KR20130060916A - 엘티이(ｌｔｅ) 시스템에서의 과부하 제어 장치 및 방법 - Google Patents

엘티이(ｌｔｅ) 시스템에서의 과부하 제어 장치 및 방법 Download PDF

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본원 발명은 LTE 코어망에서 특정 시그널링 메시지 시도호수가 급격히 증가할 경우 시스템 부하를 최소화하기 위한 LTE(Long Term Evolution)시스템에서의 과부하 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

엘티이(ＬＴＥ) 시스템에서의 과부하 제어 장치 및 방법{Overload Control method for Long Term Evolution system }
본원 발명은 LTE(Long Term Evolution)시스템에서의 과부하 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LTE 코어망 시그널링 트래픽 과부하 제어를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
LTE(Long Term Evolution)는 접속망(Access Network)에 대한 high-data-rate, low-latency, packet-optimized radio-access의 요구조건을 실현하기 위해 3GPP에서 표준화를 진행하고 있는 3.9G 네트웍으로, 기존 3GPP/non-3GPP의 접속망에 대한 역호환성(backward compatibility)을 보장하면서 고속의 rich media를 수용하기 위해 고안되었다.
LTE는 기존의 Circuit-Switched 기반의 통신을 배제한 all-ip 기반의 네트웍으로 QoS 관리 기능을 강화하여 실시간 서비스(e.g., 음성통신, 화상통신) 및 비 실시간 서비스(e.g., 웹브라우징, Store and Forward 데이터 전송)에 대해 차별된 QoS를 제공함으로써, 네트웍 리소스의 효율성을 제고하였다.
또한, 스마트 안테나 기술(i.e., MIMO)을 도입함으로써 무선통신을 위한 bandwidth를 확장하였다.
도 1은 LTE(Long Term Evolution)시스템 망의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1 은 LTE의 구성 및 LTE와 3GPP IP-CAN간의 연결 구성을 보여주는 도면이다.
LTE의 eNodeB(110)로 구성되어 있는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)은 IP기반의 flat한 구조를 가지고 단말(100)과 코어망(CN:Core Network)간의 data traffic을 처리한다.
이들 간의 신호제어(signaling control)은 MME(Mobile Mobility Entity)(120)가 담당한다.
단말(100)(UE : User Equipment)는 인터넷 프로토콜 네트워크에서 전화 통화서비스에 접속되어 있다.
기지국(enhanced Node B: e-Node B)(110)는 무선 접속을 관리한다.
MME(120)는 eNodeB(110)와 SGW(Serving Gateway)(130)간의 신호제어를 담당하고 단말로부터 인입되는 data를 어느 곳으로 라우팅할 지를 결정한다.
UE(100)가 이동통신망에 접속할때 UE(100)의 인증 및 등록을 담당하며, UE(100)로부터 서비스 요청을 처리하고, UE(100)가 eNodeB(110)간을 이동할때 이동성을 보장한다.
서빙 게이트웨이(130)(Serving Gateway: S-GW)(130)는 음성 정보 등 사용자의 서비스 데이터를 eNodeB(110)에 전달하기 위한 베어러 서비스를 제공한다.
또한 서비 게이트웨이(130)는 eNodeB와 eNodeB간, 3GPP네트웍과 E-UTRAN간의 단말이동에 대한 anchoring 기능을 담당한다.
패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet Data Network Gateway : PDN GW)(140)는 이동통신망에 접속한 UE(100)에게 IP주소를 할당하고, IP 연결성 (IP Connectivity)를 제공한다.
IP 네트워크 상에서 PDN GW(140)는 일반적인 IP 라우터와 동일한 동작을 수행한다.
또한 PDN GW(Packet data network GateWay)(140)는 3G의 GGSN에 해당되는 노드로서 LTE 에서 data traffic이 IMS로 인입되는 접점이면서 LTE와 non-3GPP 네트웍간의 단말 이동에 대한 anchoring을 담당한다.
SGSN(Serving GPRS Service Node)(160)는 UE(100)가 비 LTE망인 GERAN/UTRAN (170/180)망을 통해 이동통신망에 접속할때 UE(100)의 인증 및 등록을 담당하며, UE(100)로부터 서비스 요청을 처리하고, UE(1OO)가 BS 또는 NodeB간을 이동할때 이동성을 보장한다.
홈 가입자 서버(Home Subscriber Server : HSS)(150)는 가입자의 가입 정보와 인증 정보를 저장하며, 가입자가 이동통신망에서 가입자 등록된 이동 교환국 또는 SGSN(160) 또는 MME(120)의 주소를 기억한다.
각각의 eNodeB는 한 개 이상의 MME(120) 및 S-GW(130)와 연결점을 가짐으로써 network redundancy 와 traffic load sharing을 실현한다.
S-GW(130)와 PDN GW(140), MME(120)를 EPC(Evolved Packet Core)라 칭한다.
또한, MME(120), S-GW(130), PDN GW(140)와 더불어 HSS(150)와 PCRF(190)를 포함하여, IMS와 상응하는 개념으로 EPS(Evolved Packet System)라 칭할 수 있다.
LTE 네트워크는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) 파트와 EPC(Evolved Packet Core)로 나뉘어 지며, E-UTRAN에는 기지국 역할을 수행하는 eNodeB(110)가 포함되고 EPC는 MME(Mobility Management Entity)(120), S-GW(Serving-Gateway)(130), P-GW(PDN-Gateway)(140)와 같은 LTE 코어망 노드들이 포함된다.
LTE EPC의 경우 호처리 시그널링은 MME(120)에서 처리하고 Traffic Bearer는 S1-U Interface를 통해 S-GW(130)가 처리한다.
LTE 호처리 시그널링 트래픽이 폭주할 경우 MME(120) 과부하 제어방식이 요구되며 관련 표준규격(3GPP TS 23.401, TS 36.300)에는 MME 과부하 발생시 eNodeB(110)로 알리기 위한 Overload Procedure 및 관련 메시지(OVERLOAD START, OVERLOAD STOP)만 정의되어 있으며 과부하 제어 세부 방식은 기술되어 있지 않는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기의 문제점을 해결하기 위한 LTE 코어망에서 특정 시그널링 메시지 시도호수가 급격히 증가할 경우 시스템 부하를 최소화하기 위한 과부하 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 LTE(Long Term Evolution)시스템에서의 과부하 제어 장치는,적어도 하나 이상의 유저 단말(UE : User Equipment)로부터 발생된 데이터를 서비스 종류 또는 메시지 종류에 따라 분류하는 분류부; 및 상기 서비스 종류 또는 상기 메시지 종류에 따라 기준 시간당 처리할 수 있는 임계 호(call)수 또는 트랜잭션(transaction)을 설정하는 설정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 서비스 종류는 상기 유저 단말의 위치 등록 신호, 발신호, 착신호 또는 핸드오버 신호 중 적어도 어느 하나인것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 메시지 종류는 접속(attach), 해제(detach), TAU(Tracking Area Update) 또는 서비스 요구(Service Request) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 호(call)수는 CGI (Call Gapping Interval) 또는 CGC (Call Gapping Count) 인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 분류부 및 상기 설정부는 이동성 관리 엔터티(MME : Mobility Management Entity)에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 LTE(Long Term Evolution)시스템에서의 과부하 제어 방법은, 적어도 하나 이상의 유저 단말(UE : User Equipment)로부터 발생된 데이터를 서비스 종류 또는 메시지 종류에 따라 분류하는 분류단계; 및 상기 서비스 종류 또는 상기 메시지 종류에 따라 기준 시간당 처리할 수 있는 임계 호(call)수 또는 트랜잭션(transaction)을 설정하는 설정단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 서비스 종류는 상기 유저 단말의 위치 등록 신호, 발신호, 착신호 또는 핸드오버 신호 중 적어도 어느 하나인것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 메시지 종류는 접속(attach), 해제(detach), TAU(Tracking Area Update) 또는 서비스 요구(Service Request) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 호(call)수는 CGI (Call Gapping Interval) 또는 CGC (Call Gapping Count) 인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 분류단계 및 상기 설정단계는 이동성 관리 엔터티(MME : Mobility Management Entity)에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 LTE(Long Term Evolution)시스템에서의 과부하 제어 장치 및 방법에 의하면 LTE 상용망 특정 시그널링 트래픽 폭주에 따른 코어망 과부하제어 기능을 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 의한 LTE(Long Term Evolution)시스템에서의 과부하 제어 장치 및 방법에 의하면 특정 서비스 과부하제어를 통한 이동통신 서비스 품질 향상의 효과가 있다.
본 발명에 의한 LTE(Long Term Evolution)시스템에서의 과부하 제어 장치 및 방법에 의하면 운용자의 수동 과부하제어 설정 가능 및 현장 무선 환경에 적합한 과부하제어가 가능하다.
도 1은 LTE(Long Term Evolution)시스템 망의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본원 발명에 따른 LTE(Long Term Evolution)시스템에서의 과부하 제어 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 LTE 시스템 망에서의 TAU(Tracking Area Update)메시지의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 본원 발명에 따른 LTE 시스템에서의 과부하 제어 방법의 흐름도를 보여주는 도면이다.
도 5는 본원 발명에 따른 LTE 시스템에서의 과부하 제어 장치 및 방법의 응용 실시예를 보여주는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본원 발명에 따른 LTE(Long Term Evolution)시스템에서의 과부하 제어 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
본원 발명의 과부하 제어 장치는 분류부(210) 및 설정부(220)를 포함하여 이루어진다.
분류부(210)는 적어도 하나 이상의 유저 단말(UE : User Equipment)로부터 발생된 데이터를 서비스 종류 또는 메시지 종류에 따라 분류한다.
설정부(220)는 분류된 서비스 종류 또는 메시지 종류에 따라 기준 시간당 처리할 수 있는 임계 호(call)수 또는 트랜잭션(transaction)을 다르게 설정한다.
서비스 종류는 유저 단말의 위치 등록 신호, 발신호, 착신호 또는 핸드오버 신호가 될 수 있다.
메시지 종류는 접속(attach), 해제(detach), TAU(Tracking Area Update) 또는 서비스 요구(Service Request)가 될 수 있다.
설정부(220)에서 서비스 종류나 메시지 종류에 따라 다르게 설정되는 호(call)수는 CGI (Call Gapping Interval) 또는 CGC (Call Gapping Count)로 구분된다.
CGI (Call Gapping Interval)는 1 Call을 처리되는데 필요한 Time Interval을 계산한 후 1 Call/Interval 단위로 처리 (예, CGI 및 100 TPS 설정: 10ms단위로 1 Call씩 처리)
CGC(Call Gapping Count)1초동안 처리할 수 있는 시도호수 (예, CGC 및 100 TPS 설정: 초당 100 Call만 처리)를 의미한다.
트랜잭션(transaction)은 TPS(Transaction Per Second)로서 1초단위로 처리할 수 있는 시도호수를 의미하며, 시스템 성능 용량에 따라 다르게 설정한다.
분류부(210) 및 설정부(220)는 이동성 관리 엔터티(MME : Mobility Management Entity)(120)에 위치한다.
도 3은 LTE 시스템 망에서의 TAU(Tracking Area Update)메시지의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
LTE 단말(UE)(310-1)이 Active 상태(통신을 하고 있는 상태, LTE 용어로 얘기하면 EMM-Registered/ECM-Connected/RRC-Connected 상태)에 있는 경우, LTE 망은 UE의 위치를 Cell 단위로 파악한다.
즉, 어느 eNB의 어느 Cell에 위치하는지 파악한다.
하지만 UE가 Idle 상태(통신을 하고 있는 않는 상태, LTE 용어로 얘기하면 EMM-Registered/ECM-Idle/RRC-Idle 상태)에 있는 경우, LTE 망은 UE의 위치를 Cell 단위가 아닌 TA(Tracking Area) 단위로 파악한다.
통신사업자는 여러개의 근접한 eNB를 그룹으로 묶어 하나의 TA로 정의하게 된다. TA는 초기에 망을 deploy할때 이미 결정된다.
각 eNB는 자신이 어느 TA에 속해 있는지 미리 설정된다.
도 3에서 예를 들어, 삼성동에 위치한 eNB(320-1)들을 TA1(340), 역삼동에 위치한 eNB(320-2)들을 TA2(350), 논현동에 위치한 eNB(320-3,320-4)들을 TA3(360)로 설정한다.
UE(310-1)가 통신을 하고 있지 않는 Idle 상태에 있다가 UE로 향하는 트래픽이 발생하게 되는 경우(인터넷에서 UE로 향하는 트래픽), LTE 망은 그 UE를 깨워서 데이터를 수신 할 수 있게 해야 하는데 이 "깨우는 행위를 Paging이라하며를 paging 하는 단위가 바로 TA가 된다.
그래서 만약 Idle 상태에 있는 UE가 논현동에 위치하고 있어 망이 UE 위치를 TA3(360)이라고 알고 있고 그 UE로 데이터가 와서 깨워야 하게 되면, 망은 TA3에 속한 모든 eNB들에게 Paging 메시지를 보내고, 이를 수신한 eNB(310-2)들은 무선구간으로 Paging 메시지를 보내여 해당 UE를 깨우게 되는 된다.
TA의 포맷은 TAI(Tracking Area Identifier)와 TAC(Tracking Area Code)으로 이루어진다.
TAC(370)는 통신사업자가 각 TA마다 할당한 고유한 값이며(예, 삼성동 TA1(340)=0x0001, 역삼동(350) TA2=0x0002). TAI(360)는 PLMN ID + TAC로 구성이 되는데, 이 PLMN ID라는게 MCC + MNC로 구성이 된다.
이 PLMN ID라는건 각 이동 통신사업자에게 할당되는 고유한 ID 이며, 우리나라는 MCC(Mobile Country Code)가 450으로 할당되어 있고, 한국 내의 SKT는 MNC(Mobile Network Code)가 05로 할당되어 있다.
즉, 대한민국 이동통신사업자 SKT는 MCC=450, MNC=05를 가지는 것이며,그래서 TAI는 고유한 TA값을 가질 수 있도록 하는 식별자가 된다.
MME(330)는 Idle 상태에 있는 UE가 어느 TA에 위치해 있는지, 항상 최신 위치 정보를 가지고 있어야 한다.
그래서 UE(310)는 TA가 변경될 때마다 MME로 TA가 변경되었다는 사실을 TAU 메시지(TAU Request)를 통해 보고하게 된다.
UE는 LTE 망에 접속시에 TA List를 받아오며 도3에서의 {TAC1, TAC2}. 이 뜻은 그 UE가 TA1, TA2 안에 있을때는 MME로 TAU 메시지를 보낼 필요가 없고, 대신 TA1, TA2가 아닌 다른 곳(ex. TA3)으로 이동시에 MME로 TAU Request 메시지를 보내라는 뜻이다.
그리고 MME는 TAU 메시지의 응답(TAU Accept)을 UE에 줄 때 TAI List를 함께 주어, UE의 위치가 이동하는 것에 따라 이에 맞는 TAI List를 UE에 갱신시켜 주게 되어 된다.
도 4은 본원 발명에 따른 LTE 시스템에서의 과부하 제어 방법의 흐름도를 보여주는 도면이다.
본원 발명에 따른 LTE 시스템에서의 과부하 제어 방법은 적어도 하나 이상의 유저 단말(UE : User Equipment)로부터 발생된 데이터를 서비스 종류 또는 메시지 종류에 따라 분류한다(S410).
분류된 서비스 종류 또는 메시지 종류에 따라 기준 시간당 처리할 수 있는 임계 호(call)수 또는 트랜잭션(transaction)을 설정한다(S420).
서비스 종류는 유저 단말의 위치 등록 신호, 발신호, 착신호 또는 핸드오버 신호로 구분된다.
메시지 종류는 접속(attach), 해제(detach), TAU(Tracking Area Update) 또는 서비스 요구(Service Request)로 구분된다.
호(call)수는 CGI (Call Gapping Interval) 또는 CGC (Call Gapping Count) 로 구분되며, 트랜잭션(transaction)은 TPS(Transaction Per Second)로서 1초단위로 처리할 수 있는 시도호수를 의미하며, 시스템 성능 용량에 따라 다르게 설정한다.
분류단계(S410) 및 설정단계(S420)는 이동성 관리 엔터티(MME : Mobility Management Entity)에 의해 수행된다.
도 5는 본원 발명에 따른 LTE 시스템에서의 과부하 제어 장치 및 방법의 응용 실시예를 보여주는 도면이다.
단말(100)로부터 인입되는 데이터 시그널링 트래픽이 발생한다(S510).
MME(120)에서는 설정부(220)에서 서비스 종류 또는 메시지 종류에 따라 다르게 설정된 임계 호수 또는 트랜잭션 정보를 확인한다(S520).
설정된 임계 호수 또는 트랜잭션 정보와 단말 시도 호수를 비교하여 임계 호수 또는 트랜잭션을 초과하였는지 판단한다(S530).
설정된 임계 호수를 초과한 경우에는 단말(100)로 rejection을 송신한다(S540).
설정된 임계 호수를 초과하지 않은 경우에는 단말(100)의 호 처리에 대하여 정상 처리하고(S550), 단말에 정상 응답을 전송한다(S560).
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나 이상의 유저 단말(UE : User Equipment)로부터 발생된 데이터를 서비스 종류 또는 메시지 종류에 따라 분류하는 분류부; 및
    상기 서비스 종류 또는 상기 메시지 종류에 따라 기준 시간당 처리할 수 있는 임계 호(call)수 또는 트랜잭션(transaction)을 설정하는 설정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘티이(LTE) 시스템에서의 과부하 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 서비스 종류는
    상기 유저 단말의 위치 등록 신호, 발신호, 착신호 또는 핸드오버 신호 중 적어도 어느 하나인것을 특징으로 하는 엘티이(LTE) 시스템에서의 과부하 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 메시지 종류는
    접속(attach), 해제(detach), TAU(Tracking Area Update) 또는 서비스 요구(Service Request) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 엘티이(LTE) 시스템에서의 과부하 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 호(call)수는
    CGI (Call Gapping Interval) 또는 CGC (Call Gapping Count) 인 것을 특징으로 하는 엘티이(LTE) 시스템에서의 과부하 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 분류부 및 상기 설정부는
    이동성 관리 엔터티(MME : Mobility Management Entity)에 위치하는 것을 특징으로 하는 엘티이(LTE) 시스템에서의 과부하 제어 장치.
  6. 적어도 하나 이상의 유저 단말(UE : User Equipment)로부터 발생된 데이터를 서비스 종류 또는 메시지 종류에 따라 분류하는 분류단계; 및
    상기 서비스 종류 또는 상기 메시지 종류에 따라 기준 시간당 처리할 수 있는 임계 호(call)수 또는 트랜잭션(transaction)을 설정하는 설정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘티이(LTE) 시스템에서의 과부하 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 서비스 종류는
    상기 유저 단말의 위치 등록 신호, 발신호, 착신호 또는 핸드오버 신호 중 적어도 어느 하나인것을 특징으로 하는 엘티이(LTE) 시스템에서의 과부하 제어 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 메시지 종류는
    접속(attach), 해제(detach), TAU(Tracking Area Update) 또는 서비스 요구(Service Request) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 엘티이(LTE) 시스템에서의 과부하 제어 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 호(call)수는
    CGI (Call Gapping Interval) 또는 CGC (Call Gapping Count) 인 것을 특징으로 하는 엘티이(LTE) 시스템에서의 과부하 제어 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 분류단계 및 상기 설정단계는
    이동성 관리 엔터티(MME : Mobility Management Entity)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 엘티이(LTE) 시스템에서의 과부하 제어 방법.
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