KR20130015327A - 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 방법 및 시스템, 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치 - Google Patents

이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 방법 및 시스템, 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 기술에 관한 것으로, LTE/EPC망에서 데이터 한도 서비스 가입자의 과금 데이터를 기반으로 한도 관리를 수행하여 데이터 서비스 한도가 만료되는 경우, 해당 가입자의 요금제 정보를 변경한 후, 변경된 요금제 정보를 MME단에서 SGW를 통해 PDNGW로 전달하고, PDNGW에서 데이터 서비스 한도 만료 룰(rule)에 따라 호 접속을 차단하거나, 데이터 사용량 충전 사이트로 호 접속을 재연결하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, LTE/EPC망에서 데이터 한도 서비스 가입자의 한도 만료 시 PDN-GW 단까지의 호 개설 및 OCS 연동을 방지하고, 변경된 요금제 정보를 토대로 PDNGW단에서 데이터 서비스 한도 만료 룰에 따라 데이터 한도 만료 가입자의 호 접속 제어 및 데이터 사용량 충전 사이트로의 재연결을 진행중인 데이터 호 및 신규 호에 대한 삭제를 통해 데이터 한도 호에 대한 제어를 수행함으로써, 네트워크 자원의 불필요한 소모를 방지할 수 있다.

Description

이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 방법 및 시스템, 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치{METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING DATA LIMIT SERVICE IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM, PACKET DATA NETWORK GATEWAY FOR DATA LIMIT SERVICE}
본 발명은 이동통신 서비스에 관한 것으로서, 특히 EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 포함하는 LTE(Long Term Evolution)/EPC(Evolved Packet Core) 네트워크망에서 데이터 한도 가입자가 데이터 서비스 한도에 도달한 경우, 해당 가입자에 대한 데이터 서비스 차단을 수행하는데 적합한 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 방법 및 시스템, 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치에 관한 것이다.
WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 무선 접속(radio access) 기술을 기반으로 하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 이동통신 시스템은 전세계에서 광범위하게 전개되고 있다. WCDMA의 첫 번째 진화 단계로 정의할 수 있는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)는 중기적인(mid-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 무선 접속 기술을 3GPP 이동통신 시스템에 제공한다.
그러나 사용자와 사업자의 요구 사항과 기대가 지속적으로 증가하고 또한 경쟁하는 무선 접속 기술 개발이 계속 진행되고 있으므로, 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 3GPP 이동통신 시스템에서의 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순 구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구 사항으로 되고 있다. 또한, 네트워크 노드에서의 불필요한 시간지연(latency)의 방지와 네트워크 자원의 효율적인 사용 등도 3GPP에서의 기술 진화를 촉진시킬 수 있다.
3GPP 릴리스(Release) 8에는, 전술한 요구 사항들을 충족시키기 위한 이동통신 시스템의 하나로써, EPC라는 망 아키텍쳐(Network Architecture)가 기술되어 있다. EPC는 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템을 위한 네트워크 노드들의 집합이다. EPC는 기존의 3GPP 시스템 아키텍쳐의 코아 네트워크(Core Network)를 진화시켜, 진화된 무선접속망(Evolved RAN)인 EUTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) 등을 지원하고, 또한 패킷망의 효율성을 높이기 위하여 네트워크 노드를 단순화시킨 효율적인 망구조를 갖는다. EPC와 EUTRAN을 포함하는 무선 통신 시스템을 EPS(Evolved Packet System)라 한다.
위와 같은 EPC망은 크게 PDNGW(Packet Data Network Gateway), SGW(Serving GW), MME(Mobility Management Entity) 등 3개의 논리적인 엔티티로 분리된다.
먼저, 사용자 플레인(user plane)에서, PDNGW는 3GPP 액세스 기술과 비 3GPP 액세스 기술(CDMA2000, WiMAX 또는 WIFI 등) 간의 이동성을 위한 글로벌 이동성 앵커 및 외부 네트워크로의 게이트웨이로서, 단말의 IP(Internet Protocol)를 할당하고 외부 인터넷망 및 비 3GPP망과 연동하는 세션 제어(Session Control) 및 사용자 플레인으로서 패킷) 서비스를 위해 SGW 및 외부망과 라우팅(routing) 정보를 유지하며 터널링(tunneling) 및 IP 라우팅 기능을 갖는다.
다음으로, 다른 사용자 플레인 엔티티로서, SGW는 3GPP 액세스(E-UTRAN, UTRAN, GERAN) 간의 이동성을 위한 이동성 앵커이다. SGW는 설정된 세션에 따라 페이로드 트래픽(payload traffic)을 처리하는 세션 제어 및 사용자 플레인 노드로서 eNodeB와 S1-U 인터페이스(Interface)로 연동하며, Inter LTE/3GPP 핸드오프(handoff)를 지원한다.
다음으로, MME는 상이한 EUTRAN eNodeB 사이에서 이동하는 단말 장치(User Element: UE)의 이동성 관리를 담당하고, 세션 관리도 담당하는 제어 플레인 엔티티이다.
한편, 종래 3GPP 규격의 이동통신 망 내에서 데이터 한도 서비스 가입자는 실시간 과금 정보를 토대로 한도 서비스를 제공하는 OCS(Online Charging Server)에서 해당 세션을 제어하고 있으므로, OCS에서 한도가 만료되었음을 감지한 경우, PDNGW로 해당 세션을 전달하게 되며, 이에 PDNGW에서 해당 호를 종료시키고 있다.
한국등록특허 10-0447336, 2004.08.26
상기한 바와 같이 LTE망에서 데이터 한도 서비스를 이용하는 가입자가 데이터 한도가 만료되도록 사용한 경우, PDNGW까지 호를 개설한 후, OCS를 질의하여 호를 삭제하여야 하므로 불필요한 자원 소모가 추가적으로 발생하게 되었으며, OCS 연동은 해당 세션을 지속적으로 관리하여야 하므로 보다 많은 네트워크 자원을 소모하게 되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 실시예는, LTE/EPC망에서 데이터 한도 서비스 가입자가 데이터 서비스 이용 시 한도가 만료되는 경우, PDNGW단에서 데이터 호를 차단할 수 있는 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 방법 및 시스템, 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는, LTE/EPC망에서 데이터 한도 서비스 가입자의 과금 데이터를 기반으로 한도 관리를 수행하여 데이터 서비스 한도가 만료되는 경우, 해당 가입자의 요금제 정보를 변경한 후, 변경된 요금제 정보를 MME단에서 SGW를 통해 PDNGW로 전달하고, PDNGW에서 데이터 서비스 한도 만료 룰(rule)에 따라 호 접속을 차단하거나, 데이터 사용량 충전 사이트로 호 접속을 재연결할 수 있는 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 방법 및 시스템, 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예 방법은, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치(PDNGW)에서 데이터 한도 서비스 가입자의 단말 장치(UE)가 이동통신 시스템을 통해 데이터 서비스 수행 중 데이터 사용량 한도에 도달하거나 한도를 초과한 경우, 가입자 서버(HLR/HSS)로부터 상기 단말 장치의 변경된 요금제 정보를 수신하는 과정과, 수신한 상기 변경된 요금제 정보를 토대로 상기 단말 장치의 호 접속 여부를 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰(rule)에 따라 호 접속 제어를 수행하는 과정을 포함할 수 있다.
그리고 상기 호 접속 제어를 수행하는 과정은, 상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 IP 대역별 호 개설 여부 판단 방식으로 설정된 경우, 무료 허용 IP대역에서의 접속 여부를 확인하는 과정과, 상기 무료 허용 IP대역에서의 접속인 경우, 무료 데이터 서비스를 제공하는 과정과, 상기 무료 허용 IP대역에서의 접속이 아닌 경우, 호 접속을 차단하는 과정을 포함할 수 있다.
그리고 상기 호 접속 제어를 수행하는 과정은, 상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 충전 사이트 연결 방식으로 설정된 경우, 호 접속 중이거나 호 접속 요청에 따른 호 접속을 데이터 사용량을 충전하는 데이터 충전 사이트로 재 연결할 수 있다.
그리고 상기 변경된 요금제 정보를 수신하는 과정은, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치(PDNGW)에서 상기 단말 장치의 데이터 사용량을 토대로 과금 데이터를 생성하고, 과금부에서 상기 과금 데이터를 축적하여 데이터 사용량의 한도 도달 또는 초과 시 한도 초과 메시지를 가입자 정보 DB에 전송하고, 상기 가입자 정보 DB에서 상기 단말 장치의 요금제를 변경하여 변경된 요금제 정보를 가입자 서버로 전달하고, 상기 가입자 서버에서 상기 변경된 요금제 정보를 이동통신 교환국(MME) 및 서빙 게이트웨이 장치(SGW)를 거쳐 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치는, 데이터 한도 서비스 가입자의 단말 장치(UE)가 이동통신 시스템을 통해 데이터 서비스 수행 중 데이터 사용량 한도에 도달하거나 한도를 초과한 경우, 가입자 서버(HLR/HSS)로부터 상기 단말 장치의 변경된 요금제 정보를 수신하는 수신부와, 수신한 상기 변경된 요금제 정보를 토대로 상기 단말 장치가 호 접속중이거나 신규 호 접속을 수행하는 경우, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰(rule)을 토대로 호 접속 제어를 수행하는 서비스 처리부와, 상기 서비스 처리부의 제어하에 호 삭제 요청 메시지를 생성하는 메시지 생성부와, 생성된 상기 호 삭제 요청 메시지를 상기 이동통신 교환국(MME)으로 전송하는 송신부 를 포함할 수 있다.
그리고 상기 서비스 처리부는, 상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 IP 대역별 호 개설 여부 판단 방식으로 설정된 경우, 무료 허용 IP대역에서의 접속 여부를 확인하고, 상기 무료 허용 IP대역에서의 접속인 경우, 무료 데이터 서비스를 제공하고, 상기 무료 허용 IP대역에서의 접속이 아닌 경우, 호 접속을 차단할 수 있다.
그리고 상기 서비스 처리부는, 상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 충전 사이트 연결 방식으로 설정된 경우, 호 접속 중이거나 호 접속 요청에 따른 호 접속을 데이터 사용량을 충전하는 데이터 충전 사이트로 재 연결할 수 있다.
그리고 상기 수신부는, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치(PDNGW)에서 상기 단말 장치의 데이터 사용량을 토대로 과금 데이터를 생성하고, 과금부에서 상기 과금 데이터를 축적하여 데이터 사용량의 한도 도달 또는 초과 시 한도 초과 메시지를 가입자 정보 DB에 전송하고, 상기 가입자 정보 DB에서 상기 단말 장치의 요금제를 변경하여 변경된 요금제 정보를 가입자 서버로 전달하고, 상기 가입자 서버에서 상기 변경된 요금제 정보를 이동통신 교환국(MME) 및 서빙 게이트웨이 장치(SGW)를 거쳐 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예 데이터 한도 서비스 시스템은, 데이터 한도 서비스 가입자의 단말 장치(UE)의 데이터 서비스 사용량을 토대로 적어도 하나의 과금 데이터를 생성하는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치(PDNGW)와, 상기 과금 데이터를 기반으로 한도 관리를 수행하고, 데이터 사용량의 한도 도달 또는 초과 시 한도 초과 메시지를 생성하는 과금부(BS)와, 상기 한도 초과 메시지를 상기 과금부로부터 수신한 경우, 상기 단말 장치의 요금제를 변경하여 변경된 요금제 정보를 생성하는 가입자 정보 DB와, 상기 변경된 요금제 정보를 이동통신 교환국(MME) 및 서빙 게이트웨이(SGW)를 통해 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치에 전달하는 가입자 서버(HLR/HSS)를 포함하며, 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치에서는 상기 변경된 요금제 정보를 토대로 상기 단말 장치의 호 접속 여부를 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰(rule)에 따라 호 접속 제어를 수행할 수 있다.
그리고 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치는, 상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 IP 대역별 호 개설 여부 판단 방식으로 설정된 경우, 무료 허용 IP대역에서의 접속 여부를 확인하고, 상기 무료 허용 IP대역에서의 접속인 경우, 무료 데이터 서비스를 제공하고, 상기 무료 허용 IP대역에서의 접속이 아닌 경우, 호 접속을 차단할 수 있다.
그리고 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치는, 상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 충전 사이트 연결 방식으로 설정된 경우, 호 접속 중이거나 호 접속 요청에 따른 호 접속을 데이터 사용량을 충전하는 데이터 충전 사이트로 재 연결할 수 있다.
본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, LTE/EPC망에서 데이터 한도 서비스 가입자의 한도 만료 시 PDN-GW 단까지의 호 개설 및 OCS 연동을 방지하고, 변경된 요금제 정보를 토대로 PDNGW단에서 데이터 서비스 한도 만료 룰에 따라 데이터 한도 만료 가입자의 호 접속 제어 및 데이터 사용량 충전 사이트로의 재연결을 수행함으로써, 네트워크 자원의 불필요한 소모를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 데이터 한도 서비스 시스템을 설명하기 위한 구성 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 데이터 한도 서비스 제어 절차를 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치에 대한 개략적인 구성 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치의 동작 절차를 도시한 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.　 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.　 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.　 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 실시예는 LTE/EPC망에서 데이터 한도 서비스 가입자의 과금 데이터를 기반으로 한도 관리를 수행하여 데이터 서비스 한도가 만료되는 경우, 해당 가입자의 요금제 정보를 변경한 후, 변경된 요금제 정보를 MME단에서 SGW를 통해 PDNGW로 전달하고, PDNGW에서 데이터 서비스 한도 만료 룰(rule)에 따라 호 접속을 차단하거나, 데이터 사용량 충전 사이트로 호 접속을 재연결하는 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 데이터 한도 서비스 시스템을 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 1을 참조하면, UE(User Equipment)(100), eNB(eNode B)(102), MME(Mobile Management Entity)(106), SGW(Serving Gateway)(110), PDNGW(Packet Data Network Gateway)(112), NB(Node B)(104), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Support Node)(108), OFCS(Offline Charging System)(118), OCS(Online Charging System)(116), PCRF(Policy & Charging Rule Function)(114), HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server)(10), PDN(Packet Data Network)(Internet)(1), 과금부(Billing System)(120), 가입자 정보 DB(122) 등을 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, UE(100)는 가입자 단말 장치로서, 본 발명의 실시예에 따라 가입자에게 데이터 서비스 또는 기 설정된 한도가 설정된 데이터 한도 서비스 등을 제공하기 위한 멀티미디어 단말 장치들의 그룹(multimedia device group)으로서, 예를 들면 스마트폰(smart phone), 노트패드(notepad), 태블릿(tablet) 컴퓨터 등의 다양한 형태의 단말 장치들을 포함할 수 있다.
이러한 UE(100)는 후술하는 eNB(102) 또는 NB(104) 등을 통해 광대역 접속으로 인터페이스 하여 가입자에게 광대역 통신 서비스를 제공할 수 있으며, WCDMA 기반의 3세대, 또는 그 이상의 세대를 지원하는 통신 환경, 예컨대 LTE/EPC 또는 모바일 WIMAX(mobile World Interoperability for Microwave Access) 등의 통신 환경과, 인터넷 등의 IP(Internet Protocol) 기반 통신 환경을 모두 포함하는 광대역 통신 서비스를 제공할 수 있다.
PDN(1)은 패킷 데이터 네트워크로서, 예를 들면 인터넷(internet)을 포함할 수 있다. 여기서, 인터넷은, TCP/IP 프로토콜 및 그 상위계층에 존재하는 여러 서비스, 즉 HTTP(HyperText Transfer Protocol), Telnet, FTP(File Transfer Protocol), DNS(Domain Name System), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol), SNMP(Simple Network Management Protocol), NFS(Network File Service), NIS(Network Information Service)를 제공하는 전 세계적인 개방형 컴퓨터 네트워크 구조를 의미할 수 있다.
HLR/HSS(10)는 각각 홈위치 등록기 및 홈 가입자 서버로서 가입자 서버로 통칭할 수 있으며, 무선 통신 시스템에 대한 가입자 정보가 포함되어 있는 데이터베이스를 포함하는 네트워크 노드로, 서비스 가입자의 프로파일 정보, 인증 및 위치 관련 데이터, 요금제 정보 등을 저장할 수 있다.
eNB(102)는 EUTRAN 액세스 방식의 기지국 장비로서, 전송신호의 RF화 및 송수신, 신호세기 및 품질측정, 기저대역 신호처리, 채널 카드 자원관리 등의 기능을 수행할 수 있다.
NB(104)는 UTRAN 액세스 방식의 기지국 장비로서, 전송신호의 RF화 및 송수신, 신호세기 및 품질측정, 기저대역 신호처리, 채널 카드 자원관리 등의 기능을 수행할 수 있다.
MME(106)는 eNB(102)와 후술하는 SGW(110) 간의 신호제어를 담당하는 EUTRAN 액세스 방식의 이동통신 교환국으로서, UE(100)로부터 인입되는 데이터를 어느 곳으로 라우팅(routing)할 지를 결정하며, 가입자 정보 및 UE(100)의 이동성 관리, 세션(session) 관리, 아이들(idle) 가입자 관리, 페이징(paging), 가입자 인증 기능 등을 담당하는 역할을 할 수 있다.
이러한 MME(106)는, 가입자 한도 서비스에 가입된 UE(100)에 대한 요금제 정보가 변경되면 이를 HLR/HSS(10)로부터 전달 받을 수 있으며, 전달 받은 변경된 요금제 정보는 SGW(110)를 통해 PDNGW(112)로 전송할 수 있다.
SGSN(108)은 UTRAN 액세스 방식의 이동통신 교환국으로서, UE(100)로부터 인입되는 데이터를 어느 곳으로 라우팅할 지를 결정하며, 가입자 정보 및 UE(100)의 이동성 관리, 세션 관리, 아이들 가입자 관리, 페이징, 가입자 인증 기능 등을 담당하는 역할을 수행할 수 있다.
SGW(110)는 eNB(102)와 제2의 eNB간, 3GPP 네트워크와 EUTRAN 간의 UE(100)의 이동성을 관리하는 서빙 게이트웨이 장치로서, 설정된 세션에 따라 페이로드 트래픽(payload traffic)을 처리하는 세션 제어 기능을 수행할 수 있다. 또한, SGW(110)는 eNB(102)와 연동하며, LTE/3GPP 간의 핸드오버를 지원하고, PDNGW(112)와 EPS 베어러(bearer)를 설정하며, 터널링(tunneling)을 이용하여 PDU(Packet Data Unit)를 전달하고, MME(106)로부터 전달된 변경된 요금제 정보를 PDNGW(112)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
PDNGW(112)는 UE(100)의 IP를 할당하고 PDN(1) 및 Non-3GPP망과 연동하는 세션 제어하는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치로서, 패킷 서비스를 위해 SGW(110) 및 PDN(1)과 라우팅 정보를 유지하며, 터널링 및 IP 라우팅 기능을 수행할 수 있다. 또한, PDNGW(112)는 SGW(110) 및 PDN(1)으로 PDU를 전달하는 역할을 할 수 있다.
이러한 PDNGW(112)는 데이터 한도 서비스를 가입한 UE(100)의 과금 데이터(CDR: Call Data Record)를 생성할 수 있다. 이때, 과금 데이터는 패킷, MB 등의 기설정된 데이터 단위 또는 데이터 서비스 사용 시간대 별로 생성할 수 있으며, 생성된 과금 데이터는 과금부(120)로 전송할 수 있다.
또한, PDNGW(112)는 SGW(110)로부터 변경된 요금제 정보를 전달 받을 수 있다. 여기서 변경된 요금제 정보는 데이터 한도 서비스를 가입한 UE(100)가 데이터 사용량 한도에 도달하거나 초과하여 요금제가 변경된 것이다. 이에 PDNGW(112)는 해당 UE(100)가 호 접속 여부에 따라 데이터 서비스 한도 만료 룰에 따라 호를 차단하거나 데이터 사용량 충전 사이트로 호 접속을 재연결(redirection)할 수 있다.
OCS(116)는 온라인 과금 처리 장치로서, 실시간 과금정보가 필요한 가입자의 과금정보를 수령하여 한도 서비스와 같은 크레딧(credit) 관리 기능을 제공할 수 있다.
OFCS(118)는 PDNGW(112)가 생성한 과금 정보를 수집하여 과금부(120)가 요구하는 과금 데이터로 가공하여 전송하는 기능을 수행하는 과금 처리 장치이다. 이러한 OFCS(118)는 Radius, Diameter, GTPP 등 다양한 과금 프로토콜(Protocol)을 수용하여 일원화된 과금(BS) 인터페이스를 제공할 수 있다.
PCRF(114)는 과금 정책 룰 처리 장치로서, 서비스 데이터 플로우(service data flow)에 따른 동적(dynamic) QoS 및 과금 규칙(Rule)을 제공하여, 통신 네트워크 내의 통신 정책 및 과금 처리를 수행할 수 있다.
과금부(120)는 PDNGW(112)로부터 전달 받는 과금 데이터들을 기반으로 데이터 한도 서비스에 가입한 각 가입자 UE 별로 데이터를 축적하고, 축적된 데이터가 사용량 한도에 도달하거나 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 이에 어느 한 가입자 UE가 사용량 한도에 도달했거나, 이를 초과하는 경우, 한도 초과 메시지를 가입자 정보 DB(122)로 전송하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 과금부(120)에서는 한도에 도달하거나 초과하는 경우에만 한도 초과메시지를 가입자 정보 DB(112)로 전송하지 않을 수도 있다. 즉, 기 설정된 단위(예컨대, 사용량 또는 남은 데이터 서비스 량의 50MB, 10MB 단위 등)로 데이터 사용량을 초과하는 경우, 이에 대한 정보를 알리기 위해 한도 초과 메시지를 생성할 수 있다.
예를 들어, 데이터 한도 서비스 가입자가 500MB를 한도로 가입한 경우로서, 데이터 사용량이 450MB를 초과하는 경우, 한도 정보 메시지(450MB 사용 중 혹은 50MB 사용량 남음 정보 포함)를 과금부(120)에서 PDNGW(112)로 전송할 수 있다.
이에 PDNGW(112)에서는 한도 정보 메시지를 UE(100)로 전송하여 UE(100) 가입자는 현재까지의 데이터 사용량을 확인할 수도 있다.
가입자 정보 DB(122)는 과금부(120)로부터 어느 한 가입자 UE의 데이터 사용량 도달 또는 초과로 인한 한도 초과 메시지를 수신할 수 있으며, 이런 경우 가입자 UE의 요금제(A)를 요금제(A')로 변경하고 변경된 요금제 정보를 HLR/HSS(10)로 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 데이터 한도 서비스 제어 절차를 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 200단계에서 MME(106)는 SGW(110) 및 PDNGW(112)와 EPS 베어러 또는 아이피 터널(IP tunnel)의 설정 등을 통해 단말 장치에게 IP를 할당하고, UE에게 데이터 서비스를 수행하게 된다.
이에 PDNGW(112)는 202단계에서 데이터 한도 서비스에 가입된 단말 장치가 데이터 서비스를 수행하는 경우, 기 설정된 데이터 단위(예컨대, 패킷, MB 등) 별 또는 시간대 별로 과금 데이터(CDR)를 생성한 후, 생성된 과금 데이터를 과금부(120)로 전달하게 된다.
204단계에서 과금부(120)는 PDNGW(112)로부터 전달 받는 과금 데이터들을 기반으로 데이터를 축적하게 되고, 축적된 데이터가 사용량 한도에 도달하거나 초과하는지 여부를 판단하게 된다.
이에 사용량 한도에 도달 혹은 초과하는 경우, 206단계에서 한도 초과 메시지를 가입자 정보 DB(112)로 전송하게 된다. 다만, 단말 장치가 기 가입한 데이터 한도에 도달하지 않은 경우에는 208단계로 진행하여 지속적으로 한도 도달 여부를 모니터링하게 된다.
한편, 가입자 정보 DB(112)에서는 112단계에서 과금부(120)로부터 한도 초과 메시지를 수신한 경우, 데이터 한도 초과 서비스 가입자의 요금제(A)를 요금제(A )로 변경하고 이를 HLR(HSS)(10)로 통보하게 된다. 212단계에서 HLR(10)은 해당 가입자에 대해 변경된 요금제를 적용하고, MME(106)로 변경된 요금제를 전달하고, MME(106)에서는 SGW(110)를 거쳐 PDNGW(112)로 변경된 요금제 정보를 전달하게 된다.
이에 PDNGW(112)에서는 214단계에서 HLR(10)로부터 MME(106) 및 SGW(110)를 거쳐 수신한 변경된 요금제 정보를 토대로 데이터 한도 만료 가입자에 대한 처리 여부를 판단하여 수행하는 것으로서, 기 설정된 데이터 사용량 한도 만료 룰에 따라 처리하게 된다.
PDNGW(112)에서 데이터 한도 만료 가입자에 대한 호 처리 판단 방식에 대해서는 도 3 내지 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치에 대한 개략적인 구성 블록도이다.
도 3을 참조하면, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치인 PDNGW(112)는 서비스 처리부(300), 수신부(302), 메시지 생성부(304), 룰 DB(306), 송신부(308) 등을 포함할 수 있다.
구체적으로 수신부(302)는 가입자 서버인 HLR/HSS(10)로부터 MME(106) 및 SGW(110)를 거쳐 데이터 서비스 한도가 만료된 가입자의 변경된 요금제 정보를 수신할 수 있으며, 수신한 변경된 요금제 정보는 서비스 처리부(300)로 전달할 수 있다.
서비스 처리부(300)는 데이터 서비스 한도가 만료된 가입자 UE(100)가 현재 데이터 호에 접속 중이거나, 호 접속이 시도될 때 데이터 사용량 한도 만료 룰에 따른 호 접속의 제어를 수행할 수 있다.
여기서 데이터 사용량 한도 만료 룰은 이동통신 시스템을 통해 기 설정된 적어도 하나의 룰로서 상황별, 시간대별, 가입자별로 각각의 설정된 룰을 통해 데이터 서비스 한도 만료 가입자의 처리(예컨대, 호 접속 허용 또는 차단 등)를 수행할 수 있다.
예를 들어, 데이터 사용량 한도 만료 룰은 하기 (표 1)과 같이 나타낼 수 있다.
Local Rule 수행 내용
#1 l 무료 허용 IP 대역에 대한 호 개설만 허용
l 이외의 호 접속에 대해서는 차단 수행
#2 l 데이터 사용량 충전 사이트로 모든 호 접속을 재연결
즉, 상기 (표 1)에서와 같이 데이터 사용량 한도 만료 룰이 #1(예컨대, IP 대역별 호 개설 여부 판단 방식)로 설정되어 있는 경우로서, 데이터 서비스 사용량 한도가 만료된 가입자 UE가 호 접속을 요청한 경우, 호 접속 요청한 UE의 IP주소를 확인할 수 있다.
이에 해당 UE가 무료 허용 IP대역에서 호 접속을 수행한 경우에는 호 개설을 허용하여 가입자가 무료 데이터 서비스를 받을 수 있도록 할 수 있으나, 그 외의 IP를 통한 호 접속에 대해서는 호 접속을 차단할 수 있다.
또한, 데이터 사용량 한도 만료 룰이 #2(예컨대, 충전 사이트 연결 방식)로 설정되어 있는 경우로서, 데이터 서비스 사용량 한도가 만료된 가입자 UE가 호 접속을 요청한 경우에는 데이터 사용량 충전을 안내하고, 사용량 충전을 서비스하는 사용량 충전 사이트로 자동 연결되도록 하는 서비스를 제공할 수 있다.
이러한 데이터 사용량 한도 만료 룰은 가입자 UE의 요청에 의해 설정하거나 상황별, 시간대별, 가입자별로 이동통신 시스템에서 기 설정할 수 있다.
메시지 생성부(304)는 서비스 처리부(300)의 제어하에 SGW(110)로 전달하는 베어러 설정 요청 및 IP할당 요청 메시지를 생성할 수 있으며, MME(106)로 특정 UE의 진행중인 호 또는 신규 호 접속 요청에 대한 삭제 요청 메시지를 생성할 수 있다.
룰 DB(306)는 기 설정된 적어도 하나의 데이터 사용량 한도 만료 룰이 저장될 수 있으며, HLR/HSS(10)로부터 변경된 요금제 정보를 수신한 서비스 처리부(300)가 저장을 요청하는 경우, 변경된 요금제 정보를 기 설정된 시간 또는 절차 동안에 임시(temporary)로 저장할 수 있다.
송신부(308)는 메시지 생성부(304)를 통해 생성된 메시지를 MME(106) 로 전송하는 것으로서, 베어러 설정 요청, IP할당 요청 및 호 삭제 요청 등의 메시지를 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치의 동작 절차를 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 400단계에서 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치 인 PDNGW(112)는 데이터 한도 서비스에 가입한 가입자 UE(100)의 데이터 한도 도달 또는 초과로 인해 변경된 요금제 정보를 HLR(10)에서 MME(106) 및 SGW(110)를 거쳐 전달 받게 된다.
이에 402단계에서는 해당 가입자 UE(100)가 현재 데이터 호가 진행중인 지 혹은 신규 호의 개설을 요청하는지 여부를 판단하게 된다. 이에 데이터 호가 진행중이거나 신규 호의 개설을 요청하는 경우에는 404단계로 진행하여 기 설정된 데이터 사용량 한도 만료 룰을 확인하게 된다.
이를 통해 406단계에서 데이터 사용량 한도 만료 룰이 "#1"로 설정되어 있는 경우에는 룰 DB(306)에 저장된 데이터 사용량 한도 만료 룰 "#1"에 해당하는 수행 내용을 토대로 호 접속 제어를 수행하게 된다.
예를 들어, 데이터 사용량 한도 만료 룰 "#1"이 "무료 허용 IP 대역에 대한 호 접속 요청 외에 다른 호 접속에 대해서는 차단"하는 것을 룰로서 설정하고 있는 경우에는 무료 허용 IP대역에서의 접속 여부를 확인하고, 해당 IP 대역의 접속이 아닌 경우에는 접속 차단을 수행하게 된다.
한편, 406단계에서 데이터 사용량 한도 만료 룰이 "#2"인 경우에는 410단계로 진행하여 데이터 사용량 한도 만료 룰 "#2"의 수행 내용을 확인하고, 데이터 사용량 한도 만료 룰 "#2"에 해당하는 수행 내용을 토대로 호 접속 제어를 수행하게 된다.
예를 들어, 데이터 사용량 한도 만료 룰 "#2"가 "충전 사이트로 모든 호 접속을 재 연결"하는 것을 룰로서 설정하고 있는 경우에는 호 접속 중이거나 호 접속 요청에 따른 호 접속을 데이터 사용량을 충전하는 데이터 충전 사이트로 재 연결하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 LTE/EPC망에서 데이터 한도 서비스 가입자의 과금 데이터를 기반으로 한도 관리를 수행하여 데이터 서비스 한도가 만료되는 경우, 해당 가입자의 요금제 정보를 변경한 후, 변경된 요금제 정보를 MME단에서 SGW를 통해 PDNGW로 전달하고, PDNGW에서 데이터 서비스 한도 만료 룰(rule)에 따라 호 접속을 차단하거나, 데이터 사용량 충전 사이트로 호 접속을 재연결한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 방법 및 시스템, 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치는, LTE/EPC망에서 데이터 한도 서비스 가입자의 한도 만료 시 PDN-GW 단까지의 호 개설 및 OCS 연동을 방지하고, 변경된 요금제 정보를 토대로 PDNGW단에서 데이터 서비스 한도 만료 룰에 따라 데이터 한도 만료 가입자의 호 접속 제어 및 데이터 사용량 충전 사이트로의 재연결을 진행중인 데이터 호 및 신규 호에 대한 삭제를 통해 데이터 한도 호에 대한 제어를 수행함으로써, LTE/EPC망에서의 데이터 한도 서비스 제어 시 네트워크 자원의 불필요한 소모를 방지하기 위한 것에 적합하다.
10: HLR 또는 HSS 100: UE 106: MME
110: SGW 112: PDNGW 120: 과금부
122: 가입자 정보 DB

Claims (11)

  1. 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치(PDNGW)에서 데이터 한도 서비스 가입자의 단말 장치(UE)가 이동통신 시스템을 통해 데이터 서비스 수행 중 데이터 사용량 한도에 도달하거나 한도를 초과한 경우, 가입자 서버(HLR/HSS)로부터 상기 단말 장치의 변경된 요금제 정보를 수신하는 과정과,
    수신한 상기 변경된 요금제 정보를 토대로 상기 단말 장치의 호 접속 여부를 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰(rule)에 따라 호 접속 제어를 수행하는 과정
    을 포함하는 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 호 접속 제어를 수행하는 과정은,
    상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 IP 대역별 호 개설 여부 판단 방식으로 설정된 경우, 무료 허용 IP대역에서의 접속 여부를 확인하는 과정과,
    상기 무료 허용 IP대역에서의 접속인 경우, 무료 데이터 서비스를 제공하는 과정과,
    상기 무료 허용 IP대역에서의 접속이 아닌 경우, 호 접속을 차단하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 호 접속 제어를 수행하는 과정은,
    상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 충전 사이트 연결 방식으로 설정된 경우, 호 접속 중이거나 호 접속 요청에 따른 호 접속을 데이터 사용량을 충전하는 데이터 충전 사이트로 재 연결하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 변경된 요금제 정보를 수신하는 과정은,
    패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치(PDNGW)에서 상기 단말 장치의 데이터 사용량을 토대로 과금 데이터를 생성하고, 과금부에서 상기 과금 데이터를 축적하여 데이터 사용량의 한도 도달 또는 초과 시 한도 초과 메시지를 가입자 정보 DB에 전송하고, 상기 가입자 정보 DB에서 상기 단말 장치의 요금제를 변경하여 변경된 요금제 정보를 가입자 서버로 전달하고, 상기 가입자 서버에서 상기 변경된 요금제 정보를 이동통신 교환국(MME) 및 서빙 게이트웨이 장치(SGW)를 거쳐 전달하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 방법.
  5. 데이터 한도 서비스 가입자의 단말 장치(UE)가 이동통신 시스템을 통해 데이터 서비스 수행 중 데이터 사용량 한도에 도달하거나 한도를 초과한 경우, 가입자 서버(HLR/HSS)로부터 상기 단말 장치의 변경된 요금제 정보를 수신하는 수신부와,
    수신한 상기 변경된 요금제 정보를 토대로 상기 단말 장치가 호 접속중이거나 신규 호 접속을 수행하는 경우, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰(rule)을 토대로 호 접속 제어를 수행하는 서비스 처리부와,
    상기 서비스 처리부의 제어하에 호 삭제 요청 메시지를 생성하는 메시지 생성부와,
    생성된 상기 호 삭제 요청 메시지를 상기 이동통신 교환국(MME)으로 전송하는 송신부
    를 포함하는 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 서비스 처리부는,
    상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 IP 대역별 호 개설 여부 판단 방식으로 설정된 경우, 무료 허용 IP대역에서의 접속 여부를 확인하고,
    상기 무료 허용 IP대역에서의 접속인 경우, 무료 데이터 서비스를 제공하고,
    상기 무료 허용 IP대역에서의 접속이 아닌 경우, 호 접속을 차단하는 것을 특징으로 하는 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 서비스 처리부는,
    상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 충전 사이트 연결 방식으로 설정된 경우, 호 접속 중이거나 호 접속 요청에 따른 호 접속을 데이터 사용량을 충전하는 데이터 충전 사이트로 재 연결하는 것을 특징으로 하는 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 수신부는,
    패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치(PDNGW)에서 상기 단말 장치의 데이터 사용량을 토대로 과금 데이터를 생성하고, 과금부에서 상기 과금 데이터를 축적하여 데이터 사용량의 한도 도달 또는 초과 시 한도 초과 메시지를 가입자 정보 DB에 전송하고, 상기 가입자 정보 DB에서 상기 단말 장치의 요금제를 변경하여 변경된 요금제 정보를 가입자 서버로 전달하고, 상기 가입자 서버에서 상기 변경된 요금제 정보를 이동통신 교환국(MME) 및 서빙 게이트웨이 장치(SGW)를 거쳐 전송하는 것을 특징으로 하는 데이터 한도 서비스를 위한 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치.
  9. 데이터 한도 서비스 가입자의 단말 장치(UE)의 데이터 서비스 사용량을 토대로 적어도 하나의 과금 데이터를 생성하는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치(PDNGW)와,
    상기 과금 데이터를 기반으로 한도 관리를 수행하고, 데이터 사용량의 한도 도달 또는 초과 시 한도 초과 메시지를 생성하는 과금부(BS)와,
    상기 한도 초과 메시지를 상기 과금부로부터 수신한 경우, 상기 단말 장치의 요금제를 변경하여 변경된 요금제 정보를 생성하는 가입자 정보 DB와,
    상기 변경된 요금제 정보를 이동통신 교환국(MME) 및 서빙 게이트웨이(SGW)를 통해 상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치에 전달하는 가입자 서버(HLR/HSS)를 포함하며,
    상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치에서는 상기 변경된 요금제 정보를 토대로 상기 단말 장치의 호 접속 여부를 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰(rule)에 따라 호 접속 제어를 수행하는 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치는,
    상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 IP 대역별 호 개설 여부 판단 방식으로 설정된 경우, 무료 허용 IP대역에서의 접속 여부를 확인하고,
    상기 무료 허용 IP대역에서의 접속인 경우, 무료 데이터 서비스를 제공하고,
    상기 무료 허용 IP대역에서의 접속이 아닌 경우, 호 접속을 차단하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 시스템.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 장치는,
    상기 단말 장치의 호가 접속 중이거나 신규 호 접속을 요청하는 경우로서, 기 설정된 데이터 서비스 한도 만료 룰이 충전 사이트 연결 방식으로 설정된 경우, 호 접속 중이거나 호 접속 요청에 따른 호 접속을 데이터 사용량을 충전하는 데이터 충전 사이트로 재 연결하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 데이터 한도 서비스 시스템.
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