KR20080018062A

KR20080018062A - Ｗｃｄｍａ를 이용한 사설 무선 서비스 시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20080018062A
Application number: KR1020060080149A
Authority: KR
Inventors: 길태영; 이귀중; 김기욱; 천충렬
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-02-27

Abstract

본 발명은 WCDMA를 이용한 사설 무선 서비스 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 적어도 하나 이상의 타 네트워크와 연결되어, 사설 WCDMA 망에 속하는 다수의 단말과 상기 타 네트워크 간의 데이터를 라우팅하는 중계 장치와 자신의 영역에 존재하는 기지국을 통하여 연결된 단말과 상기 타 네트워크에 속한 상대 단말 간의 호 설정을 상기 중계 장치를 통하여 수행하거나, 상기 단말과 공중 유선 단말 간의 호 설정을 사설 교환기를 통하여 수행하는 다수의 호 처리 장치를 포함하는 사설 무선 서비스 제공 시스템 및 그 제어 방법을 제공함으로써, 구내 무선망의 무선 기지국을 사용하여 공중 무선망으로의 착발신이 모두 가능하게 되며, 동시에 사설 교환기를 통하여 공중 유선망으로부터의 서비스 제공도 가능하게 된다.

Description

ＷＣＤＭＡ를 이용한 사설 무선 서비스 시스템 및 그 제어 방법{Private Mobile Service System Using WCDMA and Method Thereof}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사설 WCDMA 망, 공중 무선 통신망 및 코어 네트워크와의 연결을 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 pGAN 및 pRNC의 내부 구성 및 연결 관계를 나타낸 블록도.

도 3은 pGAN과 pRNC 간 Control Plane 연결 관계를 나타낸 데이터 흐름도.

도 4는 pGAN과 pRNC 간 User Plane 연결 관계를 나타낸 데이터 흐름도.

도 5는 본 발명에 따른 사설 WCDMA 망의 구내 발신호 처리 방법을 나타낸 순서도.

도 6은 본 발명에 따른 사설 WCDMA 망의 공중망 발신호 처리 방법을 나타낸 순서도.

도 7은 본 발명에 따른 사설 WCDMA 망의 착신호 연결 방법을 나타낸 순서도.

도 8은 본 발명에 따른 사설 WCDMA 망의 착신호 해제 방법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100 : 사설 WCDMA 네트워크 200 : 코어 네트워크

300 : RAN(Radio Access Network)

110 : pGAN(Private Global Area Network)

120 : pRNC(Private Radio Controller Network)

130 : Node B 140 : User Equipment

150 : uWSM 160 : pPDN

170 : PABX 180 : pURM

210 : MSC 220 : SGSN

230 : GGSN 240 : HLR

본 발명은 WCDMA를 이용한 사설 무선 서비스 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

전자 및 무선 통신 기술이 비약적으로 발전함에 따라 무선 통신망(Wireless Network)을 이용한 다양한 무선 통신 서비스가 제공되고 있다. 가장 기본적인 무선 통신 서비스는 이동 통신 단말 사용자들에게 무선으로 음성 통화를 제공하는 무선 음성 통화 서비스로 이는 시간과 장소에 구애받지 않고 사용자에게 음성 서비스 를 제공할 수 있다는 특징이 있다. 또한, 문자 메시지 서비스를 제공하여 음성 통화 서비스를 보완해주는 한편, 최근에는 이동 통신 단말기의 사용자에게 무선 통신망을 통해 인터넷 통신 서비스를 제공하는 무선 인터넷 서비스가 대두되었다. 이처럼 이동 통신 기술의 발달로 인하여 이동 통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 회로(Circuit) 기반의 데이터 및 패킷(Packet) 기반의 데이터 등을 전송하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전하고 있다.

현재까지 발전해 온 무선망의 변천사를 세대별로 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 제1세대 무선 통신망으로 불리는 네트워크는 아날로그 셀룰러 시스템(Analog Cellular)이다. 현재 일반적으로 대중이 음성 통화를 위하여 사용하는 무선망은 GSM, CDMAone(IS-95), US-TDMA(IS-136), PDC 등이며 이와 같은 무선망은 제2세대 무선 통신망으로 분류될 수 있다. 제1, 2 세대 무선 통신망들은 무선 환경에서 음성 통신 데이터를 송수신하는 것을 주 목적으로 개발된 것이다.

제3 세대 무선 통신망은 멀티미디어 데이터들의 전송에 초점을 두었으며, 이를 통하여 고화질 화상 서비스, 빠른 데이터 전송율 등의 특징을 가지고 있다. 이와 같은 제3 세대 무선 통신망 중 하나가 WCDMA이다.

현재 WCDMA는 가장 많은 국가들이 채택하고 있는 제3세대 이동통신 시스템이며, 대한민국, 유럽, 일본, 미국 그리고 중국 등의 많은 기관들이 3GPP(3'rd Generation Project Group)을 구성하여 기술 스펙을 발전시켜 나가고 있는 실정이다.

이와 같이 제3 세대 무선 통신망을 개발하고자 하는 의지는 ITU(International Telecommunications Union)의 WARC(World Administrative Radio Conference)의 1992년 회의에서 시작되었으며, ITU에서는 이 제3세대 시스템을 IMT-2000(International Mobile Telephony 2000)이라 일컫고 CDMA와 TDMA를 기반으로 하는 몇 가지 무선 접속 규격(air interface)을 정의하고 있다.

WCDMA는 위에서 정의된 IMT-2000 서비스 중 비동기식 서비스를 의미하며, 기지국과 이동 통신 단말 간의 통신을 위한 무선 접속 방식은 CDMA 방식을 이용하지만 이동 통신망 관련 기술은 GSM의 망 기술에 기반을 두고 있다. WCDMA 방식은 전체 기지국의 동기를 위하여 GPS(Global Positioning System)을 이용할 필요가 없다는 장점이 있다. 그 밖에 음성 코딩을 위하여 4.75Kbps에서 12.2Kbps의 전송율을 가지는 AMR(Adaptive Multi Rate Vocoder)을 채택하였고, 사용자가 시속 100Km 정도의 속도로 움직이더라도 통화가 가능할 정도의 높은 이동성을 지원한다. 또한, 주파수 대역폭을 5MHz로 광역화하고 2Mbps의 데이터 전송 속도를 가지는 등의 특징을 가진다.

또한, 일반적인 무선망은 공중 무선망(PLMN : Public Land Mobile Network)과 특정 목적을 가진 그룹 또는 회사 등에서 이용하는 무선 사설망(Private Mobile Network)으로 구분된다. 일반적으로 공중 무선망과 무선 사설망은 상호 연동이 불가능하였다. 즉, 이동 통신 시스템들은 공중용 이동통신 시스템 또는 사설용 이동통신 시스템만이 가능하도록 설계되어 있다. 그러나, 최근 공중용 및 사설용 이동통신망 서비스를 동시에 제공할 수 있는 망 연동 시스템 및 그 제어 방법이 이용되고 있다.

이러한 방법에 대하여는 본 출원인이 2000년 5월 24일 출원한 출원번호 10-2000-0028172호(발명의 명칭 : 공중용 및 사설용 이동통신서비스를 위한 시스템 및 그 방법)를 통해 제안된바 있다. 상기 출원은 BSC와 BTS 단 사이에 공중/사설 통신 서비스 장치로 명칭되는 연동 시스템을 설치함으로써 공중망과 사설망을 연동하는 것을 그 특징으로 한다. 위에서 설명한 방식의 공중망, 사설망 연동 방법은 CDMA 망을 기본으로 적용될 수 있는 것이다.

마찬가지로 위에서 설명한 WCDMA 망도 사설 WCDMA 망이 존재할 수 있다. 이 경우 사설 WCDMA 망과 공중망의 연동은 필수적인 것이라 하겠다. 그러나, CDMA와 WCDMA는 호 설정 방식에 현격한 차이가 존재하였다. 실험 결과 사설 WCDMA 망의 공중망 연동에는 상기 2000년 출원에 따른 연동 기법이 적용될 수 없다는 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로, WCDMA 망과 연동되어 공중망 서비스를 제공함과 동시에 구내 사설 교환기와 연동하여 구내에 가입자가 존재하는 경우 저렴한 비용으로 서비스를 제공하는 WCDMA를 이용한 사설 무선 서비스 시스템 및 그 제어 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 WCDMA 기반의 사설 무선 서비스 제공 시스템은 적 어도 하나 이상의 타 네트워크와 연결되어, 사설 WCDMA 망에 속하는 다수의 UE와 상기 타 네트워크 간의 데이터를 라우팅하는 중계 장치와 자신의 영역에 존재하는 기지국을 통하여 연결된 UE와 상기 타 네트워크에 속한 상대 단말 간의 호 설정을 상기 중계 장치를 통하여 수행하거나, 상기 UE와 공중 유선 단말 간의 호 설정을 사설 교환기를 통하여 수행하는 다수의 호 처리 장치를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 WCDMA를 이용한 사설 무선 서비스 시스템 및 그 제어 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사설 WCDMA 망, 공중 무선 통신망 및 코어 네트워크와의 연결을 나타낸 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 사설 WCDMA 네트워크(Private WCDMA Network)(100)는 코어 네트워크(CN : Core Network)(200)와 RAN(Radio Access Network)(300)과 연결되어 있다. 각 망의 하위 구성 요소에 대하여 순차적으로 설명하기로 한다.

먼저 사설 WCDMA 네트워크(100)는 pGAN(Global Area Network)(110), 다수의 pRNC(private Radio Controller Network)(120), PABX(Private Automatic Branch eXcahnge)(170), pURM(180), pPDN(private Public Data Network)(160), uWSM(Web Switching Module)(150), 다수의 Node B(130) 등을 포함하는 것을 그 특징으로 하고 있다.

먼저 pGAN(110)은 WCDMA를 이용한 사설 무선 네트워크(100)의 최상위 계층에 위치하게 된다. 상기 최상위 계층의 의미는 사설 WCDMA 네트워크(110)가 상기 pGAN(110)을 통하여 이종 네트워크와 연결된다는 것으로 해석될 수도 있다. pGAN(110)은 WTAN(340)과 연동하여 RAN(300)과의 핸드오프를 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 이 경우 pGAN(110)은 타사 WCDMA 망과의 연동을 위하여 타사 ATM 스위치와 연동을 할 수도 있다. 또한, pGAN(110)은 MSC(210)와 SGSN(220)과 연결되어 PSTN 망 또는 IP 망과 사설 WCDMA 네트워크(100)를 연동하는 제어를 담당한다. 또한, pGAN(110)은 사설 WCDMA 네트워크(100) 내부에서 최대 32개의 pRNC(120) 및 128개의 Node B(130)의 연동이 가능하다.

이와 같이 이종 네트워크와의 연동을 위하여 pGAN(110)은 인접 네트워크가 pGAN(110)을 일종의 RNC로 인식할 수 있도록 동작을 하여야 한다. 뿐만 아니라, pGAN(110)은 사설 WCDMA 네트워크망을 구축하기 위하여 다수의 pRNC(120)에게 메시지를 라우팅할 수 있는 기능을 수행하여야 한다. 예를 들어, pGAN(110)은 코어 네트워크(200)로부터 페이징 메시지(Paging Message)를 수신한 경우, 상기 페이징 메시지에 포함된 Node B의 ID와 라우팅 테이블을 참조하여 해당 pRNC(120)로 메시지를 라우팅한다. 만일, 페이징 메시지에 포함되어 있는 Node B가 pRNC 11번에 연결되어 있는 경우, pGAN은 11번 pRNC로 페이징 메시지를 라우팅하게 된다. 한편, pRNC에서 코어 네트워크로 데이터를 전송하는 경우, RNC 번호를 15번으로 할당하는 것이 바람직하다. 이는 15가 마지막 RCN 번호이므로, pRNC의 개수에 상관없이 동작할 수 있기 때문이며, 반드시 15번으로 할당하여야 하는 것은 아니다.

pRNC(120)는 자신의 사이트(Site)마다 사설 무선 시스템을 구성하는 중추 역 할을 수행한다. 여기서 사이트란 사설 네트워크 영역에 있어서, 자신이 관리하게 되는 소정의 영역을 의미하는 것이다.

pRNC(120)는 자신이 관리하는 사이트에 존재하는 UE(140)에게 서비스를 제공하기 위하여 PABX(170), pPDN(160), pGAN(110) 등의 구성 요소와 연결될 수 있다. 여기서 PABX(170)간의 연결은 UE(140)에게 구내 통화 또는 공중 유선망 서비스를 제공하기 위한 것이다. 또한, pRNC(120)는 pPDN(160)을 경유하여 IP 망으로 연결됨으로써 사이트 내에 존재하는 UE(140)에게 인트라넷(Intranet) 서비스 또는 데이터 서비스 등을 제공할 수 있다. 물론, pRNC(120)는 pGAN(140)를 경유하여 RAN(300)과 코어 네트워크(200)에 접속이 가능하며, 이러한 연결을 통하여 UE(140)에게 타 네트워크를 통한 서비스를 제공할 수 있게 된다.

또한, pRNC(120)는 UE(140)로부터 전송되는 호 설정 메시지를 체크하여, 공중망으로 발신호를 라우팅할 것인지 PABX로 라우팅할 것인지 판단한다. 여기서 호 설정 메시지는 UE(140)가 공중망과의 무선 채널 할당을 요청하는 RRC Setup 메시지와 다른 개념의 메시지이다. 상기 호 설정 메시지에는 "#"과 같은 프리픽스가 포함되어 있으며, 상기 프리픽스의 존재 유무를 이용하여, 발신호가 공중망호인지 구내호인지 판단하게 된다. 이와 같은 판단을 통하여 실질적으로 호를 라우팅하는 과정은 도 5와 도 6을 통하여 자세히 설명하기로 한다.

Node B(130)는 WCDMA 단말, 즉 UE(140)와 통신을 하는 기지국의 역할을 수행하는 장치이다. 구체적으로 Node B(130)는 UE(140)와의 무선 접속 종단 기능을 수행하고, 송수신 안테나를 통하여 음성, 영상 및 데이터 트래픽을 WCDMA 방식으로 송수신하는 기능을 수행한다. 일반적으로 Node B(130)는 기지국 정합 서브 시스템(BIS : Base Station Interconnection Subsystem)(미도시), 기저 대역 서비스 시스템(BBS : Base Band Subsystem)(미도시) 및 RF 서브 시스템(Radio Freqeuncy Subsystem)(미도시) 등으로 구성될 수 있다. 상기 Node B(130)는 pRNC(120)와 E1 라인을 통하여 연결될 수 있으며, 하나의 pRNC(120)는 이론적으로 포함하고 있는 E1 라인의 수만큼 Node B(130)와 연결될 수 있다.

pPDN(160)은 공중망에 있어서 SGSN과 GGSN의 기능과 유사한 동작을 수행한다. 즉, pPDN(160)은 pRNC(120)와 IP 망을 중계하는 구성 요소에 해당하며, WCDMA 단말(140)이 IP 망을 통한 데이터 서비스를 제공받기 위하여 필요한 구성 요소이다.

pURM(180)은 pGAN(110) 및 하위 네트워크 요소(Network Element)의 운용, 유지 보수, 증감설 및 형상 관리를 담당하게 된다.

uWSM(150)은 pRNC(120) 및 Node B(130)의 운용 유지 보수, 증감설 및 형상 관리를 담당한다. pSMSC(150)는 구내 단문 서비스를 제공하는 구성 요소에 해당한다. 도 1에서는 uWSM(150)과 pSMSC(150)는 하나의 모듈로 구성된 예를 나타낸 것이며, 이들을 독립적으로 구성하는 것도 가능하다.

이하, RAN(Radio Access Network)(300) 및 그 하위 구성 요소에 대하여 살펴보기로 한다.

RAN(Radio Access Network)(300)은 3GPP에 의한 무선 접속 규격을 수용한 무 선 접속망으로, 일반 WCDMA 단말(340)로부터 무선 링크 연결을 요청받아 무선 링크를 설정하며, 일반 WCDMA 단말(340)의 사용자 정보를 수신하여 코어 네트워크(200)로 전달한다. 또한, RAN(300)은 코어 네트워크(200)로부터 일반 WCDMA 단말(340)의 서비스 요청에 대한 인증 정보를 전달받고, 인증 정보에 포함된 사용자 등급에 따라 일반 WCDMA 단말(340)에 할당되는 무선 베어러 설정(Radio Bearer Setup)을 수행한다. 이를 위하여 RAN(300)은 기지국 전송기의 역할을 수행하는 Node B(330)와 기지국 제어기의 역할을 하는 다수의 RNC(320) 등을 포함하게 된다.

RNC(320)는 유무선 채널 관리, 일반 WCDMA 단말의 프로토콜 정합, 기지국의 프로토콜 정합, 코어 네트워크와의 프로토콜 정합, 소프트 핸드오프(Soft Handoff) 처리, GPRS 접속 등과 같은 기능을 담당한다. Node B(330)의 역할은 사설 WCDMA 네트워크(100)에 존재하는 Node B(130)와 큰 차이가 없으므로 그 자세한 설명을 생략하기로 한다.

이하, 코어 네트워크(Core Network)(200) 및 그 하위 구성 요소들의 기능에 대하여 살펴보기로 한다. 도 1에 나타나 있듯이, 코어 네트워크(200)는 MSC(Mobile Switching Center)(210), HLR(Home Location Register)(240), SGSN(Serving GPRS Support Node)(220), GGSN(Gateway GPRS Support Node)(230) 등을 포함할 수 있다. 코어 네트워크(200)는 추가적으로 AAA 서버(Authentication, Authorization, Accounting Server)(미도시)와 같은 인증 장치 및 부가 서비스 장치 등을 더 포함할 수 있다.

MSC(210)는 무선 통신 네트워크에서 교환기능을 수행하는 장치로 정의될 수 있다. 본 발명에서는 WCDMA 단말(140)을 네트워크 내의 각종 부가 장비(SMS(미도시), VMS(미도시) 등)와 연결하여 부가 서비스를 제공하거나, PSTN망과 같은 다른 네트워크와 연결하여 서비스를 제공하는 역할을 한다. MSC(210)는 RAN(300), PSTN 등과 연동하여 무선 교환 기능, 유선 교환 기능을 수행하는 장치로도 이해할 수 있다.

HLR(240)은 공중 이동 통신 가입자 및 사설망 가입자의 정보를 보관하는 데이터베이스로서, 에러 진단과 함께 실시간 데이터베이스 처리가 가능한 구성을 포함하는 것이 바람직하다. HLR(240)은 공중 이동 통신 가입자 및 사설망 가입자들의 가입자 정보 등록/해제 및 갱신이 이루어진다. 여기서, 대표적인 가입자 정보로는 현재 단말의 위치 정보, 로밍 정보 등을 의미한다. 또한, 이른바 "원 폰 서비스(one phone service)"를 위한 로컬망 서비스 지원 여부, UE(140)가 속한 Node B(130)의 정보, 로컬 망 사용상태 정보 및 국설 전화번호와 무선 단말 고유번호 등도 포함될 수 있다.

SGSN(220)은 패킷 교환 지원 노드로도 호칭되며, 서비스 지역 내에서 이동국과의 데이터 패킷 전달을 담당하는 노드에 해당하며, 패킷 라우팅 및 전송, 이동성 관리, 논리적 링크 관리, 인증 및 요금 부과 등의 기능을 가진다. 또한, SGSN(220)은 SGSN(220)에 등록된 GPRS 사용자의 위치 정보(셀, 방문자 위치 레지스터 등), 사용자 프로파일(국제 이동국 식별 번호 : IMSI) 등을 저장하는 위치 레지스터를 포함할 수 있다.

GGSN(230)은 GPRS 기간망과 외부 패킷 데이터 망 간의 접속 기능을 담당하는 노드이다. SGSN(220)으로부터 수신한 GPRS 패킷을 적당한 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 형식(예:IP, X.25)으로 변환하여 전송하고 착신 패킷 데이터의 PDP 주소를 수신자의 전 지구적 이동 통신 시스템(GSM) 주소로 변환하는 기능을 가지고 있다. 또한, SGSN(220)의 위치 레지스터에 있는 현 사용자의 SGSN(220)의 주소와 사용자 프로파일을 저장하고 인증과 요금 부과 기능도 수행할 수 있다.

지금까지 사설 WCDMA 네트워크(100), RAN(300), 코어 네트워크(200)의 구성 요소에 대한 설명을 하였다. 이하, 본 발명의 핵심적인 장치인 pGAN(110), pRNC(120)의 연결 관계에 대하여 더욱 자세하게 살펴보기로 한다.

도 1을 살펴보면 pGAN(110)은 WTAN(340), SGSN(220), MSC(210), pURM(180) 및 다수의 pRNC(120)와 연결이 이루어지는 것을 볼 수 있다.

먼저, WTAN(340)은 RAN 망을 연결하기 위한 구성 요소이며, pGAN(110)은 WTAN(340)과 Iur 규격에 따른 인터페이스를 통하여 연결된다. 이 경우 Iur 규격은 RNC 상호 간의 연결 규격에 해당한다. pGAN(110)은 외부 네트워크에서 바라볼 때, 일종의 RNC와 같이 동작을 하므로, pGAN(110)과 WTAN(340)간의 연결은 Iur의 규격을 따르는 것이다. SGSN(220)은 데이터 패킷 전송을 위한 장비에 해당하므로, pGAN(110)과 SGSN(220)은 Iu-PS 규격에 의하여 연결된다. 반면 MSC(210)는 음성 및 CS(Circuit Switching Domain) 기반의 동작을 수행하는 장치에 해당하므로, pGAN(110)과 MSC(210)는 Iu CS 규격에 따른 인터페이스를 통하여 연결된다. 한편, 전체 사설 무선 시스템을 관리하기 위하여 pGAN(110)은 pURM(180)과 연결될 수 있으며, 이 연결은 E1 Line으로 이루어질 수 있다.

한편, pRNC(120)는 PABX(170), Node B(130), uWSM(150), pGAN(110) 등의 구성 요소와 연결이 되어 있음을 도 1에서 살펴볼 수 있다.

pRNC(120)와 Node B(130)의 연결은 Iub 규격을 통하여 이루어질 수 있다. pRNC(120)는 자신의 사이트에 존재하는 Node B(130)의 상태 관리 및 자원 관리 등을 위하여 uWSM(150)과 연결될 수 있으며, 상기 연결은 IP 기반의 인터페이스를 통하여 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, pRNC(120)는 PABX(170)와 연결이 이루어지는데, pRNC(120)와 PABX(170) 간의 연결은 E1 Line으로 이루어지는 것이 일반적이다.

위에서 pGAN(110)과 pRNC(120) 간의 연결 방법에 대하여는 구체적으로 설명하지 않았는데, 이에 대하여는 도 2 내지 도 4에서 더욱 자세히 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 pGAN 및 pRNC의 내부 구성 및 연결 관계를 나타낸 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 pGAN(110)은 ACMA-I(111), THPA-A(112), RSIA-A(113), ASFA(114), AICA(115) 등의 구성 요소를 포함할 수 있다. 또한, pRNC(120)는 pGAN(110)과 유사하게 ACMA-I(121), THPA-A(122), RSIA-A(123), ASFA(124), AICA(125) 등을 포함하게 된다. 각 구성 요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.

ASFA(114)는 ATM 스위치의 기능을 담당하는 블록에 해당한다. pRNC(120)와 pGAN(110)은 내부적으로 모두 ATM 전송망을 기반으로 하고 있으므로 ASFA(114)는 pGAN(110)의 필수 구성 요소에 해당한다.

ACMA-I(111)는 ATM 스위치와 pGAN 프로세서 보드간 인터페이스를 제공하는 장치이다.

THPA-A(112)는 발/착신시 호처리를 위한 라우팅 경로를 제공하는 기능, CN/pRNC와 인터페이스를 가지면서 No. 7 신호(No. 7 Signaling)를 처리하는 기능, 및 스위칭 제어 역할을 수행하는 장치에 해당한다.

RSIA-A(113)는 스위치/코어 네트워크 망과 STM-1으로 연결되어 Iu 인터페이스를 제공하는 기능을 수행한다.

또한, AICA(115)는 ATM 트래픽과 IP 패킷의 변환 기능을 수행하는 역할을 담당하는 컨버터이다. 이와 같은 변환 기능을 통하여 pGAN(110)과 pRNC(120)가 물리적으로 연결되는 Path가 형성되는 것이다. 그 밖에 RTIA(126)는 pRNC(120)에게 8Khz 기준 클럭을 제공하여 pRNC가 시스템 클럭을 생성하도록 하는 기능을 가진다.

이와 같은 구성 요소를 이용한 pGAN(110)과 pRNC(120) 간의 연결 방법에 대하여 더욱 자세하게 살펴보기로 한다.

일반적으로 pRNC(120)와 pGAN(110)은 물리적으로 상당히 떨어져 있게 되는 것이 일반적이다. 따라서 pRNC(120)와 pGAN(110) 사이의 연결을 광 케이블을 이용하는 경우 비용이 많이 발생하는 문제점이 존재한다. 따라서 본 실시예에서는 pRNC(120)와 pGAN(110) 간의 연결을 IP 전송망으로 구현한 경우이다. 물론, 본 발명이 pRNC(120)와 pGAN(110) 간 연결이 IP 전송망으로 이루어지는 경우로 한정되는 것은 아니다.

위에서 설명한 바와 같이 pRNC(120)와 pGAN(110)은 각각 기본적으로 ATM 전송망을 기반으로 구성되어 있다. 따라서 pRNC(120)와 pGAN(110) 간에서 IP 전송망을 이용하는 경우, 기존 ATM Cell의 헤더 정보와 페이로드(Payload) 정보에 IP 헤더 정보만을 인캡슐레이션하여 전송하는 ATM over IP 터널링 방법을 이용하게 된다. 이와 같이 ATM Cell과 IP 패킷의 변환을 수행하는 장치는 AICA(115)이며, 도 2의 pRNC(120)와 pGAN(110)에 모두 포함되어 있는 것을 볼 수 있다.

pRNC(120)와 pGAN(110)은 ATM Cell에 붙일 IP 헤더 정보를 관리하는 변환 테이블(미도시)을 포함할 수 있다. 이와 같은 변환 테이블(미도시)은 ATM Cell의 VPI/VCI/CID 정보와 그에 상응하는 목적지 IP 주소 정보를 저장하게 된다. UE(140)와 MSC(210) 및 SGSN(220) 등의 호가 생성/해제가 얼마든지 가능할 수 있다. 만일 호가 새롭게 생성되는 경우 상기 변환 테이블(미도시)에는 해당 연결 정보가 추가되며, 호가 해제되는 경우 생성된 해당 연결 정보는 삭제되는 것이다.

AICA(115)는 위에서 설명한 변환 테이블(미도시)을 이용하여 ATM over IP 터널링(Tunneling)을 수행한다. 구체적으로, AICA(115)는 ATM Cell을 수신한 경우 ATM Cell에서 VPI/VCI/CID를 추출하고, 추출된 정보를 상기 변환 테이블(미도시)과 매핑함으로써 목적지 IP 주소 정보를 획득하게 된다. 이제 AICA는 획득한 목적지 IP 주소를 포함하는 IP 헤더를 생성하여, ATM Cell에 인캡슐레이션함으로써 ATM Cell을 IP 패킷으로 변환한다. 이와 같은 IP 패킷은 IP 전송망을 통하여 전송되며, 상기 IP 패킷을 수신한 AICA는 IP 헤더를 디캡슐레이션함으로써 ATM Cell을 추출할 수 있다.

도 3은 pGAN과 pRNC 간 Control Plane 연결 관계를 나타낸 데이터 흐름도이다

최초 사설 WCDMA 네트워크가 동작하는 경우, 관리(Management), 제어(Control), 호 처리(Signaling)를 위한 ATM Path를 설정하는 작업이 필요하다. 이와 같은 작업은 미리 형상 관리에서 정해진 자원을 이용하여 각 통신 프로세서간 연결을 설정하게 된다. 이 단계를 ATM PVC(Permanent Virtual Circuit) 설정 단계로 칭한다. 이 후 음성 또는 데이터 전송을 위한 호가 발생하는 경우 SVC(Switched Virtual Circuit)를 통하여 트래픽 패킷(Traffice Packet)이 전달되게 된다.

위 그림은 PVC 단계에 있어서, pGAN(110)과 각 사이트에 위치하는 pRNC(120) 간의 연결 Path를 더욱 자세하게 나타낸 것이다.

pGAN(110) 에는 Iu/Iur의 Control Plane의 No. 7 시그널링을 위한 ASP, MSC(210)와 다수의 pRNC(120) 간의 메시지 라우팅을 위하여 ACP가 동작한다.

pRNC(120)에는 역시 Iub의 Control Plane의 No. 7 시그널링을 위하여 ASP가 존재한다.

pGAN(110)과 pRNC(120) 사이의 통신로는 전용선 임대 비용을 감안하여 저렴 한 초고속 인터넷 망을 이용하는 것이 바람직하다. pGAN(110)과 pRNC(120) 사이에는 IP 패킷이 송수신될 수 있으며 이를 위하여 pGAN(110)과 pRNC(120)는 내부의 ATM 트래픽을 IP 패킷으로 변환하는 컨버터(115)를 구비하여야 한다. 이를 위하여 ATM의 라우팅 정보인 VPI/VCI/CID와 IP의 라우팅 정보인 IP 주소 및 포트 번호에 대한 매핑 테이블이 각각 pGAN과 pRNC에 포함되는 것이 바람직하다.

도 4는 pGAN과 pRNC 간 User Plane 연결 관계를 나타낸 데이터 흐름도이다

도 4에 도시된 바와 같이 User Plane에 따른 연결은 Node B(130), pRNC의 RTIA(126), ACMA-I(121) THPA-A(122), AICA(125)와 pGAN(110)의 AICA(115), RSIA-A(113) 및 MSC(210)로 이루어진다. 상기 연결에 따른 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

트래픽 처리를 담당하는 프로세서는 THPA-C/D 프로세서(122)에 해당한다. 상기 THPA-C/D 프로세서(122)는 트래픽을 전달하기 위한 Path를 설정하고, 각 중계선에 트래픽 대역폭(Traffic Bandwidth)을 동적 할당하는 것이다.

특히 THPA-C/D 프로세서(122)는 Node B(130)로부터 호 설정 메시지를 수신한 경우, 프리픽스의 존재 여부를 판단하게 된다. 만일 프리픽스가 존재하는 경우 THPA-C/D 프로세서(122)는 호 설정 메시지를 ACMA-I(121)과 ASFA(124)를 경유하여 PABX(170)로 전송하는 제어를 수행하게 된다.

반대로 호 설정 메시지에 프리픽스가 존재하지 않는 경우라면, THPA-C/D 프로세서(122)는 이를 pGAN(110)을 경유하여 MSC(210), SGSN(220) 또는 WTAN(340)으 로 중계하여야 한다. 이 경우 pRNC(120)과 pGAN(110)은 IP 통신망으로 연결되어 있으므로, 상기 호 설정 메시지는 ATM 트래픽을 IP 패킷으로 변환하는 AICA(125)를 경유하여 전달되는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 사설 WCDMA 망의 구내 발신호 처리 방법을 나타낸 순서도이다.

사설 WCDMA 망에 존재하는 이동 통신 단말은 UE(User Equipment)(140)라고 칭할 수 있다. 도 5는 상기 UE(140)가 사설 WCDMA 망 내의 또 다른 UE로 발신하는 과정인 것이다.

먼저 UE(140)와 pRNC(120)는 RRC(Radio Resource Control) 연결 설정이 이루어진다(S501). 이와 같은 RRC 연결 설정 과정은 UE(140)와 pRNC(120)가 연결 설정을 요청하는 RRC Connection Request 메시지, RRC Connection Setup 메시지, RRC Connection Setup Complete 메시지를 송수신하는 과정으로 세부 구분될 수 있다. 이와 같이 RRC 연결 설정 과정을 통하여 상기 UE(140)에 대하여 무선 링크가 설정되는 것이다.

그 후 UE(140)는 CM Service 요청 메시지를 pRNC(120)로 전송하게 된다(S502). 이는 할당된 무선 링크를 통하여 코어 네트워크로 서비스를 요구하는 메시지이다. 이와 같은 CM Service 요청 메시지에는 서비스 요청과 함께 UE(140)의 사용자 정보가 포함될 수 있다. pRNC(120)는 CM Service 요청 메시지를 수신한 후 코어 네트워크(200)로 Initial UE Message를 전송한다(S503). 이와 같은 절차 는 Core Network(200)과 Iu Signalling Connection을 생성하고, 초기 NAS PDU를 코어 네트워크(200)로 전달하기 위하여 사용하는 프로시저에 해당한다. 이와 같은 Initial UE Message에 의하여 UE(140)와 코어 네트워크(200)의 MSC(210)는 인증 및 암호화 모드를 설정하게 된다(S504, S505).

이와 같은 작업이 정상적으로 수행된 후 UE(140)는 호 설정 요청 메시지(Setup Message)를 pRNC로 전송하게 된다(S506). 물론, 상기 호 설정 요청 메시지에는 공중호 또는 구내호를 구분하기 위한 프리픽스와 착신 단말 전화 번호 등의 정보가 포함되어 있다. 이와 같은 착신측 단말의 정보는 내선 전화 번호, 유선 전화 번호 또는 이동 통신 전화 번호 등이 모두 가능할 것이다.

pRNC(120)는 수신한 호 설정 요청 메시지에 포함되어 있는 프리픽스와 착신측 단말의 정보를 분석함으로써, 공중망호인지 구내호인지 판단하게 된다(S507). 이와 같이 호 설정 요청 메시지인 Setup 메시지의 정보를 이용하여 공중망호인지 구내호인지 판단하는 방법에 대하여 더욱 자세하게 설명하기로 한다.

기존 CDMA 방식의 사설 교환 시스템에서는 무선 가입자가 "#" 등의 기설정된 프리픽스(Prefix)를 붙이고 상대방 번호를 입력, 발신하는 방법으로 공중망호와 구내호를 구분하였다. 즉, CDMA 방식의 사설 교환 시스템에서는 프리픽스를 포함한 상대방 번호를 사설 교환 시스템이 가장 먼저 수신하게 되며, 이를 통해 약속된 프리픽스의 유무에 따라 공중망호와 구내호를 구분한 것이다.

그러나, 3GPP 규격에 따르면 WCDMA에서 무선 가입자가 상대방 번호를 입력하여 발신하면 사설 교환 시스템은 상대방 번호가 포함된 SETUP 메시지를 받기 전 S501 단계에 따른 RRC Setup 메시지를 수신하게 된다. 이와 같은 RRC Setup 메시지는 위에서 살펴본 바와 같이 가입자 인증과 보안 관련 처리와 관련된 메시지이다. 따라서, 사설 교환 시스템은 RRC Setup 메시지를 해석하여 발신호가 공중망호인지 구내호인지 판단할 수 없다. 결국 pRNC(120)는 가입자 인증과 보안 관련 처리가 이루어진 후 전송되는 호 설정 메시지(Setup Message)를 통하여 착신 단말의 번호를 알 수 있고, 상기 호 설정 메시지에 "#"과 같은 특정 프리픽스와 발신자 정보를 분석함으로써 공중망호와 구내 호를 분류하는 것이다.

도 5는 착신측 단말이 유선으로 연결된 구내호인 경우를 전제로 한 것이며, 이 경우 pRNC(120)는 PABX(170)와 호를 설정하고(S508) pRNC(120) 내부의 Vocoder를 할당하게 된다(S509).

이와 같이 사설망 내부 유선 단말과 통화로가 설정된 경우, S502, S503 과정을 통하여 확보된 UE(140)와 코어 네트워크(200) 사이의 자원(Resource)은 의미가 없는 것이다. 따라서 pRNC(120)는 공중망으로 자원 해제를 요청하는 Iu Release Request 메시지를 전송하여 UE(140)에 할당된 자원을 해제하게 된다(S510).

도 6은 본 발명에 따른 사설 WCDMA 망의 공중망 발신호 처리 방법을 나타낸 순서도이다.

도 6은 도 5와 달리 사설 WCDMA 망 내의 이동 통신 단말, 즉 UE(140)가 공중망에 속하는 단말을 호출하는 과정을 나타낸 것이다. 여기서 도 5의 S501 내지 S505의 과정에 따라 UE(140)와 코어 네트워크(200) 간 자원 할당 과정은 이루어진 것을 전제로 한다.

먼저 UE(140)는 pRNC(120)로 호 설정 메시지를 전송한다(S601). 이와 같은 호 설정 메시지에는 도 5에서 살펴본 바와 같이 프리픽스와 착신 단말의 정보가 존재한다. 공중망호와 구내호를 구분하는 프리픽스는 호 설정 메시지인 Setup 메시지에 최초로 포함되어 pRNC(120)로 전달된다는 사실은 이미 설명한 사실이다. 이제 pRNC(120)는 상기 프리픽스의 유무를 이용하여 UE(120)가 요청한 호가 공중망호인지 구내호인지 판단한다(S602). 도 6의 전제에 따라 pRNC(120)는 UE(140)가 공중망의 단말에 대하여 발신하였음을 알게 되며, 호 설정 메시지를 코어 네트워크(200)의 MSC(210)로 전달한다(S603).

이제 MSC(210)는 HLR(240)을 이용하여 착신 단말의 정보 등을 알 수 있게 되며, MSC(210)는 UE(140)로 Call Proceeding 메시지를 전송한다(S604).

그 후, 코어 네트워크(200)의 MSC(210)는 pRNC(120)로 RAB Assignment Request 메시지를 전송한다(S605). 이와 같은 RAB Assignment Request 메시지에는 UE가 요청한 이동 통신 서비스 종류, 사용자 등급 정보 등의 인증 정보가 포함되어 있다.

pRNC(120)는 코어 네트워크(200)로부터 전송된 RAB Assignment Request 메시지에 포함되어 있는 인증 정보를 확인하여 무선 베어러 설정값(Radio Bearer)을 결정한다. 또한, pRNC는 UE로 Radio Bearer Setup 메시지를 전송함으로써 결정된 무선 베어러를 할당하게 된다(S606).

이제 MSC(210)는 ALERTING 메시지를 전송한 후(S607), Connect 메시지를 전 송함으로써 호를 설정하게 된다(S608). 이 때 ALERTING 메시지는 착신 측에 링(Ring)이 가고 있음을 알리는 메시지이며, Connect 메시지는 착신자가 전화를 받은 경우 연결되었음을 알리는 메시지에 해당한다.

도 7은 본 발명에 따른 사설 WCDMA 망의 착신호 연결 방법을 나타낸 순서도이다.

도 5와 도 6에서 살펴보았듯이, 사설 WCDMA 망을 이용한 발신호 처리 방법은 구내호와 공중망호에 따라 그 처리 방법이 상이하였다. 그러나 착신호와 관련하여서는 구내 착신이나 공중망 착신이나 동일한 방법으로 처리된다. 도 7은 공중망으로부터 수신되는 착신호 연결 방법에 관한 것이다.

먼저 코어 네트워크(200)는 pGAN(110)과 pRNC(120)를 통하여 UE(140)로 페이징(Paging)을 하게 된다(S701). 이와 같은 페이징 메시지를 수신한 UE(140)는 pRNC(120)로 자원 할당을 요구하는 RRC 연결 설정 요청 메시지를 전송한다(S702). 한편, UE(140)는 상기 페이징 메시지에 대한 응답(Response)를 pRNC(120)로 전달하며(S703), pRNC(120)로부터 Response를 통보받은 pGAN(110)은 코어 네트워크(200)로 Initial UE Message를 전송한다(S704). 이와 같은 과정을 통하여 UE(140)와 코어 네트워크(200)는 암호화 모드(Security Mode)로 진입하게 된다(S705).

위의 작업이 성공적으로 수행된 경우, 발신측 단말은 코어 네트워크(200)를 통하여 UE(140)로 호 설정 요청 메시지를 전송하게 된다(S706). 이에 대하여 UE(140)는 호 설정 요청 메시지를 수신하였음을 알리는 Call Confirm 메시지를 코 어 네트워크로 반환하게 된다(S707).

그 후 도 6과 유사하게 RAB Assignment 메시지 전송(S708)과 무선 베어러 셋업 메시지의 교환(S709)이 이루어진다. 마지막으로 UE(140)로 링이 가고 있음을 알리는 ALERTING 메시지의 전송(S710)이 이루어지며, 사용자가 UE(140)의 링에 대하여 응답한 경우, UE(140)는 Connect 메시지를 상대편 단말로 전송(S711)함으로써, UE(140)와 발신측 단말의 호 설정이 완료된다.

도 8은 본 발명에 따른 사설 WCDMA 망의 착신호 해제 방법을 나타낸 순서도이다.

UE(140)와 상대방 단말은 현재 호가 설정되어 있는 상태, 즉 Connecting 상태로 존재한다(S801). UE(140)는 호 해제를 요구하는 Disconnect 메시지를 pRNC(120), pGAN(110), 코어 네트워크(200)를 경유하여 상대방 단말로 전송한다(S802). 이제 UE(140)는 코어 네트워크(200)를 통하여 호의 해제를 알리는 Release 메시지를 수신하게 되며(S803), RRC Connection Message를 pRNC(120), pGAN(110) 및 코어 네트워크(200)로 전달하여 할당된 자원을 해제하게 된다(S804).

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서 는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 WCDMA를 이용한 사설 무선 서비스 시스템 및 그 제어 방법을 이용하는 경우, 구내 무선망의 무선 기지국을 사용하여 공중 무선망으로의 착발신이 모두 가능하며, 구내 사용자는 사설 교환기가 가지고 있는 여러 가지 부가 기능들도 서비스 받을 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명에 따른 사설 WCDMA 망의 구내 무선 시스템은 공중망에서 바라볼 때 일반적인 RNC로 간주되도록 WCDMA 무선 규격을 그대로 이용하므로 타사망과의 연동도 가능하다는 장점이 있다.

Claims

WCDMA 기반의 사설 무선 서비스 제공 시스템에 있어서,

적어도 하나 이상의 타 네트워크와 연결되어, 사설 WCDMA 망에 속하는 다수의 단말과 상기 타 네트워크 간의 데이터를 라우팅하는 중계 장치; 와

자신의 영역에 존재하는 기지국을 통하여 연결된 단말와 상기 타 네트워크에 속한 상대 단말 간의 호 설정을 상기 중계 장치를 통하여 수행하거나, 상기 단말과 공중 유선 단말 간의 호 설정을 사설 교환기를 통하여 수행하는 다수의 호 처리 장치를 포함하는 사설 무선 서비스 제공 시스템.