KR101889897B1 - 가입자 우선 순위에 따른 과부하 제어 시스템, 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가입자 우선순위에 따른 과부하 제어에 있어서, EPC망에서 가입자의 요금제 정보를 이용하여 가입자별 우선순위를 설정하고, 이동통신망상 트래픽 증가에 따른 과부하 발생 시 가입자별 우선순위와, 우선순위에 따른 과부하 정책에 따라 단계적으로 우선순위가 낮은 가입자의 호를 삭제하는 방식으로 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행함으로써 가입자별 우선순위에 따라 보다 합리적으로 과부하 제어를 수행할 수 있다.

Description

가입자 우선 순위에 따른 과부하 제어 시스템, 장치 및 방법{SYSTEM, APPARATUS FOR CONTROLLING OVERLOAD BASED ON SUBSCRIBER’S PRIORITY AND METHOD THEREOF}

본 발명은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)망과 EPC(Evolved Packet Core)망을 혼용하는 이종 이동통신 서비스에 관한 것으로서, 특히 EPC망에서 가입자의 요금제 정보를 이용하여 가입자별 우선순위를 설정하고, 이동통신망상 트래픽 증가에 따른 과부하 발생 시 가입자별 우선순위와, 우선순위에 따른 과부하 정책에 따라 단계적으로 우선순위가 낮은 가입자의 호를 삭제하는 방식으로 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행함으로써 가입자별 우선순위에 따라 보다 합리적으로 과부하 제어가 이루어지도록 하는 가입자 우선순위에 따른 과부하 제어 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.

WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 무선 접속(radio access) 기술을 기반으로 하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 이동통신 시스템은 전세계에서 광범위하게 전개되고 있다. WCDMA의 첫 번째 진화 단계로 정의할 수 있는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)는 중기적인(mid-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 무선 접속 기술을 3GPP 이동통신 시스템에 제공한다.

그러나 사용자와 사업자의 요구 사항과 기대가 지속적으로 증가하고 또한 경쟁하는 무선 접속 기술 개발이 계속 진행되고 있으므로, 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 3GPP 이동통신 시스템에서의 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순 구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구 사항으로 되고 있다. 또한, 네트워크 노드에서의 불필요한 시간지연(latency)의 방지와 네트워크 자원의 효율적인 사용 등도 3GPP에서의 기술 진화를 촉진시킬 수 있다.

3GPP 릴리스(Release) 8에는, 전술한 요구 사항들을 충족시키기 위한 이동통신 시스템의 하나로써, EPC(Evolved Packet Core)라는 망 아키텍쳐(Network Architecture)가 기술되어 있다. EPC는 3GPP LTE(Long Term Evolution)시스템을 위한 네트워크 노드들의 집합이다. EPC는 기존의 3GPP 시스템 아키텍쳐의 코아 네트워크(Core Network)를 진화시켜, 진화된 무선접속망(Evolved RAN)인 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network) 등을 지원하고, 또한 패킷망의 효율성을 높이기 위하여 네트워크 노드를 단순화시킨 효율적인 망구조를 갖는다. EPC와 E-UTRAN을 포함하는 무선 통신 시스템을 EPS(Evolved Packet System)라 한다.

위와 같은 EPC망은 크게 패킷데이터 네트워크 게이트웨이(Packet Data Network Gateway : PDN-GW), 서빙 게이트웨이(Serving Gateway : S-GW), 이동성 관리 개체(Mobility Management Entity : MME) 등 3개의 논리적인 엔티티로 분리된다.

먼저, 사용자 플레인(user plane)에서, PDN GW는 3GPP 액세스 기술과 비 3GPP 액세스 기술(CDMA2000, WiMAX 또는 WIFI 등) 간의 이동성을 위한 글로벌 이동성 앵커 및 외부 네트워크로의 게이트웨이로서, 단말의 IP를 할당하고 외부 인터넷망 및 Non-3GPP망과 연동하는 세션 제어(Session Control) 및 사용자 플레인으로서 패킷(Packet) 서비스를 위해 서빙 게이트웨이 및 외부망과 라우팅(Routing) 정보를 유지하며 터널링(Tunneling) 및 IP 라우팅 기능을 갖는다.

다음으로, 다른 사용자 플레인 엔티티로서, S-GW는 3GPP 액세스(E-UTRAN, UTRAN, GERAN) 간의 이동성을 위한 이동성 앵커이다. S-GW는 설정된 세션에 따라 페이로드 트래픽(Payload Traffic)을 처리하는 세션 제어 및 사용자 플레인 노드로서 접속노드(eNodeB)와 S1-U 인터페이스(Interface)로 연동하며, Inter LTE/3GPP 핸드오버(Handover)를 지원한다.

다음으로, 이동성 관리 개체(MME)는, 상이한 EUTRAN 접속노드(eNodeB) 사이에서 이동하는 단말 장치말(User Element : UE)의 이동성 관리를 담당하고, 세션 관리도 담당하는 제어 플레인 엔티티이다.

한편, 위와 같은 이동통신망에서 예를 들어 특정 접속노드 등에서 단말장치의 개수가 급격히 증가하여 트래픽이 접속노드가 제어할 수 없는 트래픽량 이상으로 증가하는 경우, 과부하가 발생할 수 있다.

위와 같은 이동통신망상 과부하에 대해 기존망에는 과부하가 발생한 접속노드내 위치하는 단말장치을 랜덤(random)하게 선택하여 호를 일괄적으로 삭제시키는 방식으로 과부하를 제어하고 있는 것을 대부분이다.

대한민국 공개특허공보 10-2010-0038563호 공개일자 2010년 04월 16일에는 무선 통신 시스템에서 트래픽의 국부화 절차에 관한 기술이 개시되어 있다. 대한민국 공개특허 10-2010-0120075호 공개일자 2010년 11월 12일에는 home nodeB 시스템에서 연결타입 정보의 제공방법 및 무선 자원 제어 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.

그러나, 위와 같이 가입자별 상태 정보 즉, 예를 들어 가입자가 가입한 요금제나 서비스 등에 관계없이 랜덤하게 선택된 단말장치의 호를 일괄적으로 삭제하는 종래 과부하 제어 방법에서는 가입자별 가입한 서비스를 고려하지 않음으로써 효율적인 과부하 제어가 이루어지고 있지 못하는 문제점이 있었다.

한편, EPC망에서는 가입자별 Charging Characteristics 정보라고 하는 가입자가 가입한 요금 관련 정보를 HSS(home subscriber server)에서 가입자 위치한 망에 따라 SGSN 또는 MME로 제공하고 있는 점을 착안하여 가입자별 요금제 등의 정보를 통해 가입자별 우선순위를 설정한 후, 우선순위에 따라 과부하 해소를 위한 호삭제가 선별적으로 이루어지도록 한다면, 가입자 특성별 보다 차별화된 서비스가 가능하여 서비스 만족도가 보다 높아질 수 있을 것으로 기대된다.

따라서, 본 발명은 EPC망에서 가입자의 요금제 정보를 이용하여 가입자별 우선순위를 설정하고, 이동통신망상 트래픽 증가에 따른 과부하 발생 시 가입자별 우선순위에 따라 단계적으로 우선순위가 낮은 가입자의 호를 삭제하는 방식으로 트래픽을 제어함으로써 가입자별 우선순위에 따른 과부하 제어가 가능하도록 하는 가입자 우선순위에 따른 과부하 제어 시스템, 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

상술한 본 발명은 과부하 제어 시스템으로서, 통신망에 접속한 단말장치의 가입자별 요금제 정보를 제공하는 HSS(home subscriber server) 또는 HLR(home location register)와, 상기 HSS 또는 HLR로부터 제공받은 가입자별 요금제 정보에 따라 가입자별 우선순위를 설정하고, 통신망상 과부하 발생 시 상기 가입자별 우선순위에 따라 선택적으로 상기 단말장치의 호를 삭제하여 상기 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행하는 가입자 제어장치를 포함한다.

또한, 상기 가입자 제어장치는, MME(mobility management entity) 또는 SGSN(serving GPRS support node)로써, 상기 호 제어 절차 시 상기 가입자별 우선순위를 참조하여 상기 우선순위가 제일 낮은 가입자의 단말장치부터 호 삭제를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 과부하 제어장치로서, 통신망에 접속한 단말장치로부터 송/수신되는 패킷을 목적지로 전송시키는 스위치와, 상기 스위치에서 처리되는 패킷의 트래픽양을 측정하는 부하 측정부와, 상기 단말장치의 가입자별 우선순위를 설정하고, 상기 트래픽양이 일정 기준치를 초과하여 통신망상 과부하 발생 시 상기 가입자별 우선순위에 따라 선택적으로 상기 단말장치의 호를 삭제하여 상기 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 호 제어 절차 시 상기 가입자별 우선순위를 참조하여 상기 우선순위가 제일 낮은 가입자의 단말장치부터 호 삭제를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 과부하 발생 시 기설정된 과부하 단계 중 상기 발생된 과부하가 어느 단계에 속하는지를 판단하고, 상기 판단된 과부하 단계에 대해 기설정된 과부하 정책에 따라 상기 과부하 해소를 위해 호 삭제가 필요한 단말장치의 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 가입자별 우선순위에 대한 정보를 저장한 가입자 우선순위 테이블과 상기 과부하 발생 시 과부하의 정도에 따라 상기 과부하 해소를 위해 상기 통신망상 접속한 단말장치의 호를 삭제시키는 호 제어 절차에 대한 정보를 저장한 과부하 정책 테이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가입자별 우선순위는, 상기 가입자가 가입한 요금제 정보에 대응되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 가입자별 요금제 정보는, 통신망상 HLR로부터 제공받는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 과부하 제어 방법으로서, 통신망에 접속한 단말장치의 가입자별 요금제 정보를 수신하는 단계와, 상기 요금제 정보를 이용하여 상기 가입자별 우선순위를 설정하는 단계와, 상기 통신망의 과부하 상태 여부를 판단하는 단계와, 상기 통신망상 과부하 발생 시 상기 가입자별 우선순위에 따라 선택적으로 상기 단말장치의 호를 삭제하여 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 호 제어 절차를 수행하는 단계에서, 상기 가입자별 우선순위를 참조하여 상기 우선순위가 제일 낮은 가입자의 단말장치부터 호 삭제를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 과부하 상태 여부를 판단하는 단계는, 상기 과부하 발생 시 기설정된 과부하 단계 중 상기 발생된 과부하가 어느 단계에 속하는지를 검사하는 단계와, 상기 검사된 과부하 단계에 대해 기설정된 과부하 정책에 따라 상기 과부하 해소를 위해 호 삭제가 필요한 단말장치의 우선순위를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가입자별 우선순위는, 상기 가입자별 가입한 요금제 정보를 기반으로 미리 설정되어 테이블로 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 과부하 정책은, 상기 과부하 단계별 호 삭제가 필요한 단말장치의 우선순위 정보를 정의하며, 테이블로 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 가입자별 요금제 정보는, 통신망상 HLR 또는 HSS로부터 제공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 가입자 우선순위에 따른 과부하 제어에 있어서, EPC망에서 가입자의 요금제 정보를 이용하여 가입자별 우선순위를 설정하고, 이동통신망상 트래픽 증가에 따른 과부하 발생 시 가입자별 우선순위와, 우선순위에 따른 과부하 정책에 따라 단계적으로 우선순위가 낮은 가입자의 호를 삭제하는 방식으로 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행함으로써 가입자별 우선순위에 따라 보다 합리적으로 과부하 제어를 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 WCDMA망과 EPC망을 혼용하는 이종 이동통신 혼용 시스템의 네트워크 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SGSN의 상세 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가입자 우선순위 테이블 예시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 요금제 정보를 싣는 차징 캐릭터리스틱스의 비트 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 과부하 정책 테이블 구성도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MME의 상세 블록 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 MME에서 가입자 우선순위를 이용한 과부하 제어 처리 흐름도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 WCDMA망과 EPC망을 혼용하는 이종 이동통신 혼용 시스템의 네트워크 구성도이다.

도 1에서 도면부호 210 내지 280은 WCDMA망을 나타낸 것이고, 도면부호 310 내지 380은 EPC망을 나타낸 것이다.

WCDMA망은 NodeB(210), RNC(Radio Network Controller)(220), SGSN(serving GPRS support node)(230), HLR(home location register)(240), GGSN(250), CG(Charging Gateway)(260), MSC/VLR(Mobile Switching Center/Visitor Location Register)(270), SMSC(Short Message Service Center)(280) 등을 포함한다.

여기서, NodeB(210)와 RNC(220)는 무선 액세스 네트워크 영역에 해당되며, SGSN(230)과 GGSN(250)은 패킷 교환 코어 네트워크에 해당한다. MSC/VLR(270)은 방문자 위치 정보를 저장하고 음성 통신을 위한 스위칭 제어를 수행하며, SMSC(280)는 단문 메시지 서비스를 제공하는 것으로서, 본 발명의 실시에에 따른 데이터 호 처리와는 관련성이 낮으나 참고적으로 도시하였다.

무선 액세스 네트워크 영역에서는 제한된 무선 자원을 효율적으로 사용하여 고속의 패킷 데이터 서비스를 제공하고, 멀티미디어 시스템에서 다양한 QoS(Quality of Service) 요구 조건을 만족시키는 기능이 수행된다.

패킷 교환 코어 네트워크 영역에 속하는 SGSN(230) 및 GGSN(250)은 단말 장치(110)가 패킷 교환 서비스를 제공받도록 인터넷 등과 같은 PDN(Packet Data Network)(410)와의 정합을 위해 IP 기반의 프로토콜 연동을 제공한다.

이를 위해, SGSN(230)은 여러 RNC(220)들과 연결되어 단말장치(110)의 이동성과 패킷 세션 관리를 담당하며, GGSN(250)과는 PDP 컨텍스트(context)를 설정하고, 터널링을 이용하여 프로토콜 데이터 유닛을 전달하는 기능을 수행한다. 또한 SGSN(230)은 IP 라우팅을 수행할 수 있으며, 단말 장치(110)의 위치 등록과 같은 상호 작용을 할 수 있다.

또한, SGSN(230)은 단말 장치(110)로부터 데이터 호가 요청되면 HLR(240)에게 가입자 프로파일을 요청하고, HLR(240)로부터 요금제 정보를 포함하는 가입자 프로파일을 전송 받으며, 단말 장치(110)가 WCDMA망 또는 EPC망 중에서 어느 망의 가입자인지를 가입자 프로파일에 의거하여 판정하고, 단말 장치(110)가 WCDMA망 가입자일 경우에 GGSN(250)에게 데이터 호 메시지를 전송하며, 단말 장치(110)가 EPC망 가입자일 경우에 요금제 정보를 HLR(240)에 의한 제공값과 사전 설정값의 형태로 저장하고, EPC망의 PDN GW(350)에게 데이터 호 메시지를 전송한다.

또한, SGSN(230)은 본 발명의 실시예에 따라 가입자별 요금제 정보를 이용하여 이동통신망 상 과부가 발생하는 경우 가입자별 요금제에 따른 우선순위에 따라 우선순위(priority index)가 낮은 가입자의 호를 선별적으로 삭제시키는 등으로 과부하를 해소하기 위한 호 제어 절차를 수행할 수 있다.

GGSN(250)은 PDN(410)과 직접 접속하는 게이트웨이로서 SGSN(230) 및 외부 망과의 라우팅 정보를 유지하고, 터널링 및 IP 라우팅 기능을 수행한다. 한편, GGSN(250)은 단말 장치(110)의 무선자원 사용시간 정보와 사용량 정보를 포함하는 과금 데이터 전달 메시지나 계정 요청 메시지(accounting request)를 설정하여 CG(260)로 전달한다.

또한, GGSN(250)은 SGSN(230)으로부터 전송된 데이터 호 메시지에 따라 단말 장치(110)에게 IP를 할당한다.

HLR(240)은 이동통신 가입자의 정보에 관한 서비스 프로파일을 저장하고 있는 회선 기반 가입자 정보 데이터베이스로서, 단말 장치(110)의 단말기 식별번호(MIN, Mobile Identification Number), 단말기 고유 번호(ESN, Electronic Serial Number) 및 서비스 종류에 대한 정보를 저장하여 가입자 정보를 저장하는 기능을 수행한다.

또한, HLR(240)은 SGSN(230)의 요청에 따라 요금제 정보를 포함하는 가입자 프로파일을 SGSN(230)에게 전송한다.

EPC망은 접속노드(eNodeB)(310), S-GW(320), MME(330), HSS(340), PDN GW(350), PCRF(Policy & Charging Rule Function)(360), OFCS(OFlineCharging System)(370), OCS(Online Charging Server)(380) 등을 포함한다.

eNodeB(310)는 LTE 등 차세대기술 및 서비스를 지원하는 장비로 전송신호의 RF(radio frequency)화 및 송수신 신호세기 및 품질측정, 기저대역 신호처리, 채널 카드(channel card) 자원관리 등의 기능을 수행한다.

S-GW(320)는 설정된 세션에 따라 페이로드 트래픽(payload traffic)을 처리하는 세션 제어(session control) 및 사용자 플레인 노드로서, eNodeB(310)와 S1-U 인터페이스로 연동하며 Inter LTE/3GPP 핸드오버를 지원하고, PDN GW(350)와 EPS 베어러(Evolved Packet System bearer)를 설정하고 터널링을 이용하여 PDU(Packet Data Unit)를 전달한다.

PDN GW(350)는 단말 장치(110)의 IP를 할당하고 외부 인터넷망 및 비 3GPP망과 연동하는 세션 제어 및 사용자 플레인으로서 패킷 서비스를 위해 S-GW(320) 및 외부망과 라우팅 정보를 유지하며, 터널링 및 IP 라우팅 기능을 갖는다. 또한, S-GW(320) 및 외부망으로 PDU를 전달한다.

또한, PDN GW(350)는 SGSN(230)으로부터 전송된 데이터 호 메시지에 따라 단말 장치(110)에게 IP를 할당하거나 MME(330)로부터 전송된 데이터 호 메시지에 따라 단말 장치(110)에게 IP를 할당한다.

MME(330)는 가입자 정보 및 단말 장치(110)의 이동성을 관리하는 노드로서 세션 관리, 아이들(idle) 가입자관리, 페이징(paging), 가입자 인증기능 등을 담당한다. 즉, MME(330)는 단말 장치(110)나 다른 네트워크 노드, 예컨대 PDN GW(350) 또는 S-GW(320)로부터의 결합 요청이나 무선 베어러 설정 요청 등이 있는 경우에 제어 신호를 처리하는 것 등과 같은 제어 평면(control plane)의 여러 기능을 담당하며, EPS 베어러 또는 아이피 터널(IP tunnel)의 설정과 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.

또한, MME(330)는 단말 장치(110)로부터 데이터 호가 요청되면 데이터 호에 대해 WCDMA망으로부터 핸드오프 호인지를 판정하고, 데이터 호가 핸드오프 호인 것으로 판정되면 WCDMA망의 SGSN(230)에게 가입자 프로파일을 요청하며, 데이터 호가 핸드오프 호가 아닌 것으로 판정되면 EPC망의 HSS(340)에게 가입자 프로파일을 요청하고, SGSN(230) 또는 HSS(340) 중에서 가입자 프로파일을 요청 받은 어느 하나로부터 요금제 정보가 포함된 가입자 프로파일을 전송 받으며, EPC망의 PDN GW(350)에게 가입자 프로파일에 의거하여 데이터 호 메시지를 전송한다.

또한, MME(330)는 본 발명의 실시예에 따라 가입자별 요금제 정보를 이용하여 이동통신망 상 과부가 발생하는 경우 가입자별 요금제에 따른 우선순위에 따라 우선순위가 낮은 가입자의 호를 선별적으로 삭제시키는 등으로 과부하를 해소하기 위한 호 제어 절차를 수행할 수 있다.

HSS(340)는 무선 통신 시스템에 대한 가입자 정보가 포함되어 있는 데이터 베이스(data base)를 포함하는 네트워크 노드로, 서비스 가입자의 프로파일 정보, 인증 및 위치 관련 데이터가 저장되며, HSS(340)는 MME(330)의 요청에 따라 요금제 정보가 포함된 가입자 프로파일을 MME(330)에게 전송한다.

PCRF(360)는 서비스 데이터 플로우(service data flow)에 따른 동적(dynamic) QoS 및 과금 규칙(rule)을 제공하여, 통신 네트워크 내의 통신 정책 및 과금 처리를 수행한다.

OCS(380)는 실시간 과금정보가 필요한 가입자의 과금정보를 수령하여 한도 서비스와 같은 크레딧(credit) 관리기능을 제공한다. 그러면, EPC GW(Evolved Packet Core GateWay)는 OCS(380)가 제공한 과금정보를 기반으로 패킷 플로우(packet flow)의 과금정보를 생성한다.

OFCS(370)는 EPC GW가 생성한 과금정보를 수집하여 BS(Billing System)가 요구하는 과금 데이터로 가공하여 전송하는 기능을 수행한다. 또한, OFCS(370)는 Radius, Diameter, GTPP 등 다양한 과금 프로토콜을 수용하여 일원화된 BS 인터페이스를 제공한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SGSN의 상세 블록 구성을 도시한 것으로, SGSN(230)은 라인카드(line card)(10, 14), 스위치(switch)(12), 부하 측정부(16), 패킷 처리부(18), 제어부(20), 메모리부(22), 저장부(24) 등을 포함한다.

라인카드(10, 14)는 GGSN(250) 또는 UTRAN와 물리적 포트(physical port)로 연결되며, 물리적 포트를 통해 패킷(packet)을 송수신한다. 이때 송수신되는 패킷은 IP 패킷이 될 수 있다.

스위치(12)는 예를 들어 IP 스위치에 해당하며, 라인카드(14)와 패킷 처리부(18) 사이에서 패킷이 정확한 목적지로 전송될 수 있도록 스위칭한다. 즉, UTRAN 또는 GGSN(250)를 통해 수신된 패킷은 스위치(12)를 통해 패킷 처리부(18)에 전송되며, 패킷 처리부(18)에서 처리된 패킷은 다시 스위치(12)를 거쳐 수신된 라인카드(10, 14)와 반대방향의 라인카드(10, 14)를 통해 UTRAN 또는 GGSN(250)으로 송신된다.

패킷 처리부(18)는 수신된 패킷의 IP 헤더와 GTP 헤더의 source, destination IP주소와 TEID(Tunnel Endpoint IDentifier)값을 수정하여 해당 인터페이스(interface)로 전달한다.

부하 측정부(16)는 이동통신망을 통해 송수신되는 패킷의 양을 측정하여 트래픽 측정값을 제어부(20)에 제공한다. 저장부(24)는 본 발명의 실시예에 따라 이동통신망상 과부하 발생 시 가입자 우선순위에 따른 호 제어 절차에 필요한 우선순위 테이블(26)과 과부하 정책 테이블(28) 등의 정보 테이블(information table)을 포함한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 SGSN(230)에 구비되는 가입자별 요금제에 따른 우선순위 정보 테이블을 예시한 것이다.

도 3를 참조하면, 우선순위 테이블(26)은 CC(charging characteristic)와 가입자가 통신사에 가입한 요금제 특성 정보(service description), 요금제에 따른 우선순위 정보(priority index), 과금 방법(charging method) 등의 정보를 포함할 수 있다. 이때 가입자의 우선순위는 도 3에서 보여지는 바와 같이 예를 들어 가입자가 가입한 요금제 정보를 검사하여 상대적으로 비싼 요금제에 가입한 가입자의 우선순위가 높도록 설정할 수 있다. 또한, 이때 위 CC는 도 4에서 보여지는 바와 같이 2 바이트의 크기를 가지며, 사업자가 정의한 과금 관련 정보, 예를 들어 선/후불 과금 여부, 과금 서버 IP주소 등을 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 SGSN(230)에 구비되는 우선순위에 따른 과부하 정책 테이블(28)을 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 과부하 정책 테이블(28)은 과부하 단계, 과부하 설명, 처리 옵션에 대한 정보를 포함할 수 있다.

과부하 단계는 이동통신망상 트래픽이 증가하여 과부하가 발생되는 정도를 구분한 정보로써 예를 들어 1단계(minor), 2단계(major), 3단계(critical)로 정의할 수 있다. 과부하 설명은 각 과부하 단계별 시스템 가용 자원에 대한 정보를 정의한 정보로써 예를 들어 시스템 가용 자원이 30%미만인 경우는 과부하 1단계로, 시스템 가용 자원이 20%미만인 경우는 과부하 2단계로, 시스템 가용자원이 10%미만인 경우는 과부하 3단계로 정의될 수 있다. 처리 옵션은 과부하 단계별 과부하를 해소하기 위한 호 제어 절차를 정의한 정보로써 예를 들어 과부하 1단계에서는 우선순위 테이블(26)내 우선순위 정보가 4이하의 호를 삭제시키고, 과부하 2단계에서는 우선순위 테이블(26)내 우선순위 정보가 3이하의 호를 삭제시키고, 과부하 3단계에서는 우선순위 테이블(26)내 우선순위 정보가 2이하의 호를 삭제시키는 것으로 정의될 수 있다.

제어부(20)는 메모리부(22)에 저장된 동작 프로그램에 따라 SGSN(230)의 전반적인 동작을 수행하며, 본 발명의 실시예에 따라 이동통신망상 트래픽이 증가하여 과부하가 발생하는 경우 가입자별 가입한 요금제에 기반한 우선순위 정보에 따라 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행한다.

즉, 제어부(20)는 부하 측정부(16)로부터 인가되는 트래픽 측정값을 소정의 기준값과 비교하여 현재 이동통신망이 과부하 상태인지를 판단하고, 이동통신망상 트래픽 증가 등으로 과부하가 발생한 것으로 판단하는 경우 우선순위 테이블(26)을 이용하여 과부하가 발생한 셀영역내 위치한 가입자의 요금제 정보에 따른 우선순위를 파악하고, 이동통신망상 발생한 과부하 상태가 과부하 정책 테이블(28)상 어느 단계에 속하는지를 분석하여 과부하 정책 테이블(28)상 정의된 과부하 단계별 호 제어 절차에 따라 과부하가 발생한 셀영역내 우선순위가 낮은 가입자의 호를 선별적으로 삭제시킴으로써 가입자 우선순위에 따른 과부하 제어를 수행하게 된다.

즉, 예를 들어, 제어부(20)는 이동통신망상 과부하 상태가 과부하 1단계에 해당하는 경우 과부하 정책 테이블(28)을 참조하여 과부하 해소를 위한 호 제어 절차시 호 삭제를 수행해야 하는 가입자 우선순위를 확인한다. 이때, 과부하 정책 테이블(28)을 참조하면, 과부하 1단계의 경우 가입자의 우선순위가 4이하인 호를 삭제시키는 등으로 제어하도록 설정된 상태이므로, 우선순위 테이블상 우선순위가 4이하인 가입자의 호에 대해서는 호 삭제를 수행하여 과부하 제어 절차를 수행할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MME(330)의 상세 블록 구성을 도시한 것으로, MME(330)는 S-GW 선택부(40), 부하 측정부(44), 제어부(46), 메모리부(54), 저장부(48) 등을 포함한다.

S-GW 선택부(40)는 접속노드(310)를 통해 단말장치(110)의 접속 요청 메시지가 수신될 시 호 설정을 요청하는 이벤트가 발생됨을 감지하고, 다수의 S-GW의 자원 상태 정보를 수집하여 단말장치(110)의 호 설정을 위한 S-GW(320)를 선택한다.

인터페이스부(42)는 MME(330)와 다수의 S-GW(320)간 송수신되는 패킷을 인터페이스한다. 부하 측정부(440)는 이동통신망을 통해 송수신되는 패킷의 양을 측정하여 트래픽 측정값을 제어부(46)에 제공한다.

저장부(48)는 본 발명의 실시예에 따라 이동통신망상 과부하 발생 시 가입자 우선순위에 따른 호 제어 절차에 필요한 우선순위 테이블(50)과 과부하 정책 테이블(52) 등의 정보 테이블을 포함한다. 이때, 우선순위 테이블(50)과 과부하 정책 테이블(52)은 각각 도 3과 도 5에서 도시된 바와 같다.

제어부(46)는 메모리부(54)에 저장된 동작 프로그램에 따라 MME(330)의 전반적인 동작을 수행하며, 본 발명의 실시예에 따라 이동통신망상 트래픽이 증가하여 과부하가 발생하는 경우 가입자별 가입한 요금제에 기반한 우선순위 정보에 따라 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행한다.

즉, 제어부(46)는 부하 측정부(44)로부터 인가되는 트래픽 측정값을 소정의 기준값과 비교하여 현재 이동통신망이 과부하 상태인지를 판단하고, 이동통신망상 트래픽 증가 등으로 과부하가 발생한 것으로 판단하는 경우 우선순위 테이블(50)을 이용하여 과부하가 발생한 셀영역내 위치한 가입자의 요금제 정보에 따른 우선순위를 파악하고, 이동통신망상 발생한 과부하 상태가 과부하 정책 테이블(52)상 어느 단계에 속하는지를 분석하여 과부하 정책 테이블(52)상 정의된 과부하 단계별 호 제어 절차에 따라 과부하가 발생한 셀영역내 우선순위가 낮은 가입자의 호를 선별적으로 삭제시킴으로써 가입자 우선순위에 따른 과부하 제어를 수행하게 된다.

즉, 예를 들어, 제어부(46)는 이동통신망상 과부하 상태가 과부하 1단계에 해당하는 경우 과부하 정책 테이블(52)을 참조하여 과부하 해소를 위한 호 제어 절차시 호 삭제를 수행해야 하는 가입자 우선순위를 확인한다. 이때, 과부하 정책 테이블(52)을 참조하면, 과부하 1단계의 경우 가입자의 우선순위가 4이하인 호를 삭제시키는 등으로 제어하도록 설정된 상태이므로, 우선순위 테이블(50)상 우선순위가 4이하인 가입자의 호에 대해서는 호 삭제를 수행하여 과부하 제어 절차를 수행할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 EPC망의 MME(330)에서 가입자 우선순위에 따라 과부하를 제어하는 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 MME(330)에서 가입자 우선순위에 따른 과부하 제어 동작을 예를 들어 설명하나, SGSN(230)에서의 과부하 제어 동작에도 동일하게 적용 가능하다.

먼저, MME(330)는 부하 측정부(44)를 통해 이동통신망상 접속노드(eNode B)(310) 등을 통해 송/수신되는 패킷의 트래픽량을 측정한다(S700).

이어, MME(330)는 이동통신망의 트래픽 측정값을 미리 설정된 기준값과 비교하여 현재 이동통신망이 과부하 상태인지 여부를 검사한다(S702).

이때 만일, 트래픽 측정값이 과부하 여부를 판단하기 위해 미리 설정된 기준값보다 큰 경우 MME(330)는 이동통신망 과부하가 발생한 것을 판단한다. 이때, 위와 같은 과부하 발생은 예를 들어, 이동통신망상 접속노드(310)에 접속하는 단말장치(110)의 수가 접속노드(310)의 트래픽 처리량을 초과하도록 증가하는 등의 원인으로 인해 트래픽양이 기준값 이상으로 증가하게 되는 경우가 하나의 원인이 될 수 있다.

위와 같이, 이동통신망상 과부하가 발생하는 경우 종래에는 단말장치(110)의 가입자가 가입한 요금제 등과 관계없이 랜덤하게 선택된 일정 수의 가입자의 단말장치(110)에 할당된 호를 삭제하는 방식으로 일괄적으로 과부하 제어를 수행함에 따라 효율적인 과부하 제어가 이루어지고 있지 못했음은 전술한 바와 같다.

따라서, 본 발명에서는 과부하가 발생하는 경우, MME(330)는 먼저 미리 정의된 과부하 단계에 따라 현재 발생된 과부하의 상태를 분석하여 과부하 상태가 어느 단계에 속하는지를 판단한다(S704).

즉, MME(330)는 본 발명의 실시예에 따라 도 5에서와 같이 미리 정의된 과부하 정책 테이블(52)을 구비하게 된다. 이에 따라 MME(330)는 예를 들어, 과부하로 인해 현재 시스템 가용 자원이 30% 미만인 경우 과부하 상태를 1단계로 판단할 수 있고, 시스템 가용 자원이 20% 미만인 경우 2단계, 시스템 가용 자원이 10%미만인 경우 3단계 등으로 판단할 수 있다.

위와 같이, 과부하 상태가 어느 단계인지를 판단한 경우 MME(330)는 저장부(48)에 저장된 도 5에서와 같은 과부하 정책 테이블(52)을 참조하여 현재 과부하 단계에 해당하는 과부하 정책을 검색하게 된다(S706).

이때, 예를 들어, 현재 과부하 상태가 시스템 가용 자원이 30% 미만인 1단계인 것으로 판단되는 경우 MME(330)는 과부하 해소를 위해 접속노드(310)에서 망에 접속하고 있는 가입자의 우선순위가 4이하인 단말장치(110)의 호를 삭제시키도록 하는 과부하 정책이 될 수 있다.

위와 같이, 과부하 상태에 따른 과부하 정책을 검색한 경우 MME(330)는 도 3에서와 같이 단말장치(110)의 가입자의 요금제 등에 연관되게 설정되는 가입자의 우선순위 정보를 저장하고 있는 도 3에서와 같은 우선순위 테이블(50)을 참조하여, 예를 들어 과부하 발생한 위치가 접속노드(310)인 경우 접속노드(310)에 속한 단말장치(110)에 대해, 가입자별 우선순위 정보를 확인한다(S708).

이어, MME(330)는 위와 같이 확인된 가입자 우선순위 정보를 이용하여 과부하 정책에 따라 과부하 해소를 위해 호를 삭제하게 될 호 삭제 대상 가입자를 식별하고(S710), 식별된 호 삭제 대상 가입자의 접속호를 삭제시킴으로써 과부하 제어 절차를 수행하게 된다(S712).

상기한 바와 같이, 본 발명은 가입자 우선순위에 따른 과부하 제어에 있어서, EPC망에서 가입자의 요금제 정보를 이용하여 가입자별 우선순위를 설정하고, 이동통신망상 트래픽 증가에 따른 과부하 발생 시 가입자별 우선순위와, 우선순위에 따른 과부하 정책에 따라 단계적으로 우선순위가 낮은 가입자의 호를 삭제하는 방식으로 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행함으로써 가입자별 우선순위에 따라 보다 합리적으로 과부하 제어를 수행할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 가입자 우선순위에 따른 과부하 제어에 있어서, EPC망에서 가입자의 요금제 정보를 이용하여 가입자별 우선순위를 설정하고, 이를 과부하 제어 절차시 적용함으로써 가입자별 우선순위에 따라 보다 합리적으로 과부하 제어를 수행하는 것으로, LTE, EPC 이동통신망에 적용할 수 있다.

210 : NodeB 220 : RNC 230 : SGSN
240 : HLR 250 : GGSN 260 : CG
270 : MSC/VLR 280 : SMSC 310 : eNodeB
320 : S-GW 330 : MME 340 : HSS
350 : PDN GW 360 : PCRF 370 : OFCS
380 : OCS

Claims (14)

1. 통신망에 접속한 단말장치의 가입자별 요금제 정보를 제공하는 HSS(home subscriber server) 또는 HLR(home location register)와,
   상기 HSS 또는 HLR로부터 제공받은 가입자별 요금제 정보에 따라 가입자별 우선순위를 설정하고, 통신망상 과부하 발생 시 상기 가입자별 우선순위에 따라 선택적으로 상기 단말장치의 호를 삭제하여 상기 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행하는 가입자 제어장치를 포함하며,
   상기 가입자 제어장치는, 상기 발생된 과부하가 기 설정된 과부하 단계 중 어느 단계에 속하는지 판단하고, 상기 각 과부하 단계별로 정의된 호 삭제가 필요한 단말장치의 우선순위 정보에 기초하여 상기 호의 삭제를 수행하는
   과부하 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가입자 제어장치는,
   MME(mobility management entity) 또는 SGSN(serving GPRS support node)로써,
   상기 호 제어 절차 시 상기 가입자별 우선순위를 참조하여 상기 우선순위가 제일 낮은 가입자의 단말장치부터 호 삭제를 수행하는 것을 특징으로 하는 과부하 제어 시스템.
3. 통신망에 접속한 단말장치로부터 송/수신되는 패킷을 목적지로 전송시키는 스위치와,
   상기 스위치에서 처리되는 패킷의 트래픽양을 측정하는 부하 측정부와,
   상기 단말장치의 가입자별 우선순위를 설정하고, 상기 트래픽양이 일정 기준치를 초과하여 통신망상 과부하 발생 시 상기 가입자별 우선순위에 따라 선택적으로 상기 단말장치의 호를 삭제하여 상기 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행하는 제어부를 포함하며,
   상기 제어부는, 상기 발생된 과부하가 기 설정된 과부하 단계 중 어느 단계에 속하는지 판단하고, 상기 각 과부하 단계별로 정의된 호 삭제가 필요한 단말장치의 우선순위 정보에 기초하여 상기 호의 삭제를 수행하는
   과부하 제어장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 호 제어 절차 시 상기 가입자별 우선순위를 참조하여 상기 우선순위가 제일 낮은 가입자의 단말장치부터 호 삭제를 수행하는 것을 특징으로 하는 과부하 제어장치.
5. 삭제
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 가입자별 우선순위에 대한 정보를 저장한 가입자 우선순위 테이블과 상기 각 과부하 단계별로 정의된 호 삭제가 필요한 단말장치의 우선순위에 기초한 호 제어 절차에 대한 정보를 저장한 과부하 정책 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 과부하 제어장치.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 가입자별 우선순위는,
   상기 가입자가 가입한 요금제 정보에 대응되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 과부하 제어장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   가입자별 요금제 정보는,
   통신망상 HLR로부터 제공받는 것을 특징으로 하는 과부하 제어장치.
9. 통신망에 접속한 단말장치의 가입자별 요금제 정보를 수신하는 단계와,
   상기 요금제 정보를 이용하여 상기 가입자별 우선순위를 설정하는 단계와,
   상기 통신망의 과부하 상태 여부를 판단하는 단계와,
   상기 통신망상 과부하 발생 시 상기 가입자별 우선순위에 따라 선택적으로 상기 단말장치의 호를 삭제하여 과부하 해소를 위한 호 제어 절차를 수행하는 단계를 포함하며,
   상기 판단하는 단계는, 상기 발생된 과부하가 기 설정된 과부하 단계 중 어느 단계에 속하는지 판단하는 단계를 포함하고,
   상기 수행하는 단계는, 상기 각 과부하 단계별로 정의된 호 삭제가 필요한 단말장치의 우선순위 정보에 기초하여 상기 호의 삭제를 수행하는 단계를 포함하는
   과부하 제어방법.
10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제 9 항에 있어서,
    상기 호 제어 절차를 수행하는 단계에서,
    상기 가입자별 우선순위를 참조하여 상기 우선순위가 제일 낮은 가입자의 단말장치부터 호 삭제를 수행하는 것을 특징으로 하는 과부하 제어방법.
11. 삭제
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 가입자별 우선순위는,
    상기 가입자별 가입한 요금제 정보를 기반으로 미리 설정되어 테이블로 구비되는 것을 특징으로 하는 과부하 제어방법.
13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제 9 항에 있어서,
    상기 각 과부하 단계별로 정의된 호 삭제가 필요한 단말장치의 우선순위 정보는, 과부하 정책 테이블로 기 정의되어 구비되는 것을 특징으로 하는 과부하 제어방법.
14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제 12 항에 있어서,
    가입자별 요금제 정보는,
    통신망상 HLR 또는 HSS로부터 제공되는 것을 특징으로 하는 과부하 제어방법.

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