KR20040091086A - 인터넷 프로토콜 전송을 처리하는 방법 및 장치 - Google Patents

인터넷 프로토콜 전송을 처리하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20040091086A
KR20040091086A KR10-2004-7013682A KR20047013682A KR20040091086A KR 20040091086 A KR20040091086 A KR 20040091086A KR 20047013682 A KR20047013682 A KR 20047013682A KR 20040091086 A KR20040091086 A KR 20040091086A
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니콜라이 케이. 엔. 리엥
라민 레자니파
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콸콤 인코포레이티드
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Abstract

통신 시스템에서 데이터 패킷 통신을 위한 방법 및 장치가 개시된다. 패킷들은 인터넷 프로토콜(IP) 목적지 어드레스와 네트워크 액세스 식별자(NAI)를 갖는 게이트웨이에서 수신된다. 게이트웨이는 수신된 NAI를 네트워크 어드레스 번역기(NAT)에 의해 지원되는 바와 같은 로컬 네트워크에 매핑시킨다. 그 후에 게이트웨이는 상기 목적지 어드레스를 상기 로컬 네트워크의 NAT 어드레스로 변환시킨다. 또한 게이트웨이는 상기 NAT로 하여금 타겟 수신자를 식별하도록 하는 포트 번호를 부가한다. 게이트웨이 내의 매핑은 이동국들이 로컬 네트워크 내에 도달시 등록 요구들을 송신할 때 생성되어 유지된다. 일실시예에서, 등록 요구는 세션 시작 프로토콜(SIP) 등록이다.

Description

인터넷 프로토콜 전송을 처리하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING INTERNET PROTOCOL TRANSMISSIONS}
무선 및 유선 디바이스들 모두인 인터넷이 가능한 디바이스들의 확산에 따라, IP 전송을 라우팅하기 위해 이용가능한 어드레스들 수가 부족해지고 있다. 이에 따라, 어떤 지역에서는 사용자들이 고정 IP 어드레스를 더 이상 할당받지 못하고, 주어진 시스템 내에 많은 사용자들을 수용하기 위해 IP 어드레스를 동적으로 할당받는다. 이용가능한 전체 IP 어드레스들 수는 어드레스 당 비트들 수의 함수이다. 어드레스들 수를 증가시키는 한가지 방법은 IP 어드레스의 크기를 증가시키는 것이다. 그러나, IP 어드레스들 수가 증가함에 따라, 시스템의 로딩 및 처리 복잡성이 증가되고; 어드레스 크기를 증가시키는 것은 전체 IP 네트워크(인터넷)의 전체적인 업그레이드를 요구하는데, 이는 상당한 비용이 든다.
본 발명은 통신 시스템에서 인터넷 프로토콜(IP) 전송을 처리하는 방법, 특히 IP 어드레스에 네트워크 액세스 식별자(network access identifier, NAI)를 매핑시키는 방법에 관한 것이다.
도 1A는 인터넷 프로토콜 통신 시스템 내의 네트워크 어드레스 변역기의 다이어그램이다.
도 1B는 인터넷 통신 시스템 내의 다수의 네트워크 어드레스 번역기들의 다이어그램이다.
도 2는 인터넷 프로토콜 전송을 지원하는 통신 시스템이다.
도 3은 인터넷 프로토콜 전송을 지원하는 통신 시스템 내의 일 구역이다.
도 4는 통신 시스템 토폴로지 내의 인터넷 프로토콜 전송을 위한 메시지 플로우의 다이어그램이다.
도 5는 통신 시스템 토폴로지 내의 인터넷 프로토콜 전송을 위한 메시지 흐름의 플로우 다이어그램이다.
도 6 및 도 7은 통신 시스템 내의 IP 전송을 처리하는 다이어그램들이다.
도 8은 IP 통신 시스템 내의 게이트웨이다.
따라서, 증가해 온 사용자들 수에 대해 IP 어드레스들을 제공하고, 이용가능한 IP 어드레스들을 효율적으로 사용하는 효율적이고 정확한 방법이 필요하다.
단어 "예시적인(exemplary)"은 "예, 예시 또는 설명으로서 역할을 하는"을 의미하도록 여기에서 배타적으로 사용된다. "예시적인"으로 기술된 실시예는 다른 실시예들보다 선호되거나 바람직한 것으로서 고려될 필요는 없다.
무선 인터넷 디바이스들의 확산에 따라, 전세계적으로 라우팅가능한 IPv4 어드레스들의 수가 분명히 부족하다. 미국 이외의 나라, 즉 아시아 및 유럽에서 전세계적인 IPv4 어드레스들의 풀(pool)은 거의 바닥났다. 이 때문에, 사용자들은 종종 고정 IP 어드레스들에 할당되지 못하고 인터넷으로부터 IP 프로토콜들을 통해 직접 도달되지 못할 수 있다. 네트워크 어드레스 번역기들(network address translators, NATs)이 전용 네트워크(private network) 내의 IPv4 어드레스들 수를 확대하는 수단으로서 도입되었으나; NAT들은 전용 네트워크 외부로부터 도달될 수 없는 전용 IP 어드레스들을 할당한다(즉, 상기 NAT들은 전세계적으로 라우팅가능하지 않다).
예시적인 실시예에 따라, 로컬 사용자들은 전세계적인 네트워크 액세스 식별자(NAI)에 할당된다. NAI는 IPv4 어드레스 대신에 개별 어드레스(individual address)(예를 들어 jsmith@company.com)로서 사용된다. 그 후에 게이트웨이가 NAT에 의해 제공된 번역 매핑(translation mapping)을 통해 사용자의 NAI를 로컬 전용 IP 어드레스로 변환시키도록 사용된다. 전용 IP 어드레스는 사용자에게 패킷들을 포워딩하기 위해 전용 네트워크에 의해 사용될 수 있다. 예시적인 실시예는 무선 네트워크에서 구현될 수 있고 주어진 통신 표준에 대한 변경없이 이동국들에 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이, IP 어드레스들 수를 증가시키지 않고 이용가능한 IP 세션들을 증가시키는 한가지 방법은 지역(regional) 통신 시스템과 로컬(local) 통신 시스템 사이의 인터페이스로서 네트워크 어드레스 번역기(network address translator, NAT)를 통합한다. 통상적으로 로컬 통신 시스템에서, 호스트들 중 일부만이 주어진 시간에 로컬 시스템이나 도메인 외부와 통신한다. 회사 네트워크와같은 로컬 도메인은 단지 도메인 내의 호스트들로 유도되거나 정해진 트래픽들만을 처리한다. 호스트들 중 다수는 로컬 도메인의 외부와 통신하지 않는다. 따라서, 로컬 도메인 내부의 IP 어드레스들 서브세트만이 지역 통신을 위해 전세계적으로 고유한 IP 어드레스들로 번역될 수 있다. NAT는 로컬 네트워크로의 번역 및 로컬 네트워크로부터의 번역을 제공하여, IP 어드레스의 단-대-단(end-to-end) 중요도(significance)를 로컬 어드레스에 대한 전세계적인 IP 어드레스의 매핑으로 대체한다. NAT의 이익은 네트워크에서의 증가된 용량이다.
NAT는 도 1A에 도시된 바와 같이 구성될 수 있는 라우터 기능(router function)이다. NAT는 로컬 도메인 내의 어드레스들이 임의의 다른 분리된(disjoint) 로컬 도메인에 의해 재사용되도록 한다. 예를 들어, 단일 어드레스는 다수의 로컬 도메인들에서 사용될 수 있다. 로컬 도메인 및 지역 네트워크 사이의 각각의 탈출 지점(exit point)에, NAT가 설치된다. 하나 이상의 탈출 지점이 있는 경우, 각각의 NAT는 동일한 번역 테이블(translation table)을 가질 것이다. 번역 텡블은 지역 네트워크에서 사용된 IP 어드레스를 로컬 IP 어드레스에 매핑시킨다. NAT 라우터의 개념 및 상세사항은 IETF RFC 3022 2001년 1월호에 K. Egevang 등에 의해 게재된 "The IP Network Address Translator(NAT)"에 자세히 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로서 편입되어 있다.
NAT는 효율적으로 "실제(real)" 네트워크를 통한 "가상(fake)" IP 네트워크의 라우팅을 허용한다. 실제 IP 네트워크는 인터넷, 또는 통상적으로 인터넷 프로토콜(IP)을 지원하는 시스템인 반면, 가상 IP 네트워크는 로컬 네트워크로 언급된다. NAT는 다수의 사용자들에 대한 단일 IP 어드레스 연결을 허용한다. NAT는 가상 IP 네트워크와 실제 네트워크 사이의 인터페이스로서 역할을 한다.
도 1A는 로컬 라우터(54) 및 지역 라우터(56)과 통신하는 네트워크 어드레스 번역기(NAT, 52)를 구비한 통신 시스템(50)을 도시한다. NAT(52)는 전술한 바와 같이 기능하여, 지역 라우터(54)에 의해 지원되는 지역 네트워크와 로컬 라우터(56)에 의해 지원되는 로컬 네트워크 사이의 인터페이스를 제공한다.
도 1B는 2개의 NAT들, 즉 NAT(104) 및 NAT(108)과 통신하는 지역 라우터(102)를 구비한 유사한 통신 시스템(100)을 도시한다. NAT(104)는 연관된 IP 어드레스 A를 구비하고, NAT(108)은 연관된 IP 어드레스 B를 구비한다. 어드레스들(A 및 B)은 지역 네트워크에서 사용되고 NAT(104) 및 NAT(108)을 각각 지원하는 지역 라우터(102)로써 알려져 있다. NAT(104)는 로컬 라우터(106)에 의해 지원되는 로컬 네트워크 A(미도시)로의 인터페이스이다. NAT(104)는 로컬 네트워크 A에서 사용된 국부적으로 고유한 어드레스들로의 번역 매핑을 포함한다. 로컬 네트워크 A 내에서 사용된 어드레스들은 전세계적으로 고유하지 않고 다른 로컬 네트워크들에 의해 사용될 수 있다는 것을 유의하라. NAT(108)은 로컬 라우터(110)에 의해 지원되는 로컬 네트워크 B(미도시)로의 인터페이스이다. NAT(108)는 로컬 네트워크에서 사용된 국부적으로 고유한 어드레스들로의 번역 매핑을 포함한다. 로컬 네트워크 B에서 사용된 어드레스들이 전세계적으로 고유하지 않고 다른 로컬 네트워크들에 의해 사용될 수 있다는 것을 유의하라.
동작시에, 로컬 네트워크 A와 같은 로컬 네트워크 내의 사용자는 NAT(104)로의 로컬 라우터(106)를 통해 지역 네트워크에 패킷을 송신한다. NAT(104) 인터페이스는 로컬 네트워크 A 내의 사용자 어드레스를 전세계적인 IP 어드레스로 번역한다. NAT(104)는 또한 소스 포트 번호를 고유한 포트 번호로 번역한다. 지역 네트워크에 대해, 사실상, 임의의 개수의 사용자들이 로컬 네트워크 A에 포함될 수 있는 경우, NAT(104)로부터의 모든 패킷들은 하나의 사용자로부터 유래한 것으로 보인다. 지역 네트워크가 로컬 네트워크 A에 패킷을 송신하는 경우, 패킷은 전세계적인 IP 어드레스로 어드레싱된다. NAT(104) 인터페이스는 전세계적인 IP 어드레스를 로컬 어드레스로 번역하고 상기 패킷을 로컬 네트워크 A 상의 적당한 사용자 및/또는 디비아스로 라우팅한다. 로컬 네트워크 A에 대해 보호로서, 패킷이 로컬 네트워크로부터의 요청에 응답하지 않거나, 상기 패킷이 미리 결정된 서비스나 IP 어드레스로 정해진 패킷이 아닌 경우, NAT(104) 인터페이스는 상기 패킷을 드롭시키고 상기 패킷을 로컬 네트워크로 송신하지 않는다. 로컬 네트워크 B, 로컬 라우터(110), 및 NAT(108)에 대한 동작은 유사하다.
도 2는 IP 통신을 지원하는 통신 시스템(200)을 도시한다. PUSH 게이트웨이와 같은 게이트웨이(204)는 인터넷(202)과 같은 패킷 소스에 결합되어 있다. 인터넷(202)으로부터 게이트웨이(204)로 패킷들인 정보가 송신된다. 각각의 패킷은 페이로드 정보 및 타겟 수신자(target recipient)에 상응하는 NAI 정보를 포함한다. 각각의 패킷은 또한 처음에 게이트웨이에 패킷을 전달하도록 인터넷을 보조하는 연관된 IP 헤더를 구비한다(즉, NAI를 구비한 패킷은 자신의 목적지 IP 어드레스로서 게이트웨이 IP 어드레스를 구비한다). 시스템(200)을 통과할 때의 패킷들의 형태가 시스템(200) 다이어그램으로의 데이터그램 오버레이(datagram overlay)들의 방식으로 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, NAI는 공통이고 타겟 수신자에 대한 고유한 어드레스 식별자를 제공한다. NAI는 이동 IP 상황에서 통상적으로 이동 사용자, 즉 이동 노드인 타겟 수신자를 고유하게 식별하기 위해 사용된다. 게이트웨이(204)는 상기 패킷을 수신하고 NAI 정보를 추출한다. 그 후에 게이트웨이(204)는 시스템 내의 패킷을 다시 주소지정한다(redirect). 게이트웨이(204)는 번역 매핑을 통해 NAI를 로컬 전용 IP 어드레스로 효율적으로 변환시키고, 여기에서 번역 매핑은 목적지 NAT에 의해 할당되고 통신 이전에 등록 메시지(registration message)에 의해 제공된다. 게이트웨이(204)는 전술한 세션 시작 프로토콜(session initiation protocol, SIP)을 사용하여 시스템(200) 내의 다른 자원들과 통신한다. 여기에서, 패킷은 NAI 정보를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다는 것을 유의하라. NAT IP 어드레스 및 사용자에 상응하는 포트 번호가 이미 패킷 내에 포함되어 있기 때문에, 사용자는 상기 패킷을 수신할 수 있다.
게이트웨이(204)는 NAT 구역 A(208) 및 NAT 구역 B(210)에 추가로 결합된 IP 네트워크 또는 크라우드(cloud, 206)에 결합된다. IP 크라우드(206)는 패킷화된 데이터 및, 특히 IP 형태를 갖는 패킷들을 처리할 수 있는 임의의 네트워크일 수 있다. 패킷들이 게이트웨이로부터 NAT 구역들로 송신될 때, 적당한 NAT의 IP 어드레스는 목적지 어드레스로서 포함된다.
인터넷 프로토콜(IP) 타입 네트워크와의 인터페이스를 구비한 통신 시스템에서, 특정 시그널링 프로토콜들이 어드레스 시작, 종결, 및 통신에 관련된 다른 문제들을 지원하기 위해 일반적으로 사용된다. 하나의 이와 같은 프로토콜은 세션 시작 프로토콜 또는 SIP이다. SIP는 많은 다른 인터넷 응용뿐만 아니라, 인터넷 회의, 전화통화, 대면(presence), 이벤트 통보 및 순시 메시지송출(instant messaging)을 위해 사용된 시그널링 프로토콜이다. SIP는 IETIE MMUSIC(multiparty multimedia session control) 작업 그룹에서 개발되었고, 작업은 IETF SIP 작업 그룹에서 1999년 9월 이래로 진행되어 왔으며; SIP는 "SIP: session initiation protocol"로 명명된 RFC 2543에 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로서 편입되어 있다.
세션 시작 프로토콜(SIP)은 하나 이상의 참가자들과의 세션을 생성하고, 변경하고 종료하는 응용-층(application-layer) 제어(시그널링) 프로토콜이다. 이러한 세션들은 인터넷 멀티미디어 회의, 인터넷 전화 통화 및 멀티미디어 분배를 포함할 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다. 세션 내의 멤버들은 멀티케스트(multicast)를 통해, 또는 유니캐스트 관계 망(mesh of unicast relations)을 통해 , 또는 이들의 조합을 통해 통신할 수 있다. SIP는 단-대-단 프로토콜(point-to-point protocol, PPP) 세션과 같은 세션을 시작하고, 유지하고 종료시키기 위해 사용된 시그널링을 지정한다.
SIP는 멀티미디어 세션들 또는 호출(call)들을 만들고, 수정하고 종료시키도록 사용될 수 있다. 멀티미디어 세션들은 멀티미디어 회로들, 장거리 학습, 인터넷 전화통화 및 유사한 응용들을 포함할 수 있다. SIP는 사람들과 미디어 저장 서비스 등과 같은 디바이스들 모두를 유니캐스트 및 멀티캐스트 세션들 모두에 초대하기 위해 사용될 수 있고, 여기서 상기 시작기(initiator)는 초대(invitation)들을 일부분이 아닌 세션으로 송신할 수 있다. SIP는 다른 수단에 의해 광고되어 왔고 만들어져 온 세션들로 멤버들을 초대하기 위해서 뿐만 아니라 세션들을 시작하기 위해서 사용될 수 있다. 세션들은 다른 것들 중에서 세션 안내 프로토콜(session announcement protocol, SAP), 전자 메일, 뉴스 그룹들, 웹 페이지들이나 디렉토리들과 같은 멀티캐스트 프로토콜들을 사용하여 광고될 수 있다. SIP는 명백히 이름 매핑(name mapping) 및 재 주소지정(redirection) 서비스들을 지원하여, 종합 정보 통신 네트워크(ISDN) 및 지능형 네트워크 전화통화 가입자 서비스들을 허용한다. 이러한 설비들은 또한 개인 이동성(personal mobility)을 가능하게 한다. 통신 지능형 네트워크 서비스들의 어조(parlance)에서, 개인 이동성은 호출들을 생성하고 수신하며 임의의 위치에서 임의의 단말 상의 가입된 원격통신 서비스들에 액세스할 수 있는 말단 사용자들의 능력이고, 이동하는 말단 사용자들을 식별할 수 있는 네트워크의 능력이다. 개인 이동성은 고유한 개인 식별번호(즉, 개인 번호)의 사용에 기초한다.
처음에, 이동국(MS) 또는 다른 이동 디바이스(미도시)가 NAT 구역 내의 전용/로컬 IP 어드레스에 할당될 때, MS는 SIP 등록 프로시저(registration procedure)를 사용하여 게이트웨이와 등록된다. 게이트웨이(204)는 "푸쉬(PUSH)" 게이트웨이일 수 있다. 용어 푸쉬는 사용자에게 정보를 요구하지 않고서도 게이트웨이가 인터넷 상의 애플리케이션들로 하여금 사용자에게 트래픽을 푸쉬하도록 하는 것을 의미한다. 마찬가지로, 인터넷으로부터의 사용자의 정보 요구는 "풀(PULL)"로 언급된다. MS로부터의 등록 메시지는 NAT를 통해 IP 네트워크(206)로 전송되는데, 여기서 페이로드는 등록 메시지를 포함하고; MS로부터 송신된 메시지는 SIP 등록 메시지이다. SIP 등록 메시지는 MS에 지정된 NAI 를 포함한다. 패킷은 IP 네트워크(206)로부터 푸쉬 게이트웨이(204)로 포워딩된다. 동일한 SIP 등록 메시지가 포함되나, 소스 IP 어드레스 및 포트는 NAT에 의해 변경된다. 푸쉬 게이트웨이(204)는 패킷으로부터 NAI 정보를 추출하고 NAI를 기록한다. 게이트웨이(204)는 또한 메시지의 번역된 소스 어드레스 및 포트 번호(즉, NAT의 IP 어드레스 및 사용자의 전용 IP 어드레스에 대한 번역된 포트 번호)를 추출하고 기록한다. 번역된 IP 소스 어드레스 및 포트 번호가 TCP 또는 UDP 헤드 내에 있다는 것을 유의하라. 푸쉬 게이트웨이(204)는 NAT IP 어드레스 및 포트 번호로의 NAI의 매핑을 생성하고 유지한다. 이러한 방식으로, MS의 NAI를 포함하는 인터넷으로부터의 수신 메시지를 수신할 때, 게이트웨이(204)는 타겟 수신자와 연관된 NAI로 메시지들을 유도하게 할 수 있다. 푸쉬 게이트웨이(104)는 상기 NAI 정보에 상응하는 목적지 IP 어드레스 및 포트 번호를 번역한다. 그 후에 패킷은 표준 IP 라우팅 프로시저를 통해 적당한 NAT로 포워딩된다. 패킷의 수신시에, NAT는 상기 패킷을 MS와 연관된 전용 IP 어드레스로 유도하기 위해 표준 네트워크 어드레스 번역을 수행한다. 메시지가 이동국에서 수신될 때, MS는 상기 메시지를 세션을 기동시키기 위해 사용할 수 있고, 상기 세션은 메시지 내용에 응답하여 HTTP, SMTP, FTP 등과 같은 풀-타입(PULL-type) 세션을 포함한다.
무선 이동성을 위해, MS는 상이한 NAT 구역으로 로밍(roaming)될 때마다 푸쉬 게이트웨이(204)로써 재-등록된다. 각각의 구역에서, MS는 MS가 푸쉬 게이트웨이(204)로서 등록될 때 별개의 NAT IP 어드레스 및 포트 번호로 번역될 전용 IP 어드레스에 할당된다. 푸쉬 게이트웨이(204)는 능동 NAI 매핑을 구비한 MS(즉, MS가 이미 기존의 NAI와 NAT 어드레스 및 포트 번호 사이의 매핑 기록을 가지고 있음)에 대한 새로운 등록을 수신하고, 푸쉬 게이트웨이(204)는 기존의 매핑을 새로운 등록에서 지정된 새로운 NAT 어드레스 및 포트 번호로써 대체한다.
도 3은 무선 통신 시스템(300)의 구성을 도시하는데, 여기서 NAT 구역인, NAT A(320)는 IP 크라우드(322)에 결합된다. 그 후에 IP 크라우드(322)는 패킷 데이터 서비스 노드(들)(packet data service node, PDSN)를 통해 다양한 로컬 네트워크에 결합된다. 2개의 PDSN들, 즉 PDSN(324) 및 PDSN(326)이 예로서 도시된다. PDSN(324) 및 PDSN(326) 모두 DHCP 서버(328)에 각각 결합된다는 것을 유의하라. PDSN(324)은 MS(332)를 서비스하는 반면, PDSN(326)은 MS(330)를 서비스한다. 처음에, MS가 PDSN 서비스 영역에 수신될 때, MS가 등록된다. 예시적인 실시예에서, MS(332, 330)는 게이트웨이(204)로써 등록된다. 등록은 실제로 게이트웨이로 유도되지만, SIP 등록 프로세스를 사용하여 PDSN & NAT를 통고한다. SIP 등록은 통신 소스로서 로컬 IP 어드레스를 포함하고, 또한 NAI를 포함한다. SIP 등록은 PDSN을 통해 송신되고, 그로부터 등록 메시지는 IP 크라우드(322)를 통해 NAT A(320)에 제공된다. NAT A(320)는 송신 중인 MS에 상응하는 포트 번호에 더하여, SIP 등록 메시지의 소스 어드레스를 NAT A(320)와 연관된 전세계적인 IP 어드레스로 변경시킨다. PDSN이 분리되어(disjoint) 있지 않고, 동일한 전용 IP 어드레스 공간을 공유한다는 것을 유의하라.
도 4는 도 3의 시스템(300)과 유사한 다수의 로컬 네트워크들을 포함하는 통신 시스템(400)을 통해 패킷 데이터를 처리하는 것을 도시한다. 도시된 바와 같이, 콘텐츠 서버(content server, CS)(402)는 데이터 패킷들을 게이트웨이(404)에 제공한다. 패킷 목적지는 게이트웨이 어드레스이다. 패킷은 또한 MS의 NAI를 포함한다. 그 후에 게이트웨이(404)는 IP 어드레스 및 포트 번호를 적용하고, 여기서 IP 어드레스는 타겟 수신자의 NAT 구역을 식별하고, 포트 번호는 NAT 구역 내의 사용자를 식별한다. 게이트웨이(404)는 NAT A, B(406, 408)와 같은 다수의 NAT 구역에 패킷들을 송신할 수 있다. 각각의 NAT 구역 내에서, 패킷들은 PDSN을 통해 MS로 처리된다. 도시된 바와 같이, 데이터 패킷은 NAT A(406)에 전송되고, 그 후에 PDSN(410)을 통해 MS(412)로 전송된다. PDSN(410)은 MS(412)의 전용 IP 어드레스를 사용하여 상기 패킷을 라우팅한다. 서비스될 수 있는 사용자들의 수는 각각의 NAT 구역(406 및 408) 아래에 할당될 수 있는 전용 IP 어드레스들 수에 의해 제한된다.
도 5는 도 4의 IP 통신 시스템(400) 내의 패킷들을 처리하는 방법(500)을 도시한다. 단계(502)에서, MS(412)가 로컬 PDSN(410)에 의해 전용 IP 어드레스에 할당된 경우, MS는 SIP 등록 요구를 생성하고 상기 등록 요구를 로컬 PDSN(410)을 통해 게이트웨이(404)에 송신한다. 등록 요구는 소스 어드레스 및 MS(412)의 NAI를 식별한다. PDSN은 NAT A를 통해 SIP 메시지를 간단하게 포워딩한다. NAT A는 번역을 하고, 게이트웨이 상으로 메시지를 포워딩한다. 그 후에 게이트웨이(404)는단계(508)에서 SIP 등록의 소스 어드레스 및 포트 번호를 추출하고 기록한다. MS로부터의 SIP 등록 메시지는 게이트웨이로써 MS를 등록시키도록 의도되기 때문에, SIP 등록 메시지는 게이트웨이에서 종료된다.
등록이 완료된 후에, 시스템은 MS에 푸쉬 트래픽을 전달하도록 준비된다. CS가 MS에 패킷들을 송신할 때, 상기 CS는 상기 패킷들을 게이트웨이(404)로 향하게 하고 MS 지정 NAI를 포함한다. 단계(512)에서, 시스템은 NAI 및 MS 로컬 NAT 매핑에 기초하여 이러한 수신 패킷들을 처리한다. 게이트웨이(404)는 상기 패킷들을 MS의 상응하는 NAT 어드레스 및 포트 번호로 유도하기 위해 MS NAI를 사용한다. NAT A(406) 내에서, MS(412)로의 로컬 라우팅이 수행된다. NAT A(406)는 상기 구역에서 지원되는 모든 사용자들 사이에서 MS(412)를 식별하기 위해 포트 번호를 사용한다.
도 6은 통신 시스템에서 패킷들을 처리하는 것과 연관된 타이밍 시나리오(timing scenario)를 도시한다. 세로 축은 시간을 나타내고, 가로 축은 시스템의 요소들 및 구성요소들을 식별한다. 시간(t1)에서, 패킷은 인터넷과 같은 IP 소스로부터 게이트웨이로 송신된다. 패킷은 게이트웨이로 어드레싱되고 타겟 수신자의 NAI를 포함한다. 시간(t2)에서, 게이트웨이는 NAI 정보에 기초하여 목적지 어드레스 및 포트 번호를 변경시킨다. 그 후에 패킷은 NAT 구역인 NAT_A로 포워딩된다. 시간(t3)에서, NAT_A는 목적지 포트 번호에 기초하여 목적지 어드레스를 변경시키고 상기 패킷을 PDSN으로 포워딩시킨다. 그 후에 PDSN은 시간(t4)에서 상기 패킷을 타겟 수신자로 전달한다.
MS는 또한 시간(t5)에서부터 도시된 바와 같이 패킷 전송을 시작할 수 있는데, 여기서 MS 클라이언트는 인터넷이나 다른 IP 패킷 소스로부터 데이터를 검색하려고 한다. MS 클라이언트는 NAT_A를 통해 요구를 송신하고, 여기서 MS 클라이언트는 소스로서 식별된다. NAT_A는 상기 소스 어드레스를 시간(t6)에서 NAT_A에 의해 MS에 할당된 포트 번호 및 NAT_A IP 어드레스로 번역한다. 그 후에 상기 패킷은 시간(t7)에서 인터넷이나 다른 IP 패킷 소스로부터 송신된다. 요구된 패킷을 수신할 때, NAT_A는 시간(t8)에서 목적지 포트 번호에 기초하여 목적지 IP 어드레스, 즉 NAT IP 어드레스를 변경시키고, 상기 패킷을 MS에 전달한다.
게이트웨이에 기록된 매핑은 일실시예에 따라 도 7에 도시되어 있다. 각각의 NAI 엔트리(1, 2, 3, ..., K)는 NAT IP 어드레스 및 포트 번호의 상응하는 조합에 매핑된다. 이러한 매핑은 각각의 잠재적인 수신자에 대한 고유하고 전세계적으로 라우팅가능한 IP 어드레스를 사용하도록 하는 것 없이도 타겟 수신자를 완전히 식별하는 역할을 한다. 상기 매핑은 새로운 NAT 구역으로의 사용자 핸드오프의 발생시에 변경될 것이다. 사용될 수 있는 전용 IP 어드레스들 수가 크기 때문에, NAT 구역은 크게 만들어질 수 있다. 이는 MS가 구역들 사이에서 이동하는 횟수를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, NAT 구역은 1천 5백만 가입자를 갖는 도시를 커버할 수 있을 것이다. 이러한 경우에, 상기 도시내의 이동성은 재-등록을 요구하지 않을 것이다.
전술한 실시예에 대해 기술된 바와 같이, MS가 로컬 네트워크 IP 어드레스, 즉 전용 IP 어드레스에 할당된 경우에, MS는 게이트웨이로서 등록된다. 로컬 네트워크는 NAT 구역의 일부이고, 여기서 로컬 네트워크 내에서 각각의 사용자는 전용 IP 어드레스에 의해 식별된다. 로컬 네트워크 외부에서, 로컬 네트워크 내의 모든 사용자들은 NAT의 IP 어드레스 및 상응하는 포트 번호들에 의해 식별된다. 각각의 MS는 SIP 등록 프로시저들을 사용하여 게이트웨이로써 등록된다. 등록 요구는 MS의 NAI를 포함한다. 등록 메시지는 (상기 구역의) NAT를 통과하고 통상적으로 IP 크라우드를 통해 상기 게이트웨이로 포워딩된다. 게이트웨이는 SIP 등록 메시지에 포함된 NAI 및 등록 메시지 소스의 번역된 소스 어드레스 및 포트 번호를 기록한다. 따라서 게이트웨이는 NAT IP 어드레스, 및 사용자의 전용 IP 어드레스의 포트 번호를 기록한다. 게이트웨이는 NAT IP 어드레스 및 포트 번호로의 NAI의 매핑을 유지한다. NAI로 어드레싱된 인터넷으로부터 SIP 메시지들을 수신할 때, 그에 따라 게이트웨이는 목적지 IP 어드레스 및 포트 번호를 번역한다.
게이트웨이는 NAT IP 어드레스 및 포트 번호로의 사용자들 NAI의 매핑을 기록한다. NAI를 사용하여 이용가능한 식별자들이 증가되는데, 이는 NAI가 전세계적으로 고유하고 lpv4에 정의된 것보다 더 많은 사용가능한 조합을 가지기 때문이다.
도 8은 인터넷으로부터 수신된 IP 패킷들을 처리하기 위해 도 2의 게이트웨이(204)와 같은 게이트웨이의 일부를 도시한다. MS가 새로운 NAT 구역으로 이동할 때마다, MS는 NAI, IP 어드레스 및 포트 번호 처리 유닛(908)에 SIP 등록을 송신하는데, 상기 처리 유닛은 NAI 정보, IP 어드레스 및 포트 번호 정보를 추출하고 상기 정보를 번역 맵(904) 내의 연결된 쌍으로 저장한다. 번역 맵(904)은 도 7에 도시된 것일 수 있다. 번역 맵(904)은 다수의 잠재적인 타겟 수신자들 매핑들을 포함한다.
도 8을 계속 설명하자면, IP 패킷들은 IP 처리 유닛(906)에 수신되고 처리되는데, 여기서 페이로드 정보와 목적지 정보가 수신된다. 목적지 정보는 타겟 수신자의 NAI를 결정하기 위해 IP 패킷으로부터 추출된다. NAI 정보는 NAI에 의해 식별된, 타겟 수신자와 연관된 NAT 어드레스 및 포트 번호를 결정하기 위해 번역 맵(904)에 제공된다.
당업자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술 및 방법들을 사용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 전술한 설명을 통해 참조될 수 있는 데이터, 지시어들, 명령어들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 전계들 또는 자기 입자들, 광계들 또는 광학 입자들, 또는 이들의 조합에 의해 표현될 수 있다.
당업자는 개시된 실시예들과 관련하여 기술된 다양한 예시된 논리 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다는 것을 추가로 인식할 것이다. 상기 하드웨어와 소프트웨어의 상호호환성을 명백히 예시하기 위해서, 다양한 예시적인 구성요소들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 기능성(functionality)의 견지에서 일반적으로 전술되었다. 상기 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는 지는 전체 시스템에 부과된 특정한 응용 및 설계 제약들에 의존한다. 당업자는 각각의 특정 응용을 위한 방법들을 변화시킬 때 기술된 기능성을 구현할 수 있지만, 상기 구현 결정들은 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것으로 이해되어서는 안된다.
개시된 실시예들과 관련하여 기술된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적회로(ASIC), 필드 프로그램가능한 게이트 어레이(FPGA)나 다른 프로그램가능한 논리 디바이스, 이산 게이트나 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 구성요소들, 또는 기술된 기능들을 수행하기 위해 설계된 이들의 조합으로써 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 택일적으로, 상기 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 기계일 수 있다. 프로세서는 또한 예를 들어 DSP와 마이크로프로세서의 조합, 다수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이와 같은 구성들과 같은 연산 디바이스들의 조합으로서 구현될 수 있다.
개시된 실시예들과 관련하여 기술된 방법 또는 알고리즘 단계들은 하드웨어, 프로세서에 의해 실행된 소프트웨어 모듈, 또는 이들의 조합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지시트들, 하드 디스크, 이동 디스크, CD-ROM, 또는 임의의 다른 형태의 공지된 저장 매체에 상주할 수 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 상기 저장 매체에 정보를 기록할 수 있도록 프로세서에 결합된다. 대안으로서, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC에 상주할 수 있다. ASIC은 사용자 단말에 상주할 수 있다. 대안으로서, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말 내의 이상 구성요소들로서 상주할 수 있다.
개시된 실시예에 대한 이전의 설명은 당업자가 본 발명을 구성하거나 이용할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 당업자에게 자명할 것이고, 여기에 정의된 일반 원리들은 본 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않고서도 다른 실시예들에 적용될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 예시된 실시예들로 제한되지 않고 개시된 원리들과 신규한 특징들과 부합하는 가장 넓은 범위에 따른다.

Claims (20)

  1. 인터넷 프로토콜 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서,
    목적지 IP 어드레스 및 네트워크 액세스 식별자(NAI)를 갖는 IP 패킷을 수신하는 단계;
    상기 NAI에 상응하는 네트워크 액세스 번역기(NAT)를 결정하는 단계;
    상기 NAT와 상기 NAI와 연관된 포트 번호를 결정하는 단계로서, 상기 NAT는 NAT IP 어드레스를 갖는 단계;
    상기 목적지 IP 어드레스와 상기 NAI를 상기 NAT IP 어드레스와 상기 포트 번호로 변환하는 단계; 및
    상기 IP 패킷을 상기 NAT IP 어드레스로 유도하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    이동국으로부터 세션 시작 프로토콜(SIP)을 수신하는 단계;
    NAT와 NAI를 사용하여 상기 게이트웨이를 통해 상기 이동국에 대한 IP 패킷들을 처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 인터넷 프로토콜 통신을 지원하는 무선 통신 장치로서,
    목적지 IP 어드레스와 네트워크 액세스 식별자(NAI)를 갖는 IP 패킷을 수신하는 수단;
    상기 NAI에 상응하는 네트워크 어드레스 번역기(NAT)를 결정하는 수단;
    상기 NAT와 상기 NAI와 연관된 포트 번호를 결정하는 수단으로서, 상기 NAT는 NAT IP 어드레스를 갖는 수단;
    상기 목적지 IP 어드레스와 상기 NAI를 상기 NAT IP 어드레스와 상기 포트 번호로 변환시키는 수단; 및
    상기 IP 패킷을 상기 NAT IP 어드레스로 유도하는 수단을 포함하는 무선 통신 장치.
  4. 인터넷 프로토콜(IP) 통신을 지원하는 무선 통신 시스템 내의 게이트웨이로서,
    제 1 이동국과 연관된 NAI에 의해 제 1 이동국을 식별하도록 적응된 네트워크 액세스 식별자(NAI) 처리 유닛; 및
    상기 제 1 이동국을 식별하기 위해 네트워크 어드레스 번역기(NAT)와 포트 번호로의 상기 NAI의 매핑을 저장하기 위해 적응되고, 상기 NAI 처리 유닛에 결합된 번역 맵을 포함하는 게이트웨이.
  5. 제 4항에 있어서,
    IP 패킷들을 상기 번역 맵에 제공하고, 상기 번역 맵에 결합된 IP 패킷 처리 유닛을 추가로 포함하고,
    상기 번역 맵 내에 저장된 상기 매핑은 상기 제 1 이동국을 어드레싱하기 위해 적용되는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 게이트웨이는 푸쉬 게이트웨이인 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 NAI 처리 유닛은 상기 제 1 이동국으로부터 세션 시작 프로토콜(SIP) 등록 메시지를 수신하고, 이에 응답하여 상기 NAT와 포트 번호에 대한 상기 NAI의 매핑을 결정하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 번역 맵은 상기 제 1 이동국이 상이한 NAT에 이동하고 SIP 등록을 송신할 때 업데이트된 매핑을 저장하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 번역 맵은 상기 제 1 이동국으로의 어드레싱을 제공하도록 추가로 적응된 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 게이트웨이는 상기 포트 번호에 기초하여 상기 제 1 이동국에 대한 목적지 어드레스를 변경하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 이동국은 상기 NAT 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 이동국은 상기 포트 번호에 의해 상기 NAT와 식별되는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  13. 제 4항에 있어서,
    상기 NAI는 ipv4 어드레스인 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  14. 제 4항에 있어서,
    상기 번역 맵은 메모리 저장 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  15. 인터넷 프로토콜(IP) 통신을 지원하는 무선 통신 시스템 내의 장치로서,
    네트워크 액세스 식별자(NAI)에 기초하여 제 1 사용자를 식별하는 수단; 및
    상기 제 1 사용자가 위치된 네트워크 액세스 번역기(NAT), 및 상기 제 1 사용자를 식별하는 상기 NAT 내의 포트 번호에 대해 상기 제 1 사용자의 NAI를 매핑하는 수단을 포함하는 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 NAT와 상기 포트 번호에 기초하여 패킷들을 상기 제 1 사용자에 어드레싱하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 인터넷 프로토콜(IP) 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서, IP 패킷을 타겟 수신자에 송신하는 방법으로서,
    상기 IP 패킷에 대한 목적지 어드레스를 상기 타겟 수신자로 형성하는 단계로서, 상기 타겟 수신자는 네트워크 어드레스 번역기(NAT) 구역 내에 있고, 상기 NAT 구역은 게이트웨이에 의해 서비스받고, 상기 어드레스는 상기 타겟 수신자의 네트워크 액세스 식별자(NAI) 및 상기 타겟 수신자로의 전송 경로 상의 게이트웨이의 게이트웨이 식별자를 포함하는 단계; 및
    상기 목적지 어드레스를 상기 NAT의 IP 어드레스 및 상기 타겟 수신자의 포트 번호를 포함하는 업데이트된 목적지 어드레스로 번역하는 단계를 포함하는 패킷 송신 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 목적지 어드레스는 상기 IP 패킷을 상기 게이트웨이로 전송하도록 사용되는 것을 특징으로 하는 패킷 송신 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 업데이트된 목적지 어드레스는 상기 게이트웨이로부터 상기 NAT 구역으로 상기 IP 패킷을 전송하도록 사용되는 것을 특징으로 하는 패킷 송신 방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 NAT 및 상기 포트 번호로의 상기 NAI의 매핑을 상기 게이트웨이에 저장하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 송신 방법.
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