KR20100096534A - 펨토 셀을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 ｌｂｏ 서비스 지원 방법 및 장치 - Google Patents

펨토 셀을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 ｌｂｏ 서비스 지원 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펨토 셀을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 로컬 브레이크아웃(LBO) 서비스 지원 방안에 관한 것으로서, 단말기가 코어 네트워크 사업자 이외의 사업자에 의해 운영될 수도 있는 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하기 위한 PDN 연결 요청 메시지를 펨토 셀 기지국에 전송하는 PDN 연결 요청 메시지 전송 단계, 상기 펨토 셀 기지국이 상기 수신한 PDN 연결 요청 메시지를 상기 LBO 베어러 형성을 제어하는 펨토 이동성 관리 엔티티에 전달하는 PDN 연결 요청 전달 단계 및 상기 PDN 연결 요청 메시지를 수신한 상기 펨토 이동성 관리 엔티티가 상기 단말기와 상기 펨토 PDN 게이트웨이와의 연결을 설정하여 상기 단말기와 상기 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하는 LBO 베어러 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법 및 장치에 관한 것이다.
펨토 셀 기지국, 로컬 브레이크아웃, fMME

Description

펨토 셀을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 ＬＢＯ 서비스 지원 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SUPPORTING LOCAL BREAKOUT SERVICE AT WIRELESS COMMUNICATION NETWORK COMPRISING FEMTO CELL}
본 발명은 펨토 셀을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 단말기가 펨토 셀 기지국에 접속된 경우, 데이터를 사업자 네트워크를 경유하지 않고 직접 데이터 네트워크에 전송하는 로컬 브레이크아웃 서비스를 지원하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
펨토 셀(Femto Cell)은 가정이나 사무실 등 옥내에 설치된 브로드 밴드 망을 통해 이동통신 코어 네트워크에 접속하는 초소형 이동통신 기지국이다. 펨토 셀은 실내 커버리지를 확대하고 통화 품질을 향상시키며 다양한 유무선 융합 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 다양한 장점을 가진다.
3GPP LTE(Long Term Evolution)에서는 eNB(evolved NodeB) 및 home eNB(home evolved NodeB, HeNB)라는 기지국을 정의한 바 있다. 이중 eNB는 일반적인 매크로 셀(macro cell)을 관장하는 매크로 기지국이며, home eNB는 펨토 셀을 관장하는 펨 토 기지국이다.
즉, 3GPP에서는 기존 매크로 기지국과 별도로 특정 사용자만 접속 할 수 있는 펨토 셀이 설치되는 환경을 고려하고 있다. 이때, 펨토 셀은 사용자 혹은 사업자에 의해서 커버리지 증대, 용량(capacity) 증대 혹은 기타 차별화된 서비스의 제공 등을 목적으로 설치될 수 있다. 펨토 셀의 서비스 커버리지는 최소 수 미터에서 최대 매크로 서비스 커버리지 정도까지 고려될 수 있다.
그런데, 종래에는 펨토 셀이 데이터 네트워크로 직접 연결이 가능함에도 불구하고, 펨토 셀에 접속한 단말기는 펨토 셀 기지국, 서빙 게이트웨이, PDN(Packet Data Network) 게이트웨이 등을 경유하는 전송 경로를 이용하여 데이터 네트워크에 접속해야 한다는 문제점이 존재하였다.
따라서, 펨토 셀에 접속한 단말기가 사업자 네트워크를 경유하지 않고 데이터를 직접 데이터 네트워크에 전송하는 로컬 브레이크 아웃 서비스에 대한 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 펨토 셀에 접속한 단말기에게 로컬 브레이크 아웃 서비스를 제공하여, 단말기에게 효율적인 데이터 전송 환경을 제공하는 무선 통신 네트워크 구조 및 이를 위한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 펨토 셀을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 로컬 브레이크아웃(LBO) 서비스 지원 방법은 단말기가 코어 네트워크 사업자 이외의 사업자에 의해 운영될 수도 있는 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하기 위한 PDN 연결 요청 메시지를 펨토 셀 기지국에 전송하는 PDN 연결 요청 메시지 전송 단계, 상기 펨토 셀 기지국이 상기 수신한 PDN 연결 요청 메시지를 상기 LBO 베어러 형성을 제어하는 펨토 이동성 관리 엔티티에 전달하는 PDN 연결 요청 전달 단계 및 상기 PDN 연결 요청 메시지를 수신한 상기 펨토 이동성 관리 엔티티가 상기 단말기와 상기 펨토 PDN 게이트웨이와의 연결을 설정하여 상기 단말기와 상기 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하는 LBO 베어러 형성 단계를 포함하며, 상기 펨토 셀 기지국이 상기 펨토 이동성 관리 엔티티와 상기 펨토 PDN 게이트웨이를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법은 펨토 셀 기지국이 코어 네트워크 사업자 이외의 사업자에 의해 운영될 수도 있는 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하기 위한 LBO 정보를 수신하는 LBO 정보 수신 단계, 상기 LBO 네트워크에서 상기 단말기로 전송되는 데이터 발생 시 펨토 PDN 게이트웨이가 상기 LBO 베어러 형성을 제어하는 펨토 이동성 관리 엔티티에게 상기 데이터의 수신을 보고하는 단계 및 상기 펨토 이동성 관리 엔티티가 상기 펨토 셀 기지국에게 상기 단말기의 페이징을 지시하면 상기 펨토 셀 기지국은 상기 수신한 LBO 정보를 이용하여 상기 단말기를 페이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 무선 통신 네트워크에서의 로컬 브레이크아웃(LBO) 서비스를 제공하는 펨토 셀은 단말기로부터 코어 네트워크 사업자 이외의 사업자에 의해 운영될 수도 있는 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하기 위한 PDN 연결 요청 메시지 수신 시 상기 PDN 연결 요청 메시지의 전달 경로를 식별하여 전달하는 펨토 셀 기지국, 상기 LBO 베어러 형성을 제어하며, 상기 PDN 연결 요청 메시지를 수신하고 상기 단말기와 펨토 PDN 게이트웨이와의 연결을 설정하여 상기 단말기와 상기 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하는 펨토 이동성 관리 엔티티, 상기 LBO 베어러를 통해 상기 단말기와 상기 LBO 네트워크를 연결하는 펨토 PDN 게이트웨이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 펨토 셀에 접속한 단말기는 데이터를 사업자 네트워크를 경유하지 않고 직접 데이터 네트워크에 전송하므로 단말기에게 효율적인 데이터 전송 환경을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예의 용어는 기본적으로 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템 규격에 따르기로 하지만 반드시 이에 한정되어 해석될 필요는 없다.
그리고 본 발명에서는 큰 혼동이 없는 경우 셀 또는 기지국은 동일한 의미로 사용될 수 있다. 이에 따라, 매크로 셀 또는 매크로 셀 기지국은 서로 동일한 의미로 사용될 수 있고, 마찬가지로 펨토 셀 또는 펨토 셀 기지국 역시 서로 동일한 의미로 사용될 수 있다.
또한 본 발명에서 기술되는 로컬 브레이크 아웃(Local Break Out, 이하 'LBO') 서비스는 단말기의 데이터가 사업자 네트워크를 통하지 않고, 직접 데이터 네트워크(또는 LBO 네트워크)로 전달되는 서비스를 의미한다.
그리고 본 발명의 LBO 네트워크는 코어 네트워크(사업자 네트워크 또는 Operator Network)와 이종인 모든 네트워크를 의미하며, 인터넷 또는 홈 서비스를 제공하는 서비스 네트워크 등이 그 예일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
우선, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 네트워크의 구조에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 네트워크는 셀룰러 시스템을 기반으로 하며, 상기 셀룰러 시스템 중 매크로 셀 기지국 및 펨토 셀 기지국들이 공존하 는 무선 통신 네트워크에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀 기지국 및 펨토 셀 기지국이 공존하는 무선 통신 네트워크의 구조를 도시하는 도면이다. 도 1에 따른 무선 통신 네트워크는 매크로 셀 기지국(110), 이동성 관리 엔티티(120), 서빙 게이트웨이(130), PDN 게이트웨이(140), 펨토 셀 기지국(150), 펨토 셀 기지국 게이트웨이(160), 단말기(170)를 포함할 수 있다. 그리고 도 1에서는 코어 네트워크(사업자 네트워크 또는 Operator Network)와 LBO 네트워크(Internet) 역시 도시한다.
매크로 셀 기지국(110)은 매크로 셀을 관장하는 기지국이다. 여기서 매크로 셀은 일반적인 셀룰라(Celluar) 시스템의 셀을 의미하고, 매크로 셀 기지국(110)은 상기 매크로 셀을 관리, 제어하는 기지국이지만 본 발명에서는 편의를 위해 동일한 의미로 사용될 수 있다.
매크로 셀 기지국(110)은 단말기(170)와 무선 채널을 통해 연결되며, 무선 자원을 제어한다. 예를 들어, 매크로 셀 기지국(110)은 매크로 셀 내 필요한 제어 정보를 시스템 정보로 생성하여 방송(Broadcasting)하거나, 또는 데이터나 제어 정보를 단말기(170)와 송수신하기 위하여 무선 자원을 할당할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 매크로 셀 기지국(110)은 단말기(170)로부터 현재 셀과 인접 셀들의 채널 측정 결과 정보를 취합하여 핸드 오버를 결정하고, 핸드 오버를 명령할 수 있다. 이를 위한 매크로 셀 기지국(110)은 무선 자원 관리와 관련된 라디오 자원 프로토콜(Radio Resource Protocol) 등의 제어 프로토콜을 구비한다.
이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, 'MME')(120)는 유휴 모 드(idle)의 단말기를 관리하고, PDN (Packet Data Network) 게이트웨이 및 서빙 게이트웨이를 선정한다. 이와 더불어 이동성 관리 엔티티는 로밍(Roaming) 및 인증(Authentication) 관련 기능을 수행한다. 그리고 상기 이동성 관리 엔티티(120)는 단말기(170)에서 발생하는 베어러 시그널을 처리한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이동성 관리 엔티티(120)는 LBO 정보 즉, 페이징 정보 및/또는(이하 동일하다) LBO 서비스 정보를 펨토 셀 기지국(220)에 전달할 수 있다.
서빙 게이트웨이(Serving Gateway)(130)는 기지국 사이의 핸드 오버 시, 또는 3GPP 무선망 사이 이동 시 이동성 앵커 역할을 수행한다.
PDN 게이트웨이(Packet Data Network Gateway)(140)는 단말기(170)의 IP 주소를 할당하고, 코어 망의 패킷 데이터 관련 기능을 수행하며, 3GPP 무선망과 non-3GPP 무선망 사이 이동 시 이동성 앵커 역할을 수행한다. 또한 상기 PDN 게이트웨이는 가입자에게 제공한 베어러 대역을 결정하고, 패킷 데이터에 대한 포워딩(Forwarding) 및 라우팅(Routing) 기능을 담당한다.
펨토 셀 기지국(150)은 무선망 제어기(도면에는 미도시)에 연결되어 이동성 관리 엔티티(120)와 같은 코어 네트워크에 연결되어 단말기(170)에게 이동통신 서비스를 제공한다. 여기서 펨토 셀은 CSG 셀(Closed Subscriber Group Cell)로 통용되기도 하는데, CSG 셀이란 그 셀에 액세스할 수 있도록 미리 등록된 특정 그룹(즉 CSG)에 속한 단말기들만 액세스 할 수 있는 셀을 지칭한다. 이와 같은 CSG 셀은 일반적으로 개인의 가정과 같이 협소한 지역에 설치되는 홈 셀이나, 기업 또는 특정 조직을 위해 넓은 지역에 설치되는 기업/지역 네트워크 셀일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 펨토 셀 기지국(150)은 자신에게 등록한 단말기에게만 이동통신 서비스를 제공하며, 자신이 서비스를 제공하는 특정 그룹의 식별 정보, 즉 CSG ID를 SIB(System Information Block)에 포함시켜 방송한다.
펨토 셀 기지국 게이트웨이(HeNB GW)(160)는 이동성 관리 엔티티(120)와 펨토 셀 기지국(150)을 연결하는 역할을 수행하며, 구현 방법에 따라 별도로 설치되지 않을 수도 있다.
단말기(170)는 매크로 셀 기지국(110) 또는 펨토 셀 기지국(150)을 통하여 코어 네트워크에 접속할 수 있다.
단말기(170)는 매크로 셀 기지국(110)에 접속한 경우, 매크로 셀 기지국(110), 서빙 게이트웨이(130), PDN 게이트웨이(140)를 경유하는 데이터 전송 경로(180)를 이용하여 LBO 네트워크(도면에서는 인터넷 네트워크)에 접속한다.
반면, 단말기(170)가 펨토 셀 기지국(150)에 접속한 경우, 펨토 셀 기지국(150), 서빙 게이트웨이(130), PDN 게이트웨이(140)를 경유하는 데이터 전송 경로(185)를 이용하여 LBO 네트워크에 접속한다. 즉, 단말기(170)는 코어 네트워크를 경유하여 LBO 네트워크에 접속한다. 그러나 이 경우에는 펨토 셀 기지국(150)에서 LBO 네트워크로 직접 연결이 가능(190)함에도 불구하고, 서빙 게이트웨이(130) 등의 코어 네트워크를 경유하여 우회하여야 한다는 문제점이 존재하였다. 따라서, 본 발명에서는 펨토 셀 기지국(150)에 접속한 단말기에게 로컬 브레이크 아웃 서비스를 제공하여 효율적인 데이터 전송 환경을 제공하고자 한다.
본 발명에서는 펨토 셀 기지국(150)의 로컬 브레이크아웃(Local Breakout) 서비스를 가능케 하는 펨토 셀 기지국(150)의 구조를 제시하고 이에 따른 제반 동작을 기술한다. 또한 본 발명에서는 큰 혼동이 없는 경우, 기지국과 셀을 서로 병행하여 사용하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 LBO 서비스를 제공하는 펨토 셀 기지국(또는 'LBO 펨토 셀', 이하 동일하다)(210)의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. LBO 펨토 셀 기지국(210)은 그 기능상 펨토 셀 기지국(220), 펨토 이동성 관리 엔티티(Femto Mobility Management Entity, 'f-MME')(230), 펨토 서빙 게이트웨이(f-SGW)(240), 펨토 PDN 게이트웨이(f-PGW)(250)로 분류할 수 있다.
도면에서는 LBO 펨토 셀 기지국(210)이 기능 블록들을 포함하는 구조를 예시로 도시하였지만 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 펨토 셀 기지국(220)이 나머지 기능 블록들을 포함하도록 구성(도 2b)하거나, 또는 모든 기능 블록들이 코어 네트워크의 연결 구조와 동일하게 연결되는 구조로 구성(도 2c)하는 것도 가능하다.
여기서 펨토 셀 기지국(220), 펨토 서빙 게이트웨이(f-SGW)(240), 펨토 PDN 게이트웨이(f-PGW)(250)와 각각 도 1에서 도시한 펨토 셀 기지국(150), 서빙 게이트웨이(130), PDN 게이트웨이(140)의 기능이 중복되는 부분에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
펨토 셀 기지국(220)은 단말기(170)로부터 전송되는 NAS 메시지를 수신하고, 이를 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)와 펨토 이동성 관리 엔티티(230)로 선택적으로 전송한다. 상기 펨토 셀 기지국(220)의 선택적 NAS 메시지에 대한 사항 은 후술하도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 펨토 셀 기지국(220)은 이동성 관리 엔티티(120)로부터 전송되는 LBO 정보를 수신하고, 이를 이용하여 유휴 모드에 진입한 단말기를 페이징한다.
펨토 이동성 관리 엔티티(230)는 유휴 모드(idle mode)에 진입한 단말기에 대한 페이징(paging)을 지시하거나, LBO에 사용되는 베어러의 생성, 변경, 삭제 등에 대한 LBO 베어러 관리 및 제어 기능을 수행한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)가 펨토 셀 기지국(220)으로 LBO 정보를 전송하는 방법을 도시하는 도면이다.
본 발명의 LBO 정보는 단말 페이징 정보 및 LBO 서비스 정보를 포함할 수 있다. 여기서 단말 페이징 정보는 단말기 ID 인덱스 값(UE ID Index Value), 단말 관련 페이징 DRX(UE Specific Paging DRX(Discrete Reception)) 등의 정보를 포함한다. 그리고 LBO 서비스 정보는 LBO 베어러 서비스 품질(LBO Bearer QoS) 정보 등을 포함한다.
코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)는 케이스 1 내지 케이스 3의 방법을 이용하여 LBO 정보를 펨토 셀 기지국(220)으로 전송할 수 있다. 우선, 케이스 1은 이동성 관리 엔티티(120)가 펨토 셀 기지국(220)에 단말기 관련 정보를 최초로 전송하는 경우, LBO 정보를 동시에 전송하는 방법이다. 케이스 2는 펨토 셀 기지국(220)의 요청에 의해 이동성 관리 엔티티(120)가 LBO 정보를 전송하는 방법이다. 그리고 케이스 3은 단말기(170)의 요청에 의해 이동성 관리 엔티티(120)가 LBO 정 보를 전송하는 방법이다.
우선, 케이스 1의 경우에 대하여 설명하도록 한다. 이를 위하여 단말기(170)는 RRC 설정이 완료된 경우, S310 단계에서 RRC 설정 완료 메시지(Radio Resource Control Setup Complete)를 펨토 셀 기지국(220)으로 전송한다. 그러면, 펨토 셀 기지국(220)은 S320 단계에서, S1AP 초기 단말 메시지(Initial UE Message)를 이동성 관리 엔티티(120)에 전송한다. 여기서 상기 S1AP는 기지국 레벨에서 코어 레벨로 전송되는 메시지를 의미한다.
상기 S1AP 초기 단말 메시지를 수신한 이동성 관리 엔티티(120)는 S370 단계에서 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지(Initial Context Setup Request)를 통해 단말 페이징 정보 및 LBO 서비스 정보를 펨토 셀 기지국(220)에 전달한다.
케이스 2의 경우, 우선 단말기(170)는 RRC 설정 완료 시, S330 단계에서 RRC 설정 완료 메시지를 펨토 셀 기지국(220)에 전송한다. 그리고 펨토 셀 기지국(220)은 필요 시, 이동성 관리 엔티티(120)에 단말기 LBO 컨텍스트 요청 메시지(UE LBO Context Request)를 별도로 전송하거나, 또는 이동성 관리 엔티티(120)에 전송하는 다른 메시지에 단말기 LBO 컨텍스트 요청 지시자(UE LBO Context Request Indicator)를 추가하는 방법으로 이동성 관리 엔티티(120)에게 LBO 정보를 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 이동성 관리 엔티티(120)는 S370 단계에서 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지(Initial Context Setup Request)를 통해 단말 페이징 정보 및 LBO 서비스 정보를 펨토 셀 기지국(220)에 전달한다.
케이스 3의 경우, 단말기(170)는 RRC 설정 완료 시, S330 단계에서 RRC 설정 완료 메시지를 펨토 셀 기지국(220)에 전송한다. 이 경우, 단말기(170)는 이동성 관리 엔티티(120)에 단말기 NAS LBO 컨텍스트 요청 메시지(UE LBO Context Request)를 별도로 전송하거나, 또는 이동성 관리 엔티티(120)에 전송하는 다른 메시지에 단말기 LBO 컨텍스트 요청 지시자(UE LBO Context Request Indicator)를 추가하는 방법으로 이동성 관리 엔티티(120)에게 LBO 정보를 요청할 수 있다. 여기서 상기 NAS(Non Access Stratum)은 단말기 레벨에서 코어 레벨로 전송되는 메시지를 의미한다.
상기 LBO 컨텍스트 요청을 수신한 이동성 관리 엔티티(120)는 S370 단계에서 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지(Initial Context Setup Rerquest)를 통해 단말 페이징 정보 및 LBO 서비스 정보를 펨토 셀 기지국(220)에 전달한다.
도 4a는 LBO 서비스를 제공하기 위해, 단말기(170)의 LBO 서비스 관련 NAS(Non-Access Stratum) 메시지가 펨토 이동성 관리 엔티티(230)로 전달되는 방법을 도시하는 도면이다.
이를 위해, 단말기(170)는 펨토 셀 기지국(220)과 제어 신호를 주고받는 RRC 메시지에 MME 셀렉터 파라미터(MME Selector Parameter)를 추가한다. 그리고 단말기(170)는 S410 단계에서, NAS 메시지를 포함하는 RRC 메시지를 펨토 셀 기지국(220)에 전송한다. 그러면 펨토 셀 기지국(220)은 상기 MME 셀렉터 파라미터를 이용하여 수신된 NAS 메시지를 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)와, 펨토 이동성 관리 엔티티(230) 중 어느 엔티티로 전달해야 하는지 여부를 판단할 수 있다. 이에 대한 구체적인 과정이 도 4b에 도시된다.
도 4b는 수신한 NAS 메시지를 전송할 이동성 관리 엔티티를 결정하는 펨토 셀 기지국(220)의 동작 과정을 도시하는 도면이다.
우선, 펨토 셀 기지국(220)은 S420 단계에서 단말기(170)로부터 NAS 메시지를 수신한다. 그리고 펨토 셀 기지국(220)은 S430 단계에서 RRC 메시지의 MME 셀렉터가 로컬로 설정되었는지 여부를 확인한다.
만약, RRC 메시지의 MME 셀렉터가 로컬로 설정되었다면, 펨토 셀 기지국(220)은 S440 단계로 진행하여 수신한 NAS 메시지를 펨토 이동성 관리 엔티티(230)로 전달한다. 그러나 RRC 메시지의 MME 셀렉터가 로컬로 설정되지 않은 경우라면, 펨토 셀 기지국(220)은 S450 단계로 진행하여 수신한 NAS 메시지를 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)로 전달한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라, 단말기(170)가 펨토 셀 기지국(220)을 통해 LBO 서비스를 요청하고 LBO 네트워크(590)에 접속하여 LBO 서비스를 제공받는 과정을 도시하는 순서도이다. 이 경우, 상기 LBO 네트워크(590)는 코어 네트워크 사업자 이외의 사업자에 의해 운영되는 인터넷 망, 홈 네트워크, 사설 기업망 등을 의미할 수 있다.
도 5에서는 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)가 도 3에 기술된 케이스 1의 경우에 따라 단말 페이징 정보 및 LBO 서비스 정보를 펨토 셀 기지국(220)에 전달하는 것을 가정한다.
우선, 단말기(170)는 S505 단계에서 펨토 셀 기지국(220)과 RRC 연결 완료와 동시에, 코어 네트워크와의 라디오 베어러를 형성하기 위한 NAS 서비스 요청 메시 지(Service Request)를 펨토 셀 기지국(220)으로 전송한다. 그러면, 펨토 셀 기지국(220)은 S510 단계에서, 상기 NAS 서비스 요청 메시지를 포함하는 S1AP 초기 단말 메시지를 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)로 전송한다.
그러면, 상기 이동성 관리 엔티티(120)는 S515 단계에서, 펨토 셀 기지국(220)에 LBO 정보 즉, 페이징 정보와 LBO 서비스 정보를 포함하는 S1AP 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지(Initial Context Setup Request)를 전송한다. 그리고 S520 단계에서, 단말기(170)와 펨토 셀 기지국(220) 사이에 RRC 재구성이 수행되고, S525 단계에서 펨토 셀 기지국(220)이 S1AP 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지(Initial Context Setup Response)를 이동성 관리 엔티티(120)로 전송한다. 상기 S520 단계 및 S525 단계를 통해 단말기(170)와 코어 네트워크 사이의 데이터 통신을 위한 베어러(Bearer)가 설정된다.
그 다음으로, 단말기(170)는 LBO 네트워크(590)와 베어러를 형성하기 위해, S530 단계에서 LBO 서비스를 요청하는 NAS PDN 연결 요청 메시지(NAS PDN Connectivity Request)를 펨토 셀 기지국(220)에 전송한다. 상기 PDN 연결 요청 메시지는 펨토 PDN 게이트웨이(250)와의 베어러 설정을 위한 메시지이다. 이 경우, 단말기는 RRC 메시지의 MME 셀렉터 파라미터를 로컬로 설정한다.
그러면 펨토 셀 기지국(220)은 로컬로 설정된 MME 셀렉터 파라미터를 확인하고, 상기 수신한 NAS PDN 연결 요청 메시지를 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)로 전송하지 않고, 펨토 이동성 관리 엔티티(230)에 전달한다. 그러면, 펨토 이동성 관리 엔티티(230)는 S535 단계에서 단말기(170)와 펨토 PDN 게이트웨 이(250)와의 연결을 설정한다. 그러면 단말기(170)와 LBO 네트워크(590) 사이의 데이터 통신을 위한 LBO 베어러(LBO Bearer)가 생성된다.
이후, 단말기(170)는 S540 단계에서 펨토 셀 기지국(220)과의 RRC 재구성을 통해 단말기(170)의 베어러를 업데이트한다. 이 경우, 펨토 이동성 관리 엔티티(230)는 LBO 베어러 관련 NAS 메시지를 단말기(170)에 전달할 수 있다.
상기의 과정이 완료되면, 단말기(170)는 LBO 네트워크(590)에 접속하여 데이터를 송수신할 수 있다. 이 경우, 단말기(170)에서 코어 네트워크로 연결되는 베어러 또는 단말기(170)에서 LBO 네트워크(590)로 연결되는 베어러는 각각 고유의 베어러 ID를 가진다. 따라서, 펨토 셀 기지국(220)은 상기 베어러 ID를 이용하여 코어 네트워크로 전송할 데이터와 LBO 네트워크로 전송할 데이터를 식별할 수 있다.
도 6은 펨토 셀 기지국(220)이 유휴 모드에 진입한 단말기(170)에게 LBO 네트워크(590)로부터 전송되는 데이터를 전송하는 과정을 도시하는 도면이다.
단말기(170)가 LBO 베어러를 형성한 후 유휴 모드(Idle Mode)로 진입하면, 상기 LBO 베어러는 연결이 해제된다. 따라서, LBO 네트워크(590)로부터 상기 단말기(170)에게 전송할 데이터가 발생하면 상기 해제된 LBO 베어러를 재설정할 필요가 있다. 이를 위한 과정이 도 6에서 기술된다.
우선, 펨토 PDN 게이트웨이(250)는 S610 단계에서, LBO 네트워크(590)로부터 전송되는 데이터를 수신한다. 그러면 펨토 PDN 게이트웨이(250)는 단말기(170)로 전송할 데이터가 발생하였음을 펨토 이동성 관리 엔티티(230)에게 보고한다. 그러면 상기 펨토 이동성 관리 엔티티(230)는 펨토 셀 기지국(220)에게 단말기 페이 징 및 LBO 베어러 설정 준비를 지시한다. 이 경우, 펨토 셀 기지국(220)은 도 5의 S515 단계에서 수신한 단말기 페이징 정보로부터 단말기 ID 인덱스 값(UE ID Index Value)과 단말 관련 페이징 DRX(UE Specific Paging DRX) 값을 확인할 수 있으므로, 단말기(170)에 대한 페이징을 수행할 수 있다.
그러면 단말기 페이징 지시를 수신한 펨토 셀 기지국(220)은 S630 단계에서 단말기(170)를 페이징한다. 이 경우, 단말기(170)는 상기 수신한 페이징이 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)와 펨토 이동성 관리 엔티티(230) 중 어느 엔티티로부터 전송된 것인지 알 수 없다. 따라서, 단말기(170)는 S640 단계에서 NAS 서비스 요청 메시지를 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)로 전송한다. 그러면 상기 이동성 관리 엔티티(120)는 S650 단계에서 S1AP 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지를 펨토 셀 기지국(220)에 전송하여 코어 네트워크에서 사용되는 베어러 설정을 요청한다.
그러면, 펨토 셀 기지국(220)은 S660 단계에서, RRC 재구성을 통해 단말기(170)의 라디오 베어러를 재설정한다. 이 경우, 펨토 셀 기지국(220)은 단말기(170)와 코어 네트워크 사이에 연결된 베어러, 및 단말기(170)와 LBO 네트워크 사이에 연결된 LBO 베어러 모두에 대한 라디오 베어러를 재설정한다. 이후, 펨토 셀 기지국(220)은 S670 단계에서 S1AP 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지를 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)로 전송하여 단말기(170)에 대한 컨텍스트 설정이 완료되었음을 보고한다.
그러면 단말기(170)는 S680 단계에서, 상기 재설정된 LBO 네트워크(590)와의 베어러를 통해 LBO 네트워크(590)로부터 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시 된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀 기지국 및 펨토 셀 기지국이 공존하는 무선 통신 네트워크의 구조를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LBO 서비스를 제공하는 펨토 셀 기지국(210)의 내부 구조를 도시하는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티(120)가 펨토 셀 기지국(220)으로 LBO 정보를 전송하는 방법을 도시하는 도면.
도 4a는 LBO 서비스를 제공하기 위해, 단말기(170)의 LBO 서비스 관련 NAS(Non-Access Stratum) 메시지가 펨토 이동성 관리 엔티티(230)로 전달되는 방법을 도시하는 도면.
도 4b는 수신한 NAS 메시지를 전송할 이동성 관리 엔티티를 결정하는 펨토 셀 기지국(220)의 동작 과정을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라, 단말기(170)가 펨토 셀 기지국(220)을 통해 LBO 서비스를 요청하고 LBO 네트워크(590)에 접속하여 LBO 서비스를 제공받는 과정을 도시하는 순서도.
도 6은 펨토 셀 기지국(220)이 유휴 모드에 진입한 단말기(170)에게 LBO 네트워크(590)로부터 전송되는 데이터를 전송하는 과정을 도시하는 도면.

Claims (17)

  1. 펨토 셀을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 로컬 브레이크아웃(LBO) 서비스 지원 방법에 있어서,
    단말기가 코어 네트워크와 이종인 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하기 위한 PDN 연결 요청 메시지를 펨토 셀 기지국에 전송하는 PDN 연결 요청 메시지 전송 단계;
    상기 펨토 셀 기지국이 상기 수신한 PDN 연결 요청 메시지를 상기 LBO 베어러 형성을 제어하는 펨토 이동성 관리 엔티티에 전달하는 PDN 연결 요청 전달 단계; 및
    상기 PDN 연결 요청 메시지를 수신한 상기 펨토 이동성 관리 엔티티가 상기 단말기와 상기 펨토 PDN 게이트웨이와의 연결을 설정하여, 상기 단말기와 상기 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하는 LBO 베어러 형성 단계를 포함하며,
    상기 펨토 셀 기지국이 상기 펨토 이동성 관리 엔티티와 상기 펨토 PDN 게이트웨이를 구비하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 PDN 연결 요청 메시지 전송 단계 이전에,
    상기 펨토 셀 기지국이 상기 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티로부터 상기 LBO 베어러 형성을 위한 LBO 정보를 수신하는 LBO 정보 수신 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 LBO 정보 수신 단계는,
    상기 펨토 셀 기지국의 요청에 의해, 상기 LBO 정보가 상기 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티에서 상기 펨토 셀 기지국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 LBO 정보 수신 단계는,
    상기 단말기의 요청에 의해, 상기 LBO 정보가 상기 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티에서 상기 펨토 셀 기지국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 LBO 정보는,
    상기 단말기의 페이징 정보 또는 LBO 서비스 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단말기의 페이징 정보는 단말기 ID 인덱스 값 및 단말 페이징 DRX를 포함하며,
    상기 LBO 서비스 정보는 LBO 베어러 서비스 품질을 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 단말기의 유휴 모드 진입 후, 상기 LBO 네트워크에서 상기 단말기로 전송되는 데이터 발생 시, 상기 펨토 셀 기지국이 상기 단말기를 페이징 하는 페이징 단계; 및
    상기 페이징을 수신한 상기 단말기가 상기 LBO 베어러를 재설정하는 LBO 베어러 재설정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 페이징 단계는,
    상기 펨토 PDN 게이트웨이가 상기 LBO 네트워크에서 상기 단말기로 전송되는 데이터 수신 시, 상기 펨토 이동성 관리 엔티티에게 상기 데이터 수신을 보고하는 단계; 및
    상기 펨토 이동성 관리 엔티티로부터 상기 단말기의 페이징 지시를 수신한 상기 펨토 셀 기지국이 상기 단말기를 페이징하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 LBO 베어러 재설정 단계는,
    상기 단말기가 서비스 요청 메시지를 상기 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티로 전송하는 단계;
    상기 서비스 요청에 대응하여 상기 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티로부터 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지를 수신한 상기 펨토 셀 기지국이, 상기 단말기와 RRC 재구성을 수행하고 상기 LBO 베어러를 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 PDN 연결 요청 메시지 전송 단계는,
    상기 단말기가, 상기 PDN 연결 요청 메시지가 상기 펨토 이동성 관리 엔티티에 전달되도록 RRC 메시지에 포함된 MME 셀렉터 파라미터를 설정하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 PDN 연결 요청 메시지 전송 단계 이전에,
    상기 단말기가 상기 코어 네트워크와의 라디오 베어러를 형성하는 라디오 베어러 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  12. 펨토 셀을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 로컬 브레이크아웃(LBO) 서비스 지원 방법에 있어서,
    펨토 셀 기지국이 코어 네트워크와 이종인 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하기 위한 LBO 정보를 수신하는 LBO 정보 수신 단계;
    상기 LBO 네트워크에서 상기 단말기로 전송되는 데이터 발생 시, 펨토 PDN 게이트웨이가 상기 LBO 베어러 형성을 제어하는 펨토 이동성 관리 엔티티에게 상기 데이터의 수신을 보고하는 단계; 및
    상기 펨토 이동성 관리 엔티티가 상기 펨토 셀 기지국에게 상기 단말기의 페이징을 지시하면, 상기 펨토 셀 기지국은 상기 수신한 LBO 정보를 이용하여 상기 단말기를 페이징하는 단계를 포함하며,
    상기 펨토 셀 기지국이 상기 펨토 이동성 관리 엔티티와 상기 펨토 PDN 게이트웨이를 구비하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스 지원 방법.
  13. 무선 통신 네트워크에서의 로컬 브레이크아웃(LBO) 서비스를 지원하는 LBO 펨토 셀에 있어서,
    단말기로부터 코어 네트워크와 이종인 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하기 위한 PDN 연결 요청 메시지 수신 시 상기 PDN 연결 요청 메시지의 전달 경로를 식별하여 전달하는 펨토 셀 기지국;
    상기 LBO 베어러 형성을 제어하며, 상기 PDN 연결 요청 메시지를 수신하고 상기 단말기와 펨토 PDN 게이트웨이와의 연결을 설정하여 상기 단말기와 상기 LBO 네트워크와의 LBO 베어러를 형성하는 펨토 이동성 관리 엔티티;
    상기 LBO 베어러를 통해 상기 단말기와 상기 LBO 네트워크를 연결하는 펨토 PDN 게이트웨이를 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스를 제공하는 펨토 셀.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 펨토 셀 기지국은 상기 코어 네트워크의 이동성 관리 엔티티로부터 상기 LBO 베어러 형성을 위한 LBO 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스를 제공하는 펨토 셀.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 LBO 정보는 상기 펨토 셀 기지국의 요청에 의해 전송되는 것을 특징으로 하는 컬 브레이크아웃 서비스를 제공하는 펨토 셀.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 LBO 정보는 상기 단말기의 요청에 의해 전송되는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스를 제공하는 펨토 셀.
  17. 제14항에 있어서, 상기 단말기의 유휴 모드 진입 후 상기 LBO 네트워크에서 상기 단말기로 전송되는 데이터 발생 시,
    상기 펨토 이동성 관리 엔티티는 상기 펨토 셀 기지국에 상기 단말기의 페이징을 지시하고,
    상기 펨토 셀 기지국은 상기 수신한 LBO 정보를 이용하여 상기 단말기를 페이징하고, 상기 페이징한 단말기와 RRC 재구성을 수행하여 상기 LBO 베어러를 재설정하는 것을 특징으로 하는 로컬 브레이크아웃 서비스를 제공하는 펨토 셀.
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