KR102055338B1

KR102055338B1 - 과부하 기반의 음성품질 제어장치, 이동 단말 및 방법

Info

Publication number: KR102055338B1
Application number: KR1020120095632A
Authority: KR
Inventors: 구자헌
Original assignee: 에스케이텔레콤 주식회사
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2019-12-12
Also published as: KR20140028708A

Abstract

본 발명에서는 과부하 기반의 음성품질 제어에 있어서, 기지국별 과부하 정보를 관리하는 기지국부하 관리장치로부터 과부하가 발생하는 기지국 리스트 정보를 제공받아, VoLTE 음성호를 요청하는 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하 상태에 있는 기지국인지 여부를 검사한 후, 이동 단말이 과부하 상태의 기지국에 위치한 경우 해당 이동 단말로 서비스하는 음성호의 품질이 상대적으로 낮게 설정되도록 하는 등으로, 네트워크 상태에 따라 적응적으로 음성품질이 조절될 수 있도록 함으로써 VoLTE 음성호의 성공률을 높이고 시스템 부하를 낮출 수 있도록 한다.

Description

과부하 기반의 음성품질 제어장치, 이동 단말 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING VOICE QUALITY BASED ON OVERLOAD OF NETWORKS AND AN USER TERMINAL THEREFOR}

본 발명은 VoLTE(voice over LTE) 호처리에 관한 것으로, 특히, 기지국별 과부하 정보를 관리하는 기지국부하 관리장치로부터 과부하가 발생하는 기지국 리스트 정보를 제공받아, VoLTE 음성호를 요청하는 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하 상태에 있는 기지국인지 여부를 검사한 후, 이동 단말이 과부하 상태의 기지국에 위치한 경우 해당 이동 단말로 서비스하는 음성호의 품질이 상대적으로 낮게 설정되도록 하는 등으로, 네트워크 상태에 따라 적응적으로 음성품질이 조절될 수 있도록 함으로써 VoLTE 음성호의 성공률을 높이고 시스템 부하를 낮출 수 있도록 하는 과부하 기반의 음성품질 제어장치, 이동 단말 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.

한편, 위 설명한 바와 같이 4세대 이동통신인 EPC 또는 LTE는 데이터 전용망으로서 이동통신 서비스의 기본인 음성 서비스를 제공하기 위해서는 IMS 기반의 VOIP 기술을 구현하여야 하는데, 이와같이 EPC 또는 LTE에서 음성 통화까지 가능하도록 제안된 서비스를 VoLTE(Voice over LTE) 서비스라고 한다.

이러한 VoLTE 음성 및 영상 서비스는 LTE/EPC 네트워크망에서 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)상의 패킷 베어러(packet bearer)를 이용하는 멀티미디어(multimedia) 서비스로서, 이동 단말은 LTE/EPC망에 접속(attach)하여 가입자 정보 인증단계를 거쳐 가입자 위치 및 상태정보를 업데이트(update)한 이후에, 멀티미디어 서비스를 위한 세션(session) 설정 및 베어러 할당을 받고 해당 가입자에게 허용되는 적절한 QoS(Quality of Service) 수준에 따라서 멀티미디어 서비스를 제공받게 된다.

이때, 위와 같은 VoLTE 음성 및 영상 서비스를 수행함에 있어서 이동 단말의 성능 및 네트워크의 상태에 따라 다양한 음성품질로 서비스가 제공될 수 있다. 즉, 예를 들어 이동 단말에서는 VoLTE 음성 통화 시 12.65kbps, 23.85kbps 등의 다양한 속도의 코덱을 지원할 수 있는데, 일반적으로는 가장 높은 품질로 서비스 받도록 설정된다.

그러나, 네트워크의 상태에 따라 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하 상태인 경우에는 VoLTE 서비스의 성공률을 높이고 시스템의 부하를 낮추기 위해 이동 단말에서 서비스 받는 품질에 대해 조절하는 것이 필요하나, 아직까지는 네트워크의 상태에 따라 적응적으로 이동 단말의 음성 품질을 조절하기 위한 시스템적인 해결 방안이나 기술이 부재한 상황이다.

(특허문헌)

대한민국 공개특허번호 10-2009-0118871호 공개일자 2009년 11월 18일에는 이동통신 시스템에서의 음성 호 서비스 제공 방법 및 장치와 그 시스템에 관한 기술이 개시되어 있다.

따라서, 본 발명은 기지국별 과부하 정보를 관리하는 기지국부하 관리장치로부터 과부하가 발생하는 기지국 리스트 정보를 제공받아, VoLTE 음성호를 요청하는 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하 상태에 있는 기지국인지 여부를 검사한 후, 이동 단말이 과부하 상태의 기지국에 위치한 경우 해당 이동 단말로 서비스하는 음성호의 품질이 상대적으로 낮게 설정되도록 하는 등으로, 네트워크 상태에 따라 적응적으로 음성품질이 조절될 수 있도록 함으로써 VoLTE 음성호의 성공률을 높이고 시스템 부하를 낮출 수 있도록 하는 과부하 기반의 음성품질 제어장치, 이동 단말 및 방법을 제공하고자 한다.

상술한 본 발명은 과부하 기반 음성품질 제어장치로서, 이동 단말로부터 호 요청 수신 시 해당 이동 단말로 세션을 설정하여 호처리를 수행하는 호처리부와, 상기 호처리 수행 시 상기 이동 단말이 위치한 기지국의 과부하 정보를 획득하는 기지국 정보 획득부와, 상기 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하인 경우 상기 이동 단말로의 세션 설정 시 상기 이동 단말의 음성 품질을 상기 과부하 정보에 따라 변경시키는 음성품질 관리부를 포함한다.

또한, 상기 음성품질 관리부는, 상기 이동 단말의 음성품질을 상기 과부하 정보에 따라 상대적으로 낮은 음성품질로 변경시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기지국 정보 획득부는, 통신망상 PCRF로부터 상기 기지국의 과부하 정보를 수신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기지국의 과부하 정보는, 상기 PCRF로부터 전송되는 AAA(Diameter AA-Answer) 메시지에 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기지국의 과부하 정보는, 통신망상 기지국 부하 관리장치로부터 주기적으로 수집되어 상기 PCRF로 제공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 이동 단말로서, 통신망상 호처리 서버로 호 연결을 위한 위치 정보를 전송하고, 상기 호처리 서버로부터 상기 위치 정보에 대응되는 기지국의 과부하 정보를 수신하는 통신부와, 상기 호처리 서버에 의해 호 연결된 상대방 이동 단말과의 음성통화 시 기설정된 음성품질로 음성신호에 대한 신호처리를 수행하는 코덱부와, 상기 기지국의 과부하 정보에 따라 상기 코덱부를 제어하여 상기 음성품질을 상기 기설정된 음성품질보다 상대적으로 낮은 품질로 변경시키는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 호의 종료 후, 새로운 호 연결 요청 시 상기 변경된 음성품질로 상기 호 연결을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 과부하 기반 음성품질 제어방법으로서, 이동 단말로부터 호 요청 수신 시 해당 이동 단말로 세션을 설정하여 호처리를 수행하는 단계와, 상기 호처리 수행 시 상기 이동 단말이 위치한 기지국의 과부하 정보를 획득하는 단계와, 상기 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하인 경우, 상기 이동 단말로의 세션 설정 시 상기 이동 단말의 음성 품질이 상기 과부하 정보에 따라 변경되도록 제어하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 제어하는 단계는, 상기 이동 단말의 음성품질이 상기 과부하 정보에 따라 상대적으로 낮은 음성품질로 변경되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어하는 단계는, 상기 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하인 경우 상기 이동 단말로의 세션 설정 시 상기 이동 단말의 음성 품질을 상기 과부하에 따라 적응적으로 변경 설정시키는 단계인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 과부하 기반 음성품질 제어방법으로서, 통신망상 호처리 서버로 호 연결을 위한 위치 정보를 전송하는 단계와, 상기 호처리 서버로부터 상기 위치 정보에 대응되는 기지국의 과부하 정보를 수신하는 단계와, 상기 기지국의 과부하 정보에 따라 상기 호에 대한 음성품질을 기설정된 음성품질보다 상대적으로 낮은 품질로 변경시키는 단계를 포함한다.

또한, 상기 변경시키는 단계에서, 상기 호의 종료 후, 새로운 호 연결 요청 시 상기 음성품질을 변경시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 과부하 기반의 음성품질 제어에 있어서, 기지국별 과부하 정보를 관리하는 기지국부하 관리장치로부터 과부하가 발생하는 기지국 리스트 정보를 제공받아, VoLTE 음성호를 요청하는 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하 상태에 있는 기지국인지 여부를 검사한 후, 이동 단말이 과부하 상태의 기지국에 위치한 경우 해당 이동 단말로 서비스하는 음성호의 품질이 상대적으로 낮게 설정되도록 하는 등으로, 네트워크 상태에 따라 적응적으로 음성품질이 조절될 수 있도록 함으로써 VoLTE 음성호의 성공률을 높이고 시스템 부하를 낮출 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 이종 이동통신 혼용 호 처리 장치를 포함하는 이종 이동통신 혼용 서비스 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 P-CSCF의 개략적인 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예가 적용되는 이동 단말의 상세 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 과부하 기반의 적응적 음성품질 제어를 위한 신호 처리 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 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 발명에서의 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.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 이종 이동통신 혼용 호 처리 장치를 포함하는 이종 이동통신 혼용 서비스 시스템의 구성도이다. 도 1에서는 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 이동통신 시스템(100)이 래거시(legacy)망으로 운용되는 경우를 예시하였으며, 이 래거시망이 LTE(Long Term Evolution) 이동통신 시스템(200)과 함께 혼용되는 환경을 나타내었으나, 래거시망은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, GSM(Global System for Mobile) 등과 같은 여타의 비동기식 이동통신 시스템이나 CDMA2000 등과 같은 여타의 동기식 이동통신 시스템에 의한 래거시망이 LTE 이동통신 시스템(200)과 함께 혼용될 수 있으며, 이하에서는 그 일 예를 설명하기로 한다.

WCDMA 이동통신 시스템(100)은 NodeB(110), RNC(Radio Network Controller) (120), MSC/VLR(Mobile Switching Center/Visitor Location Register)(130), CGS(Cellular Gateway Switch)(140), SGSN(Serving General packet radio service Support Node)(150), GGSN(Gateway General packet radio service Support Node)(160)를 포함한다.

NodeB(110)와 RNC(120)는 무선 액세스 네트워크 영역에 해당되며, MSC/VLR(130)과 CGS(140)는 서킷 교환 코어 네트워크에 해당하고, SGSN(150)과 GGSN(160)은 패킷 교환 코어 네트워크에 해당한다.

NodeB(110)는 여러 개의 셀(cell)로 구성되어 있으며, 이 셀들에 다수의 단말 장치들이 연결될 수 있다. 이 셀들의 집합체인 NodeB(110)는 단말 장치들과의 연결에 사용되는 주파수를 확보하고, 단말 장치들과의 안정적인 연결을 보장한다.

RNC(120)는 여러 개의 NodeB(110)를 제어하며, 각각의 NodeB(110)에 통신 자원을 할당하고, 핸드오버(handover) 등의 기능을 담당한다.

MSC/VLR(130)은 방문자 위치 정보를 저장하며, HLR(410)로부터 가입자 프로파일 정보, 인증 및 위치 관련 데이터 등을 제공받아서 음성 통신을 위한 스위칭 제어를 수행한다.

CGS(140)는 WCDMA 이동통신 시스템(100)과 일반 통신망을 연결하는 게이트웨이 역할을 하여 일반 통신망에 연결된 다른 통신 시스템과의 통신이 가능하도록 한다. 예컨대, CGS(140)는 서킷망(420)과 MSC/VLR(130) 사이의 게이트웨이 역할을 하며, 서킷망(420)에 연결된 IMS(300)를 통해 LTE 이동통신 시스템(200)과 WCDMA 이동통신 시스템(100) 사이의 서킷 통신이 가능하도록 한다. 이러한 CGS(140)는 GMSC(Gateway MSC) 또는 관문 교환기라고 호칭할 수도 있다.

패킷 교환 코어 네트워크 영역에 속하는 SGSN(150) 및 GGSN(160)은 NodeB(110)에 무선 연결된 이동통신 단말기가 패킷 교환 서비스를 제공받도록 인터넷 등과 같은 IP망(430), 즉 PDN(Packet Data Network)와의 정합을 위해 IP 기반의 프로토콜 연동을 제공한다.

이를 위해, SGSN(150)은 여러 RNC(120)들과 연결되어 이동 단말의 이동성과 패킷 세션 관리를 담당하며, GGSN(160)과는 PDP 컨텍스트(context)를 설정하고, 터널링을 이용하여 프로토콜 데이터 유닛을 전달하는 기능을 수행한다. 또한 SGSN(160)은 IP 라우팅을 수행할 수 있으며, 이동 단말의 위치 등록과 같은 상호 작용을 할 수 있다.

GGSN(160)은 IP망(430)과 직접 접속하여 IP망(430)과 WCDMA 이동통신 시스템(100)의 PS(Packet Switched) 도메인(domain)을 연결해주는 관문 역할을 수행하며, SGSN(150) 및 외부 망과의 라우팅 정보를 유지하고, 터널링 및 IP 라우팅 기능을 수행한다.

LTE 이동통신 시스템(200)은 eNodeB(210), MME(220), S-GW(230), PDN GW(240), PCRF(Policy & Charging Rule Function)(250)를 포함한다.

eNodeB(210)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. 이러한 eNodeB(210)는 다수의 단말 장치들과의 안정적인 연결을 보장한다.

MME(220)는 단말 장치의 이동성을 관리하는 노드로서 세션 관리, 아이들(idle) 가입자관리, 페이징(paging), 가입자 인증기능 등을 담당한다. 즉, MME(220)는 단말 장치나 다른 네트워크 노드, 예컨대 PDN GW(240) 또는 S-GW(230)로부터의 결합 요청이나 무선 베어러 설정 요청 등이 있는 경우에 제어 신호를 처리하는 것 등과 같은 제어 플레인(control plane)의 여러 기능을 담당하며, HLR(410)로부터 가입자 프로파일 정보, 인증 및 위치 관련 데이터 등을 제공받아서 EPS 베어러 또는 아이피 터널(IP tunnel)의 설정과 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.

S-GW(230)는 설정된 세션에 따라 페이로드 트래픽(payload traffic)을 처리하는 세션 제어(session control)를 수행하는 사용자 플레인 노드이며, eNodeB(210)와 S1-U 인터페이스로 연동하며, LTE 이동통신 시스템(200) 및 3GPP 내부에서의 핸드오프(handoff)를 지원하고, PDN GW(240)와 EPS 베어러(Evolved Packet System bearer)를 설정하고 터널링을 이용하여 PDU(Packet Data Unit)를 전달한다.

PDN GW(240)는 단말 장치의 IP를 할당하고 외부 인터넷망 및 비 3GPP망과 연동하는 세션 제어를 수행하는 사용자 플레인 노드이며, 패킷 서비스를 위해 S-GW(230) 및 외부망과 라우팅 정보를 유지하며, 터널링 및 IP 라우팅 기능을 갖는다. 또한, S-GW(230) 및 외부망으로 PDU를 전달한다.

기지국 부하 관리장치(Smart eNodeB Overload Warning system : SNOW)(500)는 통신망에 존재하는 기지국 장비의 상태 정보를 관리하는 장치로서, 통신망에서 관리하고 있는 기지국 장비인 NodeB, eNodeB 등의 기지국 장비의 사용률을 측정하여 기지국의 과부하 상태 여부를 판단하고, 과부하 상태인 기지국에 대한 정보를 관리하며, 이와 같은 과부하 상태의 기지국 리스트를 주기적으로 PCRF(250)로 제공한다.

PCRF(250)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.

또한, PCRF(250)는 본 발명의 실시예에 따른 과부하 정보 기반의 적응적인 VoLTE 음성품질의 조절 동작에 따라, 기지국 부하 관리장치(500)로부터 과부하 상태인 기지국 리스트 정보를 수신하고, 기지국의 Cell ID별로 과부하(overload)를 관리하여 유효한 세션(session)을 가지는 이동 단말(60)의 위치가 과부하 상태인 기지국에 위치하는 경우에는 해당 이동 단말(60)의 세션에 대하여 관리를 수행한다.

IMS(IP Multimedia Subsystem)(300)는 CSCF(Call Session Control Function)(310), IMG(Inter-working Media Gateway)(320), HLR(Home Location Register)(330)을 포함한다.

CSCF(310)는 호 처리를 수행하며, SIP(Session Initiation Protocol) 기반의 멀티미디어 세션 제어를 위한 기본 기능을 수행하는 인프라 시스템이다. 이러한 CSCF(310)는 가입자 등록, 인증, 과금, 서비스별 트리거링 및 라우팅, 착신자 위치 조회, SIP 메시지의 압축 및 해제를 처리하며, 역할에 따라 P-CSCF(Proxy_CSCF)(312), I-CSCF(Interogating-CSCF), S-CSCF(Serving-CSCF)로 나눌 수 있다.

P-CSCF(312)는 이동 단말(60)로부터 수신한 SIP register 메시지를 이동 단말의 홈 도메인(home domain)을 참조하여 I-CSCF로 전달하고, I-CSCF의 SIP register 처리 과정에서 얻어지는 S-CSCF 주소를 관리한다. 추후 P-CSCF(312)는 이동 단말(60)로부터 수신한 SIP 호요구 메시지를 SIP register 절차를 통해 얻은 S-CSCF 주소를 참조하여 S-CSCF로 전달한다.

또한, P-CSCF(312)는 본 발명의 실시예에 따른 과부하 정보 기반의 적응적인 VoLTE 음성품질의 조절 동작에 따라, 이동 단말(60)의 VoLTE 음성호 요청에 따른 호처리 시 PCRF(250)로부터 이동 단말(60)이 위치한 기지국의 과부하 상태에 대한 정보를 수신하여 이동 단말(60)이 위치한 기지국 즉, eNodeB(210)가 과부하 상태인 경우에는 이동 단말(60)로 기지국 과부하 상태에 대한 정보를 제공하여 VoLTE 음성 품질을 상대적으로 낮은 품질로 설정하도록 제어할 수 있다.

또한, 음성품질의 다른 제어 방법으로서, 이동 단말(60)간 VoLTE 등을 이용한 음성 통화 호 연결 시 해당 이동 단말(60)이 과부하 상태의 기지국에 위치한 경우에는 기지국의 과부하 상태를 고려하여 이동 단말(60)간 VoLTE 음성호를 연결하기 위한 세션의 생성시에 P-CSCF(312)에서 개입하여 상대적으로 낮은 품질의 음성 품질이 설정되도록 함으로써, 이동 단말(60)의 음성 품질을 제어할 수도 있다.

즉, P-CSCF(312)는 이동 단말(60)이 과부하 상태의 기지국에 위치한 경우, 이동 단말(60)과 상대방측 이동 단말의 호 연결을 위한 세션의 생성 시 상대방측 이동 단말에서 수행 가능한 음성품질 정보를 조작하여 이동단말 간 설정되는 음성품질이 과부하에 대응할 수 있는 상대적으로 낮은 음성품질로 설정되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 상대방측 이동단말이 지원할 수 있는 음성품질이 HD 급, SD 급 등의 다수의 레벨이 있는 경우라도, 상대방측 이동단말이 상대적으로 음성품질이 낮은 SD 급만을 지원하는 것으로 호 요청한 이동단말(60)로 제공함으로써, 호 연결을 위한 세션의 생성 시 이동단말 간 설정되는 음성품질이 상대적으로 낮은 음성품질로 설정되도록 제어할 수 있다.

IMG(320)는 CSCF(310)에 연결된 LTE 이동통신 시스템(200)과 서킷망(420)에 연결된 WCDMA 이동통신 시스템(100)과의 연동을 위한 시그널링과 미디어를 변환하여 준다.

HLR(330)는 WCDMA 이동통신 시스템(100) 및/또는 LTE 이동통신 시스템(200)에 대한 무선 통신 시스템에 대한 가입자 정보가 포함되어 있는 데이터 베이스(data base)를 포함하는 네트워크 노드이며, 가입자 프로파일 정보, 인증 및 위치 관련 데이터를 저장한다.

도 1의 실시 예에서는 WCDMA 이동통신 시스템(100)과 LTE 이동통신 시스템(200)이 HLR(410)를 통합형으로 운용하며, IMS(300)는 HLR(330)를 독립형으로 운용하는 경우를 예시하였으나, WCDMA 이동통신 시스템(100)이나 LTE 이동통신 시스템(200)도 HLR를 각각 독립형으로 운용할 수도 있다. 또한, WCDMA 이동통신 시스템(100)과 LTE 이동통신 시스템(200) 및 IMS(300)가 하나의 HLR를 통합형으로 운용할 수도 있다.

도 2 본 발명의 실시예에 따른 P-CSCF(312)의 개략적인 블록 구성을 도시한 것이다. 이하, 도 2를 참조하여 P-CSCF(312)의 각 구성요소에서의 동작을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 망접속부(602)는 EPC망내 PDN-GW(240), PCRF(250) 등과 P-CSCF(312)간 송수신 데이터를 인터페이스(interface)한다.

호처리부(600)는 이동 단말(60)로부터 호 요청 수신 시 CSCF(310)내 S-CSCF(도시하지 않음)과 연동하여 해당 이동 단말(60)로 세션(session)을 설정하여 호처리를 수행한다.

기지국 정보 획득부(608)는 호처리 수행 시 PCRF(250)로부터 해당 이동 단말(60)이 위치한 기지국 즉, 예를 들어 eNodeB(210)의 과부하 정보를 획득한다.

즉, PCRF(250)는 이동 단말(60)에 대한 호처리 수행 과정에서 VoLTE 세션에 대한 dedicated bearer 요청에 응답하여 P-CSCF(312)로 전송하는 AAA(Diameter AA-Answer) 메시지에 기지국 부하 관리장치(500)로부터 제공받은 이동 단말(60)이 위치된 기지국의 과부하 정보를 포함하여 전송하게 되며, 기지국 정보 획득부(608)는 이와 같은 AAA메시지로부터 기지국 과부하 정보를 추출하게 된다.

음성품질 관리부(610)는 이동 단말(60)이 위치한 기지국이 과부하인 경우 이동 단말(60)로 기지국의 과부하 정보를 전송하여 이동 단말(60)의 음성 품질이 과부하에 따라 적응적으로 변경 설정될 수 있도록 한다.

즉, 음성품질 관리부(610)는 이동 단말(60)의 VoLTE 음성호 요청에 따른 호처리 시 PCRF(250)로부터 수신되는 이동 단말(60)이 위치한 기지국의 과부하 정보를 참조하여 이동 단말(60)이 위치한 기지국 즉, eNodeB(210)가 과부하 상태인 경우에는 이동 단말(60)로 기지국 과부하 상태에 대한 정보를 제공하여 VoLTE 음성 품질이 상대적으로 낮은 품질로 설정되도록 제어할 수 있다.

또한, 음성품질 제어의 다른 방법으로 음성품질 관리부(610)는 이동 단말(60)간 VoLTE 등을 이용한 음성 통화 호 연결 시 해당 이동 단말(60)이 과부하 상태의 기지국에 위치한 경우에는 기지국의 과부하 상태를 고려하여 이동 단말(60)간 VoLTE 음성호를 연결하기 위한 세션의 생성시에 이동 단말(60)로 기지국 과부하 정보를 제공하는 것 없이 자체적으로 직접 개입하여 상대적으로 낮은 품질의 음성 품질이 설정되도록 함으로써, 이동 단말(60)의 음성 품질을 제어할 수도 있다.

즉, 음성품질 관리부(610)는 이동 단말(60)이 과부하 상태의 기지국에 위치한 경우, 이동 단말(60)과 상대방측 이동 단말의 호 연결을 위한 세션의 생성 시 상대방측 이동 단말에서 수행 가능한 음성품질 정보를 조작하여 이동단말 간 설정되는 음성품질이 과부하에 대응할 수 있는 상대적으로 낮은 음성품질로 설정되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 상대방측 이동단말이 지원할 수 있는 음성품질이 HD 급, SD 급 등의 다수의 레벨이 있는 경우라도, 상대방측 이동단말이 상대적으로 음성품질이 낮은 SD 급만을 지원하는 것으로 호 요청한 이동단말(60)로 제공함으로써, 호 연결을 위한 세션의 생성 시 이동단말 간 설정되는 음성품질이 상대적으로 낮은 음성품질로 설정되도록 제어할 수 있다.

메모리부(604)는 P-CSCF(312)의 동작을 위한 프로그램이 저장된다. 제어부(606)는 메모리부(604)에 저장된 프로그램에 따라 망접속부(602), 호처리부(600), 기지국 정보 획득부(608), 음성품질 관리부(610)를 포함한 P-CSCF(312)의 전반적인 동작을 제어한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 과부하 정보 기반의 적응적 음성품질 조절이 가능한 이동 단말(60)의 상세 블록 구성을 도시한 것이다. 이하, 도 3을 참조하여 과부하 정보를 기반으로 적응적 음성품질 조절을 수행하는 이동 단말 각 블록에서의 동작을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 키입력부(300)는 이동 단말(60)의 다양한 동작 요청을 위한 다수의 숫자키 및 기능키로 구성될 수 있으며, 사용자가 소정의 키를 누를 때 해당하는 키데이터를 발생하여 제어부(306)로 출력한다. 위와 같은 키입력부(300)는 제조사별, 국가별로 문자 배열의 차이가 있다. 또한, 키입력부(300)는 스마트폰(smart phone), 테블릿 PC 등에서는 물리적인 키패드(keypad) 대신, 소프트웨어 방식으로 필요시마다 표시부(304)상에 터치 스크린(touch screen) 형식으로 표시될 수도 있다.

통신부(308)는 LTE 망, WCDMA망 등의 통신망상 PCRF 등으로 호 연결을 위한 위치 정보를 전송하고, P-CSCF(312) 등의 호처리 서버로부터 위치 정보에 대응되는 기지국의 과부하 정보를 수신한다.

오디오부(310)는 제어부(306)의 제어를 받아 마이크(MIC)를 통해 입력되는 음성신호를 무선신호로 변조하고, 수신되는 무선신호를 복조하여 스피커(SPK)에 음성신호로서 송출한다. 또한, 오디오부(310)는 음성통화 시 제어부(306)에 의해 설정되는 다양한 음성품질로 음성신호를 처리하는 코덱부(codec)를 더 포함할 수 있다.

키입력부(300)는 키패드 또는 터치 스크린 등으로 구현되며, 키패드 또는 터치 스크린 상 사용자의 입력에 따른 키데이터를 발생하여 제어부(306)로 출력한다.

표시부(304)는 제어부(306)의 제어에 따라 이동 단말(60)의 각종 정보를 표시하며, 키입력부(300)에서 발생되는 키데이터 및 제어부(306)의 각종 정보신호를 입력받아 디스플레이한다.

제어부(306)는 메모리부(302)에 저장된 동작 프로그램에 따라 이동 단말(60)의 전반적인 동작을 제어한다. 위와 같은 동작 프로그램은 이동 단말(60)의 동작에 필요한 기본적인 운영 시스템(operating system) 뿐만 아니라, 표시부(304)와 키입력부(300)를 연결하고, 데이터의 입/출력을 관리하거나, 이동 단말(60)의 내부 애플리케이션(application) 등을 동작시키도록 제조 시 미리 프로그램밍(programing)되는 소프트웨어(software)를 통칭한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 과부하 정보 기반의 적응적인 VoLTE 음성품질의 조절을 위해, 기지국의 과부하 정보에 따라 코덱부를 제어하여 음성품질을 기설정된 음성품질보다 상대적으로 낮은 품질로 변경시킨다.

즉, 제어부(306)는 예를 들어 코덱부에서 VoLTE 음성 통화 시 지원하는 코덱이 12.65kbps, 23.85kbps 등의 2가지 종류이고, 각 코덱에 따라서 무선상 대역폭(bandwidth)도 32kbps 또는 43.2kbps로 변경될 수 있는 경우, 이동 단말이 과부하가 아닌 기지국에 위치시에는 HD 급의 23.85kbps의 코덱이 설정되도록 제어하고, 과부하인 기지국에 위치되는 경우에는 상대적으로 음성 품질이 낮은 SD 급의 12.65kbps의 코덱으로 변경 설정되도록 제어하는 등으로 과부하 정보에 기반하여 적응적으로 VoLTE 음성 품질을 조절할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신망에서 과부하 정보 기반의 적응적인 음성품질 제어를 위한 신호 처리 흐름을 도시한 것이다.

먼저, 기지국 부하 관리장치(500)는 통신망에서 관리하고 있는 기지국 장비인 NodeB(110), eNodeB(210) 등의 기지국 장비의 사용률을 측정하여 기지국의 과부하 상태 여부를 판단하고, 과부하 상태인 기지국 정보를 PCRF(250)로 제공한다(Location Load Notify[info])(S10). 이때, 기지국 부하 관리장치(500)는 과부하 상태로 판단되는 기지국 리스트(list)를 기설정된 주기로 PCRF(250)로 제공할 수 있다.

그러면, PCRF(250)는 과부하 상태인 기지국 리스트 정보를 수신하여 수신확인을 위한 응답(Location Load ACK)을 기지국 부하 관리장치(500)로 전송한다(S12).

한편, 이동 단말(60)이 아이들(preservation) 상태에서 활성화(activation) 상태로 되는 경우, PDN-GW(240)는 이동 단말(60)의 위치 정보를 CCR(Credit Control Request)-U 메시지를 통해 PCRF(250)로 전달하게 되고(S14), PCRF(250)는 CCR-U 메시지의 수신에 대한 응답을 PDN-GW(250)로 전송한다(S16).

이때, CCR-U 메시지에는 이동 단말(60)이 위치한 기지국의 Cell ID 정보가 포함되는데, 이에 따라 PCRF(250)는 이동 단말(60)이 위치한 기지국을 식별할 수 있으며, 기지국 부하 관리장치(500)로부터 제공받은 과부하 상태의 기지국 리스트 정보를 참조하여 위치 정보를 보고한 이동 단말(60)이 과부하 상태의 기지국에 위치해 있는 지 여부를 확인한다.

즉, PCRF(250)는 기지국의 Cell ID별로 과부하(overload)를 관리하여 유효한 세션(session)을 가지는 이동 단말(60)의 위치가 과부하 상태인 기지국에 위치하는 경우에는 해당 이동 단말(60)의 세션에 대하여 관리를 수행한다(S18).

이어, 이동 단말(60)을 사용하는 사용자에 의해 예를 들어 VoLTE 서비스의 요청이 있는 경우, 이동 단말(60)로부터 예를 들어 VoLTE 음성호의 요청에 따라 음성호를 위한 세션의 생성을 요청하는 SIP INVITE 메시지가 P-CSCF(312)로 전송될 수 있다(S20).

그러면, P-CSCF(312)는 SIP INVITE 메시지에 따른 세션 진행 메시지를 S-CSCF(도시하지 않음)로부터 수신하고, 세션 진행 메시지 수신 후, 다이어미터 AAR(Diameter AA-Request) 메시지를 PCRF(250)로 전송한다(S22).

이와 같이 P-CSCF(312)로부터 AAR 메시지를 수신하는 경우 PCRF(250)는 QoS를 결정하고, PDN-GW(240)로 RAR(Re-Auth-Request) 메시지를 전송하며, 그에 대한 응답으로 RAA(Re-Auth-Answer) 메시지를 수신하여(S24), 이동단말(60)로부터 요청된 호에 적용할 PCC(Policy and Charging Control) 룰(rule)을 설정하고, 다이어미터 AAA(Diameter AA-Answer) 메시지를 P-CSCF(312)로 전송한다(S26).

이에 따라, 이동 단말(60)간 예를 들어 VoLTE 서비스를 통해 음성 통화가 수행될 수 있으며, 통화가 종료되어 이동 단말(60)로부터 세션 해제를 위한 SIP[BYE] 메시지가 전송되는 경우(S28), P-CSCF(312)는 SIP[BYE]에 대한 응답으로 200 OK를 전송하고 세션을 해제한다(S30).

한편, 본 발명에서 PCRF(250)는 과부하 상태의 기지국 리스트 정보를 참조하여 해당 이동 단말(60)이 과부하 상태의 기지국에 위치해 있는지 여부를 검사한 후, 이동 단말(60)이 위치한 기지국이 과부하 상태인 경우, 위와 같이 P-CSCF(312)로부터의 VoLTE 세션에 대한 dedicated Bearer 요청에 응답하는 AAA 메시지의 전송 시점에 이동 단말(60)이 위치한 기지국이 과부하 상태임을 알리는 기지국 정보를 함께 전송한다(S26).

그러면, P-CSCF(312)는 이동 단말(60)의 음성호 종료에 따라 이동 단말(60)로 SIP 200 OK 메시지를 전송하는 시점에 이동 단말(60)이 현재 과부하 기지국에 위치해 있음을 알리는 정보를 함께 전송하여(S30) 이동 단말에 설정된 음성품질이 HD 급에서 상대적으로 낮은 품질인 SD급으로 변경될 수 있도록 한다.

이에 따라, 이동 단말(60)은 P-CSCF(312)로부터 전송받은 기지국의 과부하 상태 정보를 참조하여 이후 다시 VoLTE 등을 이용한 음성호 요청 시 이동 단말(60)에서 음성호를 수행하는 음성품질을 상대적으로 낮은 품질로 변경하여(S32) 안정적으로 VoLTE 음성호가 수행될 수 있도록 할 수 있다.

즉, 예를 들어 이동 단말(60)에서 VoLTE 음성 통화 시 사용하는 코덱은 12.65kbps, 23.85kbps 등의 2가지 종류이고, 각 코덱에 따라서 무선상 대역폭(bandwidth)도 32kbps 또는 43.2kbps로 변경될 수 있다. 따라서, 이동 단말(60)은 과부하가 아닌 기지국에 위치하는 경우 HD 급의 23.85kbps의 코덱을 사용하다가, 과부하인 기지국에 위치되는 경우에는 상대적으로 음성 품질이 낮은 SD 급의 12.65kbps의 코덱으로 변경하는 등으로 과부하 정보에 기반하여 적응적으로 VoLTE 음성 품질을 조절할 수 있도록 한다.

이때, 위 설명에서는 기지국의 과부하 정보를 수신한 이동 단말(60)에서 음성품질을 적응적으로 조절하도록 하는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이와 같은 제어를 P-CSCF(312)에서 수행할 수도 있다.

즉, P-CSCF(312)에서 VoLTE 등을 이용한 음성 통화 호 연결 시 해당 이동 단말(60)이 과부하 상태의 기지국에 위치한 경우에는 기지국의 과부하 상태를 고려하여 해당 이동 단말(60)간 설정되는 음성 품질을 상대적으로 낮은 품질로 설정하여 세션을 생성시킴으로써 이동 단말(60)의 음성 품질을 제어할 수도 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 과부하 기반의 음성품질 제어에 있어서, 기지국별 과부하 정보를 관리하는 기지국부하 관리장치로부터 과부하가 발생하는 기지국 리스트 정보를 제공받아, VoLTE 음성호를 요청하는 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하 상태에 있는 기지국인지 여부를 검사한 후, 이동 단말이 과부하 상태의 기지국에 위치한 경우 해당 이동 단말로 서비스하는 음성호의 품질이 상대적으로 낮게 설정되도록 하는 등으로, 네트워크 상태에 따라 적응적으로 음성품질이 조절될 수 있도록 함으로써 VoLTE 음성호의 성공률을 높이고 시스템 부하를 낮출 수 있도록 한다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 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 발명에서는 과부하 기반의 음성품질 제어에 있어서, 기지국별 과부하 정보를 관리하는 기지국부하 관리장치로부터 과부하가 발생하는 기지국 리스트 정보를 제공받아, VoLTE 음성호를 요청하는 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하 상태에 있는 기지국인지 여부를 검사한 후, 이동 단말이 과부하 상태의 기지국에 위치한 경우 해당 이동 단말로 서비스하는 음성호의 품질이 상대적으로 낮게 설정되도록 하는 등으로, 네트워크 상태에 따라 적응적으로 음성품질이 조절될 수 있도록 함으로써 VoLTE 음성호의 성공률을 높이고 시스템 부하를 낮출 수 있도록 하는 것으로, EPC망에 적용할 수 있다.

600 : 호처리부 602 : 망접속부
604 : 메모리부 606 : 제어부
608 : 기지국 정보 획득부 610 : 음성품질 관리부

Claims

이동 단말로부터 호 요청 수신 시 해당 이동 단말로 세션을 설정하여 호처리를 수행하는 호처리부와,
상기 호처리 수행 시 상기 이동 단말이 위치한 기지국의 과부하 정보를 획득하는 기지국 정보 획득부와,
상기 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하인 경우 상기 이동 단말로의 세션 설정 시 상기 이동 단말의 음성 품질을 상기 과부하 정보에 따라 변경시키는 음성품질 관리부
를 포함하고,
상기 기지국 정보 획득부는,
통신망상 기지국 부하 관리장치에 의해 과부하 상태의 기지국 리스트를 제공받은 PCRF로부터 상기 기지국의 과부하 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 과부하 기반 음성품질 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 음성품질 관리부는,
상기 이동 단말의 음성품질을 상기 과부하 정보에 따라 상대적으로 낮은 음성품질로 변경시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 과부하 기반 음성품질 제어장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 기지국의 과부하 정보는,
상기 PCRF로부터 전송되는 AAA(Diameter AA-Answer) 메시지에 포함되는 것을 특징으로 하는 과부하 기반 음성품질 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기지국의 과부하 정보는,
상기 기지국 부하 관리장치로부터 주기적으로 수집되어 상기 PCRF로 제공되는 것을 특징으로 하는 과부하 기반 음성품질 제어장치.
통신망상 호처리 서버로 호 연결을 위한 위치 정보를 전송하고, 상기 호처리 서버로부터 상기 위치 정보에 대응되는 기지국의 과부하 정보를 수신하는 통신부와,
상기 호처리 서버에 의해 호 연결된 상대방 이동 단말과의 음성통화 시 기설정된 음성품질로 음성신호에 대한 신호처리를 수행하는 코덱부와,
상기 기지국의 과부하 정보에 따라 상기 코덱부를 제어하여 상기 음성품질을 상기 기설정된 음성품질보다 상대적으로 낮은 품질로 변경시키는 제어부
를 포함하고,
상기 호처리 서버는,
통신망상 기지국 부하 관리장치에 의해 과부하 상태의 기지국 리스트를 제공받은 PCRF로부터 상기 기지국의 과부하 정보를 수신하고, 상기 위치 정보에 대응되는 상기 기지국의 과부하 정보를 상기 통신부로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 단말.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 호의 종료 후, 새로운 호 연결 요청 시 상기 변경된 음성품질로 상기 호 연결을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 단말.
이동 단말로부터 호 요청 수신 시 해당 이동 단말로 세션을 설정하여 호처리를 수행하는 단계와,
상기 호처리 수행 시 상기 이동 단말이 위치한 기지국의 과부하 정보를 획득하는 단계와,
상기 이동 단말이 위치한 기지국이 과부하인 경우, 상기 이동 단말로의 세션 설정 시 상기 이동 단말의 음성 품질이 상기 과부하 정보에 따라 변경되도록 제어하는 단계
를 포함하고,
상기 이동 단말이 위치한 기지국의 과부하 정보를 획득하는 단계는,
통신망상 기지국 부하 관리장치에 의해 과부하 상태의 기지국 리스트를 제공받은 PCRF로부터 상기 기지국의 과부하 정보를 수신하는 과부하 기반 음성품질 제어방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 이동 단말의 음성품질이 상기 과부하 정보에 따라 상대적으로 낮은 음성품질로 변경되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 과부하 기반 음성품질 제어방법.
통신망상 호처리 서버로 호 연결을 위한 위치 정보를 전송하는 단계와,
상기 호처리 서버로부터 상기 위치 정보에 대응되는 기지국의 과부하 정보를 수신하는 단계와,
상기 기지국의 과부하 정보에 따라 상기 호에 대한 음성품질을 기설정된 음성품질보다 상대적으로 낮은 품질로 변경시키는 단계
를 포함하고,
상기 위치 정보에 대응되는 기지국의 과부하 정보를 수신하는 단계는,
통신망상 기지국 부하 관리장치에 의해 과부하 상태의 기지국 리스트를 제공받는 PCRF로부터 상기 기지국의 과부하 정보를 수신한 상기 호처리 서버에 의해 상기 위치 정보에 대응되는 상기 기지국의 과부하 정보를 수신하는 과부하 기반의 음성품질 제어방법.
제 10 항에 있어서,
상기 변경시키는 단계에서,
상기 호의 종료 후, 새로운 호 연결 요청 시 상기 음성품질을 변경시키는 것을 특징으로 하는 과부하 기반 음성품질 제어방법.