KR20120140430A - 펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망 부하 분산 방법 및 이를 위한 펨토 게이트웨이 - Google Patents

펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망 부하 분산 방법 및 이를 위한 펨토 게이트웨이 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이동통신 코어망과 연동하는 펨토셀 네트워크에서 상기 이동통신 코어망의 부하를 분산하는 방법 및 이를 위한 펨토 게이트웨이에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이동통신 코어망의 부하를 분산하는 방법은, 펨토 기지국과 펨토 게이트웨이를 포함하여 구성되며 이동통신 코어망과 연동하는 펨토셀 네트워크에서, 상기 펨토 게이트웨이가, 상기 이동통신 코어망에 속하는 복수의 교환 장치로 부하 정보 요청 메시지를 송신하고 각 교환 장치로부터 부하 정보를 수신하는 부하 정보 수신 단계; 상기 펨토 게이트웨이가, 상기 수신된 부하 정보에 근거하여 부하 상태가 가장 낮은 교환 장치를 제 1 접속 대상 교환 장치로 선정하는 선정 단계; 및 상기 펨토 게이트웨이가, 상기 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치로 상기 이동 단말의 위치 등록 과정을 수행하는 위치 등록 단계; 를 포함한다.

Description

펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망 부하 분산 방법 및 이를 위한 펨토 게이트웨이{Traffic Load Balancing Method of Femtocell Network for Mobile Core Network and Femto GateWay therefor}
본 발명은, 펨토셀에 관한 것으로, 보다 구체적으로 이동통신 코어망과 연동하는 펨토셀 네트워크에서 상기 이동통신 코어망의 부하를 분산하는 방법 및 이를 위한 펨토 게이트웨이에 관한 것이다.
펨토셀(Femto Cell)은 펨토 기지국(Femto AP)과 펨토 게이트웨이(Femto GW)를 통해 기존의 이동통신 서비스 반경보다 훨씬 작은 지역을 대상으로 이동통신 서비스를 제공하는 기술이다. 펨토셀은 유사한 개념으로 초소형셀, 마이크로셀(Micro Cell) 등이 있다. 펨토셀은 주로 가정이나 빌딩 내부와 같이 매크로셀(Macro Cell)의 전파가 열화되는 지역이나 음영 지역에서 이동통신 서비스의 품질을 보장하기 위한 목적으로도 사용되며, 펨토 존 서비스 등을 통하여 저렴한 요금을 제공하는 수단으로도 사용할 수 있다. 또한 펨토셀은 매크로셀 기지국 용량이 부족한 경우 매크로셀의 부하를 분산하기 위한 용량 증대의 수단으로 설치하여 이용할 수 있다.
펨토셀은 이동통신망과의 연결을 위해 IP망(IP Network)과 같은 범용 인터넷 회선을 이용하기 때문에 설치 비용 및 유지 보수 비용이 저렴하고, 인터넷 회선이 설치된 지역은 어디에서나 설치할 수 있기 때문에 이동성이 뛰어난 장점이 있다. 또한 이러한 펨토셀 서비스를 제공하기 위한 펨토 기지국은 액자 크기 정도의 소형으로 이동통신 가입자가 직접 전자제품 매장에서 구입하여 원하는 장소에 설치하거나 통신 사업자 측으로부터 설치 관리자가 파견되어 원하는 지역에 설치된다. 향후 펨토셀 서비스는 상기와 같은 목적으로 그 활용도가 매우 넓어질 것으로 예상되고, 따라서 곳곳에 펨토 기지국이 설치될 것으로 예상된다.
이러한 펨토셀의 펨토 기지국은 Node-B와 RNC(Radio Network Controller)의 기능을 제공하며, 펨토 기지국보다 상위 계층인 펨토 게이트웨이는 RNC Proxy로서, 펨토 게이트웨이는 이동통신망의 SGSN(Serving GPRS Support Node) 또는 MSC(Mobile Switching Center)와 1 대 1 구조로 연동되어 있다.
만약, 펨토셀 네크워크에서 펨토셀을 확장하기 위해 펨토 기지국을 확대 구축하는 경우 이동통신망의 용량이 제한되어 있으며, 따라서 별도의 펨토 게이트웨이를 증설해야하는 문제점이 있다. 또한 이동통신망 시스템의 장애나 펨토 게이트웨이의 인터페이스카드의 장애가 있는 경우, 해당 펨토 게이트웨이에 종속되어 연결된 모든 펨토 기지국을 통한 펨토셀 서비스가 제공되지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 펨토셀 네트워크에서 펨토 게이트웨이가 이동통신 코어망의 교환 장치와 연동함에 있어서, 부하를 분산하여 연동하는 방법 및 이를 위한 펨토 게이트웨이를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 더욱 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망 부하 분산 방법은, 펨토 기지국과 펨토 게이트웨이를 포함하여 구성되며 이동통신 코어망과 연동하는 펨토셀 네트워크에서, 상기 펨토 게이트웨이가 상기 이동통신 코어망에 속하는 복수의 교환 장치로 부하 정보 요청 메시지를 송신하고 각 교환 장치로부터 부하 정보를 수신하는 부하 정보 수신 단계; 상기 펨토 게이트웨이가 상기 수신된 부하 정보에 근거하여 부하 상태가 가장 낮은 교환 장치를 제 1 접속 대상 교환 장치로 선정하는 선정 단계; 및 상기 펨토 게이트웨이가 상기 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치로 상기 이동 단말의 위치 등록 과정을 수행하는 위치 등록 단계;를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망의 부하를 분산하는 펨토 게이트웨이는, 펨토 기지국을 통해 이동 단말과 통신하는 펨토 기지국 통신부; 상기 이동통신 코어망에 속하는 복수의 교환 장치의 부하 정보를 수집하는 부하 정보 수집부; 상기 교환 장치의 부하 정보를 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장된 상기 부하 정보에 근거하여 제 1 접속 대상 교환 장치를 선정하는 선정부; 및 상기 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치와 상기 이동 단말의 통신 서비스를 위한 신호 처리를 수행하는 코어망 통신부; 를 포함한다.
본 발명은 펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망의 교환 장치와 연동하는데 있어서, 이동통신 코어망의 교환 장치의 부하 상태에 따라 연동을 행함으로써 펨토셀 서비스가 증가하는 경우, 해당 이동통신 코어망을 우회하여 다른 이동통신 코어망과 펨토셀 네트워크를 연동할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 이동통신 코어망의 시스템에 장애가 발생하는 경우 해당 장애 이동통신 코어망을 우회하여 다른 이동통신망과 펨토셀 네트워크를 연동할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 환경을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 코어망 부하 분산 방법으로서 이동 단말의 위치 등록 과정을 나타내는 호 처리 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신 코어망 부하 분산 방법으로서 서비스 요청 과정을 나타내는 호 처리 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동통신 코어망 부하 분산 방법으로서 서비스 요청 과정을 나타내는 호 처리 흐름도이다.
도 5는 볼 발명의 일 실시예에 따른 펨토 게이트웨이의 구성을 나타낸 블럭도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 환경을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면 통신 환경은, 이동 단말(110), 펨토 기지국(120) 및 펨토 게이트웨이(130)를 포함하여 구성되는 펨토셀 네트워크와, 홈위치등록기(150,HLR-Home Location Resister) 및 교환 장치(140)를 포함하여 구성되는 이동통신 코어망을 포함하여 구성된다.
이동 단말(110)은 무선 통신에 사용되는 기기뿐만 아니라 무선 통신 기능을 구비한 개인 휴대 단말기(PDA - Personal Digital Assistants) 또는 컴퓨터 등을 포함할 수 있다. 이동 단말(110)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 본 발명에 따른 이동 단말(110)은 셀룰러 폰, PCS폰, GSM폰, CDMA-2000폰, WCDMA폰 등과 같은 통상적인 이동 전화기, PMP(Portable Multimedia Player), 스마트 폰, MBS(Mobile Broadcast System), 태블릿 PC 등을 모두 포함할 수 있다.
펨토 기지국(120)은 실외에 존재하는 넓은 반경의 매크로(Macro) 기지국의 영역에 위치한 건물 내부를, 소수의 가입자를 위한 펨토셀 커버리지(FemtoCell Coverage)로 설정하여 특정 이동통신 서비스를 제공한다. 즉, IP망을 통해 통신 사업자 및 별도의 컨텐츠 제공자로부터 제공되는 이동통신 서비스 및 초고속 인터넷 서비스에 따른 대용량의 컨텐츠를 상기 펨토셀 커버리지에 진입한 이동 단말(110)에 제공한다.
한편, 펨토 기지국은 제조업체 또는 통신 사업자의 정책에 따라 초소형기지국, 피코(Pico) 기지국, 유비셀(Ubicell) 기지국, 펨토셀 기지국 등으로 불리기도 한다. 따라서 본 발명에 있어서의 펨토셀은 범용 인터넷 회선을 통해 이동통신 시스템의 코어 네트워크에 연결되어 이동 단말(110)에 통신 서비스를 제공하는 것이라면 모두 해당되는 것으로 이해되어야 한다.
펨토 게이트웨이(130)는 IP 네트워크(Internet Protocol Network)와 이동통신 코어망(Core Network)을 연결하여, 펨토 기지국(120)에 접속한 이동 단말(110)로 이동 통신 서비스를 제공한다. 이때, 펨토 게이트웨이(130)는 이동통신 코어망과 IP 네트워크 간의 프로토콜 변환 기능을 수행한다. 또한 펨토 게이트웨이(130)는 이동통신 코어망으로부터 RNC(Radio Network Controller) ID를 부여받아 상기 이동통신 코어망에 대해 매크로셀 RNC처럼 인식되며, 이동통신 코어망과 연동되어 있는 교환 장치(140)와 1 대 1 구조로 연동되는 구조로 되어있다.
상기 교환 장치(140)는 MSC(141) 또는 SGSN(142) 중 어느 하나일 수 있다. MSC(Mobile Switching Center)는 음성 통화 서비스를 제공하는 회선 교환(Circuit switching)망의 교환기이고, SGSN(Serving GPRS Support Node)은 패킷 데이터 서비스를 제공하는 패킷 교환(Packet Switching)망의 패킷 교환 지원 노드이다. 한편 이동통신 코어망의 교환 장치(140)는 해당 교환 장치(140)의 커버리지에 따라서 이동통신 코어망 내에서 복수 개가 존재하며, 통신 서비스의 종류나 통신 데이터의 목적지 등에 따라서 상기 복수 개의 교환 장치(140) 중 하나의 교환 장치(140)가 상기 펨토 게이트웨이(130)와 1 대 1의 구조로 연동한다.
홈위치등록기(150,HLR - Home Location Resiter)는 가입자의 정보(Subscriber Data)를 저장 관리한다. 또한 홈위치등록기(150)는 MSC(141) 또는 SGSN(142)과 연동되어 있고, 상기 홈위치등록기(150)에 등록되는 가입자 정보에는 해당 가입자의 이동 단말(110)과 연동되어 있는 MSC(141) 또는 SGSN(140)의 식별정보가 포함되어 있으며, 이동 단말(110)이 MSC(141) 또는 SGSN(142)를 핸드 오버하는 경우, 기 등록된 MSC(141) 또는 SGSN(142)의 식별정보가 삭제되고, 변환된 MSC(141) 또는 SGSN(142)의 식별정보가 가입자 정보에 포함되어 홈위치등록기(150)에 등록된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 코어망 부하 분산 방법으로서 이동 단말의 위치 등록 과정을 나타내는 호 처리 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 이동 단말(110)이 펨토셀의 커버리지에서 Power On하는 경우, 해당 이동 단말(110)은 무선 채널 셋업을 위해 펨토 기지국(120)으로 초기 다이렉트 전달 메시지(Initial Direct Transfer)를 전송한다(S211). 초기 다이렉트 전달 메시지를 수신한 펨토 기지국(120)은 RUA-Initial UE 메시지를 펨토 게이트웨이(130)에 전송하며(S212), 해당 펨토 게이트웨이(130)는 이동통신 코어망의 교환 장치(140)와 LuPS Connection을 위해 초기 단말 메시지(Initial UE)를 교환 장치(140)에 전송한다(S213). 이때 이동통신 코어망에는 복수 개의 교환 장치(140)가 존재할 수 있으며 상기 펨토 게이트웨이(130)는 복수 개의 교환 장치(140)에 상기 초기 단말 메시지(Initial UE)를 전송하게 된다(S213). 상기 복수 개의 교환 장치(140)는 초기 단말 응답 메시지(Initial UE Response)를 상기 펨토 게이트웨이(130)에 전송한다.(S214)
펨토 게이트웨이(130)는 이동통신 코어망의 복수의 교환 장치(140)에 부하 정보 요청 메시지를 전송하고(S221) 상기 부하 정보 요청 메시지를 수신한 각 교환 장치(140)는, 해당 교환 장치(140)의 부하 정보를 파악하여 상기 펨토 게이트웨이(130)에 부하 정보를 전송한다(S222).
펨토 게이트웨이(130)는 복수의 교환 장치(140)중 각 교환 장치(140)로부터 수신한 상기 부하정보를 바탕으로 부하 상태가 가장 낮은 교환 장치(140)를 제 1 접속 대상 교환 장치(140)로 선정한다.(S230) 상기 선정단계에서 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치(140)는 상기 이동 단말(110)에 서비스를 제공하는 교환 장치(140)로 기능하지만, 후술하는 바와 같이 해당 교환 장치(140)의 부하 상태가 기 설정된 임계치(Load Threshold)보다 커지면 이동 단말(110)은, 펨토 게이트웨이(130)에 의해 선택되는 다른 교환 장치(140)를 제 2 접속 대상 교환 장치(140)로 선택하여 서비스를 제공받게 된다.
한편, 펨토 게이트웨이(130)는 상기 부하 정보 수신 단계(S221, S222)를 수행하지 않고, 상술한 초기 단말 UE 메시지(Initial UE, S213)에 부하 정보 요청을 위한 파라미터를 포함하여 전송한 후, 복수의 교환 장치(140) 각각으로부터 부하 정보를 포함하는 초기 단말 응답 메시지(Initial UE Response)를 수신하고(S214), 그 초기 단말 응답 메시지(S214)에 포함된 부하 정보에 따라 제 1 접속 대상 교환 장치(140)를 선정할 수도 있다.(S230)
펨토 게이트웨이(130)는 이동 단말(110)로부터 위치 등록을 요청하는 위치 등록 요청 메시지(예컨대, Attach Request)를 수신하여 상기 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치(140)로 전송한다.(S241). 상기 위치 등록 요청 메시지를 수신한 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)는 상기 이동 단말(110)의 위치 등록을 수행하기 위해 홈위치등록기(150)에 Update Location 메시지를 전송하고(S242), 홈위치등록기(110)는 Update Location 메시지를 수신함에 따라 이동 단말(110)의 위치 정보를 갱신하고 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)에 가입자 정보를 포함하는 ISD 메시지(Insert Subscriber Data)를 전송한다(S243). ISD 메시지를 수신한 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)는 가입자 정보를 방문위치등록기에 저장하고 홈위치등록기(110)로 ISD Ack 메시지를 전송하며(S244), 홈위치등록기(110)는 ISD Ack 메시지에 기초하여 위치 등록이 완료되었음을 확인하고, Update Location Ack 메시지를 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)에 전송한다.(S245) 이어서 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)는 펨토 게이트웨이(130)를 통해 위치 등록 응답 메시지(예컨대, Attach Accept)를 이동 단말(110)에 전송한다.(S246)
도 2를 참조한 실시예에서는 펨토 게이트웨이(130)가 교환 장치(140)의 부하 상태에 기초하여 제 1 접속 대상 교환 장치를 선정하는 것을 설명하였으나, 교환 장치(140)의 장애 발생 여부도 참조될 수 있다. 즉, 펨토 게이트웨이(130)는 초기 단말 메시지(Initial UE, S213) 또는 부하 정보 요청 메시지를 교환 장치(140)에 전송하였으나(S221) 이에 대한 응답으로 해당 교환 장치(140)로부터 장애 발생이 통보되는 경우(S214, S222) 해당 교환 장치(140)는 접속 대상 교환 장치로의 선정에서 배제된다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신 코어망의 부하 분산 방법으로서 서비스 요청 과정을 나타내는 호 처리 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 상기 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치(140)로 이동 단말(110)의 서비스 요청이 있고, 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)의 부하 상태가 기 설정된 임계치보다 작은 경우 서비스가 제공되는 과정을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
이동 단말(110)이 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)에 대해 서비스를 요청하는 경우, 이동 단말(110)은 먼저 펨토 기지국(120)에 초기 다이렉트 전달 메시지(Initial Direct Transfer)를 전송한다(S311). 초기 다이렉트 전달 메시지를 수신한 펨토 기지국(120)은 RUA-Initial UE 메시지를 펨토 게이트웨이(130)에 전송하며(S312), 해당 펨토 게이트웨이(130)는 제 1 접속 대상 교환 장치(140)와 LuPS Connection을 위해 초기 단말 메시지(Initial UE)를 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)에 전송한다(S313). 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)는 초기 단말 응답 메시지(Initial UE Response)를 상기 펨토 게이트웨이(130)에 전송한다.(S314)
이어서, 펨토 게이트웨이(130)는 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)에 부하 정보 요청 메시지를 전송하고(S321), 해당 제 1 접속 대상 교환 장치(140)는 해당 교환 장치(140)의 부하 정보를 파악하여 상기 펨토 게이트웨이(130)에 부하 정보를 전송한다(S322).
상기 펨토 게이트웨이(130)는 상기 수신한 부하 정보(S322)를 바탕으로 제 1 접속 대상 교환 장치(140)의 부하 상태가 기 설정된 임계치(Load Threshold)보다 작은지 여부를 판단한다.(S331) 이때 상기 기 설정된 임계치는 통신 통계에 따라 설정되거나 사업자의 정책에 따라 설정되는 임의의 값(value)일 수 있다. 상기 펨토 게이트웨이(130)는, 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)의 부하상태가 기 설정된 임계치보다 작은 것으로 판단되면 상기 이동 단말(110)로부터 수신되는 서비스 요청 메시지를 해당 제 1 접속 대상 교환 장치(140)로 전송하고(S332), 이에 대한 응답으로 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)를 통해 이동 단말(110)로 서비스를 제공한다(S333).
도 3을 참조한 설명에서, 펨토 게이트웨이(130)는, 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)의 부하 상태가 기 설정된 임계치보다 큰 것으로 판단되거나, 초기 단말 메시지(Initial UE, S313) 또는 부하 정보 요청 메시지(S321)를 제 1 접속 대상 교환 장치(140)에 전송하였으나 이에 대한 응답(S314, S322)으로 해당 제 1 접속 대상 교환 장치(140)로부터 장애 발생이 통보되는 경우, 이동통신 코어망의 복수의 교환 장치(140) 중 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)를 제외한 다른 교환 장치(140)를 제 2 접속 대상 교환 장치(140)로 선정하고 해당 제 2 접속 대상 교환 장치(140)를 통해 이동 단말(110)로 서비스를 제공한다. 그 구체적인 과정을 도 4 를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 이동통신 코어망의 부하 분산 방법을 설명하는 호 처리 흐름도로서 서비스 요청 과정을 나타내는 호 처리 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 펨토 게이트웨이(130)는, 부하 상태가 기 설정된 임계치보다 큰 것으로 판단되거나, 초기 단말 메시지(Initial UE, S313) 또는 부하 정보 요청 메시지(S321)를 제 1 접속 대상 교환 장치(140)에 전송하였으나 이에 대한 응답(S314, S322)으로 해당 제 1 접속 대상 교환 장치(140)로부터 장애 발생이 통보되는 경우, 상기 제 1 접속 대상 교환 장치(140)를 제외한 복수의 교환 장치(140)에 부하 정보 요청 메시지를 전송하고(S411) 상기 부하 정보 요청 메시지를 수신한 각 교환 장치(140)는 해당 교환 장치(140)의 부하 정보를 파악하여 상기 펨토 게이트웨이(130)에 부하 정보를 전송한다(S412). 이때 상기 부하 정보 요청 메시지로서 초기 단말 메시지(Initial UE)가 이용되고 부하 정보는 그 초기 단말 메시지에 대한 응답 메시지에 포함될 수 있다. 이어서 펨토 게이트웨이(130)는 상기 S412 단계에서 수신한 부하 정보를 바탕으로 부하 상태가 가장 낮은 교환 장치(140)를 제 2 접속 대상 교환 장치(140)로 선정한다.(S420)
이와 같이 제 1 접속 대상 교환 장치(140)의 부하가 높아지거나 장애가 발생하여 제 2 접속 대상 교환 장치(140)를 선정한 펨토 게이트웨이(130)는 이동 단말(110)의 제 1 접속 대상 교환 장치에 대한 위치 등록을 해제하기 위해, Detach Request 메시지를 이동 단말(110)에 전송한다.(S431) 이 때 상기 Detach Request 메시지에는 재등록 요청 파라미터가 포함되어 있다.
Detach Request 메시지를 수신한 이동 단말(110)은 펨토 기지국(120)을 통해 펨토 게이트웨이(130)로 이에 대한 응답 메시지, 즉 Detach Accept 메시지를 전송한다.(S432) 이어서 이동 단말(110)은 상기 Detach Request 메시지에 포함된 재등록 요청 파라미터에 기초하여 위치 등록을 다시 시도하기 위해 위치 등록 요청 메시지(Attach Request)를 펨토 기지국(120)을 통해 펨토 게이트웨이(130)로 전송하고 펨토 게이트웨이(130)는 제 2 접속 대상 교환 장치(140)로 위치 등록 요청 메시지를 전송한다.(S433)
상기 위치 등록 요청 메시지를 수신한 상기 제 2 접속 대상 교환 장치(140)는 상기 이동 단말(110)의 위치 등록을 수행하기 위해 홈위치등록기(150)에 Update Location 메시지를 전송하고(S434), 홈위치등록기(150)는 이동 단말(110)의 위치 정보를 등록한 후 상기 제 2 접속 대상 교환 장치(140)에 가입자 정보를 포함하는 ISD 메시지(Insert Subscriber Date)를 전송한다(S435). ISD 메시지를 수신한 상기 제 2 접속 대상 교환 장치(140)는 가입자 정보를 방문위치등록기에 저장한 후 홈위치등록기(150)에 응답 메시지(ISD Ack)를 전송한다.(S436) 이후 홈위치등록기(150)는 위치 등록 완료를 알리는 응답 메시지인 Update Location Ack를 상기 제 2 접속 대상 교환 장치(140)에 전송한다.(S437) 도 4 에 도시하지 않았지만, 홈위치등록기(150)는 제 1 접속 대상 교환 장치(140)에 저장되어 있던 이동 단말(110)의 가입자 정보를 삭제하는 처리를 수행한다.
이후 이동 단말(110)로부터 서비스 요청이 수신되면, 펨토 게이트웨이(130)는 상기 제 2 접속 대상 교환 장치(140)로 서비스 요청을 전송하고(S438) 이에 대한 응답으로 상기 제 2 접속 대상 교환 장치(140)를 통해 이동 단말(110)에 서비스를 제공한다.(S439)
도 4를 참조한 실시예에서는 펨토 게이트웨이(130)가 교환 장치(140)의 부하 상태에 기초하여 제 2 접속 대상 교환 장치를 선정하는 것을 설명하였으나, 교환 장치(140)의 장애 발생 여부도 참조될 수 있다. 즉, 펨토 게이트웨이(130)는 부하 정보 요청 메시지(S411)를 교환 장치(140)에 전송하였으나 이에 대한 응답(S412)으로 해당 교환 장치(140)로부터 장애 발생이 통보되는 경우 해당 교환 장치(140)는 제 2 접속 대상 교환 장치로의 선정에서 배제된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 게이트웨이(500)의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 펨토 게이트웨이(500)는 펨토 기지국 통신부(510), 코어망 통신부(520), 부하 정보 수집부(530), 저장부(540) 및 선정부(550)를 포함한다.
펨토 기지국 통신부(510)는, 펨토셀 네트워크에 속하는 펨토 기지국(120)과의 통신을 수행한다. 예를 들어. 이동 단말(110)로부터 Initial DT 메시지를 수신한 펨토 기지국(120)이 RUA-Initial UE 메시지를 펨토 게이트웨이(130)에 전송하는 경우, 펨토 기지국 통신부(510)가 상기 RUA-Initial UE 메시지를 수신한다. 또한 펨토 기지국(120)이 전송하는 이동 단말(110)의 위치 등록 요청 메시지를 펨토 게이트웨이(130)가 수신하는 경우, 펨토 기지국 통신부(510)가 상기 위치 등록 요청 메시지를 수신한다. 또한, 이동 단말(110)이 이동통신 코어망으로부터 서비스를 제공받음에 있어서 상기 서비스를 구성하는 데이터는 펨토 기지국 통신부(510)를 통해 펨토 기지국(120)으로 전송된다.
또한, 펨토 기지국 통신부(510)는, 선정부(550)에 의해 접속 대상 교환 장치(140)가 변경되는 경우 상기 선정부(550)의 통지에 따라 현재 접속 중인 이동 단말(110)로 재등록 요청 파라미터를 포함하는 위치 등록 해제 메시지(예컨대, Detach Request)를 전송하여 이에 대한 응답을 수신하고, 상기 재등록 요청 파라미터에 따라 펨토 기지국(120)으로부터 이동 단말(110)의 위치 등록 요청 메시지를 수신한다.
코어망 통신부(520)는, 이동통신 코어망에 속하는 교환 장치(140)와 이동 단말(110)의 통신 서비스를 위한 신호 처리를 수행한다. 예를 들어, 코어망 통신부(520)는 이동 단말(110)로부터의 Initial DT 메시지에 대응하는 Initial UE 메시지를 교환 장치(140)에 송신하거나, 교환 장치(140)로부터 Response 메시지를 수신한다. 또한 이동 단말(110)이 이동통신 코어망으로부터 서비스를 제공받음에 있어서, 상기 서비스를 구성하는 데이터는 상기 코어망 통신부(520)를 통해 교환 장치(140)로부터 수신된다.
바람직하게, 코어망 통신부(520)는, 선정부(550)에 의해 선정된 교환 장치(140)와 통신을 수행한다. 구체적으로, 코어망 통신부(520)는 선정부(550)에 의해 소정의 교환 장치(140)가 접속 대상 교환 장치(140)로 선정되면, 해당 접속 대상 교환 장치(140)와 통신을 수행하여 이동 단말(110)의 위치 등록을 수행하고 또한 이동 단말(110)로의 서비스(예컨대, 음성 통화 또는 데이터 서비스) 제공을 위해 해당 접속 대상 교환 장치(140)와 통신을 수행한다.
부하 정보 수집부(530)는, 이동통신 코어망에 속하는 교환 장치(140)의 부하 정보를 수집한다. 구체적으로, 부하 정보 수집부(530)는 상기 교환 장치(140)에 부하 정보 요청 메시지를 전송하고 교환 장치(140)로부터 부하 정보를 수신할 수 있다. 또한 부하 정보 수집부(530)는 상기 코어망 통신부(520)가 이동 단말(110)로부터의 Initial DT 메시지에 대응하는 Initial UE 메시지를 교환 장치(140)로 송신하고 이에 대한 응답으로 수신한 응답 메시지(Response)에서 교환 장치(140)의 부하 정보를 수집할 수도 있다.
저장부(540)는, 교환 장치(140)의 부하 정보를 저장한다. 구체적으로 저장부(540)는 상기 부하 정보 수집부(530)에서 수집한 교환 장치(140)의 부하 정보를 저장한다.
선정부(550)는, 상기 저장부(540)에 저장된 상기 부하 정보에 근거하여 연동할 교환 장치(140)를 선정하고 이에 따른 통지를 펨토 기지국 통신부(510)와 코어망 통신부(520)로 전달한다. 바람직하게, 선정부(550)는 상기 저장부(540)에 저장된 부하 정보에 근거하여 부하 상태가 가장 낮은 교환 장치(140)를 접속 대상 교환 장치(140)로 선정한다.
또한 상기 선정부(550)는, 상기 선정된 접속 대상 교환 장치(140)의 부하 정보가 기 설정된 임계치보다 커진 경우 복수의 교환 장치(140) 중 다른 교환 장치(140)를 접속 대상 교환 장치(140)로 선정한다.
또한 선정부(550)는, 상기 코어망 통신부(520)에서 접속 대상 교환 장치(140)로부터 장애 발생 정보를 수신하는 경우, 상기 저장부(540)에 저장된 교환 장치(140)들의 부하 정보에 근거하여 해당 접속 대상 교환 장치(140)를 제외한 나머지 교환 장치(140) 중 부하 상태가 가장 낮은 교환 장치(140)를 접속 대상 교환 장치(140)로 선정한다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 아니 된다. 어떤 환경에서는, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
110 : 이동 단말 120 : 펨토 기지국
130 : 펨토 게이트웨이 140 : 교환 장치
141 : MSC 142 : SGSN
150 : 홈위치등록기 500 : 펨토 게이트웨이
510 : 펨토 기지국 통신부 520 : 코어망 통신부
530 : 부하 정보 수집부 540 : 저장부
550 : 선정부

Claims (12)

  1. 펨토 기지국과 펨토 게이트웨이를 포함하여 구성되며 이동통신 코어망과 연동하는 펨토셀 네트워크에서 상기 이동통신 코어망의 부하를 분산하는 방법으로서,
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 이동통신 코어망에 속하는 복수의 교환 장치로 부하 정보 요청 메시지를 송신하고 각 교환 장치로부터 부하 정보를 수신하는 부하 정보 수신 단계;
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 수신된 부하 정보에 근거하여 부하 상태가 가장 낮은 교환 장치를 제 1 접속 대상 교환 장치로 선정하는 선정 단계; 및
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치로 상기 이동 단말의 위치 등록 과정을 수행하는 위치 등록 단계; 를 포함하는 펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망 부하 분산 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 등록 단계 이후에,
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 펨토 기지국을 통해 상기 이동 단말로부터 무선 채널 셋업을 위한 메시지를 수신하는 셋업 메시지 수신 단계;
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 제 1 접속 대상 교환 장치로부터 부하 정보를 수신하는 제 2 부하 정보 수신 단계; 및
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 제 1 접속 대상 교환 장치로부터 수신된 부하 정보가 기 설정된 임계치보다 작은 경우 상기 제 1 접속 대상 교환 장치를 통해 서비스를 제공하는 서비스 제공 단계; 를 포함하는 펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망 부하 분산 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 등록 단계 이후에,
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 펨토 기지국을 통해 상기 이동 단말로부터 무선 채널 셋업을 위한 메시지를 수신하는 셋업 메시지 수신 단계;
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 제 1 접속 대상 교환 장치로부터 부하 정보를 수신하는 제 2 부하 정보 수신 단계; 및
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 제 1 접속 대상 교환 장치로부터 수신한 부하 정보가 기 설정된 임계치보다 큰 경우 상기 복수의 교환 장치 중 다른 교환 장치를 제 2 접속 대상 교환 장치로 선정하고 해당 제 2 접속 대상 교환 장치를 통해 서비스를 제공하는 서비스 제공 단계; 를 포함하는 펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망 부하 분산 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 서비스 제공 단계는,
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 복수의 교환 장치 중 상기 제 1 접속 대상 교환 장치를 제외한 나머지 교환 장치로 부하 정보 요청 메시지를 송신하고 부하 정보를 수신하는 제 3 부하 정보 수신 단계;
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 제 3 부하 정보 수신 단계에서 수신된 부하 정보에 근거하여 부하 상태가 가장 낮은 교환 장치를 제 2 접속 대상 교환 장치로 선정하는 제 2 선정 단계; 및
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 이동 단말의 상기 제 1 접속 대상 교환 장치에 대한 위치 등록을 해제하고 상기 제 2 접속 대상 교환 장치로 상기 이동 단말의 위치 등록 과정을 수행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망 부하 분산 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 등록 단계 이후에,
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 펨토 기지국을 통해 상기 이동 단말로부터 무선 채널 셋업을 위한 메시지를 수신하는 셋업 메시지 수신 단계;
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 제 1 접속 대상 교환 장치로부터 장애 정보를수신하는 장애 정보 수신 단계: 및
    상기 펨토 게이트웨이가, 상기 복수의 교환 장치 중 다른 교환 장치를 제 2 접속 대상 교환 장치로 선정하고 해당 제 2 접속 대상 교환 장치를 통해 서비스를 제공하는 서비스 제공 단계; 를 포함하는 펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망 부하 분산 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교환 장치는,
    회선망의 MSC(Mobile Switching Center) 또는 패킷망의 SGSN(Serving GPRS Support Node) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이동통신 코어망 부하 분산 방법.
  7. 펨토셀 네트워크에서 이동통신 코어망의 부하를 분산하는 펨토 게이트웨이로서,
    펨토 기지국을 통해 이동 단말과 통신하는 펨토 기지국 통신부;
    상기 이동통신 코어망에 속하는 복수의 교환 장치의 부하 정보를 수집하는 부하 정보 수집부;
    상기 교환 장치의 부하 정보를 저장하는 저장부;
    상기 저장부에 저장된 상기 부하 정보에 근거하여 제 1 접속 대상 교환 장치를 선정하는 선정부; 및
    상기 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치와 상기 이동 단말의 통신 서비스를 위한 신호 처리를 수행하는 코어망 통신부; 를 포함하는 펨토 게이트웨이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 선정부는,
    부하 정보에 기초하여 부하 상태가 가장 낮은 교환 장치를 제 1 접속 대상 교환 장치로 선정하는 것을 특징으로 하는 펨토 게이트웨이.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 선정부는,
    상기 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치의 부하 정보가 기 설정된 임계치보다 커진 경우 상기 복수의 교환 장치 중 다른 교환 장치를 제 2 접속 대상 교환 장치로 선정하고,
    상기 코어망 통신부는,
    상기 제 2 접속 대상 교환 장치로 상기 이동 단말의 위치 등록을 수행하는 것을 특징으로 하는 펨토 게이트웨이.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 선정부는,
    상기 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치의 부하 정보가 기 설정된 임계치보다 커진 경우 상기 복수의 교환 장치 중 다른 교환 장치를 제 2 접속 대상 교환 장치로 선정하고,
    상기 코어망 통신부는,
    상기 제 2 접속 대상 교환 장치와 통신하여 상기 이동 단말로 통신 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 펨토 게이트웨이.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 선정부는,
    상기 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치에 장애 발생시, 상기 복수의 교환 장치 중 다른 교환 장치를 제 2 접속 대상 교환 장치로 선정하고,
    상기 코어망 통신부는,
    상기 제 2 접속 대상 교환 장치로 상기 이동 단말의 위치 등록을 수행하는 것을 특징으로 하는 펨토 게이트웨이.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 선정부는,
    상기 선정된 제 1 접속 대상 교환 장치에 장애 발생시, 상기 복수의 교환 장치 중 다른 교환 장치를 제 2 접속 대상 교환 장치로 선정하고,
    상기 코어망 통신부는,
    상기 제 2 접속 대상 교환 장치와 통신하여 상기 이동 단말로 통신 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 펨토 게이트웨이.
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