KR20090017186A - 이기종망을 이용한 효율적인 데이터 전송을 위한 베어러제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이기종망의 자원을 이용하는 효율적인 데이터 전송을 위한 베어러 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 이기종망 환경에서 데이터 전송을 위해 최초로 베어러를 생성할 때 추가적인 베어러를 함께 생성하고, 상기 추가적인 베어러의 데이터 최고 전송률을 0Kbps로 설정해 둔다. 추후 사용자가 이동함에 따라, 고주파수를 갖는 망을 통해 데이터를 전송할 수 있게 된 경우, 상기 추가적인 베어러의 최고 전송률을 변경하여, 상기 고주파수를 갖는 망을 통해서도 데이터를 전송하도록 한다. 따라서, 이기종망의 자원을 효과적으로 이용함으로써, 데이터를 효율적으로 전송할 수 있게 된다.

이기종망, 베어러, 제어, IMS, ACR

Description

이기종망을 이용한 효율적인 데이터 전송을 위한 베어러 제어 방법 {Method of Controlling Bearers for Efficient Data Transmission Using Heterogeneous Networks}

본 발명은 이기종망의 자원을 이용하는 효율적인 데이터 전송을 위한 베어러 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 이기종망 환경에서 데이터 전송을 위해 최초로 베어러를 생성할 때 추가적인 베어러를 함께 생성하고, 상기 추가적인 베어러의 데이터 최고 전송률을 0Kbps로 설정해 둔다. 추후 사용자가 이동함에 따라, 고주파수를 갖는 망을 통해 데이터를 전송할 수 있게 된 경우, 상기 추가적인 베어러의 최고 전송률을 변경하여, 상기 고주파수를 갖는 망을 통해서도 데이터를 전송하도록 한다. 따라서, 이기종망의 자원을 효과적으로 이용함으로써, 데이터를 효율적으로 전송할 수 있게 된다.

지속적인 통신망의 발전에 따라, 초고속 인터넷과 같은 유선 인프라 및 무선 랜과 같은 무선 인프라가 연계된 유무선 통합 네트워크의 구현이 주요 이슈화되고 있으며, 이러한 유무선 통합 네트워크의 구현을 위해서 IMS(IP Multimedia Subsystem)에 대한 관심이 높아지고 있다.

IMS는 언제 어디서나 어떤 네트워크 플랫폼에서든지 사용자가 통신 단말에 관계없이 음성/화상 통화 서비스 및 멀티미디어 부가 서비스를 이용할 수 있도록 하기 위한 것으로, 기존의 이동 패킷망과 중첩된 SIP(Session initiation protocol) 기반의 새로운 코어 망이다.

도 1은 IMS 및 휴대인터넷(Wibro) All-IP 기반 통신망의 개략적인 구성도이다. 3GPP/3GPP2에서 정의된 바에 따르면, CSCF(Call Setup Control Function)은 3세대 통신망 상에서 다양한 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있도록 SIP 기반의 호 제어 기능을 제공하며, SIP 기반의 세션관리 기능을 수행한다. 구체적으로는, P-CSCF (Proxy-CSCF)는 사용자 단말이 IMS 코어 망에 접속하기 위한 최초 접속점 역할을 수행하며, PDF(Policy Definition Function) 기능을 통해서 ACR(Access Control Router)과 관련된 서비스 품질(Quality of Service; QoS)을 보장한다. I-CSCF (Interrogating-CSCF)는 착신 단말 사용자가 속한 IMS로 호를 연결하기 위한 중간 접속점 역할을 수행하며, HSS(Home Subscriber Server)와의 연동 등의 기능을 제공한다. 한편, S-CSCF(Serviec-CSCF)는 IMS의 모든 세션관리 기능 및 HSS와 연동하여 가입자 프로파일을 다운로드 받고, 이를 통해 AS(Application server)와 연동한다.

위와 같은 유무선 통합 네트워크의 구현을 위한 연구가 진행됨에 따라, 이기종망 환경에서의 데이터 통신 방식에 대한 관심이 높아지고 있다. 이기종망이란 서 로 다른 사업자들이 사용자들에게 제공하는 통신망으로서, 상이한 주파수 대역 및 상이한 통신 방식을 사용하여 데이터 통신을 제공하는 통신망을 말하는 것이다.

이기종망에서의 데이터 전송의 가장 큰 특징은 각 통신망이 서로 상이한 주파수의 대역을 사용한다는 것이다. 예를 들어, 현재 사용되는 있는 휴대인터넷(Wibro)의 경우에는 2.3GHz를 사용하는데 반해, 앞으로 사용될 4세대 통신망에서는 3.4~5GHz 대역의 주파수를 사용할 것으로 예상된다. 따라서, 4세대 통신망을 통한 데이터 전송 범위는 휴대 인터넷(Wibro)을 통한 데이터 전송 범위의 약 1/3배인 150~200미터 사이가 될 것으로 예상된다. 이기종망들을 통한 데이터 전송에서 이와 같은 전송 범위의 차이로 인해, 사용자가 다수의 이기종망을 통해 데이터를 전송하고자 할 때 어려움이 있다. 따라서, 이기종망 환경에서 데이터를 전송하기에 적합한 방식이 요구된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는, 이기종망 환경에서 데이터 전송을 위해 최초로 베어러를 생성할 때 추가적인 베어러를 함께 생성하고 상기 추가적인 베어러의 데이터 최고 전송률을 0Kbps로 설정해 두었다가, 추후 사용자가 이동함에 따라 고주파수를 갖는 망을 통해 데이터를 전송할 수 있게 된 경우, 상기 추가적인 베어러의 최고 전송률을 변경하여 상기 고주파수를 갖는 망을 통해서도 데이터를 전송하도록 하는 방법을 제공하고자 한다. 이를 통해, 이기종망의 자원을 효과적으로 이용함으로써, 데이터를 효율적으로 전송할 수 있게 된다.

본 발명은 이기종망 자원을 이용하는 효율적인 데이터 전송을 위한 베어러 제어 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 이기종망들로 구성된 통신 환경에서 사용자 단말기가 타 단말기로 데이터를 전송하기 위한 최초의 베어러 생성시, 두 개 이상의 베어러를 생성하는 단계(a); 및 상기 생성된 두 개 이상의 베어러 중 하나의 베어러만을 이용하여 상기 사용자 단말기가 상기 타 단말기로 데이터를 전송하는 단계(b)를 포함한다.

본 발명에 의하면, 데이터를 전송하고 있는 사용자 단말이 이동함에 따라, 상이한 주파수를 갖는 이기종망들을 통해 데이터를 전송할 수 있게 함으로써, 이기종망의 자원을 효과적으로 이용하여 데이터를 효율적으로 전송할 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서는, 상기한 바와 같은 이기종망을 통한 데이터 전송의 특징, 즉, 각 통신망이 서로 상이한 주파수 대역을 사용하여 데이터를 전송한다는 특징을 이용한다. 고주파수 대역을 사용하여 데이터를 전송하면, 데이터 전송의 대역폭이 넓어지는데 반해 데이터 전송 영역의 범위가 좁아진다. 반대로, 저주파수 대역을 사용하면, 데이터 전송의 대역폭이 좁아서 데이터 전송률이 낮지만, 전송 영역의 범위가 넓어진다. 본 발명에서는, 사용자 단말이 데이터를 전송하고자 할 때, 추가적인 베어러(bearer)를 포함한 두 개 이상의 베어러를 생성하도록 한다. 하나의 베어러를 통해서는 저주파수 대역을 사용하는 통신망을 통해 데이터를 전송하도록 하고, 사용자가 이동함에 따라 고주파수 대역을 사용하는 통신망을 통해서도 데이터를 전송할 수 있게 된 경우, 추가적인 베어러를 통해서도 데이터를 전송할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 베어러 제어를 위해, 여러 망들의 패킷 관문 장치를 하나로 통합한 I-ACR(Integrated-ACR)가 제안된다. 도 2는 본 발명에서 제안된 I-ACR의 프로토콜 스택을 도시한 도면이다. I-ACR은, 여러 망들에서 데이터의 전송을 위해 생성되는 데이터 형식이 트랜스포트 계층까지는 모두 공통적이라는 것에 착안해서 만들어진 것이다. 즉, 기지국(Base Station; BS)은 가장 낮은 계층인 물리 계층과 매체 접근 제어(Medium Access Control; MAC) 계층만을 포함하고 있기 때문에, 각각의 망들은 서로 상이한 데이터 형식과 전송 방식(주파수 대역 포함)을 사용하지만, 서로 다른 망들에 속한 사용자들이 사용하는 데이터의 근본적인 형태와 종류는 동일하다는 것에 착안하여 만들어진 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 이기종망을 위한 두 개의 베어러를 생성한 것을 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이기종망 환경에서 데이터 전송을 위해 최초로 베어러를 생성할 때, I-ACR에서는 관할하고 있는 두 개의 이기종망에 두 개의 베어러를 생성한다. 이 때, PDP 컨택스트(Packet Data Protocol Context)를 사용하여 각각의 베어러를 위한 PDP 주소를 미리 할당 받는다. 이는, 사용자 단말이 이기종망을 통해 데이터를 전송하고자 하는 경우, 새롭게 베어러를 생성하는데 발생되는 지연 시간을 최소화 하기 위한 것이다.

그러나, 이때, 상기한 바와 같이 생성한 두 개의 베어러에 처음부터 주파수 자원을 정상적으로 할당하면, 자원의 낭비를 초래하게 된다. 따라서, 당장의 데이터 전송이 불가능한 고주파수를 위한 베어러의 최고 전송률을 0Kbps로 제한해 둔 다.

한편, 본 발명에 따른 데이터 전송 방식은, 다중 레이어로 코딩된 비디오 데이터를 전송하는데 사용될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 비디오 데이터가 다중 레이어로 코딩되는 것을 도시한 도면으로, 하나의 비디오 데이터를 하나의 베이스 레이어(base layer)와 하나 이상의 인핸스먼트 레이어(enhancement layer)로 나누어서 코딩한 것을 보여준다.

이때, 베이스 레이어는 사용자들이 비디오 영상을 감상할 때 서비스 품질(QoS)에 큰 영향을 미치는 데이터를 주로 포함하도록 코딩되며, 인핸스먼트 레이어에는 전송이 가능할 경우 서비스 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 데이터가 포함된다. 상기 두 레이어에 실제로 포함되는 정보는 코딩 방식에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들어, 기본적인 색깔과 사물의 형태를 나타내는 저주파 부분을 베이스 레이어에 포함시키고 사물의 외곽 선과 글씨 등을 나타내는 고주파 부분을 인핸스먼트 레이어에 포함시키는 방식, 보는 사람의 시각이 오래 머무는 영역을 베이스 레이어에 포함시키고 그 외의 배경을 인핸스먼트 레이어에 포함시키는 방식 등 다양한 코딩 방식이 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 이기종망을 위해 생성된 두 개의 베어러를 통해 다중 레이어로 코딩된 데이터를 전송하는 것을 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 저주파수 대역의 망을 통해 데이터를 전송 중인 사용자 단 말이 이동함에 따라 고주파수 대역을 갖는 망을 통해서도 데이터를 전송할 수 있게 된 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 고주파수 대역의 망을 통해 인핸스먼트 레이어를 전송하고 저주파수 대역의 망을 통해 베이스 레이어를 전송하도록 한다. 이에 의하면, 사용자가 이동을 하더라도 저주파수 대역의 망을 통해 끊기지 않고 지속적으로 데이터를 전송함과 동시에, 고주파수 대역의 망을 통해 높은 데이터 전송률을 보장받을 수 있게 되어 데이터 전송의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 베어러 생성 과정 및 이기종망을 통한 다중 데이터 전송 개시 과정을 도시한 순서도이다. 이때, RAS(3) 및 RNC + Node B(4)는 각각 고주파수 대역을 갖는 통신망인 휴대 WIMAX/Wibro 및 비교적 저주파수 대역을 갖는 통신망인 종래의 3GPP망에서의 기지국을 나타낸다.

우선 베어러의 생성 과정에 대해 자세하게 살펴본다. 사용자 단말(5)이 데이터 전송(또는 송신)을 위한 베어러(또는 세션)를 생성하기 위해 I-ACR(2)로 세션 생성 요청을 하면(S10 및 S10'), I-ACR(2)은 정책 정의 함수부(PDF)를 가지는 P-CSCF(1)로 사용자가 요청한 세션에 대한 인증을 요청하는 COPS:REQ를 전송한다(S20). 이에 따라, P-CSCF(1)가 세션의 정당성 여부를 판단하여 그 결과를 알리는 COPS:DEC를 I-ACR(2)로 전송한다(S30). 이때, 사용자가 요청한 세션이 정당하다고 판단된 경우, P-CSCF(1)는 생성할 세션의 QoS 파라미터, 예를 들어 최고 전송률 등을 결정하고 이 정보도 함께 I-ACR(2)로 전송하게 되고, I-ACR(2)은 상기 QoS 파라미터 정보에 따라 세션을 생성한다(S40 및 S40'). 이에 따라 사용자 단말과(5) 기지국(4) 사이의 세션이 활성화(S50)되는데, 저주파수 대역의 3GPP망을 위한 세션은 정상적인 세션으로서 이를 통한 데이터 통신이 가능한 세션이다. 이에 반해, 고주파수 대역의 휴대 WIMAX/Wibro를 위한 세션은 최고 전송률이 0Kbps로 설정되어 이를 통한 데이터 통신이 불가능한 세션이다.

위와 같이 두 개의 세션을 생성한 후, 상기 정상적인 세션만을 통해 데이터 통신을 하던 사용자가 이동함에 따라 고주파수 대역의 휴대 WIMAX/Wibro를 통한 데이터 통신이 가능해진 경우, 또는 상기 정상적인 세션만을 통해서는 통신이 원활하지 않게 되거나 전송 데이터의 양이 증가하게 된 경우, 사용자 단말(5)은 I-ACR(2)로 세션 변경 요청을 할 수 있다(S60 및 S60'). 사용자에 의한 변경 요청이 있으면, I-ACR(2)은 P-CSCF(1)로 사용자가 요청한 세션 변경에 대한 정당성 판단을 요청하는 COPS:REQ를 전송하고(S70), P-CSCF(1)는 세션 변경의 정당성 여부를 판단하여 그 결과를 알리는 COPS:DEC를 I-ACR(2)로 전송한다(S80). 이에 따라, I-ACR(2)는 휴대 WIMAX/Wibro를 위한 세션의 최고 전송률을 정상적인 값으로 변경하여 줌으로써(S90 내지 S110), 이기종망을 통한 다중 데이터 통신이 가능하도록 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 다중 데이터 전송에서 단일 데이터 전송으로 변환하는 과정을 도시한 순서도이다. 도 6에 도시된 바에 따라 베어러를 생성하고 다중 데이터 통신을 개시하여, 휴대 WIMAX/Wibro망과 3GPP망 모두를 통해 데이터를 전송하던 사용자가 다시 3GPP망만을 통해서 데이터 통신을 하기 위해서는, 휴대 WIMAX/Wibro망을 위한 세션의 최고 전송률을 다시 0kbps로 변경하여 세션의 사용을 제한적으로 만들어야 한다.

이를 위해, 사용자 단말(5)이 I-ACR(2)로 세션 변경 요청(S210 및 S210')을 하면, 상기한 세션 생성 및 변경 과정에서와 같이, P-CSCF(1)에서 그 정당성 여부를 판단한고(S220 및 S230), 그 후 I-ACR(2)가 휴대 WIMAX/Wibro를 위한 세션의 최고 전송률을 0kbps로 변경한다(S240 및 S250).

본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

본 발명에 의하면, 데이터를 전송하고 있는 사용자 단말이 이동함에 따라, 상이한 주파수를 갖는 이기종망들을 통해 데이터를 전송할 수 있게 함으로써, 이기종망의 자원을 효과적으로 이용하여 데이터를 효율적으로 전송할 수 있다.

도 1은 IMS 및 휴대인터넷(Wibro) All-IP 기반 통신망의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에서 제안된 I-ACR의 프로토콜 스택을 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 이기종망을 위한 두 개의 베어러를 생성한 것을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 비디오 데이터가 다중 레이어로 코딩되는 것을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 이기종망을 위해 생성된 두 개의 베어러를 통해 다중 레이어로 코딩된 데이터를 전송하는 것을 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 베어러 생성 과정 및 이기종망을 통한 다중 데이터 전송 개시 과정을 도시한 순서도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 다중 데이터 전송에서 단일 데이터 전송으로 변환하는 과정을 도시한 순서도이다.

Claims (8)

1. 이기종망들로 구성된 통신 환경에서 사용자 단말기가 타 단말기로 데이터를 전송하기 위한 최초의 베어러 생성시, 두 개 이상의 베어러를 생성하는 단계(a); 및

   상기 생성된 두 개 이상의 베어러 중 하나의 베어러만을 이용하여 상기 사용자 단말기가 상기 타 단말기로 데이터를 전송하는 단계(b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어러 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단계(a)는,

   사용자 단말기가 I-ACR로 베어러 생성 요청을 하는 단계;

   상기 I-ACR이 P-CSCF로 상기 사용자 단말기가 요청한 베어러에 대한 인증을 요청하는 단계;

   상기 P-CSCF가 요청된 베어러에 대한 인증을 수행하여, 그 결과를 상기 I-ACR로 전송하는 단계; 및

   상기 I-ACR가 상기 P-CSCF로부터 베어러 생성이 정당하다는 결과를 수신한 경우, 두 개 이상의 이기종망을 위한 베어러를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어러 제어 방법.
3. 제2항에 있어서, I-ACR가 상기 P-CSCF로부터 베어러 생성이 정당하다는 결과를 수신하여 베어러를 생성하는 단계에서, 하나의 베어러를 제외한 나머지 베어러의 최고 전송률을 0Kbps로 설정하는 것을 특징으로 하는 베어러 제어 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 I-ACR은 두 개 이상의 이기종망들 각각을 위한 관문 장치(Access Control Router)들이 통합된 라우터인 것을 특징으로 하는 베어러 제어 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 P-CSCF가 요청된 베어러에 대한 인증을 수행한 결과 베어러 생성이 정당하다고 판단되는 경우, 상기 P-CSCF는 상기 인증 결과와 함께 생성할 베어러에 대한 정보를 I-ACR로 전송하는 것을 특징으로 하는 베어러 제어 방법.
6. 이기종망들로 구성된 통신 환경에서 사용자 단말기가 타 단말기로 데이터를 전송하기 위해 두 개 이상의 베어러를 생성하고, 하나의 베어러를 제외한 나머지 베어러의 최고 전송률을 0Kbps로 설정함으로써 하나의 베어러만을 이용하여 데이터를 전송하던 중, 두 개 이상의 이기종망을 통한 다중 데이터 전송을 개시하기 위한 방법으로서,

   사용자 단말기가 I-ACR로 베어러 변경 요청을 하는 단계;

   상기 I-ACR가 P-CSCF로 상기 사용자 단말기가 요청한 베어러 변경에 대한 정 당성 여부의 판단을 요청하는 단계;

   상기 P-CSCF가 베어러 변경에 대한 정당성 여부를 판단하여, 그 결과를 상기 I-ACR로 전송하는 단계; 및

   상기 I-ACR가 상기 P-CSCF로부터 베어러 변경이 정당하다는 결과를 수신한 경우, 상기 I-ACR이 상기 나머지 베어러의 최고 전송률을 소정의 값으로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 데이터 전송 개시 방법.
7. 이기종망을 위한 두 개 이상의 베어러를 통해 다중 레이어로 코딩된 데이터를 전송하기 위한 방법에 있어서, 상기 이기종망 중에서 고주파수 대역을 갖는 망을 통해 인핸스먼트 레이어를 전송하고, 저주파수 대역을 갖는 망을 통해 베이스 레이어를 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 데이터 전송 방법.
8. 두 개 이상의 이기종망을 통한 다중 데이터 전송 수행 중에 하나의 베어러를 통해서만 데이터를 전송하기 위해 다중 데이터 전송을 취소하는 방법으로서,

   사용자 단말기가 I-ACR로 베어러 변경 요청을 하는 단계;

   상기 I-ACR가 P-CSCF로 상기 사용자 단말기가 요청한 베어러 변경에 대한 정당성 여부의 판단을 요청하는 단계;

   상기 P-CSCF가 베어러 변경에 대한 정당성 여부를 판단하여, 그 결과를 상기 I-ACR로 전송하는 단계; 및

   상기 I-ACR가 상기 P-CSCF로부터 베어러 변경이 정당하다는 결과를 수신한 경우, 상기 I-ACR이 하나의 베어러를 제외한 나머지 베어러의 최고 전송률을 0Kbps로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 데이터 전송 취소 방법.

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