KR20110117252A - 이동체 통신 시스템의 무선 통신 장치 - Google Patents

이동체 통신 시스템의 무선 통신 장치 Download PDF

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Abstract

이동체 통신 시스템은, 이동체 통신망에 설치되어, 이동 단말과 무선으로 통신을 실시하는 무선 통신 장치와, 이동 단말의 통신을 무선 통신 장치로부터 인터넷에 중계하는 게이트웨이와, 이동 단말로부터의 접속 요구에 따라 인증 처리를 실시하는 노드를 구비한다. 게이트웨이는, 무선 통신 장치 내 혹은 캐리어망에 설치한다. 노드는, 무선 통신 장치와 게이트웨이 사이에 다이렉트 터널을 확립하여, 그 다이렉트 터널을 경유하고, 또한, 이동체 통신망을 통하여 이동 단말을 인터넷에 접속시킨다. 이로 인하여, 단순히 캐리어망을 통과하기만 하는 트래픽을 저감시킨다.

Description

이동체 통신 시스템의 무선 통신 장치{WIRELESS COMMUNICATION DEVICE OF MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은, 이동체 통신 시스템의 무선 통신 장치에 관한 것으로, 특히 홈 노드B 를 적용한 무선 통신 장치에 관한 것이다.
본원은, 일본에 출원된 일본 특허출원 2009-68727호 (2009년 3월 19일 출원) 및 일본 특허출원 2009-159214호 (2009년 7월 3일 출원) 에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
최근, 이동 단말을 위한 서비스에 대해, 인터넷에서 제공되는 Web 서비스를 이용할 수 있도록 하는 기술이 표준이 되고 있다. 이러한 서비스를 제공하기 위해서는, 휴대전화 사업자는 대량의 트래픽을 취급할 필요가 있다. 또, 휴대전화 사업자는, 트래픽이 증대됨에 따라 캐리어망 내의 장치를 확충할 필요를 느낀다. 그 한편으로, 정액 과금 모델이 일반화되어 있고, 휴대전화 사업자는 트래픽에 따라 과금하는 것이 곤란하다. 이와 같은 상황하, 휴대전화 사업자는 대량의 트래픽을 염가로 전송하는 것을 기대하고 있다.
도 11 은, 일반적인 이동체 통신망의 구성을 나타내고 있다. 여기서, 화살표로 나타내는 바와 같이, 유저의 이동 단말은 캐리어망을 경유하여 인터넷에 접속된다. 또, 휴대전화 사업자는 도 12 에 나타내는 바와 같이 유저 소유망 내에 설치한 홈 노드B 를 경유하여 이동 단말을 네트워크에 접속시키는 서비스도 제공하고 있다. 이와 같은 이동체 통신 시스템에 있어서도, 화살표로 나타내는 바와 같이, 유저의 이동 단말은 캐리어망을 경유하여 인터넷에 접속된다. 도 13 은, 유저 소유망에 다른 무선 기술의 액세스 포인트를 설치하고, 복수의 무선 기술을 취급할 수 있는 듀얼 단말을 사용했을 경우의 이동체 통신 시스템의 구성을 나타낸다.
일본 재공표특허공보 WO 03-107611호
유저 소유망에 홈 노드B 를 설치한 이동체 통신 시스템은, 유저의 시점에서 생각하면, 인터넷에 접속시키는 데에 일부러 캐리어망을 경유해야 하여 불합리하다. 또, 캐리어의 시점에서 생각하면, 유저의 요금 체계가 종량제가 아닌 경우, 유저에 의한 통신 이용이 증가할수록, 과금에 직접 관련이 없고 단순히 캐리어망을 통과하는 트래픽이 증가하게 되어, 캐리어망의 설비 비용 및 운용 비용이 증대하게 된다. 듀얼 단말을 이용하는 이동체 통신 시스템은, 유저의 시점에서 생각하면, 복수의 무선 장치를 설치할 필요가 있고, 또, 유저의 이동 단말이 유저 설치의 무선 기술 장치의 에어리어 밖으로 이동했을 때, 통신 절단될 가능성이 있어, 편리성에 문제를 발생시킨다.
본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 펨트셀 등의 유저 소유망으로부터 직접 인터넷으로의 접속을 가능하게 하고, 또한, 이동 단말이 유저 소유망 밖으로 이동했을 때에는 핸드 오버의 실행을 가능하게 하는 이동체 통신 시스템의 무선 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이동체 통신망을 통하여 이동 단말을 인터넷에 접속시키는 이동체 통신 시스템으로서, 이동체 통신망에 설치되어 이동 단말과 통신을 실시하는 무선 제어부와, 이동 단말의 통신을 무선 제어부로부터 인터넷에 중계하는 게이트웨이와, 이동 단말로부터의 접속 요구에 따라, 인증 처리를 실시하는 노드를 구비한다. 여기서, 노드는 게이트웨이와 무선 제어부 사이에 다이렉트 터널을 형성하고, 그 다이렉트 터널을 경유하여 이동 단말을 인터넷에 접속시킨다.
본 발명은, 이동체 통신망을 통하여 이동 단말을 인터넷에 접속시키는 무선 통신 장치로서, 이동 단말과 무선으로 통신을 실시하는 무선 제어부와, 이동 단말의 통신을 인터넷에 중계하는 게이트웨이를 구비한다. 여기서, 무선 제어부와 게이트웨이 사이에 다이렉트 터널을 확립하고, 그 다이렉트 터널을 통하여 이동 단말을 인터넷에 접속시킨다.
본 발명은, 이동체 통신망에 설치되어 이동 단말과 무선으로 통신을 실시하는 무선 제어부와, 이동 단말의 통신을 무선 제어부를 경유하여 인터넷에 중계하는 게이트웨이와, 이동 단말로부터의 접속 요구에 따라 인증 처리를 실시하는 노드를 구비하는 이동체 통신 시스템에 적용되는 무선 통신 방법이다. 여기서, 무선 제어부와, 게이트웨이 사이에 다이렉트 터널을 확립하고, 그 다이렉트 터널을 경유하여 이동 단말을 인터넷에 접속시킨다.
본 발명은, 이동 단말과 무선으로 통신을 실시하는 무선 제어부와, 이동 단말의 통신을 무선 제어부를 경유하여 인터넷에 중계하는 게이트웨이를 구비하는 무선 통신 장치에 적용되는 무선 통신 방법이다. 여기서, 무선 제어부와 게이트웨이 사이에 다이렉트 터널을 확립하여, 그 다이렉트 터널을 경유하고, 또한, 이동체 통신망을 통하여 이동 단말을 인터넷에 접속시킨다.
이상과 같이, 본 발명은, 무선 제어부와 게이트웨이 사이에 다이렉트 터널을 확립하도록 했으므로, 이동 단말로부터 인터넷으로의 접속을, 캐리어망을 경유하지 않고 제공할 수 있다.
그 결과, 캐리어망을 통과하는 트래픽을 저감시킬 수 있고, 또한, 운용 비용도 저감시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예 1 에 관련된 이동체 통신 시스템 및 무선 통신 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 는 실시예 1 에 관련된 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은 실시예 1 에 관련된 이동체 통신 시스템에 있어서의 무선 통신 장치의 인증 처리 및 시큐어 터널 확립 처리를 나타내는 도면이다.
도 4 는 실시예 1 에 관련된 이동체 통신 시스템에 있어서의 3G 단말의 접속 처리를 나타내는 도면이다.
도 5 는 실시예 1 에 관련된 이동체 통신 시스템에 있어서의 3G 단말의 유저 소유망으로부터 공중망으로의 핸드 오버 처리를 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시예 2 에 관련된 이동체 통신 시스템 및 무선 통신 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 은 실시예 2 에 관련된 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8 은 실시예 2 에 관련된 이동체 통신 시스템에 있어서의 무선 통신 장치의 인증 처리 및 시큐어 터널 확립 처리를 나타내는 도면이다.
도 9 는 실시예 2 에 관련된 이동체 통신 시스템에 있어서의 LTE 단말의 접속 처리를 나타내는 도면이다.
도 10 은 실시예 2 에 관련된 이동체 통신 시스템에 있어서의 LTE 단말의 유저 소유망으로부터 공중망으로의 핸드 오버 처리를 나타내는 도면이다.
도 11 은 일반적인 이동체 통신망의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12 는 유저 소유망에 홈 노드B 를 설치한 이동체 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 13 은 듀얼 단말에 의한 유저 소유망으로부터 인터넷으로의 직접 접속을 실시하는 이동체 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
본 발명에 관련된 이동체 통신 시스템의 무선 통신 장치에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 1 은, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 이동체 통신 시스템 (100) 및 무선 통신 장치 (110) 의 개략 동작 및 구성을 나타낸다.
이동체 통신 시스템 (100) 은, 유저 소유망을 경유하여 3G (3rd Generation) 단말 (190) 을 인터넷에 접속시키는 것이다. 유저 소유망은, 이동체 통신망의 일례로, 유저망이나 홈망이라고도 불린다. 3G 단말 (109) 은, 이동 단말의 일례이다. 이동체 통신 시스템 (100) 은, 무선 통신 장치 (110), DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) (120), DSN (Domain Name System) (130), 시큐리티 게이트웨이 (140), SGSN (Serving GPRS Support Node, GPRS ; General Packet Radio Service) (150), APN (Access Point Name) 해결부 (160), HLR/HSS (Home Location Register/Home Subscriber Server) (170), RNC (Radio Network Controller) (180), 및 복수의 기지국 (181) 을 구비한다.
복수의 3G 단말 (190) 은, 무선 통신 장치 (110) 또는 복수의 기지국 (181) 을 경유하여 이동체 통신 시스템 (100) 과 접속된다. 또, 3G 단말 (190) 은 무선 통신 장치 (110) 를 통하여 통신처인 인터넷에 접속시킨다. 실시예 1 에 관련된 무선 통신 장치 (110) 는, 게이트웨이 처리를 실행하는 것이다.
무선 통신 장치 (110) 는, 유저 소유망에 설치되어 있고, 3G 단말 (190) 의 경로 제어를 실시한다. 무선 통신 장치 (110) 는, 인터넷을 경유하여 구축되는 시큐어 터널을 통하여 캐리어망에 설치된 시큐리티 게이트웨이 (140) 와 접속된다. 무선 통신 장치 (110) 는, LAN (Local Area Network) 등을 통하여 DHCP (120) 와 접속된다. DHCP (120) 는, 유저 소유망과 인터넷의 경계에 있고, 유저 소유망 내의 3G 단말 (190) 에 IP 어드레스를 부여하는 기능을 갖는다. DHCP (120) 는, 유저 소유망에 설정되어 있고, 예를 들어, 가정용 광네트워크 서비스에 있어서의 광접속 라우터로 구성된다. SGSN (150) 은, 3G 단말 (190) 의 위치 관리나 인증을 실시하는 것으로, 캐리어망에 설치된다. 또, 다이렉트 터널 기술을 사용하고 있기 때문에, SGSN (150) 이 유저 트래픽을 취급할 필요는 없다. HLR/HSS (170) 는, 3G 단말 (190) 의 유저의 가입자 정보와 위치 정보를 관리하는 가입자 관리 장치이다.
APN 해결부 (160) 는, 무선 통신 장치 (110) 의 GGSN (Gateway GPRS Support Node) (112) 을 특정하기 위해 APN 해결을 실시하는 것으로, 캐리어망에 설치된다. 시큐리티 게이트웨이 (140) 는, 시큐어 터널을 통하여 무선 통신 장치 (110) 와 접속되어 있고, 무선 통신 장치 (110) 를 인증하는 기능이나, 네트워크 설정 정보를 무선 통신 장치 (110) 에 통지하는 기능을 갖는다. 시큐리티 게이트웨이 (140) 는, 캐리어망에 설치된다. 시큐어 터널은 시큐리티 터널이라고도 불린다. RNC (180) 는, 무선 제어국이다. 기지국 (181) 은, 3G 단말 (190) 과 무선 통신을 실시한다.
다이렉트 터널 기술을 사용하고 있기 때문에, 3G 단말 (190) 과 인터넷은, 도 1 에 있어서 실선 화살표로 나타내는 경로에 따라, 접속된다. 이로 인하여, 캐리어의 시점에서는, 3G 단말 (190) 의 패킷 통신로는 유저 소유망만을 통과하게 되어, 트래픽의 억제가 가능하다. 유저의 시점에서는, 별도 무선 장치나 듀얼 단말을 준비할 필요가 없고, 또, 동일 무선 경로를 사용하고 있기 때문에, 3G 단말 (190) 이 유저 소유망에 설치한 무선 통신 장치 (110) 의 에어리어 밖으로 이동했을 경우에도 그대로 통신을 계속하는 것이 가능해져, 편리성이 향상된다.
도 2 는, 실시예 1 에 관련된 무선 통신 장치 (110) 의 구성을 나타내는 블록도이다.
무선 통신 장치 (110) 는, 홈 노드B (111), GGSN (112), 시큐리티 클라이언트 (113), 무선 제어부 (114), 장치 제어부 (115), 및 안테나 (116) 로 구성된다.
GGSN (112) 은, 시큐리티 클라이언트 (113) 용의 인터페이스, 유저 소유망용의 인터페이스, 및 무선 제어부 (114) 용의 인터페이스를 갖는다. 무선 제어부 (114) 는, 무선 네트워크를 제어하는 컨트롤러 (RNC 와 동일한 기능을 갖는 것) 로서, 시큐리티 클라이언트 (113) 용의 인터페이스, 및 GGSN (112) 용의 인터페이스를 갖는다. 시큐리티 클라이언트 (113) 는, GGSN (112) 및 무선 제어부 (114) 와의 인터페이스를 집약하고 있고, 유저 소유망으로부터 인터넷의 시큐어 터널을 통하여 캐리어망에 접속하기 위한 캐리어망용의 인터페이스를 갖는다. 장치 제어부 (115) 는, GGSN (112), 시큐리티 클라이언트 (113), 및 무선 제어부 (114) 를 제어하는 컨트롤러이고, 그 동작에 필요한 설정 파라미터를 유지하고 있다. 여기서, 시큐리티 클라이언트 (113) 의 인터페이스와 무선 제어부 (114) 의 인터페이스는 서로 접속된다 (117a). GGSN (112) 의 인터페이스와 시큐리티 클라이언트 (113) 의 인터페이스는 서로 접속된다 (117b). 또, GGSN (112) 의 인터페이스와 무선 제어부 (114) 의 인터페이스는 서로 접속된다 (117c). 또한, GGSN (112) 과 무선 제어부 (114) 의 접속 (117c) 에는, 3G 단말 (190) 을 인터넷에 접속시킬 때, 다이렉트 터널이 형성된다.
도 3 은, 실시예 1 에 관련된 이동체 통신 시스템 (100) 에 있어서의 무선 통신 장치 (110) 의 인증 처리 및 시큐어 터널 확립 처리를 나타낸다.
먼저, 유저 소유망과 캐리어망의 접속을 확립하기 위해, 시큐리티 클라이언트 (113) 는 DSN (130) 에 의해 시큐리티 게이트웨이 (140) 를 검색한다 (단계 S101, S102). 여기서, 무선 통신 장치 (110) 는 메모리 (도시하지 않음) 에 시큐리티 게이트웨이 (140) 의 도메인명을 격납하고 있다. 무선 통신 장치 (110) 의 시큐리티 클라이언트 (113) 는, 시큐리티 게이트웨이 (140) 의 도메인명에 대응하는 IP 어드레스를 인터넷에 설치된 DSN (130) 에 문의한다. DSN (130) 은, 도메인명과 IP 어드레스의 대응표를 갖고 있고, 시큐리티 클라이언트 (113) 로부터 문의된 도메인명에 대응하는 IP 어드레스를 대응표로부터 판독 출력한다. DSN (130) 은, 판독 출력한 IP 어드레스를 무선 통신 장치 (110) 에 송신한다. 무선 통신 장치 (110) 의 시큐리티 클라이언트 (113) 는, DSN (130) 으로부터 송신된 IP 어드레스를 수신한다. 시큐리티 클라이언트 (113) 는, IKEv2 (Internet Key Exchange version 2) 프로토콜에 의해 시큐어 터널 확립 처리를 기동시킨다 (단계 S103).
그 후, 시큐리티 클라이언트 (113) 와 HLR/HSS (170) 는, IKEv2 프로토콜 상에서 인증 처리를 실행한다 (단계 S104). 구체적으로는, 시큐리티 클라이언트 (113) 는, 무선 통신 장치 (110) 의 식별 정보를 HLR/HSS (170) 에 통지한다. 인증 성립 후, HLR/HSS (170) 는 무선 게이트웨이의 설정 정보를 시큐리티 클라이언트 (113) 에 통지한다. 인증 성립을 받으면, 시큐리티 게이트웨이 (140) 는 시큐리티 클라이언트 (113) 에 시큐어 터널 확립 완료를 통지한다 (단계 S105).
HLR/HSS (170) 는, 시큐리티 클라이언트 (113) 로부터 통지된 식별 정보에 기초하여, 무선 통신 장치 (110) 를 설치하고 있는 유저 소유망을 특정하고, 유저 소유망용의 APN 정보와 IP 어드레스를 관련시키기 위해, APN 해결부 (160) 에 대해 전용 APN 을 설정한다 (단계 S106, S107). APN 정보는, 예를 들어, HOME <IMSI> 와 같은 포맷이다. <IMSI> 는 가입자 식별자로, 15 자리수 정도의 숫자로 나타낸다.
장치 제어부 (115) 는, 시큐리티 클라이언트 (113) 가 HLR/HSS (170) 로부터 통지된 설정 정보에 대해, GGSN (112) 및 홈 노드B (111) 의 설정을 반영한다 (단계 S108, S109). 이 설정 정보로서, 로케이션 정보, APN, SGSN 어드레스 등이 있다. 이와 같이 하여, 시큐어 터널을 확립한다.
도 4 는, 실시예 1 에 관련된 이동체 통신 시스템에 있어서의 3G 단말 (190) 의 접속 처리를 나타낸다.
먼저, 3G 단말 (190) 은 무선 통신 장치 (110) 의 무선 제어부 (114) 와의 사이에서 무선 링크 (레이어 2) 를 확립한다 (단계 S201). 3G 단말 (190) 은, 캐리어망과의 접속 요구를 SGSN (150) 에 통지한다 (단계 S202). 3G 단말 (190) 로부터 송신되는 캐리어망과의 접속 요구를 받고, SGSN (150) 은 3G 단말 (190) 의 인증 처리를 실행한다 (단계 S203). 그리고, SGSN (150) 은 접속 요구에 응답한다 (단계 S204). 패킷 통신을 개시하기 위해, 3G 단말 (190) 은 접속 요구를 SGSN (150) 에 통지한다 (단계 S205). 예를 들어, 3G 단말 (190) 은, 유저 소유망에 접속하기 위한 APN 으로서 와일드 카드를 사용하여 「Home*」를 통지한다.
SGSN (150) 은, 미리 APN 해결을 위해 Home* 를 Home <IMSI> 로 변환하는 규칙을 갖고 있고, Home <IMSI> 에 대응하는 게이트웨이를 검색한다 (단계 S206). APN 해결부 (160) 는, Home <IMSI> 에 대응하는 게이트웨이의 IP 어드레스를 SGSN (150) 에 통지한다 (단계 S207). SGSN (150) 은, APN 해결한 게이트웨이용의 터널 확립 요구를 무선 통신 장치 (110) 의 GGSN (112) 에 통지한다 (단계 S208). 이 때, SGSN (150) 은, 터널 종단 포인트로서 홈 노드B (111) 의 IP 어드레스를 GGSN (112) 에 통지하고, 또한, 다이렉트 터널의 확립을 재촉한다.
터널 확립을 위해, GGSN (112) 은 3G 단말 (190) 이 사용하는 IP 어드레스를 딜리버리하도록 유저 소유망의 DHCP (120) 에 요구한다 (단계 S209). 그리고, DHCP (120) 는 IP 어드레스를 딜리버리한다 (단계 S210). 상기의 설정이 완료되면, GGSN (112) 은 SGSN (150) 에 터널 확립 요구 응답을 통지한다 (단계 S211). 다음으로, 캐리어망의 SGSN (150) 은, 무선 통신 장치 (110) 의 홈 노드B (111) 에 대해 할당 요구를 실시한다 (단계 S212). 그리고, 홈 노드B (111) 는, SGSN (150) 에 대해 할당 요구 응답을 실시한다 (단계 S213).
다음으로, 캐리어망의 SGSN (150) 은, 무선 통신 장치 (110) 의 GGSN (112) 에 대해 터널 갱신 요구를 실시한다 (단계 S214). 그리고, GGSN (112) 은 SGSN (150) 에 대해 터널 갱신 요구 응답을 실시한다 (단계 S215). SGSN (150) 은, 터널의 설정이 완료된 것 (접속 요구 응답) 을 3G 단말 (190) 에 통지한다 (단계 S216). 이와 같이 하여, 다이렉트 터널이 확립되고, 또한, 3G 단말 (190) 은 통신을 개시한다.
도 5 는, 실시예 1 에 관련된 이동체 통신 시스템 (100) 에 있어서의 3G 단말 (190) 의 유저 소유망으로부터 공중망으로의 핸드 오버 처리를 나타낸다. 핸드 오버 처리 전 상태로서, 무선 통신 장치 (110) 에 있어서 홈 노드B (111) 와 GGSN (112) 사이에는 다이렉트 터널이 이미 확립되어 있다.
먼저, 3G 단말 (190) 은, 무선 통신 장치 (110) 의 홈 노드B (111) 에 무선 정보를 통지한다 (단계 S301). 그리고, 홈 노드B (111) 는 무선 링크의 전환을 판단하고, 캐리어망의 SGSN (150) 에 전환 요구를 통지한다 (단계 S302). SGSN (150) 은, 그 전환 요구를 이동처의 RNC (180) 에 통지한다 (단계 S303). RNC (180) 는, 전환 요구 응답을 실시한다 (단계 S304). 이로 인하여, 이동처의 준비가 완료되면, SGSN (150) 은 전환 개시 코맨드를 홈 노드B (111) 에 통지한다 (단계 S305). 전환 개시 코맨드를 받으면, 무선 제어부 (114) 는 이동처의 RNC (180) 에 전환 확인을 통지한다 (단계 S306).
전환 확인을 받으면, RNC (180) 는 전환을 실행하는 것을 SGSN (150) 에 통지한다 (단계 S307). 또, RNC (180) 는 무선 정보를 3G 단말 (190) 에 통지한다 (단계 S308). 이동처의 RNC (180) 로부터 무선 정보를 수신하면, 3G 단말 (190) 은 무선 링크의 전환을 개시한다 (단계 S309). RNC (180) 는, 3G 단말 (190) 과의 무선 링크가 확립되면, 전환 완료를 SGSN (150) 에 통지한다 (단계 S310).
무선 링크의 전환이 완료되면, SGSN (150) 은 홈 노드B (111) 에 무선 리소스를 개방하도록 요구한다 (단계 S311). 그리고, 홈 노드B (111) 는 무선 리소스를 개방하고, 그 개방 완료를 SGSN (150) 에 통지한다 (단계 S312). SGSN (150) 은, 이동처의 RNC (180) 의 식별 정보를 GGSN (112) 에 통지함으로써, 다이렉트 터널의 전환에 관련된 터널 정보 갱신을 GGSN (112) 에 통지한다 (단계 S313). 터널 정보 갱신 통지를 받고, GGSN (112) 은 터널 정보를 갱신한다 (단계 S314). 이와 같이 하여, 통신 링크의 전환이 완료되고, 이로써, GGSN (112) 과 RNC (180) 사이에 다이렉트 터널이 확립된다.
상기와 같이, 실시예 1 에 관련된 이동체 통신 시스템 (100) 에 있어서, 유저 소유망의 3G 단말 (190) 을 인터넷에 접속시키는 경우, 유저 소유망에 설치된 무선 통신 장치 (110) 에 있어서의 홈 노드B (111) 와 GGSN (112) 사이에 가상적으로 확립된 다이렉트 터널에 3G 단말 (190) 의 트래픽을 통과하게 하고, 이로써, 유저 소유망을 경유하여 3G 단말 (190) 을 인터넷에 접속시킨다. 즉, 3G 단말 (190) 의 통신 트래픽이 캐리어망 내의 노드를 경유하지 않고, 3G 단말 (190) 을 인터넷에 접속시키는 것이 가능해진다. 이로 인하여, 캐리어망 내를 단순히 통과하기만 하는 트래픽을 저감시킬 수 있고, 또, 캐리어망 내의 설비 비용 및 운용 비용을 저감시킬 수 있다. 또, 3G 단말의 인증 처리가, 유저 소유망과 캐리어망 사이에 확립된 시큐어 터널을 통해, 캐리어망 내에 설치된 SGSN 에서 실시되므로, 높은 시큐리티를 확보할 수 있다.
실시예 2
도 6 은, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 이동체 통신 시스템 (200) 및 무선 통신 장치 (210) 의 개략 동작 및 구성을 나타낸다.
이동체 통신 시스템 (200) 은, 유저 소유망을 경유하여 LTE (Long Term Evolution) 단말 (290) 을 인터넷에 접속시킨다. 유저 소유망은, 이동체 통신망의 일례이다. LTE 단말 (290) 은, 이동 단말의 일례이다. 즉, 이동체 통신 시스템 (200) 은 이동체 통신망을 통하여 이동 단말을 인터넷에 접속하고 있다. 이동체 통신 시스템 (200) 은, 무선 통신 장치 (210), DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) (220), DNS (Domain Name System) (230), 시큐리티 게이트웨이 (240), MME (Mobility Management Entity) (250), APN (Access Point Name) 해결부 (260), HLR/HSS (Home Location Register/Home Subscriber Server) (270), 및 복수의 e노드B (280) 를 구비한다.
복수의 LTE 단말 (290) 은, 무선 통신 장치 (210) 또는 복수의 e노드B (280) 를 통하여 이동체 통신 시스템 (200) 과 접속되어 있다. LTE 단말 (290) 은, 무선 통신 장치 (210) 를 통하여 인터넷과 접속된다. 실시예 2 에 관련된 무선 통신 장치 (210) 는, 게이트웨이 처리를 실행하는 것이다. 무선 통신 장치 (210) 는, LTE 단말 (290) 의 경로 제어를 실시한다. 무선 통신 장치 (210) 는, 유저 소유망에 설치된다. 무선 통신 장치 (210) 는, 인터넷을 경유하여 구축되는 시큐어 터널을 통하여 캐리어망에 설치된 시큐리티 게이트웨이 (240) 와 접속된다. 또, 무선 통신 장치 (210) 는 LAN 등을 통하여 DHCP (220) 와 접속된다. DHCP (220) 는, 인터넷에 접속되는 LTE 단말 (290) 에 IP 어드레스 등의 필요한 정보를 할당한다. DHCP (220) 는, 유저 소유망에 설치된다. 예를 들어, DHCP (220) 는 가정용 광네트워크 서비스의 광접속 라우터에 의해 구성된다. DNS (230) 는, 인터넷에 설치된다. 시큐리티 게이트웨이 (240) 는, 캐리어망에 설치된다. MME (250) 는, 캐리어망에 설치된다. APN 해결부 (260) 는, 캐리어망에 설치된다. HLR/HSS (270) 는, 캐리어망에 설치된다. e노드B (280) 는, 캐리어망에 설치된다.
도 7 은, 실시예 2 에 관련된 무선 통신 장치 (210) 의 구성을 나타내는 블록도이다.
무선 통신 장치 (210) 는, LTE 단말 (290) 과 그 통신처인 인터넷 사이의 통신을 중계한다. 무선 통신 장치 (210) 는, 홈 e노드B (211), S/P 게이트웨이 (212), 시큐리티 클라이언트 (213), 무선 제어부 (214), 장치 제어부 (215), 및 안테나 (216) 로 구성된다.
S/P 게이트웨이 (212) 는, 시큐리티 클라이언트 (213) 용의 인터페이스, 유저 소유망용의 인터페이스, 및 무선 제어부 (214) 용의 인터페이스를 갖는다. 무선 제어부 (214) 는, 시큐리티 클라이언트 (213) 용의 인터페이스, 및 S/P 게이트웨이 (212) 용의 인터페이스를 갖는다. 시큐리티 클라이언트 (213) 는, S/P 게이트웨이 (212) 및 무선 제어부 (214) 의 인터페이스를 집약시켜, 유저 소유망 및 인터넷을 경유하여 시큐어 터널을 캐리어망에 접속시키기 위한 캐리어망용의 인터페이스를 갖는다. 장치 제어부 (115) 는, S/P 게이트웨이 (212), 시큐리티 클라이언트 (213), 및 무선 제어부 (214) 를 제어하는 컨트롤러로서, 그 동작에 필요한 설정 파라미터 등을 유지하고 있다.
도 8 은, 실시예 2 에 관련된 이동체 통신 시스템 (200) 및 무선 통신 장치 (210) 의 인증 처리 및 시큐어 터널 확립 처리를 나타낸다.
먼저, 캐리어망과의 접속을 확립하기 위해, 무선 통신 장치 (210) 의 시큐리티 클라이언트 (213) 는 시큐리티 게이트웨이 (240) 를 DNS (230) 에 의해 검색한다 (단계 S401, S402). 구체적으로는, 무선 통신 장치 (210) 는 메모리 (도시하지 않음) 에 시큐리티 게이트웨이 (240) 의 도메인명을 격납하고 있고, 그 도메인명에 대응하는 IP 어드레스를 인터넷에 설치된 DNS (230) 에 문의한다. DNS (230) 는, 도메인명과 IP 어드레스의 대응표를 갖고 있고, 문의되었던 도메인명에 대응하는 IP 어드레스를 그 대응표로부터 판독 출력한다. 그리고, DNS (230) 는 판독 출력한 IP 어드레스를 무선 통신 장치 (210) 에 송신한다. 무선 통신 장치 (210) 의 시큐리티 클라이언트 (213) 는, DNS (230) 로부터 송신된 IP 어드레스를 수신한다. 그리고, 시큐리티 클라이언트 (213) 는 IKEv2 (Internet Key Exchange version 2) 에 의해 시큐어 터널 확립 처리를 기동시킨다.
그 후, 시큐리티 클라이언트 (213) 와 HLR/HSS (270) 는, IKEv2 프로토콜 상에서 인증 처리를 실행한다 (단계 S403). 시큐리티 클라이언트 (213) 는, 무선 통신 장치 (210) 의 식별 정보를 HLR/HSS (270) 에 통지한다. 인증 성립 후, HLR/HSS (270) 는 무선 게이트웨이의 설정 정보를 시큐리티 클라이언트 (213) 에 통지한다. 인증 성립을 받고, 시큐리티 게이트웨이 (240) 는 시큐리티 클라이언트 (213) 에 시큐어 터널 확립 완료를 통지한다 (단계 S405).
시큐리티 클라이언트 (213) 로부터 통지된 정보에 기초하여 무선 통신 장치 (210) 를 설치하고 있는 유저 소유망을 특정하고, 또한, 유저 소유망용의 APN 정보와 IP 어드레스를 관련시키기 위해, 캐리어망의 HLR/HSS (270) 는 APN 해결부 (260) 에 전용 APN 을 설정한다 (단계 S406, S407). APN 정보는, 예를 들어, Home <IMSI> 와 같은 포맷이고, <IMSI> 는 가입자 식별자를 나타내고 있고, 15 자리수 정도의 숫자이다.
그리고, 무선 통신 장치 (210) 의 장치 제어부 (215) 는, HLR/HSS (270) 가 시큐리티 클라이언트 (213) 에 통지한 설정 정보를 홈 e노드B (211) 및 S/P 게이트웨이 (212) 의 설정에 반영한다 (단계 S408, S409). 설정 정보로서 로케이션 정보, APN, SGSN 어드레스 등이 있다. 이와 같이 하여, 시큐어 터널을 확립한다.
도 9 는, 실시예 2 에 관련된 이동체 통신 시스템 (200) 에 있어서의 LTE 단말 (290) 의 접속 처리를 나타낸다.
먼저, LTE 단말 (290) 은 무선 통신 장치 (210) 의 홈 e노드B (211) 와의 사이에서 무선 링크 (레이어 2) 를 확립한다 (단계 S501). 다음으로, LTE 단말 (290) 은 홈 e노드B (211) 에 대해 접속 요구를 실시한다 (단계 S502). 홈 e노드B (211) 는, 이 접속 요구를 MME (250) 에 통지한다 (단계 S503). 이로 인하여, 인증 처리가 실시된다 (단계 S504). 여기서, 유저 소유망에 접속하기 위한 접속처 정보로서 와일드 카드를 사용하여 「Home*」가 MME (250) 에 통지된다.
MME (250) 는, 미리 APN 해결을 위해서 Home* 를 Home <IMSI> 로 변환하는 규칙을 갖고 있고, Home <IMSI> 에 대응하는 게이트웨이를 검색하도록 APN 해결부 (260) 에 지시한다 (단계 S505). APN 해결부 (260) 는, Home <IMSI> 에 대응하는 게이트웨이의 IP 어드레스를 MME (250) 에 통지한다 (단계 S506). MME (250) 는, APN 해결한 게이트웨이용의 터널 확립 요구를 무선 통신 장치 (210) 에 통지한다 (단계 S507). 여기서, MME (250) 는 터널 종단 포인트로서 홈 e노드B (211) 의 IP 어드레스를 S/P 게이트웨이 (212) 에 통지하고, 다이렉트 터널의 적용을 재촉한다.
터널 확립을 위해, S/P 게이트웨이 (212) 는 LTE 단말 (290) 이 사용하는 IP 어드레스를 유저 소유망의 DHCP (230) 에 문의한다 (단계 S508). DHCP (230) 는, 그 IP 어드레스를 딜리버리하고, S/P 게이트웨이 (212) 에 통지한다 (단계 S509). 상기의 설정이 완료되면, S/P 게이트웨이 (212) 는, 터널 확립 요구 응답을 MME (250) 에 통지한다 (단계 S510). 다음으로, MME (250) 는 홈 e노드B (211) 에 대해 접속 요구 응답과 단말 셋업 요구를 실시한다 (단계 S511).
그리고, 홈 e노드B (211) 는, LTE 단말 (290) 에 대해 제어 채널 (RRC) 의 재설정을 요구한다 (단계 S512). LTE 단말 (290) 은, 제어 채널을 재설정하고, 그 결과를 홈 e노드B (211) 에 응답한다 (단계 S513). 다음으로, 홈 e노드B (211) 는 MME (250) 에 접속 성공을 통지한다 (단계 S514).
그리고, MME (250) 는 S/P 게이트웨이 (212) 에 대해 베어러의 갱신을 요구한다 (단계 S515). S/P 게이트웨이 (212) 는, 베어러를 갱신하고, MME (250) 에 대해 베어러의 갱신 응답을 통지한다 (단계 S516). 이와 같이 하여, 다이렉트 터널이 확립되고, LTE 단말 (290) 의 통신이 개시된다.
도 10 은, 실시예 2 에 관련된 이동체 통신 시스템 (200) 에 있어서의 LTE 단말 (290) 의 유저 소유망으로부터 공중망으로의 핸드 오버 처리를 나타낸다.
핸드 오버 처리 전 상태로서, 무선 통신 장치 (210) 에 있어서 S/P 게이트웨이 (212) 와 홈 e노드B (211) 사이에 다이렉트 터널이 확립되어 있다. 먼저, LTE 단말 (290) 은 홈 e노드B (211) 에 무선 정보를 통지한다 (단계 S601). 무선 제어부 (214) 는 이동처의 e노드B (280) 에 전환 요구를 통지한다 (단계 S602). 이동처의 e노드B (280) 는, 그 전환 요구에 응답한다 (단계 S603).
이동처의 준비가 완료되면, 무선 통신 장치 (210) 의 홈 e노드B (211) 는 LTE 단말 (290) 에 전환 개시 코맨드를 통지한다 (단계 S604). LTE 단말 (290) 은, 이동처의 e노드B (280) 와의 사이에서 레이어 2 의 링크를 확립한다 (단계 S605). 이로 인하여, LTE 단말 (290) 의 이동처의 전환이 완료된다 (단계 S606). 이동처의 e노드B (280) 는, 캐리어망의 MME (250) 에 대해 전환 완료를 통지한다 (단계 S607). 또, 이동처의 e노드B (280) 는, 무선 통신 장치 (210) 의 홈 e노드B (211) 에 대해 해방 요구를 실시한다 (단계 S608).
그리고, MME (250) 는 S/P 게이트웨이 (212) 에 대해 터널 정보 갱신 요구를 실시한다 (단계 S609). S/P 게이트웨이 (212) 는, 터널 정보를 갱신하고, MME 에 대해 응답한다 (단계 S610). 이와 같이 하여, LTE 단말 (290) 의 이동처의 전환이 완료되고, e노드B (280) 와 S/P 게이트웨이 (212) 사이에 다이렉트 터널이 확립된다.
상기와 같이, 실시예 2 에 관련된 이동체 통신 시스템 (200) 에 있어서, 유저 소유망의 LTE 단말 (290) 을 인터넷에 접속시키는 경우, 유저 소유망에 설치된 무선 통신 장치 (210) 에 있어서의 홈 노드B (211) 와 S/P 게이트웨이 (212) 사이에 가상적으로 확립된 다이렉트 터널에 LTE 단말 (290) 의 트래픽을 통과하게 하고, 유저 소유망을 경유하여 인터넷에 접속시킨다. 이로 인하여, LTE 단말 (290) 은, 그 통신 트래픽이 캐리어망 내의 노드를 경유하지 않고, 인터넷에 접속되게 된다. 따라서, 캐리어망을 단순히 통과하기만 하는 트래픽을 저감시킬 수 있다. 또, 캐리어망의 설비 비용 및 운용 비용을 저감시킬 수 있다. 또, LTE 단말의 인증 처리가, 유저 소유망과 캐리어망 사이에 확립한 시큐어 터널을 통하여, 캐리어망 내에 설치된 MME 에서 실시되므로, 높은 시큐리티를 확보할 수 있다.
본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니고, 첨부한 청구의 범위 내에 있어서 여러 가지 변경을 실시할 수 있는 것이다.
예로서 실시예에 있어서의 홈 노드B 는, 일반의 무선 통신 장치나 무선 통신부 (예를 들어, RNC (무선 네트워크 제어장치) 단체나 BSC (기지국 제어장치)) 로 치환 가능하다. 또, 실시예에서는, 홈 노드B (또는 무선 제어부) 와 GGSN 이 동일한 장치 (무선 통신 장치 (110)) 내에 공존하고 있는데, 이들이 다른 장치로 분리되어 있어도 된다. 동일하게, 홈 노드B (또는 무선 제어부) 와 S/P 게이트웨이가 동일한 장치 내에 공존되어 있을 필요는 없고, 분리되어 있어도 된다. 또한, S/P 게이트웨이 대신에, S 게이트웨이 또는 P 게이트웨이가 단독으로 설치되어 있어도 된다. 예를 들어, S/P 게이트웨이를 P 게이트웨이 단독으로 치환해도 된다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 홈 노드B 를 적용한 무선 통신 장치를 포함하는 이동체 통신 시스템에 적용할 수 있는 것으로, 특히, 이동 단말의 유저 소유망과 복수의 기지국이나 다른 이동 단말이 접속되는 캐리어망이 인터넷을 경유하여 무선 링크되는 경우에 있어서, 시큐어 터널을 확립함으로써, 단순히 캐리어망을 통과하기만 하는 트래픽을 저감시키는 것이다.
100 : 이동체 통신 시스템
110 : 무선 통신 장치
111 : 홈 노드B
112 : GGSN
113 : 시큐리티 클라이언트
114 : 무선 제어부
115 : 장치 제어부
116 : 안테나
120 : DHCP
130 : DNS
140 : 시큐리티 게이트웨이
150 : SGSN
160 : APN 해결부
170 : HLR/HSS
180 : RNC
190 : 3G 단말
200 : 이동체 통신 시스템
210 : 무선 통신 장치
211 : 홈 e노드B
212 : S/P 게이트웨이
213 : 시큐리티 클라이언트
214 : 무선 제어부
215 : 장치 제어부
216 : 안테나
220 : DHCP
230 : DNS
240 : 시큐리티 게이트웨이
250 : MME
260 : APN 해결부
270 : HLR/HSS
280 : e노드B
290 : LTE 단말

Claims (12)

  1. 이동체 통신망을 통하여 이동 단말을 인터넷에 접속시키는 이동체 통신 시스템으로서,
    상기 이동 단말과,
    상기 이동체 통신망에 설치되어, 상기 이동 단말과 통신을 실시하는 무선 제어부와,
    상기 이동 단말의 통신을 상기 인터넷에 중계하는 게이트웨이와,
    상기 이동 단말로부터의 접속 요구에 따라, 인증 처리를 실시하는 노드를 구비하고,
    상기 게이트웨이와 상기 무선 제어부 사이에 다이렉트 터널이 형성되고, 상기 다이렉트 터널을 경유하여 상기 이동 단말을 상기 인터넷에 접속하도록 하는, 이동체 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트웨이는 GGSN 인, 이동체 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트웨이는 S/P 게이트웨이인, 이동체 통신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노드는 SGSN 인, 이동체 통신 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 노드는 MME 인, 이동체 통신 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 제어부는 RNC 로서 기능하도록 하는, 이동체 통신 시스템.
  7. 이동체 통신망을 통하여 이동 단말을 인터넷에 접속시키는 무선 통신 장치로서,
    상기 이동 단말과 무선으로 통신을 실시하는 무선 제어부와,
    상기 이동 단말의 통신을 상기 인터넷에 중계하는 게이트웨이를 구비하고,
    상기 무선 제어부와 상기 게이트웨이 사이에 다이렉트 터널이 형성되고, 상기 다이렉트 터널을 통하여 상기 이동 단말을 상기 인터넷에 접속하도록 하는, 무선 통신 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 게이트웨이는 GGSN 인, 무선 통신 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 게이트웨이는 S/P 게이트웨이인, 무선 통신 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 무선 제어부는 RNC 로서 기능하도록 하는, 무선 통신 장치.
  11. 이동체 통신망을 통하여 이동 단말을 인터넷에 접속시키는 무선 통신 방법으로서,
    상기 이동 단말과 통신을 실시하는 무선 제어부와, 상기 통신을 상기 인터넷에 중계하는 게이트웨이 사이에 다이렉트 터널을 확립하고,
    상기 다이렉트 터널을 경유하여 상기 이동 단말을 상기 인터넷에 접속하도록 하는, 무선 통신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    추가로 상기 이동 단말의 인증 처리가 시큐어 터널을 통하여 캐리어망 내에서 실시되는, 무선 통신 방법.
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