KR20100090362A

KR20100090362A - 이동통신 시스템에서 혼잡 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20100090362A
Application number: KR1020090009575A
Authority: KR
Inventors: 신진서
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2010-08-16

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 혼잡 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 전송 노드가 혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 수신 노드로 전송하는 과정과, 상기 전송 노드와 수신 노드 사이의 라우터가 두 노드 간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 감지하여 상기 GTP 메시지에 상기 감지 결과를 표시하는 과정과, 상기 수신 노드가 GTP 메시지를 수신하여 혼잡 상황 발생 여부를 확인하는 과정과, 상기 수신 노드가 상기 혼잡 상황 발생 여부를 나타내는 GTP 응답 메시지를 상기 전송 노드로 전송하는 과정을 포함하여, EPC(Evolved Packet core) 시스템에서 GTP 메시지를 통해 노드 간 경로상에 존재하는 혼잡 상황을 인지하여 상대 노드에게 알림으로써, 각 노드에서 상기 혼잡 상황 정보를 기반으로 호 관련 절차를 수행하여 특정 노드에 과부하가 발생하는 것을 제어하고, 각 노드의 부하를 균등적으로 맞출 수 있다.

EPC(Evolved Packet Core), ECN(Explicit Congestion Notification), 혼잡(congestion), 과부하 제어(overload balancing)

Description

이동통신 시스템에서 혼잡 제어 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING CONGESTION IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템에서 혼잡 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 EPC(Evolved Packet Core) 시스템에서 노드 간 혼잡 상황을 인지하여 혼잡을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 비동기 광대역 코드 분할 접속(Wideband Code Division Multiple Access) 시스템 및 단말 규격에 이어 차세대 이동 통신을 위한 표준화를 계속하고 있으며, EPC(Enhanced Packet Core)에 대한 구조와 관련 프로토콜 표준화를 진행 중에 있다.

도 1은 일반적인 EPC 시스템의 구조를 도시하고 있다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 EPC 시스템(100)에서 다수의 이동성 관리 앤티티(MME: Mobility Management Entity)(110)는 사용자 평면 베어러(user plane bearer)를 제공하기 위해 복수의 서빙 게이트웨이(S-GW: Serving GateWay)들 중 하나의 서빙 게이트웨이(S-GW)(120)를 선택하여 베어러를 생성 및 갱신한다. 또한, 상기 서빙 게이트웨이(S-GW)(120)는 3GPP 망 안에서의 이동성 관리를 위한 앵커포인트(anchor point)이며, PDN(Packet Data Network) 게이트웨이(P-GW)(130) 3GPP망과 non-3GPP 망과의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트(anchor point) 역할을 할 수 있다.

상기 3GPP 규격에서는 상기와 같은 EPC 시스템에서 현재 네트워크 노드(NE: Network Equipment) 간 과부하가 발생하더라도, 이를 제어할 수 있는 방안을 제공하지 않고 있으며, 두 네트워크 노드의 경로 상에 혼잡 상황이 발생하더라도 이를 인지할 수 있는 방안이 제공하지 않고 있다.

즉, 상기 EPC 시스템에서는 End-to-End 관점의 과부하 제어 및 부하 균등 기능을 제공할 수 없으며, 상기 이동성 관리 앤티티가 상기 서빙 게이트웨이(S-GW)와 PDN 게이트웨이(P-GW) 사이의 인터페이스인 S5/S8 인터페이스에 존재할 수 있는 네트워크 혼잡 상황을 인지할 수 없으므로, 상기 이동성 관리 앤티티에서 신규호 설정을 위해 선택한 서빙 게이트웨이와 PDN 게이트웨이 사이의 혼잡 상황으로 인해 상기 신규 호 설정 절차가 비정상으로 수행될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동통신 시스템에서 혼잡 제어 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 EPC(Evolved Packet core) 시스템에서 노드 간 혼잡 상황을 인지하여 혼잡을 제어하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 EPC(Evolved Packet core) 시스템에서 GTP 메시지를 통해 노드 간 경로상에 존재하는 혼잡 상황을 인지하여 상대 노드에게 알리는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 혼잡 제어 방법은, 전송 노드가 혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 수신 노드로 전송하는 과정과, 상기 전송 노드와 수신 노드 사이의 라우터가 두 노드 간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 감지하여 상기 GTP 메시지에 상기 감지 결과를 표시하는 과정과, 상기 수신 노드가 GTP 메시지를 수신하여 혼잡 상황 발생 여부를 확인하는 과정과, 상기 수신 노드가 상기 혼잡 상황 발생 여부를 나타내는 GTP 응답 메시지를 상기 전송 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 이동통신 시 스템에서 혼잡 제어 장치는, 혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 전송하는 전송 노드와, 상기 전송 노드와 상기 GTP 메시지의 수신 노드 사이에서 두 노드 간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 감지하여 상기 GTP 메시지에 상기 감지 결과를 표시하는 라우터와, 상기 감지 결과를 포함한 GTP 메시지를 수신하여 혼잡 상황 발생 여부를 확인하고, 상기 혼잡 상황 발생 여부를 나타내는 GTP 응답 메시지를 상기 전송 노드로 전송하는 상기 수신 노드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 혼잡 제어를 위한 노드의 방법은, GTP 메시지 전송 이벤트가 발생될 시, 혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 상대 노드로 전송하는 과정과, 상기 상대 노드로부터 응답 메시지를 수신하여 상기 노드와 상대 노드간의 경로 상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 확인하는 과정과, GTP 메시지가 수신될 시, 수신된 GTP 메시지를 분석하여 상기 노드와 상대 노드간의 혼잡 상황 발생 여부를 확인하고, 상기 혼잡 상황 발생 여부를 나타내는 응답 메시지를 상기 상대 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 혼잡 제어를 위한 노드 간 라우터의 방법은, 혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 수신하는 과정과, 상기 GTP 메시지의 송신 노드와 수신 노드 간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 감지하는 과정과, 상기 수신된 GTP 메시지에 상기 감지 결과를 표시하여 상기 수신 노드로 전송하는 과정을 포 함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 혼잡 제어를 위한 노드의 장치는, GTP 메시지 전송 이벤트가 발생될 시, 혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 상대 노드로 전송하고, 상기 상대 노드로부터 수신된 응답 메시지를 분석하여 상기 노드와 상대 노드간의 경로 상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 확인하고, GTP 메시지가 수신될 시, 수신된 GTP 메시지를 분석하여 상기 노드와 상대 노드간의 혼잡 상황 발생 여부를 확인하고, 상기 혼잡 상황 발생 여부를 나타내는 응답 메시지를 상기 상대 노드로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 6 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 혼잡 제어를 위한 노드 간 라우터의 장치는, 혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 수신하는 통신부와, 상기 GTP 메시지의 송신 노드와 수신 노드 간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 감지하고, 상기 수신된 GTP 메시지에 상기 감지 결과를 표시하여 상기 수신 노드로 전송하도록 제어하는 혼잡 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 EPC(Evolved Packet core) 시스템에서 GTP 메시지를 통해 노드 간 경로상에 존재하는 혼잡 상황을 인지하여 상대 노드에게 알림으로써, 각 노드에서 상기 혼잡 상황 정보를 기반으로 호 관련 절차를 수행하여 특정 노드에 과부하가 발생하는 것을 제어하고, 각 노드의 부하를 균등적으로 맞출 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명에서는 EPC(Evolved Packet core) 시스템에서 GTP 메시지를 통해 노드 간 경로상에 존재하는 혼잡 상황을 인지하여 상대 노드에게 알리는 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다.

이하 본 발명에서는 상기 EPC 시스템의 각 노드간의 경로상에 존재하는 네트워크 혼잡 상황을 인지하기 위하여, GTP 메시지의 IP 헤더에 포함된 필드 중 TCP의 혼잡 회피 기능을 위해 사용되고 있는 ECN(Explicit Congestion Notification) 필드를 이용한다. 특히, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 GTP 메시지의 IP 헤더에 포함된 ECN(201)필드를 ECT 필드(211)와 CE 필드(213)로 구분하여 이용한다. 여기서, 상기 ECT 필드(211)는 상대 노드로 혼잡 상황 발생 여부를 알려줄 것을 요청하기 위한 필드이며, 상기 CE 필드(213)는 라우터에서 혼잡 상황이 감지됨을 나타내기 위한 필드이다.

즉, 본 발명에 따라 GTP 메시지 전송 노드가 ECT 필드(211)를 1로 설정하여 수신 노드로 전송함으로써, 두 노드의 경로 상에 혼잡 상황이 발생했는지 여부를 알려줄 것을 상기 수신 노드로 요청하고, 상기 두 사이의 혼잡 상황을 감지하는 라우터가 상기 GTP 메시지의 CE 필드(213)를 1로 설정함으로써, 두 노드 간의 경로상에 혼잡 상황의 발생이 감지됨을 상기 수신 노드로 알린다.

또한, 본 발명에서는 상기 EPC 시스템의 각 노드간의 경로상에 존재하는 네트워크 혼잡 상황을 알리기 위하여, 3GPP TS29.274에서 정의하고 있는 동작 지시(Operation Indication) IE를 도 3에 도시된 바와 같이, 추가 정의하여 사용한다. 상기 도 3에서 S1-U CI(311), S11 CI(313), S5/S8 CI(315)는 본 발명에 따라 추가 정의된 혼잡 지시 비트(Congestion Indicator Bit)(301)로서, 상기 S1-U CI(311)는 서빙 게이트웨이(Serving GateWay; 이하 'S-GW'라 칭함)와 기지국(eNB)간의 경로상에 혼잡 상황이 발생됨을 나타내고 GTP-U 경로 관리(Path Management) 메시지를 통해 전송되며, 상기 S11 CI(313)는 S-GW와 이동성 관리 앤티티(Mobility Management Entity; 이하 'MME'라 칭함)간의 경로상에 혼잡 상황이 발생됨을 나타내고 모든 GTP-C 메시지와 GTP-U 경로 관리 메시지를 통해서 전송된다. 그리고, 상기 S5/S8 CI(315)는 S-GW와 PDN 게이트웨이(PDN GateWay; 이하 'P-GW'라 칭함)간의 경로상에 혼잡 상황이 발생됨을 나타내고 모든 GTP-C 메시지와 GTP-U 경로 관리 메시지를 통해서 전송된다.

즉, 본 발명에 따라 상기 CE 필드(213)가 1로 설정된 GTP 메시지를 수신한 수신 노드는, 상기 도 3에 도시된 바와 같은 동작 지시 IE의 혼잡 지시 비트(301)를 이용하여 어떤 경로상에 혼잡이 발생했는지 나타내는 GTP 응답 메시지를 상기 전송 노드로 전송한다.

그러면, 상술한 설명을 바탕으로 하기 도 4 내지 도 11을 참조하여 EPC 시스템의 각 노드들의 구성 및 동작 방법에 대해 상세히 살펴보기로 한다. 여기서, 상기 노드는 MME, S-GW 및 P-GW 각각을 가리키는 의미이며, 이하 설명은 각 노드들의 일반적인 구성을 가지고 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 EPC 시스템에서 각 노드의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 4를 참조하면, 각 노드는 통신부(400), 메시지 관리부(410), 제어부(420)를 포함하여 구성되며, 본 발명에 따라 상기 제어부(420)는 혼잡 제어부(422)를 포함하여 구성된다.

상기 통신부(400)는 상대 노드와 송수신되는 메시지를 처리하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 통신부(400)는 상대 노드로부터 수신되는 메시지를 상기 메시지 관리부(410)로 제공하고, 상기 메시지 관리부(410)로부터 제공되는 메시지를 해당 노드로 전송한다.

상기 메시지 관리부(410)는 송수신되는 메시지를 생성 및 분석하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 메시지 관리부(410)는 상기 통신부(400)로부터 제공되는 메시지를 분석하여 상기 제어부(420)로 제공하고, 상기 제어부(420)의 제어에 따라 메시지를 생성하여 상기 통신부(400)로 제공한다. 여기서, 상기 메시지 관리부(410)는 GTP 메시지 송신 시에 상기 제어부(402)의 제어에 따라 GTP 메시지의 IP 헤더에 포함된 ECT 필드를 '1'로 설정하여 상기 통신부(400)로 제공하며, 상기 GTP 메시지 수신 시에 상기 통신부(400)로부터 제공된 GTP 메시지의 IP 헤더에 포함된 CE 필드 의 값 혹은 동작 지시 IE의 혼잡 지시 비트의 값을 확인하여 상기 제어부(402)로 제공한다.

상기 제어부(420)는 상기 노드의 전반적인 동작을 제어 및 처리하며, 상기 혼잡 제어부(422)를 포함함으로써, 상기 메시지 관리부(410)에서 제공되는 메시지 분석 결과에 따라 노드간 혼잡 상황을 인식하여 상대 노드로 전송하기 위한 제어 및 처리를 수행하거나 해당 노드에 대한 과부하 제어 혹은 부하 균등 기능을 수행하기 위한 제어 및 처리를 수행한다.

도 5는 본 발명에 따른 EPC 시스템에서 네트워크 혼잡 상황을 감지하는 라우터의 불록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 5를 참조하면, 상기 라우터는 통신부(500), 메시지 관리부(510), 라우팅 제어부(520)를 포함하여 구성되며, 본 발명에 따라 상기 라우팅 제어부(520)는 혼잡 감지부(522)를 포함하여 구성된다.

상기 통신부(500)는 노드와 노드 간에 송수신되는 GTP 메시지를 인터페이싱한다.

상기 메시지 관리부(510)는 상기 노드와 노드 간에 송수신되는 GTP 메시지를 분석하여 목적 노드를 확인하고, 그 결과를 상기 라우팅 제어부(520)로 제공한다. 또한, 상기 메시지 관리부(510)는 상기 라우팅 제어부(520)의 제어에 따라 GTP 메 시지의 IP 헤더에 포함된 CE 비트를 '1'로 설정한다.

상기 라우팅 제어부(520)는 상기 메시지 관리부(510)에서 제공된 목적 노드에 따라 해당 GTP 메시지에 대한 최적의 경로를 결정한 후, 상기 해당 GTP 메시지가 상기 결정된 경로에 따라 라우팅되도록 상기 통신부(500)를 제어한다. 특히, 상기 라우팅 제어부(520)는 상기 메시지 관리부(510)의 메시지 분석 결과 라우팅할 GTP 메시지의 IP 헤더에 포함된 ECT 비트가 '1'로 설정된 경우, 혼잡 감지부(522)를 통해 상기 GTP 메시지의 송신 노드와 수신 노드 간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 감지하고, 혼잡 상황 발생이 감지된 경우 상기 GTP 메시지가 상기 혼잡 상황 발생이 감지됨을 나타내도록 상기 메시지 관리부(510)를 제어한다. 여기서, 상기 혼잡 감지부(522)는 상기 수신 노드로 전송해야할 패킷 량, 즉, 전송대기 중인 패킷 량이 기 설정된 임계 값 이상인 경우, 혼잡 상황이 발생하였음을 판단할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템의 특정 노드에서 GTP 메시지를 이용하여 네트워크 혼잡 상황을 인지하는 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 6을 참조하면, 상기 노드는 601단계에서 GTP 메시지 전송 이벤트가 발생되면, 603단계에서 전송할 GTP 메시지를 생성하고 생성된 GTP 메시지의 IP헤더에 ECT 비트를 '1'로 설정한 후, 605단계로 진행하여 상기 GTP 메시지를 상대 노드로 전송한다.

이후, 상기 노드는 607단계에서 기 설정된 소정 시간 이내에 상기 상대 노드 로부터 상기 GTP 메시지에 대한 응답 메시지가 수신되는지 검사한다. 상기 소정 시간 이내에 응답 메시지가 수신될 시, 상기 노드는 617단계로 진행하여 상기 응답 메시지에 포함된 동작 지시 IE의 혼잡 지시 비트 값을 확인하여 상기 상대 노드와의 경로 상에 혼잡 상황이 발생되었는지 판단한후, 하기 615단계로 진행한다. 여기서, 상기 노드는 상기 동작 지시 IE에서 상기 S1-U CI 비트 값이 1로 설정된 경우, S-GW와 기지국(eNB)간의 경로상에 혼잡 상황이 발생됨을 판단할 수 있고, 상기 S11 CI 비트 값이 1로 설정된 경우, S-GW와 MME간의 경로상에 혼잡 상황이 발생됨을 판단할 수 있다. 또한, 상기 노드는 상기 S5/S8 CI 비트 값이 1로 설정된 경우, S-GW와 P-GW간의 경로상에 혼잡 상황이 발생됨을 판단할 수 있다.

상기 소정 시간 이내에 응답 메시지가 수신되지 않을 시, 상기 노드는 609단계로 진행하여 상기 GTP 메시지를 상기 상대 노드로 재전송하고, 611단계에서 상기 상대 노드로부터 GTP 메시지에 대한 응답 메시지를 수신한 후, 613단계에서 상기 상대 노드와의 경로상에 혼잡 상황이 발생하였음을 인식한다. 여기서, 상기 노드는 GTP 메시지의 재전송이 발생되었으므로, 상기 수신된 응답 메시지에 포함된 동작 지시 IE의 혼잡 지시 비트 값과 관계 없이 상기 상대 노드와의 경로상에 혼잡 상황이 발생한 것으로 인식할 수 있다.

이후, 상기 노드는 615단계로 진행하여 상기 발생한 혼잡 상황을 반영하여 해당 노드에 대한 과부하 제어 및 부하 균등 기능을 수행하고, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템에서 노드 간에 존재하는 라우터에서 GTP 메시지를 이용하여 네트워크 혼잡 상황을 나타내는 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 7을 참조하면, 상기 라우터는 701단계에서 라우팅할 GTP 메시지가 수신되면, 703단계에서 상기 GTP 메시지의 IP 헤더를 분석하여 ECT 비트 값이 '1'로 설정되었는지 여부를 검사한다. 만일, 상기 ECT 비트 값이 '1'로 설정되지 않은 경우, 상기 라우터는 하기 709단계로 진행한다.

반면, 상기 ECT 비트 값이 '1'로 설정된 경우, 상기 라우터는 705단계에서 상기 GTP 메시지의 송신 노드와 상기 GTP 메시지의 수신 노드 간의 경로 상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 검사한다. 두 노드 간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되지 않았을 시, 상기 라우터는 하기 709단계로 진행한다.

반면, 상기 두 노드 간의 경로 상에 혼잡 상황이 발생되었을 시, 상기 라우터는 707단계로 진행하여 상기 GTP 메시지의 IP 헤더에 CE 비트를 '1'로 설정하고, 709단계에서 상기 GTP 메시지의 라우팅 경로를 설정하여 상대 노드로 전송한다.

이후, 상기 라우터는 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템의 특정 노드에서 GTP 메시지를 이용하여 네트워크 혼잡 상황을 알리는 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 8을 참조하면, 상기 노드는 801단계에서 GTP 메시지가 수신되면, 803단계로 진행하여 상기 GTP 메시지의 IP 헤더를 분석하여 CE 비트 값이 '1'로 설 정되었는지 여부를 검사한다. 만일, 상기 CE 비트 값이 '1'로 설정되지 않은 경우, 상기 노드는 하기 807단계로 진행한다.

반면, 상기 CE 비트 값이 '1'로 설정된 경우, 상기 노드는 상기 GTP 메시지를 전송한 노드와의 경로상에 혼잡 상황이 발생함을 판단하고, 805단계로 진행하여 상기 GTP 메시지에 대한 응답 메시지에 해당 경로상에 혼잡 상황이 발생됨을 나타내는 동작 지시 IE의 혼잡 지시 비트 값을 설정한다. 여기서, 상기 노드는 S-GW와 기지국(eNB)간의 경로상에 혼잡 상황이 발생된 경우, 상기 동작 지시 IE에서 S1-U CI 비트 값을 1로 설정하고, S-GW와 MME간의 경로상에 혼잡 상황이 발생된 경우, 상기 동작 지시 IE에서 S11 CI 비트 값을 1로 설정할 수 있다. 또한, 상기 노드는 S-GW와 P-GW간의 경로상에 혼잡 상황이 발생된 경우, 상기 동작 지시 IE에서 S5/S8 CI 비트 값을 1로 설정할 수 있다.

이후, 상기 노드는 807단계에서 응답 메시지를 상기 GTP 메시지를 전송한 상대 노드로 전송하고, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템에서 호 설정 시에 네트워크 혼잡 상황을 인지하기 위해 송수신되는 시그널링을 도시하고 있다.

상기 도 9를 참조하면, MME(900)는 910단계에서 호 설정을 위해 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 생성하여 S-GW(902)로 전송한다. 이때, 상기 MME(900)는 상기 세선 생성 요청 메시지의 IP 헤더에 ECT 비트 값을 설정함으로써, 각 노드간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 알려줄 것을 요청한다.

이후, 상기 세션 생성 요청 메시지를 수신한 상기 S-GW(902)는 상기 세션 생성 요청 메시지의 IP 헤더에 ECT 비트 값이 설정됨을 확인하고, 912단계에서 IP 헤더에 ECT 비트 값이 설정된 세션 생성 요청 메시지를 상기 P-GW(906)로 전송한다.

이때, 상기 S-GW(902)와 P-GW(906)의 경로 상에 존재하는 라우터(904)는 상기 세션 생성 요청 메시지의 IP 헤더에 ECT 비트가 설정된 것이 확인되면, 상기 S-GW(902)와 P-GW(906)의 경로가 현재 혼잡한 상황인지 여부를 판단하고, 혼잡한 상황일 경우 914단계에서 상기 세션 생성 요청 메시지의 IP 헤더에 CE 비트를 설정하여 상기 P-GW(906)로 전송한다.

그러면, 상기 P-GW(906)는 916단계에서 상기 세션 생성 요청 메시지에 CE 비트가 설정됨을 확인하여 상기 S-GW(902)와 P-GW(906)의 경로가 현재 혼잡한 상황임을 인식한 후, 세션 생성 응답 메시지에 상기 S-GW(902)와 P-GW(906)의 경로가 혼잡한 상황임을 나타내는 동작 지시 IE의 혼잡 지시 비트 값을 설정하고, 918단계로 진행하여 상기 세션 생성 응답 메시지를 상기 S-GW(902)로 전송한다. 즉, 상기 P-GW(906)는 세션 생성 응답 메시지에서 동작 지시 IE 중 S5/S8 CI 비트를 설정하여 상기 S-GW(902)로 전송함으로써 현재 S5/S8 Interface에서 혼잡 상황이 발생하고 있음을 S-GW(902)와 MME(900)에 다.

이후, 상기 P-GW(906)로부터 S5/S8 CI 비트가 설정된 세션 생성 응답 메시지를 수신한 S-GW(902)는 920단계에서 상기 S5/S8 CI 비트가 설정된 세션 생성 응답 메시지를 상기 MME(900)로 전송한다.

그러면, 상기 MME(900)는 수신한 세션 생성 응답 메시지에 S5/S8 CI 비트가 설정됨을 확인하여 상기 S5/S8 인터페이스에 해당하는 S-GW(902)와 P-GW(906)간의 경로상에 현재 혼잡 상황이 발생하고 있음을 인식할 수 있으며, 이에 따라 이후에 S-GW 혹은 P-GW를 선택할 시, 상기 혼잡 상황을 반영하여 과부하 제어 및 부하 균등 기능을 수행한다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템에서 호 관리 시에 네트워크 혼잡 상황을 인지하기 위해 송수신되는 시그널링을 도시하고 있다. 여기서는, 상대 노드가 정상동작 중인지 여부를 확인하기 위한 에코 메시지를 송수신하는 경우를 예로 들어 설명한다.

상기 도 10을 참조하면, S-GW(1000)는 P-GW(1004)와의 경로 관리(path management)를 위해 1010단계에서 IP Header에 ECT 비트가 설정된 에코 요청(Echo Request) 메시지를 P-GW(1004)로 전송한다. 이때, 상기 S-GW(1000)와 P-GW(1004)의 경로 상에 존재하는 라우터(1002)는 상기 에고 요청메시지의 IP 헤더에 ECT 비트가 설정된 것이 확인되면, 상기 S-GW(1000)와 P-GW(1002)의 경로가 현재 혼잡한 상황인지 여부를 판단하고, 혼잡한 상황일 경우 1012단계에서 상기 에코 요청 메시지의 IP 헤더에 CE 비트를 설정하여 상기 P-GW(1004)로 전송한다.

그러면, 상기 P-GW(1004)는 1014단계에서 상기 에코 요청 메시지에 CE 비트가 설정됨을 확인하여 상기 S-GW(1000)와 P-GW(1004)의 경로가 현재 혼잡한 상황임을 인식한 후, 에코 응답(Echo Response) 메시지에 상기 S-GW(1000)와 P-GW(1004)의 경로가 혼잡한 상황임을 나타내는 동작 지시 IE의 혼잡 지시 비트 값을 설정하 고, 1016단계로 진행하여 상기 에코 응답 메시지를 상기 S-GW(1000)로 전송한다. 즉, 상기 P-GW(1004)는 에코 응답 메시지에서 동작 지시 IE 중 S5/S8 CI 비트를 설정하여 상기 S-GW(1000)로 전송함으로써 현재 S5/S8 Interface에서 혼잡 상황이 발생하고 있음을 S-GW(1000)에 알린다.

이후, 상기 S-GW(1000)는 수신한 에코 응답 메시지에 S5/S8 CI 비트가 설정됨을 확인하여 상기 S5/S8 인터페이스에 해당하는 S-GW(1000)와 P-GW(1004)간의 경로상에 현재 혼잡 상황이 발생하고 있음을 인식할 수 있으며, 이에 따라 이후에 상기 혼잡 상황을 반영하여 과부하 제어 및 부하 균등 기능을 수행할 수 있다.

여기서, 상기 P-GW(1004)가 S-GW(1000)와의 경로 관리(path management)를 위해 에코 요청 메시지를 전송하는 경우를 나타내는 1020 단계 내지 1028단계의 동작은 상기 S-GW(1000)가 P-GW(1004)와의 경로 관리(path management)를 위해 에코 요청 메시지를 전송하는 경우를 나타내는 상기 1010단계 내지 1018단계와 동일하게 수행된다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템에서 재전송 발생 시에 네트워크 혼잡 상황을 인지하기 위해 송수신되는 시그널링을 도시하고 있다.

상기 도 11을 참조하면, MME(1100)는 1110단계에서 호 설정을 위해 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 생성하여 S-GW(1102)로 전송한다. 이때, 상기 MME(1100)는 상기 세선 생성 요청 메시지의 IP 헤더에 ECT 비트 값을 설정함으로써, 각 노드간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 알려줄 것을 요청한 다.

이후, 상기 세션 생성 요청 메시지를 수신한 상기 S-GW(1102)는 상기 세션 생성 요청 메시지의 IP 헤더에 ECT 비트 값이 설정됨을 확인하고, 1112단계에서 IP 헤더에 ECT 비트 값이 설정된 세션 생성 요청 메시지를 상기 P-GW(1106)로 전송한다.

이때, 상기 S-GW(1102)와 P-GW(1106)의 경로 상에 존재하는 라우터(1104)에서 혼잡 상황이 발생하여 상기 세션 생성 요청 메시지가 폐기되면, 상기 S-GW(1102)는 상기 세션 생성 요청에 대한 응답 메시지를 수신하지 못하게 된다. 즉, 상기 S-GW(1102)는 1114단계에서 기 설정된 시간(T3) 동안 세션 생성 응답 메시지가 수신되기를 기다렸다가 상기 기 설정된 시간 동안 세션 생성 응답 메시지가 수신되지 않으면, 1116단계에서 상기 ECT 비트값이 설정된 세션 생성 요청 메시지의 재전송을 수행한다.

여기서, 상기 S-GW(1102)와 P-GW(1106)의 경로 상에 존재하는 라우터(1104)는 상기 세션 생성 요청 메시지의 IP 헤더에 ECT 비트가 설정된 것을 확인하고, 상기 S-GW(1102)와 P-GW(1106)의 경로가 현재 혼잡한 상황인지 여부를 판단한다. 이때, 상기 S-GW(1102)와 P-GW(1106)의 경로가 혼잡하지 않은 상황일 경우 상기 라우터(1104)는 1118단계에서 상기 ECT 비트가 설정된 세션 생성 요청 메시지를 그대로 상기 P-GW(1106)로 전송한다.

그러면, 상기 P-GW(1106)는 상기 세션 생성 요청 메시지에 CE 비트가 설정되지 않았으므로, 상기 S-GW(1102)와 P-GW(1106)의 경로가 현재 혼잡하지 않은 상황 임을 인식한 후, 1120단계에서 세션 생성 응답 메시지를 상기 S-GW(1102)로 전송한다.

상기 P-GW(1106)로부터 세션 생성 응답 메시지를 수신한 S-GW(1102)는 상기 세션 생성 응답 메시지에는 S5/S8 CI 비트가 설정되지 않았으나, 상기 세션 생성 요청 메시지의 재전송이 수행되었으므로, 1122단계에서 상기 S-GW(1102)와 P-GW(1106)간의 경로상에 혼잡 상황이 발생하였음을 판단하여 세션 생성 응답 메시지에 S5/S8 CI 비트를 설정한다. 이후, 1124단계에서 상기 S-GW(1102)는 1124단계에서 상기 S5/S8 CI 비트가 설정된 세션 생성 응답 메시지를 상기 MME(1100)로 전송한다.

그러면, 상기 MME(1100)는 수신한 세션 생성 응답 메시지에 S5/S8 CI 비트가 설정됨을 확인하여 상기 S5/S8 인터페이스에 해당하는 S-GW(1102)와 P-GW(1106)간의 경로상에 현재 혼잡 상황이 발생함을 인식할 수 있으며, 이에 따라 이후에 S-GW 혹은 P-GW를 선택할 시, 상기 혼잡 상황을 반영하여 과부하 제어 및 부하 균등 기능을 수행한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 일반적인 EPC 시스템의 구조를 도시하고 있다.

도 2는 본 발명에 따른 EPC 시스템에서 GTP 메시지의 헤더 구조를 도시하는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 EPC 시스템에서 네트워크 혼잡 상황을 나타내는 GTP 메시지 구조를 도시하는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 EPC 시스템에서 각 노드의 블록 구성을 도시하는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 EPC 시스템에서 네트워크 혼잡 상황을 감지하는 라우터의 불록 구성을 도시하는 도면,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템의 특정 노드에서 GTP 메시지를 이용하여 네트워크 혼잡 상황을 인지하는 동작 절차를 도시하는 도면,

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템에서 노드 간에 존재하는 라우터에서 GTP 메시지를 이용하여 네트워크 혼잡 상황을 나타내는 동작 절차를 도시하는 도면,

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템의 특정 노드에서 GTP 메시지를 이용하여 네트워크 혼잡 상황을 알리는 동작 절차를 도시하는 도면,

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템에서 호 설정 시에 네트워크 혼잡 상황을 인지하기 위해 송수신되는 시그널링을 도시하는 도면,

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템에서 호 관리 시에 네트워크 혼잡 상황을 인지하기 위해 송수신되는 시그널링을 도시하는 도면, 및

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 EPC 시스템에서 재전송 발생 시에 네트워크 혼잡 상황을 인지하기 위해 송수신되는 시그널링을 도시하는 도면.

Claims

이동통신 시스템에서 혼잡 제어 방법에 있어서,

전송 노드가 혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 수신 노드로 전송하는 과정과,

상기 전송 노드와 수신 노드 사이의 라우터가 두 노드 간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 감지하여 상기 GTP 메시지에 상기 감지 결과를 표시하는 과정과,

상기 수신 노드가 GTP 메시지를 수신하여 혼잡 상황 발생 여부를 확인하는 과정과,

상기 수신 노드가 상기 혼잡 상황 발생 여부를 나타내는 GTP 응답 메시지를 상기 전송 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
이동통신 시스템에서 혼잡 제어 장치에 있어서,

혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 전송하는 전송 노드와,

상기 전송 노드와 상기 GTP 메시지의 수신 노드 사이에서 두 노드 간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 감지하여 상기 GTP 메시지에 상기 감지 결과를 표시하는 라우터와,

상기 감지 결과를 포함한 GTP 메시지를 수신하여 혼잡 상황 발생 여부를 확인하고, 상기 혼잡 상황 발생 여부를 나타내는 GTP 응답 메시지를 상기 전송 노드로 전송하는 상기 수신 노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
이동통신 시스템에서 혼잡 제어를 위한 노드의 방법에 있어서,

GTP 메시지 전송 이벤트가 발생될 시, 혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 상대 노드로 전송하는 과정과,

상기 상대 노드로부터 응답 메시지를 수신하여 상기 노드와 상대 노드간의 경로 상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 확인하는 과정과,

GTP 메시지가 수신될 시, 수신된 GTP 메시지를 분석하여 상기 노드와 상대 노드간의 혼잡 상황 발생 여부를 확인하고, 상기 혼잡 상황 발생 여부를 나타내는 응답 메시지를 상기 상대 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
이동통신 시스템에서 혼잡 제어를 위한 노드 간 라우터의 방법에 있어서,

혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 수신하는 과정과,

상기 GTP 메시지의 송신 노드와 수신 노드 간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 감지하는 과정과

상기 수신된 GTP 메시지에 상기 감지 결과를 표시하여 상기 수신 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
이동통신 시스템에서 혼잡 제어를 위한 노드의 장치에 있어서,

GTP 메시지 전송 이벤트가 발생될 시, 혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 상대 노드로 전송하고, 상기 상대 노드로부터 수신된 응답 메시지를 분석하여 상기 노드와 상대 노드간의 경로 상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 확인하고, GTP 메시지가 수신될 시, 수신된 GTP 메시지를 분석하여 상기 노드와 상대 노드간의 혼잡 상황 발생 여부를 확인하고, 상기 혼잡 상황 발생 여부를 나타내는 응답 메시지를 상기 상대 노드로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
이동통신 시스템에서 혼잡 제어를 위한 노드 간 라우터의 장치에 있어서,

혼잡 상황 여부를 알려줄 것을 요청하는 GTP 메시지를 수신하는 통신부와,

상기 GTP 메시지의 송신 노드와 수신 노드 간의 경로상에 혼잡 상황이 발생되었는지 여부를 감지하고, 상기 수신된 GTP 메시지에 상기 감지 결과를 표시하여 상기 수신 노드로 전송하도록 제어하는 혼잡 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.