KR20060096757A

KR20060096757A - 더블유씨디엠에이 망에서의 아이피 패킷 터널링 방법

Info

Publication number: KR20060096757A
Application number: KR1020050017492A
Authority: KR
Inventors: 박평규
Original assignee: 엘지노텔 주식회사
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2006-09-13

Abstract

본 발명은 WCDMA 망에서 기지국간 데이터를 전송할 시 IP 터널링을 사용하고, ALL IP 망 위에서 고속의 데이터 전송을 하는 경우에도 적합하여 전송 오버헤드를 줄이는 WCDMA 망에서의 IP 패킷 터널링 방법에 관한 것이다.

본 발명은 IP 터널링으로 송신되는 IP 패킷의 포맷에 2바이트로 이루어져 지나갈 터널을 구분하는 구분자 역할을 하는 인덱스 필드와, 1 바이트로 이루어져 전송할 패킷 데이터의 크기를 나타내는 길이필드와, 터널(Tunnel)을 통해 전달된 패킷의 순서를 표시하는 1바이트의 시퀀스 필드와, 전송할 n 바이트의 데이터가 IP 패킷 필드로 이루어진 IP패킷 포맷을 이용하여 노드 B에 구비되는 ABG(Access Bearer Gateway)에서 직접 IP 터널링(Tunneling)하여 SGSN/GGSN을 거치지 않고 호를 연결할 수 있고 노드 B와 노드 B간에 데이터를 송신할 수 있는 WCDMA 망에서의 IP 패킷 터널링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

IP 터널링, IP패킷.

Description

더블유씨디엠에이 망에서의 아이피 패킷 터널링 방법{Method of tunneling IP packet for WCDMA network}

도 1은 종래의 WCDMA의 패킷망의 구성도를 나타낸 것이고,

도 2는 종래의 WCDMA 패킷망에서의 호를 처리하는 동작 순서도이고,

도 3은 본 발명의 WCDMA의 패킷망의 구성도를 나타낸 것이고,

도 4는 본 발명의 IP패킷의 포맷을 나타낸 것이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

50 : WCDMA 이동통신 단말기 51 : 노드 B

52 : RNC 53 : MSC

54 : HLR

본 발명은 WCDMA 망에서 기지국간 데이터를 전송할 시 IP(Internet Protocol) 터널링을 사용하고, ALL IP 망 위에서 고속의 데이터 전송을 하는 경우에도 적합하여 전송 오버헤드를 줄이는 WCDMA 망에서의 IP 패킷 터널링 방법에 관한 것이다.

일반적으로 　WCDMA　는 국제전기통신연합(ITU)이 표준화를 추진하고 있는 국제 이동 통신-2000 (IMT-2000)을 위해 부호 분할 다중 접속(CDMA) 방식을 광대역화하는 기술이다. 이 방식에는 CDMA 방식의 디지털 셀룰러 시스템 표준화 단체인 CDG(CDMA Development Group)가 제안한 광대역 부호 분할 다중 접속-일과, 일본의 NTT사나 KDD사 등이 독자적으로 제안한 방식 등이 있다.

WCDMA는 가장 많은 국가들이 채택하고 있는 제3세대 이동통신 시스템으로, 우리나라, 유럽, 일본, 미국 그리고 중국 등의 많은 기관들이 3GPP(3'rd Generation Project Group)을 구성하여 기술 스팩을 발전시켜 나가고 있다.

이하, 종래의 WCDMA 의 패킷망에서의 패킷을 전송하는 것을 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 WCDMA의 패킷망의 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 종래의 WCDMA 패킷망에서의 호를 처리하는 동작 순서도이다.

도 1은 WCDMA 이동통신 단말기(20)와 호를 제어하고 유지 보수하는 노드B(21)와, ATM 스위치를 내장하여 음성과 패킷 데이터의 처리를 위한 최적의 경로를 제공하고 주변장치와 정합하도록 하는 RNC(22)와 WCDMA 이동통신 단말기(20)로 인터넷에 접속시에 연결을 하는 것으로, 고속, 저속의 패킷데이터와 신호를 전달하기 위한 GPRS망의 핵심노드인 SGSN(Serving GPRS Support Node)(23)과, 인터넷망과의 정합을 위한 게이트웨이의 역할을 수행하고 HLR(27)과의 시그널링을 통해 패킷 데이터 서비스를 제공하는 GGSN(Gateway GPRS Support Node)(24)을 나타내고 있다.

또한, MSC(Mobile Switching Center)(26)는 RNC(Radio Network Controller)(22), HLR(27), 빌링센터 등과 정합하여 음성 및 비음성의 통화로를 구성하며 지능망 서비스를 제공한다.

종래의 WCDMA 망 기술을 이용하여 패킷을 전송하기 위해서는 RNC(22)와 SGSN/GGSN(23, 24) 간에 PDP(Packet Data Protocol) 컨텍스트(Context)를 송수신하고 GTP 프로토콜을 사용하여 GTP 터널(Tunnel)을 구성한 다음 패킷(Packet)을 전송하는 방식을 사용하고 있다.

도 2는 종래의 WCDMA 패킷망에서의 발신 호를 처리하는 동작 순서도이다.

WCDMA 이동통신 단말기(20)에서 패킷호를 발신을 하면 먼저 WCDMA 이동통신 단말기(20)와 RNC(22) 사이에 RRC(Radio Resource Control) 연결(Connection)을 설정을 한다(S30).

다음으로 WCDMA 이동통신 단말기(20)에서 SGSN(23)으로 호 설정 메시지(Service Request)를 송신하여 호 처리 태스크(Task)를 생성함으로써 WCDMA 이동통신 단말기(20)와 SGSN(23) 사이에 호처리 연결(Connection)이 설정되고 시큐리티 펑션(security function)을 설정을 하고, SGSN(23)에서 이에 대한 서비스를 수락(Service Accept)하는 응답신호를 WCDMA 이동통신 단말기(20)로 송신한다(S31~S33).

상기한 단계 후에 SGSN(23)에서 무선접근 베어러할당 요청(Radio Access Bearer Assignment Request) 메시지를 RNC(22)로 보내 SGSN(23)과 RNC(22) 사이, 그리고 RNC(22)와 WCDMA 이동통신 단말기(20)간에 데이터 전송을 위한 베어러(Bearer)를 설정한다(S35~S36).

WCDMA 이동통신 단말기(20)에서 PDP 컨텍스트 활성화(context Activation) 메시지를 SGSN(23)쪽으로 송신하면, WCDMA 이동통신 단말기(20)와 SGSN(23) 사이에, SGSN(23)과 GGSN(24) 사이에 각각 PDP 컨텍스트 연결(Context Connection)이 맺어지게 되고, 이 PDP 컨텍스트 연결을 통해 패킷 데이터가 외부 망으로 전송된다(S37~S38).

종래의 경우 WCDMA 이동통신 단말기(20)를 이용하여 상대방과 통화를 하거나 인터넷에 접속하여 패킷데이터를 전송 시에는 GTP 터널링(Tunneling)을 이용하고, 반드시 SGSN(23)과 GGSN(24)을 경유하여 접속하고 패킷을 전송함으로써, 이에 따른 호처리 시간의 증가와 패킷 오버헤드(Packet Overhead)가 증가되는 문제점이 있다.

이에 따라, 패킷 호 전송을 위해 필요한 호 설정 지연 시간이 길어지게 되며, 고속/대용량 데이터를 전송할 시 오버헤드에 따른 전송 처리량의 감소와 전송 시간이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, SGSN과 GGSN을 이용하지 않고 기지국간을 바로 연결하여 전송 지연시간을 대폭 감소시키고 IP패킷에 별도의 터널링을 위한 필드를 추가하여 통화와 무선인터넷의 연결을 처리할 수 있는 WCDMA 망에서의 IP 패킷 터널링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 IP 터널링으로 송신되는 IP 패킷의 포맷에 2바이트로 이루어져 지나갈 터널을 구분하는 구분자 역할을 하는 인덱스 필드와, 1 바이트로 이루어져 전송할 패킷 데이터의 크기를 나타내는 길이필드와, 터널(Tunnel)을 통해 전달된 패킷의 순서를 표시하는 1바이트의 시퀀스 필드와, 전송할 n 바이트의 데이터가 IP 패킷 필드로 이루어진 IP패킷 포맷을 이용하여 노드 B에 구비되는 ABG(Access Bearer Gateway)에서 직접 IP 터널링(Tunneling)하여 SGSN/GGSN을 거치지 않고 호를 연결할 수 있고 노드 B와 노드 B간에 데이터를 송신할 수 있는 WCDMA 망에서의 IP 패킷 터널링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 WCDMA 망의 기지국으로 인터넷에 접속하기 위해 이동통신 단말기에서 연결을 요청하는 1단계와; 상기 기지국에서 상기 이동통신 단말기를 인터넷에 접속시키기 위해 전송할 패킷데이터가 지나갈 터널을 구분하기 위한 구분자인 인덱스 필드와, 전송할 패킷 데이터의 크기를 나타내는 길이 필드와, IP 터널링으로 전송된 패킷의 순서를 표시하는 시퀀스 필드와, IP 터널링으로 전송할 데이터가 첨부되는 IP패킷 필드로 이루어진 패킷 데이터를 IP 터널링을 이용 송신하여 상기 기지국에서 인터넷망에 직접 접속하도록 하는 2단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 WCDMA의 패킷망의 구성도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 IP 패킷의 포맷을 나타낸 것이다.

도 3에는 WCDMA 이동통신 단말기(50)와 WCDMA 이동통신 단말기(50)와 RNC(52)사이에 위치하여 호를 제어하고 유지 보수하고, 필요한 데이터를 제공하고 호 요구에 대하여 트래픽 채널을 할당하고 경로를 열어주는 노드B(51)와, ATM 스위치를 내장하여 음성과 패킷 데이터의 처리를 위한 최적의 경로를 제공하고 기지국의 상태관리, 무선자원관리, 기지국간 소프트 핸드오버 기능을 처리하는 RNC(52)와 MSC(53), HLR(54)과 인터넷망을 나타낸 것이다.

본 발명은 노드 B(51)에 구비되는 ABG(Access Bearer Gateway)에서 직접 IP 터널링(Tunneling)하여 종래와 같이 SGSN/GGSN을 거치지 않고 호를 연결할 수 있고 노드 B와 다른 노드 B간에 데이터를 송신할 수 있다.

본 발명의 도 3은 SGSN과 GGSN 장비를 제거한 망 구조를 나타낸 것으로 이 경우에 발생되는 라우팅(Routing) 문제를 해결하기 위해 IP 프로토콜의 일부 변경안을 제안한다.

본 발명은 크게 두 가지로 나누어 생각해 볼 수 있다.

첫째는 새로운 WCDMA 망의 구조로서, 종래의 패킷(Packet) 호처리를 담당하던 핵심 장비인 SGSN/GGSN을 생략하고 RNC(52)의 호처리 기능과 함께 별도의 로지컬 노드(Logical Node)로 분리하여 RAT(Radio Access Terrestrial)서버(Server)로 만들어 제어 플래인(Control Plane)을 처리하도록 하고, 유저플레인(User Plane)의 처리는 ABG(Access Bearer Gateway)라는 로지컬 노드(Logical Node)로 분리해 내어 노드 B(Node-B)(51)에 위치시키거나 혹은 RAT 서버와 함께 별도의 장비로 구성할 수 있도록 한 망구조이다.

본 발명의 RAT 서버와 ABG는 노드 B(51)에 하나씩 구비될 수 있고, 또한 RAT 서버와 ABG가 모두 노드 B(51)에 동시에 함께 구비될 수 있다.

본 발명은 노드 B만을 이용하여 패킷 호처리를 가능하도록 함으로써 패킷 호처리를 위한 호 설정 지연 시간이 단축되며 두개의 노드를 거치지 않고 노드 B에서 다른 노드 B로 직접 패킷 데이터가 전달되므로 데이터의 전달 지연 시간이 단축된다.

또한 IP 터널(Tunnel)을 통해 RNC(52)와 다른 RNC 간에 데이터가 전달되므로 IP 주소를 해석하는 시간이 단축되어 역시 유저 데이터(User Data)의 전달 지연 시간이 감소된다.

둘째로는 본 발명의 WCDMA 망구조에서 패킷 데이터(Packet Data)를 효율적으로 전달할 수 있도록, 종래의 SGSN/GGSN에서 처리하던 GTP 터널링(Tunneling) 기능을 없애고 ABG(Access Bearer Gateway)에서 직접 IP 터널링(Tunneling)을 할 수 있도록 한 IP 패킷 포맷(Packet Format)이다.

IP 패킷 포맷(Packet Format)은 종래의 IP 패킷 헤더(Packet Header)의 바깥에 IP 터널링(Tunneling)을 위한 필드를 추가하여 터널(Tunnel)을 구분할 수 있는 인덱스(Index)로 삼도록 하는데 주안을 두고 있다.

도 4는 본 발명의 IP 패킷의 포맷을 나타낸 것이다.

본 발명에서는 노드 B(51)에 구비될 수 있는 ABG(Access Bearer Gateway)에 서 직접 IP 터널링(Tunneling)을 처리하여 SGSN/GGSN을 거치지 않고 호를 연결할 수 있으며, 노드 B와 다른 노드 B간에 패킷 데이터를 전송할 수 있는 것으로, 도 4는 IP 터널링에서 사용할 IP 패킷 포맷(Packet Format)을 나타낸 것이다.

IP 패킷의 포맷은 도 4에 나타낸 바와 같이, 인덱스 필드(61) 2바이트, 길이(length) 필드(62) 1바이트, 시퀀스(sequence) 필드(63) 1바이트와 전송할 데이터를 나타내는 IP 패킷 필드(64) n 바이트로 이루어진다.

인덱스 필드(61)는 IP 터널링을 통해 전송될 패킷이 지나갈 터널을 구분하기 위한 구분자이다.

WCDMA망을 구성하고 있는 각 노드는 노드와 노드간을 터널링 할 수 있도록 논리적인 경로를 구성하고 이러한 경로를 구성하는 정보(각 노드가 터널로 들어온 패킷을 다음에는 어느 노드로 전달해야 하는 지를 판단할 근거)는 사전에 노드가 기동을 하는 경우 미리 데이터베이스로 저장되어 있어야 하며, 각 노드는 패킷 선두에 포함되어 있는 구분자인 2바이트의 인덱스를 참조하고, 데이터베이스에 따라 다음 노드로 전달한다.

길이 필드(62)는 1바이트로 나타내는 것으로, 전송할 패킷 데이터의 크기를 나타낸다. IP 터널링을 이용하여 패킷이 전송되는 경우 길이 필드 다음에 오는 패킷 사이즈가 얼마인지를 표현한다.

시퀀스 필드(63)는 1바이트의 크기로 터널(Tunnel)을 통해 전달된 패킷의 순서를 표시한다.

IP패킷 필드(64)는 전송할 데이터가 첨부되는 부분이다.

본 발명은 IP 터널링을 이용하여 패킷 데이터를 전송하므로, 종래의 경우 패킷 데이터를 전송하기 위해 RNC와 SGSN/GGSN 간의 PDP 컨텍스트를 송수신하던 것을 생략할 수 있어서 그만큼 호 설정 지연 시간이 단축된다.

또한 본 발명은 IP 패킷의 포맷에 인덱스 필드, 길이필드, 시퀀스 필드를 이용하여 패킷 데이터를 전송하는 것으로, IP패킷 포맷의 인덱스 필드를 확인하고 데이터베이스에 따라 노드 B와 다른 노드 B 사이에 패킷 데이터를 전송할 수 있다.

본 발명을 통해 종래의 WCDMA 망구조에서 필수적으로 사용하던 SGSN, GGSN 없이도 RNC만을 통해 패킷 호처리를 가능하도록 함으로써 패킷 호처리를 위한 호 설정 지연 시간이 단축되며 두개의 노드를 거치지 않고 노드 B에서 다른 노드 B로 직접 패킷 데이터가 전달되므로 전달 지연 시간이 단축된다.

또한 IP터널링을 이용하여 노드 B와 노드 B간에 데이터가 전달됨에 따라, IP 주소를 해석하는 시간이 단축되어 전달 지연 시간의 감소 효과를 가져온다.

이러한 방식은 향후 B3G(Beyond 3rd generation) 혹은 4G(4th generation)를 지향하여 발전해 나가는 이동통신망에 있어서, 고속의 데이터 서비스를 하기 위해 반드시 필요한 기능이다.

Claims

WCDMA 망의 기지국으로 인터넷에 접속하기 위해 이동통신 단말기에서 연결을 요청하는 1단계와;

상기 기지국에서 상기 이동통신 단말기를 인터넷에 접속시키기 위해 전송할 패킷데이터가 지나갈 터널을 구분하기 위한 구분자인 인덱스 필드와, 전송할 패킷 데이터의 크기를 나타내는 길이 필드와, IP 터널링으로 전송된 패킷의 순서를 표시하는 시퀀스 필드와, IP 터널링으로 전송할 데이터가 첨부되는 IP패킷 필드로 이루어진 패킷 데이터를 IP 터널링을 이용 송신하여 상기 기지국에서 인터넷망에 직접 접속하도록 하는 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 WCDMA 망에서의 이동통신 단말기의 IP 패킷 터널링 방법.