KR20050007581A - Ｗｌａｎ과 이동 통신 시스템 간의 상호 연동시하이브리드 결합을 위한 논리 지원 노드인 ｗｌａｎ - Google Patents

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Abstract

무선랜(WLAN)과 이동 통신 네트워크 간에 상호 연동을 지원하는 방법이 제공된다. 이동 통신 네트워크, 예를 들어, UMTS 네트워크는, 게이트웨이 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 지원 노드(GGSN) 및 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)를 구비한다. 상호 연동 기능(IWF)에 의해 상호 연동이 용이해진다. 이 방법은, 데이터 신호를 전송하도록 IWF와 GGSN 간에 적어도 하나의 GPRS 터널링 프로토콜-사용자 평면(GTP-U) 터널을 확립하는 단계(199), 및 제어 신호를 전송하도록 GGSN과 SGSN 간에 적어도 하나의 GPRS 터널링 프로토콜-제어 평면(GTP-C) 터널을 확립하는 단계를 포함한다.

Description

ＷＬＡＮ과 이동 통신 시스템 간의 상호 연동시 하이브리드 결합을 위한 논리 지원 노드인 ＷＬＡＮ{WLAN AS A LOGICAL SUPPORT NODE FOR HYBRID COUPLING IN AN INTERWORKING BETWEEN WLAN AND A MOBILE COMMUNICATIONS SYSTEM}
무선 랜 (WLAN) 커버리지 영역과 범용 이동 통신 시스템(UMTS)과 같은 다른 이동 통신 기술 간의 상호 연동에 다수의 상이한 아키텍쳐를 채용할 수 있다. 공지되어 있듯이, WLAN은 더 높은 액세스 데이터율을 제공하지만(전형적으로 무선 송신기로부터 최대 100미터까지 가능) 매우 제한된 커버리지를 제공하는 반면, UMTS는 넓은 커버리지를 제안한다. 상호 연동은, UMTS와 같은 이동 통신 네트워크와 WLAN 핫스팟 간에 제공되어 사용자의 위치에 따라 사용자가 WLAN 또는 이동 통신 네트워크를, 또는 이들 모두를 이용할 수 있게 된다. WLAN과 이동 통신 네트워크 간의 상호 연동은, 액세스 네트워크의 기능을 효율적으로 사용하기 위해, WLAN과이동 통신 네트워크 각각을 통해 또는 이들 간에 사용자가 이동할 때 사용자에게 로밍 기능을 제공할 수 있다. 그러나, 사용자 평면 및 제어 평면이 이러한 상호 연동 내에 분리되지 않고 따라서 UMTS의 서비스 품질(QOS) 교섭, 이동성, 인증, 인가, 및 과금(AAA) 프로시저가 재사용되지 않아, 비용이 비싸고 이러한 기능들을 구현하는데 어려움이 있는 UMTS 무선 리소스가 발생하는 것이 전형적인 경우이다.
따라서, 이동 통신 네트워크를 통해 시그널링이 여전히 진행되지만 데이터는 WLAN 무선 리소스를 통해 전달되도록 사용자 평면 및 제어 평면을 분리하는데 기여하는, WLAN 및 이동 통신 네트워크(예를 들어, UMTS) 간의 상호 연동 장치를 구비하는 것이 바람직하며 매우 큰 이점을 갖는다. 이러한 상호 연동은, 다른 이동 통신 네트워크의 QOS 교섭, 이동성, AAA 프로시저가 재사용되는 한편 이동 통신 네트워크의 비싼 무선 리소스를 자유롭게 하고 WLAN의 높은 데이터 처리량을 활용하는 이점을 제공한다.
발명의 개요
종래 기술의 관련된 다른 문제점 뿐만 아니라 상기한 문제점들은 본 발명에 의해 해결되며, 본 발명은 무선 랜(WLAN)과 이동 통신 네트워크 간의 하이브리드 결합을 위한 논리적 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 지원 노드(SGSN)인 상호 연동 기능(IWF)의 활용에 관한 것이다. 본 발명의 이점은, (예를 들어, 범용 이동 통신 시스템(UMTS)과 같은) 이동 통신 네트워크에서 특정화된 모든 시그널링 프로토콜의 재사용이 가능하다는 것이다. 또한, 본 발명의 이점은 이동 통신 네트워크로부터 WLAN으로 데이터 트래픽의 전환이 가능하다는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따라, 무선 랜(WLAN)과 이동 통신 네트워크 간에 상호 연동을 지원하는 방법이 제공된다. 이동 통신 네트워크는 게이트웨이 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 지원 노드(GGSN) 및 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)을 구비한다. 상호 연동은 상호 연동 기능(IWF)에 의해 용이해진다. 이 방법은, 데이터 신호를 전송하도록 IWF와 GGSN 간에 적어도 하나의 GPRS 터널링 프로토콜-사용자 평면(GTP-U) 터널을 확립하는 단계, 및 제어 신호를 전송하도록 GGSN과 SGSN 간에 적어도 하나의 GPRS 터널링 프로토콜-제어 평면(GTP-C) 터널을 확립하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 무선 랜(WLAN)과 이동 통신 네트워크 간에 상호 연동을 지원하는 장치가 제공된다. 이동 통신 네트워크는 게이트웨이 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 지원 노드(GGSN) 및 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)을 구비한다. 상호 연동은 상호 연동 기능(IFW)에 의해 용이해진다. 이 장치는, 데이터 신호를 전송하도록 IWF와 GGSN 간에 적어도 하나의 GPRS 터널링 프로토콜-사용자 평면(GTP-U) 터널을 확립하는 수단, 및 제어 신호를 전송하도록 GGSN과 SGSN 간에 적어도 하나의 GPRS 터널링 프로토콜-제어 평면(GTP-C) 터널을 확립하는 수단을 포함한다.
본 발명의 이러한 양태 및 다른 양태, 특징, 이점은 첨부 도면과 함께 다음에 따르는 상세한 설명을 참조함으로써 명백할 것이다.
본 발명은 일반적으로 네트워크 간의 상호 연동에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 랜(WLAN)과 이동 통신 네트워크 간의 하이브리드 결합 장치를 구현하기 위한 논리적 서빙(logical serving) 일반 패킷 무선 서비스(General Packet Radio Service; GPRS) 지원 노드(SGSN)인 상호 연동 기능(IWF)의 활용에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 본 발명이 적용될 수 있는 통신구조(100)를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 Gn 인터페이스의 제어 평면(250)과 사용자 평면(200)을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 WLAN을 통한 데이터 경로 및 범용 이동 통신 시스템(UMTS)을 통한 시그널링 경로를 인에이블하는데 사용되는 메시지를 나타내는 도면이다.
본 발명은 이동 통신 네트워크에서 논리적 지원 노드인 상호 연동 기능(IWF)의 활용에 관한 것으로서, 특히 무선 랜(WLAN)과 이동 통신 네트워크 간의 하이브리드 결합을 위한 서빙 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 지원 노드(SGSN)에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 그 결합은 WLAN 및 제3 세대(3G) 범용 이동 통신 시스템(UMTS)간에 존재한다. 그러나, 본 발명은 WLAN에 결합된 다른 이동 통신 네크워크에 대한 UMTS로 한정되지 않으며, 이에 따라 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 다른 임의의 종류의 이동 통신 네트워크를 WLAN과 결합하는데 채용할 수 있음을 이해할 수 있다. 많은 종류의 다른 이동 통신 네트워크중 일부는, 예를 들어, 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 2000, GPRS 등을 이용하는 네트워크를 포함하지만, 이러한 예로 한정되지 않는다.
본 발명은, WLAN 게이트웨이 (IWF) 및 UMTS 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN) 간의 Gn(사용자 평면) 인터페이스를 사용함으로써 WLAN를 UMTS에 결합하도록 사용자 평면 인터페이스를 필수적으로 활용한다. 또한, 본 발명은 UMTS SGSN과UMTS GGSN 간의 제어 평면(Gn) 인터페이스를 이용함으로써 UMTS를 활용하여 제어 평면을 전달한다. 따라서, 본 발명은, UMTS 네트워크를 통해 시그널링이 진행되지만 데이터는 WLAN을 이용하도록 사용자 평면과 제어 평면을 분리하는데 기여한다. 따라서, 본 발명의 많은 이점중 하나는, 고 비용의 UMTS 무선 리소스를 자유롭게 하는 한편 대부분 UMTS의 프로시저가 재사용될 수 있다는 것이다.
본 발명이 다양한 형태의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특정 프로세서, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있음을 이해할 수 있다. 바람직하게, 본 발명은 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로서 구현된다. 또한, 소프트웨어는 바람직하게 프로그램 저장 장치 상에서 실제로 실행되는 응용 프로그램으로서 구현된다. 응용 프로그램은 임의의 적절한 아키텍쳐를 포함하는 머신에 의해 실행되고 머신에 대하여 갱신될 수 있다. 바람직하게, 머신은, 하나 이상의 중앙 처리 유닛(CPU), 램(RAM), 및 입력/출력(I/O) 인터페이스와 같은 하드웨어를 구비하는 컴퓨터 플랫폼 상에 구현된다. 또한, 컴퓨터 플랫폼은 운영 시스템 및 마이크로인스트럭션 코드를 포함한다. 본 명세서에서 설명하는 다양한 프로세스 및 기능은, 운영 시스템을 통해 실행되는, 마이크로인스트럭션 코드의 일부이거나 응용 프로그램의 일부 (또는 이들의 조합)일 수 있다. 또한, 다양한 다른 주변 장치는 추가 데이터 저장 장치 및 인쇄 장치와 같은 컴퓨터 플랫폼에 접속될 수 있다.
첨부 도면에 도시한 구성 시스템 컴포넌트중 일부 및 방법의 단계들이 바람직하게 소프트웨어에서 구현되기 때문에, 시스템 컴포넌트들 (또는 프로세스 단계들) 간의 실제 접속은 본 발명이 프로그래밍되는 방식에 따라 다를 수 있음을 또한이해할 수 있다. 본 발명의 교시에 따라, 당업자는 본 발명의 이러한 구현예 및 유사한 구현예 또는 구성을 고려할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 본 발명이 적용될 수 있는 통신 구조(100)를 나타내는 블록도이다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 상호 연동 기능(IWF)을 UMTS를 위한 논리적 GPRS 지원 노드(SGSN)로서 이용하는 UMTS-WLAN 상호 연동을 도 1을 참조하여 설명할 것이다. WLAN은, 전기전자기술자협회(IEEE) 명세 802.11에 따르거나 유럽전기통신표준협회(ETSI) 고성능 무선 랜 타입2 (HIPERLAN2)에 따른 WLAN일 수 있지만, 이러한 예로 한정되지 않는다.
통신 구조는, 논리적 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)로서 상호 연동 기능(IWF)(이에 따라, 참조 번호 105가 IWF 및 논리적 SGSN간에 상호 교환가능하게 이용되어 IWF 및 논리적 SGSN을 나타낼 것이며, 이것은 본 발명의 목적을 위한 하나의 동일한 구성 요소이기 때문이다.), WLAN 액세스 포인트(AP; 110), 사용자 장비(UE; 120), UMTS 노드 B(125), UMTS 무선 네트워크 제어기(RNC; 130), 서빙 GPRS 지원 노드 (SGSN; 135), 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN; 140), 인터넷(145), 홈 로케이션 레지스터(HLR; 150), 이동 교환 센터(MSC; 155), 및 일반 전화 교환망(PSTN; 160)을 포함한다.
UMTS 노드 B(125)는 무선 인터페이스를 통한 UE(120)와의 통신을 위해 트랜시버를 포함한다. UMTS 노드 B(125)는 UE(120)와 UMTS RNC(130) 간의 통신을 제공하기 위한 다양한 프론트 엔드 기능을 수행한다. UMTS RNC(130) 은 무선 인터페이스의 관리를 수행하며 SGSN(135)와 인터페이싱한다. SGSN(135)는 UTRAN(165)와 패킷 교환 네트워크 간에 인터페이스를 제공하고, 회로 교환부에서 MSC(155)와 유사한 역할을 수행한다. SGSN(135)은 이동성 관리 및 세션 관리 지원을 수행한다. 통신 구조(100)는 SGNS(35)에 결합된 복수의 UTRAN(165)를 포함할 수 있다. GGSN(140)은 공중 육상 이동 통신망(PLMN)을 임의의 다른 패킷 데이터 네트워크(PDN), 예를 들어 인터넷과 상호접속한다. GGSN(140)은, 어드레스 매핑 및 터널링과 같은 기능을 수행하는 IP 뷰어로서 보일 수 있다. 일반적으로 PLMN용으로 하나의 GGSN(140)이 존재한다. MSC(155)는 회로 교환 네트워크에서 호를 라우팅하며 PTSN(160)에 결합된다. HLR(150)은 가입자 관련 데이터를 관리하는 데이터베이스이다. 이것은, 가입자가 속해있는 서비스, 및 가입자가 현재 등록되어 있는 영역의 위치 등의 정보를 포함한다. 가입자 정보는 가입자의 고유한 국제 이동 가입자 식별 번호(IMSI) 또는 이동국 국제 ISDN 번호(MSISDN)를 이용하여 검색될 수 있다.
UE(120)은 UMTS 지상 무선 액세스 네트워크(UTRAN; 165)와 통신하며, 이 네트워크는 노드 B(125) 및 RNC(130)를 포함한다. UTRAN(165)은, SGSN(135) (패킷 기반 서비스), MSC(155) (회로 기반 서비스), 및 GGSN(140)(다른 PLMN에 대한 게이트웨이))을 포함하는 코어 네트워크(CN; 170)에 접속된다. 논리 유닛(lu) 인터페이스는 UTRAN(165)을 CN(170)에 접속한다.
본 명세서에서 사용되는 결합은 "하이브리드 결합"이라 칭하며, ETSI의 타이트 결합 및 루스 결합 규정은, 시그널링 및 사용자 평면이 UMTS와 WLAN 간에 분할되는 본 발명에 의해 이용되는 결합을 설명하지 않기 때문이다. WLAN 게이트웨이는 사용자 평면을 전달만 하면 되는 필요가 있는 반면 복잡한 제어 평면은 UMTS를재사용하기 때문에, 시그널링과 사용자 평면의 분할은 WLAN 게이트웨이(즉, IWF)를 간단하게 유지하는데 기여한다. 패킷 교환(PS) 서비스를 위해, 데이터 평면은 무선 리소스의 대부분을 차지한다. 데이터 부분을 핫스팟(hotspot)의 WLAN으로 전환함으로써, 상당한 무선 리소스가 보존되고 다른 사용자 및 다른 서비스용으로 사용될 수 있는 한편, UE는 CN(170)과의 접속을 유지한다.
다수의 액세스 포인트(AP)(예를 들어, WLAN AP(110))는 상호 연동 기능(IWF; 105)에 다시 결합되고, 이것은 다시 UMTS에 접속된다. 상호 연동 기능(105)은 액세스 포인트에 결합된 별도의 하드웨어 내에 또는 액세스 포인트의 일부로서 실시될 수 있으며, 필요한 기능을 구현하는데 필요한 다양한 소프트웨어 모듈 및 하드웨어를 포함한다. 도 1에 도시한 바와 같이, WLAN IWF(105)는 RNC(130) 및 SGSN(135)를 바이패스하고, (PS 서비스를 담당하는) GGSN(140)에 결합된다. GGSN(140)은 인터넷 프로토콜(IP)층에서의 이동성을 처리하지만(도 2 참조), 상호연동 기능(105)은 데이터를 전송하기 위해 GPRS 터널링 프로토콜-사용자 평면(GTP-U) 터널(199)을 확립하도록 GGSN(140)과 통신할 필요가 있다. GTP-U 평면에서의 GTP 터널은, GSN(즉, SGSN 135, GGSN 140)에서의 각 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 컨텍스트 및/또는 RNC(130)에서의 각 무선 액세스 전달(RAB)용으로 규정된다. GPRS 터널링 프로토콜-제어 평면(GTP-C)에서의 GTP 터널은, 동일한 PDP 어드레스를 갖는 모든 PDP 컨텍스트 및 터널 관리 메시지를 위한 액세스 포인트 이름(APN)용으로 규정된다. GTP 터널은, 터널 엔드포인트 식별자(TEID), IP 어드레스, 및 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP) 포트 번호를 갖는 각 노드에서 식별된다. 본 발명은 각PDP 컨텍스트 및/또는 RAB를 위한 GTP-U 평면에서의 GTP 터널을 규정하는데 한정되지 않고, 따라서 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 쉽게 결정되는 바와 같이 다른 구성을 쉽게 채용할 수 있음을 이해할 수 있다. 또한, 본 발명이 동일한 PDP 어드레스와 APN을 갖는 각 PDP 컨텍스트를 위한 GTP-C 평면에서의 GTP 터널을 규정하는데 한정되지 않고, 따라서 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 쉽게 결정되는 바와 같이 다른 구성을 쉽게 채용할 수 있음을 이해할 수 있다. 또한, 본 발명이 TEID, IP 어드레스 및 UDP 포트 번호 모두를 갖는 GTP 터널을 식별하는데 한정되지 않고, 따라서 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 쉽게 결정되는 바와 같이 다른 구성을 쉽게 채용할 수 있음을 이해할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 시그널링은 SGSN(135)와 GGSN(140) (제어 평면 Gn)간에 확립된 GTP-C 터널(198)을 갖는 UMTS에 걸쳐 진행되는 한편, 데이터 경로는 IWF(105) 및 GGSN(140) (사용자 평면 Gn) 간에 확립된 GTP-U 터널(199)에 걸쳐 WLAN을 거치게 된다. 도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 Gn 인터페이스의 제어 평면(250)과 사용자 평면(200)을 나타내는 도면이다.
사용자 평면(200) 및 제어 평면(250)은, 각 GSN에 대하여, 레벨 1(L1; 205), 레벨 2(L2; 210), IP층(215), 및 UDP층(220)을 포함한다. 사용자 평면은 각 GSN에 대하여 GTP-U층(225)을 더 포함한다. 제어 평면(250)은 각 GSN에 대하여 GTP-C 레벨(230)을 더 포함한다.
이 경우 제어 평면(250)은, GPRS 부가, PDP 컨텍스트의 GPRS 라우팅 영역 갱신 및 액티베이션과 같은 GPRS 이동성 관리 기능에 관련된다. GTP-C는 GSN 노드 (예를 들어, SGSN(135)와 GGSN(140)) 간에 제어 평면 시그널링을 수행할 것이다. GTP-C 제어 평면 흐름은 GTP-U 터널과 논리적으로 연관되지만 이 터널로부터 분리될 것이다. 각 GSN-GSN 쌍에 대하여, 하나 이상의 경로가 존재한다. 하나 이상의 터널이 각 경로를 이용할 수 있다. GTP-C는, 터널이 확립, 사용, 관리, 및 해제되게 하는 수단일 것이다. 경로는 키프 얼라이브(keep-alive) 에코 메시지에 의해 유지될 수 있다. 이것은, GSN 간의 접속 실패가 적절한 시점에 검출될 수 있음을 보장한다. GTP-U 터널을 이용하여 GTP-U 터널 엔트포인트의 주어진 한 쌍 간에 인캡슐레이트되고 터널링된 프로토콜 데이터 유닛(T-PDU) 및 시그널링 메시지를 전달한다. TEID는, GTP 헤더에 존재하는 것으로서, 어느 터널이 특정한 T-PDU에 속하는지를 가리킬 것이다. 이러한 방식으로, 패킷은 터널 엔드포인트의 주어진 한 쌍 간에 GTP-U에 의해 멀티플렉싱되고 디멀티플렉싱된다.
도 3은, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 범용 이동 통신 시스템(UMTS)을 통한 시그널링 경로 및 WLAN을 통한 데이터 경로를 인에이블하는데 사용되는 메시지를 나타내는 도면이다. 특히, 도 3은, 이동 터미널(본 명세서에서 사용자 장비라고도 함)과 상호연동 기능(IWF) 간에 그리고 IWF와 코어 네트워크(CN) 간에 교환되는 메시지의 시퀀스를 나타낸다.
UE(120)가 WLAN 커버리지 영역 내로 이동하면, UE(120)는 먼저 WLAN 액세스 포인트와 연관될 필요가 있으며, 이에 따라 UE(120)로부터 IWF(105)(즉, 논리적 SGSN)로 "Associate Request"가 전송된다 (단계 301). "Associate Request"를 수신하게 되면, IWF(105)로부터 UE(120)로 "Associate Response"가 전송된다 (단계 302).
네트워크 보안에 대하여, 본 발명의 예시적인 일시예에서는, 사용자 서비스 식별 모듈(USIM)을 사용하여 UMTS 네트워크(SGSN-HLR)를 통해 UE(120)가 인증되며, 이 모듈은 그 승인의 허용/거부를 GGSN(140)을 통해 WLAN IWF(105)에 통신할 수 있다 (단계 303). UMTS에 사용되는 암호화 키는, UE(120)가 WLAN에 접속되어 있을 때 재사용될 수 있다.
UE 이동성에 대하여, 본 명세서에서 2개의 예시적인 방안을 설명하고 있다. 그러나, 본 발명이 다음에 따르는 UE 이동성에 대한 2가지 방안으로 제한되지 않으며 이에 따라 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 UE 이동성에 대한 다른 방안을 이용할 수 있음을 이해할 수 있다.
UE 이동성과 관련된 제1 방안에 대하여, WLAN 커버리지 영역은 다른 라우팅 영역(RA)으로서 등록될 수 있다. 이러한 경우, UE(120)는, SGSN(135)가 새로운 RAI를 WLAN에 대응하는 것으로 인식하고 SGSN(135)이 (예를 들어, 제3세대 파트너십 프로젝트(3GPP) 표준마다) 인터-SGSN 프로시저를 시작하지 않도록 WLAN에서의 새로운 라우팅 영역 식별자(RAI)에게 통보한다 (단계 304). 대신에, SGSN(135)은, (단계 305에 도시한 바와 같이) PDP 컨텍스트 요구(PDP Context Request) 또는 수정 PDP 컨텍스트 요구(Modify PDP Context Request)이 UE(120)로부터 전달되면, GTP-U 확립을 위해 SGSN(135)가 IWF 어드레스 및 TEID를 특정하도록 구성된다. WLAN을 입력함으로써 이미 존재하고 있는 PDP 컨텍스트가 수정되거나 WLAN을 입력할 때에만 주요 PDP 컨텍스트가 확립되면, UMTS SGSN(135)에서의 보안 관리(SM) 및 GPRS 이동성 관리(GMM)는 UE SM 및 GMM 상태 머신을 추적할 것이다.
UE 이동성에 관련된 제2 방안에 대하여, WLAN IWF(05)는, GGSN(140)을 갖는 WLAN내에 이동 IP를 포린 에이전트(Foreign Agent; FA)로서 구현하여 UE 이동성을 담당한다. RNC(130)과 SGSN(135) 간에 제2 터널링을 행하지 않는 이점은, 포린 에이전트인 GGSN(140)내의 이동 IP를 사용하는 복잡성을 보상해야 한다. GGSN(140)과 IWF(105) 간에 GTP-U를 확립하도록 SGSN(135)에게 통보하는 메카니즘은 3G 로케이션 서비스(LCS)일 수 있으며, 이것은 UE(120)가 IWF(105) 근처에 있는지 여부를 SGSN(135)에게 통보한다.
UE(120)가 WLAN 커버리지 영역내로 이동할 때, UE(120)가 UMTS SGSN(135)와 PDP 컨텍스트 세션을 이미 확립하고 있으면, UE(120)는 "Modify PDP Context Request"를 UMTS SGSN(135)에 전송하여 (단계 305) WLAN에 걸쳐 데이터 평면을 확립하고 UMTS에 걸쳐 제어 평면을 유지할 수 있다. SGSN(135)는 필요로 하는 QoS 프로파일을, 주어진 기능, 현재 로드, 및 가입된 QoS 프로파일을 고려하여 한정할 수 있다. "Update PDP Context Request" 메시지는 SGSN(135)으로부터 GGSN(140)으로 수정 PDP 컨텍스트 프로시저의 일부로서 전송되거나 로드 공유로 인해 컨텍스트를 재분배하도록 전송된다. 갱신 PDP 컨텍스트 요구(Update PDP Context Request) 메시지는 QoS 및 경로를 변경하는데 이용될 것이다. 유효 갱신 PDP 컨텍스트 요구는 제어 평면 상에서 SGSN(135)과 GGSN(140) 간에 그리고 사용자 평면 상에서 IWF(105)와 GGSN(140) 간에 터널 생성을 개시한다. "Update PDP ContextResponse"는 GGSN(140)으로부터 SGSN(135)으로 전송된다(단계 307). SGSN(135)로부터 수신되는 교섭된 QoS가 기동되고 있는 PDP 컨텍스트와 호환되지 않으면, GGSN(140)은 갱신 PDP 컨텍스트 요구 메시지를 거부하고, 그렇지 않다면 GGSN(140)은 갱신 PDP 컨텍스트 요구 메시지를 허용한다. SGSN(135)은 수정 PDP 컨텍스트 허용/거부를 UE(120)에 전송한다 (단계 308).
UE(120)과 SGSN(135) 간에 PDP 컨텍스트가 존재하지 않으면, UE(120)는 단계 305로 나타낸 바와 같이 "Activate PDP Context Request"를 UMTS SGSN(135)에 전송할 수 있다. 이어서, 단계 306으로 나타낸 바와 같이 SGSN(135)로부터 GGSN(140)으로 생성 PDP 컨텍스트 요구(Create PDP Context Request)를 GPRS PDP 컨텍스트 기동화 프로시저의 일부로서 전송할 것이다. 유효 생성 PDP 컨텍스트 요구는 제어 평면 상에서 SGSN(135)와 GGSN(140) 간에 그리고 사용자 평면 상에서 IWF(105)와 GGSN(140) 간에 터널 생성을 개시한다. "Create PDP Context Response"는 GGSN(140)으로부터 SGSN(135)으로 전송된다 (단계 307). SGSN(135)으로부터 수신되는 교섭된 QoS가 기동화되는 PDP 컨텍스트와 호환되지 않으면, GGSN(140)은 생성 PDP 컨텍스트 요구 메시지를 거부하고, 그렇지 않으면 GGSN(140)은 PDP 컨텍스트 요구 메시지를 허용한다. 이후, SGSN(135)은 PDP 컨텍스트 허용/거부 기동(Activate PDP Context Accept/Reject)을 UE(120)에 전송한다(단계 308). UE(120)가 UMTS로부터 WLAN 커버리지로 이동했을 때 기존의 세션이 존재하고 있었다면, 그 세션용 데이터 전달은 명백하게 파괴되어 (tear down; 단계 309) UMTS 대역을 절약할 수 있다. 후속 시그널링은 UE-UTRAN-SGSN-GGSN 경로를 사용할 것이며(단계310) 데이터는 UE-IWF-GGSN 경로를 사용할 것이다(단계 311).
터널 엔드포인트 식별자(TEID) 데이터 I 필드는 G-PDU용 다운링크 TEID를 특정하며, 이것은 SGSN(135)에 의해 선택된다. GGSN(140)은, 요구되는 PDP 컨텍스트에 관련된 모든 후속 다운링크 G-PDU의 GTP 헤더내에 이 TEID를 포함한다. WLAN 인터페이스에 걸쳐 GTP-U를 확립하기 위해, 이 TEID는, 터널이 GGSN(140)과 IWF(105) 간에 존재하도록 선택될 것이다. 이 TEID는, 단계 302에서 "associate response" 때에 IWF(105)로부터 UE(120)로, 그리고 단계 305에서 "PDP request" 때에 UE(120)로부터 SGSN(135)로 전송될 수 있다. SGSN(135)은 단계 306에서 TEID를 GGSN(140)에 PDP 컨텍스트 요구 메시지의 일부로서 전달한다.
TEID 제어 평면 필드는 제어 평면 메시지용 다운링크 TEID를 특정하며, 이것은 SGSN(135)에 의해 선택된다. GGSN(140)은, 요구되는 PDP 컨텍스트에 관련된 모든 후속 다운링크 제어 평면 메시지의 GTP 헤더내에 이 TEID를 포함한다. SGSN(135)이 TEID 제어 평면의 피어(peer) GGSN으로의 성공적인 할당을 이미 확인하였다면, 이 필드는 존재하지 않는다. SGSN(135)은, GGSN(140)으로부터 GTP 헤더내의 할당된 TEID 제어 평면을 갖는 임의의 메시지를 SGSN(135)이 수신하면, TEID 제어 평면의 GGSN(140)으로의 성공적인 할당을 확인한다.
또한, SGSN(135)은 SGSN "Address for control plane" (UMTS SGSN), 및 PDP 컨텍스트 요구 또는 갱신 PDP 컨텍스트 요구를 갖는 SGSN "address for user traffic" (IWF)를 포함하며, 이것은 하위(underlying) 네트워크 서비스(예를 들어, IP)에 의해 제공되는 것과 다르다. GGSN(140)은 이러한 SGSN 어드레스를 저장하고단계 307 및 310에서와 같이 이 GTP 터널 상의 후속 제어 평면 메시지 또는 G-PDU를 단계 311에서와 같이 MS용 IWF에 전송할 때 그 어드레스를 사용할 것이다.
본 발명의 많은 이점들중 일부에 대하여 설명한다. 한 가지 이점은 3G 네트워크(예를 들어, UMTS)의 대부분의 프로시저가 재사용된다. 먼저, 제 UE 이동성 방안에서, 이동성 프로시저도 재사용될 수 있다. 3G 네트워크 프로시저의 재사용은 WLAN 게이트웨이를 간단하게 유지하는데 기여하며, 복잡한 제어 평면이 UMTS 시스템을 재사용하는 동안 사용자 평면을 전달만 하면 된다. PS 서비스용으로, 데이터 평면은 무선 리소스의 대부분을 차지한다. 데이터 부분을 핫스팟에서의 WLAN으로 전환함으로써, UE가 CN과의 접속을 유지하는 한편 다른 사용자들 및 다른 서비스를 위해 사용될 수 있는 상당히 비싼 UMTS 무선 리소스를 절약하게 된다. 다른 이점은, 시그널링부가 3G 운영자 내에 존재할 수 있으며 데이터 평면이 WLAN을 거칠 수 있기 때문에 WLAN 커버리지 영역이 상이한 운영자들에게로 향할 수 있다는 것이다. 핫스팟에 자신의 고유한 WLAN을 배치하지 않고, 3G 운영자는 기존의 WLAN 배치를 사용할 수 있다. 또다른 이점은, UE가 WLAN 커버리지 영역에 있는 동안 3G 네트워크에서의 비싼 무선 리소스가 자유로와질 수 있다는 것이다. 또다른 이점은, UMTS SGSN에서 SM/GMM 스테이지 머신을 담당함으로써 데이터 터널링으로 제한된 IWF 기능성을 유지하는데 기여한다는 것이다. 또한, IP 기반 Gn 사용자 평면 인터페이스는 비교적 간단히 구현되기에, 그 해결책은 조절가능하다. 또한, 3G 운영자는 하나의 부착 포인트(GGSN)을 제공하여 3G 및 WLAN 네트워크 모두에게 액세스를 부여한다. UMTS 대역폭의 많은 부분이 데이터 사용자에 의해 사용되고, UMTS네트워크로부터 WLAN으로의 데이터 트래픽의 전환은 UMTS 네트워크의 용량을 효율적으로 증가시킬 것이다. 또한, UMTS 데이터가 UTRAN으로부터 SGSN으로 먼저 터널링되고 다시 SGSN으로부터 GGSN으로 터널링되기 때문에, 제안한 시스템에서는, WLAN에서 SGSN(IWF)-GGSN 인캡슐레이션 부분이 행해지기만 하면 인캡슐레이션이 하나 적게 존재할 것이다.
첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예들로 한정되지 않으며, 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고 당업자가 다양한 다른 변경 및 수정을 행할 수 있음을 이해할 수 있다. 이러한 모든 변경 및 수정은 청구 범위에 의해 규정되는 바와 같이 본 발명의 범위 내에서 가능하다.

Claims (22)

  1. 이동 통신 시스템과 무선 랜(WLAN) 간의 상호 연동을 지원하는 방법으로서,
    상기 이동 통신 시스템은, 무선 액세스 네트워크를 코어 네트워크에 인터페이싱하기 위한 제1 지원 노드와, 상기 이동 통신 시스템을 제2 통신 시스템에 인터페이싱하기 위한 제2 지원 노드를 구비하며,
    상기 방법은,
    상기 무선 랜과 관련되며 상기 이동 통신 시스템에 결합되는 상호 연동 기능(IWF)을 제공하는 단계와,
    데이터 신호를 전송하도록 상기 상호 연동 기능과 상기 제2 지원 노드 간에 적어도 하나의 터널링 프로토콜-사용자 평면 터널을 확립하는 단계와,
    제어 신호를 전송하도록 상기 제1 지원 노드와 상기 제2 지원 노드 간에 적어도 하나의 터널링 프로토콜-제어 평면 터널을 확립하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 통신 네트워크는 UMTS 네트워크를 포함하고,
    상기 제1 지원 노드는 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 지원 노드(SGSN)를 포함하며,
    상기 제2 지원 노드는 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN)을 포함하고,
    상기 터널링 프로토콜-사용자 평면 터널은 GPRS 터널링 프로토콜-사용자 평면(GTP-U) 터널을 포함하며,
    상기 터널링 프로토콜-제어 평면 터널은, GPRS 터널링 프로토콜-제어 평면(GTP-C) 터널을 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 IWF는 상기 데이터 신호에 대하여 논리 SGSN으로서 구성되는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 GTP-U 터널을 확립하는 단계는, 상기 GGSN 및 상기 IWF중 적어도 하나에서 적어도 하나의 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 컨텍스트를 위해 GTP-U에서 GTP 터널을 규정하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 GTP-C 터널을 확립하는 단계는, 적어도 하나의 무선 액세스 전달(RAB)을 위해 GTP-C에서 GTP 터널을 규정하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 GTP-C 터널을 확립하는 단계는, 터널 관리 메시지용으로 동일한 PDP 어드레스 및 액세스 포인트 네임(APN)을 갖는 적어도 하나의 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 컨텍스트를 위해 GTP-C에서 GTP 터널을 규정하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    GTP-C는 GPRS 이동성 관리 기능을 전달하는 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 GGSN으로 구성되는 연결의 단일 포인트를 통해 상기 WLAN 및 상기 이동 통신 시스템에 액세스를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 코어 네트워크는 상기 GGSN 및 상기 SGSN을 포함하고,
    상기 GGSN과 상기 IWF 간의 상기 적어도 하나의 GTP-U 터널을 통해 데이터를 사용자 장비(UE)로 향하게 하는 동안 상기 사용자 장비(UE) 및 상기 코어 네트워크(CN) 간의 접속을 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 이동 통신 네트워크는 무선 네트워크 제어기(RNC)를 포함하고,
    상기 IWF는 상기 상호 연동의 WLAN 측에 배치되며,
    상기 적어도 하나의 GTP-U 터널을 확립하는 단계는, 상기 이동 통신 네트워크의 RNC 및 SGSN을 우회하는 동안 상기 WLAN의 IWF를 상기 이동 통신 네트워크의 GGSN에 결합하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 이동 통신 네트워크에 의해 사용자 장비(UE)를 인증하는 단계와,
    상기 인증 단계의 결과를 상기 GGSN을 통해 상기 IWF에 통신하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  12. 제2항에 있어서,
    WLAN 커버리지 영역을 상이한 라우팅 영역(RA)으로서 상기 이동 통신 네트워크에 등록하는 단계와,
    패킷 데이터 프로토콜(PDP) 요구중 하나인 수정 PDP 요구가 사용자 장비(UE)로부터 수신될 때, 상기 적어도 하나의 GTP-U 터널을 확립하는 단계를 위해 IWF 어드레스 및 터널 엔드포인트 식별자(TEIDs)를 특정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 GGSN을 포린 에이전트(foreign agent; FA)로서 이용하여 UE 이동성을 다루는 단계와,
    상기 적어도 하나의 GTP-U 터널을 확립하도록 상기 SGSN에게 통보하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  14. 제2항에 있어서,
    사용자가 상기 WLAN에 접속하도록 상기 이동 통신 네트워크에 의해 사용되는 암호화를 이용하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  15. 이동 통신 시스템과 무선 랜(WLAN) 간의 상호 연동을 지원하는 장치로서,
    상기 상호 연동은 상호 연동 기능(IWF)에 의해 용이하게 수행되고, 상기 이동 통신 시스템은, 무선 액세스 네트워크를 코어 네트워크에 인터페이싱하기 위한 제1 지원 노드와, 상기 이동 통신 시스템을 제2 통신 시스템에 인터페이싱하기 위한 제2 지원 노드를 구비하며,
    상기 장치는,
    데이터 신호를 전송하도록 상기 IWF와 상기 제2 지원 노드 간에 적어도 하나의 터널링 프로토콜-사용자 평면 터널을 확립하는 수단과,
    제어 신호를 전달하도록 상기 제1 지원 노드와 상기 제2 지원 노드 간에 적어도 하나의 터널링 프로토콜-제어 평면 터널을 확립하는 수단
    을 포함하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 지원 노드는 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 지원 노드(SGSN)를 포함하며,
    상기 제2 지원 노드는 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN)을 포함하고,
    상기 터널링 프로토콜-사용자 평면 터널은 GPRS 터널링 프로토콜-사용자 평면(GTP-U) 터널, 및 터널링 프로토콜-제어 평면(GTP-C) 터널을 포함하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 IWF는 상기 데이터 신호에 대하여 논리 SGSN으로서 구성되는 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 GTP-U 터널을 확립하는 수단은, 상기 GGSN 및 상기 IWF중 적어도 하나에서의 적어도 하나의 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 컨텍스트를 위해 GTP-U에 GTP 터널을 규정하는 포함하는 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 GTP-C 터널을 확립하는 수단은, 적어도 하나의 무선 액세스 전달(RAB)을 위해 GTP-C에서 GTP 터널을 규정하는 수단을 포함하는 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 GTP-C 터널을 확립하는 수단은, 터널 관리 메시지용으로동일한 PDP 어드레스 및 액세스 포인트 네임(APN)을 갖는 적어도 하나의 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 컨텍스트를 위해 GTP-C에서 GTP 터널을 규정하는 수단을 포함하는 장치.
  21. 제16항에 있어서,
    GTP-C는 GPRS 이동성 관리 기능을 전달하는 장치.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 GGSN으로 구성되는 연결의 단일 포인트를 통해 상기 WLAN 및 상기 이동 통신 시스템에 액세스를 제공하는 수단을 더 포함하는 장치.
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