KR102170013B1 - 통합된 소형 셀 및 WiFi 게이트웨이를 통한 시스템 간 핸드오버 및 다중 연결성 - Google Patents

Abstract

시스템은 통합된 소형 셀 및 WiFi(ISW) 게이트웨이(GW)를 포함한다. ISW GW는 이동성 관리 엔티티(MME) 및 서빙 게이트웨이(SGW)와 통합되고 3GPP 액세스 네트워크 및 TWAN 모두와의 인터페이스들을 갖는다. ISW GW는 LTE 네트워크들 및 TWAN들 모두를 위한 공통 제어 게이트웨이 및 공통 사용자 게이트웨이로서 동작한다. 사용자 장비(UE)는 ISW GW에 의하여 LTE 네트워크 또는 TWAN 중 어느 하나를 통해 패킷 데이터 네트워크(PDN)의 기능들에 액세스할 수 있다. 또한, ISW GW는 UE와 PDN 사이의 기존의 통신 연결이 LTE 네트워크 또는 TWAN 중 하나로부터 다른 하나로 핸드오버되는 것을 가능하게 한다. 또한, ISW GW는 UE와 패킷 네트워크 사이에, 하나는 LTE 네트워크를 통해 하나는 TWAN을 통해, 2개의 통신 경로를 동시에 유지하는 것을 지원한다.

Description

통합된 소형 셀 및 WiFi 게이트웨이를 통한 시스템 간 핸드오버 및 다중 연결성{INTER-SYSTEM HANDOVER AND MULTI-CONNECTIVITY VIA AN INTEGRATED SMALL CELL AND WiFi GATEWAY}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은, 35 U.S.C. §119(e)의 규정에 따라, 2014년 7월 14일자로 출원된 미국 가출원 제62/024,157호의 우선권을 주장하며, 그 내용 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.

무선 통신 기술이 진보함에 따라, 다양한 무선 네트워크들의 더욱 광범위한 이용을 지원하기 위한 추가적인 수요가 무선 시스템에 과해졌다. 예를 들어, 모바일 네트워크 운영자(MNO; mobile network operator)들은 그들의 셀룰러 및 코어 네트워크 서비스들을 보완하는 방식으로 "캐리어-등급" WiFi의 통합을 시작하였다. 예를 들어, MNO들은 그들의 셀룰러 및 코어 네트워크들로부터 인터넷 트래픽을 오프로드(offload)하기 위해, IEEE 802.11에 기초한 무선 로컬 영역 네트워킹 기술(wireless local area networking technology)을 지칭하는, WiFi의 채용을 추구해왔다. MNO들은 또한 WiFi 네트워크들의 사용자들에게 셀룰러 시스템의 EPC(evolved packet core)로의 액세스를 제공하는 것을 추구해왔다.

셀룰러 및 WiFi 네트워크들의 시스템 간 통합에 대한 수요가 지속적으로 증가하는 동안, 이러한 통합을 제공하는 기존의 방법들은 자원 집약적이고 진행중인 통신의 중단을 너무 자주 야기하는 것으로 드러났다.

출원인들은 본 명세서에서 통합된 LTE(long term evolution) 및 신뢰할 수 있는 WLAN 액세스 네트워크(TWAN)에서의 시스템 간 이동성을 위한 시스템들 및 방법들을 개시한다. 예시적인 시스템은 이동성 관리 엔티티(MME) 및 서빙 게이트웨이(SGW)와 통합되고 HeNB/LTE 액세스 네트워크 및 TWAN 모두와의 인터페이스들을 갖는 통합된 소형 셀 및 WiFi(ISW) 게이트웨이(GW)를 포함한다. ISW GW는 LTE 액세스 네트워크 및 TWAN 모두를 위한 공통 제어 게이트웨이 및 공통 사용자 게이트웨이 모두로서 동작한다. ISW GW는 LTE 액세스 네트워크 및 TWAN 모두로부터 제어 평면 통신을 수신하고 그 통신을 LTE 및 TWAN 액세스 모두를 위한 공통 제어 평면으로서 동작하는 MME로 전달한다. 유사하게, ISW GW는 LTE 액세스 네트워크 및 TWAN 모두로부터 사용자 평면 통신을 수신하고 그 통신을 LTE 액세스 네트워크 및 TWAN 모두를 위한 공통 사용자 평면으로서 동작하는 SGW로 전달한다.

사용자 장비(UE)는 ISW GW 및 통합된 MME 및 SGW로의 그의 연결을 통해 LTE 액세스 네트워크 또는 TWAN을 통해 패킷 데이터 네트워크(PDN)의 기능들에 액세스할 수 있다. 또한, UE와 PDN 사이의 기존의 통신 연결은 LTE 액세스 네트워크 또는 TWAN 중 하나로부터 다른 하나로 핸드오버될 수 있다. 또한, MME 및 SGW는 UE와 패킷 네트워크 사이에, 하나는 LTE 액세스 네트워크를 통해 하나는 TWAN을 통해, 2개의 통신 경로를 동시에 유지하는 것을 가능하게 한다.

이 개요는 이하에서 예시적인 실시예들의 상세한 설명에서 더 설명되는 선택된 개념들을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공되는 것이다. 이 개요는 청구된 주제의 핵심 특징들 또는 필수 특징들을 식별하기 위해 의도된 것이 아니며, 청구된 주제의 범위를 한정하는 데 이용되도록 의도된 것도 아니다. 다른 특징들도 이하에서 설명된다.

전술한 개요 및 예시적인 실시예들의 다음의 추가 설명은 첨부된 도면들과 함께 읽혀질 때 더 잘 이해될 수 있다. 개시된 시스템들 및 방법들의 잠재적인 실시예들은 도시된 것들로 한정되지 않는 것으로 이해된다.
도 1은 PDN으로의 TWAN 및 3GPP LTE 액세스를 제공하기 위한 예시적인 아키텍처를 도시한다.
도 2는 예시적인 HeNB 제어 평면 프로토콜 스택을 도시한다.
도 3은 예시적인 HeNB 사용자 평면 프로토콜 스택을 도시한다.
도 4는 PDN으로의 통합된 HeNB/LTE 및 TWAN 액세스를 제공하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다.
도 5는 통합된 소형 셀 및 WiFi 게이트웨이(ISW GW)의 기능적 컴포넌트들을 도시한다.
도 6은 ISW GW를 포함하는 시스템에서 제어 평면에 대한 예시적인 프로토콜 스택들을 도시한다.
도 7은 ISW GW를 포함하는 시스템에서 사용자 평면에 대한 예시적인 프로토콜 스택들을 도시한다.
도 8은 TWAN을 통해 PDN에 접속하는 UE와 관련된 예시적인 처리를 도시하는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 HeNB/LTE 네트워크로부터 TWAN으로의 인트라 ISW-GW 핸드오버와 관련된 예시적인 처리를 도시하는 도면을 나타낸다.
도 10a 및 도 10b는 TWAN을 통해 PDN과의 다중 연결 통신을 수립하는 인트라 ISW-GW와 관련된 예시적인 처리를 도시하는 도면을 나타낸다.
도 11a 내지 도 11c는 TWAN으로부터 HeNB/LTE 네트워크로의 연결의 UE에 의해 개시된 인트라 ISW-GW 핸드오버와 관련된 예시적인 처리를 도시하는 도면을 나타낸다.
도 12a 내지 도 12c는 HeNB를 통해 PDN과의 인트라 ISW-GW 다중 연결 통신을 수립하는 것과 관련된 예시적인 처리를 도시하는 도면을 나타낸다.
도 13은 PDN으로의 통합된 HeNB/LTE 및 신뢰할 수 없는 WLAN 액세스를 제공하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다.
도 14는 신뢰할 수 없는 WLAN을 통해 PDN에 접속하는 UE와 관련된 예시적인 처리를 도시하는 도면이다.
도 15a는 하나 이상의 개시된 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 UE의 시스템 도면이다.
도 15b는 본 명세서에 설명된 시스템들 및 방법들을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 시스템의 시스템 도면이다.

출원인들은 소형 셀 및 WiFi(ISW) 게이트웨이(GW)를 포함하는 시스템을 개시한다. ISW GW는 이동성 관리 엔티티(MME) 및 서빙 게이트웨이(SGW)와 통합되고, 3GPP 액세스 네트워크와 TWAN 모두와의 인터페이스들을 갖는다. ISW GW는 LTE 액세스 네트워크 및 TWAN 모두를 위한 공통 제어 게이트웨이 및 공통 사용자 게이트웨이로서 동작한다. ISW GW는 LTE 액세스 네트워크 및 TWAN 모두로부터 제어 평면 통신을 수신하고 그 통신을 MME로 전달한다. ISW GW는 LTE 액세스 네트워크 및 TWAN 모두로부터 사용자 평면 통신을 수신하고 그 통신을 SGW로 전달한다.

사용자 장비(UE)는 ISW GW에 의하여 LTE 액세스 네트워크 또는 TWAN 중 어느 하나를 통해 패킷 데이터 네트워크(PDN)의 기능들에 액세스할 수 있다. UE와 PDN 사이의 기존의 통신 연결은 LTE 액세스 네트워크 또는 TWAN 중 하나로부터 다른 하나로 핸드오버될 수 있다. 또한, MME 및 SGW는 UE와 패킷 네트워크 사이에, 하나는 LTE 액세스 네트워크를 통해 하나는 TWAN을 통해, 2개의 통신 경로를 동시에 유지하는 것을 가능하게 한다.

모바일 네트워크 운영의 예

현재의 관례들에서, 모바일 네트워크 운영자(MNO)들은 전형적으로 그들의 셀룰러 및 코어 네트워크로부터 "최선의 노력(best effort)" 인터넷 트래픽을 오프로딩하기 위해 WiFi를 이용한다. 그러나, "소형 셀들", 즉 "캐리어 WiFi"의 운영자 배치에 대한 관심의 증가는 MNO들로 하여금 로컬 셀룰러 및 WiFi 네트워크들에 걸쳐 더 나은 상호 운용성을 추구하게 할 것으로 기대된다. 일반적으로 "소형 셀들"은 3GPP 정의 셀룰러 무선 액세스 기술(RAT)들을 사용하여 운영자 허가 스펙트럼을 통해 무선 네트워크 액세스를 제공하는 국지화된 지리적 영역들을 지칭한다.

운영자들이 그들의 네트워크를 최적화하고 비용을 줄이기 위해 "캐리어 WiFi"를 채택함에 따라, 운영자의 모바일 코어 네트워크(MCN)와 직접 인터페이스할 수 있는 "신뢰할 수 있는" WLAN 액세스 네트워크(TWAN)가 더 많이 배치될 것으로 기대된다. 유사하게, 트래픽이 많은 도시의 대도시 핫스팟 위치들과 같은 일반적인 지리적 영역들 내에서 MNO에 의해 배치된 소형 셀 및 WiFi 액세스 네트워크들이 더 많이 통합될 것으로 기대된다. 이러한 통합은 셀룰러 및 WiFi 액세스 모두를 지원하는 스마트폰의 수가 증가함으로 인해 이루어진다.

이러한 맥락에서, "신뢰할 수 있는 WLAN(TWAN) 액세스"라는 용어는 WLAN을 통한 액세스로부터 EPC를 보호하기 위한 적절한 조치가 취해진 상황을 나타낸다. 이러한 조치는 MNO의 재량에 달려 있으며, 예를 들어, WLAN과 EPC 사이의 변조 방지 섬유 연결의 수립, 또는 EPC 에지에서 WLAN과 보안 게이트웨이 간의 IPSec 보안 연관의 수립을 포함할 수 있다. 대조적으로, WLAN 액세스가 "신뢰할 수 없는" 것으로 간주되면, WLAN은 EPC 에지에서 진화된 패킷 데이터 게이트웨이(ePDG)와 인터페이스할 수 있으며, ePDG는 WLAN을 통해 EPC에 액세스하는 각각의 UE와 직접 IPSec 보안 연관을 수립해야 한다.

WLAN 액세스와 관련된 3GPP 활동들

GPRS 터널링 프로토콜(GTP)은 3GPP 네트워크들에서 패킷 데이터를 위한 표준 전송 프로토콜이었다. 상이한 유형들의 비-3GPP 네트워크들(예를 들어, WLAN, WiMAX, CDMA2000)과 상호 연동하는 측면에서, IETF 프록시 모바일 IP(PMIP) 프로토콜은 또한 일반적인 솔루션으로 표준화되었다. 특히, WLAN 액세스 네트워크와 관련하여, GTP 프로토콜을 사용하는 3GPP 액세스를 위한 절차들의 표준화를 목표로 하는 활동이 있어왔다. 이 활동들은 값비싼 셀룰러 스펙트럼 대신 저비용의 무허가 802.11 스펙트럼을 통해 MNO의 코어 네트워크에 가입자가 액세스할 수 있도록 하기 위한 것이었다. 일반 액세스 네트워크(GAN), I-WLAN 및 신뢰할 수 없는 WLAN의 운영자 채택은 매우 한정되었지만, 신뢰할 수 있는 WLAN에 대한 관심은 특히 GTP 기반 옵션과 관련하여 탄력이 붙고 있는 것으로 보인다.

"EPC로의 GTP 및 WLAN 액세스에 기초한 S2a 이동성"(SaMOG)에 대한 3GPP 릴리즈 11 SA2 작업 항목은 "신뢰할 수 있는 WLAN 액세스 네트워크들"(TWAN들)에 대한 PDN 게이트웨이(PGW)와의 GTP 기반 S2a 인터페이스를 가능하게 하는 것에 초점을 맞추었다. 이 항목은 UE에 영향을 줄 수 있는 임의의 솔루션을 배제하였다. 그 후 신뢰할 수 있는 WLAN 액세스를 통한 GTP 기반 S2a에 대한 릴리스 11 아키텍처들, 기능 설명들, 및 절차들이 표준화되었다. GTP 사용자 평면 및 터널 관리를 위한 적용 가능한 GTP 제어 평면 프로토콜(GTPv2-C)도 표준화되었다. SaMOG는 몇몇 릴리스 11 제약들을 해결하기 위해 릴리스 12 작업 항목으로서 확장되었으며 UE가 개시한 PDN 연결성, 다중 PDN 연결성, 및 끊김 없는 시스템 간 핸드오버를 위한 TWAN 솔루션들을 포함할 것이다.

3GPP 릴리스 10은 EPC로의 신뢰할 수 없는 WLAN 액세스에 대한 GTP 기반 S2b 인터페이스를 표준화하였다. 이것은 진화된 패킷 데이터 게이트웨이(ePDG)와 PGW 간의 GTP 기반 S2b 인터페이스에 대한 연관된 지원을 포함하였다. 신뢰할 수 없는 WLAN 솔루션들은 각각의 UE와 IPSec 터널을 수립하기 위해 ePDG의 EPC 지원뿐만 아니라 IPSec에 대한 UE 지원을 요구할 수 있다.

3GPP 릴리스 6은 "pre-EPC" 패킷 교환 코어 네트워크로의 WLAN 액세스를 위한 패킷 데이터 게이트웨이(PDG)를 도입함으로써 표준화된 WLAN 상호 연동(I-WLAN) 솔루션을 제공하였다. 이 릴리스는 GGSN을 향하여 GTP를 사용하는 "터널 종단 게이트웨이"(TTG)를 통해 Gn 인터페이스의 서브세트(Gn'으로 표시)을 사용하여 PDG 기능을 구현하기 위해 기존의 GGSN 배치를 재사용하는 방법에 대해 추가로 설명하였다. 다시, 이들 솔루션은 UE와 IPSec 터널을 수립하기 위해 PDG/TTG 지원뿐만 아니라 IPSec에 대한 UE 지원을 요구할 수 있다.

3GPP 릴리스 6은 또한 2G/WiFi 듀얼 모드 핸드세트들에 대한 일반 액세스 네트워크(GAN) 지원을 표준화하였다. 릴리스 8은 3G/WiFi 핸드세트들에 대한 지원을 추가하였다. UMA(Unlicensed Mobile Access)는 Wi-Fi를 통한 GAN 액세스를 위해 이동 통신사들에 의해 사용하는 상업용 이름이다. GAN-가능형 UE들은 WiFi를 사용하여 코어 네트워크에 2G BSC 또는 3G RNC로서 자신을 나타내는 "GAN 제어기"(GANC)와 인터페이스할 수 있다. GANC는 MSC와의 회선 교환(CS) 인터페이스, SGSN과의 패킷 교환(PS) 인터페이스, 및 AAA 서버/프록시와의 다이어미터 EAP 인터페이스를 제공한다. 그것은 또한 UE로부터의 IPSec 터널들을 종단하는 보안 게이트웨이(SeGW)도 포함한다. 아래 표 1은 각각의 GTP 기반 WLAN 솔루션에 대한 기본 요건들을 보여준다.

상기 활동들 각각은 값비싼 셀룰러 기지국들 대신 저비용의 무허가 802.11 액세스 포인트를 통해 운영자의 모바일 코어 네트워크로의 가입자 액세스를 가능하게 하기 위해 의도되었다. GAN, I-WLAN 및 신뢰할 수 없는 WLAN의 운영자 채택이 매우 한정되었지만, 신뢰할 수 있는 WLAN에 대한 관심이 증가하고 있다.

EPC로의 셀룰러 LTE 및 TWAN 액세스를 위한 기존의 아키텍처

도 1은 EPC(114)로의 셀룰러 LTE 및 신뢰할 수 있는 WLAN 액세스를 제공하는 기존의 3GPP 아키텍처를 도시한다. 그 내용 전체가 본 명세서에 참고로 포함된, 3GPP 기술 사양(TS) 23.402의 섹션 16.1.1에 기술된 바와 같이, WLAN(110)이 운영자에 의해 신뢰할 수 있는 것으로 간주될 때, 신뢰할 수 있는 WLAN 액세스 네트워크(TWAN)(112)는 사용자 평면 트래픽 흐름들에 대한 PDN 게이트웨이(PGW)(122)를 향한 S2a 인터페이스(120)를 통해 인증, 허가 및 어카운팅을 위한 3GPP AAA 서버(118)를 향한 STa 인터페이스(116)를 통해 진화된 패킷 코어(EPC)(114)에 연결될 수 있다. TWAN으로부터 로컬 IP 네트워크 및/또는 직접 인터넷으로의 대체 경로도 도시되어 있다.

3GPP LTE 액세스 네트워크(130)(즉, 진화된 노드 B)는 이동성 관리 엔티티(MME)(134)와의 통신 경로를 제공하는 S1-MME 인터페이스(132)를 통해 EPC(114)에 연결된다. S1-U 인터페이스(136)는 S5 인터페이스(140)를 통해 PDN 게이트웨이(PGW)(122)와 인터페이스하는 서빙 게이트웨이(SGW) (138)와의 통신 경로를 제공한다.

옵션의 "로컬 게이트웨이" 기능(L-GW)(150)은 예를 들어, 홈 eNB(HeNB) 배치들에 대한 소형 셀 LTE 액세스를 제공한다. 유사하게, 옵션의 "HeNB 게이트웨이"(HeNB GW)(152)는 MME(134)를 향한 다수의 HeNB들에 대한 제어 평면 시그널링을 집중시키는 데 사용될 수 있고 또한 SGW(138)를 향한 HeNB 사용자 평면 트래픽을 처리하는 데 사용될 수 있다. 옵션의 HeNB 관리 시스템(HeMS)(155)은 광대역 포럼(BBF)에 의해 공표되고 3GPP에 의해 채택된 TR-069 표준들에 기초한 HeNB의 "플러그 앤 플레이" 자동 구성을 제공한다. 옵션의 보안 게이트웨이(SeGW)(157)는 HeNB(152)를 통해 EPC로의 신뢰할 수 있는 액세스를 제공한다.

홈 eNodeB(HeNB)

3GPP는 홈 eNodeB(HeNB)로서의 LTE 펨토셀을 지칭한다. HeNB는 경험 있는 기술자를 필요로 하지 않고 주거 및 기업에 설치될 수 있는 "플러그 앤 플레이" 고객 구내 장비(CPE)로서 설계된다. HeNB들은 또한 "핫스팟" 위치들을 포함한 공공 장소들에 배치될 수 있다. HeNB들은 광대역 인터넷 연결을 사용하여 자동 구성을 위해 원격 HeNB 관리 시스템(HeMS)에 액세스하는 한편, 또한 셀룰러 패킷 데이터 서비스들을 위해 EPC 네트워크로의 백홀 액세스를 제공한다.

HeNB들은 폐쇄 모드, 개방 모드 또는 하이브리드 모드로 동작한다. 폐쇄 HeNB들은 연관된 폐쇄 가입자 그룹(CSG)의 일부인 UE들에게만 액세스를 허용한다. 개방 HeNB들은 모든 가입자에게 액세스를 허용한다. 하이브리드 HeNB들은 연관된 CSG 가입자들에 우선적인 처리를 제공하지만, 자원 가용성에 기초하여 다른 가입자들에게도 액세스를 허용한다(아마도 감소된 QoS로).

일반적으로, HeNB들과 eNB들 사이의 주요 차이점들 중 하나는 TR-069 기반 HeMS를 사용하는 "자동 구성" 기능이다. HeNB가 인터넷으로의 광대역 연결로 전원이 켜지면, 미리 프로그래밍된 "정규화된 도메인 이름(fully qualified domain name)"(FQDN)을 사용한 DNS 조회에 기초하여 HeMS에 액세스한다. 거기로부터, HeNB는 사용될 보안 게이트웨이(SeGW), 및 옵션으로 사용될 HeNB 게이트웨이(HeNB GW)에 대한 정보를 포함하는 그의 모든 구성 데이터를 수신한다.

"소형 셀" eNB의 다른 특성들은 HeNB의 특성들(예를 들어, 감소된 장비 비용, 단거리/저전력 동작, SeGW를 통한 안전한 EPC 액세스, CSG 제약, 단일/모든 섹터 커버리지 등)과 유사할 수 있지만, HeNB를 eNB와 구별하는 것은 HeMS의 사용 및 HeNB GW로의 잠재적인 연결성이다.

신뢰할 수 있는 WLAN 액세스 네트워크(TWAN)

WLAN 액세스 네트워크(WLAN AN)(110)는 하나 이상의 WLAN 액세스 포인트(AP)를 포함한다. AP는 SWw 인터페이스(156)를 통해 UE의 WLAN IEEE 802.11 링크를 종단한다. AP들은 예를 들어 IETF CAPWAP 프로토콜을 사용하여 무선 LAN 제어기(WLC)에 연결되는 "씬(thin)" AP들로서 또는 독립형 AP들로서 배치될 수 있다.

신뢰할 수 있는 WLAN 액세스 게이트웨이(TWAG)(160)는 PGW(122)와의 GTP 기반 S2a 인터페이스(120)를 종단하고 그의 WLAN 액세스 링크상의 UE(162)에 대한 디폴트 IP 라우터로서 동작할 수 있다. 그것은 또한 UE(162)에 대한 DHCP 서버로서 동작할 수 있다. TWAG(160)는 전형적으로 (WLAN AP를 통해) UE(162)와 (PGW를 통해) 연관된 S2a(120) GTP-U 터널 사이에 패킷들을 전송하기 위한 UE MAC 주소 연관을 유지한다.

신뢰할 수 있는 WLAN AAA 프록시(TWAP)(164)는 3GPP AAA 서버(118)와의 다이어미터 기반 STa 인터페이스(116)를 종단한다. TWAP(164)는 WLAN AN(110)과 3GPP AAA 서버(118)(또는 로밍의 경우에 프록시) 사이에 AAA 정보를 중계한다. TWAP(164)는 TWAG(160)에게 계층 2 접속 및 분리 이벤트들의 발생을 알릴 수 있다. TWAP(164)는 UE 가입 데이터(IMSI를 포함함)와 UE MAC 주소의 바인딩을 수립하고 이러한 정보를 TWAG(160)에 제공할 수 있다.

기존의 시스템들에서의 TWAN을 통한 인증 및 보안

기존의 시스템들에서, UE(162)는 3GPP 및 비-3GPP WLAN 액세스 모두에 대해 USIM 기능들을 이용할 수 있다. 인증 및 보안을 위한 처리는 그 내용 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는 3GPP TS 23.402의 섹션 4.9.1에 기술되어 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, WLAN을 통해 발생하는 것과 같은 비-3GPP 액세스 인증은 액세스 제어에 사용되는 프로세스를 정의하고, 따라서 가입자가 EPC 네트워크와 상호 연동되는 비-3GPP IP 액세스의 리소스들에 접속하여 이를 사용하는 것을 허용하거나 거부한다. 비-3GPP 액세스 인증 시그널링은 UE와 3GPP AAA 서버(118) 및 HSS(170) 사이에서 실행된다. 이 인증 시그널링은 AAA 프록시들을 통과할 수 있다.

신뢰할 수 있는 3GPP 기반 액세스 인증은 STa 기준 포인트(116)를 통해 실행된다. 3GPP 기반 액세스 인증 시그널링은 IETF 프로토콜, 예를 들어, 확장 가능 인증 프로토콜(EAP)에 기초한다. STa 인터페이스(116) 및 다이어미터 애플리케이션은 신뢰할 수 있는 비-3GPP 액세스를 통한 EPC 액세스를 위해 UE(162)를 인증 및 허가하는 데 사용된다. 그 내용 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는 3GPP TS 29.273은 STa 인터페이스에서 현재 지원되는 표준 TWAN 절차들을 기술한다.

기존의 시스템들에서의 TWAN을 통한 IP 주소 할당

GTP 기반 TWAN을 통한 EPC 액세스를 위해, 새로운 PDN 연결이 TWAN(112)을 통해 EPC(114)와 수립될 때 IPv4 주소 및/또는 IPv6 프리픽스가 UE(162)에 할당된다. 로컬 네트워크 트래픽 및/또는 직접 인터넷 오프로드를 위해 TWAN(112)에 의해 별도의 IP 주소가 또한 할당될 수 있다.

TWAN(112)을 통해 EPC(114)를 통한 PDN 연결성을 위해, TWAN(112)은 EAP/다이어미터 또는 WLCP 시그널링을 통해 관련된 PDN 정보를 수신한다. TWAN(112)은 GTP 세션 생성 요청(Create Session Request)을 통해 PGW(122)로부터 UE(162)에 대한 IPv4 주소를 요청할 수 있다. IPv4 주소는 GTP 세션 생성 응답(Create Session Response)을 통해 GTP 터널 수립 동안 TWAN(112)으로 전달된다. UE(162)가 DHCPv4를 통한 PDN 연결성을 위한 IPv4 주소를 요청하면, TWAN(112)은 수신된 IPv4 주소를 DHCPv4 시그널링 내에서 UE(162)로 전달한다. IPv6에 대해서도 대응하는 절차들이 정의되어 있다.

LTE를 통한 액세스를 위한 기존의 절차들

3GPP LTE 액세스를 위해, UE(162)는 EPC 네트워크(114)로의 그것의 초기 접속의 일부로서 PDN 연결을 자동적으로 트리거한다. UE(162)는 필요에 따라 추가 PDN 연결들을 수립할 수 있다.

접속 절차의 주요 목적은 UE(162)가 자신이 가입한 서비스를 수신하기 위해 네트워크에 등록하는 것이다. 접속 절차는 사용자의 아이덴티티를 확인하고, 수신이 허용되는 서비스들을 식별하고, (예를 들어, 데이터 암호화를 위한) 보안 파라미터들을 수립하고, UE의 초기 위치를 네트워크에 통지한다(예를 들어, 페이징될 필요가 있는 경우). 또한, 오늘날의 사용자들에 의해 기대되는 "올웨이즈-온(always-on)" 네트워크 연결성을 지원하기 위해, LTE 표준들은 접속 절차의 일부로서 디폴트 PDN 연결의 수립을 지정한다. 이 디폴트 연결을 위한 무선 자원들은 비활성 기간들 동안 해제될 수 있지만, 연결의 나머지는 그대로 유지되며 UE 서비스 요청들에 응답하여 무선 자원들을 재할당함으로써 종단 간 연결이 신속하게 재수립될 수 있다.

UE(162)가 (H)eNB LTE 액세스 네트워크(130)를 통해 EPC(114)에 접속을 시도할 때, 그것은 먼저 (H)eNB LTE 액세스 네트워크(130)와의 RRC 연결을 수립하고 RRC 시그널링 내에 접속 요청(접속 요청)을 캡슐화한다. 그 후 (H)eNB LTE 액세스 네트워크(130)는 그 접속 요청을 S1-MME 인터페이스(132)상의 S1-AP 시그널링을 통해 MME(134)에 전송한다. MME(134)는 UE(162)를 인증하고 EPC(114)로의 접속을 허용하기 위해 S6a 인터페이스(172)를 통해 HSS(170)로부터 가입 정보를 검색한다.

UE(162)를 성공적으로 인증한 후, MME(134)는 SGW(138)를 선택하고(예를 들어, (H)eNB LTE 액세스 네트워크(130)와의 근접성에 기초하여), 또한 PGW(122)를 선택한다(예를 들어, UE(162)에 의해 요청된 특정 APN 또는 HSS(170)로부터 검색된 디폴트 APN에 기초하여). MME(134)는 S11 인터페이스(174)를 통해 SGW(138)와 통신하고 PDN 연결의 생성을 요청한다. SGW(138)는 시그널링을 실행하여 S5 인터페이스(140)를 통해 지정된 PGW(122)와의 GTP 사용자 평면 터널을 수립한다.

"GTP 제어" 시그널링은 MME(134)와 (H)eNB(130) 사이의 S1-AP 프로토콜 내에서 발생한다. 이것은 궁극적으로 (H)eNB(130)와 SGW(138) 사이의 S1-U 인터페이스(136)상의 GTP 사용자 평면 터널의 수립을 야기한다. 따라서 UE(162)와 PGW(122) 사이의 PDN 연결을 위한 경로는 (H)eNB(130) 및 SGW(138)를 통해 완성된다.

TWAN을 통한 EPC 액세스를 위한 기존의 절차들

TWAN(112)을 통해 통신이 발생하는 기존의 시스템들에서, UE(162) 인증 및 EPC(114) 접속은 UE(162)와 3GPP AAA 서버(118) 사이의 EAP 시그널링을 통해 달성된다.

PDN 연결성 서비스는 TWAN(112)과 PGW(122) 사이의 S2a 베어러(들)(120)와 연계된, UE(162)와 TWAN(112) 사이의 포인트-투-포인트 연결성에 의해 제공된다. LTE 모델과 달리, WLAN 무선 자원들은 EPC 관점에서 "올웨이즈-온"이다. 즉, 임의의 절전 최적화가 WLAN 내에서 IEEE 802.11 절차들을 사용하여 투명하게 처리된다.

UE(162)가 TWAN(112)을 통해 EPC(114)에 접속하려고 시도할 때, 그것은 먼저 WLAN(110)과의 계층 2 연결을 수립하고 EAPoL 시그널링 내에 EAP 메시지들을 캡슐화한다. WLAN(110)은 TWAP(164)에 EAP 메시지들을 전송하고, TWAP(164)는 다이어미터 시그널링 내에 그 메시지들을 캡슐화하고 STa 인터페이스(116)를 통해 3GPP AAA 서버(118)에 그 메시지를 전송한다. 3GPP AAA 서버(118)는 UE(162)를 인증하고 EPC(114)로의 접속을 허용하기 위해 SWx 인터페이스(180)를 통해 HSS(170)로부터 가입 정보를 검색한다.

3GPP 릴리스 11의 경우, 3GPP AAA 서버(118)는 또한 HSS(170)에 제공된 디폴트 PDN으로의 PDN 연결을 수립하기 위해 STa 인터페이스(116)를 통해 TWAN(112)에 정보를 제공한다. 그 후 TWAN(112)은 GTP 제어 평면(GTP-C) 및 사용자 평면(GTP-U) 프로토콜을 S2a 인터페이스(120)를 통해 PGW(122)를 향해 직접 사용함으로써, TWAN(112)을 통해 UE(162)와 PGW(122) 사이의 PDN 연결을 완성한다.

3GPP 릴리스 12의 경우, SaMOG 페이즈-2 작업 항목은 UE가 개시한 PDN 연결성, 다중 PDN 연결성 및 끊김 없는 시스템 간 핸드오버를 위한 추가 절차들을 정의한다. 단일 PDN 가능 TWAN 시나리오들의 경우, UE가 개시한 PDN 요청들 및 끊김 없는 시스템 간 핸드오버 요청들을 지원하기 위한 EAP 확장들이 정의된다. 다중 PDN 가능 TWAN 시나리오들의 경우, 하나 이상의 UE PDN 연결 요청들 및 끊김 없는 핸드오버 절차들을 가능하게 하기 위해 UE와 TWAN 사이에 WLAN 제어 프로토콜(WLCP)이 정의된다. 그러나, UE 인증을 위해 UE와 3GPP AAA 서버 간에 별도의 절차들이 여전히 이용된다.

HeNB 게이트웨이(HeNB GW)의 기존의 절차들

그 내용 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, 3GPP TS 36.300의 섹션 4.6은 HeNB들 및 HeNB GW들에 의해 지원될 스테이지 2 아키텍처, 기능들 및 인터페이스들을 설명한다. 거기에 설명된 바와 같이, E-UTRAN 아키텍처는 HeNB와 EPC 사이의 S1 인터페이스가 확장 가능한 방식으로 다수의 HeNB를 지원할 수 있도록 홈 eNB 게이트웨이(HeNB GW)를 배치할 수 있다. HeNB GW는 C-평면, 특히 S1-MME 인터페이스에 대한 집중기의 역할을 한다. HeNB GW는 MME에게 eNB로 서 보인다. HeNB GW는 HeNB에게 MME로서 보인다.

UE 접속시 MME의 선택은 HeNB 대신에 HeNB GW에 의해 호스팅된다. HeNB GW는 HeNB와 MME 사이에 제어 평면 데이터를 중계한다. HeNB GW는 HeNB 및 MME 모두와 비-UE 전용 절차들을 종단한다. 비-UE 전용 절차와 연관된 임의의 프로토콜 기능의 범위는 HeNB와 HeNB GW 사이 및/또는 HeNB GW와 MME 사이이다. UE 전용 절차와 연관된 임의의 프로토콜 기능은 HeNB 및 MME 내에만 존재한다. HeNB GW는 옵션으로 HeNB를 향한 그리고 S-GW를 향한 사용자 평면을 종단할 수 있고, HeNB와 S-GW 사이에 사용자 평면 데이터를 중계할 수 있다.

도 2는 기존의 시스템들의 제어 평면에 대한 HeNB GW 프로토콜 스택들을 도시한다. 도시된 바와 같이, 기존의 방법들에 따라서 HeNB GW는 S1-MME 인터페이스를 통해 HeNB 및 MME와 인터페이스한다. S1-MME 인터페이스상의 제어 평면 집중은 MME로의 SCTP 연결의 수를 최소화하는 데 유용하다. 이것은 MME에서의 스케일링/로딩을 개선한다. 예를 들어, HeNB GW와 MME간에 하나의 SCTP/IP 연관을 유지하면서도 HeNB GW와 상이한 HeNB들 간에 다수의 시그널링 스트림을 지원하는 것이 가능하다.

도 3은 기존의 시스템에서의 사용자 평면에 대한 HeNB GW 프로토콜 스택들을 도시한다. 도시된 바와 같이, 기존의 방법들에 따라서 HeNB GW는 S1-U 인터페이스를 통해 HeNB 및 S-GW와 인터페이스한다. HeNB GW에서의 사용자 평면 종단에 의해, SGW와 HeNB GW 사이의 UDP/IP 경로의 수를 감소시키면서도 다수의 GTP 터널을 지원하는 것에 의해 사용자 평면 집중이 수행될 수 있다. 상이한 GTP 터널들은 그들의 TEID들에 의해 구별 가능하다.

통합된 소형 셀 및 WiFi 게이트웨이를 통한 시스템 간 핸드오버 및 다중 연결성

상기 설명이 예시하는 바와 같이, 현재의 관례들에서는, PGW에서 셀룰러 네트워크 및 WiFi 상호 연동이 발생한다. 이것은 기존의 매크로 셀 배치들과 함께 EPC 코어 내로 WiFi 핫스팟들을 상호 연동하기 위한 가장 적게 파괴적인 솔루션으로 간주되었다. 전형적으로 매크로셀 커버리지가 유비쿼터스로 간주되었지만, 기회주의적 WiFi 핫스팟들의 가용성은 간헐적이었다. 이러한 상호 연동은 일반적으로 EPC 코어 내의 디바이스들에 의한 액세스 및 제어를 필요로 하기 때문에 전형적으로 느리다. 또한, 네트워크의 코어에서의 처리에 의존하는 통신은 네트워크 코어와의 사이에 통신이 진행함에 따라 방해받을 가능성이 증가한다. 기존의 모델은 가까운 장래에 예상되는 많은 수의 소형 및 "신뢰할 수 있는" WLAN 배치들에 대해서는 잘 확장되지 않는다.

많은 공동 배치된 소형 셀 및 WiFi 액세스 포인트들의 예상된 배치를 감안할 때, 출원인들은 소형 셀 및 WiFi 액세스 포인트들에 더 근접한 일부 상호 연동 기능을 표준화하는 것이 유익할 것이라는 점에 주목하였다. 일부 이동성 및 다중 액세스 시나리오들에서, 이러한 기능은 액세스 기술들에 걸친 사용자 평면 스위칭 지연들을 감소시키고 MCN을 통한 PGW로의 시그널링의 양을 최소화할 수 있다.

홈 eNodeB 게이트웨이(HeNB GW)는 현재 다수의 HeNB로부터 EPC(MME)를 향한 시그널링 집중(SCTP/IP)을 지원한다. 또한, 이들은 옵션으로 사용자 평면 집중(UDP/IP)을 지원하면서 EPC(SGW)를 향한 패킷 중계 기능을 제공할 수 있다. HeNB GW 표준들은 WiFi 액세스 포인트들과의 상호 작용을 지원하지 않는다. HeNB GW는 Wi-Fi RAT가 아닌 셀룰러 RAT로부터 발신되는 시그널링을 집중시킬 수 있다.

출원인들은 통합된 무선 네트워크들에서의 시스템 간 이동성을 위한 개선된 시스템들 및 방법들을 본 명세서에 개시한다. 특히, 출원인들은 통합된 소형 셀 및 WiFi(ISW) 게이트웨이(GW)를 포함하는 시스템을 개시한다. ISW GW는 이동성 관리 엔티티(MME) 및 서빙 게이트웨이(SGW)와 통합되고 3GPP 액세스 네트워크 및 TWAN 모두와의 인터페이스들을 갖는다. ISW GW는 LTE 네트워크 및 TWAN 모두를 위한 공통 제어 게이트웨이 및 공통 사용자 게이트웨이로서 동작한다. 사용자 장비(UE)는 ISW GW에 의하여 LTE 네트워크 또는 TWAN 중 어느 하나를 통해 패킷 데이터 네트워크(PDN)의 기능들에 액세스할 수 있다. 또한, ISW GW는 UE와 PDN 사이의 기존의 통신 연결이 LTE 네트워크 또는 TWAN 중 하나로부터 다른 하나로 핸드오버되는 것을 가능하게 한다. 또한, ISW GW는 UE와 패킷 네트워크 사이에, 하나는 LTE 네트워크를 통해 하나는 TWAN을 통해, 2개의 통신 경로를 동시에 유지하는 것을 지원한다.

통합된 WLAN 및 LTE 네트워크들에서의 시스템 간 이동성을 위한 아키텍처

도 4는 통합된 WLAN 및 HeNB/LTE 네트워크들에서의 시스템 간 이동성을 제공하기 위한 개선된 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 시스템은 통합된 소형 셀 및 WiFi(ISW) 게이트웨이(GW)(290)를 포함한다. ISW GW(290)는 EPC(214)의 PDN으로의 HeNB(230) 및 WLAN(210) 액세스 모두를 위한 공통 제어 평면 및 사용자 평면을 제공한다.

새로운 인터페이스 "S1a"(292)가 TWAN(212)과 ISW GW(290) 사이의 제어 평면 및 사용자 평면 통신 모두를 지원한다. 도 4의 예시적인 실시예에서, 인터페이스 S1a는 TWAN(212)의 WLAN AN(210)에서 종단한다. S2a 인터페이스(220)는 UE(262)가 ISW-GW를 통해 연결되지 않을 때 발생할 수도 있는 레거시 배치를 지원하기 위해 사용될 수 있다.

ISW GW(290)는 제어 평면 인터페이스 S1-MME(232) 및 사용자 평면 인터페이스 S1-U(236)를 통해 HeNB 네트워크(230)와 인터페이스한다. 예시적인 실시예들에서, ISW GW(290)는 HeNB GW(152)(도 1)에 의해 전통적으로 제공된 기능을 포함한다는 것을 이해할 것이다. ISW GW(290)는 SeGW(157) 및 HeMS(155)(도 1)에 의해 전통적으로 제공된 기능을 더 제공할 수 있다.

ISW GW(290)는 SW-MME' 제어 평면 인터페이스(235)를 통해 MME(234)와 인터페이스하고, S1-U' 사용자 평면 인터페이스(237)를 통해 SGW(238)와 통신한다. 제어 평면 인터페이스 SW-MME'(235)는 실질적으로 종래의 SW-MME 인터페이스들로서 동작하지만, 본 명세서에 설명된 처리를 수용하도록 확장되었다. MME(234)는 ISW GW(290)를 통해 HeNB/WLAN과 SGW(238) 사이의 GTP-U 터널의 셋업을 제어한다. MME(234)는 로컬 조건들 및 정책들에 기초하여 어느 하나의 액세스(HeNB 또는 WLAN)를 통해 단일 PDN으로/으로부터의 ISW GW(290)에서의 "IP 흐름" 이동성을 제어한다.

사용자 평면 인터페이스(S1-U')(237)는 실질적으로 종래의 S1-U 인터페이스들로서 동작하지만, 본 명세서에 설명된 처리를 수용하도록 확장되었다. SGW(238)는 HeNB 및 WLAN 액세스 모두에 관련된 GTP-U 데이터를 처리하지만, SGW(238)는 그것이 WLAN 기반 GTP 패킷들을 운반하고 있다는 것을 반드시 인지하지 않을 수도 있다.

도시된 바와 같이, ISW GW(290)는 상호 연동 기능(IWF)(291)을 포함한다. IWF(291)는 트래픽 관리를 제공하고, 도 5에 관련하여 후술하는 바와 같이 TWAN(212), HeNB(230), MME(234) 및 SGW(238) 사이에 데이터를 라우팅하도록 적응된다.

S1a, S1-MME, S1-MME', S1-U, 및 S1-U' 인터페이스들이 적소에 있음으로써, ISW GW(290)는 HeNB/LTE 네트워크(230) 및 TWAN(212) 액세스 모두를 위한 공통 제어 평면 엔티티 및 사용자 평면 엔티티로서 동작한다. ISW GW(290)는 MME(234)에 의존하여 HeNB/LTE 액세스 네트워크(230) 및 TWAN(212) 액세스를 위한 공통 제어 평면 서비스를 제공하고, SGW(238)에 의존하여 HeNB/LTE 액세스 네트워크(230) 및 TWAN(212) 액세스 모두를 위한 공통 사용자 평면 서비스를 제공한다. 도 8과 관련하여 이하에서 상세하게 기술되는 바와 같이, ISW GW(290) 및 통합된 MME(234) 및 SGW(238)는 사용자 장비(UE)(262)가 HeNB/LTE 네트워크(230) 또는 TWAN(212)을 통해 패킷 데이터 네트워크(PDN)의 기능들에 액세스하는 것을 가능하게 한다. 또한, 도 9 및 도 11과 관련하여 상세히 기술된 바와 같이, UE(262)와 PDN(222) 사이의 기존의 통신 연결은 HeNB/LTE 네트워크(230) 또는 TWAN(212) 중 하나로부터 다른 하나로 핸드오버될 수 있다. 또한, 도 10 및 도 12와 관련하여 후술하는 바와 같이, ISW GW(290) 및 통합된 MME(234) 및 SGW(238)는 UE(262)와 패킷 네트워크(222) 사이에, 하나는 HeNB/LTE 네트워크(230)를 통해 하나는 TWAN(212)을 통해, 2개의 통신 경로를 동시에 유지하는 것을 가능하게 한다.

전술한 바와 같이, 인터페이스들 S1-MME'(235) 및 S1-U'(237)는 이전에 존재하는 인터페이스들 S1-MME 및 S1-U와 일관되게 동작하지만, 본 명세서에 설명된 기능을 제공하도록 확장되었다. SWw', Sta', SWx', 및 S6a' 인터페이스들은 마찬가지로 기존의 프로토콜들과 일관되게 동작하지만, 개시된 기능을 지원하기 위한 추가 정보 요소들로 확장되었다. 확장된 프로토콜들을 갖는 인터페이스들은 아포스트로피(')로 표시된다.

개시된 실시예들의 양태에 따르면, GTPv2-C 및 GTP-U 프로토콜들은, 필요에 따라 적절한 확장들과 함께, 새로운 S1a 인터페이스(292)를 통해 사용될 수 있다. GTPv2-C 기반 확장들은 본 명세서에 설명된 기능들을 구현하기에 충분하다. 대안적인 실시예에서, S1-AP 프로토콜에 기초한 새로운 "S1a-AP" 프로토콜이 GTPv2-C 확장들과 동일한 정보를 전달하도록 정의될 수 있고 UDP/IP 대신 SCTP/IP를 사용할 수도 있다.

예시적인 실시예에서, 신뢰할 수 있는 WLAN과 ISW-GW 사이의 S1a 인터페이스상의 전송 네트워크 연결은 OAM(Operation, Administration, and Maintenance) 절차들에 대한 확장들을 사용하여 수립될 수 있다. 이들 및 다른 OAM 절차들은 이전에 HeNB 구성에 대해 정의된 TR-069 프로토콜들에 대한 신뢰할 수 있는 WLAN 확장들을 통해 구현될 수 있다.

도 5는 ISW GW(290)의 기능 컴포넌트들을 예시하는 블록도를 도시한다. ISW-GW(290)는 HeNB(230)와 MME(234) 사이에 위치한다. ISW-GW(290)는 마치 ISW GW(290)가 MME(234)인 것처럼 HeNB(230)와 통신한다. 즉, ISW GW(290)는 표준 S1-AP 프로토콜을 사용하여 표준 HeNB-MME 메시지를 송신 및 수신한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, ISW GW(290)는 표준 MME 스택을 사용하고 표준 S1-MME 기준 포인트를 통해 HeNB와 통신하는 MME 프록시(510)를 포함한다. MME 프록시의 하나의 기능은 S1-AP를 사용하여 HeNB로부터 정보를 수신하고 이를 ISW GW(290) 내의 처리를 조정하는 상호 연동 기능(IWF)(291)에 공급하는 것이다.

SGW 프록시(512)는 MME 프록시(510)와 유사한 방식으로 동작하지만, 사용자 평면에 대해 그렇게 동작한다.

신뢰할 수 있는 WLAN 인터페이스 또는 프록시(514)는 TWAN 제어 및 사용자 평면들에 대한 프록시로서 동작한다. TWAN 인터페이스(514)의 하나의 기능은 TWAN 사용자/제어 평면들을 IWF로 전달하는 것이다. 예시적인 실시예에서, 제어 평면은 GTPv2-C 터널링 프로토콜을 사용하여 전달될 수 있다. 사용자 평면은 GTP-U 터널 프로토콜을 사용하여 전달될 수 있다. 사용자 및 제어 평면들은 모두 S1a 인터페이스 기준 포인트(212)를 통해 전달된다.

IWF(291)는 ISW 네트워크(ISWN) 프록시(516)를 통해, HeNB(230) 및 WLAN(210) 모두의 제어 평면 정보를 MME(234)로 전달한다. 즉, ISWN 프록시(516)는 IWF(291)로부터의 제어 평면 정보를 S1-MME' 기준 포인트(235)를 통해 MME(234)로 전달할 책임이 있다. MME(234)가 HeNB(230) 및 WLAN(210)에 대한 제어 평면 정보를 수신하면, MME(234)는 트래픽 관리 정책을 적용할 수 있다. 이 정책은 UE(262)에 의해 전달된 ANDSF 정보, UE의 가입에 기초하여 수신된 HSS 정보, 또는 MME(234)에서 인지된 로컬 조건들로부터 유도될 수 있다. IWF(291)는 주로 트래픽 관리 정책을 실행하고 그에 따라 사용자 평면을 HeNB(230) 또는 TWAN(212) 중 어느 하나에 라우팅할 책임이 있다. 다운링크에서, 예를 들어, WiFi 에어 인터페이스가 낮은 혼잡 비율을 가지고 MME(234)가 LTE 에어 인터페이스 대신에 그것을 사용하기로 결정하면, MME(234)는 WiFi 경로를 활성화하기 위해 ISWN 프록시(516)를 통해 IWF(291)에 결정을 송신한다. 그 결과, 사용자 평면은 SGW(238)로부터 IWF(291)에서 수신되고 IWF(291)에 의해 TWAN 인터페이스(514)를 통해 WLAN(210)으로 향하게된다.

예시적인 실시예에서, EPC 아키텍처의 표준 엔티티인 보안 게이트웨이(SeGW)(520)가 ISW-GW(291)에 추가될 수 있다. 그것은 EPC 액세스의 보안을 보장하기 위해 HeNB/TWAN과 ISW-GW 사이의 인터페이스에 배치될 수 있다.

ISW 시스템 간 이동성을 위한 TWAN, MME 및 HeNB-GW 확장들

전술한 바와 같이, 예를 들어 TWAN, MME, 및 HeNB-GW를 포함하는 기존의 시스템 컴포넌트들은 개시된 시스템들 및 방법들을 지원하기 위해 수정되거나 확장되었다.

개시된 시스템들 및 방법들은 3GPP 릴리스 12 SaMOG 페이즈-2 개선들과 일관되게, "다중 PDN 가능" TWAN 시나리오들을 지원한다. 다중 PDN TWAN 시나리오들에서, UE(262) 및 네트워크는 TWAN(212)을 통해 다수의 동시 PDN 연결을 지원할 수 있다. 다중 PDN TWAN 시나리오들의 경우, UE(262)는 3GPP AAA 서버(218)와의 EAP 시그널링을 통해 WLAN 접속 절차를 개시한다. PDN 연결 수립 절차(들)는 TWAN(212)과 WLAN 제어 프로토콜(WLCP) 시그널링을 통해 개시된다.

본 명세서에 개시된 처리를 지원하기 위해, 신뢰할 수 있는 WLAN(210)은 제어 평면에서의 GTPv2-C 및 사용자 평면에서의 GTP-U를 사용하여 "S1a" 인터페이스(292)를 통해 "ISW-가능형" HeNB-GW, 즉 "ISW GW"(290)와 통신한다.

ISW 네트워크 구성 절차들의 일부로서, 관리 시스템은 WLAN(210)을 적절한 보안 게이트웨이(SeGW) 및 ISW GW(290)로 향하게 한다. 간략화를 위해, 이 개시는 도 5에 도시된 바와 같이 SeGW(520)가 ISW-GW(290)와 공동 배치된 것을 고려한다. 독립형 HeNB 및 WLAN의 경우, SeGW와 별개의 보안 연관들이 수립될 수 있다.

개시된 실시예들의 양태에 따르면, UE(262) 및 3GPP AAA 서버(218)에서의 프로토콜 확장들은 ISW GW(290) 가능형 TWAN(212) 시나리오들에서 신뢰할 수 있는 WLAN(210) 액세스를 위해 추가적인 EAP 시그널링 정보의 교환을 지원한다. 또한, UE(262) 및 신뢰할 수 있는 WLAN(212)에서의 프로토콜 확장들은 ISW GW 가능형 TWAN 시나리오들에서의 TWAN 액세스를 위해 SWw 인터페이스상의 추가적인 WLCP 기반 시그널링의 교환을 지원한다.

개시된 실시예들의 또 다른 양태에 따르면, 신뢰할 수 있는 WLAN(210) 및 HeNB-GW(290)는 TWAN(212)과 확장된 HeNB-GW, 즉 ISW GW(290) 사이에 새로운 GTPv2-C 제어 평면 및 GTP-U 사용자 평면 절차들과의 새로운 S1a 인터페이스(292)를 지원하도록 수정되거나 확장되었다.

MME에서의 프로토콜 확장들은 TWAN에서 PDN으로의 연결 및 시스템 간 트래픽 관리를 위한 확장된 S1-AP 절차들을 지원한다.

개시된 시스템들 및 방법들의 예시적인 실시예에서, 인증 및 보안 절차들은, 가능하게는, 몇몇 개선들을 갖는, STa, SWx, 및 S6a 인터페이스를 사용하는 기존의 표준 메커니즘들마다 발생한다. 예를 들어, STa(STa') 인터페이스는 추가 ISW 기반 정보의 교환을 가능하게 하기 위해 3GPP AAA 서버(318)와 TWAN(212) 사이에 확장될 수 있다. 유사하게, HSS(270)와 3GPP AAA 서버(218) 사이의 SWx(SWx') 인터페이스는 추가 ISW 기반 정보의 교환을 가능하게 하도록 확장될 수 있다. 또한, HSS(270)와 MME(234) 사이의 S6a(S6a') 인터페이스는 추가 ISW 기반 정보의 교환을 가능하게 하도록 확장될 수 있다.

프로토콜 아키텍처

상기 논의로부터 언급된 바와 같이, 개시된 시스템들 및 방법들은 기존의 프로토콜들 및 인터페이스들을 사용한다. 그러나, 몇몇 경우들에서, 개시된 처리를 지원하기 위해 기존의 프로토콜들 및 인터페이스들이 확장되었다. 또한, 몇몇 경우들에서, 새로운 프로토콜들 및 인터페이스들이 생성되었다. 도 6은 개시된 실시예들과 일관된 예시적인 프로토콜 스택을 도시한다. 도시된 바와 같이, 확장된 인터페이스 S1-MME'가 MME(234)와 ISW-GW(290) 사이에서 동작한다. S1-MME' 인터페이스를 통해 사용되고, "Ex-S1-AP"로 표시된 S1-AP 프로토콜은 본 명세서에 설명된 바와 같은 처리를 제공하도록 확장될 수 있다. TWAN(212)과 ISW GW(290) 사이에 새로이 제시된 S1a 인터페이스와 관련하여, GTPv2-C 및 UDP/SCTP 프로토콜들은 개시된 처리를 지원하도록 확장될 수 있다.

도 7은 개시된 실시예들과 일관된 예시적인 프로토콜 스택을 도시한다. 예시적인 실시예에서는, S1a 인터페이스(292)가 도입되었고 TWAN(212)을 통해 ISW GW(290) 로의 통신을 위한 사용자 평면상의 인터페이스를 제공한다. 예시적인 시나리오에서, GTP-U 프로토콜은 S1a 인터페이스를 통한 통신을 지원하기 위해 확장될 수 있다. ISW GW(290)와 SGW(238) 사이의 S1-U' 인터페이스(237)는 LTE 및 TWAN 액세스 모두를 지원하도록 확장되었다.

이하의 설명은 개시된 시스템들 및 방법들을 지원하기 위해 기존 다이어미터(Diameter), WCLP, NAS, GTP, 및 S1-AP 프로토콜들에 대해 행해질 수 있는 개선들 중 일부를 예시한다.

다이어미터 프로토콜 확장들

개시된 실시예들의 양태에 따르면, 다이어미터 시그널링은 TWAN(212)이 그의 확장된 기능들을 3GPP AAA 서버(218)로 전달할 수 있도록 확장될 수 있다. 예를 들어, "액세스 타입" 정보 요소는 잠재적인 액세스 타입들 중 하나로서 "ISW-가능형 TWAN"을 포함하도록 확장될 수 있다. TWAN 기능은 또한 ISW GW와의 그의 연결성을 지시한다.

다음의 차트는 개시된 실시예들의 양태들에 통합될 수 있는 다양한 다이어미터 확장들을 요약한다.

WLCP 프로토콜 확장들

일반적으로, 그 내용이 본 명세서에 참고로 포함된, 3GPP TS 24.008에 정의된 NAS 세션 관리(SM) 프로토콜은 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들을 구현하는 데 사용될 수 있는 WLCP 프로토콜을 개시한다. 일 실시예에 따르면, PDP 컨텍스트 활성화 요청/수락/거부 및 PDP 컨텍스트 비활성화/수락 메시지 타입은 설명된 처리를 수용하기 위해 필요에 따라 적응될 수 있다. WLCP 스테이지 3 규격은 3GPP TS 24.244이며, 그 내용 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.

"다중 PDN" 시나리오에서 시스템 간 핸드오버와 관련하여, SaMOG 페이즈-2에 대해 기술된 WLCP 시그널링은 핸드오버될 PDN 연결에 대한 "APN"의 식별과 함께 "핸드오버" 요청 타입의 사용을 지원한다. 시스템 간 다중 연결에 대한 요청의 처리와 관련하여, 연결이 이루어질 PDN 연결에 대한 "APN"을 포함하는 "다중 연결"에 대한 새로운 지시자가 정의될 수 있다.

다음의 차트는 개시된 시스템들 및 방법들의 실시예들에 통합될 수 있는 WCLP 확장들을 요약한다.

NAS 프로토콜 확장들

NAS(non access stratum) 프로토콜과 관련하여, "다중 연결"에 대한 새로운 지시자가 정의된다. UE가 TWAN을 통해 기존의 PDN 연결을 가질 때, UE는 그 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 3GPP TS 23.401에 정의된 LTE 접속 및 PDN 연결 절차들에 대한 확장들을 통해 "다중 액세스 연결"을 요청할 수 있다. 초기 접속 및 핸드오버 지시 이외에, 개시된 시스템들 및 방법들은 다중 연결 지시를 사용할 수 있다.

다음의 차트는 개시된 시스템들 및 방법들의 실시예들에 통합될 수 있는 NAS 확장들을 요약한다.

GTPv2-C 프로토콜 확장들

GTPv2-C 프로토콜도 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들과 관련하여 확장될 수 있다. 예를 들어, GTP-C "세션 요청 생성"의 지시 플래그들은 기존의 "핸드오버 지시" 외에 "다중 연결"에 대한 값을 포함하도록 확장될 수 있다. UE MAC 주소 및 VLAN ID와 같은 추가 정보가 GTPv2-C 시그널링을 통해 ISW GW로 전달될 수도 있다.

다음의 차트는 개시된 시스템들 및 방법들의 실시예들에 통합될 수 있는 gtpV2-C 확장들을 요약한다.

S1-AP 프로토콜 확장들

S1-AP 프로토콜은 GTPv2-C 기반 "세션 생성 요청" 및 "세션 생성 응답" 메시지를 전송하도록 확장될 수 있다. GTP-C "세션 생성 요청"의 지시 플래그들은 "핸드오버" 이외에 "다중 연결"에 대한 값을 포함하도록 확장될 수 있다. 또한, UE MAC 주소 및 VLAN ID와 같은 추가 정보가 MME에 의한 라우팅 결정을 위해 전달될 수 있다.

다음의 차트는 개시된 시스템들 및 방법들의 실시예들에 통합될 수 있는 S1-AP 확장들을 요약한다.

통합된 소형 셀 및 WiFi(ISW) 처리

도 4 내지 도 7과 관련하여 전술한 시스템들은 통합 WLAN 및 HeNB/LTE 네트워크들에서의 시스템 간 이동성을 제공하도록 적응된다. 개시된 예시적인 실시예들은 EPC(214)의 PDN으로의 HeNB(230) 및 WLAN(212) 액세스 모두를 위한 제어 평면 및 사용자 평면 모두를 제공하는 ISW GW(290)를 포함한다. 새로운 인터페이스 "S1a"(292)는 TWAN(212)과 ISW GW(290) 사이의 제어 평면 및 사용자 평면 통신 모두를 지원한다. ISW GW(290)는 SW-MME' 제어 평면 인터페이스(235)를 통해 MME(234)와 인터페이스하고, S1-U' 사용자 평면 인터페이스(237)를 통해 SGW(238)와 통신한다. 제어 평면 인터페이스 SW-MME'(235)는 실질적으로 종래의 SW-MME 인터페이스들로서 동작하지만, WLAN 및 HENB/LTE 액세스 모두를 위한 제어 평면 처리를 수용하도록 확장되었다. 사용자 평면 인터페이스 S1-U'(237)는 실질적으로 종래의 S1-U 인터페이스들로서 동작하지만, HeNB 및 WLAN 액세스 모두에 관련된 GTP-U 데이터를 처리하도록 확장되었다.

도 8 내지 도 12는 도 4 내지 도 7과 관련하여 전술한 바와 같은 예시적인 시스템에 의해 수행되는 예시적인 처리에 대한 흐름도들을 도시한다. 특히, 도 8은 HeNB/LTE 액세스 네트워크(230) 또는 TWAN(212) 중 어느 하나를 통해 패킷 데이터 네트워크(PDN)의 기능들로의 액세스를 사용자 장비(UE)(262)에 제공하는 ISW GW(290) 및 통합된 MME(234) 및 SGW(238)에 관한 처리를 도시한다. 도 9 및 도 11은 HeNB/LTE 액세스 네트워크(230) 또는 TWAN(212) 중 하나로부터 다른 하나로 핸드오버되는 UE(262)와 PDN(222) 사이의 기존의 통신 연결과 관련된 처리에 대한 흐름도들을 도시한다. 도 10 및 도 12는 UE(262)와 패킷 네트워크(222) 사이에, 하나는 HeNB/LTE 액세스 네트워크(230)를 통해 하나는 TWAN(212)을 통해, 2개의 통신 경로를 동시에 유지하는 것을 가능하게 하는 ISW GW(290) 및 통합된 MME(234) 및 SGW(238)와 관련된 처리에 대한 흐름도들을 도시한다.

ISW 게이트웨이를 통한 EPC로의 TWAN 연결성

개시된 시스템들은 TWAN을 통해 PDN으로의 통신 경로를 수립하도록 적응된다. 이 시스템들은 또한 HeNB 네트워크를 통해 시작된 통신 세션을 TWAN으로 핸드오버하도록 적응된다. 마찬가지로, 개시된 시스템들은 HeNB 네트워크 및 TWAN 모두를 통한 통신 경로를 동시에 유지하도록 적응된다. 이들 각각과 관련된 처리가 도 8 내지 도 10과 관련하여 이하에서 논의된다.

ISW 게이트웨이를 통한 EPC로의 초기 연결

UE가 PDN 또는 EPC와 통신할 수 있기 전에, UE는 PDN 또는 EPC에 접속해야 한다. 개시된 시스템들 및 방법들은 TWAN(212)을 통한 접속을 지원한다.

일반적으로, 접속 처리는 UE(262)가 ISW GW(290)를 사용하여 신뢰할 수 있는 WLAN(212)을 통해 EPC(214)에 연결하는 것을 수반한다. 도 8은 TWAN(212)을 통해 개시되는 접속 절차와 관련된 예시적인 처리를 도시하는 흐름도이다. 도 8을 참조하면, 단계 0에서, TWAN(WLAN AN)(212)과 ISW GW(290) 사이에 S1a 전송 네트워크 계층(TNL)이 수립되거나, 수립된 것으로 확인된다. TNL은, 예를 들어, OAM 절차들을 통해 수립될 수 있다.

단계 1에서, UE(262)는 운영자의 신뢰할 수 있는 WLAN 액세스 네트워크(TWAN)(212)의 일부인 WiFi 액세스 포인트(AP)(210)에 연관된다. 예시적인 실시예에서, 연관은 SWw 인터페이스를 통해 표준 IEEE 802.11 절차들과 일관되게 발생한다. UE(262)는 미리 구성된 정보, ANDSF 정책들, ANQP 시그널링 등에 기초하여 이 WiFi AP(210)를 발견하고 그것과의 연관을 시도할 수 있다. UE(262)가 LTE 액세스를 통해 상이한 PDN으로의 진행중인 연결을 이미 가지고 있는 경우, WiFi를 통한 추가된 연결은 MAPCON의 인스턴스로 간주될 수 있으며, 이로써 셀룰러 및 WiFi 액세스의 동시 사용을 통해 다수의 PDN들로의 연결들이 유지된다. 이러한 시나리오는 도 10a 및 도 10b와 관련하여 이하에서 논의된다.

단계 2에서, TWAN(212) 내의 TWAP(264) 기능을 통해 기존의 표준 절차들을 사용하여 EAP 인증이 수행된다. EAP 페이로드는 그 내용 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, TR 23.852 v12.0.0에 기술된 SaMOG 페이즈- 2 솔루션에 따라 WLCP 프로토콜의 사용을 트리거하는 지시를 포함하는 것으로 가정한다.

단계 3에서, UE(262)는 SaMOG 페이즈-2 "WLAN 제어 프로토콜"(WLCP)에 기초하여 PDN 연결을 요청한다. 예시적인 시나리오에서, UE(262)는 그것이 현재 연결되어 있지 않은 PDN으로의 연결을 요청한다. 이 요청은 TWAN(212)의 WLAN AN(210) 기능에서 종단하는 전술한 바와 같은 WLCP 기반 프로토콜을 사용할 수 있다.

단계 4에서, TWAN(212) 내의 WLAN AN(210) 기능은 PDN 연결 요청을 TWAN(212)이 새로 정의된 S1a 인터페이스(292)를 통해 ISW GW(290)로 전달하는 GTPv2-C 기반 세션 생성 요청 메시지로 변환한다.

단계 5에서, ISW GW(290)는 GTPv2-C 세션 생성 요청 메시지를 확장된 S1-MME' 인터페이스(235)를 통해 선택된 MME(234)로 전달한다.

단계 6에서, MME(234)는 SGP(238)에 GTPv2-C 세션 생성 요청 메시지를 생성하여 확장된 S11'("프라임") 인터페이스를 통해 SGW(238)에 송신한다. 예시적인 실시예에서, 메시지는 APN, IMSI, RAT 타입(예를 들어, ISW-WLAN), BSSID, SSID 등을 포함한다.

단계 7에서, SGW(238)는 GTPv2-C 세션 생성 요청 메시지를 생성하여 S5 인터페이스를 통해 선택된 PGW(222)에 송신한다. 예시적인 시나리오에서, 메시지는 RAT 타입이 ISW-WLAN이라는 지시를 포함할 수 있다.

단계 8에서, 동적 정책 및 과금 제어(PCC)가 구현되는 시나리오에서, PGW(222)는 QoS 및 과금 규칙들을 검색하기 위해 세션 수립을 PCRF(Policy and Charging Rules Function)로 전달한다. 그 후, PGW(222)는 검색된 규칙들을 시행할 수 있다. 동적 PCC가 구현되지 않는 시나리오에서, 규칙들은 PGW(222)에서 사전 구성될 수 있다. PGW(222)가 세션 수립을 PCRF로 전달할 때, 그것은 RAT 타입이 ISW-WLAN인 것을 전달한다.

단계 9에서, PGW(222)는 S6b 인터페이스를 사용하여 3GPP AAA 서버(218)를 UE(262)에 대한 연관된 PGW 연결성 정보로 업데이트한다. 또한, 그것은 연관된 SGW(238) 정보를 제공한다. 3GPP AAA 서버(218)는 그 후 SWx 인터페이스를 통해 수신된 정보로 홈 가입자 시스템(HSS)(270)을 업데이트한다.

단계 10에서, PGW(222)는 GTPv2-C 세션 생성 응답 메시지를 S5 인터페이스를 통해 SGW(238)로 전달한다. 이 통신은 GTP 터널 정보, 베어러 파라미터 및 할당된 UE IP 주소를 포함할 수 있다. 통신의 결과로서, PGW(222)와 SGW(238) 사이에 GTP 터널이 수립된다.

단계 11에서, SGW(238)는 GTPv2-C 세션 생성 응답 메시지를 확장된 S11'("프라임") 인터페이스를 통해 MME(234)로 전달한다.

단계 12에서, MME(234)는 GTPv2-C 세션 생성 응답 메시지를 확장된 S1-MME' 인터페이스를 통해 ISW GW(290)로 전달한다. 메시지는 예를 들어 GTP 터널 정보, 베어러 파라미터, 및 할당된 UE IP 주소를 포함할 수 있다.

단계 13에서, ISW GW(290)는 GTPv2-C 세션 생성 응답 메시지를 새로 정의된 S1a 인터페이스(292)를 통해 WLAN AN(210)로 전달한다. 메시지는 요청된 PDN 연결이 성공적으로 수립되었다는 통지를 제공한다.

단계 14에서, WLAN AN(210)은 SWw 인터페이스를 통해 WLCP 기반 프로토콜을 통해 PDN 연결의 성공적인 수립을 UE(262)로 전달한다.

단계 15에서, UE(262)가 이전 단계에서 그의 IPv4 주소를 수신하지 않은 경우, 그것은 DHCPv4를 통해 WLAN AN으로부터 IPv4 주소를 수신할 수 있다. 그 후, WLAN AN(210)은 ISW GW(290) 및 SGW(238)를 통해 UE(262)와 PGW(222) 사이에 패킷들을 라우팅할 수 있다.

HeNB에서 신뢰할 수 있는 WLAN으로의 인트라 ISW GW 핸드오버

일부 경우에, HeNB 연결을 통해 PDN으로의 기존의 통신 경로를 갖는 UE가 기존의 통신 경로로부터 데이터 흐름을 TWAN 연결을 통한 새로운 통신 경로로 핸드오버하는 것이 바람직할 수 있다. 연결 경로를 스위칭하는 프로세스는 "핸드오버"로 지칭될 수 있다. 예시적인 시나리오에서, UE(262)는 UE(262)가 HeNB(230)를 통해 이미 연결되어 있는 PDN과의 연결을 수립하기 위해 TWAN(212) 접속을 개시한다. TWAN(212)을 통해 이 PDN으로의 다른 기존의 연결은 없고, TWAN(212)은 HeNB 연결에 사용된 동일한 ISW GW(290)를 통해 EPC(214)에 연결되어 있는 것으로 가정한다. TWAN(212) 연결이 수립되면, UE(262)는 연관된 HeNB(230) 연결을 해제하고, 그럼으로써 HeNB(230)로부터 TWAN(212)으로의 핸드오버를 완성한다. 예시적인 실시예에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 인트라 ISW GW(290) 최적화를 사용하여, SGW(238) 및 PGW(222)를 향한 기존의 GTP 터널들은 TWAN(212)을 통한 통신을 위해 재사용된다.

도 9a 및 도 9b는 기존의 HeNB(230) 연결로부터 신뢰할 수 있는 WLAN(212) 연결로의 핸드오버를 수행하는 것과 관련된 예시적인 처리를 도시하는 흐름도이다.

도 9a에 도시된 단계 0에서, TWAN(WLAN)(212)과 ISW GW(290) 사이에 S1a 전송 네트워크 계층(TNL) 연결이 수립되거나, 수립된 것으로 확인된다. 예시적인 실시예에서, 연결은 예를 들어, OAM 절차들을 사용하여 수립될 수 있다.

단계 1에서, 예시적인 시나리오에서, UE(262)는 이미 ISW GW(290)를 통해 SGW(238) 및 PGW(222)를 통해 PDN으로의 HeNB(230) 액세스를 사용하고 있다. 예시적인 실시예에서, 그 연결은: 1) UE(262)와 HeNB(230) 사이의 Uu 인터페이스를 통한 LTE 무선 베어러; 2) HeNB(230)와 ISW GW(290) 사이의 S1 인터페이스를 통한 GTP 터널, 3) ISW GW(290)와 SGW(238) 사이의 S1 인터페이스를 통한 GTP 터널, 및 4) SGW(238)와 PGW(222) 사이의 S5 인터페이스를 통한 GTP 터널의 연속(concatenation)으로 구성될 수 있다. 이 시나리오에서, ISW GW(290)는 HeNB GW의 표준 기능을 제공한다.

단계 2에서, UE(262)는 운영자의 TWAN(212)의 일부인 WiFi AP(210)를 발견하고 HeNB(230)로부터 TWAN(212)으로 기존의 PDN 연결을 핸드오버하기로 선택한다. UE(262) 예를 들어, 사전 구성된 정보, ANDSF 정책들, ANQP 시그널링 등을 포함하는 임의의 적절한 정보에 기초하여 이 WiFi AP(210)를 발견하고 그것과의 연관을 시도할 수 있다.

단계 3에서, UE(262)는 SWw 인터페이스를 통해 표준 IEEE 802.11 절차들을 사용하여 WiFi 액세스 포인트(AP)(210)에 연관된다.

단계 4에서, TWAN(212)의 TWAP(264) 기능을 통해 기존의 표준 절차들을 사용하여 EAP 인증이 수행된다. 예시적인 실시예에서, EAP 페이로드는 그 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는 TR 23.852 v12.0.0에 기술된 SaMOG 페이즈-2 솔루션에 따라 WLCP 기반 프로토콜의 사용을 트리거하는 정보를 포함한다.

단계 5에서, UE(262)는 SaMOG 페이즈-2 "WLAN 제어 프로토콜(WLCP)에 기초하여 PDN 연결을 요청한다. 이 요청은 "핸드오버 "가 요청됨을 지시하는 정보뿐만 아니라, HeNB를 통해 존재하는 현재의 PDN 연결에 대한 액세스 포인트 이름(APN)도 포함한다.

단계 6에서, TWAN(212) 내의 WLAN AN(210) 기능은 PDN 연결 요청을 GTPv2-C 기반 세션 생성 요청 메시지로 변환하고 이 메시지를 새로 제안된 S1a 인터페이스(292)를 통해 ISW GW(290)로 전달한다. 예시적인 시나리오에서, 메시지는 "핸드오버" 지시와 함께, APN, IMSI, RAT 타입(예를 들어, ISW-WLAN), BSSID, SSID 등을 포함할 수 있다.

도 9a에 도시된 단계 7에서, ISW GW(290)는 GTPv2-C 세션 생성 요청 메시지를 확장된 S1-MME' 인터페이스(235)를 통해 MME(234)로 전달한다. 예시적인 시나리오에서, 메시지는 "핸드오버" 지시와 함께, APN, IMSI, RAT 타입(예를 들어, ISW-WLAN), BSSID, SSID 등)을 포함할 수 있다.

도 9b를 참조하면, 단계 8 내지 단계 12는 다른 네트워크 요소들에 시스템 간 이벤트들을 통지하도록 동작한다. 이러한 통지 처리는, 예를 들어, 연결을 통해 전달되는 데이터에 대해 적절한 당사자에게 과금하는 것과 관련하여 유용할 수 있다.

단계 8에서, MME(234)는 GTPv2-C 세션 생성 요청 메시지를 생성하여 확장된 S11'("프라임") 인터페이스를 통해 SGW(238)에 송신한다. 기존의 PDN 연결을 위해 사용되고 있는 것과 동일한 SGW(238)가 핸드오버를 구현하는 데 사용된다. 예시적인 시나리오에서, 메시지는 APN, IMSI, RAT 타입(예를 들어, ISW-WLAN, BSSID, SSID 등), 및 요청이 "핸드오버"에 관한 것이라는 지시를 포함할 수 있다.

단계 9에서, SGW(238)는 기존의 APN에 대한 "핸드오버" 지시를 갖는 세션 생성 요청 메시지를 PGW(222)로 전달한다. 기존의 PDN 연결을 위해 사용되고 있는 것과 동일한 PGW(222)가 핸드오버를 구현하는 데 사용된다. PGW(222)가 "핸드오버" 지시를 갖는 세션 생성 요청 메시지를 볼 때, PGW(222)는 SGW(238)와 새로운 것을 생성하기보다는 기존의 GTP 터널을 사용한다. 세션 생성 요청 메시지는 PGW(222)에게 적절한 정책 및 과금이 이루어지도록 액세스 네트워크의 변경을 PCRF에 통지하도록 촉구한다.

PGW(222)는 액세스 네트워크의 변경에 대해 반드시 통지받을 필요는 없기 때문에, PGW(222)로 전달되는 세션 생성 요청 메시지는 옵션일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대안적인 실시예에서, 액세스 네트워크의 변경은 SGW(238)의 과금 레코드들에 기록될 수 있다. SGW(238) 및 PGW(222)의 과금 레코드들은 나중에 요금 청구 시스템에서 조정될 수 있다.

또 다른 실시예에서, SGW(238)는 SGW(238)와 PCRF(294) 사이의 새로운 인터페이스를 통해 액세스 네트워크의 변경을 PCRF(294)에 직접 통지할 수 있다. 이 시나리오에서, PCRF는 필요하다면 PGW를 업데이트 할 수 있다.

다시 도 9b를 참조하면, 단계 10에서, 동적 정책 및 과금 제어(PCC)가 구현된다면, PGW(222)는 QoS 및 과금 규칙들을 검색하기 위해 세션 수립을 PCRF(Policy and Charging Rules Function)(294)로 전달한다. "핸드오버" 지시가 포함되어 있기 때문에, PGW(222)는 PCRF(294)와 함께 PCEF에 의해 개시되는 IP-CAN 세션 수정 절차를 실행하여 시행될 정책 및 과금 규칙들을 획득한다. 그 후 PGW(222)는 이들 규칙을 시행할 수 있다. 동적 PCC가 구현되지 않는다면, 그러한 규칙들은 PGW(222)에서 사전 구성될 수 있다.

단계 11에서, PGW(222)는 GTPv2-C 세션 생성 응답 메시지를 S5 인터페이스를 통해 SGW(238)로 전달한다. 메시지는, 예를 들어, GTP 터널 정보, 베어러 파라미터들, 및 할당된 UE IP 주소를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 메시지는 UE(262)에 대해 이전에 할당된 IP 주소를 포함한다.

단계 12에서, SGW(238)는 GTPv2-C 세션 생성 응답 메시지를 확장된 S11' 인터페이스를 통해 MME(234)로 전달한다. 메시지는 GTP 터널 정보, 베어러 파라미터들, 및 UE(262)에 대해 이전에 할당된 IP 주소를 포함한다.

단계 13에서, MME(234)는 GTPv2-C 세션 생성 응답 메시지를 확장된 S1-MME' 인터페이스(235)를 통해 ISW GW로 전달한다. 메시지는 GTP 터널 정보, 베어러 파라미터들, 및 UE에 대해 이전에 할당된 IP 주소를 포함한다.

단계 14에서, ISW GW(290)는 GTPv2-C 세션 생성 응답 메시지를 새로 제안된 S1a 인터페이스(292)를 통해 WLAN AN(210)으로 전달한다. 메시지는 GTP 터널 정보, 베어러 파라미터들, 및 UE에 대해 이전에 할당된 IP 주소를 포함한다. 이 단계의 완료와 함께, ISW GW(290)와 WLAN AN(210) 사이의 GTP 터널이 수립된다.

단계 15에서, WLAN AN(210)은 SWw 인터페이스를 통해 WLCP 기반 프로토콜을 통해 성공적인 PDN 연결 수립을 UE(262)로 전달한다. 예시적인 실시예에서, 이 통신은 이전에 할당된 UE IP 주소를 포함한다.

단계 16에서, WLAN AN(210)은 ISW GW(290) 및 SGW(238)를 통해 UE(262)와 PGW(222) 사이에 패킷들을 라우팅할 수 있다.

단계 17에서, UE(262)는 UE(262)와 HeNB(230) 사이의 무선 베어러들의 해제를 개시한다.

단계 18에서, UE(262) 및 ISW GW(290)는 TWAN(212) 내의 WLAN AN(210)을 통해서만 연관된 PDN 패킷들을 송신 및 수신한다.

기존의 HeNB와의 TWAN을 통한 인트라 ISW GW 다중 연결

일부 경우에, HeNB(230) 연결을 통해 PDN(222)으로의 기존의 통신 경로를 갖는 UE(262)가 TWAN(212) 연결을 통해 PDN으로의 또 다른 통신 경로를 추가하는 것이 바람직할 수 있다. 기존의 통신 경로에 연결을 추가하는 프로세스는 "다중 연결"을 생성하는 것으로 언급될 수 있다.

예시적인 시나리오에서, UE(262)가 HeNB(230)를 통해 이미 연결되어 있는 ISW GW(290)를 통해 PDN 연결을 수립하기 위해 TWAN(212)을 통해 접속할 때 다중 연결이 수립될 수 있다. TWAN(212) 연결이 수립되면, UE(262)는 양쪽 연결을 유지하고 로컬로 저장된 정책들, 신호 조건들 등에 따라 특정 업링크 IP 트래픽 흐름들의 송신을 TWAN(212) 또는 HeNB(230) 중 어느 하나에 할당한다. 액세스는 패킷별로 변할 수 있지만, 조건이 허용하는 한 안정적인 기간 동안 특정 액세스 선택이 사용될 것으로 기대된다.

제어 평면과 관련하여, MME(234)는 ISW GW(290)에 트래픽 라우팅 정책들을 제공한다. 사용자 평면에서, ISW GW(290)는 수신된 업링크 IP 패킷들에 대한 액세스를 계속 추적하고, 정책에 기초하여, 연관된 다운링크 패킷들을 동일한 경로를 통해 송신할 수 있다. 어느 연결을 이용할지를 결정하는 데 사용되는 정책들은, 예를 들어, 소스 IP 주소, 소스 포트 번호, 목적지 IP 주소, 목적지 포트 번호, 및/또는 예를 들어 TCP, UDP 등과 같은 전송 계층 프로토콜의 대응하는 5-튜플에 기초한 선택을 지시할 수 있다. 대안적인 실시예에서, MME에 의해 제공된 정책이 없는 경우, ISW GW(290)는 예를 들어, 통신 경로들 사이의 부하 균형(load balancing)과 같은, 그 자신의 기준에 기초하여 통신 경로를 선택할 수 있다.

트래픽 라우팅 정책들은 네트워크 관련 기준, UE 관련 기준, 또는 양쪽 모두에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 네트워크 관련 정책들에서, MME(234)는 다른 하나와 비교하여 더 낮은 이용률이 갖는 에어 인터페이스를 선호하기로 결정할 수 있다. 그렇게 함으로써 로드, 부하 균형 목표를 달성한다. 한편, UE 관련 정책들에서, MME(234)는 목표 사용자 서비스 품질(QoS)을 달성하는 특정 에어 인터페이스를 이용하기로 결정할 수 있다.

도 10a 및 도 10b는 TWAN(212) 연결을 기존의 HeNB(230) 연결에 추가함으로써 UE(262)와 PDN(22) 사이의 다중 연결을 생성하는 것과 관련된 예시적인 처리를 도시하는 흐름도를 나타낸다.

도 10a를 참조하면, 단계 0에 도시된 바와 같이, TWAN(WLAN AN)(212)과 ISW GW(290) 사이에 S1a 전송 네트워크 계층(TNL) 연결이 수립되거나, 수립된 것으로 확인된다. 이 연결은 예를 들어, OAM 절차들을 사용하여 수립될 수 있다.

단계 1에서, ISW GW를 통해 특정 PDN으로의 HeNB 액세스를 이용하는 UE의 연결이 수립된다. 예시적인 시나리오에서, 연결은: 1) UE(262)와 HeNB(230) 사이의 Uu 인터페이스를 통한 LTE 무선 베어러; 2) HeNB(230)와 ISW GW(290) 사이의 S1-U 인터페이스를 통한 GTP 터널; 3) ISW GW(290)와 SGW(238) 사이의 S1-U 인터페이스를 통한 GTP-U 터널; 및 4) SGW(238)와 PGW(222) 사이의 S5 인터페이스를 통한 GTP 터널의 연속을 포함한다.

단계 2에서, UE(262)는 운영자의 TWAN(212)에 속하는 WiFi AP를 발견하고 기존의 PDN(222)으로의 다중 액세스 연결을 수립하기로 선택한다. UE(262)는 예를 들어, 사전 구성된 정보, ANDSF 정책들, ANQP 시그널링 등을 사용하는 것을 포함하는 임의의 적절한 방식으로 이 WiFi AP(210)를 발견하고 그것과의 연관을 시도할 수 있다. 하나의 예시적인 시나리오에서, UE(262)는 로컬 정책들 및 예를 들어, 신호 강도, 인지된 정체, 배터리 전력 등과 같은 조건들에 기초하여 다중 액세스 PDN 연결을 개시하도록 결정할 수 있다.

단계 3에서, UE(262)는 운영자의 신뢰할 수 있는 WLAN 액세스 네트워크(TWAN)(212)의 일부인 WiFi 액세스 포인트(AP)(210)에 연관된다. 예시적인 시나리오에서, 이 연관은 SWw 인터페이스를 통한 표준 IEEE 802.11 절차들을 통해 이루어진다.

단계 4에서, 기존의 표준 절차들을 사용하여 EAP 인증이 수행된다. 예시적인 실시예에서, EAP 페이로드는 그 내용 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, TR 23.852 v12.0.0에 기술된 SaMOG 페이즈 2 솔루션에 따라 WLCP 기반 프로토콜의 사용을 트리거하는 지시를 포함한다.

단계 5에서, UE(262)는 SaMOG 페이즈-2 "WLAN 제어 프로토콜(WLCP)에 기초하여 PDN 연결을 요청한다. 예시적인 시나리오에서, UE(262)는 요청에 기존의 HeNB/LTE 연결을 통해 액세스된 특정 PDN에 대한 APN을 포함시킨다. 요청은 HeNB(230)를 통한 액세스를 위해 현재 사용되고 있는 것과 동일한 IP 주소를 TWAN(212)을 통한 PDN(222)으로의 UE(262) 액세스에 할당하기 위해 EPC(214)에 의해 사용될 수 있는 "다중 연결" 지시자를 더 포함할 수 있다.

단계 6에서, TWAN(212) 내의 WLAN AN(210) 기능은 PDN 연결 요청을 GTPv2-C 기반 세션 생성 요청 메시지로 변환하고 이 메시지를 새로 정의된 S1a 인터페이스(292)를 통해 ISW GW(290)로 전달한다. 메시지는 APN, IMSI, 및 RAT 타입(예를 들어, ISW-WLAN, BSSID, SSID 등)을 포함할 수 있다. 요청은 요청이 액세스 라우팅 정책과 함께 "다중 연결"을 수립하기 위한 것임을 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다.

도 10a에 도시된 단계 7에서, ISW GW(290)는 GTPv2-C 기반 세션 생성 요청 메시지를 생성하여 확장된 S1-MME' 인터페이스(235)를 통해 MME(234)에 송신한다. 예시적인 실시예에서, 메시지는 APN, IMSI, 및 RAT 타입(예를 들어, ISW-WLAN, BSSID, SSID 등)을 포함할 수 있다. 요청은 액세스 라우팅 정책과 함께 "다중 연결"을 설정하기 위한 것임을 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다.

도 10b를 참조하면, 단계 8 내지 단계 12는 다른 네트워크 요소들에게 시스템 간 이벤트를 통지하도록 동작한다. 이러한 통지 처리는, 예를 들어, 연결을 통해 전달되는 데이터에 대해 적절한 당사자에게 과금하는 것과 관련하여 유용할 수 있다.

단계 8에서, MME(234)는 GTPv2-C 기반 세션 생성 요청 메시지를 확장된 S11'("프라임") 인터페이스를 통해 SGW(238)로 전달한다. 기존의 PDN 연결을 위해 사용되고 있는 것과 동일한 SGW(238)가 다중 연결을 구현하는 데 사용된다. 예시적인 시나리오에서, 메시지는 APN, IMSI, RAT 타입(예를 들어, ISW-WLAN, BSSID, SSID 등) 및 요청이 "다중 연결"에 관한 것이라는 지시를 포함할 수 있다.

단계 9에서, SGW(238)는 기존의 APN에 대한 "다중 연결" 지시를 갖는 세션 생성 요청 메시지를 PGW(222)로 전달한다. 기존의 PDN 연결을 위해 사용되고 있는 것과 동일한 PGW(222)가 다중 연결의 형성을 구현하는 데 사용된다. PGW(222)가 "다중 연결" 지시를 갖는 세션 생성 요청 메시지를 식별할 때, PGW(222)는 SGW와 새로운 것을 생성하기보다는 기존의 SGW GTP 터널을 사용한다. 세션 생성 요청 메시지는 PGW(222)에게 적절한 정책 및 과금이 이루어지도록 추가적인 TWAN 액세스를 PCRF(294)에 통지하도록 촉구한다.

PGW(222)는 액세스 네트워크의 변경에 대한 지시를 반드시 수신할 필요는 없기 때문에, 세션 생성 요청 메시지를 전달하는 것은 옵션일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대안적인 실시예에서, SGW(238)는 SGW(238)와 PCRF(294) 사이의 새로운 인터페이스를 통해 액세스 네트워크의 변경을 PCRF(294)에 직접 통지할 수 있다. 이 시나리오에서, PCRF(294)는 필요하다면 PGW(222)를 업데이트할 수 있다.

단계 10에서, 동적 정책 및 과금 제어(PCC)가 구현된다면, PGW(222)는 QoS 및 과금 규칙들을 검색하기 위해 TWAN(212) 세션 수립을 PCRF(Policy and Charging Rules Function)(294)로 전달한다. "다중 연결" 지시가 포함되어 있기 때문에, PGW(222)는 PCRF(294)와 함께 PCEF에 의해 개시되는 IP-CAN 세션 수정 절차를 실행하여 시행될 정책 및 과금 규칙들을 획득한다. 그 후 PGW(222)는 이들 규칙을 시행할 수 있다. 동적 PCC가 구현되지 않는다면, 그러한 규칙들은 PGW(222)에서 사전 구성될 수 있다.

단계 11에서, PGW(222)는 GTPv2-C 세션 생성 응답 메시지를 S5 인터페이스를 통해 SGW(238)로 전달한다. 메시지는 예를 들어, GTP 터널 정보, 베어러 파라미터들, 및 할당된 UE IP 주소를 포함할 수 있다. 메시지는 UE에 대해 이전에 할당된 IP 주소를 더 포함한다.

단계 12에서, SGW(238)는 GTPv2-C 기반 세션 생성 응답 메시지를 확장된 S11' 인터페이스를 통해 MME(234)로 전달한다. 메시지는 GTP 터널 정보, 베어러 파라미터들, 및 UE에 대해 이전에 할당된 IP 주소를 포함한다.

단계 13에서, MME(234)는 GTPv2-C 기반 세션 생성 응답 메시지를 확장된 S1-MME' 인터페이스(235)를 통해 ISW GW(290)로 전달한다. 메시지는 GTP 터널 정보, 베어러 파라미터들, 및 UE(262)에 대해 이전에 할당된 IP 주소를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 메시지는 TWAN 또는 HeNB 연결들 중 어느 하나를 통해 데이터를 라우팅하기로 선택할 때 ISW GW(290)에 의해 사용될 수 있는 다중 연결 액세스 라우팅 정책을 더 포함할 수 있다.

단계 14에서, ISW GW(290)는 GTPv2-C 기반 세션 생성 응답 메시지를 새로 제안된 S1a 인터페이스(292)를 통해 TWAN(212) 내의 WLAN AN(210) 기능으로 전달한다. 메시지는 GTP 터널 정보, 베어러 파라미터들, 및 UE(262)에 대해 이전에 할당된 IP 주소를 포함한다. 이 단계의 완료와 함께, ISW-GW(290)와 WLAN AN(210) 사이의 GTP 터널이 수립된다.

단계 15에서, WLAN AN(210)은 SWw 인터페이스를 통해 WLCP 기반 프로토콜을 통해 성공적인 PDN 연결 수립을 UE(262)로 전달한다. 예시적인 실시예에서, 이 통신은 이전에 할당된 UE IP 주소를 포함한다.

단계 16에서, TWAN(212)은 ISW GW(290) 및 SGW(238)를 통해 UE(262)와 PGW(222) 사이에 패킷들을 라우팅할 수 있다.

단계 17에서, UE(262)는 TWAN(212) 또는 HeNB(230) 중 어느 하나를 통해 ISW GW(238)를 통해 PDN(222)에 패킷들을 라우팅할 수 있다. 유사하게, ISW GW(290)는 TWAN(212) 또는 HeNB(230) 중 어느 하나를 통해 UE(262)에 패킷들을 라우팅할 수 있다.

ISW 게이트웨이를 통한 EPC로의 HeNB 연결성

도 4 내지 도 9와 관련한 상기 논의들은 주로 TWAN을 통해 개시된 PDN(222)으로의 연결들에 초점을 맞추었다. 그러나, 개시된 시스템들 및 방법들은 HeNB/LTE 액세스 네트워크를 통해 개시된 연결들에도 적용된다.

ISW GW를 이용한 HeNB를 통한 초기 EPC 접속

개시된 시스템들 및 방법들에서, LTE (H)eNB 액세스 네트워크를 통한 초기 접속은 실질적으로 기존의 3GPP 표준에서 정의된 바와 같이 수행된다. (H)eNB를 통한 초기 접속은 베이스라인 EPC 아키텍처 및 프로토콜들과 함께 표준 MME(234) 및 SGW(238)를 사용한다. 그러나, 통합된 소형 셀 및 WiFi 액세스를 위한 개시된 시스템들 및 방법들에서, 기존의 처리로부터의 하나의 일탈은 MME(234)가 초기 LTE 액세스를 위해 ISW-가능형 SGW(238)를 할당할 수 있는 능력이다. MME(234)는 S6a 인터페이스를 통해 HSS(270)에 의해 제공되는 확장된 정보의 일부로서 이 정보를 알게 된다.

TWAN에서 HeNB로의 UE에 의해 개시된 인트라 ISW GW 핸드오버

HeNB/LTE 연결에서 TWAN 연결로의 인트라 SGW 핸드오버를 위한 프로세스는 도 9와 관련하여 전술되었다. 개시된 시스템들 및 방법들은 마찬가지로 TWAN 연결에서 HeNB/LTE 연결로의 핸드오버를 지원하도록 적응된다. 도 11a 내지 도 11c는 TWAN 연결에서 LTE 연결로의 핸드오버 절차와 관련하여 수행되는 예시적인 처리를 나타낸다.

3GPP 표준은 다음과 같은 2가지 형태의 인트라-시스템 LTE 핸드오버(예를 들어, 하나의 eNB 통신 경로로부터 또 다른 eNB 통신 경로로의 핸드오버)를 지원한다: 1) S1 기반 핸드오버; 및 2) X2 기반 핸드오버. 핸드오버가 수행되어야 하고 상이한 SGW들이 소스 및 타킷 eNB들을 서빙하는 상황에서, 요구되는 SGW "재배치" 절차가 또한 지정된다. 인트라-LTE 핸드오버들은 일반적으로 네트워크에 의해 개시되며, 통상적으로 (H)eNB에 보고된 UE 측정들에 기초한다.

시스템 간 LTE 핸드오버와 관련하여, 현재의 3GPP 표준들에 따라, 시스템 간 핸드오버들(예를 들어, TWAN 연결로부터 eNB 연결로의 핸드오버)가 UE에 의해 개시된다. 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들에서, HeNB/WLAN 핸드오버들은 S1a 인터페이스(292)를 이용할 수 있다.

예시적인 시나리오에서, UE와 TWAN 사이의 WLAN 링크, TWAN과 ISW GW 사이의 GTP 터널, ISW GW와 SGW 사이의 GTP 터널, 및 SGW와 PGW 사이의 또 다른 GTP 터널의 연속을 통해 PDN 연결이 이미 존재하는 것으로 가정할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 핸드오버 절차는 ISW GW로부터 UE 로의 터널의 부분을 HeNB를 통한 새로운 터널 부분으로 대체하면서, 기존의 터널의 부분들(예를 들어, SGW 및 PGW를 향한 GTP 터널들)을 재사용한다.

HeNB 연결이 수립되면, MME는 연관된 TWAN 연결을 해제함으로써 TWAN으로부터 HeNB 로의 핸드오버를 완료한다. 그러나, 이 개시에서의 인트라 ISW GW 최적화들에 기초하여, SGW 및 PGW를 향한 GTP 터널들이 재사용된다.

도 11a 내지 도 11c는 TWAN(212)으로부터 HeNB(230) 로의 인트라 ISW GW 핸드오버와 관련된 예시적인 처리의 흐름도를 도시한다.

도 11a를 참조하면, 단계 1에서, UE(262)는 전술한 바와 같이 TWAN(212)을 사용하여 ISW GW(290)를 통해 PGW(222)에 연결한다. 예시적인 실시예에서, 연결은: 1) UE와 TWAN 사이의 SWw 인터페이스를 통한 WLAN 링크; 2) TWAN과 ISW GW 사이의 새로 제안된 S1a 인터페이스를 통한 GTP 터널; 3) ISW GW와 SGW 사이의 S1 인터페이스를 통한 GTP 터널; 및 4) SGW와 PGW 사이의 S5 인터페이스를 통한 GTP 터널의 연속을 포함한다. UE(262)의 TWAN-ISW GW-SGW 연결 정보는 HSS(270)에 저장될 수 있다.

단계 2에서, UE(262)는 그의 현재의 PDN(222) 연결을 TWAN(212)으로부터 HeNB(230)로 이전(즉, 핸드오버)하기로 결정하거나 선택한다. 예시적인 실시예에서, UE(262)는 액세스 네트워크 발견 및 선택 기능(ANDSF) 정책들을 사용하여 행동 방침을 결정할 수 있다.

단계 3에서, UE(262)는 접속 요청 메시지를 생성하여 HeNB(230)를 통해 MME(234)로 전달한다. 예시적인 실시예에서, 메시지는 접속 타입 및 액세스 포인트 이름(APN)을 포함한다. APN은 TWAN(212) 내의 PDN(222) 연결들에 대응하는 가능하게는 몇몇 APN들 중 어느 하나 일 수 있다. 메시지는 요청이 "핸드오버"를 위한 것이라는 지시를 더 포함할 수 있다. 메시지는 HeNB(230)에 의해 ISW GW(290)를 통해 MME(234)에 라우팅된다.

단계 4에서, MME(234)는 HSS(270)와 연락하여 UE(262)를 인증한다.

단계 5에서, 성공적인 인증 후에, MME(234)는 위치 업데이트 절차를 수행하고 HSS(270)로부터 가입자 데이터 검색을 수행한다. 요청이 핸드오버를 위한 것인 경우에, MME(234)로 전달된 PGW(222) 주소는 MME의 PDN 가입 컨텍스트에 저장된다. MME(234)는 HSS(270)로부터 획득된 가입자 데이터를 통해 UE의 TWAN PDN 연결에 대한 정보를 수신한다. 예시적인 실시예에서, HSS(270)는 MME(234) 및 SGW(238)를 "ISW-가능형"으로 식별하는 정보를 포함한다. 대안적으로, UE(262)는 TWAN(212)과 인증하였지만, UE(262)는 업데이트된 가입자 정보를 MME(234)로 송신하도록 HSS(272)를 트리거했을 수 있다.

도 11b를 참조하면, 단계 6 내지 단계 10은 다른 네트워크 요소들에게 시스템 간 이벤트들을 통지하도록 동작한다. 이러한 통지 처리는, 예를 들어, 연결을 통해 전달되는 데이터에 대해 적절한 당사자에게 과금하는 것과 관련하여 유용할 수 있다.

단계 6에서, MME(234)는 APN, SGW, 및 PGW를 선택한다. HeNB(230)가 TWAN(212)과 동일한 SGW(238)에 의해 서빙될 수 있는 경우에, MME(234)는 (IMSI, MME 컨텍스트 ID, PGW 주소, APN, 및 "핸드오버" 지시를 포함하는) 세션 생성 요청 메시지를 생성하여 선택된 SGW(238)로 전달한다.

단계 7에서, SGW(238)는 세션 생성 요청("핸드오버" 지시) 메시지를 PGW(222)로 전달한다. 기존의 PDN(222) 연결의 인트라-SGW 핸드오버가 수행되고 있는 시나리오에서, 동일한 PGW(222)가 사용된다. 따라서, PGW(222)가 시스템 간 "핸드오버" 지시 및 TWAN과의 기존의 세션에 따른 것과 동일한 APN을 갖는 세션 생성 요청 메시지를 볼 때, PGW(222)는 SGW와 새로운 것을 생성하기보다는 기존의 GTP 터널을 사용한다. 이 메시지는 PCRF(294)에 액세스의 변경을 통지하여 적절한 정책 및 과금이 이루어지도록 한다.

단계 8에서, "핸드오버" 지시가 포함되기 때문에, PGW(222)는 PCRF(294)와 함께 PCEF에 의해 개시되는 IP-CAN 세션 수정 절차를 실행하여 시행될 정책 및 과금 규칙들을 획득한다.

단계 9에서, PGW(222)는 세션 생성 응답 메시지로 SGW(238)에 응답한다. 예시적인 실시예에서, 메시지는 TWAN(212) 액세스를 위해 UE(262)에 할당된 IP 주소 또는 프리픽스를 포함한다. 메시지는 또한 TWAN(212)을 통해 PDN 연결을 위해 할당된 과금 ID를 포함할 수 있다.

단계 10에서, SGW(238)는 세션 생성 응답 메시지를 MME(234)에 회신한다. 메시지는, 예를 들어, UE의 IP 주소를 포함한다.

도 11c를 참조하면, 단계 11에서, MME(234)는 ISW GW(290)를 통한 초기 컨텍스트 요청을 통해 HeNB(230)와 SGW(238) 사이의 액세스 베어러 수립을 개시한다. 이에 따라 UE(262)와 HeNB(230) 사이의 무선 베어러 수립이 이루어진다.

단계 12에서, HeNB(230)는 초기 컨텍스트 설정 응답을 ISW GW(290)를 통해 MME(234)로 전달한다.

단계 13에서, MME(234)는 베어러 삭제 요청을 ISW GW(290)를 통해 TWAN(212)으로 전달함으로써 TWAN(212) 자원 할당 비활성화를 개시한다. TWAN(212)은 WLCP 기반 PDN 분리 요청 메시지를 이용하여 UE-TWAN 연결을 해제한다.

단계 14에서, UE(262)는 TWAN(212)에 WLCP 기반 PDN 분리 수락 메시지를 통한 해제를 확인 응답하고 WLAN 연결을 해제한다. TWAN(212)은 베어러 삭제 응답을 ISW GW(290)를 통해 MME(234)에 송신함으로써 TWAN 연결의 해제를 지시한다.

기존의 TWAN과의 HeNB를 통한 인트라 ISW GW 다중 연결

일부 경우에, TWAN 연결을 통해 PDN으로의 기존의 통신 경로를 갖는 UE가 HeNB 연결을 통해 PDN으로의 또 다른 통신 경로를 추가하는 것이 바람직할 수 있다. 기존의 통신 경로에 연결을 추가하는 프로세스는 "다중 연결"을 생성하는 것으로 언급될 수 있다.

예시적인 시나리오에서, UE(262)가 TWAN(212)을 통해 이미 연결되어 있는 PDN(222)과의 PDN 연결을 수립하기 위해 HeNB(230)를 통해 접속할 때 다중 연결이 수립될 수 있다. 예시적인 실시예에서, MME(234)는 UE의 TWAN(212) 연결에 의해 사용되고 있는 것과 동일한 SGW(238)를 HeNB(230) 연결을 위해 할당한다. 예시적인 시나리오에서, HSS 기반 정책들은 양쪽 연결을 통해 특정 IP 데이터 흐름들을 처리하는 데 사용될 수 있다.

예시적인 시나리오에서, ISW GW(290)는 이미 동일한 PDN으로의 TWAN(212) 연결을 통해 UE(262)를 서빙하고 있다. HeNB(230) 연결이 수립되면, UE(262)는 양쪽 연결을 유지하고 로컬로 저장된 정책들, 신호 조건들 등에 따라 특정 업링크 IP 트래픽 흐름들의 송신을 TWAN(212) 또는 HeNB(230) 중 어느 하나에 할당한다. 특정 연결, 즉, TWAN 또는 HeNB는 패킷별로 변할 수 있지만, 조건이 허용하는 한 안정적인 기간 동안 전형적으로 특정 액세스 연결이 사용될 것으로 기대된다. 예시적인 실시예에서, MME(234)에 의해 제공된 정책에 기초하여, ISW GW(290)는 수신된 업링크 IP 패킷들에 대한 통신 경로를 계속 추적하고 동일한 통신 경로를 통해 연관된 다운링크 패킷들(예를 들어, 대응하는 5-튜플에 기초하여)을 송신한다. 또 다른 실시예에서, MME에 의해 제공된 정책이 없는 경우, ISW GW(290)는 예를 들어, 부하 균형과 같은, 그 자신의 기준에 기초하여 어느 하나의 액세스를 통해 다운링크 패킷들을 송신할 수 있다. MME(234) 및 ISW GW(290)는 TWAN에서 PDN으로의 연결 절차의 일부로서 이전에 액세스 라우팅 정책을 수신했을 수 있다.

도 12a 내지 도 12c는 TWAN(212) 및 HeNB(230) 모두를 통해 다중 연결을 형성하는 것과 관련된 예시적인 처리를 도시하는 흐름도를 나타낸다.

도 12a를 참조하면, 도시된 바와 같이, 단계 1에서, UE(262)는 TWAN(212) 및 ISW GW(290)를 통해 PGW(222)로의 수립된 데이터 연결을 갖는다. 이 연결은: 1) UE와 TWAN 사이의 SWw 인터페이스를 통한 WLAN 링크; 2) TWAN과 ISW GW 사이의 새로 제안된 S1a 인터페이스를 통한 GTP 터널; 3) ISW GW와 SGW 사이의 S1 인터페이스를 통한 GTP 터널; 및 4) SGW와 PGW 사이의 S5 인터페이스를 통한 GTP 터널의 연속을 포함한다. UE(262)의 TWAN-ISW GW-SGW 연결 정보는 HSS(270)에 저장될 수 있다.

단계 2에서, UE(262)는 HeNB(230)를 발견하고 기존의 PDN(222)으로의 다중 액세스 연결을 수립하기로 결정하거나 선택한다. UE(262)는 다중 포인트 연결을 형성하기로 결정하는 데 ANDSF 정책들에 의존할 수 있다.

단계 3에서, UE(262)는 MME(234)에 접속 요청 메시지를 송신한다. 이 메시지는, 예를 들어, 접속 타입 및 APN을 포함할 수 있다. 기존의 PDN(222)으로의 다중 액세스 연결의 경우, "다중 연결" 접속에 대한 새로운 지시가 전달된다. "다중 연결" 접속을 위해, UE(262)는 TWAN(212) 내에 기존의 PDN 연결들에 대응하는 APN들 중 어느 하나를 포함한다. 메시지는 HeNB(230)에 의해 ISW GW(290)를 통해 MME(234)에 라우팅된다.

단계 4에서, MME(234)는 HSS(270)와 연락하여 UE(262)를 인증한다.

단계 5에서, 성공적인 인증 후에, MME(234)는 위치 업데이트 절차를 수행하고 HSS(270)로부터 가입자 데이터 검색을 수행한다. MME(234)로 전달된 PGW(222) 주소는 MME의 PDN 가입 컨텍스트에 저장된다. MME(234)는 HSS(270)로부터 검색된 가입자 데이터를 통해 UE의 TWAN PDN 연결에 대한 정보를 수신한다.

도 12b를 참조하면, 단계 6 내지 단계 10은 다른 네트워크 요소들에게 시스템 간 이벤트들을 통지하도록 동작한다. 이러한 통지 처리는, 예를 들어, 연결을 통해 전달되는 데이터에 대해 적절한 당사자에게 과금하는 것과 관련하여 유용할 수 있다.

단계 6에서, MME(234)는 APN, SGW, 및 PGW를 선택한다. HeNB(230)가 TWAN(212)과 동일한 SGW(238)에 의해 서빙될 수 있는 경우에, MME(234)는 (IMSI, MME 컨텍스트 ID, PGW 주소, APN, 및 "다중 연결" 지시를 포함하는) 세션 생성 요청 메시지를 생성하여 선택된 SGW(238)로 전달한다.

단계 7에서, SGW(238)는 세션 생성 요청("다중 연결" 지시) 메시지를 PGW(222)로 전달한다. 기존의 PDN으로의 인트라 ISW GW(290) 다중 액세스 연결이 수행되고 있는 시나리오에서, 동일한 PGW(222)가 사용된다. 따라서, PGW(222)가 "다중 연결" 지시, 및 TWAN과의 기존의 세션에 따른 것과 동일한 APN을 갖는 세션 생성 요청 메시지를 식별할 때, PGW(222)는 SGW(238)와 새로운 것을 생성하기보다는 기존의 GTP 터널을 사용한다. 이 메시지는 PCRF(294)에 액세스의 변경을 통지하여 적절한 정책 및 과금이 이루어지도록 한다.

단계 8에서, "다중 연결" 지시가 포함되기 때문에, PGW(222)는 PCRF(294)와 함께 PCEF에 의해 개시되는 IP-CAN 세션 수정 절차를 실행하여 시행될 정책 및 과금 규칙들을 획득한다.

단계 9에서, PGW(222)는 세션 생성 응답 메시지로 SGW(238)에 응답한다. 예시적인 실시예에서, 메시지는 TWAN(212) 액세스를 위해 UE(262)에 할당된 IP 주소 또는 프리픽스를 포함한다. 메시지는 또한 TWAN(212)을 통해 PDN 연결을 위해 할당된 과금 ID를 포함할 수 있다.

단계 10에서, SGW(238)는 세션 생성 응답 메시지를 MME(234)에 회신한다. 메시지는, 예를 들어, UE(262)의 IP 주소를 포함한다.

도 12c를 참조하면, 단계 11에서, MME(234)는 ISW GW(290)를 통한 초기 컨텍스트 요청을 통해 HeNB(230)와 SGW(238) 사이의 액세스 베어러 수립을 개시한다. 이에 따라 UE(262)와 HeNB(230) 사이의 무선 베어러 수립이 이루어진다.

단계 12에서, HeNB(230)는 초기 컨텍스트 설정 응답을 ISW GW(290)를 통해 MME(234)로 전달한다.

단계 13에서, UE(262)는 TWAN(212) 또는 HeNB(230) 중 어느 하나를 통해 ISW GW(290)를 통해 PDN에 패킷들을 라우팅할 수 있다. 유사하게, ISW GW(290)는 TWAN(212) 또는 HeNB(230) 중 어느 하나를 통해 UE(262)에 패킷들을 라우팅할 수 있다.

ISW-GW를 통한 신뢰할 수 없는 WLAN과의 3GPP 상호 연동

전술한 예시적인 실시예들에서, WLAN은 신뢰할 수 있는 WLAN인 것으로 설명된다. 그러나, 대안적인 실시예들은 신뢰할 수 없는 WLAN들을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.

도 13은 신뢰할 수 없는 WLAN(1310)을 포함하는 예시적인 시스템 실시예의 네트워크 도면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 신뢰할 수 없는 WLAN(1310)은 ePDG(1312) 및 ISW-GW(290)를 통해 EPC(214)에 액세스할 수 있다. ePDG(1312)는 신뢰할 수 없는 UE(262) 및 PDN GW(222) 사이의 중간 엔티티로서 동작한다. ePDG(1312)는 IPSec 터널을 통해 UE(262)와 통신한다. ePDG(1312)는 GTP-U 터널 프로토콜을 사용하여 S2b 인터페이스를 통해 PDN GW(222)와 통신한다.

인터페이스 S1b는 ePDG(1312)와 ISW GW(290) 사이에 배치된다. 예시적인 실시예에서, S1b 인터페이스를 통해 전달되는 제어 및 데이터 평면들은 각각 GTPv2-C 및 GTP-U 프로토콜들이다. 제어 평면에 관련하여, 그리고 이전에 제안된 S1a 인터페이스와 유사하게, "세션 생성 요청/응답" 메시지들이 S1b 인터페이스를 통해 전송되고 TWAN(212)에서 사용하기 위해 전술한 것과 동일한 정보를 전달한다(WLAN AN(210)에서 ISW GW(290)으로). 사용자 평면에 관련하여, ISW GW(290)와 ePDG(1312) 사이에 GTP 터널들이 수립된다. 표준 IPSec 터널이 표준 IKEv2 프로토콜을 사용하여 ePDG(1312)와 UE(262) 사이에 수립될 수 있다.

아래의 차트는 신뢰되는 WLAN들을 포함하는 실시예들과 신뢰할 수 없는 WLAN들을 포함하는 실시예들 사이의 유사점들 및 차이점들을 강조한다. 이 차트는 프로토콜들, 인터페이스들, 및 메시지들과 관련하여 신뢰할 수 있는 WLAN과 신뢰할 수 없는 WLAN 사이의 유사점들을 예시한다. 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예들에서, UE 인증 절차는 TWAN 실시예에서의 EAP 절차를 사용하여 수행되는 반면, IKEv2 절차는 신뢰할 수 없는 WLAN 실시예에 대해 사용된다. 신뢰할 수 없는 WLAN 실시예와 관련하여, UE(262)는 EAP 메시지들을 IKEv2를 통해 ePDG(1312)에 송신한다는 것을 이해할 것이다. ePDG는 IKEv2를 통해 UE로부터 수신된 EAP 메시지들을 추출하여 3GPP AAA 서버(218)에 송신한다.

아래의 차트에서 언급된 바와 같이, UE 연결성을 수립하는 것과 관련하여, WLCP 프로토콜은 신뢰할 수 있는 WLAN을 포함하는 예시적인 실시예들에서 사용되는 반면, IKEv2 프로토콜은 신뢰할 수 없는 WLAN을 포함하는 실시예들에서 UE와 ePDG 사이에 IPSec 터널을 수립하는 데 사용된다.

코어 네트워크 연결성에 관련하여, 신뢰할 수 있는 WLAN 및 신뢰할 수 없는 WLAN을 포함하는 실시예들은 유사한 방식으로 동작한다. 양쪽 모두의 경우에, S1a 및 S1b 인터페이스들은 동일한 " 세션 생성 요청/응답" 메시지들을 전달하고 동일한 GTP-U 데이터 터널링 프로토콜을 적용한다.

도 14는 신뢰할 수 없는 WLAN을 사용하는 실시예에서 초기 연결성을 수립하는 것과 관련된 예시적인 처리를 나타내는 흐름도이다. 이 처리는 신뢰할 수 있는 WLAN이 사용되는 초기 연결성을 설정하는 것에 관하여 도 8과 관련하여 전술한 것과 유사하다. 핸드오버를 수행하고 다중 PDN 연결성을 수립하는 것은 유사한 방식으로 확장될 수 있다.

도 14를 참조하면, 단계 1에서, 그 내용 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, TS 33.402에 정의된 IKEv2 액세스 인증 절차가 UE(262)와 3GPP EPC(214) 사이에서 사용된다.

단계 2에서, UE(262)는 IKEv2 터널 수립 절차를 개시한다. UE가 IPsec 터널을 형성하기 위해 필요로 하는 ePDG IP 주소는 그 내용 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, TS 23.402의 4.5.4 절에 명시된 바와 같이 DNS 쿼리를 통해 발견된다. UE(262)는, IKEv2를 통해, APN을 제공함으로써 특정 PDN(222)으로의 연결성을 요청한다. 3GPP AAA 서버(218)는 TS 23.402 [2]의 4.5.1 절에 기술된 바와 같이 PDN GW 정보를 ePDG(1312)에 회신한다.

단계 3에서, ePDG(1312)는 "세션 생성 요청" 메시지를 생성하여 ISW GW(290)로 전달함으로써 세션을 개시한다. 단계 3 내지 단계 12는 도 8과 관련하여 전술한 단계 4 내지 단계 13과 유사하다. 이 처리에 따라 PDN GW(222)와 ePDG(1312) 사이에, S-GW(238) 및 ISW GW(290)를 통해GTP-U 터널들이 수립된다(단계 9, 단계 11 및 단계 12 참조).

단계 13에서, ePDG(1312)는 외부 AAA 서버(218)와의 인증 및 허가가 성공적이었다는 것을 UE(262)로 전달한다.

단계 14에서, ePDG(1312)는 최종 IKEv2 메시지를 생성하여 IKEv2 구성 페이로드들 내의 IP 주소로 UE(262)로 전달한다. IPSec 터널은 이제 UE(262)와 ePDG(1312) 사이에 수립된다. 또한, UE(262)로부터 PDN GW(222)로의 IP 연결성이 수립되었다.

예시적인 컴퓨팅 환경

도 15a는 HeNB 네트워크(230) 또는 WLAN AN(110)을 구현하는 데 이용될 수 있는 무선 기지국 또는 예를 들어, UE(262)와 같은 예시적인 무선 통신 디바이스(30)의 시스템 도면이다. 도 15a에 도시된 바와 같이, 디바이스(30)는 프로세서(32), 송수신기(34), 송신/수신 요소(36), 스피커/마이크로폰(38), 키패드(40), 디스플레이/터치패드/표시기(들)(42), 비-이동식 메모리(44), 이동식 메모리(46), 전원(48), GPS(global positioning system) 칩셋(50), 및 다른 주변 장치들(52)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 디스플레이/터치패드/표시기(들)(42)는 사용자 인터페이스의 일부로서 동작하는 하나 이상의 표시기를 포함할 수 있다. 디바이스(30)는 일 실시예에 부합하도록 유지되면서 전술한 요소들의 임의의 서브 조합을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 15a의 디바이스(30)는 전술한 바와 같이 시스템 간 이동성 시스템들 및 방법들을 위해 서빙 게이트웨이 확장을 이용하는 디바이스일 수 있다.

프로세서(32)는 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, 종래의 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 연관되는 하나 이상의 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 하나 이상의 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 하나 이상의 FPGA(Field Programmable Gate Array) 회로, 임의의 다른 유형과 수의 집적 회로(IC)들, 상태 머신, 및 이와 유사한 것일 수 있다. 프로세서(32)는 신호 코딩, 데이터 처리, 전력 제어, 입력/출력 처리, 및/또는 디바이스(30)가 무선 환경에서 동작할 수 있게 하는 임의의 다른 기능성을 수행할 수 있다. 프로세서(32)는 송신/수신 요소(36)에 결합될 수 있는 송수신기(34)에 결합될 수 있다. 도 15a가 프로세서(32)와 송수신기(34)를 별개의 컴포넌트들로서 묘사하고 있지만, 프로세서(32)와 송수신기(34)는 전자 패키지 또는 칩 내에 함께 통합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 프로세서(32)는 애플리케이션-계층 프로그램(예를 들어, 브라우저)들 및/또는 RAN(radio access-layer) 프로그램들 및/또는 통신을 수행할 수 있다. 프로세서(32)는 예를 들어, 액세스-계층 및/또는 애플리케이션 계층 등에서의 인증, 보안 키 일치, 및/또는 암호화 연산들 등과 같은 보안 동작을 수행할 수 있다.

송신/수신 요소(36)는 eNode-B, 홈 eNode-B, WiFi 액세스 포인트 등으로 신호를 송신하고/하거나 이들로부터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 송신/수신 요소(36)는 RF 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성된 안테나 일 수 있다. 송신/수신 요소(36)는 WLAN, WPAN, 셀룰러, 및 다른 유사한 것과 같은, 다양한 네트워크들 및 에어 인터페이스들을 지원할 수 있다. 실시예에서, 송신/수신 요소(36)는, 예를 들어 IR, UV, 또는 가시광 신호들을 송신 및/또는 수신하도록 구성되는 방출기/검출기일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 송신/수신 요소(36)는 RF 신호 및 광 신호 양쪽 모두를 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 송신/수신 요소(36)는 무선 또는 유선 신호들의 임의의 조합을 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

또한, 송신/수신 요소(36)가 도 15a에서는 단일 요소로서 도시되었지만, 디바이스(30)는 임의의 수의 송신/수신 요소들(36)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 디바이스(30)는 MIMO 기술을 채택할 수 있다. 따라서, 실시예에서, 디바이스(30)는 무선 신호를 송신 및 수신하기 위한 2개 이상의 송신/수신 요소(36)(예를 들어, 다수의 안테나)를 포함할 수 있다.

송수신기(34)는 송신/수신 요소(36)에 의해 송신될 신호들을 변조하고, 송신/수신 요소(36)에 의해 수신되는 신호들을 복조하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 디바이스(30)는 다중 모드 기능들을 가질 수 있다. 따라서, 송수신기(34)는 디바이스(30)가 예를 들어, UTRA 및 IEEE 802.11과 같은 다수의 RAT들을 통해 통신 가능하도록 하는 다수의 송수신기들을 포함할 수 있다.

프로세서(32)는 비-이동식 메모리(44) 및/또는 이동식 메모리(46)와 같은 임의의 유형의 적합한 메모리로부터 정보에 액세스하거나 거기에 데이터를 저장할 수 있다. 비-이동식 메모리(44)는 RAM(random-access memory), ROM(read-only memory), 하드 디스크, 또는 임의의 다른 유형의 메모리 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 이동식 메모리(46)는 SIM(subscriber identity module) 카드, 메모리 스틱, SD(secure digital) 메모리 카드, 및 다른 유사한 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 프로세서(32)는 서버 또는 가정용 컴퓨터와 같은, 디바이스(30)상에 물리적으로 위치하지 않는 메모리로부터 정보에 액세스할 수 있고, 거기에 데이터를 저장할 수 있다.

프로세서(32)는, 전원(48)으로부터 전력을 수신할 수 있고, 디바이스(30) 내의 다른 컴포넌트들에 전력을 분배 및/또는 전력을 제어하도록 구성될 수 있다. 전원(48)은 디바이스(30)에 전력을 공급하기 위한 임의의 적합한 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 전원(48)은 하나 이상의 드라이 셀 배터리(예를 들어, 니켈-카드뮴(NiCd), 니켈-아연(NiZn), 니켈 금속 수소화물(NiMH), 리튬-이온(Li-이온) 등), 태양광 전지들, 연료 전지들, 및 다른 유사한 것을 포함할 수 있다.

프로세서(32)는 또한 디바이스(30)의 현재 위치에 관한 위치 정보(예를 들어, 경도와 위도)를 제공하도록 구성될 수 있는 GPS 칩셋(50)에 결합될 수 있다. 디바이스(30)는 일 실시예에 부합하면서, 임의의 적합한 위치-결정 방법에 의해 위치 정보를 취득할 수 있다는 점이 이해될 것이다.

프로세서(32)는 다른 주변 장치들(52)에 더 결합될 수 있는데, 이러한 주변 장치들은, 추가적인 기능들, 기능성, 및/또는 유선 또는 무선 연결성을 제공하는 하나 이상의 소프트웨어 및/또는 하드웨어 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주변 장치들(52)은 가속도계, e-나침반, 위성 송수신기, 센서, (사진 또는 비디오를 위한) 디지털 카메라, USB(universal serial bus) 포트, 진동 디바이스, 텔레비전 송수신기, 핸즈프리 헤드세트, Bluetooth® 모듈, FM(frequency modulated) 무선 유닛, 디지털 음악 플레이어, 미디어 플레이어, 비디오 게임 플레이어 모듈, 인터넷 브라우저, 및 다른 유사한 것을 포함할 수 있다.

도 15b는 본 명세서에 설명된 시스템들 및 방법들을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 시스템(90)의 블록도를 도시한다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(1000)은 본 명세서에서 참조된 바와 같은, 예를 들어, ISW GW(290), MME(234), SGW(238), WLAN(210), TWAP(260), PGW(222), 및 3GPP AAA 서버(218)로서 동작하는 디바이스들을 구현하는 데 사용될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(90)은 컴퓨터 또는 서버를 포함할 수 있고, 주로 컴퓨터 판독가능 명령들에 의해 제어될 수 있으며, 컴퓨터 판독가능 명령들은 소프트웨어의 형태로 어느 곳이나 있을 수 있거나, 어떤 수단에 의해서든 이러한 소프트웨어가 저장되거나 액세스된다. 이러한 컴퓨터 판독가능 명령들은 컴퓨팅 시스템(90)이 작업할 수 있도록 중앙 처리 장치(CPU)(91) 내에서 실행될 수 있다. 많은 공지된 워크스테이션, 서버, 및 개인용 컴퓨터에서, 중앙 처리 장치(91)는 마이크로프로세서로 불리는 단일-칩 CPU에 의해 구현된다. 다른 머신들에서, 중앙 처리 장치(91)는 다수의 프로세서를 포함할 수 있다. 보조 프로세서(81)는 추가적인 기능을 수행하거나 CPU(91)를 보조하는, 메인 CPU(91)와는 별개인 옵션의 프로세서이다. CPU(91) 및/또는 보조 프로세서(81)는, 예를 들어, ISW GW(290), MME(234), SGW(238), WLAN(210), TWAP(260), PGW(222), 및 3GPP AAA 서버(218)와 관련하여 논의된 것을 포함하여 위에 논의된 바와 같은 개시된 시스템 간 이동성 시스템들 및 방법들과 관련된 데이터를 수신, 생성 및 처리할 수 있다.

동작에 있어서, CPU(91)는 명령들을 페치, 디코드, 및 실행하고, 컴퓨터의 주 데이터 전송 경로인 시스템 버스(80)를 통해 다른 리소스들로 및 이로부터 정보를 전송한다. 이러한 시스템 버스는 컴퓨팅 시스템(90) 내의 컴포넌트들을 연결하고 데이터 교환을 위한 매체를 정의한다. 시스템 버스(80)는 전형적으로 데이터를 송신하기 위한 데이터 라인, 주소들을 송신하기 위한 주소 라인, 및 인터럽트를 송신하고 시스템 버스를 동작시키기 위한 제어 라인을 포함한다. 이러한 시스템 버스(80)의 예는 PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스이다.

시스템 버스(80)에 결합되는 메모리 디바이스들은 RAM(random access memory)(82) 및 ROM(read only memory)(93)을 포함한다. 이러한 메모리들은 정보의 저장 및 검색을 허용하는 회로를 포함한다. ROM들(93)은 일반적으로 쉽게 수정될 수 없는 저장된 데이터를 포함한다. RAM(82)에 저장되는 데이터는 CPU(91) 또는 다른 하드웨어 디바이스들에 의해 판독 또는 변경될 수 있다. RAM(82) 및/또는 ROM(93)에의 액세스는 메모리 제어기(92)에 의해 제어될 수 있다. 메모리 제어기(92)는 명령들이 실행됨에 따라 가상 주소들을 물리 주소들로 변환하는 주소 변환 기능을 제공할 수 있다. 메모리 제어기(92)는 또한 시스템 내의 프로세스들을 분리하고 시스템 프로세스들을 사용자 프로세스들과 분리하는 메모리 보호 기능을 제공할 수 있다. 따라서, 제1 모드에서 실행하는 프로그램은 그 자신의 프로세스 가상 주소 공간에 의해 매핑된 메모리에만 액세스할 수 있고; 그 프로그램은 프로세스들 간에 메모리 공유가 설정되지 않았다면 또 다른 프로세스의 가상 주소 공간 내의 메모리에 액세스할 수 없다.

또한, 컴퓨팅 시스템(90)은 CPU(91)로부터 프린터(94), 키보드(84), 마우스(95), 및 디스크 드라이브(85)와 같은 주변 장치들로 명령들을 전달할 책임이 있는 주변 장치 제어기(83)를 포함할 수 있다.

디스플레이 제어기(96)에 의해 제어되는 디스플레이(86)는 컴퓨팅 시스템(90)에 의해 생성되는 시각적 출력을 표시하는 데 사용된다. 이러한 시각적 출력은 텍스트, 그래픽, 애니메이션 그래픽, 및 비디오를 포함할 수 있다. 디스플레이(86)는 CRT 기반 비디오 디스플레이, LCD 기반 평면 패널 디스플레이, 가스 플라즈마 기반 평면 패널 디스플레이, 또는 터치 패널로 구현될 수 있다. 디스플레이 제어기(96)는 디스플레이(86)로 전송되는 비디오 신호를 생성하는 데 필요한 전자 컴포넌트들을 포함한다.

또한, 컴퓨팅 시스템(90)은 PDN들 과 같은 외부 통신 네트워크에 컴퓨팅 시스템(90)을 연결하는 데 사용될 수 있는 네트워크 어댑터(97)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 네트워크 어댑터(97)는 시스템 간 이동성 시스템들 및 방법들에 대한 개시된 서빙 게이트웨이 확장들에 관련된 데이터를 수신 및 송신할 수 있다.

따라서, 출원인들은 통합된 무선 네트워크들에서 시스템 간 이동성을 위한 개선된 시스템들 및 방법들을 개시하였다. ISW GW는 이동성 관리 엔티티(MME) 및 서빙 게이트웨이(SGW)와 통합되고 3GPP 액세스 네트워크 및 TWAN 모두와의 인터페이스들을 갖는다. ISW GW는 LTE 네트워크들 및 TWAN들 모두를 위한 공통 제어 게이트웨이 및 공통 사용자 게이트웨이로서 동작한다. 사용자 장비(UE)는 ISW GW에 의하여 LTE 네트워크 또는 TWAN 중 어느 하나를 통해 패킷 데이터 네트워크(PDN)의 기능들에 액세스할 수 있다. 또한, ISW GW는 UE와 PDN 사이의 기존의 통신 연결이 LTE 네트워크 또는 TWAN 중 하나로부터 다른 하나로 핸드오버되는 것을 가능하게 한다. 또한, ISW GW는 UE와 패킷 네트워크 사이에, 하나는 LTE 네트워크를 통해 하나는 TWAN을 통해, 2개의 통신 경로를 동시에 유지하는 것을 지원한다.

개시된 시스템들 및 방법들은 다양한 이점들을 야기할 수 있다. 예를 들어, 네트워크의 에지 부근에서 시스템 간 이동성 절차들의 실행을 가능하게 함으로써 통신 성능이 개선된다. 코어 네트워크의 깊은 곳에, 즉 PGW를 향하여 시그널링 절차의 필요성을 최소화함으로써 통신 대기 시간이 감소된다. 이는 MNO가 공통 지리적 영역에서 소형 셀 및 WiFi 액세스 모두를 배치하는 경우에 특히 유리할 수 있다. 예를 들어, 일부 시스템 간 이동성 기능들을 MME 및 SGW에 분배함으로써, PGW 처리 부담을 감소시킴으로써 확장성도 개선된다.

하나는 LTE를 통해 하나는 WiFi를 통해, 동시 연결들을 수립하는 능력은 이동성 강건성을 개선하고 핸드오버 핑-퐁을 감소시킨다. 핸드오버 셋업 지연을 야기하지 않고 필요에 따라 PDN으로의 대체 경로가 이용 가능하게 될 수 있다. 이는 주요 데이터 경로의 성능이 저하될 때(이는 소형 셀 및 WiFi 액세스 포인트들의 한정된 커버리지를 감안할 때 흔히 발생하는 것일 수 있음) 세션 중단들을 감소시킴으로써 사용자 경험을 개선한다.

예시적인 실시예들이 개시되었지만, 잠재적인 실시예들의 범위는 명시적으로 개시된 것들로 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 시스템이 주로 "신뢰할 수 있는" WLAN 액세스 네트워크(TWAN)들을 참조하여 설명되었지만, 구상되는 실시예들은 "신뢰할 수 없는" WLAN을 채용하는 실시예들로도 확장된다. 또한, 개시된 실시예들은 본 명세서에 개시된 특정 프로토콜들 및 메시지 포맷들로 한정되지 않으며, 오히려 임의의 적합한 프로토콜 및 포맷을 이용할 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 개시된 실시예들은 ISW GW를 참조하지만, ISW GW와 관련된 기능은, 예를 들어, HeNB GW 또는 MME와 같은 다른 컴포넌트들에 통합될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.

본 명세서에 설명된 다양한 기법들은 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 적절한 경우에 양자의 조합과 관련하여 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 명세서에 설명된 주제의 방법들 및 장치, 또는 그 특정 양태들 또는 부분들은, 플로피 디스켓, CD-ROM, 하드 드라이브, 또는 임의의 다른 머신 판독가능 스토리지 매체와 같은 유형 매체에 구체화된 프로그램 코드(즉, 명령들)의 형태를 취할 수 있으며, 프로그램 코드가 컴퓨터와 같은 머신에 로딩되어 실행될 때, 머신은 본 명세서에서 설명된 주제를 실행하기 위한 장치가 된다. 프로그램 코드가 매체상에 저장되는 경우에, 이것은 해당 프로그램 코드가 해당 액션들을 집합적으로 수행하는 하나 이상의 매체상에 저장되는 경우, 다시 말해, 함께 취해진 하나 이상의 매체가 액션들을 수행하기 위한 코드를 포함하지만, 하나보다 많은 단일 매체가 있는 경우에, 코드의 임의의 특정한 부분이 임의의 특정한 매체상에 저장되는 요건은 없는 경우일 수 있다. 프로그램 가능 컴퓨터들 상의 프로그램 코드 실행의 경우에, 컴퓨팅 디바이스는 프로세서, (휘발성 및 비휘발성 메모리 및/또는 스토리지 요소들을 포함하여) 프로세서에 의해 판독가능한 스토리지 매체, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 일반적으로 포함한다. 하나 이상의 프로그램들은 예를 들어, API, 재사용 가능한 제어 등의 이용을 통해 본 명세서에 설명된 주제와 관련하여 설명된 프로세스들을 구현하거나 이용할 수 있다. 이러한 프로그램들은 바람직하게는, 컴퓨터 시스템과 통신하기 위해 하이 레벨 절차형 또는 객체 지향형 프로그래밍 언어로 구현된다. 그러나, 요구되는 경우에, 프로그램(들)은 어셈블리 또는 머신 언어로 구현될 수 있다. 임의의 경우에, 이러한 언어는 컴파일형 언어 또는 해석형 언어이며, 하드웨어 구현들과 결합될 수 있다.

예시적인 실시예들은 하나 이상의 독립형 컴퓨터 시스템들 또는 디바이스들의 맥락에서 본 명세서에 설명된 주제의 양태들을 이용하는 것을 언급할 수 있지만, 본 명세서에 설명된 주제는 이에 한정되는 것이 아니라, 오히려 네트워크 또는 분산 컴퓨팅 환경과 같은 임의의 컴퓨팅 환경과 관련하여 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 주제의 양태들은 복수의 처리 칩들 또는 디바이스들에서 또는 복수의 처리 칩들 또는 디바이스들에 걸쳐 구현될 수 있고, 스토리지가 복수의 디바이스에 걸쳐 유사하게 영향을 받을 수 있다. 이러한 디바이스는 개인용 컴퓨터들, 네트워크 서버들, 핸드헬드 디바이스들, 수퍼컴퓨터들, 또는 자동차들 및 비행기들과 같은 다른 시스템들에 통합된 컴퓨터들을 포함할 수 있다.

다음은 상기 설명에서 출현할 수 있는 서비스 레벨 기술들에 관한 두문자어들의 리스트이다.

AAA Authentication, Authorization, and Accounting

ANDSF Access Network Discovery and Selection Function

ANQP Access Network Query Protocol

AP Access Point

APN Access Point Name

CAPWAP Control and Provisioning of Wireless Access Points

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

EAP Extensible Authentication Protocol

EAP-AKA EAP Authentication and Key Agreement

EAP-AKA' EAP AKA "프라임"

EAPoL EAP over LAN

EPC Evolved Packet Core

ePDG Evolved Packet Data Gateway

GPRS General Packet Radio Service

GTP GPRS Tunneling Protocol

HeNB Home evolved Node B

HSS Home Subscriber Server

IETF Internet Engineering Task Force

IKEv2 Internet Key Exchange Protocol Version 2

IMSI International Mobile Subscriber Identity

IP Internet Protocol

ISW Integrated Small-cell and WiFi

ISWN Integrated Small-cell and WiFi Networks

LTE Long Term Evolution

MAC Medium Access Control

MAPCON Multi Access PDN Connectivity

MCN Mobile Core Network

MME Mobility Management Entity

MNO Mobile Network Operator

NAS Non Access Stratum

OAM Operations, Administration, and Maintenance

PCRF Policy and Charging Rules Function

PDN Packet Data Network

PGW PDN Gateway

PMIP Proxy Mobile IP

QoE Quality of Experience

QoS Quality of Service

RAT Radio Access Technology

RRC Radio Resource Control

SaMOG S2a Mobility Over GTP

SCF Small Cell Forum

SCTP Stream Control Transmission Protocol

SGW Serving Gateway

SNMP Simple Network Management Protocol

TEID Tunneling Endpoint Identifier

TWAG Trusted WLAN Access Gateway

TWAN Trusted WLAN Access Network

TWAP Trusted WLAN AAA Proxy

UDP User Datagram Protocol

UE User Equipment

USIM UMTS Subscriber Identity Module

WBA Wireless Broadband Alliance

WFA WiFi Alliance

WLAN Wireless Local Area Network

WLC Wireless LAN Controller

WLCP Wireless LAN Control Protocol

비록 본 주제가 구조적 특징들 및/또는 방법론적 동작들에 특정한 언어로 기술되었지만, 첨부된 청구항들에 정의된 주제는 반드시 전술한 특정 특징들 또는 동작들로 한정되는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 오히려, 전술한 특정 특징들 및 동작들은 청구항들을 구현하는 예시적인 형태로서 개시된다.

Claims (10)

1. 네트워크 장치로서,
   프로세서 및 메모리를 포함하고,
   상기 메모리는, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 통신 네트워크에서의 ISW(integrated small cell and WiFi) 게이트웨이(ISW-GW)를 구현하는 컴퓨터 실행가능 명령어들을 저장하고, 상기 ISW-GW는 LTE 액세스 네트워크들 및 신뢰할 수 있는 WLAN(wireless local area network) 액세스 네트워크들(TWAN) 양쪽 모두를 위한 공통 제어 평면 엔티티로서 동작하고, 상기 ISW-GW는 제1 인터페이스를 통해 TWAN과 통신가능하게 결합되며 제어 평면 통신을 지원하는 제2 인터페이스를 통해 제어 평면 엔티티와 통신가능하게 결합되고, 상기 ISW-GW는 동작들을 수행하도록 구성되고,
   상기 동작들은,
   HeNB(home evolved node B)로부터 신뢰할 수 있는 WLAN으로의 사용자 장비(UE) 세션의 핸드오버와 연관된 제1 세션 생성 요청 메시지를 상기 제1 인터페이스를 통해 그리고 WLAN 액세스 노드를 통하여 수신하는 것 - 상기 제1 세션 생성 요청 메시지는 무선 액세스 기술(RAT) 타입, 상기 UE와 연관된 식별자, 액세스 포인트 이름(APN) 및 상기 핸드오버의 표시를 포함함 -;
   상기 RAT 타입, 상기 UE와 연관된 식별자, 상기 APN 및 상기 핸드오버의 표시를 포함하는 제2 세션 생성 요청 메시지를 상기 제2 인터페이스를 통해 상기 제어 평면 엔티티로 송신하는 것;
   제1 세션 생성 응답 메시지를 상기 제2 인터페이스를 통해 상기 제어 평면 엔티티로부터 수신하는 것 - 상기 제1 세션 생성 응답 메시지는 GPRS(general packet radio service) 터널링 프로토콜(GTP) 터널 정보 및 베어러 파라미터들을 포함함 -; 및
   상기 GTP 터널 정보 및 상기 베어러 파라미터들을 포함하는 제2 세션 생성 응답 메시지를 상기 제1 인터페이스를 통해 상기 WLAN 액세스 노드로 송신하는 것
   을 포함하는 네트워크 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 핸드오버는, 사용자 장비(UE)가 상기 HeNB로부터 상기 신뢰할 수 있는 WLAN으로 기존의 연결을 핸드오버하기로 결정하는 것에 의해 개시되는 네트워크 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 세션 생성 응답 메시지는 상기 UE에 대한 할당된 인터넷 프로토콜(IP) 주소를 더 포함하는 네트워크 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 신뢰할 수 있는 WLAN은, 상기 핸드오버가 성공적이라는 표시를 상기 UE로 송신하는 네트워크 장치.
5. 통신 네트워크에서의 ISW(integrated small cell and WiFi) 게이트웨이(ISW-GW)를 위한 방법으로서 - 상기 ISW-GW는 제1 인터페이스를 통해 신뢰할 수 있는 WLAN(wireless local area network) 액세스 네트워크(TWAN)와 통신가능하게 결합되며 제어 평면 통신을 지원하는 제2 인터페이스를 통해 제어 평면 엔티티와 통신가능하게 결합됨 -,
   HeNB(home evolved node B) 네트워크 및 상기 TWAN 양쪽 모두를 위한 공통 제어 평면 엔티티로서 동작하는 단계;
   HeNB로부터 신뢰할 수 있는 WLAN으로의 사용자 장비(UE) 세션의 핸드오버와 연관된 제1 세션 생성 요청 메시지를 상기 제1 인터페이스를 통해 그리고 WLAN 액세스 노드를 통하여 수신하는 단계 - 상기 제1 세션 생성 요청 메시지는 무선 액세스 기술(RAT) 타입, 상기 UE와 연관된 식별자, 액세스 포인트 이름(APN) 및 상기 핸드오버의 표시를 포함함 -;
   상기 RAT 타입, 상기 UE와 연관된 식별자, 상기 APN 및 상기 핸드오버의 표시를 포함하는 제2 세션 생성 요청 메시지를 상기 제2 인터페이스를 통해 상기 제어 평면 엔티티로 송신하는 단계;
   제1 세션 생성 응답 메시지를 상기 제2 인터페이스를 통해 상기 제어 평면 엔티티로부터 수신하는 단계 - 상기 제1 세션 생성 응답 메시지는 GPRS(general packet radio service) 터널링 프로토콜(GTP) 터널 정보 및 베어러 파라미터들을 포함함 -; 및
   상기 GTP 터널 정보 및 상기 베어러 파라미터들을 포함하는 제2 세션 생성 응답 메시지를 상기 제1 인터페이스를 통해 상기 WLAN 액세스 노드로 송신하는 단계
   를 포함하는 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 세션 생성 요청 메시지는 서비스 세트 식별자(SSID) 또는 기본 서비스 세트 식별자(BSSID) 중 적어도 하나를 더 포함하는 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 핸드오버는, 사용자 장비(UE)가 상기 HeNB로부터 상기 신뢰할 수 있는 WLAN으로 기존의 연결을 핸드오버하기로 결정하는 것에 의해 개시되는 방법.
8. 제5항에 있어서,
   상기 제1 세션 생성 응답 메시지는 상기 UE에 대한 할당된 인터넷 프로토콜(IP) 주소를 더 포함하는 방법.
9. 제5항에 있어서,
   상기 신뢰할 수 있는 WLAN은, 상기 핸드오버가 성공적이라는 표시를 상기 UE로 송신하는 방법.
10. 통신 네트워크에서의 ISW(integrated small cell and WiFi) 게이트웨이의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 ISW 게이트웨이로 하여금 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 포함하는 동작들을 수행하게 하는 컴퓨터 실행가능 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.

Images