KR20070104521A - 이동 중 무선 네트워크들을 통해 일관 네트워크 접속 유지 - Google Patents

이동 중 무선 네트워크들을 통해 일관 네트워크 접속 유지 Download PDF

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KR20070104521A
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니시 칸트
아츄타 랄라팔리
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아자이르 네트웍스, 인코포레이티드
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Abstract

프록시 서버는 무선 환경에서 액세스 네트워크 변경을 위한 부착 포인트를 제공한다. 하나의 예시적인 실시예는 핸드오버 메커니즘을 통해 다른 네트워크를 가로질러 로밍하는 동안 게이트웨이 서비스 노드에 균일한 접속성을 유지하기 위하여 프록시 서버의 개념을 사용한다. 일 실시예에 있어서, 클라이언트는 하나의 액세스 네트워크를 통해 프록시 서버에 접속하며, 프록시 서버는 게이트웨이 서비스 노드쪽에서 사용자 세션의 트랙을 관리 및 유지한다. 그 다음에, 클라이언트는 프록시를 통해 인터넷을 포함하는 임의의 패킷 서비스 네트워크에 접속한다. 클라이언트가 한 네트워크로부터 다른 네트워크로 이동할때, 클라이언트는 핸드오버 메커니즘을 사용하여 프록시의 변화를 지시하며, 게이트웨이 서비스 노드쪽으로의 사용자 세션을 유지하는 동안 액세스 네트워크를 스위칭한다. 호출된 핸드오버 메커니즘은 최소 메시징 오버헤드를 사용하기 때문에 효율적이며, 클라이언트의 애플리케이션 계층 IP 어드레스를 유지한다. 따라서, 데이터 접속들은 다른 네트워크들을 통한 로밍으로 인하여 인터럽션들을 경험하지 않으며 서비스는 심레스적으로 연속적으로 이루어진다.

Description

이동 중 무선 네트워크들을 통해 일관 네트워크 접속 유지{MAINTAINING CONSISTENT NETWORK CONNECTIONS WHILE MOVING THROUGH WIRELESS NETWORKS}
본 출원은 2004년 11월 18일에 출원되고 여기에 참조문헌으로서 통합되는 미국 가출원번호 제60/629,855호의 우선권을 주장한다.
본 출원은 2005년 3월 8일에 출원되고 여기에 참조문헌으로서 통합되는 미국 가출원번호 제60/705,224호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 무선 데이터 이동, 특히 하나 이상의 네트워크가 존재할때 무선 장치들이 일관된 네트워크 접속들을 유지하는 방법에 관한 것이다.
무선 네트워크들은 단순한 포인트-투-포인트 링크로부터 가변 데이터 전송율의 포괄적 다른 커버리지 영역들로 점진적으로 발전하였다. 예컨대, 근거리 네트워크(블루투스 가능 장치들과 같은 접속 장치들로 구성됨)는 작은 룸(room)을 커버하는 3Mb/s을 초과하는 데이터율을 제공하고, 중간 거리 네트워크(Wi-Fi 또는 802.11와 같은)는 여러 룸들을 커버하는 25Mbps의 데이터율을 제공하며, 셀들을 가진 장거리 네트워크(범유럽 이동통신(GSM)과 같은)는 도시를 커버하는 수백 kbits/s 데이터율을 제공하며, 최장거리 접속 장치 및 위성 네트워크는 여러 국가들에 대한 데이터 커버리지를 제공한다. 멀티-모드 이동 단말은 구매되거나 또는 제공된 특정 소스들과 같이 사용자 및 네트워크 정책들에 기초하여 다른 네트워크들에 접속하는 능력들을 가진다. 이들 네트워크들의 중복으로 인하여, 사용자는 단일 세션동안 다중 네트워크들을 통해 로밍할 수 있다. 모든 로밍 시나리오들에서, 이들 하이브리드 네트워크들간의 핸드오버 메커니즘은 중요한 문제이다.
범용 패킷 무선 서비스(GPRS)는 무선 및 네트워크 자원들의 사용을 최적화하면서 GSM 무선 네트워크들을 통해 패킷 데이터를 전송하고 비용 효율적 방식으로 시그널링할 수 있는 데이터 통신 기술이다. 음성 트래픽 및 데이터 패킷은 동일한 물리 채널을 공유하며, 새로운 논리적 GPRS 무선 채널들은 한정된다. 최대 171.2Kbps까지의 데이터 전송율은 이동 장치들을 통해 인터넷 애플리케이션들과 같은 이동 데이터 서비스들이 가능하도록 GPRS를 통해 가능하다. 데이터 트래픽은 분리되어 BSC로부터 서비스 GPRS 지원 노드(SGSN)에 전송된다. SGSN 노드는 외부 패킷 데이터 네트워크들과 통신하기 위하여 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN)에 접속한다. 이러한 기술의 다음 세대는 고 데이터 전송율을 제공하는 UMTS이다. 전형적으로, GPRS 및 UMTS 네트워크들은 라이센싱된 주파수들 전반에 걸쳐 동작하며, 이동 오퍼레이터들에 의하여 소유된다. 여러 엔티티들은 서비스들, 아키텍처 및 프로토콜들을 정의하는 역할을 하는 3GPP라 칭하는 파트너십 프로젝트를 생성하였다. 이들 규정들은 무선 액세스 네트워크, 코어 네트워크 노드들 및 상호접속 프로토콜들 등을 커버한다.
무선 근거리통신망(WLAN)은 이더넷 LAN 기술들에 대한 무선 확장이다. IEEE 802.11 위원회는 이들 표준들 중 여러 표준을 정의하였으며 이들을 802.11b, 802.11g 및 802.11라 칭하였다. WLAN에서, 각각의 서비스 액세스 포인트(AP)는 셀을 커버한다. IEEE 802.11에서, 각각의 단일 셀은 기본 서비스 세트(BSS)로서 정의된다. 여러 BSS들은 확장된 서비스 세트(ESS)를 형성할 수 있다. IEEE 802.11는 단지 클라이언트(이동 단말(MT) 또는 이동 노드(MN)로서 언급됨) 및 액세스 포인트(AP)(물리계층 및 데이터 링크 계층)간의 통신을 정의한다. 클라이언트는 높은 신호 품질을 가지고 AP에 무선으로 통신하는 AP에 접속한다. 데이터 통신은 물리계층 및 매체 액세스를 제외하고 유선 이더넷 통신과 유사하다.
Wi-Fi로서 공지된 802.11x WLAN 기술들은 높은 데이터 전송율 및 기술의 능력범위(affordability)로 인하여 제한된 이동성 무선 데이터 네트워크에서 주로 사용되고 있다. 사실상, 3GPP는 GPRS/UMTS 네트워크들과 WLAN을 인터워킹하는 방법에 대한 규정(TS 23.234)을 제안하였다. 이들 무선 기술들은 다수의 양상들을 적용한다. 따라서, 많은 오퍼레이터들은 양 서비스들, 즉 핫스폿들로서 공지된 제한된 이동성 영역에 대한 Wi-Fi 및 글로벌 로밍에 대한 GPRS을 제공한다. 보급형 컴퓨팅을 위한 듀얼 기술 파싱 방식을 지원하는 여러 장치들이 존재한다. 핫스폿들은 주요 지리적 위치들에 분산된 WLAN 섬들이다. 이동 사용자는 GPRS 커버리지 영역 및 Wi-Fi 커버리지 영역사이를 매우 자주 로밍하며 이에 따라 핸드오버 절차가 고속으로 그리고 효율적으로 이루어질 것을 요구한다.
심레스(seamless) 이동성을 달성하기 위하여, 클라이언트는 인터럽션없이 GPRS 네트워크로부터 WLAN으로(또는 역도 가능함) 고속 핸드오버를 수행해야 한다. 이러한 로밍 시나리오를 위하여 여러 방법들이 제안되었다. 이러한 문제들을 해결 하기 위한 두개의 다른 방법들이 이하에 기술된다.
이동 IP (MIP)는 다른 네트워크들간의 로밍이 가능하도록 네트워크 계층에서 이동성을 제공한다. MIP는 국제인터넷표준화기구(IETF)에 의하여 RFC(Request for Comments) 3344(IPv4용) 및 3775(IPv6용)에 규정되어 있다. MIP는 두개의 노드들, 즉 홈 에이전트(HA) 및 외부 에이전트(FA)를 규정한다. HA는 사용자의 홈 네트워크상의 조정 노드이다. 이동 노드는 홈 네트워크에 접속될때 보통 IP 라우팅을 사용하여 HA 노드에 직접 통신한다. 외부 에이전트는 로밍된 IP 사용자들이 외부 네트워크상에 등록되도록 하는 MIP 네트워크의 노드이다. FA는 IP 데이터가 홈 IP 네트워크 및 외부 네트워크상의 로밍된 IP 사용자사이에 전송되도록 HA(홈 에이전트)와 통신할 것이다. 노드가 외부 네트워크에 접속될때마다, 노드는 보조 어드레스(care-of-address)를 획득하고 COA를 제공하는 HA에 등록한다. 이동 노드에 예정된 상대 노드(CN)에 의하여 전송된 데이터 패킷들은 홈 네트워크의 HA에 의하여 포착되며, COA에 터널링된다. 패킷들은 FA 또는 클라이언트에서 디캡슐레이트(decapsulate)된다. 클라이언트가 다른 네트워크에 로밍할때, 클라이언트는 새로운 COA를 획득하여 새로운 위치에 대한 HA에 등록한다. 지금, 이러한 이동 노드에 예정된 모든 데이터 패킷들은 새로운 COA에 터널링된다.
MIP를 사용하는 GPRS 및 WLAN 이동성에 대한 하나의 공통적인 해법은 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN)에 홈 에이전트(HA) 기능을 제공하는 것이다. FA 기능은 GPRS 네트워크에 대한 서비스 GPRS 지원 노드(SGSN) 및 무선 근거리 통신망(WLAN)에 대한 무선 게이트웨이(WG)에서 존재할 수 있다. 다른 방식으로, 공동 배치된 보조 어드레스(COA)는 클라이언트가 MIP를 지원하는 경우에 사용될 수 있다.
도 1은 이러한 타입의 통신 네트워크를 기술한다. GGSN(102)는 SGSN(104) 및 WLAN 게이트웨이(106)에 접속된다. 일반적으로 GGSN, SGSN 및 WLAN 게이트웨이사이에 일정한 접속이 유지된다. HA(112)는 GGSN의 북쪽에 배치되며, 이는 본 실시예에서 HA가 클라이언트 네트워크(104, 16)에 접속된 GGSN에 직접 접속된다는 것을 의미한다. 클라이언트들(108, 110)은 SGSN 또는 WLAN 게이트웨이를 통해 GGSN에 접속될 수 있다. GGSN은 인터넷과 같은 IP 네트워크에 접속성을 제공한다. 클라이언트가 GPRS 네트워크에 접속될때, 클라이언트는 GGSN로부터 원격 IP 어드레스를 획득한다. 이러한 GGSN-할당된 IP 어드레스는 COA로서 작동하며 클라이언트는 이러한 COA를 HA에 등록한다. 클라이언트가 WLAN으로 이동하여 WLAN에 접속될때, 클라이언트는 NAS 또는 WLAN 게이트웨이로부터 IP 어드레스를 획득한다. 이러한 IP 어드레스는 GGSN-할당된 IP 어드레스와 다르며, 이는 새로운 COA로서 사용된다. 클라이언트는 이러한 IP 어드레스를 HA에 등록한다. 클라이언트의 홈 어드레스가 동일하게 유지되고 단지 COA가 변경되기 때문에, 이동성은 서비스 연속성으로 지원될 수 있다.
비록 MIP가 이들 네트워크들사이에 이동성을 제공할지라도, 핸드오버는 클라이언트가 다른 네트워크로 이동하고 HA에의 등록이 완료되는 포인트로부터의 시간 지연때문에 심레스를 가지지 않는다. 이러한 단계동안, HA는 이전 COA쪽으로 클라이언트에 대한 모든 패킷들을 전송하며 이들 패킷들은 손실될 수 있다. 이는 WLAN 접속이 완료되고 이러한 네트워크를 통해 전송된 임의의 패킷들이 클라이언트에 도달하지 않기 때문에 WLAN으로부터 GPRS로 로밍할때 문제가 된다. 이러한 해법의 다른 단점은 MIP에 고유한 데이터 패킷들의 삼각형 라우팅이다(클라이언트로부터 상대 노드(CN)로의 패킷들은 상대 노드(CN)로부터의 패킷들이 먼저 HA에 전송된후 클라이언트에 터널링되는 동안 직접 라우팅된다). 루트 최적화 방법은 이러한 문제를 해결하기 위하여 제안되었다. 최종적으로, 오퍼레이터들에게 가치있고 최종 사용자들에서 유용한 3GPP 서비스들이 존재한다. 이러한 서비스들은 GGSN에서 액세스가능하며, 이동 IP 계층은 이러한 작업을 복잡하게 만든다. 다시 말해서, 다른 포인트가 HA이고 모든 패킷들이 HA에서 디캡슐레이트되어야 하기 때문에, GGSN에서 APN(액세스 포인트 명칭)을 사용하는 서비스 차별은 단순하지 않다. GGSN은 임의의 서비스들, 예컨대 콘텐츠-기반 과금을 수행할 수 있으며, 이는 MIP 터널링 때문에 더 복합하게 된다. 모든 패킷들(GPRS 및 WLAN)의 MIP 패킷 헤드) 및 등록을 위한 메시지 오버헤드는 또한 한 단점이다.
배경: 인터 - SGSN 형 핸드오버 방식
WLAN 커버리지 셀은 GSM 영역의 셀과 비교하여 작다. 두개의 네트워크들을 통합하는 한 방법은 GSM 네트워크내의 작은 네트워크로서 WLAN을 처리하는 것이다. WG에 접속하는 여러 액세스 포인트들(AP)은 작은 커버리지 영역을 나타낸다. "WLAN 무선 액세스 네트워크를 GPRS/GSM 코어 네트워크를 명백하게 보안적으로 상호 접속하는 방법 및 장치"에서는 WG가 SGSN과 유사한 방식으로 기능을 할 수 있고 이에 따라 GPRS 코어 네트워크에 접속성을 제공하는 방법이 개시되어 있다. 로밍 시나리오는 GPRS 명세서에 기술된 인터-SGSN 라우팅 업데이트 프로세스와 같다. 클라이언트가 WLAN 영역내로 로밍할때, 클라이언트는 WG에 라우팅 영역 업데이트 요청을 전송한다. 클라이언트에 대한 모든 MM 및 PDP 콘텍스트들을 검색하기 위하여, WG는 이전의 서비스 SGSN으로부터 이들 콘텍스트들을 요청한다. 콘텍스트들이 WG에 전송된후에, SGSN은 그것이 GGSN으로부터 임의의 패킷들을 수신하는 경우에 모든 패킷들을 WG에의 전송을 시작한다. WG는 기존 GPRS PDP 콘텍스트의 정보에 기초하여 기존 GPRS 세션을 이러한 네트워크에 전송하는 GGSN에 업데이트 PDP 콘텍스트를 전송한다.
GGSN은 패킷 데이터 프로토콜/이동성 관리 콘텍스트 대기 명령을 이전 SGSN에 전송한다. 메시지는 클라이언트가 UMTS에 다시 접속하거나 또는 분리할때까지 PDP/MM 콘텍스트를 유지하도록 SGSN에 요청하는 것이다. 패킷들은 WLAN으로부터 WG를 통해 GGSN으로 전송되며, 세션의 IP 어드레스는 동일하게 유지될 것이다. 클라이언트가 GPRS 네트워크에 다시 로밍할때, 이전 GPRS 세션을 활성화하는 라우팅 영역(RA) 업데이트 절차가 트리거링된다. 이러한 프로세스에서 핸드오버 지연은 초기에 기술된 이동 IP 방법의 핸드오버 지연보다 낮다. 이러한 방법의 어려운 통합 성질로 인하여, WLAN에 대한 LAN 기반 아키텍처는 이러한 방법을 수용하기 위하여 여러 변형을 필요로 한다. 특히, WG는 대부분의 표준 GPRS SGSN 기능을 지원한다. 또한, 클라이언트는 GPRS 세션 파라미터들을 획득하여 이를 WG에 전송하기에 충분히 지능적이어야 한다. 이것이 개방 아키텍처 방법이 아니기 때문에, 이러한 방법은 바람직하지 않다.
무선 네트워크를 통해 이동하는 동안 일관된 네트워크 접속 유지
다른 무선 액세스 네트워크들(예컨대, GPRS 액세스 네트워크 및 WLAN 액세스 네트워크)간의 핸드오버는 GPRS 네트워크 및/또는 WLAN의 노드들과 같은 네트워크의 다른 노드와 통신하기에 적합한 프록시 서버(또는 전역 무선 게이트웨이 노드와 최적으로 결합될 수 있는 프록시 서버 또는 프록시로서 여기에서 언급됨)에 의하여 용이하게 이루어진다(이후, 용어 SGSN은 서버 GSN으로서 언급될 수 있으며, GGSN은 게이트웨이 GSN으로서 언급될 수 있다).
실시예들의 일례에서, 다기능(예컨대, 듀얼 모드) 클라이언트가 GPRS 클라이언트로서 동작할때(즉, 다기능 클라이언트가 GPRS 액세스 네트워크를 사용할때), DNS 서버는 선택된 APN을 프록시 서버의 고레벨 어드레스로 분해하도록 구성되며, 이에 따라 모든 제어 트래픽은 바람직하게 GGSN과 같은 다른 노드에 전송되기전에 프록시 서버에 전송된다.
사용자 장비 또는 이동 노드가 GPRS 액세스 네트워크를 통해 네트워크를 액세스하는 실시예들에 있어서, 프록시 서버를 통과하지 않고, 사용자 트래픽은 SGSN으로부터 프록시 서버로부터 GGSN으로 흐를 수 있거나 또는 사용자 트래픽은 GGSN에 직접 흐를 수 있으며 이에 따라 사용자 데이터에 대한 홉(hop)들의 수가 감소된다. 다른 타입의 액세스 네트워크로의 핸드오버가 (예컨대, WLAN 액세스 네트워크로) 발생할때, 바람직한 실시예들은 적어도 개의의 옵션들중 하나를 구현하며, 만일 단지 제어 트래픽이 프록시 서버에 부착되면, 프록시 서버는 SGSN으로부터 프록시 서버로 사용자 트래픽을 스위칭하기 위하여 GGSN을 업데이트할 수 있다. GGSN은 전형적으로 그것의 계정에 이를 반영한다. 선택적으로, 만일 제어 및 사용자 트래픽 둘 다가 프록시 서버에 부착될때, 프록시 서버는 데이터 및 제어 흐름이 프록시 서버를 통해 GGSN에 미리 설정되기 때문에 계정을 위하여 GGSN에 단순한 업데이트를 수행할 수 있다.
어느 한 경우에, 핸드오버시에(GPRS로부터 WLAN 액세스 네트워크로의 핸드오버시에), 클라이언트는 바람직하게 그것의 무선 게이트웨이로서 터널을 프록시 서버에 설정한다. 핸드오버가 발생할때, 프록시 서버는 액세스 네트워크가 사용되던지간에 제어 트래픽이 프록시 서버를 통과하기 때문에 GPRS 세션의 모든 제어 정보를 가진다.
사용자 장비가 WLAN 액세스 네트워크를 사용하는 실시예들에 있어서, 제어 및 사용자 트래픽 둘다가 프록시 서버를 통해 라우팅되고 프록시 서버가 무선 게이트웨이 서버로서 작동하는 것이 바람직하다.
따라서, 프록시 서버의 "액세스 측"을 통한 트래픽은 사용자 장비에 의하여 사용된 액세스 네트워크에 따라 다른 경로들을 취할 수 있다. 프록시 서버의 다른 측면상의 트래픽(예컨대, GGSN 또는 다른 노드쪽으로의 트래픽)은 바람직하게 사용자 장비가 액세스 네트워크들을 변경할때 변경되지 않는다. 액세스 네트워크들간의 효율적인 핸드오버 수단은 세션을 위한 제어 트래픽을 수신하기 위하여 프록시 서버의 사용에 의하여 용이하게 된다.
바람직한 실시예들에 있어서, 본 발명의 기술혁신은 DNS 서버(GPRS 네트워크의 일부로서)와 같이 프록시 서버 및 다른 노드 내부에 있는 어드레스 매핑 메커니즘을 사용하여 구현된다. 대신에 GGSN에 트래픽을 전송하는 DNS 서버는 프록시 서버를 지시한다. 프록시 서버는 GGSN으로 전송하는 어드레스 매핑 메커니즘을 포함한다. 앞서 언급된 바와같이, 제어 트래픽 또는 제어 및 사용자 트래픽 둘다중 하나는 특정 구현에 따라 이러한 방식으로 프록시된다.
따라서, 본 발명은 바람직한 실시예들에 있어서 두개의 타입의 액세스 네트워크들간에 효율적인 핸드오버를 제공하며, 이에 따라 목표 또는 목적지 네트워크에 대한 접속이 적어도 부분적으로 유지된다.
따라서, 프록시 서버는 루트의 변경이 GGSN에서 식별가능하지 않도록 한다. 따라서, 일관된 접속들은 동일한 애플리케이션-계층 어드레스로 유지될 수 있으며 데이터가 가변 네트워크들을 통해 라우팅될때조차 최적화될 수 있다.
본 발명은 다양한 실시예들에서 적어도 이하의 장점들을 제공한다.
Figure 112007036473329-PCT00001
각각의 애플리케이션의 데이터 접속들은 클라이언트의 로컬 IP 어드레스의 변화들이 적어도 일부 프로세스들로부터 은폐될 수 있고 동일한 애플리케이션 계층 IP 어드레스가 다른 액세스 네트워크들에 사용될 수 있기 때문에 이동에 의하여 교란되지 않는다.
Figure 112007036473329-PCT00002
액세스 변화에 의한 복잡성은 애플리케이션들로부터 은폐된다.
Figure 112007036473329-PCT00003
GGSN은 보통으로 계속해서 동작할 수 있고 어느 프록시 서버가 동작중인지를 알지 않아도 되며, 이에 따라 기존 GGSN 노드 그 자체의 변경없이 또는 최소 변경으로 핸드오버를 지원할 수 있다.
Figure 112007036473329-PCT00004
클라이언트는 보통으로 계속해서 동작할 수 있고 프록시 서버에 대하여 알지 않아도 되며, 이에 따라 기존 클라이언트 그 자체의 변경없이 또는 최소 변경으로 핸드오버를 지원할 수 있다.
Figure 112007036473329-PCT00005
만일 선택된 APN에 대한 DNS 서버가 프록시 서버를 지시하지 않으면, 통상적인 동작이 수행될 것이며 네트워크의 나머지는 영향을 받지 않는다.
Figure 112007036473329-PCT00006
프록시 서버에 의하여 인에이블되고 본 발명의 일부 실시예들에서 발견되는 핸드오버 메커니즘들은 최소 메시징 오버헤드를 가진 클라이언트의 어드레스를 보존한다.
Figure 112007036473329-PCT00007
일관된 접속들은 데이터가 가변 네트워크들을 통해 라우팅될때조차 유지 및 최적화될 수 있다.
Figure 112007036473329-PCT00008
중앙집중형 프록시 서버는 (특히, 프록시 서버가 데이터 및 제어를 조절하는 경우에) 모든 가변 서비스들에 대한 과금 및 사용 목적을 위한 레코드들을 최적으로 유지할 수 있다.
Figure 112007036473329-PCT00009
중앙집중형 프록시 서버는 네트워크들의 넓은 범위에 걸쳐 트래픽 흐름을 최적화할 수 있다.
Figure 112007036473329-PCT00010
중앙집중형 프록시 서버는 클라이언트가 다른 ISP들을 통해 이동하는 동안 고유 식별자를 유지할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 중요한 샘플 실시예들을 도시하고 여기에 참조에 의하여 본 명세서에 통합되는 첨부 도면들과 관련하여 기술될 것이다.
도 1은 두개의 가능한 액세스 네트워크들을 가진 이동 네트워크들의 예시적인 개요를 도시한 도면.
도 2는 바람직한 실시예에 따른 예시적인 구현을 기술한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예를 구현하기 위한 통화 흐름을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예를 구현하기 위한 통화 흐름을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템을 구현하기 위한 프로세스 단계들을 기술한 흐름도.
본 발명의 다수의 진보적 특징들은 바람직한 실시예(제한적이지 않고 예시적으로 기술됨)를 참조로하여 기술될 것이다.
본 발명은 다수의 다른 콘텍스트로 구현될 수 있다. 간략화를 위하여, 특정 예들이 바람직한 실시예들을 기술하기 위하여 사용되며, 즉 GPRS 액세스 네트워크들 및 WLAN 액세스 네트워크들은 셀룰라 전화 네트워크와 같은 무선 네트워크와 관련하여 사용자 장비에 의하여 사용된다. 이들 예들은 본 발명의 잠재적 응용 또는 범위를 제한하지 않는다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해서만 제한된다.
도 2는 바람직한 실시예에 따른 예시적인 구현의 개요를 도시한다. 본 예에서, GPRS 액세스 네트워크(204)는 셀룰라 전화와 같은 사용자 장비(202)에 의하여 사용된다. 예컨대, GPRS 액세스 네트워크 신호는 사용자 장비에 의하여 검출되나, WLAN 신호는 검출되지 않는다. 따라서, 사용자는 GPRS 액세스 네트워크를 접속한다. GPRS 액세스 네트워크(204)는 SGSN(206)에 제어 트래픽(216) 및 사용자 트래픽(214)을 전송한다. SGSN은 GPRS 인증, APN 선택 및 APN의 DNS 분석(GGSN(210)보다 오히려 프록시 서버(208)를 지시함)을 포함하는 여러 기능들을 수행하며, 이는 바람직하게 프록시 서버(208)가 GGSN로서 보이도록 한다. DNS 서버(218)는 SGSN 및 프록시 서버에 접속된다. 이러한 바람직한 실시예에 있어서, 사용된 프로토콜은 RADIUS이나, 다른 프로토콜들은 다른 실시예들에서 사용될 수 있다.
프록시 서버(208)에서, APN 번역은 GGSN(210)을 분석하기 위하여 매핑 메커니즘을 사용하여 수행된다. 이러한 예에서, 프록시 서버(208)는 SGSN(206)으로서 GGSN(210)에서 보인다. GGSN에 접속을 생성할때, 프록시 서버는 제어 및 사용자 트래픽을 위하여 루트를 지정할 수 있다. 만일 프록시 서버가 모든 제어 및 사용자 트래픽을 부착할때, 모든 트래픽은 SGSN으로부터 프록시 서버를 통해 GGSN으로 라우팅된다. 만일 프록시 서버가 제어 트래픽만을 부착할때, 프록시 서버는 GGSN에 대한 사용자 트래픽 엔드 포인트로서 SGSN을 지정하며, 이에 따라 사용자 트래픽이 SGSN으로부터 GGSN으로 직접 흐르는 동안 SGSN으로부터 프록시 서버를 통해 GGSN으로 제어 트래픽이 흐르도록 한다. 본 예의 프록시 서버는 사용자 트래픽이 GGSN(214)에 직접 라우팅되는 동안 제어 트래픽(216)에 대한 부착 포인트로서 작용한다.
사용자 장비(202)가 WLAN 액세스 네트워크(212)와 같은 다른 액세스 네트워크의 넓은 범위내에서 로밍할때, 핸드오버 프로세스가 시작된다. 프록시 서 버(208)는 세션이 사용자를 위하여 이미 존재하고 새로운 액세스 네트워크에 대한 PDP 콘텍스트를 업데이트하는지를 검사한다. 제어 및 사용자 트래픽은 새로운 액세스 네트워크(212)로 핸드오프되며, 이전 액세스 네트워크(204)에의 접속은 제거된다. 바람직한 실시예들에 있어서, 제어 트래픽 및 사용자 트래픽은 GGSN(210)(또는 다른 적절한 노드)에 전송되기전에 프록시 서버(208)를 통해 전송된다.
따라서, 하나의 예시적인 구현에 있어서, 바람직한 실시예의 통화 흐름은 GPRS 액세스 네트워크에서 시작한다. 제어 트래픽은 액세스 네트워크로부터 SGSN으로, 그리고 프록시 서버로, 그 다음에 GGSN으로 흐른다. 사용자 트래픽은 이러한 경로를 따르거나 또는 SGSN으로부터 GGSN으로 직접 진행할 수 있다.
사용자가 WLAN 액세스 네트워크를 사용할때, 제어 및 데이터는 프록시 서버에 부착되며 이로부터 GGSN으로 라우팅된다.
바람직한 실시예에 있어서, 프록시 서버는 SGSN에 접속할때 GGSN으로서 작용한다. 유사하게, 프록시 서버는 GGSN에 접속할때 SGSN으로서 작용한다. 이동이 GPRS 네트워크들을 통해 접속할때, SGSN은 GGSN으로서 작용하는 프록시 서버에 접속된다. 프록시 서버는 APN 매핑 테이블로부터 실제 GGSN을 식별하기 위하여 APN 정보를 매핑한다. 프록시 서버는 SGSN으로부터 실제 GGSN으로 접속 요청을 프록시한다. 그래서, PDP 콘텍스트는 프록시 서버를 통해 SGSN 및 홈 GGSN사이에 세팅된다. 이러한 PDP 콘텍스트의 모든 제어 및 데이터 흐름은 프록시 서버를 통해 흐른다. GTP가 제어 및 데이터 트래픽을 분리하기 때문에, 하나의 최적화는 단지 서버 를 프록시하는 것이며, 제어 트래픽 및 데이터 트래픽 경로(또는 GTP-U 터널)는 SGSN 및 GGSN사이를 직접 셋업한다. WLAN 접속을 위하여, 프록시 서버는 터널 종료 게이트웨이로서 작용하며, IPS들은 클라이언트로부터 프록시 서버로 터널링한다. 이러한 경우에, 프록시 서버는 SGSN로서 작용하며 실제 GGSN에 접속한다. 프록시 서버는 본 경우에 제어 및 사용자 데이터를 조절한다.
프록시 서버를 사용한 핸드오버
이하에서는 프록시 서버를 포함하는 본 발명의 시스템을 사용한 액세스 네트워크들간의 핸드오프를 도시한 하나의 예시적인 실시예가 논의된다. 바람직한 실시예들에 있어서 세션들이 프록시 서버를 통해 공통 게이트웨이 노드 및 GGSN에 셋업되기 때문에, 심레스 핸드오버는 다른 무선 액세스 데이터 네트워크들사이에서 수행될 수 있다. 이동 노드가 예컨대 GPRS 네트워크 및 WLAN사이에서 로밍할때 일련의 사건들은 다음과 같다.
1. 클라이언트는 그것이 GPRS 네트워크에 부착한후에 주요 PDP 콘텍스트 셋업을 초기화한다.
2. SGSN은 프록시 서버가 선택된 APN에 대한 GGSN 노드로서 구성되기 때문에 프록시 서버에 PDP 콘텍스트 요청을 전송함으로서 GTP 터널 셋업을 수행한다.
3. 프록시 서버는 요청된 서비스를 지원하는 실제 GGSN을 식별하기 위하여 APN 매핑을 수행한다. PDP 콘텍스트 생성 요청은 이러한 실제 GGSN에 프록시된다.
4. 네트워크는 본 프로세스에서 3GPP 규정 TS 24.008에 규정된 허가 및 인증을 수행한다. PDP 콘텍스트는 제어 평면에서 작용하는 프록시 서버를 통해 SGSN 및 GGSN사이를 셋업한다. IP 어드레스는 GGSN에 의하여 클라이언트에 할당된다.
5. 클라이언트는 GGSN 할당된 PDP 어드레스를 사용하여 외부 네트워크와 통신할 수 있다. 모든 트래픽은 SGSN을 통해 GGSN 및 클라이언트사이에서 흐른다.
6. WLAN 커버리지 영역으로 진입할때, 접속 셋업은 클라이언트 및 WLAN 네트워크사이에서 초기화된다.
7. 프록시 서버는 WLAN 액세스에 대한 가입자의 허가/인증을 수행하며, 실제 GGSN쪽으로 PDP 콘텍스트 교환을 초기화한다.
8. 기존 PDP 콘텍스트 GTP-U 터널은 SGSN으로부터 프록시 서버로 스위칭된다. 이 지점부터, 모든 트래픽은 WLAN상의 프록시 서버를 통해 흐른다.
9. 이동 노드가 WLAN 커버리지 영역을 떠날때, GPRS 세션은 부착된 SGSN상에서 업데이트된다. SGSN은 프록시 서버 쪽의 PDP 콘텍스트를 생성하거나 또는 업데이트한다.
10. 프록시 서버는 프록시 서버로부터 SGSN으로 GTP-U 터널을 전송하는 GGSN상의 PDP 콘텍스트 정보를 업데이트한다. 트래픽은 이 지점부터 SGSN을 통해 흐른다.
심레스 로밍
본 경우에 통화 흐름은 도 3에 도시된 바와같다. 다이어그램에 지시된 단계들의 각각은 이하에서 설명된다.
GPRS 접속 셋업
1. 이동 노드는 GPRS 세션을 초기화하기 위하여 GSM 무선 인터페이스를 통해 부착한다. GPRS 부착는 MN의 패킷 TMSI 또는 IMSI 및 RAI를 제공함으로서 SGSN에서 수행된다. GPRS 부착을 실행한후에, MN은 PDP 콘텍스트들을 활성화하기 위한 준비 상태에 있다.
2. MN은 모든 요구된 파라미터들, 즉 NSAPI, TI, PDP 타입, 선택적 PDP 어드레스, 선택적 APN, 요구된 QoS 및 임의의 PDP 구성 옵션들을 사용하여 활성화 PDP 콘텍스트 요청 메시지를 SGSN에 전송한다. SGSN은 도면에 도시되지 않은 HLR과 상호작용함으로서 사용자를 허가 및 인증하기 위하여 보안 기능을 수행한다. 이들 보안 기능들이 완료된후에, 입력에 APN이 존재하며 DNS로부터의 응답이 프록시 서버 어드레스인 DNS 분석(도면 3의 단계들 2a 및 2b에 도시됨)이 존재한다.
3. SGSN은 APN 선택/GGSN 분석을 수행하며, GGSN으로서 프록시 서버를 고려한 결과로서 GGSN으로서 작용하는 프록시 서버에 PDP 콘텍스트 요청 생성 메시지를 전송한다. 이하의 최소 파라미터들, 즉 PDP 타입, APN, QoS 교섭된 QoS, TEID, NSAPI, MSISDN, 선택 모드, 차징(charging) 특징들은 생성 요청으로 전송된다.
4. 프록시 서버는 요청에서 APN 값을 식별하며 내부 APN 매핑 테이블을 사용하여 실제 APN에 매핑된다. 이와같이 매핑된 APN은 본 서비스를 위한 실제 GGSN을 식별하기 위하여 사용된다. 매핑된 APN이 입력이며 DNS로부터의 응답이 GGSN 어드레스인 제 2 DNS 분석이 발생한다(도 3의 단계들 3a 및 3b에 도시됨). 그 다음에, 프록시 서버는 원래의 PDP 콘텍스트 생성 요청을 이러한 GGSN에 프록시한다. 데이터 터널이 SGSN 및 GGSN사이에서 직접 형성되는 데이터 경로 최적화의 경우에, 프록시 서버는 실제 SGSN IP 어드레스로서 데이터에 대한 SGSN 노드의 값을 지정한 다. 이러한 경우는 도 4에 명백하게 도시되어 있다. 도 4에는 사용자 및 제어 트래픽이 이동할 수 있는 도시된 두개의 개별 데이터 터널들이 존재한다. 프록시 서버는 사용자 및 제어 트래픽을 분리함으로서 데이터 경로 최적화를 달성할 수 있다.
5. GGSN은 요청을 유효화하며, PDP 콘텍스트 테이블에 새로운 엔트리를 생성하며 차징 Id를 생성한다. 이는 GGSN이 SGSN 및 외부 패킷 데이터 네트워크간의 PDP PDU들을 라우팅하도록 한다. GGSN은 동적으로 할당된 IP 어드레스를 포함하는 승인된 값을 가진 PDP 콘텍스트 응답 생성을 리턴한다.
6. 프록시 서버는 GGSN으로부터 수신된 응답을 검증하며 다시 SGSN으로 프록시한다.
7. SGSN은 교섭된 QoS에 기초하여 무선 우선순위 및 패킷 흐름 Id를 선택한다. 교섭된 파라미터들(PDP 타입, PDP 어드레스, TI, 교섭된 QoS, 무선 우선순위, 패킷 흐름 Id 및 PDP 구성 옵션들)을 가진 PDP 콘텍스트 활성 수용 메시지가 MN에 전송된다. SGSN은 GGSN 및 MN사이에 PDP PDU들을 라우팅할 수 있다.
GPRS 데이트 흐름
8. 클라이언트는 다른 노드들에 통신하기 위하여 IP 어드레스로서 GGSN 할당된 PDP 어드레스를 사용한다. 클라이언트 및 SGSN간의 트래픽은 표준 GPRS 메커니즘을 사용하여 전송된다. 제어 및 사용자 트래픽을 위하여 두개의 GTP 터널들, 즉 SGSN 및 프록시 서버간의 GTP 터널 및 프록시 서버 및 GGSN간의 GTP 터널이 존재한다.
WLAN 핫스폿으로의 로밍
클라이언트는 WLAN으로의 핸드오버를 초기화하기 위하여 자동적으로(바람직한 WLAN을 검출함으로서) 또는 수동적으로(명백한 초기화) 트리거링된다. WLAN 접속 및 접속의 핸드오버를 셋업하는 프로세스는 다음과 같다.
WLAN 접속 셋업
9. 클라이언트는 802.11 라디오를 통해 WLAN 액세스 포인트와 연관시킨다. AP(또는 핫스폿 게이트웨이)는 추가 보안을 위하여 EAPOL, WPA을 포함하는 임의의 인증 및 보안 기능들을 수행할 수 있다.
10. 클라이언트는 IMSI 값 및 선택적 APN 정보를 포함함으로서 보안 접속을 셋업하도록 프록시 서버에 요청을 전송한다. 프록시 서버는 표준 절차들을 통해 WLAN 액세스하기 위하여 클라이언트의 인증을 수행한다.
11. 프록시 서버는 GGSN쪽에서 IMSI 및 APN에 대한 GTP 터널이 존재한다는 것을 식별한다. 터널 교환을 수행하기 위하여, 프록시 서버는 3GPP 규정 TS29.060에 규정된 콘텍스트 파라미터들을 가진 업데이트 PDP 콘텍스트 요청을 전송한다.
12. GGSN는 업데이트 요청을 유효화하며 프록시 서버에 업데이트 응답을 전송한다. 이러한 프로세스에서, 임의의 새로운 QoS 값들은 액세스 네트워크의 변화로 인하여 교섭될 수 있다.
13. 프록시 서버는 GPRS를 통한 GTP 터널 셋업동안 GGSN에 의하여 할당된 IP 어드레스를 포함하는 세션 셋업 응답을 클라이언트에 전송한다. 이는 프록시 서버가 GPRS 및 WLAN 트래픽에 대한 부착으로서 작용하기 때문에 가능하게 된다.
14. 지금, 클라이언트는 다른 액세스 네트워크를 통해 다른 우선순위 레벨들을 가진 동일한 GGSN으로의 흐름 경로를 가진다. 프록시 서버가 클라이언트 쪽에서 동일한 IP 어드레스를 유지하기 때문에 클라이언트의 IP 어드레스의 변화가 존재하지 않으며, 이에 따라 상위 계층 프로토콜들에 대한 영향이 존재하지 않는다. 프록시 서버 및 GGSN사이에 하나의 GTP 터널만이 존재하며, 제어 및 사용자 트래픽은 이러한 GTP 터널로 전송된다. 패킷들은 WLAN을 통해 프록시 서버로 전송되며, 프록시 서버는 패킷들을 GGSN에 터널링한다. GGSN은 패킷들을 디캡슐레이트하며 외부 네트워크로 라우팅한다. GGSN에 도달하는 클라이언트로 예정된 패킷들은 GTP 터널을 통해 프록시 서버에 터널링된다. 패킷은 프록시 서버에서 디캡슐레이트되며, WLAN 접속을 통해 클라이언트에 전송된다. 프록시 서버는 GPRS 및 WLAN사이의 트래픽 경로를 스위칭한다. 이러한 방식에서, 전체 트래픽 스트림은 WLAN 접속으로 심레스적으로 핸드오버된다.
WLAN 핫스폿 외부로의 로밍 - GPRS 로의 반환
15. MN이 WLAN 핫스폿 외부로 로밍하고 WLAN 신호 강도가 임계레벨 이하로 획득될때, 클라이언트는 앞의 단계 1에 규정된 바와같이 GPRS 부착 동작을 수행함으로서 GPRS 접속을 초기화한다. 이러한 단계는 이동장치가 미리 GPRS 부착되는 경우에 선택적인 것을 유의해야 한다. 이동장치가 GPRS 부착되고 GPRS에 되돌아오는 경우에, 이종장치는 라우팅 영역 업데이트 절차를 수행한다.
16. 클라이언트는 GPRS 세션 요청 생성을 SGSN에 전송한다. 이는 앞의 단계 2와 유사하다.
17. SGSN은 앞의 단계 3에서 처럼 프록시 서버로서 작용하는 프록시 서버에 PDP 콘텍스트 요청 생성을 전송한다.
18. 프록시 서버는 요청을 검증하며, 이러한 IMSI에 대한 임의의 기존 PDP 콘텍스트(또는 GTP 터널)을 검사한다. IMSI와 연관된 콘텍스트가 존재하기 때문에, 프록시 서버는 상대 GGSN에 업데이트 PDP 콘텍스트 요청을 전송한다. 프록시 서버 IP 어드레스는 제어 및 사용자 평면 터널 엔드 포인트를 위하여 사용된다.
19. GGSN은 PDP 콘텍스트 정보를 업데이트하며, 프록시 서버에 응답하여 업데이트 PDP 콘텍스트를 전송한다.
20. 프록시 서버는 PDP 콘텍스트 응답 생성을 SGSN에 전송한다.
21. SGSN은 프록시 서버로부터 수신된 메시지를 가진 클라이언트에 응답한다. 이는 앞의 단계 7과 동일하다.
22. 클라이언트로부터의 데이터는 GPRS 접속을 사용하여 SGSN 및 프록시 서버를 통해 동일한 GGSN 노드에 전송된다. 임의의 외부 노드로부터 관찰된 세션이 변화되지 않기 때문에, 세션은 GPRS 네트워크에 심레스적으로 반환된다. 두개의 GTP 터널, 즉 SGSN 및 프록시 서버간의 GTP 터널 및 프록시 서버 및 GGSN간의 GTP 터널이 존재한다. 사용자 및 제어 트래픽은 분리되어 분리 경로가 생성될 수 있거나 또는 동일한 경로를 따라 전송될 수 있다.
이러한 프록시 서버의 일 실시예에 대한 데이터 흐름 설명이 도 3에 기술된다. 개별 데이터 터널없는 프록시-기반 핸드오버에서, 제 1단계는 클라이언트가 제어 및 사용자 평면 데이터에 대한 프록시 서버에 접속되어 PDP 콘텍스트를 생성 하게 한다(단계 310). 다음 단계는 프록시 서버가 제어 및 사용자 평면 데이터에 대한 GGSN에 GTP 터널을 설정하도록 한다. 이러한 절차에서, 모든 데이터, 제어 및 사용자 트래픽은 SGSN으로부터 프록시 서버를 통해 GGSN으로 전송된다. 클라이언트가 WLAN 영역으로 진입할때, 업데이트 PDP 콘텍스트 요청은 클라이언트가 진입한 WLAN 영역에 관한 정보가 전송되는 프록시 서버로부터 GGSN에 대하여 수행된다(단계 330). 제어 및 사용자 평면 데이터 경로는 SGSN로부터 프록시 서버로 핸드오버되며, 데이터 흐름은 클라이언트로부터 프록시 서버를 통해 GGSN으로 수행된다(단계 340). 클라이언트가 WLAN 영역을 떠날때, 클라이언트는 GPRS 시스템에 다시 부착되며 PDP 콘텍스트를 업데이트하며, 이에 따라 데이터 흐름은 클라이언트로부터 SGSN 및 프록시 서버를 통해 GGSN으로 시작된다.
이러한 프록시의 다른 실시예의 다른 데이터 흐름 설명이 도 4에 기술된다. 개별 데이터 경로에 있어서의 프록시-기반 핸드오버시에, 제 1단계는 클라이언트가 프록시 서버에 접속하여 주요 PDP 콘텍스트를 생성하도록 한다(단계 410). 다음 단계는 프록시 서버가 GGSN와의 GTP 터널을 형성하도록 한다(단계 420). 프록시 서버는 SGSN이 사용자 평면 데이터에 대한 터널 엔드 포인트이며 프록시 서버 그 자체가 제어 평면 데이터에 대한 터널 엔드 포인트인 것을 GGSN에 지시한다. 그 다음에, 프록시 서버는 GGSN이 사용자 평면 데이터에 대한 터널 엔드 포인트이며 프록시 서버 그 자체가 제어 평면 데이터에 대한 터널 엔드 포인트이라는 것을 SGSN에 지시한다(단계 430). 이러한 절차후에, 제어 및 사용자 평면 데이터에 대한 개별 루트들이 존재한다. 제어 트래픽은 두개의 GTP 터널들, 즉 SGSN 및 프록 시 서버간의 GTP 및 프록시 서버 및 GGSN간의 GTP 터널로 라우팅된다. 사용자 트래픽은 SGSN 및 GGSN사이의 하나의 GTP 터널로 라우팅된다(단계 430). 클라이언트가 WLAN 영역에 진입할때, 클라이언트는 클라이언트가 진입한 WLAN 영역에 관한 정보가 전송되는 프록시 서버에 WLAN 세션을 생성할 것을 요청한다(단계 440). 그 다음에, 프록시 서버는 이러한 요청을 수신할때, 프록시 서버는 사용자 및 APN에 대한 세션이 존재하는지를 검사한다. 만일 존재하면, 프록시 서버는 GGSN에 '업데이트 PDP 콘텍스트 요청"을 GGSN에 전송한다. 이러한 업데이트 PDP 콘텍스트 요청에서, 프록시 서버는 SGSN으로부터 사용자 평면 데이터를 인계하며, 이에 따라 제어 및 사용자 평면 데이터는 프록시 서버를 통해 전송된다. 이러한 방법을 사용할때의 장점은 사용자가 GPRS에 접속될때 프록시 서버를 통해 제어 트래픽만을 서버에 프록시하는 것이다. 데이터 트래픽은 표준 GPRS 아키텍처에서 처럼 SGSN 및 GGSN사이에서 직접 터널링될 것이며, 이에 따라 사용자 데이터에 대한 하나의 홉이 감소된다. 사용자가 WLAN에 접속될때, 프록시 서버는 제어 및 사용자 평면 트래픽을 조절한다. 클라이언트가 WLAN 영역을 떠날때, 클라이언트는 GPRS 시스템에 부착되고 PDP 콘텍스트를 업데이트해야 하며, 이에 따라 사용자 데이터 흐름은 클라이언트로부터 SGSN을 통해 GGSN으로 개시되어 프록시 서버를 바이패스한다. 제어 트래픽을 위하여, 데이터는 클라이언트로부터 SGSN 및 프록시 서버를 통해 GGSN으로 흐를 것이며 이에 따라 제어 메시지들에 대한 부착 포인트가 프록시 서버에 형성된다.
하나의 예시적인 실시예에 있어서, 세션들은 프록시 서버를 통해 공통 게이 트웨이 노드에 셋업되며, 심레스 핸드오버는 다른 무선 데이터 네트워크들사이에서 수행될 수 있다. 도 5는 이러한 실시예를 구현하기 위하여 수행될 수 있는 일련의 사건들을 기술한다. 본 발명을 구현하기 위하여 사용되는 단계들만이 존재하지 않고 이용가능한 다른 타입의 단계들을 예시한다.
첫째, 클라이언트는 클라이언트가 GPRS 네트워크에 부착된후 주요 PDP 콘텍스트 셋업을 초기화한다(단계 510). 그 다음에, SGSN은 그것이 이동 노드에 대한 GGSN 노드로서 구성되기 때문에 WG에 PDP 콘텍스트 요청 생성을 전송함으로서 GTP 터널 셋업을 수행한다(단계 520). 네트워크는 본 실시예에 있어서 3GPP 규정 TS 24.008에 기술된 허가 및 인증을 수행한다. 다음에, WG는 사용자가 가입한 실제 GGSN을 식별하기 위하여 APN 매핑을 수행한다. PDP 콘텍스트 요청 생성은 이러한 실제 GGSN에 프록시된다(단계 530). PDP 콘텍스트는 제어 평면에서 작용하는 WG를 통해 SGSN 및 GGSN사이에서 셋업된다. IP 어드레스는 GGSN에 의하여 클라이언트에 할당된다(단계 540). 그 다음에, 클라이언트는 GGSN 할당된 PDP 어드레스를 사용하여 외부 네트워크와 통신할 수 있다. 모든 트래픽은 프록시 서버를 통해 GGSN 및 클라이언트사이에서 흐른다(단계 550). 이러한 예시적인 실시예에 있어서, 프록시 서버는 트래픽에 대한 부착 포인트가 되며, 사용자 세션에 대한 모든 정보를 가진다. 선택적으로, 라우팅 최적화를 위하여, 프록시 서버는 제어 트래픽만을 부착할 수 있다. 이러한 경우에, 사용자 트래픽은 SGSN으로부터 GGSN으로 직접 라우팅된다. 프록시 서버는 그것이 제어 트래픽을 부착하기때문에 사용자 세션의 모든 필수적인 정보를 가진다. WLAN 커버리지 영역내에 진입할때, 클라이언트는 WLAN의 존재를 검출하며, IMSI를 포함하는 인증 크리덴셜들을 제공함으로서 WLAN 네트워크에 대한 WG로서 작용하는 프록시 서버쪽으로의 접속 셋업을 초기화한다(단계 560). 프록시 서버는 WLAN 액세스를 위하여 가입자의 허가/인증을 수행하며, GGSN쪽으로의 PDP 콘텍스트 교환을 초기화한다(단계 570). 사용자 및 제어 트래픽에 대한 기존의 GTP 터널 엔드 포인트는 프록시 서버로서 업데이트된다. 이 지점으로부터, 모든 사용자 및 제어 트래픽은 WLAN상의 프록시 서버를 통해 GGSN로 흐른다(단계 580). 이동 노드가 WLAN 커버리지 영역을 떠날때, GPRS 세션은 부착된 SGSN상에서 업데이트된다(단계 590). SGSN는 프록시 서버쪽으로 PDP 콘텍스트를 생성하거나 또는 업데이트한다. 그 다음에, 프록시 서버는 GGSN에 대한 PDP 콘텍스트 정보를 업데이트한다(단계 595). 만일 프록시 서버가 사용자 및 제어 트래픽을 부착하면, 프록시 서버가 GGSN쪽에서 사용자 및 제어 트래픽에 대한 터널 엔드 포인트로서 작용하기 때문에 액세스 네트워크의 변화를 GGSN에 통지하는 것을 제외하고 프록시 서버로부터 요청된 부가 동작이 존재하지 않는다. 만일 프록시 서버가 단지 제어 트래픽을 부착할때, 프록시 서버는 SGSN이 되는 사용자 트래픽 터널 엔드 포인트를 변경하기 위하여 GGSN을 업데이트한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 다기능 이동 클라이언트가 GPRS 세션에 있을때, GPRS 제어 및 사용자 트래픽을 SGSN에 라우팅하는 단계; 상기 적어도 GRPS 제어 트래픽을 프록시 서버를 통해 GGSN에, 명백하게 상기 클라이언트에 라우팅하는 단계; 및 상기 SGSN으로부터 직접 또는 상기 프록시 서버를 통해 상기 GPRS 사용자 트래픽을 GGSN에 라우팅하는 단계를 포함하는 무선 통신 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 다기능 이동 클라이언트가 IP-기반 액세스 기술을 사용하여 GPRS 네트워크를 액세스할때, 제어 트래픽 및 사용자 트래픽을 프록시 서버에 라우팅하는 단계; 및 상기 제어 트래픽 및 사용자 트래픽을 상기 프록시 서버로부터 GGSN으로, 명백하게 상기 이동 클라이언트로 라우팅하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 무선 네트워크 시스템으로서, 이동 클라이언트로부터 GPRS 트래픽 및 비-GPRS 및 IP-기반 트래픽을 지원하고 GPRS 프로토콜을 통해 GGSN과 통신하기에 적합한 프록시 서버를 포함하며, 상기 이동 클라이언트가 GPRS 액세스 네트워크를 사용할때, 상기 GPRS 제어 트래픽은 프록시 서버를 통해 GGSN으로, 명백하게 상기 이동 클라이언트로 전송되며, 상기 GPRS 사용자 트래픽은 상기 프록시 서버를 통해 또는 SGSN으로부터 직접 상기 GGSN에 전송되며; 상기 이동 클라이언트가 비-GPRS, IP-기반 액세스 네트워크를 사용할때, 상기 제어 트래픽 및 상기 사용자 트래픽은 상기 프록시에 전송되며, 상기 제어 트래픽 및 상기 사용자 트래픽은 상기 GGSN으로, 명백하게 상기 이동 클라이언트로 라우팅되는, 무선 네트워크 시스템이 제공된다.
수정 및 변형
당업자에 의하여 인식되는 바와같이, 여기에 기술된 본 발명의 개념은 최광의 응용 범위에 걸쳐 수정 및 변형될 수 있으며, 따라서 본 발명의 요지의 범위는 주어진 예시적인 특정 기술들중 일부 기술에 의하여 제한되지 않는다.
예컨대, 본 발명은 네트워크 커버리지 영역 내로 그리고 외부로 이동하는 동 안 일관된 접속성을 유지하기 위하여 네트워크 타입들중 일부 타입을 사용하여 여기에 기술된 개념들의 범위내에서 구현될 수 있다.
다른 예에서, 본 발명은 일관된 접속성이 유지되도록 EDGE 네트워크 WiFiMAX 기술을 사용하여 여기에 기술된 개념들의 범위내에서 구현될 수 있다.
또 다른 예에서, 본 발명은 라우터 또는 GGSN으로부터 떨어진 독립형 유닛으로서 프록시 서버로 작용하는 다른 장치를 사용하여 여기에 기술된 개념들의 범위내에서 구현될 수 있다.
또 다른 예에서, 본 발명은 GGSN으로부터 떨어진 프록시 서버로서 작용하는 통합형 원격통신 시스템을 사용하여 여기에 기술된 개념들의 범위내에서 구현될 수 있다.
또 다른 예에서, 본 발명은 데이터가 두개의 분리 스트림으로 분리되고 스트림들이 특정 접속을 위하여 프록시 서버에 의하여 최적화되는 데이터 분배 포인트로서 프록시 서버를 사용하여 여기에 기술된 개념들의 범위내에서 구현될 수 있다.
변형들 및 구현들을 기술하는데 도움이 되는 일반적인 추가 배경은 문헌, 즉 3G Mobile Networks, S. Kasera, N. Narang, McGraw-Hill, 2005가 참조문헌으로서 여기에 통합된다.
약어 :
이하는 응용으로부터 결정된 약어들 및 의미들의 리스트이다. 이들 약어들은 단지 명확화를 위하여 제공되고 본 발명의 범위를 제한하지 않으며 당업자에게 공지된 보통의 의미를 부정하지 않는다.
약어 약어에 의하여 표현되는 용어
3GPP 3세대 파트너십 프로젝트
AP 액세스 포인트
APN 액세스 포인트 명칭
BSC 기지국 제어기
BSS 기지국 서브시스템
CN 상대 노드
COA 보조 어드레스
ESS 전자 교환 시스템
FA 외부 에이전트
GGSN 게이트웨이 GPRS 지원 노드
GPRS 범용 패킷 무선 서비스
GSM 범유럽 이동통신
GSN GPRS 지원 노드
GTP GPRS 터널링 프로토콜
HA 홈 에이전트
IMSI 국제 이동 가입자 식별
IPv4 인터넷 프로토콜의 버전 4
IPv6 인터넷 프로토콜의 버전 6
LAN 근거리 통신망
MIP 이동 IP
MN 이동 노드
MSISDN 이동국 통합 서비스 디지털 네트워크
MT 메시지 전송
NSAPI 네트워크 서비스 액세스 포인트 식별자
PDP 패킷 데이터 프로토콜
PDU 프로토콜 데이터 유닛
QoS 서비스 품질
SGSN 서비스 GPRS 지원 노드
TEID 단말 장비 ID
TFT 트래픽 흐름 템플릿
TI 터널 식별자
TOS 서비스 타입
TS 기술 명세서
UMTS 범용 이동 원격통신 시스템
WGS 무선 게이트웨이 서버
Wi-Fi 무선 충실도
WLAN 무선 근거리 통신망
본 출원의 상세한 설명은 임의의 특정 엘리먼트, 단계 또는 기능이 청구범위에 포함되어야 하는 필수 구성요소인 것인 것을 의미하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 특허된 요지의 범위는 단지 허여된 청구범위에 의해서만 한정된다. 더욱이, 이들 청구항들은 paragraph six of 35 USC section 112를 실시하도록 의도된다.
출원된 청구항들은 가능한 포괄적으로 해석되어야 하며 요지는 의도적으로 포기되거나 전용되지 않는다.

Claims (28)

  1. 다기능 이동 클라이언트가 GPRS 세션에 있을때, GPRS 제어 및 사용자 트래픽을 SGSN에 라우팅하는 단계;
    상기 적어도 GRPS 제어 트래픽을 프록시 서버를 통해 GGSN에, 명백하게 상기 클라이언트에 라우팅하는 단계; 및
    상기 SGSN으로부터 직접 또는 상기 프록시 서버를 통해 상기 GPRS 사용자 트래픽을 GGSN에 라우팅하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 사용자 트래픽의 루트는 상기 프록시 서버에서 결정되며, 이러한 정보는 상기 프록시 서버에 의하여 상기 SGSN 및 상기 GGSN에서 이용가능하게 되는, 무선 통신 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 사용자 트래픽의 루트는 상기 프록시 서버에 의하여 제공된 터널 엔드 포인트(end point)에 의하여 지정되며, 상기 SGSN이 사용자 트래픽을 위한 터널 엔드 포인트로서 지정되면 상기 사용자 트래픽은 상기 SGSN으로부터 상기 프록시 서버를 바이패스하여 GGSN에 직접 라우팅되며, 상기 프록시 서버가 사용자 트래픽을 위한 터널 엔드 포인트로서 지정되면 상기 사용자 트래픽은 상기 SGSN으로부터 상기 프록시 서버를 통해 상기 GGSN으로 라우팅되는, 무선 통신 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 SGSN으로부터 상기 프록시 서버로 상기 GPRS 제어 트래픽 또는 GPRS 제어 및 사용자 트래픽의 라우팅은 SGSN에 의하여 액세스되는, 어드레스 분석 노드 내부에 있는 어드레스 분석 메커니즘을 통해 이루어지는, 무선 통신 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 프록시로부터 상기 GGSN으로 상기 GPRS 제어 트래픽 또는 GPRS 제어 및 사용자 트래픽의 라우팅은 프록시에 의하여 액세스되는, 프록시 및 어드레스 분석 노드 내부에 있는 어드레스 매핑 메커니즘 및 어드레스 분석 메커니즘을 통해 이루어지는, 무선 통신 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 GPRS 사용자 트래픽 루트는 상기 프록시 서버 또는 상기 SGSN중 하나 이도록 상기 사용자 트래픽 터널 엔드 포인트를 업데이트함으로서 임의의 시간에 변경될 수 있는, 무선 통신 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 이동 클라이언트가 GPRS 세션동안 비-GPRS, IP-기반 액세스 기술로 스위칭할때, 상기 프록시 서버를 통해 적어도 일부 GPRS 제어 및 사용자 트래픽을 계속해서 통신하는동안 상기 클라이언트에 대한 무선 게이트웨이로서 상기 프록시 서버를 사용하는, 무선 통신 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 IP-기반 액세스 기술은 무선 근거리 통신망인, 무선 통신 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 클라이언트의 애플리케이션 계층 IP 어드레스는 액세스 네트워크들이 변경될때 변경되지 않으며, 상기 프록시 서버는 상기 사용자 세션의 제어를 유지하며 상기 IP 어드레스를 동일하게 유지하는, 무선 통신 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 액세스 네트워크들은 상기 액세스 네트워크들을 스위칭하는 동안 상기 GGSN쪽으로 상기 사용자 세션의 제어를 유지하는 상기 프록시 서버에 의하여 서비스 연속성을 유지하는 동안 변경될 수 있는, 무선 통신 방법.
  11. 다기능 이동 클라이언트가 IP-기반 액세스 기술을 사용하여 GPRS 네트워크를 액세스할때,
    제어 트래픽 및 사용자 트래픽을 프록시 서버에 라우팅하는 단계; 및
    상기 제어 트래픽 및 사용자 트래픽을 상기 프록시 서버로부터 GGSN으로, 명백하게 상기 이동 클라이언트로 라우팅하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 이동 클라이언트가 GPRS 액세스 기술로 스위칭할때,
    상기 이동 클라이언트로부터 SGSN으로 제어 및 사용자 트래픽을 라우팅하는 단계;
    적어도 GPRS 제어 트래픽을 상기 SGSN으로부터 상기 프록시 서버로 명백하게 상기 이동 클라이언트로 라우팅하는 단계; 및
    상기 GPRS 사용자 트래픽을 상기 SGSN으로부터 직접 또는 상기 프록시 서버를 통해 GGSN으로 라우팅하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 사용자 트래픽의 루트는 상기 프록시 서버에서 결정되며, 이러한 정보는 상기 프록시 서버에 의하여 상기 SGSN 및 상기 GGSN에 이용가능하게 되는, 무선 통신 방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 GPRS 사용자 트래픽 루트는 상기 프록시 서버 또는 상기 SGSN중 하나 이도록 상기 사용자 트래픽 터널 엔드 포인트를 업데이트함으로서 임의의 시간에 변경될 수 있는, 무선 통신 방법.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 사용자 트래픽의 루트는 상기 프록시 서버에 의하여 제공된 터널 엔드 포인트에 의하여 지정되며, 상기 SGSN이 사용자 트래픽을 위한 터널 엔드 포인트로서 지정되면 상기 사용자 트래픽은 상기 SGSN으로부터 상기 프록시 서버를 바이패스하여 GGSN에 직접 라우팅되며, 상기 프록시 서버가 사용자 트래픽을 위한 터널 엔드 포인트로서 지정되면 상기 사용자 트래픽은 상기 SGSN으로부터 상기 프록시 서버를 통해 상기 GGSN으로 라우팅되어 상기 제어 및 사용자 트래픽을 분리하는, 무선 통신 방법.
  16. 제 2항에 있어서, 상기 프록시로부터 상기 GGSN으로 트래픽의 라우팅은 상기 프록시 서버 및 어드레스 분석 노드, 명백하게 상기 이동 클라이언트의 내부에 있는 어드레스 매핑 메커니즘 및 어드레스 분석 메커니즘을 사용하여 이루어지는, 무선 통신 방법.
  17. 제 12항에 있어서, 상기 클라이언트의 애플리케이션 계층 IP 어드레스는 액세스 네트워크들이 핸드오버시에 사용자 세션의 제어를 유지하고 상기 IP 어드레스를 동일하게 유지하는 상기 프록시 서버에 의하여 변경될때 변경되지 않는, 무선 통신 방법.
  18. 제 12항에 있어서, 상기 액세스 네트워크들은 상기 GGSN쪽으로 사용자 세션의 제어를 유지하고 핸드오버시에 액세스 네트워크들을 스위칭하는 상기 프록시 서버에 의하여 서비스 연속성을 유지하는 동안 변경될 수 있는, 무선 통신 방법.
  19. 이동 클라이언트로부터 GPRS 트래픽 및 비-GPRS 및 IP-기반 트래픽을 지원하고 GPRS 프로토콜을 통해 GGSN과 통신하기에 적합한 프록시 서버를 포함하며,
    상기 이동 클라이언트가 GPRS 액세스 네트워크를 사용할때, 상기 GPRS 제어 트래픽은 프록시 서버를 통해 GGSN으로, 명백하게 상기 이동 클라이언트로 전송되며, 상기 GPRS 사용자 트래픽은 상기 프록시 서버를 통해 또는 SGSN으로부터 직접 상기 GGSN에 전송되며;
    상기 이동 클라이언트가 비-GPRS, IP-기반 액세스 네트워크를 사용할때, 상기 제어 트래픽 및 상기 사용자 트래픽은 상기 프록시에 전송되며, 상기 제어 트래픽 및 상기 사용자 트래픽은 상기 GGSN으로, 명백하게 상기 이동 클라이언트로 라우팅되는, 무선 네트워크 시스템.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 프록시 서버로의 라우팅은 어드레스 분석 노드 내부에 있는 어드레스 분석 메커니즘을 사용하여 이루어지며, 상기 프록시 서버로부터 상기 GGSN으로의 라우팅은 상기 프록시 및 상기 어드레스 분석 노드 내부에 있는 어드레스 매핑 메커니즘 및 어드레스 분석 메커니즘을 사용하여 이루어지는, 무선 네트워크 시스템.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 이동 클라이언트가 GPRS 액세스 네트워크를 사용할때, 상기 사용자 트래픽의 라우팅은 상기 사용자 트래픽의 터널 엔드 포인트를 지정함으로서 상기 프록시에 의하여 결정되는, 무선 네트워크 시스템.
  22. 제 19항에 있어서, 상기 이동 클라이언트가 GPRS 액세스 네트워크를 사용할때, 상기 사용자 트래픽은 상기 프록시 서버가 상기 사용자 트래픽의 터널 엔드 포인트로서 지정되는 경우에 상기 프록시 서버를 통해 GGSN으로 라우팅되며, 상기 사용자 트래픽은 상기 SGSN이 상기 사용자 트래픽의 터널 엔드 포인트로서 지정되는 경우에 GGSN으로 직접 라우팅되는, 무선 네트워크 시스템.
  23. 제 19항에 있어서, 상기 이동 클라이언트가 GPRS 액세스 네트워크를 사용할때, 상기 사용자 트래픽 루트는 상기 사용자 트래픽의 터널 엔드 포인트를 업데이트함으로서 임의의 시간에 변경될 수 있으며, 상기 사용자 트래픽의 터널 엔드 포인트는 프록시 또는 SGSN일 수 있는, 무선 네트워크 시스템.
  24. 제 19항에 있어서, 상기 이동 클라이언트가 제 1타입의 제 1액세스 네트워크로부터 제 2타입의 제 2액세스 네트워크로 변화할때, 상기 프록시 서버는 적어도 제어 트래픽을 위한 부착 포인트로서 작동하며, 상기 GGSN쪽으로의 루트를 유지하며 두개의 액세스 네트워크간의 제어 경로를 스위칭하는, 무선 네트워크 시스템.
  25. 제 19항에 있어서, 상기 이동 클라이언트가 제 1타입의 제 1 액세스 네트워크로부터 제 2타입의 제 2 액세스 네트워크로 변화할때, 상기 사용자 트래픽은 상기 액세스 네트워크의 타입에 따라 라우팅되는, 무선 네트워크 시스템.
  26. 제 20항에 있어서, 상기 제 1액세스 네트워크 타입은 GPRS 액세스 네트워크이며, 상기 제 2 액세스 네트워크 타입은 WLAN 액세스 네트워크인, 무선 네트워크 시스템.
  27. 제 19항에 있어서, 상기 클라이언트의 IP 어드레스는 액세스 네트워크들이 상기 부착 포인트로서 작동하고 상기 사용자 세션의 제어를 유지하며 상기 액세스 네트워크 변화시에 IP 어드레스들을 동일하고 유지하는 프록시 서버에 의하여 변경될때 변경되지 않는, 무선 네트워크 시스템.
  28. 제 19항에 있어서, 상기 액세스 네트워크들은 상기 부착 포인트로서 작동하고 상기 GGSN쪽으로 상기 사용자 세션의 제어를 유지하며 상기 액세스 네트워크들사이를 스위칭하는 프록시 서버에 의하여 서비스 연속성을 유지하는 동안 변경될 수 있는, 무선 네트워크 시스템.
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