해 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송한 접속 요청 메시지(Create Session Request)에 대한 응답 메시지로, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)가 단말 정보 저장부(210)로 전송할 수 있다. 상기 접속 응답 메시지에는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)가 할당한 사용자 단말(UE)의 IP 주소 정보 및 식별자 정보(IMSI) 등이 포함될 수 있다.
패킷 분석부(230)는 어느 한 사용자 단말(UE#1)로부터 IP 패킷 수신시, 상기 IP 패킷을 분석한다. 보다 자세하게, 상기 패킷 분석부(230)는 사용자 단말(UE#1)로부터 IP 패킷을 수신하면, 상기 IP 패킷의 Inner Destination IP 주소를 분석하는 심층 패킷 분석(DPI : DEEP PACKET INSPECTION)을 수행한다. 상기 Inner Destination IP 주소는 IP 패킷의 헤더에 포함된 목적지 주소에 해당하는 정보일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 Inner Destination IP 주소는 상기 사용자 단말(UE#1)이 통신을 원하는 사용자 단말(UE#2)의 IP 주소일 수 있다. 상기 패킷 분석부(230)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP 주소(예컨대, Inner Destination IP 주소)를 저장소에 저장된 사용자 단말들의 IP 주소와 비교하여, 그 결과를 패킷 전송부(250)로 전송한다. 예컨대, 상기 패킷 분석부(230)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP 주소(예컨대, Inner Destination IP 주소)가 저장소에 저장된 다른 사용자 단말(UE#2)의 IP 주소와 일치할 경우, 상기 일치하는 IP 주소에 해당하는 다른 사용자 단말(UE#2)로의 패킷 전송을 요청하는 메시지(일치 메시지)를 패킷 전송부(250)로 전송할 수 있다. 반대로, 상기 패킷 분석부(230)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP(예컨대, Inner Destination IP 주소)가 저장소에 저장된 사용자 단말들의 IP 주소와 일치하지 않을 경우, 다른 사용자 단말(UE#2)과의 통신이 아닌 다른 서비스를 위한 패킷 전달로 인식하고, 기존 기술에서와 같이 사용자 단말(UE#1)로부터 수신한 IP 패킷을 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로의 패킷 전송을 요청하는 메시지(불일치 메시지)를 패킷 전송부(250)로 전송할 수 있다.
패킷 전송부(250)는 상기 패킷 분석부(230)로부터 분석 결과에 따른 메시지를 수신하고, 상기 수신한 메시지에 따라 패킷을 다른 사용자 단말(UE#2) 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송할 수 있다.
보다 자세하게, 상기 패킷 전송부(250)는 상기 패킷 분석부(230)로부터 일치 메시지를 수신하면, 사용자 단말(UE#1)로부터 수신한 IP 패킷을 상기 일치하는 IP 주소에 해당하는 다른 사용자 단말(UE#2)로 전송할 수 있다. 이때, 상기 IP 패킷은 기지국(eNodeB)(120)을 거쳐 전송될 수 있다.
반면, 상기 패킷 전송부(250)는 상기 패킷 분석부(230)로부터 불일치 메시지를 수신하면, 사용자 단말(UE#1)로부터 수신한 IP 패킷을 기존 기술에서와 같이 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템에서의 사용자 단말의 IP 주소를 할당하는 절차 및 사용자 단말의 정보를 저장하는 절차의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 통신 서비스를 원하는 사용자 단말(UE)은 모두 파워온(Power On)되어, LTE 망으로 초기 접속을 시도한다.
먼저, 통신 서비스를 원하는 사용자 단말들(UE)이 통신망에 접속하기 위해, 접속 시도 메시지(Attach Request)를 전송한다. 상기 접속 시도 메시지에는 사용자 단말의 식별자 정보(예컨대, IMSI)가 포함될 수 있다. 이때, 상기 접속 시도 메시지는 기지국(eNodeB)(120)을 거쳐 이동성 관리 장치(MME)(130)로 전송된다(S310)(S320).
상기 이동성 관리 장치(MME)(130)는 EPS 세션을 형성하기 위해 접속 요청 메시지(Create Session Request)를 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송한다(S330)(S340). 상기 접속 요청 메시지에는 홈 가입자 장치(HSS)(140)로부터 전달받은 사용자 단말의 가입 프로파일 정보가 포함될 수 있다. 이때, 상기 접속 요청 메시지는 서빙 게이트웨이(SGW)(150)를 거쳐 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송된다.
상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)는 통신망에 접속을 요청한 사용자 단말에게 IP 주소를 할당하고, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)로 접속 응답 메시지(Create Session Response)를 전송한다(S350)(S360). 이때, 상기 접속 응답 메시지에는 사용자 단말의 정보(예컨대, 사용자 단말의 IP 주소 및 사용자 단말의 IMSI 정보 등)가 포함될 수 있다.
상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 상기 접속 응답 메시지에 포함된 사용자 단말의 정보(예컨대, 사용자 단말의 IP 주소 및 사용자 단말의 IMSI 정보 등)를 저장소에 저장한다(S370). 상기 저장소는 해쉬 테이블(Hasg Table)일 수 있다.
이후, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로부터 수신한 접속 응답 메시지를 이동성 관리 장치(MME)(130)로 전송하고, 상기 이동성 관리 장치(MME)(130)는 기지국(eNodeB)(120)을 거쳐 접속 시도 메시지를 전송한 사용자 단말들로 접속 응답 메시지(Attach Accept)를 전송하여 사용자 단말의 통신망 접속을 허용한다(S380)(S390).
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템에서의 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법에 대한 흐름도이다.
본 실시 예를 설명함에 있어서, 통신 서비스를 원하는 이동 통신 단말(사용자 단말)은 UE#1, UE2인 것으로 설명하며, 상기 두 단말은 상술한 도 3의 IP 주소 할당 및 단말 정보 저장 절차를 수행한 것으로 가정한다. 또한, 사용자 단말과 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160) 간에는 GTP 터널이 형성되어, 상기 터널을 통해 IP 패킷이 전송될 수 있다.
도 4를 참조하면, 먼저 사용자 단말(UE#1)이 IP 패킷을 서빙 게이트웨이(SGW)(150)로 전송한다(S410)(S420). 상기 IP 패킷은 기지국(eNodeB)(120)을 거쳐 전송되며, IP 헤더와 IP 페이로드를 포함한다. 이때, 상기 IP 헤더에는 패킷 식별정보가 포함되며, IP 페이로드에는 데이터 정보가 포함될 수 있다. 상기 IP 헤더에는 소스 IP 주소 정보, 소스 포트 정보, 목적지 IP 주소 정보 및 목적지 포트 정보 등이 포함될 수 있다. 보다 자세하게, 사용자 단말(UE#1)에서 전송되는 IP 패킷은 기지국(eNodeB)(120)으로 전송되고, 상기 기지국(eNodeB)(120)는 상기 수신한 IP 패킷에 Outer 헤더를 추가하여 서빙 게이트웨이(SGW)(150)로 전송한다. 이때, 상기 Outer 헤더에는 소스 IP 주소와 목적지 IP 주소가 포함된다. 상기 소스 IP 주소는 IP 패킷을 송신하는 기지국(eNodeB)(120)의 주소이며, 상기 목적지 IP 주소는 상기 IP 패킷이 전송될 서빙 게이트웨이(SGW)(150)의 주소이다.
사용자 단말(UE#1)로부터 IP 패킷을 수신한 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는, 상기 IP 패킷을 분석한다(S430). 보다 자세하게, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 사용자 단말(UE#1)로부터 IP 패킷을 수신하면, 상기 IP 패킷의 Inner Destination IP 주소를 분석하는 심층 패킷 분석(DPI : DEEP PACKET INSPECTION)을 수행한다. 상기 Inner Destination IP 주소는 IP 패킷의 헤더에 포함된 목적지 주소에 해당하는 정보일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 Inner Destination IP 주소는 상기 사용자 단말(UE#1)이 통신을 원하는 다른 사용자 단말(UE#2)의 IP 주소일 수 있다. 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP 주소(예컨대, Inner Destination IP 주소)를 저장소에 저장된 사용자 단말들의 IP 주소와 비교하여(S440), 그 결과에 따라 패킷을 다른 사용자 단말(UE#2) 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송할 수 있다(S450)(S460)(S470). 예컨대, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP 주소(예컨대, Inner Destination IP 주소)가 저장소에 저장된 사용자 단말의 IP 주소와 일치할 경우, 상기 일치하는 IP 주소에 해당하는 다른 사용자 단말(UE#2)로, 상술한 바에 따른 수신한 IP 패킷을 전송한다(S450)(S460). 즉, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는, 상기 사용자 단말(UE#1)으로부터 수신한 IP 패킷에 Outer 헤더를 추가하여 기지국(eNodeB)(120)으로 전송한다. 이때, 상기 Outer 헤더에는 소스 IP 주소와 목적지 IP 주소가 포함된다. 상기 소스 IP 주소는 IP 패킷을 송신하는 서빙 게이트웨이(SGW)(150)의 주소이며, 상기 목적지 IP 주소는 상기 IP 패킷이 전송될 기지국(eNodeB)(120)의 주소이다. 이후, 상기 IP 패킷을 수신한 기지국(eNodeB)(120)는 Inner Destination IP 주소를 확인하고, 해당하는 사용자 단말(UE#2)로 IP 패킷을 전송한다.
따라서, 상기 IP 패킷을 수신한 다른 사용자 단말(UE#2)은 소스 IP 주소에 해당하는 사용자 단말(UE#1)과 단말 간 통신 서비스를 수행한다(S480).
반면, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP 주소(예컨대, Inner Destination IP 주소)가, 저장소에 저장된 사용자 단말들의 IP 주소와 일치하지 않을 경우, 다른 사용자 단말과의 통신(UE#2)이 아닌 다른 서비스(예컨대, 인터넷 서비스)를 위한 패킷 전달로 인식하고, 기존 기술에서와 같이 사용자 단말로부터 수신한 IP 패킷을 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송할 수 있다(S470). 즉, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 사용자 단말(UE#1)로부터 수신한 IP 패킷에 Outer 헤더를 추가하여 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송한다. 이때, 상기 Outer 헤더에는 소스 IP 주소와 목적지 IP 주소가 포함된다. 상기 소스 IP 주소는 IP 패킷을 송신하는 서빙 게이트웨이(SGW)(150)의 주소이며, 상기 목적지 IP 주소는 상기 IP 패킷이 전송될 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)의 주소이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치(SGW)에서의 사용자 단말의 정보 저장 절차에 대한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로부터 접속 응답 메시지(Create Session Response)를 수신하여, 상기 접속 응답 메시지에 포함된 사용자 단말(UE)의 정보들을 저장소에 저장한다(S510)(S530). 상기 저장소는 해쉬 테이블(Hash Table)일 수 있다. 상기 사용자 단말(UE)의 정보는 사용자 단말의 IP 주소 정보 및 식별자 정보(IMSI) 등일 수 있다. 이때, 상기 접속 응답 메시지는 사용자 단말의 접속 시도 메시지(Attach Request)를 수신한 이동성 관리 장치(MME)(130)가 서빙 게이트웨이(SGW)(150)를 통해 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송한 접속 요청 메시지(Create Session Request)에 대한 응답 메시지로, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)가 서빙 게이트웨이(SGW)(150)로 전송할 수 있다. 상기 접속 응답 메시지에는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)가 할당한 사용자 단말(UE)의 IP 주소 정보 및 식별자 정보(IMSI) 등이 포함될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치(SGW)에서의 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법에 대한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 사용자 단말(UE#1)로부터 IP 패킷 수신시, 상기 IP 패킷을 분석한다(S610). 보다 자세하게, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 사용자 단말(UE#1)로부터 IP 패킷을 수신하면, 상기 IP 패킷의 Inner Destination IP 주소를 분석하는 심층 패킷 분석(DPI : DEEP PACKET INSPECTION)을 수행한다. 상기 Inner Destination IP 주소는 IP 패킷의 헤더에 포함된 목적지 주소에 해당하는 정보일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 Inner Destination IP 주소는 상기 사용자 단말(UE#1)이 통신을 원하는 다른 사용자 단말(UE#2)의 IP 주소일 수 있다. 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP 주소(예컨대, Inner Destination IP 주소)를 저장소에 저장된 사용자 단말들의 IP 주소와 비교하여(S630), 그 결과에 따라 패킷을 다른 사용자 단말(UE#2) 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송할 수 있다(S650)(S670). 예컨대, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP 주소(예컨대, Inner Destination IP 주소)가 저장소에 저장된 사용자 단말의 IP 주소와 일치할 경우, 상기 일치하는 IP 주소에 해당하는 다른 사용자 단말(UE#2)로, 상술한 바에 따른 수신한 IP 패킷을 전송한다(S650). 즉, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는, 상기 사용자 단말(UE#1)으로부터 수신한 IP 패킷에 Outer 헤더를 추가하여 기지국(eNodeB)(120)으로 전송한다. 이때, 상기 Outer 헤더에는 소스 IP 주소와 목적지 IP 주소가 포함된다. 상기 소스 IP 주소는 IP 패킷을 송신하는 서빙 게이트웨이(SGW)(150)의 주소이며, 상기 목적지 IP 주소는 상기 IP 패킷이 전송될 기지국(eNodeB)(120)의 주소이다. 이후, 상기 IP 패킷을 수신한 기지국(eNodeB)(120)는 Inner Destination IP 주소를 확인하고, 해당하는 사용자 단말(UE#2)로 IP 패킷을 전송한다.
반면, 상기 서빙 게이트웨이(SGW)(150)는 상기 분석을 통해 도출된 목적지 IP 주소(예컨대, Inner Destination IP 주소)가 저장소에 저장된 사용자 단말들의 IP 주소와 일치하지 않을 경우, 다른 사용자 단말(UE#2)과의 통신이 아닌 다른 서비스(예컨대, 인터넷 서비스)를 위한 패킷 전달로 인식하고, 기존 기술에서와 같이 사용자 단말로부터 수신한 IP 패킷을 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)로 전송할 수 있다(S670).
상술한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 별도의 서버를 두지 않고, 서빙 게이트웨이(SGW)(150)의 기능 개선을 통해 사용자 단말 간의 통신 서비스를 제공할 수 있으므로, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)(160)의 부하를 경감시키는 효과가 있다.
또한, 서빙 게이트웨이(SGW)(150)의 기능만을 개선하여 단말 간의 통신을 지원함으로써, 기존 시스템의 노드와 연동 프로토콜을 그대로 사용할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 또한, 본 명세서의 개별적인 실시 예에서 설명된 특징들은 단일 실시 예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서의 단일 실시 예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시 예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시 예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시 예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 앱 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 앱으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
110 : 사용자 단말(UE)
120 : 기지국(eNodeB)
130 : 이동성 관리 장치(MME)
140 : 홈 가입자 장치(HSS)
150 : 서빙 게이트웨이(SGW)
160 : 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW)
170 : 패킷 데이터 네트워크(PDN)
210 : 단말 정보 저장부
230 : 패킷 분석부
250 : 패킷 전송부

Claims (10)

  1. LTE(Long Term Evolution) 네트워크에서 이동통신 단말 간 통신 서비스를 제공하는 서빙 게이트웨이에 있어서,
    패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로부터 수신되는 접속 응답 메시지들에 포함된 사용자 단말들의 정보를 저장소에 저장하는 단말 정보 저장부;
    제 1 사용자 단말로부터 IP 패킷 수신시, 상기 저장소에 저장된 사용자 단말들의 정보를 이용하여 상기 IP 패킷의 목적지 IP 주소를 분석하는 패킷 분석부; 및
    상기 패킷 분석부가 분석한 결과에 따라 상기 IP 패킷을 제 2 사용자 단말 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송하는 패킷 전송부;를 포함하고
    상기 접속 응답 메시지는,
    사용자 단말의 접속 시도(attach) 시에 이동성 관리 장치(MME)로부터 수신되어 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송한 접속 요청 메시지(Create Session Request)에 대한 응답 메시지인 서빙 게이트웨이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자 단말들의 정보는, 해당 사용자 단말들의 IP 주소를 포함하고,
    상기 패킷 분석부는,
    상기 IP 패킷의 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있는지를 분석하는 서빙 게이트웨이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 패킷 전송부는,
    상기 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있는 경우 해당 IP 주소의 제 2 사용자 단말로 상기 IP 패킷을 전송하는 서빙 게이트웨이
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 패킷 전송부는,
    상기 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있지 않은 경우 상기 IP 패킷을 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송하는 서빙 게이트웨이.
  5. 삭제
  6. LTE(Long Term Evolution) 네트워크의 서빙 게이트웨이를 통해 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법으로서,
    패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로부터 수신되는 접속 응답 메시지들에 포함된 사용자 단말들의 정보를 저장소에 저장하는 사용자 단말 정보 저장 단계; 및
    제 1 사용자 단말로부터 IP 패킷 수신시, 상기 저장소에 저장된 사용자 단말들의 정보를 이용하여 상기 IP 패킷의 목적지 IP 주소를 분석하고, 상기 분석한 결과에 따라 상기 IP 패킷을 제 2 사용자 단말 또는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송하는 패킷 분석 및 전송 단계;를 포함하고
    상기 접속 응답 메시지는,
    사용자 단말의 접속 시도(attach) 시에 이동성 관리 장치(MME)로부터 수신되어 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송한 접속 요청 메시지(Create Session Request)에 대한 응답 메시지인 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 사용자 단말들의 정보는, 해당 사용자 단말들의 IP 주소를 포함하고,
    상기 패킷 분석 및 전송 단계에서,
    상기 서빙 게이트 웨이는, 상기 IP 패킷의 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있는지를 분석하는 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 패킷 분석 및 전송 단계에서,
    상기 서빙 게이트 웨이는, 상기 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있는 경우 해당 IP 주소의 제 2 사용자 단말로 상기 IP 패킷을 전송하는 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 패킷 분석 및 전송 단계에서,
    상기 서빙 게이트 웨이는, 상기 목적지 IP 주소에 일치하는 IP 주소가 상기 저장소에 저장되어 있지 않은 경우 상기 IP 패킷을 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이로 전송하는 이동 통신 단말 간 통신 서비스를 지원하는 방법.
  10. 삭제
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