KR20120071624A - 네트워크 접속 방법 및 그를 위한 펨토 기지국 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단일 가입자 또는 가입자 그룹별로 로컬 브레이크아웃(local breakout) 기능을 제공하고 이를 이용하여 가입자의 등급에 따라 차등적으로 네트워크 접속을 수행할 수 있는 방법 및 그를 위한 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 무선 통신 시스템은, 가입자 또는 가입자 그룹별로 등급을 분류하기 위하여 사용자 요청을 입력받고, 사용자 요청에 따라 부여된 가입자 또는 가입자 그룹의 등급에 따라 접속 가능한 도메인을 설정하고, 적어도 하나의 가입자 단말과 트래픽 패킷을 송수신하며, 가입자 단말로부터 수신된 트래픽 패킷에 가입자 또는 가입자 그룹의 등급에 따라 접속 권한을 부여하고, 접속 권한에 따라 트래픽 패킷의 라우팅(routing) 처리를 수행한다.

Description

네트워크 접속 방법 및 그를 위한 펨토 기지국{METHOD FOR NETWORK ACCESSING AND FEMTO BASE STATION FOR THE SAME}
본 발명은 무선 통신 시스템에 있어서, 특히 단일 가입자 또는 가입자 그룹별로 로컬 브레이크아웃(local breakout) 기능을 제공하고 이를 이용하여 가입자의 등급에 따라 차등적으로 네트워크 접속을 수행할 수 있는 방법 및 그를 위한 펨토 기지국에 관한 것이다.
최근에 통신 및 컴퓨터 네트워크, 반도체 기술의 비약적인 발전으로 인해 무선통신망을 이용한 다양한 서비스가 제공되고 있을 뿐만 아니라 수요자들의 요구 사항은 날이 갈수록 수준이 높아지고 있으며, 전세계 무선 인터넷 서비스 시장은 폭발적으로 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 다양한 데이터를 전송하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다.
현재 CDMA(Code Division Multiple Access) 2000, EV-DO(Evolution Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), WLAN(Wireless Local Area Network)의 무선 데이터 서비스가 상용화되어, 최근 가정 내에서 휴대전화 이용과 모바일 데이터의 수요가 지속적으로 증가하고 있는데, 이러한 추세에 따라 옥내 브로드밴드(broadband) 망을 통해 이동통신 핵심망(core network)에 접속하도록 초소형 기지국을 옥내에 설치하여 이동통신 서비스를 제공하는 방법이 제안되고 있다. 특히 차세대 네트워크 시스템에서는 높은 데이터 전송률에 대한 요구를 충족시키고 다양한 서비스의 안정적인 제공을 위하여 그 대안으로서 여러 개의 작은 크기의 초소형 기지국들을 배치하는 방법이 제시되고 있다. 이러한 초소형 기지국을 옥내용 기지국 또는 펨토(Femto) 기지국이라고 부른다. 이처럼 셀의 크기를 줄임으로써 높은 주파수 대역을 사용하는 차세대 네트워크 시스템의 효율을 높일 수 있고 작은 크기의 셀을 여러 개 사용하는 것은 주파수 재사용 횟수를 늘릴 수 있는 측면에서 유리하다. 또한 기존에 하나의 기지국이 전체 셀 영역을 커버할 때 발생하였던 전파 감쇄로 인한 채널 상황 악화 문제, 음영지역 사용자에 대한 서비스 불능 문제 등을 개선 시킬 수 있다는 점에서 작은 크기의 셀 들을 통한 서비스 방법이 장점을 갖는다. 이러한 이점들을 바탕으로 기존의 매크로셀(옥외용 기지국 또는 매크로 기지국이 관장하는 셀 영역)(Macro-cell)과 펨토셀(옥내용 기지국 또는 펨토 기지국이 관장하는 셀 영역)(Femto-cell)들을 결합한 방식이 대두되고 있다.
3GPP에서는 기존 매크로 기지국과 별도로 특정 사용자만 접속할 수 있는 펨토 기지국이 설치되는 환경을 고려하고 있다. 이때, 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(coverage) 정도까지 고려될 수 있다.
로컬 아이피 접속(Local IP access)이라고도 불리는 로컬 브레이크아웃(local breakout)은 이동 가입자의 경우 방문(Visit)망에서 트래픽(traffic) 처리시 홈(Home)망을 거치지 않고 방문망에서 바로 처리하도록 하는 것을 포함하여 펨토셀내 가입자들 간의 트래픽 및 경우에 따라 펨토셀과 동일 서브넷(subnet)의 트래픽 처리에 대해서도 코어(core)망을 거치지 않고 바로 처리되도록 하는 기능이다.
로컬 브레이크아웃 기능이 활성화(enable)되어 있는 경우 코어(core)망으로부터 IP 주소를 할당받은 가입자 정보를 펨토 기지국에서 관리하여 설정에 따라 펨토셀내 가입자간의 통신시 및 펨토셀의 서브넷 망으로 향하는 트래픽 처리시 목적지 주소를 판단해 코어망으로 보내는 대신 펨토 기지국에서 바로 처리한다.
기존의 로컬 브레이크 아웃은 코어망의 트래픽 부하를 막고 처리 경로를 단순화 하고자 코어망을 통하지 않고 바로 처리한다는 것에 목적이 있다. 로컬 브레이크아웃이 동작하게 되는 경우 가입자별 구분이나 망의 구분 없이 펨토셀내 혹은 펨토셀의 서브넷 망은 모든 펨토 가입자들에게 개방되는 구조를 가지게 된다. 펨토 기지국을 이용하여 SMB(small and medium business)나 SOHO(small office home office) 등의 환경에서 망을 구성하고자 할 경우 가입자별로 망 운용에 대한 보안 적용 및 접속 등급을 적용한 차별적인 망 구성이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 단일 가입자 또는 가입자 그룹별로 로컬 브레이크아웃(local breakout) 기능을 제공하고 이를 이용하여 가입자의 등급에 따라 차등적으로 네트워크 접속을 수행할 수 있는 방법 및 그를 위한 펨토 기지국을 제공한다.
본 발명의 펨토 기지국은, 가입자 또는 가입자 그룹별로 등급을 분류하기 위하여 사용자 요청을 입력받는 사용자 인터페이스부; 상기 사용자 요청에 따라 부여된 가입자 또는 가입자 그룹의 등급에 따라 접속 가능한 도메인을 설정하는 도메인 설정부; 적어도 하나의 가입자 단말과 트래픽 패킷을 송수신하는 통신부; 및 상기 가입자 단말로부터 수신된 트래픽 패킷에 상기 가입자 또는 가입자 그룹의 등급에 따라 접속 권한을 부여하고, 상기 접속 권한에 따라 상기 트래픽 패킷의 라우팅(routing) 처리를 수행하는 제어부를 포함한다.
또한 본 발명의 네트워크 접속 방법은, a) 가입자 또는 가입자 그룹별로 차등적으로 등급을 분류하는 단계; b) 분류된 가입자 또는 가입자 그룹별 등급에 따라 차등적으로 접속 가능한 도메인을 설정하는 단계; c) 가입자 단말로부터 트래픽 패킷을 수신하는 단계; d) 상기 가입자 단말이 속한 그룹의 등급을 파악하는 단계; 및 e) 파악한 등급에 따라 상기 트래픽 패킷을 라우팅 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 펨토셀을 통한 새로운 서비스를 정의할 수 있으며 이 서비스를 이용해 가입자별로 로컬 브레이크아웃(Local breakout) 기능을 제공하며 계층적인 도메인(domain)에 대한 접속 권한을 할당함으로써 특정 그룹에게만 접근을 허용하는 노드(node)의 설치 및 추가적인 망 구성 등과 같이 운영자의 의도에 따라 구분되는 망을 구성하고 운용할 수 있다. 이를 통해 SMB(small and medium business)나 SOHO(small office home office) 등의 환경에서 IP 자원(resource)의 낭비를 막고 추가적인 장비의 투자 없이도 차별적인 망 구성 및 운용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 보이는 블록도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 보이는 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펨토 기지국의 구성을 보이는 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 접속 방법의 절차를 보이는 플로우 챠트.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 보이는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템은 코어 네트워크(50)에 연결된 다수의 매크로 기지국(10, 20, 30) 및 펨토 기지국(11~15,21~23,31~33)과, 펨토 기지국에 가입된 단말(40)에 대한 정보를 저장하는 가입자 정보 DB(60)를 포함한다. 코어 네트워크(50)는 MSC(Mobile Switching Center), SGSN(Serving GPRS Support Node) 또는 MME(Mobile Management Entity) 등의 엔터티를 포함할 수 있다. 가입자 정보 DB(60)는 AAA(Authentication, Authorization, Accounting)를 담당하는 HSS(Home Subscriber Server)이거나 펨토 기지국 가입자를 위해서 사업자 망에서 별도로 운영하는 데이터베이스가 될 수 있다. 또한 매크로 기지국(10, 20, 30)은 펨토 기지국(11~15,21~23,31~33)이 아닌 일반적인 기지국을 의미한다. 또한 펨토 기지국(11~15,21~23,31~33)은 코어 네트워크(50)에 직접 연결되거나 펨토 게이트웨이(미도시)를 통해 연결될 수 있다. 펨토 기지국(11~15,21~23,31~33)은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile Telecommunication), cdma2000 1x EVDO, LTE(Long Term Evolution) 등의 이동통신망에 설치될 수 있다.
도 2 내지 도 4은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 보이는 예시도이다. 도 2에서와 같이 무선 통신 시스템의 망 구성에 따라 펨토 기지국은 ISP(internet service provider) 망으로부터 직접 IP 주소(internet protocol address) 를 할당받을 수도 있고, 도 3에서와 같이 ISP 망으로부터 IP 주소를 직접 할당받은 라우터나 공유기로부터 다시 IP 주소를 할당받을 수도 있다. 한편, 도 4에서와 같이 일반 중급 규모의 기존 네트워크(network)에 적어도 둘 이상의 펨토 기지국을 설치한(Static IP 설정도 가능) 망 구성도 가능하다.
펨토 기지국이 ISP 망으로부터 직접 IP 주소를 할당받는 경우는 계층적으로 망이 이루어지지 않는 구조이므로 종래의 로컬 브레이크아웃(Local breakout) 기능을 활성화(enable)하는 것만으로 내부망에 대한 구분 처리는 가능하나 모든 가입자에게 개방되게 되는 문제가 있으므로, 본 발명에 따라 가입자 또는 가입자 그룹별로 접속 권한을 차등적으로 적용하여 처리하는 경우 이를 방지할 수 있다. 펨토 기지국이 ISP 망으로부터 IP 주소를 직접 할당받은 경우가 아닌 NAT(network address translation)를 지원하는 라우터나 공유기로부터 다시 IP 주소를 할당받는 구조인 경우에는 계층적인 망이 존재하게 되며, 이를 가입자 혹은 가입자 그룹별로 계층적으로 허용하여 망 운용이 가능하다. 아울러 기존 네트워크에 펨토 기지국으로 IP 자원(resource)의 소모를 최소화하면서 하위 네트워크를 추가로 구성할 수 있다.
기본적으로 특정 펨토 기지국에 접속된 가입자는 WiMAX(World Interoperability for Microwave Access)의 경우 CSN(core service network), LTE(Long Term Evolution)의 경우 EPC(evolved packet core)로부터 IP 주소를 할당받게 되며, 모든 가입자의 트래픽은 터널링(tuneling)을 통해 코어망을 거쳐 서비스받게 된다. 이때 로컬 브레이크아웃의 기능이 적용되면 코어망을 통하지 않고 지역(local)망에서 바로 라우팅(routing)을 통해 처리된다. 여기에 가입자 혹은 가입자 그룹별로 지역망에서의 라우팅되는 영역에 대한 차등적인 접속을 제공함으로써 SMB(small and medium business)나 SOHO(small office home office)의 환경에서 목적에 따라 구분되는 인터넷(intranet) 등으로 적용하여 사용할 수 있다.
이를 위해 펨토 기지국은 가입자 우선순위 그룹의 설정 기능, 가입자 우선순위 그룹별 접속가능 도메인(domain) 설정 기능, 펨토 기지국 접속 사용자의 가입자 정보(NAI, MAC 등)를 이용한 가입자 우선순위 그룹 할당 기능 등을 제공하여야 한다. 상기 펨토 기지국의 기능들은 펨토 기지국 관리자가 웹 인터페이스(Web GUI; graphic user interface)나 기타 특화된 어플리케이션(application) 형태의 프로그램 혹은 펨토 기지국에 접속 가능한 다양한 방법을 통해 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펨토 기지국의 구성을 보이는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 펨토 기지국(100)은 사용자 인터페이스부(110), 도메인 설정부(120), 통신부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
사용자 인터페이스부(110)는 가입자 또는 가입자 그룹별로 등급을 분류하기 위하여 사용자로부터 사용자 요청을 입력받는다. 아울러, 사용자 인터페이스부(110)는 로컬 브레이크아웃의 활성화 및 비활성화 여부를 선택하기 위한 사용자 요청을 입력 받는다.
도메인 설정부(120)는 사용자 요청에 따라 부여된 가입자 또는 가입자 그룹의 등급에 따라 접속 가능한 도메인을 설정한다. 일 실시예로서, 가입자 등급은 SP1, SP2 및 SP3로 구분할 수 있는데, SP1(Subscriber Priority 1) 등급은 펨토 기지국(100)과 동일한 서브넷(subnet)(도 3 및 도 4에서 Domain 2 내의 무선 자원(resource) 및 펨토 기지국상(도 2에서의 펨토 기지국내(Domain 1) 영역 및 도 3 및 도 4에서의 Domain 1)의 모든 무선 자원에 대해서도 로컬 브레이크아웃을 통해 접속 가능하다. 일 실시예로서, SP1 등급으로 설정 가능한 가입자는 SMB 환경에서의 동일 팀내의 구성원으로 제한할 수 있다.
SP2(Subscriber Priority 2) 등급은 펨토 기지국(100)내의 자원 접속은 불가능하며, 펨토 기지국(100)과 동일한 서브넷상의 무선 자원에 대해서는 로컬 브레이크아웃을 통해 접속 가능하다. 일 실시예로서, SP2 등급으로 설정 가능한 가입자는 SMB 환경에서의 SP1 등급에 속하지 않은 다른 팀의 구성원 및 회사관계자로 제한할 수 있다.
SP3(Subscriber Priority 3) 등급은 일반적인 가입자와 같이 코어망을 통해서 트래픽을 처리한다. 즉, SP3 등급의 단말은 사설 IP 주소를 갖는 SMB 내의 자원 접속이 불가하고, 일반 공유기에서 지원하는 포트 포워딩(port forwarding)이나 DMZ 기능을 통한 접속은 가능하다. 일반 네트워크의 경우 기존 망 보호 정책을 적용한다. 일 실시예로서, SP3 등급으로 설정 가능한 가입자는 SMB 환경에서의 SP1 및 SP2 등급에 속하지 않는 회사 방문객을 포함할 수 있다.
통신부(130)는 적어도 하나의 가입자 단말로부터의 트래픽 패킷을 수신하고, 적어도 하나의 가입자 단말로 트래픽 패킷을 송신한다.
제어부(140)는 사용자 인터페이스부(110)로부터의 사용자 요청에 근거하여 가입자 또는 가입자 그룹별로 등급을 분류한다. 제어부(140)는 가입자 단말로부터 트래픽 패킷(traffic packet)을 수신할 경우 도메인 설정부(120)에서 설정된 가입자 또는 가입자 그룹의 등급에 따른 접속 가능한 도메인에 따라 해당 트래픽 패킷에 가입자의 등급에 따라 접속 권한을 부여한다. 아울러, 제어부(140)는 등급에 따라 접속 권한이 부여된 트래픽 패킷에 대해 라우팅(routing) 처리를 수행한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 접속 방법의 절차를 보이는 플로우 챠트이다.
우선 무선 통신 시스템의 펨토 기지국(100) 관리자는 해당 무선 통신 시스템에 등록된 가입자 또는 가입자 그룹별로 차등적으로 등급을 분류한다(S110). 일 실시예로서, 가입자 또는 가입자 그룹별 등급은 상기한 바와 같이 SP1, SP2, SP3로 분류할 수 있다. 펨토 기지국(100)은 분류된 가입자 또는 가입자 그룹별 등급에 따라 차등적으로 접속 가능한 도메인을 설정한다(S120).
펨토 기지국(100)에서 특정 가입자 단말로부터 트래픽 패킷을 수신할 경우(S130) 펨토 기지국(100)은 해당 가입자나 가입자가 속한 그룹의 등급을 파악하고(S140), 해당 등급에 따라 트래픽 패킷을 라우팅 처리한다(S150).
예를 들어, 회사 방문객의 경우 SP3 등급으로 분류하면 기타 내부 망에 대한 접속을 제한하고 코어망을 통한 인터넷 서비스만을 제공하여 내부 망을 보호할 수 있다. 가입자 또는 가입자 그룹 및 접속 가능한 도메인의 설정은 사용자의 망 구성과 정책에 따라 조정이 가능하다. 가입자 그룹의 할당은 미리 등록된 사용자 정보를 기준으로 pre-configuration 하여 기본값(default)으로 구성하며, 상황에 따라 관리자에 의해 특정 가입자 그룹에 대해 수동(manual)으로 할당될 수 있다.
상기 방법들은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법들은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
10,20,30: 매크로 기지국 11~15,21~23,31~33: 펨토 기지국
40: 단말 50: 코어 네트워크
60: 가입자 정보 DB 110: 사용자 인터페이스부
120: 도메인 설정부 130: 통신부
140: 제어부

Claims (7)

  1. 펨토 기지국으로서,
    가입자 또는 가입자 그룹별로 등급을 분류하기 위하여 사용자 요청을 입력받는 사용자 인터페이스부;
    상기 사용자 요청에 따라 부여된 가입자 또는 가입자 그룹의 등급에 따라 접속 가능한 도메인을 설정하는 도메인 설정부;
    적어도 하나의 가입자 단말과 트래픽 패킷을 송수신하는 통신부; 및
    상기 가입자 단말로부터 수신된 트래픽 패킷에 상기 가입자 또는 가입자 그룹의 등급에 따라 접속 권한을 부여하고, 상기 접속 권한에 따라 상기 트래픽 패킷의 라우팅(routing) 처리를 수행하는 제어부를 포함하는 펨토 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도메인은, 펨토 기지국과 동일한 서브넷(subnet)상의 모든 무선 자원, 상기 펨토 기지국상의 모든 무선 자원 및 코어망(core network)의 무선 자원 중 적어도 어느 하나를 포함하는 펨토 기지국.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가입자 또는 가입자 그룹의 등급은, SMB(small and medium business) 환경 또는 SOHO(small office home office) 환경에서 분류하는 펨토 기지국.
  4. 네트워크 접속 방법으로서,
    a) 가입자 또는 가입자 그룹별로 차등적으로 등급을 분류하는 단계;
    b) 분류된 가입자 또는 가입자 그룹별 등급에 따라 차등적으로 접속 가능한 도메인을 설정하는 단계;
    c) 가입자 단말로부터 트래픽 패킷을 수신하는 단계;
    d) 상기 가입자 단말이 속한 그룹의 등급을 파악하는 단계; 및
    e) 상기 파악한 등급에 따라 상기 트래픽 패킷을 라우팅 처리하는 단계를 포함하는 네트워크 접속 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단계 e)는,
    상기 가입자 단말로부터 수신된 트래픽 패킷에 상기 가입자 또는 가입자 그룹의 등급에 따라 접속 권한을 부여하는 단계; 및
    상기 접속 권한에 따라 상기 트래픽 패킷의 라우팅(routing) 처리를 수행하는 단계를 포함하는 네트워크 접속 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도메인은, 펨토 기지국과 동일한 서브넷(subnet)상의 모든 무선 자원, 상기 펨토 기지국상의 모든 무선 자원 및 코어망(core network)의 무선 자원 중 적어도 어느 하나를 포함하는 네트워크 접속 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가입자 또는 가입자 그룹의 등급은, SMB(small and medium business) 환경 또는 SOHO(small office home office) 환경에서 분류하는 네트워크 접속 방법.
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