KR20100119477A

KR20100119477A - Ｐｄｎ 게이트웨이 기능을 가지도록 확장된 펨토 기지국을 포함하는 네트워크 구조에서 효율적인 로컬 ｉｐ 액세스 데이터 경로의 설정을 지원하는 방법과 절차 및 장치

Info

Publication number: KR20100119477A
Application number: KR1020090098994A
Authority: KR
Inventors: 조성연; 최성호; 배범식; 임채권
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2010-11-09
Also published as: KR101648523B1

Abstract

PDN 게이트웨이 기능을 가지도록 확장된 펨토 기지국을 포함하는 네트워크 구조에서 로컬 IP 액세스를 지원할 때, 로컬 IP 액세스를 위한 데이터 패스를 단말의 상태에 따라서 변경할 수 있다. 따라서 서빙 게이트웨이의 위치와 관계없이 단말의 active 상태일 때는 효율적인 데이터 패스를 이용할 수 있도록 하고, 단말이 idle 상태일 때는 페이징을 받을 수 있도록 데이터 패스를 재설정한다

femto 기지국, local IP access, local breakout, local PDN gateway, HeNB

Description

ＰＤＮ 게이트웨이 기능을 가지도록 확장된 펨토 기지국을 포함하는 네트워크 구조에서 효율적인 로컬 ＩＰ 액세스 데이터 경로의 설정을 지원하는 방법과 절차 및 장치{a communication system for a femtocell enhanced with PDN gateway functionality to provide efficient data path and paging, and a method thereof}

본 발명은 LTE 펨토 (femto) 기지국을 지원하는 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 단말이 LTE 펨토 기지국을 사용하는 경우, 펨토 기지국을 PDN 게이트웨이 기능을 가지도록 확장함으로써 local IP access를 효율적으로 지원하기 위한 통신 시스템의 구조 및 방법에 관한 것이다.

펨토 기지국(Femto cell)은 가정이나 사무실 등 옥내에 설치된 브로드 밴드 망을 통해 이동통신 코어 네트워크에 접속하는 초소형 이동통신 기지국이다. 펨토 기지국은 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 펨토 기지국이다.

3GPP에서는 기존 매크로 기지국과 별도로 특정 사용자만 접속 할 수 있는 펨토 기지국이 설치되는 환경을 고려하고 있다. 펨토 기지국은 사용자 혹은 사업자에 의해서 커버리지 증대, 용량(capacity) 증대 혹은 기타 차별화된 서비스의 제공 등을 목적으로 설치될 수 있다. 펨토 기지국의 서비스 커버리지는 최소 수 미터에서 최대 매크로 서비스 커버리지 정도까지 고려될 수 있다.

그런데, 종래에는 펨토 기지국이 데이터 네트워크로 직접 연결이 가능함에도 불구하고, 펨토 기지국에 접속한 단말은 펨토 기지국, 매크로 서빙 게이트웨이, 매크로 PDN(Packet Data Network) 게이트웨이 등을 경유하는 전송 경로를 이용하여 데이터 네트워크에 접속해야 한다는 문제점이 존재하였다.

따라서, 펨토 기지국에 접속한 단말기가 사업자 네트워크를 경유하지 않고 데이터를 직접 데이터 네트워크에 전송하는 로컬 IP Access 서비스에 대한 필요성이 대두되었고, 이러한 필요성을 효율적으로 충족시키기 위해서는 펨토 기지국이 로컬 PDN 게이트웨이(120)를 포함하도록 기능이 확장되어야할 필요성이 대두되었다.

PDN 게이트웨이 기능을 가지도록 확장된 펨토 기지국을 포함하는 네트워크 구조에서 로컬 IP 액세스를 지원할 때, 단말로부터 로컬 IP 액세스 네트워크로의 데이터 패스는 serving 게이트웨이의 위치에 따라 결정된다. 특히, 펨토 기지국이 serving 게이트웨이의 기능을 가지고 있지 않다면, 로컬 IP 액세스 네트워크로의 데이터 패스는 항상 '단말-펨토 기지국-serving 게이트웨이-펨토 기지국 상의 로컬 PDN 게이트웨이'로 구성된다. 이러한 데이터 패스가 '단말-팸토 기지국- 펨토 기지국 상의 로컬 PDN 게이트'로 연결된다면, 효율적인 데이터 패스가 생성될 수 있다.

그러나 위와 같이 '단말-팸토 기지국- 펨토 기지국 상의 로컬 PDN 게이트'의 연결로 데이터 패스가 구성된 상태에서 단말이 idle 모드로 전환되면, 단말 스스로 active 모드로 전환하기 전까지는 데이트의 수신이 불가능하게 된다. 그 이유는 idle 상태인 단말에 목적지로 전송되어 오는 데이터를 버퍼링하면서 이동성 관리 엔티티인 MME(Mobility Management Entity)에게 단말이 받아야 하는 메시지가 있음을 알려서 MME로 하여금 단말을 active 상태로 전환하도록 trigger하는 기능을 수행하는 serving 게이트웨이가 데이트 패스상에 존재하지 않기 때문이다.

그리고 '단말-팸토 기지국- 펨토 기지국 상의 로컬 PDN 게이트'의 연결로 데이터 패스가 구성되었을 때 단말이 idle 모드로 전환되면, idle 상태인 단말을 목적지로 전송되는 데이터를 버퍼링하면서 이동성 관리 엔티티인 MME(Mobility Management Entity)에게 단말이 받아야 하는 메시지가 있음을 알려 MME로 하여금 단말을 active 상태로 전환시키는 페이징을 전송하도록 제어하는 서빙 게이트웨이가 데이트 패스상에 존재하지 않기 때문에 단말이 스스로 active 모드로 전환하기 전까지는 데이터의 수신이 불가능하게 된다는 문제점이 발생한다.

또한 '단말-팸토 기지국- 펨토 기지국 상의 로컬 PDN 게이트웨이'에서 데이터 패스의 효율화와 함께 '단말-펌토기지국-MME-서빙게이트웨이-펨토 기지국 상의 로컬 PDN 게이트웨이'로 구성되는 비효율적인 컨트롤 패스를 펨토 기지국와 MME 사이의 컨트롤 커넥션을 이용하여 로컬 PDN 게이트웨이로 GTP 컨트롤 메시지를 전송하도록 하여, 효율화를 높이는 기능도 필요하다.

본 발명에 따르면, 펨토 기지국은 로컬 IP 액세스의 기능이 제공됨을 MME에게 알려서, MME가 active 단말에 대하여 '단말-펨토 기지국-펨토 기지국 상의 로컬 PDN 게이트웨이'로 연결되는 LIPA direct tunnel을 사용하도록 할 수 있다. 이에 따라 효율적인 데이터 패스와 컨트롤 패스의 사용이 가능하다.

또한 MME가 LIPA direct tunnel을 사용하는 경우, 이를 서빙 게이트웨이 알려서 active 단말을 위한 리소스, 특히 Uplink 데이터를 위한 리소스를 할당하지 않도록 할 수 있다. 따라서 서빙 게이트웨이 내의 리소스 낭비가 방지될 수 있다.

또한, 단말이 idle 상태로 전환되면 LIPA direct tunnel을 통하여 전달되던 데이터를 서빙 게이트웨이를 이용하여 전달되도록 '서빙 게이트웨이-펨토 기지국 상의 로컬 PDN 게이트웨이'가 데이터 경로에 포함되도록 전환하여 페이징 처리가 가능하도록 한다.

본 발명에 따르면, 펨토 기지국이 로컬 IP 액세스 기능을 지원하기 위하여 로컬 PDN 게이트웨이 기능을 가지도록 확장된 경우, active 단말을 위하여 서빙 게이트웨이의 위치와 관계 없이 '단말-펨토 기지국-펨토 기지국 내의 로컬 PDN 게이트웨이'로 연결되는 효율적인 데이터 패스를 제공한다. 그리고 단말이 idle 모드인 경우 데이터 수신에도 지장이 없도록 하며, 펨토 지기국 내의 로컬 PDN 게이트웨이로 전달하는 메시지에 사용되는 단말의 아이디를 임시 아이디인 S-TMSI로 사용함으로써 단말에 대한 중요한 정보가 펨토 기지국에 노출되지 않도록 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 펨토 기지국을 포함한 무선 통신 네트워크 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템으로 구성된 네트워크는 로컬 IP 액세스 기능을 지원하도록 로컬 PDN 게이트웨이(120)의 기능을 가지도록 확장된 펨토 기지국, 즉 HeNB (110); 펨토 기지국 내의 로컬 PDN 게이트웨이(120)와 같은 즉 local PGW 또는 L-PGW; 매크로 기지국과 같은 eNB(160); 서빙 게이트웨이 다시 말해 serving GW 또는 S-GW(140); 매크로 PDN 게이트웨이와 같은 PDN GW 또는 P-GW (150); 이동성 관리 엔티티 다시 말해 MME (130); 단말(100)로 구성된 네트워크 구조를 표현한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 active 단말을 위한 데이터 패스를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, UpLink 데이터는 단말(100)에서 펨토 기지국(110)의 radio UL(111)로 전송되고, 펨토 기지국(11O)에서 수신된 UpLink 데이터는 S-GW(140)의 S1 UL(141)로 전송된다 그리고 S-GW(140)에서 수신된 UpLink 데이터는 다시 L-PGW(120)의 S5 UL(121)로 전송되고, L-PGW(120)에서 수신된 UpLink 데이터는 IP 네트워크로 전송된다.

DownLink 데이터는 그 반대 방항으로 단말에게 전달된다. 즉 L-PGW(120)에서 수신한 DownLink 데이터는 S-GW(140)의 S5 DL(142)로 전송된다. 그리고 S-GW(140)에서 수신된 DownLink 데이터는 펨토 기지국(110)의 S1 DL(112)로 전송되며, 펨토 기지국(110)에서 수신된 데이터는 단말의 Radio DL(101)로 전송된다.

도면 2와 같은 Uplink 데이터와 Downlink 데이터의 처리를 위하여 MME(130)는 단말이 사용하는 베어러들에 대한 정보로 L-PGW의 S5 UL(121)정보, S-GW(140)의 S1 UL(141)과 S5 DL 정보(191) 등을 가진다. 도 2에서는 MME(130)내의 정보 단말의 data plane에 대한 정보 중 S5 DL만 표기되었으나, 상기에서 언급한 정보들도 함께 포함한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 active 단말을 위한 컨트롤 메시지 경로를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 단말이 L-PGW로 컨트롤 메시지를 전송할 때는, active 단말(100)과 펨토 기지국(110) 사이는 RRC connection (10) 을 통하여 컨트롤 메시지가 전송된다. 그리고 펨토 기지국(110)와 MME(130) 사이는 S1AP (11) connection을 통하여 컨트롤 메시지가 전송된다. 그리고 MME(130)와 S-GW(140) 사이에는 S11 connection (12)상에서 GTP 컨트롤 메시지가 전송 S-GW(140)와 L-PGW(120)사이에는 S5 connection(13) 상에서 GTP 컨트롤 메시지가 전송된다. 반대로 L-PGW이 단말로 컨트롤 메시지를 전송할 때는 그 반대 방향으로 메시지가 전달된다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 idle 단말을 위한 데이터 패스와 컨트롤 패스, 그리고 이를 이용한 페이징의 처리를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 단말이 idle 상태가 되면, 펨토 기지국(110) 내의 단말에 대한 정보와 단말과의 데이터 송수신을 위한 정보 (S1 DL(101)과 radio UL(111))가 삭제 되고, S-GW(140)내의 단말과의 데이터 송수신을 위한 정보(S1 UL(141)과 S5 DL(142))와 L-PGW내의 단말과의 데이터 송수신을 위한 정보(S5 UL(121)), 그리고 MME(130)내의 정보(191)만 남는다.

이렇게 idle 상태의 단말을 위한 데이터 패스와 컨트롤 패스가 구성되어 있을 때, 이러한 idle 상태의 단말을 목적지로 하는 Downlink 데이터가 L-PGW(120) 에 도착하면(192), 이 Downlink 데이터는 S-GW(140)의 S5 DL(142)로 전송된다. 그 Downlink 데이터를 수신한 S-GW(140)는 수신한 데이터를 버퍼링하면서 MME(130)로 DL notification(193)을 전송한다.

DL notification(193)을 수신한 MME(130)는 idle 단말을 active 상태로 만들 기 위하여 페이징 메시지를 펨토 기지국(110)으로 전송한다(194). 그리고 페이징 메시지를 수신한 펨토 기지국(110)은 페이징 메시지를 단말(100)에게 전달하여(195), 단말이 active 상태로 전환할 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 active 단말을 위한 데이터 패스를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, UpLink 데이터는 단말(100)에서 펨토 기지국(110)의 radio UL(111)로 전송된다. 그리고 펨토 기지국(11O)에서 수신된 데이터는 L-PGW(120)의 S5 UL(121)로 전송되고, L-PGW(120)에서 수신된 데이터는 IP 네트워크로 전송된다. 다시 말해 Uplink 데이터를 송수신하기 위한 효율적인 데이터 경로가 구성된다.

또한 DownLink 데이터도 L-PGW(120)에서 수신된 이후, 펨토 기지국(110)의 S1 DL(112)로 전송된다. 그리고 펨토 기지국(110)에서 단말(100)의 Radio DL(101)로 전송되어 효율적으로 전송된다. 도면 5의 데이터 송수신을 위하여 MME(130)는 단말이 사용하는 베어러들에 대한 정보로 도면 2의 MME(130)가 저장하는 정보 이외에 active 단말을 위한 펨토 기지국(110) 내의 S1 DL 정보를 추가적으로 가진다. 도 5에서는 MME(130)내의 정보 단말의 data plane에 대한 정보 중 S5 DL과 S1 DL만 포함하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 그리고 도 5에 제시된 데이터 패스의 설정 과정은 도 9를 통해 후술하도록 한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 active 단말의 컨트롤 패스를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, active 단말을 위한 컨트롤 메시지는 펨토 기지국(110)과 MME(130) 사이의 컨트롤 커넥션을 통해 전송될 수 있다. 따라서 active 단말(100)과 펨토 기지국(110) 사이는 RRC connection (10) 을 통하여 컨트롤 메시지가 전송된다. 그리고 펨토 기지국(110)와 MME(130) 사이는 S1AP (11) connection을 통하여 컨트롤 메시지가 전송된다. 그리고 MME(130)에서 L-PGW(120)로 전송되는 컨트롤 메시지는 MME(130)에서 S1AP (11) connection 커넥션의 GTP message container를 통하여 펨토 기지국(110)로 전달된다. 그리고 펨토 기지국(110)과 L-PGW 사이에서 컨트롤 메시지가 내부 통로를 통하여 전달된다.

도 7는 본 발명의 제2 실시예에 따른 펨토 기지국을 포함한 무선 통신 네트워크 구조를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 무선 통신 시스템으로 구성된 네트워크는 로컬 IP 액세스 기능을 지원하도록 로컬 PDN 게이트웨이(220)의 기능을 가지도록 확장된 펨토 기지국, 즉 HeNB (210); 펨토 기지국 내의 로컬 PDN 게이트웨이(220)와 같은 local PGW 또는 L-PGW; 매크로 기지국과 같은 eNB를 포함하는 HeNB GW(230); 서빙 게이트웨이 다시 말해 serving GW 또는 S-GW(240); 이동성 관리 엔티티, 즉 MME (250); 매크로 PDN 게이트웨이와 같은 PDN GW 또는 P-GW (260); 단말(200)로 구성된 네트워크 구조를 표현한다.

단말이 발명에 의하여 도면 5와 같은 데이터 패스를 사용하다가 idle 상태로 전환될 때 도면 4와 같은 방식으로 페이징이 가능하도록, 데이터 패스를 재설정하는 과정은 도 9를 통해 후술하도록 한다. 그리고 도 9의 과정으로 idle 상태로 전화된 단말이 다시 active 상태로 전환되고 이에 따란 효율적인 데이터 패스가 재설 정되는 과정은 도 10을 통해 후술하도록 한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 Active 단말을 위한 데이터 패스의 설정을 나타낸 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 단말(200)이 로컬 IP(Internet Protocol) 액세스 서비스를 이용하기 위하여 PDN 커넥션 생성을 요구하면, 이 요구를 펨토 기지국(110), MME(130), 서빙 게이트웨이(140), 로컬 PDN 게이트웨이(120)에서 처리한 후 '단말(100)-펨토 기지국(110)-로컬 PDN 게이트웨이(120)'을 연결하는 데이터 패스를 형성할 수 있다.

도면 8에서 단말(100)은 펨토 기지국(110)과 RRC(Radio Resource Control) 연결을 맺고, MME(130)에 Service Request 메시지를 전달한다 (300단계). MME(130)로 보낸 service request 메시지는 펨토 기지국(110)을 거치면서 initial UE message에 포함되어서 전달된다(310단계). 펨토 기지국(110)은 310 메시지를 전달할 때 펨토 기지국(110) 내의 로컬 PDN 게이트웨이(120)에 대한 정보를 Local GW info에 포함하고, 효율적인 컨트롤 메시지 처리 가능 여부를 optimal_ctrl_enable_indicator로 전송한다. 전달되는 Local GW info에는 L-PW에서 사용하는 컨트롤 메시지 수신용 주소(IP 주소 또는 FQDN)와 TEID (GPRS Tunnel Protocol Tunnel End-point ID) 등의 액세스 정보를 포함한다. 그리고 optimal_ctrl_enable_indicator는 MME(130)가 L-PGW로 보내는 GTP 컨트롤 메시지를 펨토 기지국(110)과 MME(130) 사이의 컨트롤 커넥션을 이용하여, 도면 6에 나타낸 것과 같이 container에 넣어서 보내면 처리할 수 있음을 나타낸다.

310단계에서 전송된 메시지를 수신한 MME(130)는 단말 (100)이 사용하는 모든 bearer들을 활성화시킨다(320단계). 이 후 단말(100)은 로컬 IP 액세스 서비스의 활성화를 요구하는 메시지를 MME(130)로 보내는데(330단계), 이때 접속 요청 네트워크를 가리키는 APN (Access Point Name)을 '로컬 IP 액세스'로 표시한다.

330단계에서 단말로부터 전송된 메시지를 수신한 MME(130)는 메시지 내의 APN이 '로컬 IP 액세스'를 표기되어 있고, 단말의 메시지를 중계한 eNB(160)가 '로컬 IP 액세스' 기능을 지원한다면(다시 말해 310의 메시지 내에 Local GW Info가 포함되어 있었다면), P-GW(150)의 S-GW(140)의 선정에 이를 참고한다.

참고한 결과 펨토 기지국(110) 내의 로컬 P-GW를 사용하기로 결정 했을 때, 310단계에서 보낸 정보가 Local GW info가 FQDN이라면, MME(130)는 DNS를 이용하여 IP 주소를 알아낸다. 또한 펨토 기지국(110) 내의 로컬 P-GW(150) 사용과 동시에 active 상태 단말의 데이터 패스를 L-PGW로 직접 연결하는 LIPA direct path를 사용하도록 결정했다면, MME(130)는 S-GW(140)에게 340단계에서 전달되는 create session request 메시지 내에 단말의 임시 아이디인 S-TMSI를 추가하고 LIPA-direct-tunnel-on-indicator도 추가한다.

340단계에서 전송된 creates session request를 수신한 S-GW(140)는 메시지에 포함된 S-TMSI를 L-PGW가 사용될 것임을 알려 주는 indicator로 인식한다. 그리고 S-GW(140)는 PDN 게이트웨이로 전송하는 create session request 메시지(350단계)에 사용되는 단말의 id를 IMSI 대신 340 단계에서 수신한 S-TMSI로 바꾼다. 또한 S-GW(140)는 메시지에 포함된 LIPA-direct-tunnel-on-indicator를 active 단말 에 대하여 S-GW(140)의 리소스를 할당할 필요가 없다는 indicator로 이해하고, 사용되지 않을 데이터 패스를 위한 리소스를 할당하지 않는다. 이 때 단말이 idle 상태일 때 이용할 S5 DL이 할당될 수도 있고, 도 9에서 단말이 active에서 idle로 전환되는 610 단계에서 할당될 수도 있다.

그리고 수신된 creates session request의 처리 과정을 마친 S-GW(140)는 create session request는 펨토 내의 L-PGW로 전송하는 데 이때 단말이 아이디를 S-TMSI로 수정할 수 있다.(350 단계).

350단계의 메시지를 수신한 펨토 내의 L-PGW(120)는 필요한 리소스를 할당하고 create session response를 S-GW(140)로 전송한다.(360단계) 이를 수신한 S-GW(140)는 단말의 데이터 전송을 위한 리소스를 할당하지 않은 경우에는 MME(130)에게 보내는 create session response 메시지에 S-GW(140) 내의 리소스 정보(S1UL(141)와 S5 DL (142))를 모두 dummy 데이터로 설정하거나, LIPA-direct-tunnel-flag를 설정한 다음, MME(130)로 전송한다(370단계).

370단계의 메시지를 수신한 MME(130)는 펨토 기지국(110)에서 Radio UL(111)로 수신한 데이터를 전송할 주소에 360단계와 370단계를 통하여 전달받은 펨토 기지국(110) 내의 L-PGW의 주소와 TEID들로 설정하여, bearer setup request로 전송한다(380단계). 이때 MME(130)가 펨토 기지국(110)와 MME(130) 사이의 컨트롤 메시지에 포함된 container로 GTP 컨트롤 메시지를 전달하는 기능 사용을 선택한 경우에는 optimal control_enable_indicator를 전송하여 그 선택 사실을 알린다. 380단계에서 전송되는 bearer setup request 메시지는 단말로 전송되는 PDN connection accept 메시지와 함께 전송된다.

380단계의 메시지를 수신한 펨토 기지국(110)은 라디오 베어러들을 설정한다(390단계). 그리고 펨토 기지국(110)은 downlink 데이터 수신을 위하여 할당한 S1 DL (112) 정보들을 bearer setup response 메시지에 포함하여 MME(130)에게 전송한다(400단계).

400단계의 메시지를 수신한 MME(130)는 downlink 데이터를 위하여 펨토 기지국(110)에 할당된 S1 DL (112) 정보들을 저장한다. 단말(100)은 PDN connection의 종료를 알리는 PDN connection complete 메시지를 MME(130)로 전송한다(410 단계).

400단계와 410 단계의 메시지를 수신한 MME(130)는 L-PGW(120)에서 수신한 데이터를 펨토 기지국(110)의 S1DL(112)로 보낼 수 있도록, 360단계와 370 단계를 통하여 전달된 P-GW의 컨트롤 메시지 수신 주소에 대한 정보를 이용하여 펨토 기지국(110)에서 설정한 S1DL(112)의 정보를 modify bearer request로 전송한다(420단계). 여기서 420 단계에서 전송되는 메시지는 펨토 기지국(110)과 MME(130) 사이의 컨트롤 컨넥션 상에서 container에 포함하여 전송된다.

420 단계에서 전송된 메시지를 수신한 L-PGW(120)는 펨토 기지국(110)에서 할당한 S1DL(112)의 정보를 저장하여 도 5에서 설명한 바와 같이 LIPA direct tunnel을 구성한다. 그리고 L-PGW(120)는 340과 350단계에서 수신한 MME(130)의 컨트롤 메시지 수신 주소에 대한 이용하여 modify bearer response를 MME(130)로 전송한다(430단계). 430 단계에서 전송되는 메시지는 펨토 기지국(110)과 MME(130) 사이의 컨트롤 컨넥션 상에서 container에 포함하여 전송된다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단말이 아이들 상태로 전환된 후 페이징이 수신할 수 있도록 데이터 패스를 재설정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 단말(100)이 inactivity 등의 이유로 단말을 active에서 idle 상태로 전환시키기로 결정하면, 펨토 기지국(110)은 단말의 context를 해제하기 위하여 MME(130)로 UE context Release Request를 전송한다 (600단계).

이를 수신한 MME(130)는 도 5에서 도시된 바와 같이 L-PGW(120)에서 펨토 기지국(110)의 S1 DL(112)로 연결되는 downlink 데이터 패스를 도 4에서 도시된 바와 같이 L-PGW(120)에서 S-GW(140)의 S5DL(142)로 보내는 downlink 데이터 패스로 전환하기 위하여, S-GW(140)에게 modify bearer request를 전송한다(610단계). 그리고 S-GW(140)는 이 modify bearer request를 L-PGW(120)으로 전송한다(620단계).

MME(130)는 610단계로 전송되는 S-GW(140)로 보내는 modify bearer request 메시지 내에 LIPA direct tunnel을 사용하던 bearers들의 데이터 패스를 전환하기 위한 것임을 S-TMSI를 추가하여 표시한다. 그리고 단말이 active인 동안에 컨트롤 메시지의 효율적 전송을 위하여 S-GW(140)로 통보되지 않고 실행된 bearer들의 deactivation, activation, modification 등과 같은 가장 최근 결과를 modified bearers의 정보로 포함하여, S-GW(140)내의 bearer들의 정보를 업데이트 할 수 있도록 한다.

좀 더 상세히 설명하면, 610단계의 메시지를 받은 S-GW(140)는 메시지에 포함된 S-TMSI를 확인한 후, modify bearer request가 LIPA direct tunnel의 path switch 때문임을 이해하고, 메시지 내의 modified bearers 정보를 이용하여, 단말 로의 downlink 데이터를 수신하고 버퍼링할 수 있는 자원을 할당한다. 그리고 S-GW(140)는 S-GW(140) 내에 저장된 bearer들의 정보를 업데이트한다. 여기서 만약, 도 8의 340 단계에서 전송된 메시지가 수신되었을 때, MME(130)가 uplink와 downlink의 데이터를 위한 리소스를 모두 할당하지 않았다면, downlink 데이터를 위한 리소스를 단말이 idle로 전환된 상태에서 610단계의 메시지가 수신된 시점에 해당하는 TEID 등의 자원이 할당될 수 있다. 그리고 S-GW(140)는 그 업데이트 결과를 modify bearer request 메시지 내의 modified bearer들의 정보로 설정되어 L-PGW(120)로 전송한다(620단계).

620단계의 메시지를 수신한 L-PGW(120)는 메시지 내의 S-GW(140)의 bearer들의 정보를 이용해서 도 5에서 도시된 바와 같이 L-PGW(120)에서 펨토 기지국(110)의 S1DL(112)로 전송되도록 설정되었던 downlnk 데이터 패스를 도 4에서 도시된 바와 같이 L-PGW(120)에서 S-GW(140)의 S5 DL(142)로 연결되도록 전환한다(630단계). 그리고 L-PGW(120)는 그 결과를 S-GW(140)에게 modify bearer response로 S-GW(140)로 알린다(640단계). 640단계의 메시지를 수신한 S-GW(140)도 modify response로 그 결과를 MME(130)에게 알린다(650 단계).

650단계의 메시지를 수신한 MME(130)는 현재 단말이 camping 하고 있는 펨토 기지국(110)에서 LIPA를 사용했었고 LIPA-direct-tunnel을 사용하였음을 단말의 context에 저장한다(660단계). 그리고 MME(130)는 펨토 셀에 단말을 위하여 할당된 리소스와 단말 정보, radio bearer들을 모두 삭제하기 위하여 UE context release command를 eNB로 전송한다(670단계). 670단계의 메시지를 수신한 eNB(160)는 RRC connection을 release한다(680단계). 그리고 eNB(160)는 펨토 셀에 단말을 위하여 할당된 리소스와 단말 정보를 지운 후, 그 결과를 UE context Release complete 메시지로 MME(130)에게 알려 준다(690단계).

도 10는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단말이 아이들 상태로 전환된 후 페이징을 수신하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 10를 참조하면, L-PGW(140)에서 단말(100)을 목적지로 하는 데이터를 수신하면 그 데이터를 S-GW(140)으로 전송한다(700단계). 700단계의 메시지를 받은 S-GW(140)는 수신받은 데이터를 버퍼링하고, MME(130)에서 downlink data notification 메시지는 전송한다(710단계). 이를 수신한 MME(130)는 단말의 위치에 따른 Tracking Area에 존재하는 eNB들에게 페이징 메시지를 전달한다(720단계). 그리고 이를 수신한 펨토 기지국(110)들은 페이징 메시지를 페이징 채널로 전송하여 단말이 수신할 수 있도록 한다(730단계).

페이징을 수신한 단말은 데이터를 수신하기 위하여 service request를 MME(130)로 전송한다(740단계). service request를 수신한 MME(130)는 initial context setup request를 전송한다(750단계). 이때 L-PGW로 uplink 데이터를 전송할 때 사용될 S5 UL(111) 정보가 함께 전송된다. 750 단계에서 전송되는 정보를 수신한 펨토 기지국(110)은 단말에 대한 context를 설치하고 Radio bearer들을 설정한다(760단계). 또한 펨토 기지국(110)은 750 단계의 메시지로 전송된 L-PGW의 S5 UL(111) 정보를 저장하여 설정된 radio bearer들로 수신된 uplink 데이터가 L-PGW로 전송될 수 있도록 한다.

그리고 펨토 기지국(110)에서 downlink 데이터를 받기 위한 TEID들인 S1 DL(112)들을 할당한 후, S1 DL 할당 결과와 radio bearer 할당 결과를 initial Context setup complete 메시지로 MME(130)에게 알린다(770단계). 770단계에서 전송된 메시지를 수신한 MME(130)는 도 9의 360단계에서 저장된 L-PGW의 컨트롤 메시지 주소를 이용하여 modify bearer request 를 메시지를 전송한다(780단계). 이 때 780단계에서 전송되는 메시지의 modify bearer request내의 L-PGW가 수신한 메시지가 전송될 때, data plane을 위한 S-GW(140) 정보에 770단계에서 전송받은 펨토 기지국(110)의 S1 DL(112) 정보를 포함시켜 downlink 데이터에 대하여 도면 5와 같이 LIPA direct tunnel이 설정될 수 있도록 한다. 780 단계의 메시지를 수신한 L-PGW는 LIPA direct tunnel를 설정한 후 그 결과를 MME(130)에게 modify bearer response로 알린다(790단계).

이상에서는 본 명세서와 도면에 개시된 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. 여기서 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 펨토 기지국을 포함한 무선 통신 네트워크 구조를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 active 단말을 위한 데이터 패스를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 active 단말을 위한 컨트롤 메시지 경로를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 idle 단말을 위한 데이터 패스와 컨트롤 패스, 그리고 이를 이용한 페이징의 처리를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 active 단말을 위한 데이터 패스를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 active 단말의 컨트롤 패스를 도시한 도면.

도 7는 본 발명의 제2 실시예에 따른 펨토 기지국을 포함한 무선 통신 네트워크 구조를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 Active 단말을 위한 데이터 패스의 설정을 나타낸 흐름도.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단말이 아이들 상태로 전환된 후 페이징이 수신할 수 있도록 데이터 패스를 재설정하는 방법을 나타낸 흐름도.

도 10는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단말이 아이들 상태로 전환된 후 페 이징을 수신하는 방법을 나타낸 흐름도.

Claims

무선 통신 네트워트에서 데이터 경로를 설정하는 방법에 있어서,

펨토 기지국은 로컬 아이피 엑세스 기능을 지원하기 위한 로컬 피디엔 게이트웨이를 구비하며, 단말이 액티브 상태이면, 상기 단말과 펨토 기지국 및 상기 펨토 기지국 내의 피디엔 게이트웨이 간의 데이터 패스를 설정하는 과정; 및

상기 단말이 아이들 상태로 전환되면, 상기 단말과 펨토 기지국, 서빙 게이트 및 상기 피디엔 게이트웨이 간의 데이터 패스를 설정하는 과정을 포함하는 데이터 경로 설정 방법.
제1항에 있어서, 상기 단말이 액티브 상태시 상기 데이터 패스를 설정하는 과정은

상기 단말이 로컬 아이피 액세스 서비스를 위한 피디엔 커넥션 생성 요청 메시지를 요청하면, 상기 펨토 기지국은 상기 로컬 피디엔 게이트웨이와 데이터 패스를 설정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 데이터 경로 설정 방법.
제1항에 있어서, 상기 단말이 액티브 상태시 상기 데이터 패스를 설정하는 과정은

상기 단말이 로컬 아이피 액세스 서비스를 위한 커넥션 생성 요청 메시지를 요청하면, 이동성 관리 엔티티와 상기 펨토 기지국 사이의 컨트롤 커넥션을 이용하 여 상기 로컬 피디엔 게이트웨이와 데이터 패스를 설정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 데이터 경로 설정 방법.
제1항에 있어서, 상기 단말이 아이들 상태시 상기 데이터 패스를 설정하는 과정은

상기 단말이 아이들 상태로 전환되면, 페이징이 수신될 수 있도록 상기 로컬 피디엔 게이트웨이와 상기 서빙 게이트웨이 간에 데이터 패스를 설정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 데이터 경로 설정 방법.