KR20140078675A - Mme들과 mme 풀들을 로드 밸런싱하는 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

eNodeB들 서비스 책임들을 MME들 및/또는 MME 프로세싱 컴포넌트들 또는 모듈들 중에 이전함으로써 MME들 및 MME 풀들(pools)의 정책-구동 로드 밸런싱을 위한 시스템, 방법 및 장치가 제공된다.

Description

MME들과 MME 풀들을 로드 밸런싱하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR LOAD BALANCING MMES AND MME POOLS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2011년 10월 19일에 출원되고 발명의 명칭이 "SYSTEM AND MEHTOD FOR LOAD BALANCING MMEs and MME POOLS"이며 여기서 참조로서 통합되는 계류중인 미국 가출원 번호 제61/549,166호를 우선권 주장한다.
본 발명은 일반적으로 통신 네트워크에 관한 것으로, 보다 상세하게 그러나 배타적인 것은 아닌 MME 로드 밸런싱(Mobility Management Entity load balancing)에 관한 것이다.
MME(Mobility Management Entity)는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크에 대한 중요한 제어-노드이다. MME는 재전송을 포함하는 MME 절차들을 추적하고 페이징(paging)하는 유휴 모드 UE(User Equipment)를 담당하고 있다. MME는 베어러(bearer) 활성/비활성 프로세스에 포함되고, 초기 부착 시에 그리고 CN(Core Network) 노드 리로케이션(relocation)을 포함하는 인트라-LTE 핸드오버 시에 UE에 대해 SGW를 선택하기 위한 것이다. MME는 (HSS와의 상호 작용에 의해) 사용자를 인증하고, 일시적인 아이덴티티들을 생성하여 UE들에게 할당하며, 서비스 제공자의 PLMN(Public Land Mobile Network)을 캠프 온(camp on)하기 위해 UE의 인증을 검사하고, UE 로밍을 강제로 제한하는 것 등을 담당한다.
MME는 또한 NAS(Non-Access Stratum) 시그널링을 위한 암호화/무결성 보호를 위해 그리고 보안 키 관리로 지원하기 위한 네트워크에서의 종단 포인트이다. 시그널링의 합법적인 인터셉션 또한 MME에 의해 지원된다. MME는 또한 LTE와 2G/3G 액세스 네트워크들 간의 이동성을 위한 제어 평면 기능을 SGSN으로부터 MME에서 종단하는 S3 인터페이스에 제공한다. MME는 또한 UE들을 로밍하기 위해 홈 HSS로 향하는 S6a 인터페이스를 중단한다.
eNodeB들을 하나의 MME로부터 또 다른 MME로 이전하는 프로세스는 수동으로 행해진다. 예를 들면, MME가 12,000개의 eNodeB를 조정하고 그들 중 절반을 다른 MME로 이동하는 것이 바람직하다고 가정하면, eNodeB 각각은 다른 MME와의 세션을 설정하도록 수동으로 재공급되어야 한다. 이것은 시간이 걸리고 에러가 발생하는 경향이 있다. 프로세스의 속도를 증가시키는데 도움이 되는 몇몇의 툴이 존재할 수 있지만, 중요한 수동 상호작용이 여전히 요구된다.
종래 기술에서의 다양한 결점은, eNodeB 서비스 책임들을 MME들 및/또는 MME 프로세싱 컴포넌트들 또는 모듈들로 이전함으로써 MME 및 MME 풀의 정책-기반 로드 밸런싱을 위한 시스템, 방법 및 장치에 의해 해결된다.
다양한 실시예에서, 지시에 응답하여 특정 MME가 오버로딩된다. 다양한 실시예는, 소스 MME에서 eNodeB 로딩의 표시를 모니터링하고, 정책-정의 임계치 레벨을 초과하는 로딩 표시에 응답하여, 하나 이상의 eNodeB에 대한 책임을 타겟 MME로 이전하는 것에 관한 것이다. 이전은, 타겟 MME가 이전될 eNodeB들로의 링크를 형성하도록 적응된 메시지를 타겟 MME로 전송하고, 이전될 eNodeB들과 소스 MME 사이의 기존 링크들을 대기 링크들로 변환하며, 이전될 eNodeB들과 연관된 상태 정보를 타겟 MME로 전송하고, 이전될 eNodeB들과 연관된 상기 소스 MME에서 새로운 서비스들의 수용을 방지함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 교시는 다음의 상세한 설명을 첨부 도면과 결합하여 고려함으로써 용이하게 이해될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 관리 시스템을 포함하는 예시적인 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 도 1의 관리시스템으로서 사용하는데 적절한 예시적인 관리 시스템을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 4는 복수의 MME 풀의 그래픽적 표현을 도시한다.
도 5는 여기서 설명되는 기능들을 수행할 때 사용하기 적절한 컴퓨터의 고레벨 블록도를 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 공통인 동일한 구성요소들을 지칭하도록, 가능한 한, 동일한 참조 부호가 사용되었다.
본 발명의 실시예는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 내의 NMS(Network Management System) 및 MME(Mobility Management Entities)의 맥락 내에서 주로 설명될 것이다. 다양한 실시예가 다른 유형의 무선 네트워크와 연관된 데이터 객체들을 관리하는데 또한 적용가능하다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 관리 시스템을 포함하는 예시적인 무선 통신 시스템을 도시한다. 특히, 도 1은 복수의 UE(User Equipment) 또는 UD(User Device)(102), LTE(Long Term Evolution) 네트워크(110), IP 네트워크(130), 및 MS(management system)(140)를 포함하는 예시적인 무선 통신 시스템(100)을 도시한다.
LTE 네트워크(110)는 UE(102)와 IP 네트워크(130) 간의 통신을 지원한다. MS(140)는 예컨대 도 4의 MS(400)와 관련하여 설명되고 여기서 또한 설명되는 LTE 네트워크(110)에 대한 다양한 관리 기능을 지원하도록 구성된다.
UE(102)는, LTE 네트워크(110)와 같은 무선 네트워크를 액세스할 수 있는 무선 사용자 디바이스이다. UE(102)는 베어러 세션(들)(bearer session(s))에서 제어 시그널링을 지원할 수 있다. UE(102)는 전화, PDA, 컴퓨터, 또는 임의의 다른 무선 사용자 디바이스일 수 있다.
LTE 네트워크의 구성 및 동작은 당업자에 의해 이해될 것이다. 예시적인 LTE 네트워크(110)는 복수의 eNodeB(11111 내지 111NX)(집합적으로, eNodeB(111)), 복수의 서빙 게이트웨이(SGW)(11211 내지 112N1(집합적으로, SGW(112)), 적어도 하나의 패킷 데이터 네트워크(PDN) 게이트웨이(PGW)(113), 복수의 이동성 관리 엔티티(MME)(1141 및 114N1)(집합적으로, MME(114)), 및 적어도 하나의 PCRF(Policy and Charging Rules Function)(115)를 포함한다.
eNodeB(111), SGW(112), PGW(113), MME(114), PCRF(115)뿐만 아니라, 명료성을 위해 생략된 다양한 LTE 네트워크 컴포넌트들은 협력하여, IP를 이용하여 엔드-투-엔드(end-to-end) 서비스 전달을 지원하는 EPC(Evolved Packet Core)를 제공한다.
eNodeB(111)는 UE(102)의 각 그룹에 무선 액세스 인터페이스 기능을 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 eNodeB(111)는 각각의 복수의 UE(102)를 지원한다. eNodeB(111)와 UE(102) 간의 통신은 UE(102) 각각과 연관된 LTE-Uu 인터페이스를 이용하여 지원된다.
SGW(112)는 다양한 복수의 eNodeB(111)에 대한 통신을 지원한다. 도 1에 도시된 바와 같이, (SGW 11211로 표시된) 제1 SGW(112)는 (eNodeB 11111 내지 1111x로 표시된) 제1 복수의 eNodeB(111)에 대한 통신을 지원하는 것으로 도시되어 있는 반면, (SGW 112N1으로 표시된) N번째 SGW(112)는 (eNodeB 111N1 내지 111NX로 표시된) N번째 복수의 eNodeB(111)에 대한 통신을 지원하는 것으로 도시되어 있다. SGW(112)와 그들의 각각의 eNodeB(111) 간의 통신은 S1-u 인터페이스들을 이용하여 지원된다. S1-u 인터페이스들은 핸드오버 동안 베어러당 사용자 평면 터널링(per-bearer user plane tunneling) 및 인터-eNodeB 경로를 지원한다. SGW(112)는 표시된 것보다 많거나 더 적은 eNodeB를 지원할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
PGW(113)는 SGW(112)에 대한 통신을 지원한다. PGW(113)와 SGW(112) 간의 통신은 각각의 S5/S8 인터페이스를 이용하여 지원된다. S5 인터페이스는 PGW(113)과 SGW(112) 간의 통신을 위한 사용자 평면 터널링 및 터널 관리, UE 이동성에 기인한 SGW 리로케이션 등과 같은 기능을 제공한다. S5 인터페이스의 PLMN(Public Land Mobile Network) 변형일 수 있는 S8 인터페이스는, VPLMN(Visitor PLMN) 내의 SGW와 HPLMN(Home PLMN) 내의 PGW 사이에 사용자 및 제어 평면 접속성을 제공하는 인터-PLMN 인터페이스를 제공한다. PGW(113)는 예시적인 SGi 인터페이스를 통해 LTE 네트워크(110)와 IP 네트워크(130) 간의 통신을 용이하게 한다.
MME(114)는 UE(102)의 지원으로 이동성 관리 기능을 제공하도록 eNodeB(111)를 지원한다. 특히, 각각의 MME는 각각의 eNodeB 그룹을 지원하는 것으로 도시되어 있다. 예를 들면, MME(11411)는 eNodeB(11111-1111X)를 지원하고, MME(11421)(도시 생략)는 eNodeB(11121-1112X)를 지원하고, 이와 같이 계속하여, 마지막으로 MME(114N1)는 eNodeB(111N1-111NX)를 지원한다. MME(114)와 eNodeB(111) 간의 통신은, MME(114)와 eNodeB(111) 간의 통신을 위해 제어 평면 프로토콜을 제공하는 각각의 S1-MME 인터페이스를 이용하여 지원된다.
특정 MME(114)에 의해 지원되는 eNodeB(111)는 변경될 수 있다. 다양한 실시예에서, MME에 의해 지원되는 eNodeB의 그룹은 시간에 따라 변경될 수 있고, eNodeB의 특정 그룹 내의 eNodeB는 시간에 따라 변경될 수 있다. 일반적으로 말하면, 각각의 MME(114)는 몇 개의 eNodeB(111), 몇몇의 가입자, 몇 개의 서비스 등을 지원할 수 있다.
일반적으로 말하면, 각각의 MME(114)는 도 1에 도시되고 여기서 더 상세히 설명되는 유한수의 eNodeB와 연관되어 있다. 더욱이, 여기서 도시된 다양한 MME(114)는 하나 이상의 MME 그룹으로 조직될 수 있다. 때때로, 특정 MME 또는 MME 풀이 과하게 사용되어 MME 사용의 임밸런스(imbalance)를 야기할 수 있다(예를 들면, 무역 박람회, 대통령 방문 등과 같은 트래픽을 방해하는(spike) 이벤트가 발생한다). 이 경우, 일부의 eNodeB는 과하게 사용된 MME(들)로부터 (동일 풀 또는 상이한 풀 내의) 충분히 사용되지 않은 MME로 이전하여 MME에 대해 로드 밸런싱 기능을 수행해야 한다.
다양한 실시예에서, 여기서 설명된 MME(114)는 하나 이상의 MME들의 풀들로 조직될 수 있고, MME들의 각각의 풀은 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 지원된 eNodeB에 대해 다양한 로드 밸런싱 기능을 수행하도록 동작한다. 특히, 복수의 MME 또한 MME들의 풀 내에 제공될 수 있다. MME들의 다수의 풀들 또한 제공될 수 있다. 각각의 MME는 유한수의 eNodeB를 조정할 수 있고, 전형적으로 특정한 지리적 영역 내에서 그와 같이 동작한다. 따라서, 다양한 실시예에서, 다수의 MME가 제공될 수 있고, 여기서, 각각의 MME 풀은, 예시적으로, 여덟 개의 MME를 포함한다. 따라서, 제1 MME 풀은 MME11-MME18을 포함하고, 제2 MME 풀은 MME21-MME28을 포함하고, 이와 같이 계속하여, N번째 풀은 MMEN1-MMEN8을 포함한다.
MME들의 풀 내의 다양한 MME들은 서로 인식하고, 그 풀 내의 MME들 중 어느 것이 대부분의(the bulk of) 새로운 세션을 수용해야 하는 그룹으로서 (즉, 어떤 MME가 세션들을 수용하기에 최상의 용량을 갖는지) 결정할 수 있다. 새로운 세션은 라운드 로빈(round robin) 또는 다른 분배 할당 기술을 통해, 상대적 이용 레벨 결정을 통해 풀 MME들 사이에 할당될 수 있다. 네트워크 관리 제어는, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, MME 풀들 내의 그리고 그들 사이의 eNodeB 이전에 대한 부가적 옵션을 제공한다.
PCRF(115)는, 서비스 제공자가 LTE 네트워크(110)를 통해 제공되는 서비스와 관련된 규칙들 및 LTE 네트워크(110)를 통해 제공되는 서비스들에 요금을 청구하는 것과 관련된 규칙들을 관리함으로써 동적인 관리 능력을 제공한다.
도 1에 도시된 바와 같이, LTE 네트워크(110)의 요소들은 그 요소들 간의 인터페이스들을 통해 통신한다. LTE 네트워크(110)에 대해 설명되는 인터페이스들은 또한 세션으로서 지칭될 수 있다.
LTE 네트워크(110)는 EPS(Evolved Packet System/Solution)을 포함한다. 일 실시예에서, EPS는 EPS 노드(예를 들면, eNodeB(111), SGW(112), PGW(113), MME(114), 및 PCRF(115)) 및 EPS-관련 상호접속(예를 들면, S* 인터페이스, G* 인터페이스 등)을 포함한다. EPS-관련 인터페이스는 여기서 EPS-관련 경로로서 지칭될 수 있다.
IP 네트워크(130)는 하나 이상의 패킷 데이터 네트워크를 포함하고, 이 네트워크를 통해, UE(102)가 콘텐츠, 서비스 등을 액세스할 수 있다.
MS(140)는 LTE 네트워크(110)를 관리하기 위한 관리 기능을 제공한다. MS(140)는 임의의 적절한 방식으로 LTE 네트워크(110)와 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들면, MS(140)는 IP 네트워크(130)를 가로지르지 않는 통신 경로(141)를 통해 LTE 네트워크(110)와 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들면, MS(140)는 IP 네트워크(130)에 의해 지원되는 통신 경로(142)를 통해 LTE 네트워크(110)와 통신할 수 있다. 통신 경로(141 및 142)는 임의의 적당한 통신 능력을 이용하여 구현될 수 있다. 도 1의 MS(140)로서 사용하는데 적절한 예시적인 관리 시스템은 도 2와 관련하여 도시되고 여기서 설명된다.
도 2는 도 1의 관리 시스템으로서 사용하는데 적절한 예시적인 관리 시스템을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, MS(140)는 하나 이상의 프로세서(들)(210), 메모리(220), 네트워크 인터페이스(230N), 및 사용자 인터페이스(230I)를 포함한다. 프로세서(들)(210)는 메모리(220), 네트워크 인터페이스(230N), 및 사용자 인터페이스(230I) 각각에 연결된다.
프로세서(들)(210)는 메모리(220), 네트워크 인터페이스(230N), 사용자 인터페이스(230I), 및 지원 회로(240)와 협업하여 LTE 네트워크(110)에 대한 다양한 관리 기능을 제공하도록 적응된다.
메모리(220)는, 일반적으로 말하면, LTE 네트워크(110)에 다양한 관리 기능을 제공하는데 사용하도록 적응되는 프로그램, 데이터, 툴 등을 저장한다. 메모리는, 네트워크 토폴로지를 발견하고 관리하며 다양한 모바일 서비스를 지원하는 등의 네트워크 관리 기능을 구현하도록 적응된 다양한 관리 시스템(MS) 프로그래밍 모듈(222) 및 MS 데이터베이스(223)를 포함한다. 부가하여, 메모리(220)는 TME(Threshold Monitoring Engine)(228) 및 LBE(Load Balancing Engine)(229)를 포함한다.
일 실시예에서, MS 프로그래밍 모듈(222), TME(228) 및 LBE(229)는 여기서 도시되고 설명되는 다양한 관리 기능을 수행하기 위한, 프로세서에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어 명령어를 이용하여 구현된다.
네트워크 인터페이스(230N)는 다양한 네트워크 요소들, 노드들 및 LTE 네트워크(110) 내의 다른 엔티티들과의 통신을 용이하게 하여 MS(140)에 의해 수행되는 관리 기능을 지원하도록 적응된다.
사용자 인터페이스(230I)는, 하나 이상의 사용자가 LTE 네트워크(110)에 대한 관리 기능을 수행하도록 하기 위한 하나 이상의 사용자 워크스테이션(예시적으로, 사용자 워크스테이션(250))과의 통신을 용이하게 하도록 적응된다.
여기서 설명되는 바와 같이, 메모리(220)는 여기서 도시되고 설명되는 다양한 기능을 수행을 제공하도록 협업하는 MS 프로그래밍 모듈(222), MS 데이터베이스(223), TME(228) 및 LBE(229)를 포함한다. 여기서는 엔진들 중 특정 엔진들 및/또는 메모리(220)의 데이터베이스에 의해 및/또는 그들을 이용하여 수행되는 특정 기능들에 대해서 주로 설명되고 도시되지만, 여기서 도시되고 설명되는 관리 기능들 중 임의의 기능은 엔진들 중 하나 이상 및/또는 메모리(220)의 데이터베이스를 이용함으로써 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
MS 프로그래밍(222)은, UE(102), eNodeB(111), SGW(Serving Gateway)(112), PDN(Packet Data Network) Gateway(PGW)(113), MME(Mobility Management Entities)(114), 및 PCRF(Policy and Charging Rules Function)(115), 다양한 다른 네트워크 요소들(도시 생략)뿐만 아니라 그들 간의 다양한 통신 링크들을 포함하는 전술한 네트워크 구성요소들을 관리하도록 MS(140)의 동작을 적응시킨다. MS 데이터베이스(223)는 토폴로지 데이터, 네트워크 구성요소 데이터, 서비스 관련 데이터 및 관리 시스템(140)의 동작과 연관된 임의의 다른 데이터를 저장하는데 사용된다. MS 프로그램(222)은 다양한 SAM(service aware manager) 또는 네트워크 관리 기능들을 구현할 수 있다.
TME(228) 및 LBE(229)는 여기서 설명되는 바와 같은 다양한 MME 로드 밸런싱 실시예들을 구현한다. TME(228) 및 LBE(229)는 MS 프로그래밍(222)와 협업하여, LTE 네트워크(110) 내의 MME(114)와 연관된 상태, 로딩 및/또는 다른 동작 데이터를 수신한다. TME(228)는 로드 밸런싱 절차가 적절하도록 하나 이상의 MME 로드 임계치 레벨이 초과되었는지를 결정하도록 동작한다. 로드 밸런싱이 적절하다면, LBE(229)는 로드 밸런싱 절차를 구현하고, MME(114)가 하나 이상의 MME(114) 또는 MME(114) 내의 프로세싱 모듈에 대한 바람직한 eNodeB 서비스 로드를 달성하도록 구현하게 적응되는 정책들을 MME(114)에 통신한다.
다양한 실시예에서, TME(threshold monitoring engine)는, 하나 이상의 모니터 파라미터가 특정 임계치 레벨에 도달했는지를 결정하는 등의 다양한 임계치 모니터링 및 관리 프로세스를 구현하는데 사용된다. 유사하게, LBE(load balancing engine)은, 이웃하는 MME들, 네트워크 관리 시스템 및/또는 다른 네트워크 구성요소들과 상호작용하여 서비스되는 eNodeB를 MME들 간에(인터-MME 로드 밸런싱) 또는 MME 내의 프로세서/라우팅 엔티티들 간에(인트라-MME 로드 밸런싱) 이동 또는 이전시키는 등의 다양한 로드 밸런싱 프로세스를 구현하는데 사용된다.
네트워크 관리 구현의 맥락 내에서, TME(threshold monitoring engine)(228)은 MME들의 풀 내의 모든 MME들에 대해 현재의 로딩 레벨들(예를 들면, 특정 지리적 영역을 서비스하거나, 무역 박람회 등과 같은 일시적인 서비스 스파이크에 대해 적응된 MME들의 수)을 체크하도록 동작한다. 이것은 MME들의 각각의 풀과 연관되는 SAP 특정 오브젝트(object)이다. 이것은 특정 풀과 연관된 MME들의 모든 정보를 계산하고 수집한다. 다수의 그러한 풀 오브젝트들은 SAM에 의해 프로세싱되어 풀 이용가능 레벨들의 이해를 얻을 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 TME가 모든 MME 풀들을 모니터링한다.
동작시에, 네트워크 또는 시스템 운영자의 정책 또는 선호도를 이용하여 네트워크 내의 MME가 과로드될 것이라고 고려되는 레벨을 정의한다. 네트워크 정책은 60%, 75% 및 90% 등과 같은 특정한 과사용 레벨을 제공하여 상이한 긴급상황 또는 관심의 이용 임계치 레벨을 나타낼 수 있다.
정책들은 임계치 레벨에 도달했는지 여부를 결정할 때 모니터링될 특정 파라미터를 정의할 수 있다. 네트워크 정책은 MME 이용 레벨을 직접적으로 나타내는 하나 이상의 파라미터를 정의할 수 있다. 네트워크 정책은 또한 MME 이용 레벨을 결정하는데 사용되는 다수의 인자들 간의 관계를 정의한다. 어떤 경우든, 하나 이상의 MME 또는 MME 내의 프로세싱 구성요소/모듈에 의해 임계치 이용 레벨에 도달했는지 여부를 결정하기 위해 이용 레벨의 표시(indicia)가 프로세싱된다.
상이한 MME 및/또는 MME 풀은 상이한 정책들과 연관될 수 있다. 예를 들면, 보다 강건하고 신뢰성있는 MME는 다른 MME들보다 더 높은 이용 리벨에서 동작하도록 허여될 수 있다. 유사하게, 서비스 장애를 견딜 수 있는(또는 리던던시 대가를 치루지 않거나 서비스 레벨을 향상시키는) 고객과 연관된 MME들은 또한 eNodeB 로드들을 이전하기 전에 더 높은 이용 레벨(예를 들면, 90%)에서 동작하도록 허여될 수 있다. 대조적으로, 리던던시 및/또는 고품질의 서비스 레벨을 요구하는 고객과 연관된 MME들은 eNodeB 로드들을 이전하기 전에 더 낮은 이용 레벨(예를 들면, 50%)에서 동작할 것이다.
MME들 또는 MME 풀들과 연관된 상태, 알람 또는 다른 동작 데이터가 모니터링되고 정책 데이터 및/또는 그 정책 데이터(그 자체가 필요에 따라 업데이트될 수 있음)에 의해 정의된 임계치들과 비교된다. 비교가 과사용 조건을 나타낼 때(그러나, 정의는 되어 있음), TME는 정책 정보를 이용하여 eNodeB가 어떤 MME로부터 어떤 타겟 MME로 그리고 어떤 순서로 이전되어야 하는지를 결정한다. 각각의 MME는 이러한 목적을 위해 "다음" 또는 "타겟" MME와 연관될 수 있다. 각각의 MME는 잠재적인 다음 또는 타겟 MME의 시퀀스와 연관될 수 있다(예를 들면, 일부 정책 기반 기준에 따라 "차선" MME를 선택).
다양한 실시예에서, 정책 정의 임계치 레벨은 임박한 과사용 조건을 예측하기 위해 다수의 MME 상태 지시자를 프로세싱함으로써 도출된다.
다양한 실시예에서, 소스 및 타겟 MME는 단일 MME 내의 상이한 프로세싱 구성요소 또는 모듈을 포함한다. 다양한 실시예에서, 소스 및 타겟 MME는 MME들의 풀 내의 상이한 MME들을 포함한다. 다양한 실시예에서, 소스 및 타겟 MME는 MME들의 사잉한 풀들 내의 MME들을 포함한다. 다양한 실시예에서, 소스 및/또는 타겟 MME는 인트라-MME 프로세싱 구성요소 또는 모듈, 인터-MME 및/또는 인터-MME 풀 이전의 일부 조합을 제공할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 특히, 도 3은, MME가 로드-밸런싱 액션들을 요구하는 임계치 레벨에 도달한다는 것을 나타내는, TME(threshold monitoring engine)으로부터의 신호에 응답하여 LBE(load balancing engine)(229)을 호출하는 방법(300)을 도시한다. LBE(229)는 응답하여 eNodeB 지원 책임을 이전한다.
단계 310에서, eNodeB가 하나 이상의 소스 MME 또는 MME 프로세싱 모듈로부터 이전되어야 한다는 것이 결정된다. 상자 315를 참조하면, 이러한 결정은 MME 상태/알람 데이터, 네트워크 상태/알람 데이터, 네트워크 운영자 정책, SLA(service level agreement) 및/또는 다른 정보에 대하여 이루어진다.
다양한 실시예에서, 하나 이상의 타겟 MME는 MME들 간에 "킵 얼라이브(keep alive)" 정보 및/또는 다른 정보가 전달될 수 있도록 각각의 MME에 대하여 정의된다. 이 방식에서, 그리고 과부하 조건을 경험하는 MME는 eNodeB를 타겟 MME의 우선순위 시퀀스의 다음 시퀀스로 빠르게 이전할 수 있다.
단계 320에서, 하나 이상의 소스 MME로부터 하나 이상의 타겟 MME로 이전될 eNodeB들 간의 새로운 링크들이 형성되는 한편, 이들 eNodeB로부터 소스 MME로의 기존 링크들을 이들 구 링크들을 "대기" 링크들로 함으로써 그 순간에 얼라이브 상태를 유지한다.
새로운 링크들은 하나 이상의 개별 타겟 MME 또는 타겟 MME 풀로의 링크들을 포함할 수 있다. 풀-레벨(pool-level) 타겟의 경우에, 풀 관리 엔티티는 풀의 MME 멤버들 중에서 새로운 링크들의 분배를 조정할 것이다. 새로운 링크들이 형성되지만, 아직 인에이블되지 않았고, 따라서 그들은 아직 eNodeB들과 MME들 간의 호출들을 지원하지 않는다.
구 링크들에는, 새로운 접속 또는 호출이 구 링크들에 의해 서빙되는 하나 이상의 소스 MME들에 의해 수용되지 않도록 "대기" 또는 다른 상태가 부여된다. eNodeB는 여전히 이들 링크들을 이용하고자 시도하지만 실패할 것이고, 그 결과 백업 MME 등을 사용하게 될 수 있다는 것을 유의하자.
또한, 단계 320에서, 다양한 체크포인트들 및 유효화가 수행된다. 특히, 새로운 링크들의 형성 동안, 새로운 링크들과 연관된 이용 또는 다른 데이터가 또한 수집되어, 잠재적인 타겟 MME들 간의 비교가 이루어져 "최선의" MME 또는 MME 풀을 찾을 수 있다. 몇몇의 경우에, 이전될 다수의 eNodeB가 모두 타겟 MME로 접속되어야 한다면, 타겟 MME가 이미 과사용될 수 있거나 과사용되고 있을 수 있다. 이러한 중간 프로세싱 단계는 LBE에 의해 초기에 도출되는 이전 솔루션이 여전히 유효하거나 이용할 수 있다는 것을 보장한다.
일 실시예에서, 이 체크포인트/유효화는 완전히 자동이다. 임의의 기준이 충족되거나 충족되지 않는다면 이전을 적용하는 대체 이전 계획이 존재한다(디폴트 또는 정책 기반).
일 실시예에서, 이 체크포인트/유효화는 수동 또는 단지 부분적으로 자동이다. 임의의 기준이 충족되거나 충족되지 않는다면, 이전이 운영자에게 보다 상세히 검색되어야 한다는 것을 나타내는 경고 또는 에러가 네트워크 운영자에게 발행된다. 다음에, 운영자에 의해 대체 이전 계획이 선택될 수 있다.
단계 330에서, 이 방법은 이전될 eNodeB에 관해 타겟 MME(들)이 완전히 알도록 소스 MME(들)로부터 모든 eNodeB 상태 정보 및 다른 정보를 빼내는(drain) 프로세스를 시작한다. 이것은 두 개의 단계 프로세스이다; 즉, (1) 새로운 호출을 취하는 것을 중지하고 (2) 사용자 콘텍스트(예를 들면, 동적 사용자 데이터 및 다른 사용자 데이터, 사용자에 의해 사용되는 전형적인 SGW, 전형적인 사용자 데이터/호출 경로, 사용자를 위한 PCRF 규칙, 인증 데이터, 데이터 계획 파라미터, 로밍 정보, 방문 정보, 홈 정보, 사용자 호출 라우팅 선호도 등) 및 연관된 데이터를 하나 이상의 소스 MME로부터 하나 이상의 타겟 MME 또는 MME 풀로 이전한다.
단계 340에서, 각각의 옛날 또는 소스 MME는 이전되는 eNodeB와 연관되는 호출을 수용하는 것을 중지하라는 명령을 받는 한편, 새로운 또는 타겟 eNodeB는 이전되는 eNodeB와 연관된 호출을 수용하는 것을 시작하라는 명령을 받는다. 예를 들면, 단계 310에서 설정된 새로운 링크들이 활성화된다.
단계 350에서, 데이터베이스 잠금 및 잠금해제 기능을 사용하여, 호출, 비디오 스트림 및/또는 다른 모바일 서비스가 이전되는 eNodeB와 함께 새로운 MME(들)로 라우팅될 수 있도록 충돌을 피하는 방식으로, 소스로부터 목적 MME(들)로의 eNodeB 대표 오브젝트들의 이전이 수행되는 것을 보장한다.
이전하기 전, 이전 동안 및/또는 이전 후, LBE는 (a) 통계, (b) 알람, (c) 이벤트, 및 (d) 모니터링 데이터를 포함하는 부가 정보를 관리 시스템에 제공한다. 이 방식에서, eNodeB 사용자들로의 서비스 충격 또는 중단이 회피되거나 최소화되는 한편, 사용자 서비스는 그들의 각각의 eNodeB와 함께 MME 카드들, MME들 또는 MME 풀들 간에 이전된다.
여기서 설명되는 다양한 실시예는 정책 기반 MME 로드 밸런싱 방법론을 상정하고, 여기서, 네트워크 관리 시스템(NMS) 또는 다른 관리 엔티티는 MME 풀들을 정의하고, 리소스 이용, 과사용 또는 과사용에 근접한 레벨을 나타내는 성능/임계치 레벨 등을 나타내는 모니터링 파라미터들을 선택함으로써 MME 로드 밸런싱 정책을 구현한다.
상정된 정책 기반 메커니즘은 네트워크 관리 타겟와 일치하는 방식으로 개별 MME 및또는 MME들의 그룹들의 동작을 적응시킨다. 상이한 MME들은 상이한 정책 파라미터들을 수신할 수 있다. 상이한 정책 파라미터들은 가입자 유형, 데이터 유형, SLA(service level agreement), 서비스 제공자 정보 등에 기초하여 상이한 eNodeB에 적용될 수 있다. 따라서, 각각의 MME에 대한 정책 정의 임계치 레벨은 가입자 유형, 서비스 유형 및 각각의 지원 eNodeB의 사용자와 연관된 SLA(service level agreement) 중 하나 이상에 응답하여 적용될 수 있다.
다양한 실시예에서, 네트워크 관리 레벨 정책은 MME로 로딩되어 구현된다. 다른 MME에 의해 관리될 다양한 UE를 지원하는 eNodeB를 오프로링/이전하기 위해 자동 로드 밸런싱 엔진이 동작가능하다. 예를 들면, MME들의 풀 내의, MME의 제어 카드들 내의 특정 MME들과 연관된 알람들은 네트워크 관리 시스템에 의해 실행되는 "MME 풀 로드 밸런싱 정책"과 같은 관리 정책에 의해 정의되는 재분배 플래그와 연관될 수 있다. 예를 들면, 네트워크 관리 시스템은 하나 이상의 MME가 그들 자신들 간에 또는 다른 MME들 간에 eNodeB 서비스 요구사항을 로드 밸런싱하는 자율적인 방식으로 동작하게 할 수 있다.
다양한 실시예에서, 네트워크 관리 레벨 정책은 임계치 레벨 이상의 이용 레벨과 같은 조건을 트리거하는 것에 응답하여 eNodeB를 다른 MME 또는 MME 풀로 자동으로 이전하도록 구현된다. 정책은 각각의 소스 MMF에 대하여 다양한 임계치 레벨(예를 들면, 이전을 트리거하기 위한 퍼센트 이용 레벨(들)), 타겟 MME(들) 또는 MME 풀 등을 식별한다.
다양한 실시P에서, 네트워크 관리 레벨 정책은 인터-풀 이전을 가능하게 하도록 구현되고, 여기서, MME들의 동일한 풀 내의 MME들은 서로 인식하지만 다른 풀들 내의 MME들은 인식하지 못한다. 특히, "MME 풀 로드 밸런싱 정책"으로 표시되고 네트워크 관리 시스템(예를 들면, 서비스 인식 관리자)을 통해 실행되는 정책은 충분한 정보를 관련 MME들에 제공하여 eNodeB의 인터-풀 이전을 가능하게 한다. 이러한 정책을 사용하여 임계치 레벨(%), 타겟 또는 이전 목적지 MME 등을 포함하는 등의 디폴트 정책들을 적용할 수 있다.
네트워크 내의 MME들의 다양한 관리 제어는 정책들을 통해 행해질 수 있다. 예를 들어, 특정 MME 카드, MME 또는 MME 그룹의 과사용을 정의하는 특정 파라미터들은 정책을 통해 필요에 따라 적용될 수 있다. 더욱이, 과사용에 응답하여 취해질 특정 액션들 또한 적용될 수 있다. 타겟 이전 MME들 및/또는 풀들이 적용될 수 있는 것에 부가하여, 예컨대, 개별 또는 노드-특정 파라미터들이 수정될 수 있다.
전술한 실시예는 주로 실시예들을 위한 것으로, 여기서, TME(threshold monitoring engine) 및 LBE(load balancing engine)은 관리 시스템 레벨로서 예시하기 위해 구현된다. 다양한 다른 실시예에서, TME와 LBE 기능 중 하나 또는 양자 모두(또는 그들의 일부) MME(114) 중 하나 이상에서 구현된다.
따라서, 다양한 실시예에서, TME/LBE 기능은 하나 이상의 MME(114)에서 전체적으로 또는 부분적으로 구현되어, 다양한 MME(114) 중에 또는 MME(114) 내의 프로세싱 모듈에 eNodeB 서비스 요구사항을 로드 밸런싱하기 위한 로컬 자율 또는 준자율 메커니즘을 제공한다.
다양한 실시예에서, 네트워크 관리자에 의해 MME에 제공되는 정책-기반 명령어들은 MME에 대하여 임계치 레벨 이상의 eNodeB 로딩의 이벤트에서 취할 적절한 액션들을 정의하도록 동작한다. 정책-기반 명령어들은 하나 이상의 모니터 파라미터와 연관된 하나 이상의 임계치 레벨을 정의할 수 있다. 일반적으로 말하면, 모니터링된 파라미터들은 MME의 eNodeB 로딩에 관한 것이고 임계치 레벨들은 원하는 로딩 결과에 응답하여 적용된다. 원하는 로딩 결과는, 예를 들면, 네트워크 관리 시스템에 의해 정의될 수 있고, 일부 기준에 기초하여 MME들의 풀 내의 MME에 의해 정의될 수 있으며, MME로 프로그래밍된 디폴트 조건에 의해 정의될 수 있다.
따라서, 다양한 실시예에서, 네트워크 관리자(NM)는 네트워크 내의 복수의 MME 각각에서 eNodeB 로딩의 표시를 모니터링하도록 적용된다. 다양한 실시예에서, NM은 로딩 표시가 정책-정의 임계치를 초과하는지를 결정하도록 적용된다. 다양한 실시예에서, MN은 정책 메커니즘을 통해 MME 동작을 적용한다.
다양한 실시예에서, MME는 eNodeB 로딩의 표시를 모니터링하고 로딩 표시가 정책-정의 임계치를 초과하는지를 결정하도록 적용된다. 다양한 실시예에서, MME는 하나 이상의 이웃하는 MME와 통신하여 그와 eNodeB의 이전을 교섭한다. 다양한 실시예에서, MME 및 이웃하는 MME는 MME 풀을 형성하고, 여기서, 풀 내의 MME들 중 적어도 일부는 그 풀의 MME 멤버들과 연관된 eNodeB 로딩을 관리하도록 동작한다.
도 4는 복수의 MME 풀의 그래픽 표현을 도시한다. 특히, 도 4는 제1 MME 풀(401) 및 제2 MME 풀(402)을 도시한다. 제1 및 제2 MME 풀(401 및 402)가 실질적으로 동일한 방식으로 동작하기 때문에, 단지 제1 MME 풀(401)만을 상세히 설명할 것이다.
제1 MME 풀은 4101, 4102, 및 계속해서 410N까지 표시된 복수의 MME(집합적으로 제1 풀 MME(410)) 및 제2 MME 풀(402)을 포함한다. MME(410) 각각은 C1-C4로 표시된, eNodeB 동작을 지원하기 위한 네 개의 내부 카드를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 특정 MME에 더 많은 또는 더 적은 카드가 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다. MME(410) 각각은 또한 TME(threshold management engine)(428) 및 LBP(load balancing engine)(429)을 지원할 수 있는 프로세싱, 입력-출력 및 메모리 기능(도시 생략)을 포함하는 컨트롤러 카드(420)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 컨트롤러 카드는 도 2와 관련하여 전술한 MS(140)의 관련 부분들 및/또는 도 5와 관련하여 이하에 설명되는 컴퓨팅 디바이스에 대하여 여기서 설명되는 것과 유사한 방식으로 구현될 수 있다. TME(428) 및 LBP(429)는 도 2와 관련하여 전술한 TME(228) 및 LBE(229)에 대하여 전술한 것과 실질적으로 동일한 방식으로 동작한다.
도 5는 여기서 설명된 기능들을 수행할 때 사용하기에 적절한 고레벨 블록도를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 컴퓨터(500)는 프로세서 소자(503)(예를 들면, 중앙 처리 유닛(CPU) 및/또는 다른 적절한 프로세서(들)), 메모리(504)(예를 들면, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 등), 협업 모듈/프로세스(505), 및 다양한 입력/출력 디바이스(506)(예를 들면, (키보드, 키패드, 마우스 등과 같은) 사용자 입력 디바이스, (디스플레이, 스피커 등과 같은) 사용자 출력 디바이스, 입력 포트, 출력 포트, 수신기, 송신기, 및 저장 디바이스(예를 들면, 테이프 드라이브, 플로피 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 컴팩트 디스크 드라이브 등)를 포함한다.
여기서 설명되고 도시된 기능들은 소프트웨어에서 및/또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에서, 예를 들면, 범용 컴퓨터, 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit), 및/또는 임의의 다른 하드웨어 등가물을 이용하여 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 협업 프로세스(505)는 메모리(504)에 로딩되고 프로세서(503)에 의해 실행되어, 여기서 논의된 기능들을 구현할 수 있다.
따라서, (연관된 데이터 구조를 포함하는) 협업 프로세스(505)는 컴퓨터 판독가능 저장 매체, 예를 들면, RAM 메모리, 자기 또는 광학 드라이브 또는 디스켓 등에 저장될 수 있다.
도 5에 도시된 컴퓨터는 여기서 설명된 기능적 구성요소 또는 여기서 설명된 기능적 구성요소의 일부를 구현하는데 적절한 일반적인 아키텍처 및 기능을 제공한다.
소프트웨어 방법으로서 여기서 논의된 단계들 중 일부는 하드웨어 내에서, 예를 들면, 다양한 방법 단계를 수행하기 위해 프로세서와 협업하는 회로로서 구현될 수 있다. 여기서 설명되는 기능/구성요소의 일부는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있고, 여기서 컴퓨터 명령어들은, 컴퓨터에 의해 프로세싱될 때, 여기서 설명된 방법 및/또는 기술이 호출되고 제공되도록 컴퓨터의 동작을 적용시킨다. 본 발명의 방법을 호출하기 위한 명령어들은 고정 또는 분리형 매체 또는 메모리와 같은 유형의 그리고 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있고, 방송시 유형 또는 비유형의 데이터 스트림 또는 다른 신호 베어링 매체를 통해 전송되고, 및/또는 명령어들에 따라 동작하는 컴퓨팅 디바이스 내의 메모리 내에 저장될 수 있다.
전술한 설명은 본 발명의 다양한 실시예에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가의 실시예는 본 발명의 기본 개념을 벗어나지 않고 상정될 수 있다. 따라서, 본 발명의 적절한 범위는 청구범위에 따라서 결정되어야 한다.

Claims (10)

  1. MME 로딩(Mobility Management Entity loading)을 관리하기 위한 방법으로서,
    소스 MME에서 eNodeB 로딩의 표시(indicia)를 모니터링하는 단계와,
    정책-정의 임계치 레벨(a policy-defined threshold level)을 초과하는 상기 로딩 표시에 응답하여, 하나 이상의 eNodeB에 대한 책임을 타겟 MME로 이전(migrating)하는 단계를 포함하는
    MME 로딩 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이전하는 단계는,
    상기 타겟 MME가 이전될 eNodeB들로의 링크를 형성하도록 적응된 메시지를 상기 타겟 MME로 전송하는 단계와,
    상기 이전될 eNodeB들과 상기 소스 MME 사이의 기존 링크들을 대기 링크들(standby links)로 변환하는 단계와,
    상기 이전될 eNodeB들과 연관된 상태 정보(state information)를 상기 타겟 MME로 전송하는 단계와,
    상기 이전될 eNodeB들과 연관된 상기 소스 MME에서 새로운 서비스들의 수용을 방지하는 단계를 포함하는
    MME 로딩 관리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이전될 eNodeB들과 연관된 사용자 콘텍스트 정보를 상기 타겟 MME로 전송하는 단계를 더 포함하는
    MME 로딩 관리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 사용자 콘텍스트 정보는, 각각의 개별 사용자에 대해, 사용되는 전형적인 SGW(Service Gateway), 전형적인 사용자 데이터/호출 경로(user data/call path), PCRF 규칙들, 인증 데이터, 데이터 플랜 파라미터들(data plan parameters), 로밍 정보, 방문 정보(visiting information), 홈 정보 및 사용자 호출 라우팅 선호도들(user call routing preferences) 중 하나 이상과 연관된 정보를 포함하는
    MME 로딩 관리 방법.

  5. 제1항에 있어서,
    상기 소스 MME 및 상기 타겟 MME는 단일 MME 내의 상이한 프로세싱 소자들, MME들의 풀(pool) 내의 상이한 MME들, 및 MME들의 상이한 풀들 내의 MME들 중 임의의 것을 포함하는
    MME 로딩 관리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 eNodeB 로딩의 표시 및 상기 임계치 레벨은 네트워크 관리 시스템으로부터 수신되는 정책 정보(policy information)에 의해 정의되는
    MME 로딩 관리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    각각의 MME에 대한 상기 정책-정의 임계치 레벨은 가입자 유형, 서비스 유형, 및 각각의 지원 eNodeB들의 사용자들과 연관된 SLA(service level agreement) 중 하나 이상에 기초하는
    MME 로딩 관리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    각각의 MME에 대하여 하나 이상의 타겟 MME들을 정의하는 단계와,
    각각의 MME가 각각의 하나 이상의 타겟 MME들 각각과 "킵 얼라이브(keep alive)" 정보를 통신하게 하는 단계와,
    타겟 MME 우선 시퀀스에 따라 eNodeB 이전을 적응시키는 단계를 더 포함하는
    MME 로딩 관리 방법.
  9. MME 로딩을 관리하기 위한 장치로서,
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    소스 MME에서 eNodeB 로딩의 표시를 모니터링하고,
    정책-정의 임계치 레벨을 초과하는 상기 로딩 표시에 응답하여, 하나 이상의 eNodeB에 대한 책임을 타겟 MME로 이전하도록 구성되는
    MME 로딩 관리 장치.
  10. 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서,
    상기 명령어들은, 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨터로 하여금,
    소스 MME에서 eNodeB 로딩의 표시를 모니터링하는 단계와,
    정책-정의 임계치 레벨을 초과하는 상기 로딩 표시에 응답하여, 하나 이상의 eNodeB에 대한 책임을 타겟 MME로 이전하는 단계를 포함하는 MME 로딩을 관리하기 위한 방법을 수행하도록 야기하는
    컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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