KR20140021437A - 이기종 망에서의 호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이기종 망에서의 호 처리 기술에 관한 것으로, VoLTE(Voice over LTE) 호에 대해서 특정 SGW(Serving Gateway)를 할당하여 EPC망의 접속 및 사용자 트래픽 경로를 제공함으로써, 서비스 레벨 및 관리 수준을 시스템 단위로 구분 및 제한하는 환경에서 VoLTE 음성 및 영상 서비스를 효율적으로 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에서는, VoLTE 서비스를 위해 정의된 APN(Access Point Name) 및 VoLTE 서비스 가입자 수용을 위하여 구분된 가입자 식별번호(International Mobile Subscriber Identity, IMSI)의 프리픽스(prefix)를 기반으로 SGW를 할당할 수 있는 호 처리 기술을 제공하고자 한다.

Description

이기종 망에서의 호 처리 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING CALL PROCEDURE IN HETEROGENEOUS NETWORK}

본 발명은 이동통신 서비스에 관한 것으로, 특히 EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 포함하는 LTE(Long Term Evolution)/EPC(Evolved Packet Core) 네트워크에서 가입자에게 음성/영상 서비스를 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는데 적합한 이기종(heterogeneous, 異機種) 망에서의 호 처리 장치 및 방법에 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 있으며, 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, 단말장치(User Element: UE)의 적절한 파워 소모 등이 요구 사항으로 되고 있다. 또한, 네트워크 노드(node)에서의 불필요한 시간지연(latency)의 방지와 네트워크 자원의 효율적인 사용 등도 3GPP에서의 기술 진화를 촉진시킬 수 있다.

3GPP 릴리스(Release) 8에서는, 전술한 요구 사항들을 충족시키기 위한 이동통신 시스템의 하나로써, 망 아키텍처(Network Architecture)인 EPC(Evolved Packet Core)를 기술하고 있다. EPC는 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템을 위한 네트워크 노드들의 집합이다. EPC는 기존의 3GPP 시스템 아키텍처의 코어 네트워크(Core Network)를 진화시켜, 진화된 무선접속망(Evolved RAN)인 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network) 등을 지원하고, 또한 패킷망의 효율성을 높이기 위하여 네트워크 노드를 단순화시킨 효율적인 망구조를 갖는다. EPC와 E-UTRAN을 포함하는 무선 통신 시스템을 EPS(Evolved Packet System)라고 호칭할 수도 있으며, 현재 국내에서 구현 및 서비스 중인 LTE 이동통신 시스템이 이에 해당한다.

위와 같은 EPC망은 크게 PGW(Packet Data Network Gateway), SGW(Serving Gateway), MME(Mobility Management Entity) 등 3개의 논리적인 엔티티(entity)로 분리된다.

PGW는 3GPP 액세스 기술과 비 3GPP 액세스 기술(CDMA2000, WiMAX 또는 WIFI 등) 간의 이동성을 위한 글로벌 이동성 앵커 및 외부 네트워크로의 게이트웨이 역할을 한다. 이러한 PGW는 이동통신 단말기의 IP(Internet Protocol)를 할당하고 외부 인터넷망 및 비 3GPP망과 연동하는 세션 제어(Session Control)를 수행하며, 패킷 서비스를 위한 터널링(tunneling) 및 IP 라우팅 기능을 가지고, SGW 및 외부망과의 라우팅(routing) 정보를 유지한다.

SGW는 3GPP 액세스망(E-UTRAN, UTRAN, GERAN) 간의 이동성을 위한 이동성 앵커이다. SGW는 설정된 세션에 따라 페이로드 트래픽(payload traffic)을 처리하는 세션 제어를 수행하며, eNodeB와 S1-U 인터페이스(interface)로 연동하고, LTE 이동통신 시스템 및 3GPP 내부에서의 핸드오프(handoff)를 지원하는 사용자 플레인(user plane) 엔티티이다.

MME는 eNodeB들 사이에서 이동하는 단말장치의 이동성 관리를 담당하고, 세션 관리를 담당하는 제어 플레인(control plane) 엔티티이다.

한편, LTE 이동통신 시스템을 구축하는 초기에는 WCDMA 이동통신 시스템 등과 같은 레거시(legacy)망과의 혼용 통신 환경이 나타나며, 이러한 통신 환경에서는 LTE망에 접속할 수 있으면서도 WCDMA망 등과 같은 레거시망에도 접속할 수 있는 듀얼모드(dual mode) 단말장치가 운용될 수 있다. 아울러, LTE 이동통신 서비스의 초기에는 듀얼모드 단말장치에 대해 음성 통화 서비스를 제공할 때에는 WCDMA 이동통신 시스템을 이용하였으며, 데이터 통신 서비스를 제공할 때에는 LTE 이동통신 시스템을 이용하였다.

이와는 달리 데이터 통신은 물론이고 음성 통화까지 LTE 이동통신 시스템을 이용하는 것이 VoLTE(Voice over LTE) 서비스이다.

VoLTE 서비스에 의하면, 음성 통화 시에 기존보다 4~5배 깨끗한 HD급 음성 통화 서비스를 제공할 수 있으며, 사용자들은 통화 중에 실시간으로 상대방과 같은 화면을 보여주면서 지도, 음악, 뉴스, 사진 등 콘텐츠를 공유할 수 있다.

이러한 VoLTE 서비스는, LTE/EPC 네트워크에서 E-UTRAN 상의 패킷 베어러(packet bearer)를 이용하는 멀티미디어 서비스로서, 이동 단말이 LTE/EPC망에 접속하여 가입자 정보 인증단계 등을 거쳐 가입자 위치 및 상태정보를 갱신한 이후에, 멀티미디어 서비스를 위한 세션 설정, 베어러 할당 등을 제공받고, 해당 가입자에게 허용되는 적절한 QoS(Quality of Service) 수준에 따라 멀티미디어 서비스를 제공받게 된다.

특정 멀티미디어 서비스를 위해 할당된 베어러의 설정이 완료된 이후에, 해당 서비스는 단말장치(UE)와 IMS 도메인 내에 있는 서비스 제공 서버와의 인터워킹(Interworking)에 따라 제공되며, MME와 SGW/PGW는 일반적으로 각각 이동성 관리(Mobility Management) 및 베어러 자원 관리(자원 할당, 자원 회수, QoS 할당 등) 외의 다른 동작은 관여하지 않는다.

일반적으로 단말장치(UE)가 E-UTRAN에 액세스하여 MME를 경유하여 EPC망에 최초 접속(initial attach)할 경우, MME는 eNB에 사용자 트래픽 전송을 위해 베어러를 제공할 SGW를 할당(selection)하게 된다. 이와 같은 할당 동작은 단말장치(UE)가 접속한 지역의 위치정보(TA: Tracking Area)를 기반으로 지역적으로 인접한 SGW를 할당하게 되는데, 이는 eNB와 SGW의 물리적 거리가 지나치게 늘어남에 따라 다량의 패킷이 전송되는 사용자 트래픽 경로가 불필요하게 길어지는 현상을 방지하는데 그 목적이 있다.

그러나, VoLTE 음성/영상 서비스의 경우 VoLTE 서비스에 특화된 서비스 레벨 및 관리수준을 시스템 단위(예컨대, Network Entity 단위)로 구분 및 제한하여 제공해야 하는 특수한 서비스 요구사항을 수용 가능하도록 하기 위하여, 별도의 SGW를 통해 EPC 망의 접속 및 사용자 트래픽 경로 제공이 가능하도록 하는 기술적 개선 방안이 필요하게 된다. 해당 서비스 요구 사항은 시스템 단위로 구분된 서비스 안정성 레벨의 구분 제공 및 별도의 과부하 제어 정책 적용 등 오퍼레이션 정책 영역의 다양한 요구사항을 포함하게 된다.

1. 한국공개특허 10-2011-0044865호, 이동통신방법, 교환국 및 이동국 2. 한국등록특허 10-1039345호, 이동통신방법 및 교환국

이에, 본 발명의 실시예에서는, VoLTE(Voice over LTE) 호에 대해서 특정 SGW(Serving Gateway)를 할당하여 EPC망의 접속 및 사용자 트래픽 경로를 제공함으로써, 서비스 레벨 및 관리 수준을 시스템 단위로 구분 및 제한하는 환경에서 VoLTE 음성 및 영상 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 호 처리 기술을 제공하고자 한다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에서는, VoLTE 서비스를 위해 정의된 APN(Access Point Name) 및 VoLTE 서비스 가입자 수용을 위하여 구분된 가입자 식별번호(International Mobile Subscriber Identity, IMSI)의 프리픽스(prefix)를 기반으로 SGW를 할당할 수 있는 호 처리 기술을 제공하고자 한다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 호 처리 장치에 따르면, 이동단말로부터 호 접속 요청 메시지를 수신하는 통신부와, 상기 통신부를 통해 수신된 호 접속 요청 메시지에 대응하여 특정 호에 대한 상기 이동단말의 액세스 포인트 명(Access Point Name)이 기설정된 액세스 포인트 명이거나, 가입자 식별번호(International Mobile Subscriber Identity)의 프리픽스(prefix)가 기설정된 가입자 식별번호의 프리픽스인 경우에 특정 게이트웨이를 할당하는 관리부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 특정 게이트웨이는, 패킷 기반 음성통화 서비스를 위한 게이트웨이인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 관리부는, 위치정보(Tracking Area)에 기반한 게이트웨이 할당에 우선하여 상기 액세스 포인트 명 또는 상기 가입자 식별번호의 프리픽스 기반의 게이트웨이를 할당할 수 있다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 호 처리 방법에 따르면, 적어도 하나의 서비스망에 접속되는 이동단말의 호 접속을 요청받는 과정과, 상기 이동단말의 호 접속 요청에 대응하여 특정 호에 대한 상기 이동단말의 액세스 포인트 명이 기설정된 액세스 포인트 명이거나, 가입자 식별번호의 프리픽스가 기설정된 가입자 식별번호의 프리픽스인 경우에 특정 게이트웨이를 할당하는 과정을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 특정 게이트웨이는, 패킷 기반 음성통화 서비스를 위한 게이트웨이인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 할당하는 과정은, 위치정보에 기반한 게이트웨이 할당에 우선하여 상기 액세스 포인트 명 또는 상기 가입자 식별번호의 프리픽스 기반의 게이트웨이를 할당하는 과정을 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, VoLTE(Voice of LTE) 서비스에 특화된 서비스 레벨 및 관리 수준을 시스템 단위(Network Entity)로 구분 및 제한하여 제공해야 하는 서비스 요구 상황에서, MME(Mobile Management Entity)에서 VoLTE 서비스를 위해 구성된 별도의 SGW를 통해 EPC 망의 접속 및 사용자 트래픽 경로의 제공이 가능하다. 이를 통해, EPC 망에서는 시스템 단위의 서비스 안정성 레벨의 구분이 가능하며, 별도의 과부하 제어 정책 등 오퍼레이션 정책 영역의 다양한 요구사항을 수용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이기종 망에서의 호 처리 장치를 설명하기 위한 이동통신 서비스 시스템의 전체 구성 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이기종 망에서의 호 처리 장치에 대한 구체적인 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이기종 망에서의 호 처리 장치, 예컨대 도 2의 MME에 대한 상세 구성도,
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이기종 망에서의 호 처리 방법을 설명하기 위한 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.

실시예의 설명에 앞서, 본 발명은 UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network), EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) 등이 혼재하는 이기종(heterogeneous) 네트워크 환경에서 VoLTE(Voice over LTE) 호에 대해서 특정 SGW(Serving Gateway)를 할당하여 EPC(Evolved Packet Core) 망의 접속 및 사용자 트래픽 경로를 제공함으로써, 서비스 레벨 및 관리 수준을 시스템 단위로 구분 및 제한하는 환경 하에서 VoLTE 음성 서비스 및 영상 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 호 처리 기술을 제공하기 위한 것이며, 구체적으로 VoLTE 서비스를 위해 정의된 APN(Access Point Name) 및 VoLTE 서비스 가입자 수용을 위하여 구분된 가입자 식별번호(International Mobile Subscriber Identity, IMSI)의 프리픽스(prefix)를 기반으로 SGW를 할당할 수 있는 호 처리 기술을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 기술 사상으로부터 본 발명의 목적으로 하는 바를 용이하게 달성할 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이기종 망에서의 호 처리 장치를 포함하는 이동통신 서비스 시스템에 대한 구성 블록도로서, 단말장치인 UE(user Equipment)(10), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 이동통신 시스템(100), LTE(Long Term Evolution) 이동통신 시스템(200), IMS(IP Multimedia Subsystem)(300), HSS(Home Subscriber Server)(410), 서킷망(circuit network)(420), IP망(Internet Protocol network)(430) 등을 포함할 수 있다.

도 1에서는 WCDMA 이동통신 시스템(100)이 레거시(legacy)망으로 운용되는 경우를 예시하였으며, 이 레거시망이 LTE 이동통신 시스템(200)과 함께 혼용되는 환경을 나타내었으나, 레거시망은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, GSM(Global System for Mobile) 등과 같은 여타의 비동기식 이동통신 시스템이나 CDMA2000 등과 같은 여타의 동기식 이동통신 시스템에 의한 레거시망이 LTE 이동통신 시스템(200)과 함께 혼용될 수 있으며, 이하에서는 그 일 예를 설명하기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, UE(10)는 가입자 단말 장치로서, 본 발명의 실시예에 따라 가입자에게 IMS 네트워크를 이용하여 음성 서비스 및 영상 서비스를 포함하는 다양한 멀티미디어 서비스를 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(10)는 후술하는 NodeB(110) 또는 eNodeB(210) 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 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.

WCDMA 이동통신 시스템(100)은 NodeB(110), RNC(Radio Network Controller) (120), MSC/VLR(Mobile Switching Center/Visitor Location Register)(130), CGS(Cellular Gateway Switch)(140), SGSN(Serving General packet radio service Support Node)(150), GGSN(Gateway General packet radio service Support Node)(160)를 포함한다.

NodeB(110)와 RNC(120)는 무선 액세스 네트워크 영역에 해당되며, MSC/VLR(130)과 CGS(140)는 서킷 교환 코어 네트워크에 해당하고, SGSN(150)과 GGSN(160)은 패킷 교환 코어 네트워크에 해당한다.

NodeB(110)는 여러 개의 셀(cell)로 구성되어 있으며, 이 셀들에 다수의 단말장치들이 연결될 수 있다. 이 셀들의 집합체인 NodeB(110)는 단말장치들과의 연결에 사용되는 주파수를 확보하고, 단말장치들과의 안정적인 연결을 보장한다.

RNC(120)는 여러 개의 NodeB(110)를 제어하며, 각각의 NodeB(110)에 통신 자원을 할당하고, 핸드오버(handover) 등의 기능을 담당한다.

MSC/VLR(130)은 방문자 위치 정보를 저장하며, HSS(410)로부터 가입자 프로파일 정보, 인증 및 위치 관련 데이터 등을 제공받아서 음성 통신을 위한 스위칭 제어를 수행한다.

CGS(140)는 WCDMA 이동통신 시스템(100)과 일반 통신망을 연결하는 게이트웨이 역할을 하여 일반 통신망에 연결된 다른 통신 시스템과의 통신이 가능하도록 한다. 예컨대, CGS(140)는 서킷망(420)과 MSC/VLR(130) 사이의 게이트웨이 역할을 하며, 서킷망(420)에 연결된 IMS(300)를 통해 LTE 이동통신 시스템(200)과 WCDMA 이동통신 시스템(100) 사이의 서킷 통신이 가능하도록 한다. 이러한 CGS(140)는 GMSC(Gateway MSC) 또는 관문 교환기라고 호칭할 수도 있다.

패킷 교환 코어 네트워크 영역에 속하는 SGSN(150) 및 GGSN(160)은 NodeB(110)에 무선 연결된 이동통신 단말기가 패킷 교환 서비스를 제공받도록 인터넷 등과 같은 IP망(430), 즉 PDN(Packet Data Network)와의 정합을 위해 IP 기반의 프로토콜 연동을 제공한다.

이를 위해, SGSN(150)은 여러 RNC(120)들과 연결되어 이동통신 단말기의 이동성과 패킷 세션 관리를 담당하며, GGSN(160)과는 PDP 컨텍스트(context)를 설정하고, 터널링을 이용하여 프로토콜 데이터 유닛을 전달하는 기능을 수행한다. 또한 SGSN(160)은 IP 라우팅을 수행할 수 있으며, 이동통신 단말기의 위치 등록과 같은 상호 작용을 할 수 있다.

GGSN(160)은 IP망(430)과 직접 접속하여 IP망(430)과 WCDMA 이동통신 시스템(100)의 PS(Packet Switched) 도메인(domain)을 연결해주는 관문 역할을 수행하며, SGSN(150) 및 외부 망과의 라우팅 정보를 유지하고, 터널링 및 IP 라우팅 기능을 수행한다.

LTE 이동통신 시스템(200)은 eNodeB(210), MME(Mobile Management Entity) (220), SGW(Serving Gateway)(230), PGW(Packet Data Network Gateway)(240), PCRF(Policy & Charging Rule Function)(250)를 포함한다.

eNodeB(210)는 LTE 등 차세대기술 및 서비스를 지원하는 장비로 전송신호의 RF(radio frequency)화 및 송수신 신호세기 및 품질측정, 기저대역 신호처리, 채널 카드(channel card) 자원관리 등의 기능을 수행한다. 이러한 eNodeB(210)는 다수의 단말장치들과의 안정적인 연결을 보장한다.

MME(220)는 eNodeB(210)와 후술하는 SGW(230) 간의 신호제어를 담당하며 UE(10)의 이동성을 관리하는 EUTRAN 액세스 방식의 이동통신 교환국으로서, 세션 관리, 아이들(idle) 가입자관리, 페이징(paging), 가입자 인증기능 등을 담당한다. 즉, MME(220)는 단말장치나 다른 네트워크 노드, 예컨대 PGW(240) 또는 SGW(230)로부터의 결합 요청이나 무선 베어러 설정 요청 등이 있는 경우에 제어 신호를 처리하는 것 등과 같은 제어 플레인(control plane)의 여러 기능을 담당하며, HSS(410)로부터 가입자 프로파일 정보, 인증 및 위치 관련 데이터 등을 제공받아서 EPS 베어러 또는 아이피 터널(IP tunnel)의 설정과 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.

SGW(230)는 설정된 세션에 따라 페이로드 트래픽(payload traffic)을 처리하는 세션 제어(session control)를 수행하는 사용자 플레인 노드이며, eNodeB(210)와 S1-U 인터페이스로 연동하며, LTE 이동통신 시스템(200) 및 3GPP 내부에서의 핸드오프(handoff)를 지원하고, PGW(240)와 EPS 베어러(Evolved Packet System bearer)를 설정하고 터널링을 이용하여 PDU(Packet Data Unit)를 전달한다.

PGW(240)는 단말장치의 IP를 할당하고 외부 인터넷망 및 비 3GPP망과 연동하는 세션 제어를 수행하는 사용자 플레인 노드이며, 패킷 서비스를 위해 SGW(230) 및 외부망과 라우팅 정보를 유지하며, 터널링 및 IP 라우팅 기능을 갖는다. 또한, SGW(230) 및 외부망으로 PDU를 전달한다.

PCRF(250)는 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 수행한다.

IMS(300)는 CSCF(Call Session Control Function)(310), IMG(Inter-working Media Gateway)(320), HSS(330)을 포함한다.

CSCF(310)는 호 처리를 수행하며, SIP(Session Initiation Protocol) 기반의 멀티미디어 세션 제어를 위한 기본 기능을 수행하는 인프라 시스템이다. 이러한 CSCF(310)는 가입자 등록, 인증, 과금, 서비스별 트리거링 및 라우팅, 착신자 위치 조회, SIP 메시지의 압축 및 해제를 처리하며, 역할에 따라 Proxy_CSCF, Interogating-CSCF, Serving-CSCF로 나눌 수 있다.

IMG(320)는 CSCF(310)에 연결된 LTE 이동통신 시스템(200)과 서킷망(420)에 연결된 WCDMA 이동통신 시스템(100)과의 연동을 위한 시그널링과 미디어를 변환하여 준다.

HSS(330)는 WCDMA 이동통신 시스템(100) 및/또는 LTE 이동통신 시스템(200)에 대한 무선 통신 시스템에 대한 가입자 정보가 포함되어 있는 데이터 베이스(data base)를 포함하는 네트워크 노드이며, 가입자 프로파일 정보, 인증 및 위치 관련 데이터를 저장한다.

IP망(430)은 패킷 데이터 기반의 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.

도 1의 실시 예에서는 WCDMA 이동통신 시스템(100)과 LTE 이동통신 시스템(200)이 HSS(410)를 통합형으로 운용하며, IMS(300)는 HSS(330)를 독립형으로 운용하는 경우를 예시하였으나, WCDMA 이동통신 시스템(100)이나 LTE 이동통신 시스템(200)도 HSS를 각각 독립형으로 운용할 수도 있다. 또한, WCDMA 이동통신 시스템(100)과 LTE 이동통신 시스템(200) 및 IMS(300)가 하나의 HSS를 통합형으로 운용할 수도 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이 WCDMA 이동통신 시스템(100)과 LTE 이동통신 시스템(200)을 혼용하는 통신 환경에서는 NodeB(110)를 통해 WCDMA 이동통신 시스템(100)에 접속할 수 있으면서도 eNodeB(210)를 통해 LTE 이동통신 시스템(200)에도 접속할 수 있는 듀얼모드(dual mode) 단말장치가 운용될 수 있다.

LTE 이동통신 서비스의 초기에는 듀얼모드 단말장치에 대해 음성 통화 서비스를 제공할 때에는 WCDMA 이동통신 시스템(100)을 이용하였으며, 데이터 통신 서비스를 제공할 때에는 LTE 이동통신 시스템(200)을 이용하였다. 이와는 달리 데이터 통신을 물론이고 음성 통화까지 LTE 이동통신 시스템(200)을 이용하는 것이 VoLTE(Voice over LTE) 서비스이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, VoLTE 서비스를 제공하는 이기종 네트워크 환경에서 VoLTE 서비스에 특화된 서비스 레벨 및 관리수준을 시스템 단위(예컨대, Network Entity 단위)로 구분 및 제한하면서 VoLTE 음성서비스 및 영상서비스 요구사항을 수용하기 위하여, VoLTE 호에 대해서 특정 SGW를 할당하여 EPC망의 접속 및 사용자 트래픽 경로를 제공할 수 있는 호 처리 장치를 제공하고자 한다.

이를 위해 본 발명의 실시예에서는, VoLTE 서비스를 위해 정의된 APN(Access Point Name) 및 VoLTE 서비스 가입자 수용을 위하여 구분된 가입자 식별번호(International Mobile Subscriber Identity, IMSI)의 프리픽스(prefix)를 기반으로 SGW를 할당할 수 있는 호 처리 기술을 제공하고자 한다.

도 2에 예시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이기종 망에서의 호 처리 장치는, UE(10), eNodeB 그룹(210-1 ~ 210-n), MME(220), SGW 그룹(230-1 ~ 230-n) 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 특정 이동단말인 UE(10)가 E-UTRAN 망에 액세스하여 MME(220)를 경유하여 EPC 망에 최초 접속하는 경우, MME(220)가 기존의 위치정보(Tracking Area) 기반 SGW 할당 기법과는 별도로, VoLTE 서비스를 위해 별도로 정의된 SGW, 예를 들어 SGW-1(230-1)을 할당하는데 특징이 있다. 이로 인해 본 발명의 실시예에서는 SGW 시스템 단위로 특화된 서비스 레벨을 제공할 수 있다.

구체적으로 본 발명의 실시예에서는, APN 기반으로 VoLTE 서비스용 SGW를 할당하거나, IMSI 프리픽스를 이용하여 VoLTE 서비스용 SGW를 할당할 수 있다. 이를 위해 MME(220)는 UE(10)의 APN 정보를 분석하여 VoLTE 서비스용 SGW를 할당하거나, UE(10)의 IMSI 프리픽스를 분석하여 VoLTE 서비스용 SGW를 할당할 수 있다. 또는, MME(220)는 기존 방법대로 SGW 풀(pool)에서 UE(10)의 위치정보(TA)를 분석하여 VoLTE 서비스용 SGW를 할당할 수 있다.

도 3은 이러한 MME(220)를 보다 구체적으로 도시한 구성 블록도로서, 통신부(222), 관리부(224), APN 테이블(226), IMSI 프리픽스 테이블(228) 등을 포함할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 통신부(222)는 UE(10)로부터의 호 접속 요청 메시지를 수신하고, 수신된 호 접속 요청 메시지를 관리부(224)로 전달하는 역할을 할 수 있다.

관리부(224)는 통신부(222)를 통해 수신되는 호 접속 요청 메시지에 대응하여 특정 호에 대한 UE(10)의 APN 분석결과에 따라 특정 게이트웨이를 할당할 수 있다. 구체적으로, 관리부(224)는 UE(10)의 APN이 기설정된 APN인 경우에 미리 할당된 SGW, 예를 들어 SGW-1(230-1)을 할당할 수 있다.

또한, 관리부(224)는 통신부(222)를 통해 수신되는 호 접속 요청 메시지에 대응하여 특정 호에 대한 UE(10)의 IMSI 프리픽스의 분석결과에 따라 특정 게이트웨이를 할당할 수 있다. 구체적으로, 관리부(224)는 UE(10)의 IMSI 프리픽스가 기설정된 IMSI 프리픽스인 경우에 미리 할당된 SGW, 예를 들어 SGW-2(230-2)를 할당할 수 있다.

APN 테이블(226)은 다수 UE의 APN 정보들을 저장하고 있으며, 필요에 따라 상술한 관리부(224)에 의해 임의의 APN 정보가 취사 선택될 수 있다.

IMSI 프리픽스 테이블(228)은 다수 UE의 IMSI 프리픽스 정보들을 저장하고 있으며, 필요에 따라 관리부(224)에 의해 임의의 IMSI 프리픽스 정보가 취사 선택될 수 있다.

이하, 상술한 구성과 함께, 본 발명의 실시예에 따른 이기종 망에서의 호 처리 방법을 첨부한 도 4 내지 도 7의 타이밍 차트를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 4는 MME(220)가 단말 장치인 UE(10)의 APN 정보를 기반으로 VoLTE 서비스용 SGW를 할당하는 경우의 호 처리 방법을 예시적으로 설명한 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, UE(10)가 LTE/EPC 망에 최초 접속하여 디폴트 베어러(default bearer)를 포함하는 초기 세션 설정을 위한 접속 요청 메시지를 eNodeB(210)에 전달할 수 있다(S100).

이러한 접속 요청 메시지는 eNodeB(210)를 거쳐 MME(220)로 제공될 수 있으며(S102), MME(220)에서는 이러한 접속 요청 메시지에 대응하여 UE(10)의 APN 정보를 분석할 수 있다(S104). 여기서 APN 정보는, 예컨대 lte.sktelecom.com / volte.sktelecom.com / ims.sktelecom.com 등을 포함할 수 있다.

이후, MME(220)는 UE(10)의 APN 정보 분석 결과에 따라 VoLTE 서비스용 SGW, 예를 들어 SGW-1(230-1)을 할당할 수 있다(S106). 즉, 지역적으로 최적의 경로 구성이 가능한 VoLTE 서비스용 SGW가 다수 구성되어 있을 경우, UE(10)의 APN을 기반으로 VoLTE 서비스용 SGW의 풀을 선택할 수 있다.

SGW의 할당이 완료되면, MME(220)는 해당 VoLTE 서비스용 SGW(230)로 세션 설정을 요청할 수 있으며(S108), 이에 따라 UE(10)와 SGW(230) 간의 베어러 등이 설정될 수 있을 것이다.

도 5는 MME(220)가 단말 장치인 UE(10)의 IMSI 프리픽스를 기반으로 VoLTE 서비스용 SGW를 할당하는 경우의 호 처리 방법을 예시적으로 설명한 것이다.

도 5에 도시한 바와 같이, UE(10)가 LTE/EPC 망에 최초 접속하여 디폴트 베어러를 포함하는 초기 세션 설정을 위한 접속 요청 메시지를 eNodeB(210)에 전달할 수 있다(S200).

이러한 접속 요청 메시지는 eNodeB(210)를 거쳐 MME(220)로 제공될 수 있으며(S202), MME(220)에서는 이러한 접속 요청 메시지에 대응하여 UE(10)의 IMSI 프리픽스를 분석할 수 있다(S204). 여기서 IMSI 프리픽스는, 예컨대 가입자 식별번호의 국가코드, 사업자코드 등을 포함할 수 있다.

이후, MME(220)는 UE(10)의 IMSI 프리픽스 분석 결과에 따라 VoLTE 서비스용 SGW, 예를 들어 SGW-1(230-1)을 할당할 수 있다(S206). 즉, 지역적으로 최적의 경로 구성이 가능한 VoLTE 서비스용 SGW가 다수 구성되어 있을 경우, UE(10)의 IMSI 프리픽스를 기반으로 VoLTE 서비스용 SGW의 풀을 선택할 수 있다.

SGW의 할당이 완료되면, MME(220)는 해당 VoLTE 서비스용 SGW(230)로 세션 설정을 요청할 수 있으며(S208), 이에 따라 UE(10)와 SGW(230) 간의 베어러 등이 설정될 수 있을 것이다.

도 6은 APN 기반의 VoLTE 서비스용 SGW를 할당할 수 없거나, IMSI 기반의 VoLTE 서비스용 SGW를 할당할 수 없는 경우의 호 처리 방법을 예시적으로 설명하는 타이밍 차트이다. 이러한 경우에는 기존의 위치기반(TA)의 SGW 할당 기법이 적용될 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, UE(10)가 LTE/EPC 망에 최초 접속하여 디폴트 베어러를 포함하는 초기 세션 설정을 위한 접속 요청 메시지를 eNodeB(210)에 전달할 수 있다(S300).

이러한 접속 요청 메시지는 eNodeB(210)를 거쳐 MME(220)로 제공될 수 있으며(S302), MME(220)에서는 이러한 접속 요청 메시지에 대응하여 UE(10)의 위치정보(TA)를 분석할 수 있다(S304).

이후, MME(220)는 UE(10)의 위치정보(TA) 분석 결과에 따라 VoLTE 서비스용 SGW, 예를 들어 SGW-1(230-1)을 할당할 수 있다(S306). 즉, 지역적으로 최적의 경로 구성이 가능한 VoLTE 서비스용 SGW가 다수 구성되어 있을 경우, UE(10)의 위치정보(TA)를 기반으로 VoLTE 서비스용 SGW의 풀을 선택할 수 있다.

SGW의 할당이 완료되면, MME(220)는 해당 VoLTE 서비스용 SGW(230)로 세션 설정을 요청할 수 있으며(S308), 이에 따라 UE(10)와 SGW(230) 간의 베어러 등이 설정될 수 있을 것이다.

도 7은 UE(10) 단위의 세션 관리 기능을 강화하기 위한 호 처리 방법을 예시적으로 설명한 것이다.

도 7의 실시예는, 일반 LTE 데이터 세션을 먼저 설정한 UE가 VoLTE 서비스를 위한 데이터 세션을 추가로 설정하는 경우, VoLTE 서비스용 SGW로 세션 및 베어러 설정 엔터티(entity)를 단일화하기 위하여, 먼저 할당된 일반 LTE 데이터 세션을 네트워크 초기화 분리(Network Initiated Detach)로 설정 해제하고, 재접속(Re-Attach)을 시도하도록 하여 VoLTE 서비스용 SGW로 세션을 설정하는 것을 특징으로 한다.

도 7에 도시한 바와 같이, UE(10)가 LTE/EPC 망에 최초 접속하여 디폴트 베어러를 포함하는 초기 세션 설정을 위한 접속 요청 메시지를 eNodeB(210)에 전달할 수 있다(S400).

이러한 접속 요청 메시지는 eNodeB(210)를 거쳐 MME(220)로 제공될 수 있으며(S402), MME(220)에서는 현재 UE(10)에 기존 LTE 데이터 세션이 존재하는지를 판단할 수 있다(S404).

만일, 기존 LTE 데이터 세션이 존재하는 경우에는, MME(220)는 기존 LTE 데이터 세션을 해제할 수 있다(S406).

그리고, MME(220)는 상술한 바와 같은 APN 또는 IMSI 프리픽스 또는 위치정보 등을 분석 과정을 수행한 후(S408), VoLTE 서비스용 SGW를 할당할 수 있다(S410).

SGW의 할당이 완료되면, MME(220)는 해당 VoLTE 서비스용 SGW(230)로 세션 설정을 요청할 수 있으며(S412), 이에 따라 UE(10)와 SGW(230) 간의 베어러 등이 설정될 수 있을 것이다.

도 7의 실시예에 의하면, APN 기반으로 순차적인 세션 설정이 수행되었을 때, SGW가 복수로 분리되는 상황을 보완할 수 있으며, VoLTE 서비스용 IMSI 프리픽스가 구성되어 이를 최우선 할당 키로 SGW를 할당한 경우에는 턴-오프(turn-off)가 가능하다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예는, VoLTE 호에 대해서 특정 SGW를 할당하여 EPC망의 접속 및 사용자 트래픽 경로를 제공함으로써, 서비스 레벨 및 관리 수준을 시스템 단위로 구분 및 제한하는 환경에서 VoLTE 음성 및 영상 서비스를 효율적으로 제공할 수 있으며, VoLTE 서비스를 위해 정의된 APN 및 VoLTE 서비스 가입자 수용을 위하여 구분된 가입자 식별번호(IMSI)의 프리픽스를 기반으로 SGW를 할당할 수 있는 호 처리 기술을 제공하도록 구현한 것이다.

본 발명의 실시예에 의하면, VoLTE 서비스에 특화된 서비스 레벨 및 관리 수준을 시스템 단위(Network Entity)로 구분 및 제한하여 제공해야 하는 서비스 요구 상황에서, MME에서 VoLTE 서비스를 위해 구성된 별도의 SGW를 통해 EPC 망의 접속 및 사용자 트래픽 경로의 제공이 가능할 수 있다. 이로 인해, EPC 망에서는 시스템 단위의 서비스 안정성 레벨의 구분이 가능하며, 별도의 과부하 제어 정책 등 오퍼레이션 정책 영역의 다양한 요구사항을 수용할 수 있는 바, 무선 데이터 서비스 시장의 활성화를 꾀할 수 있을 것으로 기대된다.

10: UE 210: eNodeB
220: MME 230: SGW

Claims (6)

1. 이동단말로부터 호 접속 요청 메시지를 수신하는 통신부와,
   상기 통신부를 통해 수신된 호 접속 요청 메시지에 대응하여 특정 호에 대한 상기 이동단말의 액세스 포인트 명(Access Point Name)이 기설정된 액세스 포인트 명이거나, 가입자 식별번호(International Mobile Subscriber Identity)의 프리픽스(prefix)가 기설정된 가입자 식별번호의 프리픽스인 경우에 특정 게이트웨이를 할당하는 관리부를 포함하는
   호 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 특정 게이트웨이는, 패킷 기반 음성통화 서비스를 위한 게이트웨이인 것을 특징으로 하는
   호 처리 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 관리부는, 위치정보(Tracking Area)에 기반한 게이트웨이 할당에 우선하여 상기 액세스 포인트 명 또는 상기 가입자 식별번호의 프리픽스 기반의 게이트웨이를 할당하는
   호 처리 장치.
4. 적어도 하나의 서비스망에 접속되는 이동단말의 호 접속을 요청받는 과정과,
   상기 이동단말의 호 접속 요청에 대응하여 특정 호에 대한 상기 이동단말의 액세스 포인트 명이 기설정된 액세스 포인트 명이거나, 가입자 식별번호의 프리픽스가 기설정된 가입자 식별번호의 프리픽스인 경우에 특정 게이트웨이를 할당하는 과정을 포함하는
   호 처리 장치의 호 처리 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 특정 게이트웨이는, 패킷 기반 음성통화 서비스를 위한 게이트웨이인 것을 특징으로 하는
   호 처리 장치의 호 처리 방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 할당하는 과정은,
   위치정보에 기반한 게이트웨이 할당에 우선하여 상기 액세스 포인트 명 또는 상기 가입자 식별번호의 프리픽스 기반의 게이트웨이를 할당하는 과정을 포함하는
   호처리 장치의 호 처리 방법.

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