KR102205480B1

KR102205480B1 - 가상화 코어 시스템, 코어망 변경 시스템 및 가상화 mme

Info

Publication number: KR102205480B1
Application number: KR1020170175553A
Authority: KR
Inventors: 장서균; 차용주
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2021-01-19
Also published as: KR20190074145A

Abstract

가상화 코어 시스템, 코어망 변경 시스템 및 가상화 MME가 제공된다. 이 시스템은, 서로 다른 복수의 전용망 별로 각각의 제어 신호를 처리하는 복수의 개별 MME(Mobility Management Entity) 및 상기 복수의 개별 MME를 관리하는 마스터 MME가 서로 독립된 기능을 수행하는 복수의 가상 머신 상에서 각각 동작하는 가상화 MME, 상기 전용망 별로 각각의 제어 신호 및 각각의 데이터 신호를 처리하는 복수의 개별 S-GW(Serving Gate Way) 및 상기 복수의 개별 S-GW를 관리하는 마스터 S-GW가 상기 복수의 가상 머신 상에서 각각 동작하는 가상화 S-GW, 그리고 개별 전용망에 각각 연결되어, 상기 전용망 별로 각각의 제어 신호 및 각각의 데이터 신호를 처리하는 복수의 개별 P-GW(PDN Gate Way) 및 상기 복수의 개별 P-GW를 관리하는 마스터 P-GW가 상기 복수의 가상 머신 상에서 각각 동작하는 가상화 P-GW를 포함하고, 상기 복수의 개별 MME, 상기 복수의 개별 S-GW 및 상기 복수의 개별 P-GW는, 가입자, 서비스 및 데이터 종류 중에서 적어도 하나를 기준으로 각각 구별된다.

Description

가상화 코어 시스템, 코어망 변경 시스템 및 가상화 MME{VIRTUAL CORE SYSTEM, SYSTEM FOR CHANGING CORE NETWORK AND VIRTUAL MME}

본 발명은 가상화 코어 시스템, 코어망 변경 시스템 및 가상화 MME(Mobility Management Entity)에 관한 것이다.

LTE(Long Term Evolution)의 하이 레벨 아키텍처는 3개의 주요 구성 요소들을 포함하는데, 단말(UE), E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) 및 EPC(Evolved Packet Core)를 포함한다. 여기서, EPC는 MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving Gateway), P-GW(Packet data network Gateway)를 포함한다.

통신 사업자는 다양한 이유로 코어망(Core Network)을 서비스 별로 분리하여 운용할 수 있다. 즉, 개별 서비스마다 하나의 독립된 코어망을 구축할 수 있다. 예를들면, 일반 사용자 단말이 접속하는 공중(Mass) 코어망과 특정 사용자 단말이 접속하는 전용(Dedicated) 코어망을 운용할 수 있다.

전용 코어망의 경우, IoT(Internet of Things) 단말을 대상으로 하는 C-SGN(Cellular IoT-Serving Gateway Node), 기업 LTE 가입자를 대상으로 하는 기업 전용망을 예로 들수 있다. C-SGN은 NB-IoT(Narrowband Internet of Things) 디바이스를 수용하기 위한 전용 코어 장비로서, EPC의 MME, S-GW, P-GW의 기능을 하나의 물리적인 장치 내에서 구현한다. 기업 전용망의 경우, 공중 코어망과 분리된 별도의 MME, S-GW, P-GW를 포함한다.

그런데, 공중(Mass) 코어망에 비해 사용자 수가 상당히 적은 기업 전용망에 EPC와 C-SGN을 단순히 결합하여 구현할 경우, 용량을 고려하면 비효율적이다. 또한, EPC 내 MME, S-GW, P-GW를 트래픽 특성이 다른 일반 LTE 데이터와 NB-IoT 데이터를 동시에 처리하게 되면 효율성이 저하된다. 또한, 일반 LTE 데이터와 NB-IoT 데이터를 처리하는 기능도 다른 점이 있으므로, 비효율적이기 때문에 효율적 구조가 요구된다.

또한, 구축형 기업수 증가와 기업 존(Zone)외 서비스 제공 허용시 연동을 위해 모든 기지국(eNB)에서 구축형 EPC의 MME 정보를 저장해야 하는 문제점이 발생한다.

또한, 서비스 별로 코어망이 별개로 구축되는 경우, 접속 단말에 적합한 코어망이 선택되어야 하는데, 종래에 코어망을 선택하는 다양한 방법이 제시되어 있다.

종래에 공중(Mass) LTE 서비스와 NB-IoT 서비스를 구분하는 방법으로는 기지국(eNodeB)에서 일반 LTE 서비스에서 사용하는 광대역(Wide band)과 NB-IoT가 사용하는 협대역(Narrow band)에 따라 일반 LTE EPC의 MME로 보낼지 또는 NB-IoT C-SGN(MME 포함)으로 보낼지 결정하는 방법이 있다. 또한, 기지국(eNodeB)에서 구분 할당된 일반 LTE 서비스와 NB-IoT 서비스의 PLMN(Public Land Mobile Network) ID에 따라 EPC의 MME로 보낼지 또는 C-SGN(MME 포함)으로 보낼지 결정하는 방법이 있다.

그리고, 공중(Mass) 서비스와 기업용 서비스 구분은 단말의 APN을 기반으로 하는 방식과 단말의 요청에 의해 네트워크에서 구분해 주는 APN-OI를 기반으로 하는데, 이때는 공중(Mass) MME, 기업용 MME가 별도로 있는 것이 아니라 공통의 MME에서 목적지 PDN(즉, P-GW)을 구분해 준다.

그러나, 위에서 제시한 공중(Mass) LTE 서비스, 기업용 LTE 서비스와, 공중(Mass) NB IoT 서비스, 기업용 NB-IoT 서비스를 공통의 기지국(eNodeB)을 통하여 코어망을 달리하여 복합적으로 제공할 경우, 코어망을 완벽히 분리하여 제공하는 서비스 모델을 고려할 때, 종래의 기술로는 네트워크 구성이 복잡하고 제공 자체가 어려운 실정이다.

게다가, BYOD(Bring Your Own Device) 단말과 같이 공중(Mass) 서비스와 기업 서비스를 때때로 변경 선택하여 이용하는 경우 이를 구분해주는 방법이 정의되어 있지 않다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공통의 기지국(eNodeB)을 통하여 다중 코어망을 선택적으로 접속할 수 있는 가상화 코어 시스템, 코어망 변경 시스템 및 가상화 MME(Mobility Management Entity)을 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 특징에 따르면, 가상화 코어 시스템은 제어 신호를 처리하는 복수의 개별 MME(Mobility Management Entity) 및 상기 복수의 개별 MME를 관리하는 마스터 MME가 서로 독립된 기능을 수행하는 복수의 가상 머신 상에서 각각 동작하는 가상화 MME, 각각의 제어 신호 및 각각의 데이터 신호를 처리하는 복수의 개별 S-GW(Serving Gate Way) 및 상기 복수의 개별 S-GW를 관리하는 마스터 S-GW가 상기 복수의 가상 머신 상에서 각각 동작하는 가상화 S-GW, 그리고 각각의 제어 신호 및 각각의 데이터 신호를 처리하는 복수의 개별 P-GW(PDN Gate Way) 및 상기 복수의 개별 P-GW를 관리하는 마스터 P-GW가 상기 복수의 가상 머신 상에서 각각 동작하는 가상화 P-GW를 포함하고, 상기 복수의 개별 MME, 상기 복수의 개별 S-GW 및 상기 복수의 개별 P-GW는, 가입자, 서비스 및 데이터 종류 중에서 적어도 하나를 기준으로 각각 구별된다.

상기 마스터 MME와 상기 마스터 S-GW는, S11 인터페이스를 통해 연결되고, 상기 마스터 S-GW와 상기 마스터 P-GW는, S5 인터페이스를 통해 연결되며, 상기 마스터 MME는,기지국과 S1-MME 인터페이스를 통해 연결되고, 상기 마스터 S-GW는, 상기 기지국과 S1 인터페이스를 통해 연결될 수 있다.

상기 복수의 개별 MME는, 제1 대역의 통신 서비스를 위한 제어 신호를 처리하는 제1 개별 MME, 그리고 상기 제1 대역보다 협소한 대역인 제2 대역의 통신 서비스를 위한 제어 신호를 처리하는 제2 개별 MME를 포함할 수 있다.

상기 복수의 개별 S-GW 및 상기 복수의 개별 P-GW는, 상기 복수의 전용망에 독립적으로 연결되고, 연결된 전용망과 단말 간의 사용자 데이터 전송을 제어하는 복수의 사용자 평면(User Plane)과 상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이를 제어하는 제어 평면(Control Plane)으로 분리되어 동작하고, 상기 마스터 S-GW 및 상기 마스터 P-GW는, 수신된 제어 신호를 상기 복수의 제어 평면 중에서 하나의 제어 평면으로 전달하고, 수신된 데이터 신호를 상기 복수의 사용자 평면 중에서 하나의 사용자 평면으로 전달할 수 있다.

상기 복수의 개별 MME, 상기 복수의 개별 S-GW 및 상기 복수의 개별 P-GW는, 수신된 제어 신호 및 데이터 신호를 로드밸런싱 알고리즘을 기초로 복수의 코어 기능에 분산시킬 수 있다.

상기 마스터 MME는, 전용망 서비스 지역에 설치된 적어도 하나의 기지국의 디폴트(Defalut) MME로 설정될 수 있다.

상기 마스터 MME는, 상기 복수의 전용망 별로 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 풀(POOL)을 관리하고, 상기 단말의 IMSI가 속하는 전용망을 식별하며, 상기 복수의 개별 MME 중에서 상기 식별한 전용망의 제어 신호를 처리하는 개별 MME를 선택할 수 있다.

상기 마스터 MME는, 인터넷망에 연결된 적어도 하나의 레거시(Legacy) 코어 시스템과 연동하는 인터페이스를 포함하고, 기지국으로부터 단말의 접속 요청을 수신하여, 상기 단말의 가입 정보를 기초로 상기 접속 요청을 상기 인터페이스를 통해 레거시 코어 시스템으로 전송할지 또는 상기 복수의 개별 MME 중 하나의 개별 MME로 전달할지 결정할 수 있다.

상기 마스터 MME는, 상기 기지국으로부터 단말의 NAS(non-access stratum) 메시지를 수신하여, 홈 가입자 서버에게 상기 단말의 서비스 타입(UE Usage Type) 정보를 확인하고, 상기 단말의 서비스 타입(UE Usage Type) 정보에 따라 상기 NAS 메시지를 포함한 경로 변경(Re-route) 요청 메시지를 생성하여, 상기 기지국으로 전송하고, 상기 경로 변경 요청 메시지는, 상기 단말의 NAS 메시지를 전달할 코어 시스템을 결정하는데 사용될 수 있다.

상기 단말의 서비스 타입(UE Usage Type) 정보는, 상기 NAS 메시지가 전송되기 전에 상기 단말로부터 상기 홈 가입자 서버로 전송된 서비스 타입(UE Usage Type) 정보 변경 요청 메시지를 기초로 상기 홈 가입자 서버에 의해 변경될 수 있다.

상기 단말의 서비스 타입(UE Usage Type) 정보는, 상기 NAS 메시지가 전송되기 전에 상기 단말로부터 상기 홈 가입자 서버로 전송된 APN(Access Point Name)-OI(Operator Indicator) 변경 요청 메시지를 기초로 상기 홈 가입자 서버에 의해 APN-OI와 함께 변경될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 코어망 변경 시스템은 단말로부터 코어망 변경 요청 메시지를 수신하여, 상기 단말의 서비스 타입(UE Usage Type) 정보를 변경하는 홈 가입자 서버, 그리고 기지국으로부터 상기 단말의 NAS(non-access stratum) 메시지를 수신하고, 상기 홈 가입자 서버로부터 상기 단말의 서비스 타입 정보를 확인하는 제1 코어망의 MME(Mobility Management Entity)를 포함하고, 상기 제1 코어망의 MME는, 상기 서비스 타입 정보가 상기 제1 코어망으로 설정되어 있으면, 상기 제1 코어망으로 상기 단말을 연결시키고, 상기 서비스 타입 정보가 제2 코어망으로 설정되어 있으면, 상기 제2 코어망으로 상기 NAS 메시지를 전달하도록 요청하는 경로 변경(Re-route) 요청 메시지를 생성하여 상기 기지국으로 전송한다.

상기 제1 코어망은, 전용망이고, 상기 제2 코어망은, 공중망이며, 상기 제1 코어망의 MME는, 서로 독립된 기능을 수행하는 복수의 가상 머신 상에서 각각 동작하는 서로 다른 복수의 전용망 별로 각각의 제어 신호를 처리하는 복수의 개별 MME(Mobility Management Entity) 및 상기 복수의 개별 MME를 관리하는 마스터 MME를 포함하고, 상기 마스터 MME는, 상기 복수의 전용망 별로 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 풀(POOL)을 관리하고, 상기 단말의 IMSI가 속하는 전용망을 식별하며, 상기 복수의 개별 MME 중에서 상기 식별한 전용망의 제어 신호를 처리하는 개별 MME를 선택하여 상기 NAS 메시지를 전달할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 가상화 MME는 통신 장치, 서로 독립된 기능을 수행하는 복수의 가상 머신을 저장하는 메모리 장치, 그리고 상기 복수의 가상 머신을 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 복수의 가상 머신은, 서로 다른 복수의 전용망 별로 각각의 제어 신호를 처리하는 복수의 개별 MME(Mobility Management Entity) 및 상기 복수의 개별 MME를 관리하는 마스터 MME를 포함하고, 상기 마스터 MME는, 인터넷망에 연결된 적어도 하나의 레거시(Legacy) 코어 시스템과 연동하는 인터페이스를 포함하고, 기지국으로부터 단말의 접속 요청을 수신하여, 상기 단말의 가입 정보를 기초로 상기 접속 요청을 상기 인터페이스를 통해 레거시 코어 시스템으로 전송할지 또는 상기 복수의 개별 MME 중 하나의 개별 MME로 전달할지 결정하는 명령어(instructions)들을 포함한다.

상기 마스터 MME는, S1-MME 인터페이스를 통해 상기 기지국과 연결되고, S11 인터페이스를 통해 가상화된 S-GW(Serving Gateway)와 연결되며, 각각의 내부 인터페이스를 통해 상기 복수의 개별 MME와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 다중 EPC 구성하에 사용자 단말 유형에 따라 적합한 EPC를 선택하게 해준다. 또한, 전용 EPC를 가상화시켜 EPC 별도 구성에 의한 비용/기능 중복 이슈를 해소하고, 통합 처리에 의한 비효율성을 해소할 수 있다.

또한, 레거시 네트워크의 변경사항을 최소화하면서 BYOD 단말과 같이 Mass용과 기업용을 때때로 변경 선택하여 이용하는 경우 원하는 EPC에 접속이 가능하다.

또한, MME 변경시, 기존 VoLTE 세션을 그대로 유지하면서 관련 정보는 새로운 MME로 이관함으로써 복수의 MME에서도 Data 및 VoLTE 등 다양한 서비스를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 EPC가 구축된 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가상화(v) 전용 EPC의 세부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 vMME의 세부 기능을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 vS-GW 및 vP-GW의 공통된 세부 기능을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전용 LTE 시그널링 처리 경로를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 전용 LTE 데이터 처리 경로를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 전용 IoT의 Non-IP 데이터 처리 경로를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 전용 IoT의 IP 데이터의 제어 평면 처리 경로를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 전용 IoT의 IP 데이터의 사용자 평면 처리 경로를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예와 비교하기 위한 종래의 구축형 vEPC가 적용된 지도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 구축형 vEPC가 적용된 지도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 코어망 선택 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 코어망 변경 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코어망 변경 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코어망 변경 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코어망 변경 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 17는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 하드웨어 블록도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 서버 장치의 하드웨어 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 명세서에서 "전송 또는 제공"은 직접적인 전송 또는 제공하는 것 뿐만 아니라 다른 장치를 통해 또는 우회 경로를 이용하여 간접적으로 전송 또는 제공도 포함할 수 있다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 명세서에서 단말(Terminal)은 사용자 기기로서, 디바이스(Device), UE(User Equipment), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등의 용어로 언급될 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시예에서 전용망은 전용 네트워크, 사설망(Private Network), 인트라넷(Intranet), 전용 LTE망 이라고도 할 수 있다. 이러한 전용망은 특정 가입자를 대상으로 외부 접근이 제한된 이동통신 서비스를 제공하며, 전용 서비스라고 할 수 있다. 이러한 전용 서비스의 하나의 예시로서, 기업 가입자를 위한 전용망을 구축하는 기업 전용 서비스가 있다. 공용망은 공용 네트워크, 공중망(Public Network), 인터넷(Internet), 일반 LTE망이라고도 할 수 있다. 이러한 공용망은 불특정 다수를 대상으로 이동통신 서비스를 제공한다.

LTE의 하이 레벨 아키텍처는 3개의 주요 구성 요소들을 포함하는데, 단말(UE), E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) 및 EPC를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 여기서, EPS(Evolved Packet System)는 E-UTRAN 및 EPC를 지칭한다.

EPC는 MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving Gateway), P-GW(Packet data network Gateway)를 포함하며, LTE 통신 시스템에서 사용되는 통신 기술, 네트워크 장치 구성 들의 개념이 본 발명의 실시예에서 참조될 수 있다.

본 명세서에서, EPC로 기재하지만, EPC 용어에 한정되지 아니하고, EPC는 코어망의 개념으로 이해되어야 한다.

본 발명의 실시예에서는 하나의 통신 사업자가 적어도 둘 이상의 EPC를 운용하는 경우를 전제로 한다. 이때, 적어도 둘 이상의 EPC는 EPC 별로 MME, S-GW, P-GW를 모두 별개로 포함한다.

EPC를 분리하여 운용하는 경우, 기기 및 사용자 별로 다른 요구사항을 효율적으로 지원할 수 있다. 다만, 단말이 망에 접속하는 경우, 단말의 가입 정보(subscription information)에 따른 적합한 EPC가 선택되어야 한다.

본 발명의 실시예에서는 복수의 EPC(이하, 다중 EPC로 통칭하여 기재함) 구조와, 단말의 가입 정보에 따른 적합한 EPC를 선택하는 기술에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 EPC가 구축된 통신 시스템을 도시한다.

도 1을 참조하면, 단말(100)은 기지국(200)을 통하여 레거시(Legacy) EPC1(300), 레거시 EPC2(400) 및 가상화(Virtual, v) 전용 EPC(500) 중에서 하나의 ECP에 접속한다.

단말(100)은 태블릿 PC(Tablet PC), 랩톱(Laptop), 개인용 컴퓨터(PC, Personal Computer), 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP, Portable Multimedia Player), 무선통신 단말장치(Wireless Communication Terminal), 스마트폰(SmartPhone) 및 이동통신 단말장치(Mobile Communication Terminal) 등 다양한 디지털 기기 중 어느 하나일 수 있다.

기지국(200)은 특정 서비스 영역 또는 존(Zone)에 설치된 기지국일 수 있다. 이러한 특정 기지국(200)은 복수의 EPC(300, 400, 500) 중에서 가상화(v) 전용 EPC(500)에 먼저 접속하도록 설정되어 있을 수 있다. 이때, 가상화(Virtual, v) 전용 EPC(500)가 기업 전용 EPC라면, 기지국(200)은 기업 전용 LTE 서비스 지역, 예를들면, 기업 가입자의 사업장에 설치된 기지국이다.

레거시 EPC1(300), 레거시 EPC2(400) 및 가상화(v) 전용 EPC(500)는 각각 독립된 통신 서비스를 제공한다. 예를들면, 레거시 EPC1(300)는 불특정 다수를 대상으로 공중 이동통신 서비스를 제공하는 MASS EPC이다. 레거시 EPC1(300)는 MME(301), S-GW(303), P-GW(305)를 포함하고, P-GW(305)는 인터넷1(600)과 연결된다.

레거시 EPC2(300)는 IoT(Internet of Terminal) 단말을 대상으로 IoT 서비스를 제공하는 C-SGN(Cellular IoT-Serving Gateway Node) 서비스를 제공하는 EPC이다. 레거시 EPC2(400)는 MME(401), S-GW(403), P-GW(405)를 포함하고, P-GW(405)는 인터넷2(700)와 연결된다. 이때, 인터넷1(600)과 인터넷2(700)는 동일한 인터넷이나 접속 가입자 단말의 종류에 따라 구분된 것이다.

가상화(v) 전용 EPC(500)는 특정 단말을 대상으로 통신 서비스를 제공하는 전용(Dedicated) 통합 EPC로서, Private LTE 기술을 이용한 전용 LTE 서비스를 제공하며, 통신 사업자가 새로 구축한 전용 EPC일 수 있다. 가상화(v) 전용 EPC(500)는 vMME(501), vS-GW(503) 및 vP-GW(505)를 포함하고, vP-GW(505)는 전용망(800)에 연결된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가상화(v) 전용 EPC의 세부 구성을 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, vMME(501), vS-GW(503) 및 vP-GW(505) 각각은 동일한 물리 자원을 논리적으로 추상화시켜 전용망 가입자 별로 독립된 제어 및 사용자 데이터 처리를 수행한다.

vMME(501), vS-GW(503) 및 vP-GW(505)는 가상 머신(VM, virtual machine)들의 세트가 동작하기 위한 환경을 제공한다.

vMME(501), vS-GW(503) 및 vP-GW(505)는 가상화 기술을 사용하여, 가입자 단위, 서비스 단위 및 데이터 종류 단위 중에서 적어도 하나를 기준으로 구분되는 복수의 가상 머신(VM)을 통하여 독립된 제어 및 사용자 데이터 처리를 수행한다. 각 가상 머신은 MME, S-GW, P-GW의 기능 엔티티(functional entity)의 역할을 수행한다.

vMME(501)는 vMME 마스터(501-1), 적어도 하나의 vWB MME(501-3) 및 적어도 하나의 vNB MME(501-5)를 포함한다. vMME 마스터(501-1), 적어도 하나의 vWB MME(501-3) 및 적어도 하나의 vNB MME(501-5)는 별개의 가상 머신 상에서 동작한다.

vMME 마스터(501-1)는 기지국(200)과 S1-MME 인터페이스를 통해 연결된다. vMME 마스터(501-1)는 기지국(200)으로부터 수신된 제어 신호, 예를들면, 시그널링 메시지의 IMSI(International Mobile Subscriber Identity), APN(Access Point Name)과 기지국(200)의 IP 주소 중 적어도 하나를 기초로 단말(100)이 접속할 EPC를 선택한다. 여기서, 단말(100)이 접속할 EPC를 선택하는 것은 단말(100)이 접속할 MME를 선택하는 것일 수 있다.

vMME 마스터(501-1)는 HSS(Home Subscriber Server)와 MME 간 인터페이스로 제어 평면을 정의하며, UE 가입 정보 및 인증 정보를 교환하는 S6 인터페이스를 통해 HSS(900)에 연결된다.

vMME 마스터(501-1)는 Gx 인터페이스를 통해 PCRF(Policy and Charging Rules Function, 미도시)에 연결된다. 이때, vMME 마스터(501-1)는 vS-GW MASTER(503-1) - vP-GW MASTER(505-1)와 연결되어, vP-GW MASTER(505-1)를 PCRF(미도시)로 연결시킬 수 있다.

vMME 마스터(501-1)는 S10 인터페이스를 통해 다른 MME, 즉, 레거시 MME1(301), 레거시 MME2(401)와 연결된다.

vMME 마스터(501-1)는 복수의 개별 MME를 관리하는데, 복수의 개별 MME는 전용 가입자 단위, 단말의 종류 및 데이터 종류 중 적어도 하나의 단위로 구분될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서는 복수의 개별 MME는 광대역(Wide Band, 이하, 'WB'라 통칭함) LTE 데이터와 협대역(Narrow Band, 이하, 'NB'라 통칭함) IoT(Internet of Things) 데이터를 구분하여 처리하도록 구현된다.

본 발명의 한 실시예에서는 복수의 개별 MME는 적어도 하나의 vWB MME(501-3)와 적어도 하나의 vNB MME(501-5)를 포함한다. vWB MME(501-3)는 전용 LTE 단말을 위한 MME 기능을 수행한다. vNB MME(501-5)는 전용 IoT 단말을 위한 MME 기능을 수행한다. 여기서, 전용 LTE 단말 및 전용 IoT 단말은 전용 가입자의 단말로서, 단말의 종류 또는 단말이 취급하는 데이터의 종류가 다르다.

MME 기능은 EUTRAN에서 제어 평면 엔터티로서 시그널링 및 제어 기능을 포함하는데, 예를들면, NAS(Non Access Stratum) 시그널링을 통해 단말(100)의 이동성(Mobility) 관리, 세션 관리 기능, 네트워크 자원 할당 등을 포함한다.

또한, 본 발명의 한 실시예에서는 대역으로 개별 vMME를 구분하였지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 개별 vMME가 서로 다른 복수의 전용망 또는 전용 가입자를 위한 제어 및 시그널링을 처리하기 위해 독립적으로 구현될 수도 있다.

이렇게 하면, LTE 트래픽과 IoT 트래픽을 구분하여 처리할 수 있으므로, 종래에 IoT 트래픽이 LTE 트래픽과 구분되지 않고 모두 MME를 경유하므로, 이로 인한 MME 장비의 증설이 불가피하였던 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 장비 증설로 인한 문제없이도 IoT 서비스를 전용 서비스 기반으로 제공할 수 있다.

vS-GW(503)는 vS-GW MASTER(503-1), 적어도 하나의 vS-GW 제어 평면(Control Plane, CP)(503-3) 및 적어도 하나의 vS-GW 사용자 평면(User Plane, UP)(503-5)을 포함한다. 이처럼, vS-GW(503)는 vS-GW MASTER(503-1) 및 vS-GW MASTER(503-1)에 의해 관리되는 복수의 개별 vS-GW로 구성된다. 이때, 복수의 개별 vS-GW는 제어 평면(CP)과 사용자 평면(UP)으로 구분되는데, 각각의 제어 평면(CP)과 사용자 평면(UP)은 전용 가입자 단위로 복수개가 구현될 수 있다.

vS-GW MASTER(503-1)는 기지국(200)과 S1-U 인터페이스를 통해 연결된다. vS-GW MASTER(503-1)는 vMME 마스터(501-1)와 S11-C 인터페이스 및 S11-U 인터페이스를 통해 연결된다. S11-C 인터페이스를 통하여 vMME 마스터(501-1)로부터 시그널링 메시지를 수신한다. S11-U 인터페이스를 통하여 vMME 마스터(501-1)로부터 데이터를 수신한다.

vS-GW MASTER(503-1)는 기지국(200)으로부터 수신된 데이터가 시그널링 메시지이면, 적어도 하나의 vS-GW 제어 평면(CP)(503-3)으로 전달하여 처리하도록 하고, 수신된 데이터 사용자 데이터이면 적어도 하나의 vS-GW 사용자 평면(UP)(503-5)으로 전달하여 처리하도록 한다.

적어도 하나의 vS-GW 제어 평면(CP)(503-3) 및 적어도 하나의 vS-GW 사용자 평면(UP)(503-5)은 각각 S-GW 기능의 제어 평면(CP) 기능과 사용자 평면(UP) 기능을 수행한다.

S-GW 기능은 기지국간, 3GPP 네트워크와 EUTRAN 간에 단말(100)의 이동성을 관리하고, 설정된 세션에 따라 페이로드 트래픽(payload traffic)을 처리하는 세션 제어 기능을 포함하며, 기지국 간 핸드오버 및 3GPP 시스템 간 핸드 오버시 앵커 지점(anchoring point) 기능을 포함한다.

적어도 하나의 vS-GW 제어 평면(CP)(503-3)은 로드밸런싱을 위해 복수개로 구현될 수 있다.

적어도 하나의 vS-GW 사용자 평면(UP)(503-5)은 vWB MME(501-3)와 vNB MME(501-5)에 대응하여 별개로 구현될 수 있다.

또한, 적어도 하나의 vS-GW 사용자 평면(UP)(503-5)은 전용망 가입자 별로 예를 들면, 기업 가입자 A, 기업 가입자 B 등을 위해 각각 별개로 구현될 수 있다.

vP-GW(505)는 vP-GW MASTER(505-1), 적어도 하나의 vP-GW 제어 평면(CP)(505-3) 및 적어도 하나의 vP-GW 사용자 평면(UP)(505-5)을 포함한다.

vP-GW MASTER(505-1)는 vS-GW MASTER(503-1)와 S5-C 인터페이스 및 S5-U 인터페이스를 통해 연결된다.

vP-GW MASTER(505-1)는 S5-C 인터페이스로부터 수신된 시그널링 메시지를 적어도 하나의 vP-GW 제어 평면(CP)(505-3)으로 전달하여 처리하도록 하고, S5-U 인터페이스로부터 수신된 사용자 데이터를 적어도 하나의 vP-GW 사용자 평면(UP)(505-5)으로 전달하여 처리하도록 한다.

적어도 하나의 vS-GW 제어 평면(CP)(503-3) 및 적어도 하나의 vS-GW 사용자 평면(UP)(503-5)은 각각 P-GW 기능의 제어 평면(CP) 기능과 사용자 평면(UP) 기능을 수행한다.

P-GW 기능은 IP(Internet Protocol) 주소 할당 기능, 핸드오버시에 S-GW에 대한 앵커 역할, 단말 별 계정 데이터 관리, IP 라우팅 및 포워딩 기능, 패킷 필터링, 연결된 PDN으로 단말을 연결하는 기능 등을 포함한다.

적어도 하나의 vP-GW 제어 평면(CP)(505-3)은 로드밸런싱을 위해 복수개로 구현될 수 있다.

적어도 하나의 vP-GW 사용자 평면(UP)(505-5)은 vWB MME(501-3)와 vNB MME(501-5)에 대응하여 별개로 구현될 수 있다.

또한, 적어도 하나의 vP-GW 사용자 평면(UP)(505-5)은 전용망 가입자 별로 예를 들면, 기업 가입자 A, 기업 가입자 B 등을 위해 각각 별개로 구현될 수 있다.

또한, 제어 평면(CP)의 기능은 세션 관리(Session Management), 이동성 관리(Mobility Management), 베어러 관리, QoS(Quality of Service) 관리 등 사용자 서비스와 네트워크 상태를 고려하여 사용자 평면(UP)에서 사용될 트래픽 전송 파라미터를 최종적으로 결정한다.

사용자 평면(UP)의 기능은 제어 평면(CP)에 의해 결정된 파라미터를 적용하여 실제 사용자 데이터를 처리, 예컨대, 다른 노드로 전송, 폐기, 또는 버퍼링, 패킷 전송, 사용자 패킷의 터널 인캡슐레이션(Encapsulation)과 디캡슐레이션(Decapsulation) 또는 QoS(Quality of Service) 보증의 실행 등의 기능을 포함한다.이와 같이, 가상화 EPC 구조를 통해 개별 장비의 증설없이도 가입자 단위 또는 특정 데이터 단위의 기능 업데이트가 가능하여, 쉽게 전용 EPC 구축이 이루어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 vMME의 세부 기능을 도시한 블록도로서, 가상화된 MME 기능을 소프트웨어 구성요소로 구분한 블록도이다.

도 3을 참조하면, vMME 기능은 S1-MME 인터페이스 기능(507), 코어망 선택 기능(509), WB LB(Load Balancing) 기능(511), NB LB 기능(513), 복수(n)의 WB 코어 기능(515), 복수(n)의 NB 코어 기능(517), S11 인터페이스 기능(519), NB-S11 인터페이스 기능(521) 및 외부 연동 인터페이스 기능(523)을 포함한다.

여기서, 코어망 선택 기능(509)은 단말(100)의 APN 및 IMSI, 기지국(200)의 IP POOL 중에서 적어도 하나를 기초로 MME 선택 또는 코어망을 선택한다. 또한, 홈 가입자 서버(HSS)(900)로부터 확인한 APN-OI 및 UE USAGE TYPE 정보를 기초로 MME 선택 또는 코어망을 선택 및 변경한다. 이러한 코어망 선택 기능(509)은 도 12 ~ 도 16을 참고로 설명한다.

복수(n)의 WB 코어 기능(515), 복수(n)의 NB 코어 기능(517)은 각각 개별적인 MME 기능을 수행한다.

WB LB 기능(511)은 외부로부터 수신된 제어 신호를 복수(n)의 WB 코어 기능(515)으로 로드밸런싱 알고리즘을 기초로 분배한다. NB LB 기능(513)은 외부로부터 수신된 제어 신호를 복수(n)의 NB 코어 기능(517)으로 로드밸런싱 알고리즘을 기초로 분배한다.

S11 인터페이스 기능(519), NB-S11 인터페이스 기능(521)은 S11 인터페이스를 WB 데이터와 NB 데이터로 구분하여 처리하기 위한 기능이다.

외부 연동 인터페이스 기능은 HSS(900), PCRF(미도시), 레거시 MME들(301, 401) 등의 외부 장비와 연동하며, 예를들면, Gx, S6, S10 등의 인터페이스 기능을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 vS-GW 및 vP-GW의 세부 기능을 도시한 블록도로서, 가상화된 S-GW 및 P-GW 기능을 소프트웨어 구성요소로 구분한 블록도이다.

도 4를 참조하면, vS-GW 기능 및 vP-GW 기능은 S1-U 인터페이스 기능(523), 코어망 구분 기능(525), WB LB 기능(527), NB LB 기능(529), 복수(n)의 CP 코어 기능(531), 복수(n)의 UP 코어 기능(533), WB CP(539), NB CP(541), WB UP(543), NB UP(545), S5-C 인터페이스 기능(547), S5-U 인터페이스(549), S11 인터페이스 기능(551)을 포함한다.

여기서, 코어망 구분 기능(525)은 단말의 APN 및 IMSI, 기지국의 IP POOL 중에서 적어도 하나를 기초로 단말의 신호를 처리할 코어 기능을 선택한다.

복수(n)의 CP 코어 기능(531, 535), 복수(n)의 UP 코어 기능(533, 537)은 각각 개별적인 S-GW, P-GW 기능을 수행한다. WB LB 기능(527), NB LB 기능(529)은 각각 외부로부터 수신된 제어 신호 및 데이터 신호를 복수(n)의 CP 코어 기능(531, 535), 복수(n)의 UP 코어 기능(533, 537)으로 로드밸런싱 알고리즘을 기초로 분배한다.

복수(n)의 CP 코어 기능(531, 535)에서 각각 처리된 결과는 WB CP(539), NB CP(541)를 통하여 통합되어 S5-C 인터페이스 기능(547)을 통해 외부로 출력된다.

또한, 복수(n)의 UP 코어 기능(533, 537)에서 각각 처리된 결과는 WB UP(543), NB UP(545)를 통하여 통합되어 S5-U 인터페이스 기능(549)을 통해 외부로 출력된다.

이상의 가상화(v) EPC 구조에서, 사용자 데이터 별로 시그널링 처리 경로 및 데이터 처리 경로에 대해 설명하면 다음과 같다.

이때, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 사용자 데이터를 기업 전용 LTE 데이터와 기업 전용 IoT 데이터로 구분하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기업 전용 LTE 데이터의 시그널링 처리 경로를 나타내고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기업 전용 LTE 데이터의 데이터 처리 경로를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 시그널링 처리 경로를 통해 송수신되는 기업 전용 LTE 데이터, 즉, 기업 전용 LTE 시그널링 데이터는 기지국(200) - vMME 마스터(501-1) - vWB MME(501-3)로 전달되어 처리된다. 그리고 vMME 마스터(501-1) - vS-GW 마스터(503-1)를 통해 vS-GW CP(503-3)로 전달되어 처리된 후, vS-GW 마스터(503-1) - vP-GW 마스터(505-1)를 통해 vP-GW CP(505-3)으로 전달되어 처리된다.

도 6을 참조하면, 데이터 처리 경로를 통해 송수신되는 기업 전용 LTE 데이터, 즉, 기업 전용 LTE 사용자 데이터는 기지국(200) - vS-GW 마스터(503-1)를 통해 vS-GW UP(503-3)로 전달되어 처리된 후, vS-GW 마스터(503-1) - vP-GW 마스터(505-1)를 통해 vP-GW UP(505-5)로 전달되어 처리된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기업 전용 NB-IoT의 Non-IP 데이터 처리 경로를 나타내고, 도 8는 본 발명의 실시예에 따른 기업 전용 NB-IoT의 IP 데이터의 제어 평면 처리 경로를 나타내고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기업 전용 NB-IoT의 IP 데이터의 사용자 평면 처리 경로를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 기업 전용 NB-IoT의 Non-IP 데이터는 기지국(200) - vMME 마스터(501-1) - vNB MME(501-5) - vMME 마스터(501-1) - SCEF(Service Capability Exposure Function)(1000)로 전달되어 처리된다. 여기서, SCEF는 NB-IoT 관련하여 3GPP Release 13에 새로 추가된 엔티티로서, Non-IP 데이터 네트워크 기능에 엑세스할 수 있도록 하고, Non-IP 데이터를 IoT 서비스 플랫폼으로 라우팅하는 역할을 한다.

도 8을 참조하면, 기업 전용 NB-IoT의 IP 데이터의 제어 평면 최적화(Control Plane Optimization) 처리는 기지국(200) - vMME 마스터(501-1) - vNB MME(501-5)로 전달되어 처리된다. 그리고 vMME 마스터(501-1) - vS-GW 마스터(503-1)를 통해 vS-GW UP(503-5)로 전달되어 처리된 후, vS-GW 마스터(503-1) - vP-GW 마스터(505-1)를 통해 vP-GW UP(505-5)로 전달되어 처리된다.

도 9를 참조하면, 기업 전용 NB-IoT의 IP 데이터의 사용자 평면 최적화(User Plane Optimization) 처리는 기지국(200) - vS-GW 마스터(503-1)를 통해 vS-GW UP(503-5)로 전달되어 처리된 후, vS-GW 마스터(503-1) - vP-GW 마스터(505-1)를 통해 vP-GW UP(505-5)으로 전달되어 처리된다.

도 10은 본 발명의 실시예와 비교하기 위한 종래의 구축형 vEPC가 적용된 지도를 도시하고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 구축형 vEPC가 적용된 지도를 도시한다.

도 10을 참조하면, 종래에는 기업 가입자 별로 구축형 EPC를 구축해야 하므로, 각 기지국은 구축형 EPC의 접속 주소를 모두 저장해야 한다. 만약, 구축형 EPC가 늘어나면, 그만큼 기지국이 보유해야 하는 정보의 양이 증가한다.

반면, 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 기업 가입자 별로 구축형 EPC가 가상화된 중앙 집중(Super) EPC에서 구현되므로, 기지국의 입장에서는 가상화된 EPC의 접속 주소 또는 vMME 마스터(501-1)의 IP 주소만 알고 있으면 되므로, 기지국이 보유하는 정보의 저장 용량이 크게 감소한다.

한편, 다중 EPC 환경에서 단말이 접속할 EPC를 선택 및 변경하는 기술에 대하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 코어망 선택 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 12를 참조하면, 단말(100)은 기지국(200)에게 NAS(non-access stratum) 메시지를 전송한다(S101). 여기서, NAS 메시지는 어태치 요청 메시지, 트래킹 영역 업데이트 메시지, 또는 라우팅 영역 업데이트 메시지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

기지국(200)은 디폴트로 설정된 vMME 마스터(501-1)에게 NAS 메시지를 전송한다(S103).

vMME 마스터(501-1)는 단말(100)의 APN, IMSI 및 기지국(200)의 IP 주소 중에서 적어도 하나를 기초로 단말(100)의 NAS 메시지를 처리할 MME를 선택한다(S105).

vMME 마스터(501-1)는 단말(100)이 공중 LTE 단말인지 판단(S107)하여, 공중 LTE 단말이라면, NAS 메시지를 레거시 MME(301)로 전송한다(S109).

또한, 단말(100)이 전용 LTE 단말인지 또는 전용 IoT 단말인지 판단(S111)하여, 전용 LTE 단말이라면, vWB MME(501-3)에게 NAS 메시지를 전달한다(S113). 반면, 단말(100)이 전용 IoT 단말이라면, vNB MME(501-5)에게 NAS 메시지를 전달한다(S115).

이제, 도 13 ~ 도 16은 단말 서비스 정보(UE Usage Type)를 이용하여 코어망을 변경하는 과정을 설명한다.

이때, 도 13 및 도 14는 기지국(200)의 디폴트 MME로 vMME 마스터(501-1)가 설정된 경우의 실시예이다.

도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 코어망 변경 과정을 나타낸 흐름도로서, 공중망에서 전용망으로 변경하는 과정을 나타낸다.

도 13을 참조하면, 단말(100)이 홈 가입자 서버(900)에게 코어망 변경 요청 메시지를 전송한다(S201). 여기서, 코어망 변경 요청 메시지는 APN-OI 변경 요청이거나 또는 UE Usage Type 정보 변경 요청일 수 있다.

단말(100)은 기지국(200)을 통해 코어망 변경 요청 메시지를 전송하거나 또는 기지국(200)을 통하지 않고 WiFi AP와 같이 무선랜이나 유선망을 통해 코어망 변경 요청 메시지를 전송할 수도 있다.

또한, 단말(100)은 홈 가입자 서버(900)로 직접 전송하지 않고, 망 전환 서버(미도시)와 같은 중계 서버를 거쳐 코어망 변경 요청 메시지를 전송할 수도 있다.

홈 가입자 서버(900)는 단말(100)의 코어망 변경 요청 메시지를 기초로 단말(100)의 가입 프로파일을 수정한다(S203). 이때, 가입 프로파일은 다음 표 1과 같이 수정될 수 있다.

항목
PDN Allocaion type	Dynamic
APN-OI Replacement	Private -> Mass
UE Usage Type	XXXX -> Null

즉, 단말(100)의 APN-OI Replacement와 UE Usage Type을 전용망에서 공중망으로 변경한다.

홈 가입자 서버(900)는 vMME 마스터(501-1)에게 세션 해지(또는 위치 등록 해지)를 요청한다(S205).

vMME 마스터(501-1)는 레거시 MME(301)에게 세션 해지(또는 위치 등록 해지)를 요청한다(S207).

레거시 MME(301)는 단말(100)에게 세션 해지(또는 망 접속 해지)를 요청한다(S209). 이때, 요청에는 망 재접속 트리거를 포함한다.

레거시 MME(301)는 단말(100)과 연결된 세션을 해지한다(S211). 세션 해지는 레거시 MME(301)가 S-GW(303) 및 P-GW(305)와 베어러 해지 요청 메시지(Delete Session Request) 및 베어러 해지 응답(Delete Session Response) 메시지를 교환하고, MME(301)가 단말(100)로부터 망 접속 해지 응답(Detatch Response)을 수신하는 과정으로 수행된다.

vMME 마스터(501-1)가 단말(100)로부터 망 재접속 트리거 정보에 따른 망 접속 요청(Attach Request)을 수신한다(S213).

vMME 마스터(501-1)는 홈 가입자 서버(900)에게 위치 등록 요청을 전송하여 단말(100)의 가입 프로파일을 확인한다(S215). 이때, 가입 프로파일로부터 확인된 단말(100)의 변경된 APN-OI 및 UE Usage Type을 기초로 단말(100)의 전용망 세션을 생성한다(S217). 여기서, 전용망 세션 생성은 vMME 마스터(501-1)가 vS-GW(503) 및 vP-GW(505)와 베어러 설정 메시지를 교환하는 과정으로 이루어진다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코어망 변경 과정을 나타낸 흐름도로서, 전용망에서 공중망으로 변경하는 과정을 나타낸다.

도 14를 참조하면, 단말(100)이 홈 가입자 서버(900)에게 코어망 변경 요청 메시지를 전송한다(S301).

홈 가입자 서버(900)는 단말(100)의 코어망 변경 요청 메시지를 기초로 단말(100)의 가입 프로파일을 수정한다(S303). 이때, 가입 프로파일은 다음 표 2와 같이 수정될 수 있다.

항목
PDN Allocaion type	Dynamic
APN-OI Replacement	Mass -> Private
UE Usage Type	Null -> XXXX

즉, 단말(100)의 APN-OI Replacement와 UE Usage Type을 공중망에서 전용망으로 변경한다.

홈 가입자 서버(900)는 vMME 마스터(501-1)에게 세션 해지(또는 위치 등록 해지)를 요청한다(S305).

vMME 마스터(501-1)는 레거시 MME(301)는 단말(100)에게 세션 해지(또는 망 접속 해지)를 요청한다(S307). 이때, 요청에는 망 재접속 트리거를 포함한다.

vMME 마스터(501-1)는 단말(100)과 연결된 세션을 해지한다(S309).

vMME 마스터(501-1)가 단말(100)로부터 망 재접속 트리거 정보에 따른 망 접속 요청을 수신한다(S311).

vMME 마스터(501-1)는 홈 가입자 서버(900)에게 위치 등록 요청을 전송하여 단말(100)의 가입 프로파일을 확인한다(S313). 이때, 가입 프로파일로부터 확인된 단말(100)의 변경된 APN-OI 및 UE Usage Type을 기초로 S311 단계에서 수신한 망 접속 요청을 포함하는 경로 변경(Re-route) 메시지를 생성하여 기지국(200)으로 전송한다(S315).

기지국(200)은 경로 변경(Re-route) 메시지에 포함된 망 접속 요청을 레거시 MME(301)로 전송한다(S317). 그러면, 레거시 MME(301)는 단말(100)의 공중망 세션을 생성한다.

또한, 도 15 및 도 16는 기지국(200)의 디폴트 MME로 레거시 MME(301)가 설정된 경우의 실시예이다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코어망 변경 과정을 나타낸 흐름도로서, 공중망에서 전용망으로 변경하는 과정을 나타낸다.

도 15를 참조하면, 단말(100)이 홈 가입자 서버(900)에게 코어망 변경 요청 메시지를 전송한다(S401).

홈 가입자 서버(900)는 단말(100)의 코어망 변경 요청 메시지를 기초로 단말(100)의 가입 프로파일을 수정한다(S403). 이때, 가입 프로파일은 표 1과 같이 수정될 수 있다. 즉, 단말(100)의 APN-OI Replacement와 UE Usage Type을 전용망에서 공중망으로 변경한다.

홈 가입자 서버(900)는 레거시 MME(301)에게 세션 해지(또는 위치 등록 해지)를 요청한다(S405). 레거시 MME(301)는 단말(100)에게 세션 해지(또는 망 접속 해지)를 요청한다(S407). 이때, 요청에는 망 재접속 트리거를 포함한다.

레거시 MME(301)는 단말(100)과 연결된 세션을 해지한다(S409).

레거시 MME(301)가 단말(100)로부터 망 재접속 트리거 정보에 따른 망 접속 요청을 수신한다(S411).

레거시 MME(301)는 홈 가입자 서버(900)에게 위치 등록 요청을 전송하여 단말(100)의 가입 프로파일을 확인한다(S413). 이때, 가입 프로파일로부터 확인된 단말(100)의 변경된 APN-OI 및 UE Usage Type을 기초로 S411 단계에서 수신한 망 접속 요청을 포함하는 경로 변경(Re-route) 메시지를 생성하여 기지국(200)으로 전송한다(S415).

기지국(200)은 경로 변경(Re-route) 메시지에 포함된 망 접속 요청을 vMME 마스터(501-1)로 전송한다(S417). 그러면, vMME 마스터(501-1)는 단말(100)의 전용망 세션을 생성한다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코어망 변경 과정을 나타낸 흐름도로서, 전용망에서 공중망으로 변경하는 과정을 나타낸다.

도 16을 참조하면, 단말(100)이 홈 가입자 서버(900)에게 코어망 변경 요청 메시지를 전송한다(S501).

홈 가입자 서버(900)는 단말(100)의 코어망 변경 요청 메시지를 기초로 단말(100)의 가입 프로파일을 수정한다(S503). 이때, 가입 프로파일은 표 2와 같이 수정될 수 있다. 즉, 단말(100)의 APN-OI Replacement와 UE Usage Type을 공중망에서 전용망으로 변경한다.

홈 가입자 서버(900)는 레거시 MME(301)에게 세션 해지(또는 위치 등록 해지)를 요청한다(S505). 레거시 MME(301)는 vMME 마스터(501-1)에게 세션 해지(또는 위치 등록 해지)를 요청한다(S507).

vMME 마스터(501-1)는 단말(100)에게 세션 해지(또는 망 접속 해지)를 요청한다(S509). 이때, 요청에는 망 재접속 트리거를 포함한다.

vMME 마스터(501-1)는 단말(100)과 연결된 세션을 해지한다(S511).

레거시 MME(301)가 단말(100)로부터 망 재접속 트리거 정보에 따른 망 접속 요청을 수신한다(S513).

레거시 MME(301)는 홈 가입자 서버(900)에게 위치 등록 요청을 전송하여 단말(100)의 가입 프로파일을 확인한다(S515). 이때, 가입 프로파일로부터 확인된 단말(100)의 변경된 APN-OI 및 UE Usage Type을 기초로 단말(100)의 공중망 세션을 생성한다(S517).

한편, 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 하드웨어 블록도로서, 도 1 ~ 도 16에서 설명한 단말(100)의 하드웨어 구성을 나타낸다.

도 17을 참조하면, 단말(1300)은 통신 장치(1301), 메모리 장치(1303), 디스플레이(1305), 입력 장치(1307) 및 적어도 하나의 프로세서(1309) 등을 포함하는 하드웨어로 구성되고, 지정된 장소에 하드웨어와 결합되어 실행되는 프로그램이 저장된다. 하드웨어는 도 1 내지 도 16에서 설명한 실시예들에 따른 구성 및/또는 방법을 실행할 수 있는 구성과 성능을 가진다. 이때, 디스플레이(1305)와 입력 장치(1307)는 하나의 장치로 구현될 수 있다. 프로그램은 하드웨어는 도 1 내지 도 16에서 설명한 실시예들에 따른 구성 및/또는 방법을 실행할 수 있는 명령어(instructions)들을 포함하고, 메모리 장치(1303) 및 프로세서(1309) 등의 하드웨어와 결합하여 본 발명을 구현한다.

또한, 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 서버 장치의 하드웨어 블록도로서, 도 1 ~ 도 16에서 설명한 코어 시스템(300, 400, 500) 각각의 하드웨어 구성을 나타낸다.

도 18을 참조하면, 서버 장치(1400)는 통신 장치(1401), 메모리(1403), 저장 장치(1405) 및 적어도 하나의 프로세서(1407)를 포함한다.

통신 장치(1401)는 적어도 하나의 프로세서(1407)와 연결되어, 네트워크를 통해 트래픽을 송신 및/또는 수신한다. 메모리(1403)는 적어도 하나의 프로세서(1407)와 연결되어, 도 1 내지 도 16에서 설명한 실시예들에 따른 구성 및/또는 방법을 실행하게 하는 명령어들을 포함하는 프로그램을 저장한다. 프로그램은 메모리(1403) 및 적어도 하나의 프로세서(1407) 등의 하드웨어와 결합하여 본 발명을 구현한다.

저장 장치(1405)는 서버 장치의 운용에 필요한 정보를 포함한다. 프로세서(1407)는 메모리(1403), 저장 장치(1405) 등의 하드웨어와 결합하여 본 발명을 실행한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

제어 신호를 처리하는 복수의 개별 MME(Mobility Management Entity) 및 상기 복수의 개별 MME를 관리하는 마스터 MME가 서로 독립된 기능을 수행하는 복수의 가상 머신 상에서 각각 동작하는 가상화 MME,
각각의 제어 신호 및 각각의 데이터 신호를 처리하는 복수의 개별 S-GW(Serving Gate Way) 및 상기 복수의 개별 S-GW를 관리하는 마스터 S-GW가 상기 복수의 가상 머신 상에서 각각 동작하는 가상화 S-GW, 그리고
각각의 제어 신호 및 각각의 데이터 신호를 처리하는 복수의 개별 P-GW(PDN Gate Way) 및 상기 복수의 개별 P-GW를 관리하는 마스터 P-GW가 상기 복수의 가상 머신 상에서 각각 동작하는 가상화 P-GW를 포함하고,
상기 복수의 개별 MME, 상기 복수의 개별 S-GW 및 상기 복수의 개별 P-GW는,
가입자, 서비스 및 데이터 종류 중에서 적어도 하나를 기준으로 각각 구별되고, 특정 가입자 단말을 대상으로 통신 서비스를 제공하는 적어도 하나의 전용 코어망으로 구성되고,
상기 마스터 MME는,
기지국의 디폴트 MME로 설정되고,
상기 기지국으로부터 단말이 전송한 접속 요청 메시지를 수신하면, 홈 가입자 서버로부터 상기 단말의 가입 프로파일을 확인하고,
상기 가입 프로파일로부터 확인된 서비스 타입(UE Usage Type) 정보가 전용 코어망으로 설정되어 있으면, 상기 서비스 타입 정보를 기초로 선택한 복수의 개별 MME 중 하나의 개별 MME에게 상기 접속 요청 메시지를 전달하고,
상기 서비스 타입 정보가 공중 코어망으로 설정되어 있으면, 공중 코어망의 MME에게 상기 접속 요청 메시지를 전달하도록 요청하는 경로 변경(Re-route) 요청 메시지를 생성하고 상기 경로 변경 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하는, 가상화 코어 시스템.
제1항에서,
상기 마스터 MME와 상기 마스터 S-GW는, S11 인터페이스를 통해 연결되고,
상기 마스터 S-GW와 상기 마스터 P-GW는, S5 인터페이스를 통해 연결되며,
상기 마스터 MME는,기지국과 S1-MME 인터페이스를 통해 연결되고,
상기 마스터 S-GW는, 상기 기지국과 S1 인터페이스를 통해 연결되는, 가상화 코어 시스템.
제1항에서,
상기 복수의 개별 MME는,
제1 대역의 통신 서비스를 위한 제어 신호를 처리하는 제1 개별 MME, 그리고
상기 제1 대역보다 협소한 대역인 제2 대역의 통신 서비스를 위한 제어 신호를 처리하는 제2 개별 MME
를 포함하는, 가상화 코어 시스템.
제1항에서,
상기 복수의 개별 S-GW 및 상기 복수의 개별 P-GW는,
상기 복수의 전용망에 독립적으로 연결되고, 연결된 전용망과 단말 간의 사용자 데이터 전송을 제어하는 복수의 사용자 평면(User Plane)과 상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이를 제어하는 제어 평면(Control Plane)으로 분리되어 동작하고,
상기 마스터 S-GW 및 상기 마스터 P-GW는,
수신된 제어 신호를 상기 복수의 제어 평면 중에서 하나의 제어 평면으로 전달하고, 수신된 데이터 신호를 상기 복수의 사용자 평면 중에서 하나의 사용자 평면으로 전달하는, 가상화 코어 시스템.
제1항에서,
상기 복수의 개별 MME, 상기 복수의 개별 S-GW 및 상기 복수의 개별 P-GW는,
수신된 제어 신호 및 데이터 신호를 로드밸런싱 알고리즘을 기초로 복수의 코어 기능에 분산시키는, 가상화 코어 시스템.
삭제
제1항에서,
상기 마스터 MME는,
상기 복수의 전용망 별로 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 풀(POOL)을 관리하고, 단말의 IMSI가 속하는 전용망을 식별하며, 상기 복수의 개별 MME 중에서 상기 식별한 전용망의 제어 신호를 처리하는 개별 MME를 선택하는, 가상화 코어 시스템.
제1항에서,
상기 마스터 MME는,
인터넷망에 연결된 적어도 하나의 레거시(Legacy) 코어 시스템과 연동하는 인터페이스를 포함하고, 기지국으로부터 단말의 접속 요청을 수신하여, 상기 단말의 가입 정보를 기초로 상기 접속 요청을 상기 인터페이스를 통해 레거시 코어 시스템으로 전송할지 또는 상기 복수의 개별 MME 중 하나의 개별 MME로 전달할지 결정하는, 가상화 코어 시스템.
제1항에서,
상기 마스터 MME는,
기지국으로부터 단말의 NAS(non-access stratum) 메시지를 수신하여, 홈 가입자 서버에게 상기 단말의 서비스 타입(UE Usage Type) 정보를 확인하고, 상기 단말의 서비스 타입(UE Usage Type) 정보에 따라 상기 NAS 메시지를 포함한 경로 변경(Re-route) 요청 메시지를 생성하여, 상기 기지국으로 전송하고,
상기 경로 변경 요청 메시지는,
상기 단말의 NAS 메시지를 전달할 코어 시스템을 결정하는데 사용되는, 가상화 코어 시스템.
제9항에서,
상기 단말의 서비스 타입(UE Usage Type) 정보는,
상기 NAS 메시지가 전송되기 전에 상기 단말로부터 상기 홈 가입자 서버로 전송된 서비스 타입(UE Usage Type) 정보 변경 요청 메시지를 기초로 상기 홈 가입자 서버에 의해 변경되는, 가상화 코어 시스템.
제9항에서,
상기 단말의 서비스 타입(UE Usage Type) 정보는,
상기 NAS 메시지가 전송되기 전에 상기 단말로부터 상기 홈 가입자 서버로 전송된 APN(Access Point Name)-OI(Operator Indicator) 변경 요청 메시지를 기초로 상기 홈 가입자 서버에 의해 APN-OI와 함께 변경되는, 가상화 코어 시스템.
코어망 변경 시스템으로서,
단말로부터 코어망 변경 요청 메시지를 수신하여, 상기 단말의 서비스 타입(UE Usage Type) 정보를 변경하는 홈 가입자 서버, 그리고
기지국으로부터 상기 단말의 NAS(non-access stratum) 메시지를 수신하고, 상기 홈 가입자 서버로부터 상기 단말의 가입 프로파일을 수신하고, 상기 가입 프로파일에 수록된 상기 단말의 서비스 타입 정보를 확인하는 제1 코어망의 MME(Mobility Management Entity)를 포함하고,
상기 제1 코어망의 MME는,
상기 기지국의 디폴트 MME로 설정되고,
상기 서비스 타입 정보가 상기 제1 코어망으로 설정되어 있으면, 상기 제1 코어망으로 상기 단말을 연결시키고, 상기 서비스 타입 정보가 제2 코어망으로 설정되어 있으면, 상기 제2 코어망의 MME에게 상기 NAS 메시지를 전달하도록 요청하는 경로 변경(Re-route) 요청 메시지를 생성하고, 상기 경로 변경 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하는, 코어망 변경 시스템.
제12항에서,
상기 제1 코어망은, 전용망이고, 상기 제2 코어망은, 공중망이며,
상기 제1 코어망의 MME는,
서로 독립된 기능을 수행하는 복수의 가상 머신 상에서 각각 동작하는 서로 다른 복수의 전용망 별로 각각의 제어 신호를 처리하는 복수의 개별 MME(Mobility Management Entity) 및 상기 복수의 개별 MME를 관리하는 마스터 MME를 포함하고,
상기 마스터 MME는,
상기 복수의 전용망 별로 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 풀(POOL)을 관리하고, 상기 단말의 IMSI가 속하는 전용망을 식별하며, 상기 복수의 개별 MME 중에서 상기 식별한 전용망의 제어 신호를 처리하는 개별 MME를 선택하여 상기 NAS 메시지를 전달하는, 코어망 변경 시스템.
통신 장치,
서로 독립된 기능을 수행하는 복수의 가상 머신을 저장하는 메모리 장치, 그리고
상기 복수의 가상 머신을 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 복수의 가상 머신은,
서로 다른 복수의 전용망 별로 각각의 제어 신호를 처리하는 복수의 개별 MME(Mobility Management Entity) 및 상기 복수의 개별 MME를 관리하는 마스터 MME를 포함하고,
상기 마스터 MME는,
기지국의 디폴트 MME로 설정되고,
인터넷망에 연결된 적어도 하나의 레거시(Legacy) 코어 시스템과 연동하는 인터페이스를 포함하고,
상기 기지국으로부터 단말의 접속 요청을 수신하면, 홈 가입자 서버로부터 상기 단말의 가입 프로파일을 확인하고, 상기 가입 프로파일로부터 확인된 서비스 타입 정보(UE Usage Type) 정보가전용망으로 설정되어 있으면 상기 접속 요청을 상기 복수의 개별 MME 중 하나의 개별 MME로 전달하고, 상기 서비스 타입 정보가 공중망으로 설정되어 있으면, 상기 접속 요청을 상기 인터페이스를 통해 레거시 코어 시스템으로 전송하는 명령어(instructions)들을 포함하는, 가상화 MME.
제14항에서,
상기 마스터 MME는,
S1-MME 인터페이스를 통해 상기 기지국과 연결되고, S11 인터페이스를 통해 가상화된 S-GW(Serving Gateway)와 연결되며, 각각의 내부 인터페이스를 통해 상기 복수의 개별 MME와 연결되는, 가상화 MME.