KR20130042008A

KR20130042008A - 확장된 ｓｏｎ(확장된 자기 조직화 네트워크들)에 대한 분산된 정책 아키텍처 인에이블

Info

Publication number: KR20130042008A
Application number: KR1020137006004A
Authority: KR
Inventors: 카막시 스리다르; 제임스 피. 시모어
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2013-04-25
Also published as: WO2012021320A1; JP5530034B2; US20120039175A1; CN103168486A; JP2013540380A; KR101495557B1; EP2604058A1

Abstract

무선 확장된 자기 조직화 네트워크(확장된 SON)에서 로드 밸런싱을 수행할 때, 네트워크 건강 상태는 네트워크 측정 데이터를 수집하고, 정책 조정을 필요로 하는 네트워크 노드들을 식별함으로써 모니터링된다. 네트워크 측정 데이터에 기초하여, 네트워크 및/또는 사용자 정책들은 자동적으로 조정되고, 정책 업데이트들은 정책 및 과금 규칙 기능(PCRF) 모듈에 의해 패킷 게이트웨이(PGW) 뿐만 아니라 하나 이상의 비-PGW 네트워크 노드들(예를 들어, 기지국들, 이동성 관리 엔티티(MME) 노드들, 무선 네트워크 제어기(RNC) 노드들 등)에 전파된다. 자동화된 정책 업데이트들은 단지 PGW 노드에서보다는 오히려 업데이트들을 수신하는 노드들에서 국부적으로 시행된다.

Description

확장된 ＳＯＮ(확장된 자기 조직화 네트워크들)에 대한 분산된 정책 아키텍처 인에이블{ENABLING A DISTRIBUTED POLICY ARCHITECTURE WITH EXTENDED SON(EXTENDED SELF ORGANIZING NETWORKS)}

본 발명은 무선 네트워크에서 폐루프 피드백을 사용하여, 하나 이상의 정책들의 국부 시행을 위해 확장된 자기 조직화 네트워크(확장된 SON : extended self-organizing network)에서 비-게이트 노드들에 정책 업데이트들을 전파하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 특히 무선 통신 분야에 관한 것이고, 따라서 그에 대한 특정한 참조로 설명될 것이지만, 본 발명이 다른 분야들 및 응용들에서 유용성을 가질 수 있음이 인식될 것이다. 예를 들어, 본 발명은 비-무선 통신 네트워크들, 다른 유형들의 네트워크들 등에 사용될 수 있다.

배경설명으로, 롱텀 에볼루션 광대역 코드 분할 다중 접속(long-term evolution wideband code division multiple access : LTE/WCDMA) 네트워크들은 현재 3GPP PCC 아키텍처에 따라, 사용자 및 네트워크 정책들을 저장하는 엔티티인 정책 및 과금 규칙 기능(Plolicy and Charging Rules Function : PCRF)을 갖는 중앙집중화된 정책 기반을 지원한다. 3GPP PCC 아키텍처는 오퍼레이터가 특정 사용자를 최상으로 서빙하도록 네트워크 자원들을 관리하는 것을 돕기 위해 상기 네트워크에 정책들(과금 정책들, 사용자 정책들, 서비스 품질(quality of service : QoS) 정책들)을 도입한다. PCRF는 패킷 (데이터 네트워크) 게이트웨이(PGW)에 위치한 3GPP 릴리즈 7 PCEF(Policy and Charging Enforcement Function)와 상호작용을 통해 정책 규칙들을 결정하고 이러한 정책 규칙들을 시행한다. 하지만, PCRF는 동적 로드 밸런싱(load balancing)을 허용하는 기지국들에 호 수락 제어(call admission control)를 위해 사용된 정책 정보를 통신하지는 않는다. 결과적으로, 기존의 기지국들은 수동으로 구성된 기지국들의 수락 제어 및 로드 밸런싱 정책들을 가져야 하고, 기지국들은 네트워크의 상태(예를 들어, 네트워크를 통한 트래픽 흐름의 유형/볼륨/실행 및 네트워크의 혼잡)에 따라 기지국들의 호 수락 제어 정책들 및 로드 밸런싱 기준을 수정할 수 없다.

본 발명은 위에 언급된 어려움 등을 해결하는 새롭고 개선된 시스템들 및 방법들에 대해 고려한다.

최적의, 거의 실시간 로드 밸런싱을 인에이블하기 위한 무선 시스템들에서의 네트워크 정책의 동적 분산의 문제점을 다루는 방법 및 장치가 제공된다.

본 발명의 일 양태에서, 무선 확장된 자기 조직화 네트워크(extended self organizing network : extended SON)에서 네트워크 로드 밸런싱에 대한 정책들을 자동 조정하고 국부적으로 시행하는 방법은, 네트워크 측정 데이터를 수집하는 단계, 네트워크 토폴로지 정보(network topology information)와 함께 수집된 측정 네트워크 데이터를 분석함으로써 네트워크 건강 상태(network health state)를 결정하는 단계, 및 결정된 네트워크 건강 상태의 함수로 하나 이상의 정책 업데이트들을 식별하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 네트워크에서 패킷 게이트웨이(packet gateway : PGW) 노드와 적어도 하나의 비-PGW 노드에 하나 이상의 정책 업데이트들을 전파하는 단계, 및 확장된 SON에서 네트워크 트래픽 로드를 밸런싱하기 위하여 PGW 노드와 적어도 하나의 비-PGW 노드에서 하나 이상의 정책 업데이트들을 국부적으로 시행하는 단계를 더 포함한다.

또 다른 양태에 따라, 무선 확장된 자기 조직화 네트워크(확장된 SON)에서 네트워크 로드 밸런싱을 위한 정책들을 자동 조정하고 국부적으로 시행하는 것을 용이하게 하는 시스템은 적어도 하나의 네트워크 혼잡도(network congestion) 및 서비스 품질(quality of service : QoS)과 관련된 네트워크 측정 데이터를 수집하는 하나 이상의 네트워크 측정 도구들, 및 정책 및 과금 규칙 기능(PCRF) 모듈을 포함한다. PCRF 모듈은 네트워크 토폴로지 정보와 함께 수집된 측정 네트워크 데이터를 분석함으로써 네트워크 건강 상태를 결정하고, 결정된 네트워크 건강 상태의 함수로서 하나 이상의 정책 업데이트들을 식별하는 프로세서, 및 네트워크에서 패킷 게이트웨이(PGW) 노드 및 적어도 하나의 비-PGW 노드에 하나 이상의 정책 업데이트들을 전파하는 트랜시버(transceiver)를 포함한다. 하나 이상의 정책 업데이트들이 확장된 SON에서 네트워크 트래픽 로드를 밸런싱하기 위해 PGW 노드 및 적어도 하나의 비-PGW 노드에서 국부적으로 시행된다.

본 발명 적용성의 다른 범위는 이하에서 제공된 상세한 설명에서 명백해질 것이다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타내지만, 상세한 설명 및 특정 예들은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변화와 수정이 당업자에 명백하기 때문에, 단지 설명으로서 주어졌음이 이해되어야 한다.

본 혁신은 장치의 다양한 부분들 및 방법의 단계들의 구성, 배열, 조합으로 존재하고, 이를 통해 고려된 목적들이 이하에서 완전하게 설명되고, 청구항들에서 특히 지적되고, 첨부된 도면에 도시되어 있다.

도 1은 프로세서, 메모리, 트랜시버를 갖는 정책 및 과금 규칙 기능(PCRF) 모듈을 포함하는 LTE 종단간(long-term evolution end-to-end : LTE E2E) 네트워크를 도시한 도면.
도 2는 피드백이 네트워크로부터 PCRF 모듈로 화살표에 의해 표시된 것처럼, 네트워크(예를 들어, LTE 네트워크, CDMA 네트워크, WCDMA 네트워크 등)에서 모든 구성요소들로부터 수집되거나 이들에 의해 제공되고 PCRF 모듈로 라우팅(routed)되는 네트워크 아키텍처를 도시한 도면.
도 3은 PCRF가 비-PGW 노드들에 커스터마이즈된(customized) 정책을 통신하도록 하는 네트워크 조건들의 감지와 측정에 따라 네트워크에서 eNB들 및 MME들에 사용자 정책 및 네트워크 정책 정보들을 동적으로 분산하는 네트워크 아키텍처를 도시한 도면.
도 4는 여기에서 설명된 다양한 기능들을 수행하기 위해 메모리에 저장되고 프로세서에 의해 실행되는 복수의 모듈들을 포함하는 PCRF를 추가로 상세하게 도시한 도면.
도 5는 여기에서 설명된 다양한 양태들에 따라, 비-PGW 네트워크 노드들에서 국부적인 시행을 위하여 네트워크에 대해 자동화된 정책 업데이트들을 생성하는 방법을 도시하는 도면.

도시된 것들이 청구된 주제를 제한하기 위한 목적이 아니라 예시적인 실시예들을 설명하기 위한 목적인 도면들을 참조하면, 도 1은 현재 설명된 실시예들이 포함될 수 있는 시스템의 외관을 제공한다. 일반적으로 도시된 바와 같이, 도 1은 프로세서(14), 메모리(16)(즉, 저장 매체), 트랜시버(18)를 갖는 정책 및 과금 규칙 기능(PCRF) 모듈(12)을 포함하는 LTE 종단간(LTE E2E) 네트워크(10)를 나타낸다. 비록 여기에서 설명된 시스템들 및 방법들이 eNB들을 채용하는 LTE 네트워크들에 연관되었지만, 네트워크들은 또한 CDMA 또는 WCDMA 네트워크들이 될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

여기에서 사용된 "모듈"은 여기에서 설명된 다양한 기능들, 방법들, 루틴들, 프로그램들 등을 실행하기 위하여 그곳에 상주하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어(예를 들어, 메모리(16)에 저장되고, 프로세서(14) 등에 의해 실행되는 컴퓨터 실행 가능 명령들, 루틴들, 프로그램들, 알고리즘들 등)를 나타낸다. "메모리" 또는 "저장 매체"는 읽기 전용 메모리(read only memory : ROM), 랜덤 액세스 메모리(random access memory : RAM), 자기 램(magnetic RAM), 코어 메모리, 자기 디스크 저장 매체들, 광학 저장 매체들, 플래시 메모리 장치들 및/또는 정보를 저장하기 위한 다른 적합한 임의의 머신 판독가능 매체들을 포함하지만 이들에만 국한되지 않는, 데이터 저장을 위한 하나 이상의 장치들을 포함할 수 있다. 여기에서 설명된 하나 이상의 실시예들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어들, 또는 그들의 임의의 조합들에 의해 구현될 수 있고, 메모리(16)와 같은 머신 또는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있고, 프로세서(14)에 의해 실행될 수 있다.

PCRF(12) 모듈은 네트워크 구성요소들 및 사용자 장치들에 대해 정책 정보를 저장하는 데이터베이스 또는 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server : HSS) (20)에 통신적으로(communicatively) 결합된다. PCRF 모듈은 또한 네트워크 트래픽 제어에 관해 PCRF 모듈에 의한 정책 결정들을 시행하는 패킷 게이트웨이(PGW) 모듈(22)에 통신적으로 결합된다. 정책 결정들의 시행은 PGW 모듈(22)에 상주하는 PCEF(policy and charging enforcement function) 모듈(24)에 의해 수행된다. PGW 모듈(22)은 정보를 통신하기 위하여 인터넷(26)과 같은 네트워크에 또한 결합된다.

HSS 모듈(20)은 LTE 네트워크(10)를 위한 제어 노드인 이동성 관리 엔티티(mobility management entity : MME) 모듈(28)에 통신적으로 결합된다. MME(28)는 서빙 게이트웨이(serving gateway : SGW)(30), 제 1 E-UTRAN(evolved universal mobile telecommunications system terrestrial radio access network) 노드B(eNB)(32) 및 N번째 eNB(34)의 각각에 결합되어 (도 1에서 파선으로 나타낸) 송신 제어 신호들을 송신한다. (도 1에서 노드들 사이에 실선들로 나타낸) 네트워크 통신 데이터 트래픽은 eNB들(32, 34), SGW(30), PGW(22) 및 인터넷(26) 사이에서 통신된다. 사용자 장비(UE ; 36)는 eNB(32)와 무선으로 통신하는 것을 도시한다. 그러나, 도 1은 하나의 UE 및 두 개의 eNB들을 도시하지만, 임의의 수의 UE들 및 eNB들이 네트워크(10)에 결합될 수 있고, 각 UE는 다양한 실시예들에 따라 하나 이상의 eNB들과 통신할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 여기에서 설명한 것처럼, UE는 무선 통신 네트워크에서 무선 자원들의 원격 사용자를 나타내고, 단말기, 모바일 장치, 이동국, 모바일 사용자, 액세스 단말기(access terminal : AT), 가입자, 원격 스테이션, 액세스 단말, 수신기, 휴대전화, 스마트폰, 랩탑 또는 다른 통신 장치 등으로 여기에서 지칭될 수 있다.

MME(28)는 재전송을 포함하여 유휴 모드 UE 트래킹 및 페이징 절차에 책임이 있다. 그것은 베어러(bearer) 활성화/비활성화 과정에 관련되고, 또한 UE가 처음에 네트워크(10)에 부착될 때, 및 코어 네트워크 노드 재배치를 포함하는 LTE 내 핸드오버(intra-LTE handover)(예를 들어, eNB-1로부터 또 다른 eNB로) 시 UE에 대해 SGW를 선택하는 책임이 있다. MME는 또한 (예를 들어, HSS와 상호작용에 의해) 사용자를 인증하는 책임이 있다. 비-액세스 계층(Non-access stratum : NAS) 시그널링은 임시 아이덴티티의 생성과 UE들에 대한 할당에 대해 또한 책임이 있는, MME에서 종료된다. MME는 서비스 공급자의 PLMN(public land mobile network)을 사용하기 위해 UE의 인증을 검사하고, UE 로밍 제한들을 시행한다. MME는 NAS 시그널링에 대해 암호화/무결성 보호를 위한 네트워크 내의 종료 지점이고, 보안 키 관리를 처리한다. MME는 또한 (도시되지 않은) SGSN(serving GPRS support node)로부터 MME에서 종료되는 S3 인터페이스로 LTE 및 2G/3G 액세스 네트워크들 사이의 이동성에 대해 제어 평면 기능을 제공한다. MME는 또한 로밍 UE들에 대해 HSS를 향하는 S6a 인터페이스를 종료한다.

SGW(30)는 eNB간 핸드오버들(inter-eNB handovers) 동안 사용자 평면에 대해 이동성 앵커(mobility anchor)로서 작용하는 것뿐만 아니라 LTE 네트워크(10)와 다른 3GPP 기술들 사이에서 (예를 들어, 2G/3G 시스템들과 PGW(22) 사이에서 트래픽을 중계하고 S4 인터페이스를 종료하는)이동성 앵커(mobility anchor)로서 작용하는 동안, eNB를 통해 UE로부터 수신된 사용자 데이터 패킷들을 라우팅하고 전달한다. 유휴 UE들에 대해, SGW(30)는 다운링크 데이터가 UE에 도착할 때 다운링크 데이터 경로를 종료하고 페이징을 트리거한다. 덧붙여, SGW(30)는 IP 베어러(bearer) 서비스의 파라미터들과 네트워크 내부 라우팅 정보를 포함하는, UE 컨텍스트(context)들을 관리하고 저장한다.

PGW(22)는 UE(36)에 대한 트래픽의 진입점 및 출구점이 됨으로써 UE(36)로부터 외부의 패킷 데이터 네트워크(packet data network : PDN)들에 대한 접속을 제공한다. UE(36)는 다수의 PDN들에 액세스를 위하여 하나 이상의 PGW와의 동시 접속을 가질 수 있다. PGW(22)는 (PCEF 모듈(24)을 통하여) 정책 시행, 각 사용자들에 대한 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support), 정당한 차단(lawful interception) 및 패킷 스크리닝(packet screening)을 수행한다. 덧붙여, PGW는 WiMAX 및 3GPP2(CDMA 1X 및 EvDO)와 같은 비-3GPP 기술들과 3GPP 기술들 사이에서 이동성을 위한 앵커(anchor for mobility)로서 작용한다.

PCRF(12)는 네트워크(10)에 대해 실시간 정책 규칙들을 결정한다. 일 실시예에서, PCRF는 네트워크 코어에서 동작하고, (예를 들어, HSS에 저장된) 가입자 데이터베이스들 및 과금(charging) 시스템과 같은 다른 특화된 기능들에 액세스하는 (컴퓨터-판독가능 매체에 저장되는) 소프트웨어 구성요소이다. PCRF(12)는 규칙들의 생성을 지원하고, 네트워크에서 활성인 각 가입자에 대해 지능적인 정책 결정들을 자동으로 행하는 네트워크, 운영 지원 시스템들 및 (포털과 같은) 다른 소스들로 및 이들로부터의 정보를 실시간으로 종합한다. 이것은 네트워크가 여러 서비스들, 서비스 품질(quality of service : QoS) 수준들, 과금(charging) 규칙들 등을 제공하는 경우 특히 유리하다.

도 2는 피드백이 네트워크로부터 PCRF 모듈(12)로 화살표에 의해 표시된 것처럼, 네트워크(52)(예를 들어, LTE 네트워크, CDMA 네트워크, WCDMA 네트워크 등등)로부터 수집되거나 또는 네트워크(52) 내의 모든 구성요소들에 의해 제공되고, PCRF 모듈(12)로 라우팅되는 네트워크 아키텍처(50)를 도시한다. 따라서, 도 2는 확장된 자기 조직화 네트워크(extend SON)(52)에서 네트워크 최적화에 대해 폐루프 피드백 시스템을 도시한다. PCRF 모듈(12)은 프로세서(14), 메모리(16), 네트워크 피드백을 수신하는 트랜시버(18)를 포함한다. PCRF 모듈은 PGW(22) 및 HSS(20)와 통신적으로 결합되고, PGW(22)는 PCEF 모듈(24)을 포함하고, 또한 인터넷(26)에 통신적으로 결합된다. HSS(20)는 MME 모듈(28)에 통신적으로 결합되고, MME 모듈(28)은 결국 SGW 모듈(30) 및 eNB들(32, 34)에 통신적으로 결합된다. UE(36)는 eNB-1(32)과 무선으로 결합되고, SGW(30)는 또한 PGW 모듈(22)과 통신적으로 결합된다.

따라서, 도 2는 확장된 자기 조직화 네트워크(extend SON)(52)에서 네트워크 최적화를 위한 폐루프 피드백 시스템을 도시한다. 확장된 SON은 거의 실시간 네트워크 측정들이 측정되어 PCRF(12)로 송신되도록 하고, PCRF(12)는 그 다음에 하나 이상의 데이터 전송 흐름들의 QoS 파라미터들을 변경할지 여부를 결정한다. 기존의 3GPP PCC 아키텍처에 따라, 정책 결정 지점(PCRF)으로부터의 이 정보는 그 후 PGW(정책 시행 지점)에 전달되고, PGW는 그 다음에 네트워크를 통해 지나가는 흐름들에 작용한다. 이것은 거의 실시간 피드백에 대해 하나 이상의 사용자 흐름들을 변경하도록 한다.

따라서, 네트워크(52)는 모든 엔티티가 정책 정보에 기초하여 결정들을 자율적으로 행하는 폐쇄-루프 최적화 네트워크이다. 확장된 SON 네트워크는 네트워크 상태(예를 들어, 혼잡, 가용 대역폭, 서비스 품질, 전체적인 건강 등)를 평가하는데 도움을 주기 위하여 모니터링 정보들을 사용하고, 이를 PCRF에 전달하고, PCRF는 그 다음에 특정 네트워크 상태 조건들에 대해 필요해진 관련 정책 정보를 로드 밸런싱을 달성하기 위해 호 수락 제어를 위한 그 정책 입력 정보를 필요로 하는 기지국들 및 MME들로 분산한다. 이것은 결국 PCRF가 특정 네트워크 상태에 기초하여 한 캐리어로부터 또다른 캐리어로 특정 사용자들에 대한 트래픽을 로드 밸런싱하기 위하여 eNB들의 서브 세트에 정책 정보를 통신하도록 한다. WCDMA에서, 정책 정보는 RNC들 및 NB들로 분산될 수 있다. CDMA에서, 정책 정보는 RNC들 및 기지국들로 분산될 수 있다.

도 3은 PCRF(12)가 비-PGW 노드들에 커스터마이즈된 정책을 전달하도록 하는 네트워크 조건들의 감지와 측정에 기초하여 네트워크에서 eNB들 및 MME들에 (다양한 실시예에 따라, 또는 광대역 코드 분할 다중 접속(WCDMA) 네트워크들에서 노드B(NB)들, 무선 네트워크 제어기(RNC)들 및 SGSN(serving GPRS(general packet radio service) support node)들에; 또는 코드 분할 다중 접속(CDMA) 네트워크들에서 기지국들, RNC들 및 패킷 데이터 서빙 노드(PDSN)들로) 사용자 정책 및 네트워크 정책 정보들을 동적으로 분산하는 네트워크 아키텍처(100)를 도시한다. 네트워크 아키텍처(100)는 프로세서(14), 메모리(16), 및 네트워크 피드백을 수신하고 네트워크의 PGW 및 다른 비-PGW 노드들(예를 들어, MME(28), SGW(30), eNB들(32, 34), UE(36) 등)에 정책 업데이트들을 전송하는 트랜시버(18)를 포함하는 PCRF 모듈(12)을 포함한다. PCRF 모듈(12)은 HSS(20) 및 PGW(22)와 통신적으로 결합되고, PGW(22)는 PCEF 모듈(24)을 포함하고 인터넷(26)에 통신적으로 결합되어 있다. HSS(20)는 MME 모듈(28)에 통신적으로 결합되고, MME 모듈(28)은 차례로 SGW 모듈(30)과 eNB들(32, 34)에 통신적으로 결합된다. UE(36)는 eNB-1(32)과 무선으로 결합되어 있고, SGW(30)는 또한 PGW 모듈(22)과 통신적으로 결합된다.

통신 네트워크에서 최적의 로드 밸런싱을 위해, 기지국들(eNB, NB, 또는 BTS) 및 다른 네트워크 요소들(예를 들어, LTE에서 MME들, WCDMA 네트워크에서 RNC들 및 SGSN들, CDMA 네트워크에서 RNC들 및 PDSN들 등)이 그 정책들을 거의 실시간으로 네트워크 조건들에 동적으로 적응시킬 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이들 네트워크 요소들은 네트워크에서 측정되고 있는 네트워크 로드 및 사용자 트래픽에 기초하여 주어진 캐리어에 대해 다른 호 수락 제어 정책들을 설정할 수 있어야 한다. 아키텍처(100)는 사용자 정책들, 네트워크 정책들 및 네트워크 상태에 기초하여 (LTE, WCDMA, 또는 CDMA 내에서) 캐리어간(inter-carrier) 및/또는 (LTE, WCDMA, 그리고 CDMA 사이에서) RAT간(inter-RAT) 로드 밸런싱에 대해 동적 정책 분배를 지원하기 위한 메커니즘을 제공한다. 제한없이, 이들 정책들은 각 캐리어에 대한 무선 채널 조건들 및 자원 가용성, 사용자 트래픽 유형(QoS 파라미터들), 데이터 레이트들 및 이동성 정보, 네트워크 로딩(loading) 등을 포함한다. 설명된 접근 방법은 모든 무선 채널 조건들 및 캐리어 로드들에 대해 모든 캐리어들에 걸쳐 최적의 활용도를 달성하기 위해 트래픽이 상이한 캐리어들 사이에서 로드-밸런스 되도록 한다.

따라서, 아키텍처 프레임워크(100)는, PCRF(12)가 거의 실시간으로 커스터마이즈된 정책 업데이트 정보 및 로드 밸런싱 문턱값들을 기지국들에 통신하도록 하는, 네트워크 조건들의 네트워크의 범위에 걸친 감지에 기초하여 사용자 및 네트워크 정책 업데이트 정보들을 (도 1 내지 도 3에 표시된) LTE의 eNB들 및 MME들, WCDMA 네트워크들의 NB들, RNC들 및 SGSN들, CDMA의 기지국들, RNC들 및 PDSN들에 동적으로 분배한다. 아키텍처(100)는 최적의 로드 밸런싱 또는 오프로딩 트래픽(offloading traffic)에 대해 2G/3G 플랫폼들 뿐만 아니라 WiFi로 확장된다. LTE/WCDMA 네트워크들은 3GPP PCC 아키텍처에 따라 사용자 및 네트워크 정책 정보를 저장하는 엔티티들이 있는 PCRF와 함께 중앙집중화된 정책 인프라를 현재 지원한다.

네트워크들이 더욱 복잡한 이종(heterogeneous) 네트워크들로 진화함에 따라, 기지국들은 들어오는 동적 로드 변동들에 기초하여 RAT간 및 캐리어간 로드 밸런싱을 실현하기 위해 호 수락 제어를 행하는 데 필요한 네트워크 정책 정보의 서브 세트 및 사용자 정책 정보를 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 네트워크 아키텍처(100)에서 (기지국과 같은) 각 노드는 네트워크 조건들에 기초하여 근 실시간 방식으로 그것에 전파되는 정책 정보의 서브 세트를 갖는다. 이 정책 정보의 예들은 상대적인 핸드오버 파라미터 문턱값들, 호 수락 제어 파라미터들 등을 포함한다.

따라서, 확장된 SON의 원리들이 2G/3G 네트워크들뿐만 아니라 WCDMA 및 CDMA를 포함하는 것에 적용되지만, 도 3은 LTE 네트워크에 적용된 확장된 SON 기반의 분배된 정책 아키텍처를 나타낸다. 거의 실시간 네트워크 측정들(예를 들어, WNG, CelnetXP 등을 통해 수집된)은 네트워크 토폴로지(topology) 정보 및 가입자 정책들과 같은 영구 네트워크 데이터와 결합된 PCRF(12)에 의해 분석되고, 그 다음에 PCRF로부터 타겟 노드들(예를 들어, eNB)로의 특정 정책들(사용자 및 네트워크 문턱값들)을 다운로드하고 식별하기 위한 트리거로 사용된다. 거의 실시간으로 수집된 네트워크 측정들은 어떤 정책 정보를 다양한 노드들에 전송할지 및 그것을 전송할 시점을 결정하기 위하여 사용된다. 이것은 네트워크 상태에 기초한 캐리어들 및 기술들에서 (지능적인 호 수락 제어를 통하여) 기지국들이 또 최적의 로드 밸런싱 결정들을 행하도록 한다.

일 실시예에서, 아키텍처(100)는 거의 실시간 사전(proactive) 모니터링 및 데이터 특징(signature) 분석을 위해 여러 네트워크 요소들에 걸쳐 종합된 데이터를 수집하는 것을 돕는, 무선 네트워크 가디언 모듈(WNG9900), Celnet Xplorer 모듈, 호 당 측정 데이터(PCMD) 모듈 등들 중 하나 이상을 포함하는 종단간 측정 도구들(102)을 포함한다. 이들 도구들 각각은 네트워크의 상이한 층들에서 상이한 시간 스케일로 상이한 종류의 정보를 제공한다.

도 4는 추가로 상세하게 여기에서 설명된 다양한 기능들을 수행하기 위해 프로세서(14)에 의해 실행되고 메모리(16)에서 저장되는 복수의 모듈을 포함하는 PCRF(12)를 도시한다. PCRF(12)는 트랜시버(18)를 통해 WNG9900 모듈, Celnet Xplorer 모듈, PCMD 모듈 등들 중 하나 이상을 포함하는, 하나 이상의 측정 도구들(도 3)로부터 네트워크 측정 데이터(140)를 수신한다. 네트워크 측정 데이터(140)는 메모리(16)에 저장되고, 하나 이상의 네트워크 노드들(예를 들어, 상기 도면들의 PGW, SGW, HSS, MME, eNB들, 및/또는 UE들, 또는 네트워크에 존재할 수 있는 임의의 다른 네트워크 노드)에서 제한 없이 QoS 정보(142) 및/또는 혼잡 (가용 대역폭) 정보(144)를 포함할 수 있다. 측정 데이터(140)는 또한 네트워크 건강 또는 상태 정보(146)를 포함할 수 있다. 덧붙여, 네트워크 측정 데이터(140)는 특정 네트워크 노드에서 또는 일반적으로 네트워크의 상태 또는 건강을 식별하는 데 유용할 수 있는 다른 네트워크 노드 파라미터들(148)을 포함할 수 있다.

네트워크 측정 데이터(140)는 (예를 들어, 혼잡 등을 감소시킴으로써) 효과적으로 네트워크 건강을 개선시킬 잠재적인(potential) 정책 업데이트 후보들을 식별하기 위하여 네트워크 토폴로지 정보(150)(예를 들어, 노드 식별(identify), 위치 등) 및 가입자 정책(예를 들어, 사용자 장비 정책) 정보(152)와 결합된다. 가입자 또는 유저 장비 정책들은 예를 들어 서비스 계층 레벨(tiered levels of service)을 포함할 수 있고, 이를 통해 서비스의 가장 높은 레벨에 가입하는 UE들이 서비스의 더 낮은 레벨에 가입하는 UE들보다 우선적인 대우(예를 들어, 더 많은 대역폭 또는 다른 자원들)를 받을 수 있다.

메모리(16)는 또한 사용자 장비 정책들(162), 네트워크 노드 정책들(164), 기지국 정책들(166) 등에 대해 정책 조정(adjustment) 명령들을 포함하는, 정책 조정 모듈(160)(예를 들어, 컴퓨터 실행가능 명령들 세트 등)을 저장한다.

사용자 정책들의 예들은 제한 없이, 특정 기지국들(예를 들어, 작은 커버리지(coverage) 셀들)에 낮은 이동성 사용자들을 할당하고 특정 다른 기지국들(예를 들어, 매크로(macro) 또는 큰 커버리지 셀들)에 높은 이동성 사용자들을 할당하는 정책; 특정 기지국들(예를 들어, 작은 셀들) 또는 특정 무선 접속 기술(RAT)에 높은 데이터 레이트 사용자들을 할당하고 특정 다른 기지국들(예를 들어, 매크로 셀들) 또는 특정 다른 RAT들에 낮은 데이터 레이트 사용자들을 할당하는 정책; 지리적 위치들(예를 들어, 도시, 시골 등), 하루 중 시간(예를 들어, 러시아워, 점심 시간, 이른 아침 등)에 의존하여 상기에 대해 다른 문턱값들을 설정하는 정책 등을 포함할 수 있다.

QoS 정책들의 예들은 제한 없이, 무선 혼잡 및 전송 혼잡 레벨들에 의존하여 특정 기지국들(예를 들어, 작은 셀들)에 낮은 QoS 사용자들(예를 들어, 서비스의 특정 LTE QCI들 또는 WCDMA 등급들 등)을 할당 및 특정 다른 기지국들(예를 들어, 매크로 셀들)에 높은 QoS 사용자들을 할당하는 정책; 캐리어들 및 무선 액세스 기술들에 걸쳐 상이한 서비스들 및 QoS 레벨들을 갖는 사용자들을 분산하는 정책 등을 포함할 수 있다.

네트워크 정책들의 예들에서 제한 없이, 최선 노력의 사용자들에 대한 최대 비트 레이트(bit rate)를 스포츠 이벤트들, 콘서트들, 또는 사용자들을 크게 모으는 다른 것들과 같은 특정 이벤트들 동안 주어진 지리적 위치에서 미리 결정된 수의 Mbps로 제한하는 정책; 특정 시간(예를 들어, 러시아워 트래픽 동안 등)에 특정 수치로 문턱값들(예를 들어, 트리거 시간(Time To Trigger), 히스테리시스 수치(Hysteresis value)들, 큐오프셋(Qoffset) 등)을 설정하는 정책 등을 포함할 수 있다.

CAC 정책들의 예들은 제한 없이, 셀 안으로 사용자를 수용하기 위해 특정 문턱값들을 변경하는 정책를 포함할 수 있다. 예를 들어, LTE의 문턱값들은 eNB 상의 UE들의 수 및 셀 상의 UE들의 수; eNB 상의 베어러(bearer)들의 수 및 셀 상의 베어러들의 수; 셀 상의 다운링크/업링크 물리 자원 블록(downlink/uplink Physical Resource Blocks : DL/UL PRBs) 사용량 등을 포함할 수 있다.

여기에서 사용된 "네트워크 상태"는 패킷 손실, 지연, 지터(jitter) 등에 의해 측정된 것으로서 네트워크에서 다양한 링크들 및 노드들 내에서 혼잡에 관련된 파라미터들을 포함한다.

프로세서(14)는 정책 조정 알고리즘(들)(160)을 실행하고, 도 1 내지 도 3에 관해 설명된 PGW 모듈 또는 비-PGW 노드(예를 들어, MME, SGW, eNB들, UE(들) 등)가 될 수 있는 하나 이상의 노드들에 대해 정책 업데이트들을 생성한다. 트랜시버는 각 네트워크 노드에 국부적인 시행을 위해 선택적으로 PGW 노드 및 하나 이상의 비-PGW 노드들에 정책 업데이트 정보를 전송한다. 덧붙여, 네트워크 측정 데이터(140)가 하나 이상의 노드들에서 어떠한 업데이트도 필요하지 않다(예를 들어, 가용 대역폭, QoS 등이 수용 가능)는 것을 표시하면, 어떠한 업데이트도 업데이트를 필요로 하지 않는 노드들로 전송될 필요는 없다. 디폴트 정책 업데이트 규칙(170)들은 업데이트(예를 들어, 높은 혼잡 등에 기인한)가 필요한 노드들만을 업데이트하기 위해 채용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 디폴트 정책 업데이트 규칙(default policy update rule)들은 주기적으로 모든 노드들을 업데이트 하기 위해 규칙을 포함하고, 업데이트가 필요하지 않은 노드들은 그러한 노드들에서 현 상태를 유지하기 위하여 가장 최근의 이전 정책 업데이트와 일치하는 정책 명령(instruction)들을 수신한다.

일례에 따라, 도 3 및 도 4를 참조하면, UE는 축구 게임 중에 축구 경기장 등과 같은 높은 네트워크 트래픽 지역에 존재할 수 있다. 경기장의 지리적 위치를 서빙하는 eNB는 그 서비스 지역의 UE들의 수에 의해 압도될 수 있고, 네트워크 측정 데이터(140)는 PCRF 모듈(12)에 eNB가 높은 혼잡 수준을 경험하고 있다는 것을 표시할 것이다. 그러한 시나리오에서, 데이터 서비스들(예를 들어, 인터넷 브라우징(browsing), 데이터 비디오 스트리밍 등)을 배제하면서, 프로세서는 그 UE들에 대해 음성 데이터 및 SMS 데이터 전송을 허용하기 위하여 혼잡한 eNB에 대해 정책 업데이트를 생성한다. 혼잡한 eNB의 서비스 셀의 UE들이 다양한 서비스 레벨(예를 들어, 실버, 골드, 플래티늄 서비스 패키지 등)에 가입하는 연관된 예에 있어서, 정책 업데이트는 골드 UE들이 음성과 문자 데이터로 제한되고, 실버 UE들이 문자 데이터만 전송하는 것이 허용되는 동안, 플래티늄 UE들이 모든 유형의 데이터를 전송 및 수신하도록 할 수 있다. 어쨌든, 정책 업데이트는 단지 PGW 모듈에서보다는 혼잡한 eNB에서 국부적으로 시행된다.

또 다른 예에서, eNB 서비스 구역을 통과하는 UE들이 느리게 움직일 때, 고속도로를 통과하는 영역을 서빙하는 eNB들은 러시아워 동안 높은 혼잡 레벨을 경험할 수 있다. 기존의 접근 방식에서, 운용자(operator)는 러시아워 동안 매일 eNB에 대해 수동으로 네트워크 정책들을 수정하는 것이 필요할 수 있다. 여기에서 설명된 국부 노드 시행과 함께 자동화된 정책 업데이트 접근 방식을 사용하여, 프로세서는 eNB에서 네트워크 혼잡을 검출하고, 정책 업데이트를 생성하고, 국부적으로 시행되는 혼잡해진 노드에 그 업데이트를 전송한다. 트래픽이 줄어들고 eNB가 더이상 혼잡하지 않을 때, 프로세서는 측정된 네트워크 데이터를 통하여 감소된 혼잡을 검출하고 상기 eNB에 새로운 정책 업데이트를 전송하여, 추가적인 자원들이 그 서비스 구역에서 상기 UE들에 대해 전개되도록 한다.

도 5는 여기에 설명된 다양한 양태들에 따라, 비-PGW 네트워크 노드들에서 국부적인 실행을 위하여 네트워크에 대해 자동화된 정책 업데이트들을 생성하는 방법을 도시한다. (200)에서, 네트워크 측정 데이터는 네트워크에서 각 노드에 관련된 하나 이상의 파라미터들의 상태에 관하여 수집되었다. 파라미터들은 혼잡, 가용 대역폭, 서비스 품질, UE 이동성(예를 들어, 기지국에 의해 서빙된 UE들이 정지하고 있는지 이동중인지) 등을 포함할 수 있다. 네트워크 측정 데이터는 예를 들어, 하나 이상의 WNG 모듈, Celnet Xplorer 모듈, PCMD 모듈 등을 사용하여 수집되었다. (202)에서, 네트워크 측정 데이터는 네트워크 건강을 결정하기 위하여 분석되었다. (204)에서, UE 정책들, 네트워크 정책들, QoS 정책들 등에 대한 정책 업데이트들이 네트워크 측정 데이터의 분석 동안 행해진 네트워크 건강 결정들에 응답하여 생성된다(또는 미리 생성된 정책들을 저장하는 룩업 테이블(lookup table)로부터 식별된다.). (206)에서, 정책 업데이트들은 국부적인 정책 시행을 위해 네트워크에서 패킷 게이트웨이(PGW) 모듈 및 하나 이상의 비-PGW 노드들(예를 들어, MME, SGW, 기지국 등)에 전파된다. (208)에서, 전파된 정책들은 전체의 네트워크 건강 상태를 개선하기 위하여 PGW 및 비-PGW 노드들에서 국부적으로 시행된다.

앞서 말한 도면들 및 관련 설명에 관하여, "프로세서들"로 표시된 임의의 기능 블록(block)들을 포함하는, 도면들에서 도시된 다양한 요소들의 기능들은 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행가능한 하드웨어뿐만 아니라 전용 하드웨어의 사용을 통하여 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 프로세서에 의해 제공될 때, 그 기능들은 단일의 전용 프로세서, 단일의 공유 프로세서 또는 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서들에 의해서 제공될 수 있다. 게다가, "프로세서" 또는 "컨트롤러" 용어의 명백한 사용은 소프트웨어를 실행 가능한 하드웨어로만 언급한 것으로 이해하지 말아야 하고, 제한 없이, 함축적으로 디지털 신호 프로세서(digital signal processor : DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 반도체(ASIC), FPGA(field programmable gate array), 소프트웨어 저장을 위한 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 비휘발성 메모리(non volatile storage)를 포함할 수 있다. 기존 및/또는 주문제작된, 다른 하드웨어가 또한 포함될 수 있다. 마찬가지로, 도면들에서 도시된 임의의 스위치(switch)들은 단지 개념적으로 존재한다. 그것들의 기능은 프로그램 로직(logic)의 운용, 전용 로직, 프로그램 제어와 전용 로직의 상호작용 또는 심지어 수동으로 실행될 수 있고, 이러한 특별한 기술은 더욱 구체적으로 이해한 구현자(implementer)에 의해 상기 구문(context)으로부터 선택가능하다.

여기에서 임의의 블록도들은 설명된 실시예들의 원리들을 구현하는 예시적인 회로의 개념적인 도면을 나타낸다는 것이 당업자에 의해 더욱 이해될 것이다. 마찬가지로, 임의의 플로우 차트(flow chart)들, 플로우 다이어그램(flow diagram)들, 상태천이도(state transition diagram)들, 의사코드(pseudo code) 등은 다양한 프로세스들을 나타내고, 그것들은 컴퓨터 판독가능 매체에서 주로 나타내어질 수 있고, 컴퓨터 또는 프로세서가 분명하게 나타나는지 아닌지 간에 그러한 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 그렇게 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

상기 설명은 단지 본 발명의 특정한 실시예들의 개시사항을 제공하고, 본 발명을 제한하려 하지는 않는다. 이를테면, 본 발명은 단지 상기 설명된 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 당업자가 본 발명의 범위 내에 들어가는 대안적인 실시예들을 착안할 수 있다는 것이 인식된다.

Claims

무선 확장된 자기 조직화 네트워크(확장된 SON : extended self-organizing network)에서 네트워크 로드 밸런싱에 대한 정책들(policies)을 자동적으로 조정하고 국부적으로 시행하는 방법에 있어서:
네트워크 측정 데이터를 수집하는 단계;
네트워크 토폴로지 정보(network topology information)와 함께 수집된 측정 네트워크 데이터를 분석하여 네트워크 건강 상태(network health state)를 결정하는 단계;
상기 결정된 네트워크 건강 상태의 함수로서 하나 이상의 정책 업데이트들을 식별하는 단계;
상기 네트워크의 패킷 게이트웨이(PGW) 노드 및 적어도 하나의 비-PGW 노드에 상기 하나 이상의 정책 업데이트들을 전파하는 단계; 및
상기 확장된 SON에서 네트워크 트래픽 로드를 밸런싱하기 위해 상기 PGW 노드 및 적어도 하나의 비-PGW 노드에서 상기 하나 이상의 정책 업데이트들을 국부적으로 시행하는 단계를 포함하는, 정책들(policies)을 자동적으로 조정하고 국부적으로 시행하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 무선 확장된 SON 네트워크는 롱 텀 에볼루션(LTE) 네트워크인, 정책들(policies)을 자동적으로 조정하고 국부적으로 시행하는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비-PGW 노드는:
이동성 관리 엔티티(mobility management entity : MME) 모듈;
서빙 게이트웨이(serving gateway : SGW) 모듈; 및
E-UTRAN(evolved universal mobile telecommunications system terrestrial radio access network) 노드B(eNB) 중 하나 이상인, 정책들(policies)을 자동적으로 조정하고 국부적으로 시행하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 무선 확장된 SON 네트워크는 광대역 코드 분할 다중 액세스(WCDMA) 네트워크인, 정책들(policies)을 자동적으로 조정하고 국부적으로 시행하는 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비-PGW 노드는:
무선 네트워크 제어기 모듈;
SGSN(serving general packet radio service(GPRS) support node) 모듈; 및
노드B(NB), 중 하나 이상인, 정책들(policies)을 자동적으로 조정하고 국부적으로 시행하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 무선 확장된 SON 네트워크가 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 네트워크인, 정책들(policies)을 자동적으로 조정하고 국부적으로 시행하는 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비-PGW 노드는,
무선 네트워크 제어기 모듈;
패킷 데이터 서빙 노드(PDSN) 모듈; 및
노드B(NB), 중 하나 이상인, 정책들(policies)을 자동적으로 조정하고 국부적으로 시행하는, 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 네트워크 측정 데이터는,
무선 네트워크 가디안(wireless network guardian : WNG) 모듈;
Celnet Xplorer 모듈; 및
호-마다의 측정 데이터(per-call measurement data : PCMD) 모듈, 중 적어도 하나에 의해 수집되는, 정책들(policies)을 자동적으로 조정하고 국부적으로 시행하는, 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 정책은,
하나의 주어진 시간 기간 동안 주어진 지리적 위치에서 미리 결정된 최대 비트 레이트(bit rate)로 사용자들에 대한 비트 레이트를 제한하는 네트워크 정책; 및
사용자 정책으로서,
작은 커버리지(coverage) 셀들에 낮은 이동성 사용자들을 할당하고, 큰 커버리지 셀들에 높은 이동성 사용자들을 할당하는 정책, 및
작은 커버리지 셀들에 높은 데이터 레이트 사용자들을 할당하고, 큰 커버리지 셀들에 낮은 데이터 레이트 사용자들을 할당하는 정책, 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 사용자 정책 중 적어도 하나인, 정책들(policies)을 자동적으로 조정하고 국부적으로 시행하는, 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위해, 저장 매체에 저장된 컴퓨터 실행가능 명령들을 실행하도록 구성된, 프로세서.