KR20150039510A - 중요 데이터 패킷을 우선 처리하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

중요 데이터 패킷을 우선 처리하는 방법 및 장치를 개시한다.
패킷 게이트웨이로부터 수신되는 데이터 패킷에 포함된 우선순위 정보에 근거하여 중요 데이터 패킷을 확인하고, 중요 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호 이동성 관리 엔티티로 전송함으로써, 이동성 관리 엔티티에서 우선 데이터 패킷 알림신호에 대응하는 우선 페이징이 수행되도록 하는 중요 데이터 패킷을 우선 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

중요 데이터 패킷을 우선 처리하는 방법 및 장치{Method and Apparatus for Priority Processing Important Data Packet}
본 실시예는 중요 데이터 패킷을 우선 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
LTE 네트워크에서 단말기(UE: User Equipment)가 유휴 상태로 동작하는 상태에서 패킷 데이터 네트워크(PDN: Packet Data Network)로부터 전송된 데이터 패킷이 패킷 게이트웨이(PGW: Packet Data Network Gateway)를 통해 서빙 게이트웨이(SGW: Serving Gateway)로 전송되는 경우, 서빙 게이트웨이는 단말기의 위치를 파악하고 데이터 패킷을 전송하기 위해 이동성 관리 엔티티로 데이터 패킷 알림신호를 전송하여 페이징(Paging)이 수행되도록 하여 단말기를 활성화(Active) 상태로 변경한다.
이러한, LTE 네트워크의 서빙 게이트웨이는 과도한 데이터 패킷 알림신호의 전송을 방지하기 위해 이동성 관리 엔티티로 데이터 패킷 알림신호를 전송하면 기 설정된 시간동안 데이터 패킷 알림신호의 전송을 차단하는 동작을 수행한다. 이에, 서빙 게이트웨이는 패킷 게이트웨이로부터 수신되는 데이터 패킷의 중요도에 따라 빠르고 정확한 페이징이 수행되도록 하는 기술을 필요로 한다.
본 실시예는, 패킷 게이트웨이로부터 수신되는 데이터 패킷에 포함된 우선순위 정보에 근거하여 중요 데이터 패킷을 확인하고, 중요 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호 이동성 관리 엔티티로 전송함으로써, 이동성 관리 엔티티에서 우선 데이터 패킷 알림신호에 대응하는 우선 페이징이 수행되도록 하는 중요 데이터 패킷을 우선 처리하는 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 패킷 게이트웨이(PGW: Packet Data Network Gateway)로부터 데이터 패킷을 수신하는 데이터 획득부; 상기 데이터 패킷을 기 설정된 패킷 버퍼(Packet Buffer)에 순차적으로 저장하는 데이터 패킷 저장부; 상기 패킷 버퍼 내에 저장된 복수 개의 데이터 패킷 중 우선순위 정보를 포함하는 중요 데이터 패킷이 존재하는지 여부를 확인하는 패킷 확인부; 및 상기 중요 데이터 패킷이 존재하는 경우, 일반 데이터 패킷 알림신호(DDN: Downlink Data Notification)의 전송에 따른 기 설정된 알림신호 지연값을 초기화(Reset)한 후 상기 일반 데이터 패킷 알림신호와 별도의 상기 중요 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호를 이동성 관리 엔티티(MME: Mobility Management Entity)로 전송하는 신호처리 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이를 제공한다.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 데이터 패킷을 수신하는 데이터 획득과정; 상기 데이터 패킷을 기 설정된 패킷 버퍼(Packet Buffer)에 순차적으로 저장하는 데이터 패킷 저장과정; 상기 패킷 버퍼 내에 저장된 복수 개의 데이터 패킷 중 우선순위 정보를 포함하는 중요 데이터 패킷이 존재하는지 여부를 확인하는 패킷 확인과정; 상기 패킷 확인과정에 근거하여 상기 중요 데이터 패킷이 존재하는 경우, 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송에 따른 기 설정된 알림신호 지연값을 초기화(Reset)하는 알림신호 지연값 제어과정; 및 상기 알림신호 지연값을 초기화한 후 상기 일반 데이터 패킷 알림신호와 별도의 상기 중요 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호를 이동성 관리 엔티티(MME)로 전송하는 신호처리 제어과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중요 데이터 패킷 우선 처리방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 패킷 게이트웨이로부터 수신되는 데이터 패킷에 포함된 우선순위 정보에 근거하여 중요 데이터 패킷을 확인하고, 일반 데이터 패킷과 중요 데이터 패킷을 분류하여 중요도가 높은 패킷에 대한 알림신호를 우선적으로 전송함으로써, 알림신호의 전송이 불가능한 기 설정된 시간동안에 중요 데이터 패킷에 대한 알림신호가 누락되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 중요 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호에 확장전송 정보를 추가하여 넓은 영역의 복수 개의 이동성 관리 엔티티들로 우선 데이터 패킷 알림신호를 전송함으로써 중요 데이터 패킷이 단말기에 수신되는 수신률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 중요 데이터 패킷의 우선 처리하는 이동통신 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 서빙 게이트웨이(SGW)를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 LTE 네트워크의 각 노드 간의 베어러 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 데이터 패킷의 우선 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 데이터 패킷의 우선 처리에 대한 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 중요 데이터 패킷의 우선 처리하는 이동통신 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 중요 데이터 패킷의 우선 처리하는 이동통신 시스템은 단말기(UE: User Equipment)(110), 무선 기지국(eNB: Evolved Node B)(120), 서빙 게이트웨이(SGW: Serving Gateway)(130), 이동성 관리 엔티티(MME: Mobility Management Entity)(132), 홈 가입자 서버(HSS: Home Subscriber Server)(134), 패킷 게이트웨이(PGW: Packet Data Network Gateway)(140), 정책 제공 장치(PCRF: Policy and Charging Rule Function)(150), 가입자 프로파일 저장 장치(SPR: Subscriber Profile Repository)(152) 및 패킷 데이터 네트워크(PDN: Packet Data Network)(160)를 포함한다. 도 1에 도시된 이동통신 시스템은 일 실시예에 따른 것이고, 따라서 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
단말기(110)는 사용자의 키 조작에 따라 네트워크를 경유하여 각종 데이터를 송수신할 수 있는 단말기를 말하는 것이며, 태블릿 PC(Tablet PC), 랩톱(Laptop), 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 스마트폰(Smart Phone), 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant) 및 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal) 등 중 어느 하나일 수 있다.
다시 말해, 단말기(110)는 네트워크를 이용하여 음성 또는 데이터 통신을 수행하는 단말기이며, 패킷 데이터 네트워크(160)와 통신하기 위한 프로그램 또는 프로토콜을 저장하기 위한 메모리, 해당 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하고 있는 장치를 의미한다. 단말기(110)는 패킷 데이터 네트워크(160)와 서버-클라이언트 통신이 가능하다면 그 어떠한 단말기도 가능하며, 노트북 컴퓨터, 이동통신 단말기, PDA 등 여하한 통신 컴퓨팅 장치를 모두 포함하는 넓은 개념이다. 단말기(110)는 'LTE-Uu' 무선 인터페이스를 이용하여 무선 기지국(120)과 접속할 수 있다.
무선 기지국(120)은 LTE를 지원하는 장비로서, 전송 신호의 RF화, 송수신, 신호세기, 품질측정, 기저대역 신호처리 및 채널 카드(Channel Card)(채널 카드 자원관리) 등의 기능을 수행하는 장치이다. 무선 기지국(120)과 EPC(Evolved Packet Core)(즉, 이동성 관리 엔티티(132), 서빙 게이트웨이(130) 및 패킷 게이트웨이(140))를 합쳐서 EPS(Evolved Packet System)라고 칭할 수 있다. 무선 기지국(120)은 LTE 네트워크 내의 전송기를 말하며, 네트워크 내에서 위치 등록, 무선 채널 할당, 핸드오프 등 무선 호 처리에 필요한 제반 기능 등을 수행한다. 무선 기지국(120)은 LTE 네트워크 내에서 신호 채널 중 트래픽 채널을 통해 단말기(110)로부터 통화 요청 신호를 수신하고, 기저대역 신호처리, 유무선 변환, 무선 신호의 송수신 등을 수행하는 장치이다.
또한, 무선 기지국(120)은 단말기(110)에게 무선 인터페이스를 제공하며, 무선 베어러(Bearer) 제어, 무선 수락 제어, 동적 무선 자원 할당, 부하 분산(Load Balancing) 및 셀 간 간섭제어(ICIC)와 같은 무선 자원 관리(RRM) 기능을 제공한다. 여기서, 무선 기지국(120)은 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network)로 확장 적용될 수 있다. 한편, 무선 기지국(120)은 단말기(110)가 유휴 상태로 동작하는 경우, 이동성 관리 엔티티(132)로부터 페이징 요청신호를 수신하여 단말기(110)를 활성화 상태로 변경하도록 페이징을 수행한다.
서빙 게이트웨이(130)는 호 트래픽에 대한 트래픽 처리 기능을 수행한다. 서빙 게이트웨이(130)는 설정된 세션에 따라 페이로드 트래픽(Payload Traffic)을 처리하는 세션 컨트롤(Session Control) 및 사용자 플레인(User Plane) 노드로서 무선 기지국(120)와 연동하며 인터(Inter) 핸드오버를 지원한다. 서빙 게이트웨이(130)는 패킷 게이트웨이(140)와 PDP(Packet Data Protocol) 컨텍스트(Context)를 설정하고 터널링(Tunneling)을 이용하여 PDU(Packet Data Unit)를 전달한다. 서빙 게이트웨이(130)와 이동성 관리 엔티티(132)의 분리 구현을 통해 트래픽 증가 또는 제어 신호 증가에 따른 확장이 가능하다.
서빙 게이트웨이(130)는 무선 기지국(120)와 연동하며, LTE망 내 또는 LTE망/3GPP 간의 핸드오버를 지원하고, 패킷 게이트웨이(140)와 EPS 베어러(Bearer)를 설정할 수 있다. 서빙 게이트웨이(130)는 터널링(Tunneling)을 이용하여 PDU(Packet Data Unit)를 전달하고, 이동성 관리 엔티티(132)로부터 전달된 베어러 수정 요청 메시지(MBR: Modify Bearer Request)를 패킷 게이트웨이(140)로 전송할 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 서빙 게이트웨이(130)의 동작에 대해 설명한다.
서빙 게이트웨이(130)는 단말기(110)가 유휴 상태에서 패킷 게이트웨이(140)로부터 데이터 패킷을 수신하고, 수신된 데이터 패킷을 패킷 버퍼(Packet Buffer)로 저장한다. 여기서, 데이터 패킷은 패킷 데이터 네트워크(160)에서 단말기(110)로 데이터를 전송하기 위한 패킷으로서, 일반 데이터 패킷 및 중요 데이터 패킷 등을 포함할 수 있다.
서빙 게이트웨이(130)는 패킷 버퍼 내에 저장된 첫 번째 데이터 패킷이 중요 데이터 패킷인지 여부를 확인한다. 예컨대, 서빙 게이트웨이(130)는 획득한 데이터 패킷이 VoLTE 정보에 대한 SIP 패킷인 경우 VoLTE 정보에 근거하여 우선순위 정보가 포함된 것으로 판단하여 중요 데이터 패킷으로 판단하고, 획득한 데이터 패킷이 텍스트 정보에 대한 TCP 패킷인 경우 텍스트 정보에 근거하여 우선순위 정보가 포함되지 않은 것으로 판단하여 일반 데이터 패킷으로 판단할 수 있다.
서빙 게이트웨이(130)는 패킷 버퍼 내에 저장된 첫 번째 데이터 패킷이 중요 데이터 패킷이면, 중요 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호를 생성하여 이동성 관리 엔티티(132)로 전송한다.
한편, 서빙 게이트웨이(130)는 패킷 버퍼 내에 첫 번째로 저장된 패킷이 일반 데이터 패킷일 경우, 일반 데이터 패킷에 대응하는 일반 데이터 패킷 알람신호를 이동성 관리 엔티티(132)로 전송한다.
서빙 게이트웨이(130)는 일반 데이터 패킷 알림신호를 생성하여 전송하고, 기 설정된 알림신호 지연값을 근거하여 일정 시간동안 추가로 패킷 버퍼 내에 저장되는 일반 데이터 패킷에 대한 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지한다.
서빙 게이트웨이(130)는 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송이 중지된 상태에서 패킷 버퍼 내에 추가로 중요 데이터 패킷이 저장된 경우, 알림신호 지연값을 초기화(Reset)하고 우선 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호를 이동성 관리 엔티티(132)로 전송하고, 초기화된 알림신호 지연값에 근거하여 우선 데이터 패킷 알림신호에 대한 전송시간을 기준으로 일정 시간동안 추가로 패킷 버퍼 내에 저장된 일반 데이터 패킷에 대한 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지한다.
이하, 서빙 게이트웨이(130)에서 중요 데이터 패킷에 대한 우선 데이터 패킷 알림신호를 생성하는 동작에 대해 설명하도록 한다.
서빙 게이트웨이(130)는 패킷 버퍼 내에 중요 데이터 패킷이 존재하는 경우, 일반 데이터 패킷 알림신호에 확장전송 정보를 추가하여 우선 데이터 패킷 알림신호를 생성할 수 있다. 여기서, 확장전송 정보는 우선 데이터 패킷 알림신호를 일반 데이터 패킷 알림신호보다 확장된 영역 내의 복수 개의 이동성 관리 엔티티로 전송하도록 하는 정보를 의미한다. 즉, 서빙 게이트웨이(130)는 확장전송 정보를 포함하는 우선 데이터 패킷 알림신호를 생성하여 다수의 이동성 관리 엔티티(132)로 우선 데이터 패킷 알림신호를 전송하고 다수의 이동성 관리 엔티티(132)를 이용하여 페이징을 수행함으로 단말기(110)를 활성화할 수 있는 확률을 높일 수 있다.
이동성 관리 엔티티(132)는 기본적으로 단말기(110)에 대한 이동성 관리(Mobility Management)를 수행한다. 이동성 관리 엔티티(132)는 위치등록 및 페이징(Paging), 인증 등의 호 제어를 담당하고, 호 트래픽에 대한 데이터 호 제어를 수행한다. 또한, 이동성 관리 엔티티(132)는 가입자 정보 및 단말기(110)의 이동성을 관리하는 노드로서 세션(Session) 관리, 유휴(Idle) 가입자 관리, 페이징(Paging), 가입자 인증 기능 등을 담당한다.
이동성 관리 엔티티(132)는 무선 기지국(120)과 후술하는 서빙 게이트웨이(130) 간의 신호제어를 담당하는 EUTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) 액세스 방식의 교환국이다. 이동성 관리 엔티티(132)는 단말기(110)로부터 인입되는 데이터를 어느 곳으로 라우팅(Routing)할 지의 여부를 결정한다. 이동성 관리 엔티티(132)는 단말기(110)가 유휴 상태에서 액티브 상태로 전환되는 경우 과금 시작 정보 또는 과금 종료 정보를 포함하는 베어러 수정 요청 메시지(MBR)를 서빙 게이트웨이(130)로 전송한다. 또한, 이동성 관리 엔티티(132)는 단말기(110)의 위치 정보 이동에 따른 위치 정보를 베어러 수정 요청 메시지(MBR)에 포함시킬 수 있다. 이동성 관리 엔티티(132)는 베어러 수정 요청(MBR)에 대응하는 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 수신한다. 이동성 관리 엔티티(132)는 서빙 게이트웨이(130)로부터 베어러 수정 응답 메시지(MBA)를 수신한 경우, 수정된 베어러를 통신 서비스에 이용할 수 있다.
또한, 이동성 관리 엔티티(132)는 E-UTRAN 제어 엔터티로서 사용자 인증과 사용자 프로파일 다운로드를 위하여 홈 가입자 서버(134)와 통신하고, NAS(Non- Access Stratum) 시그널링을 이용하여 단말기(110)에게 EPS 이동성 관리(EMM) 및 EPS 세션 관리(ESM) 기능을 제공한다. 즉, 이동성 관리 엔티티(132)는 NAS 시그널링(EMM, ESM, 보안)을 수행하며, 홈 가입자 서버(134)와 'S6a' 인터페이스를 통해 사용자 인증 및 로밍 기능 제공, ECM 및 EMM 상태 관리, EPS 베어러 관리 등을 수행한다. 홈 가입자 서버(134)는 사용자 프로파일을 갖는 중앙 데이터베이스로서 이동성 관리 엔티티(132)에게 사용자 인증 정보와 사용자 프로파일을 제공한다.
본 실시예에 따른 이동성 관리 엔티티(132)는 서빙 게이트웨이(130)로부터 일반 데이터 패킷 알림신호를 수신하고, 일반 데이터 패킷 알림신호에 근거하여 단말기(110)를 활성화하기 위한 일반 페이징(Nomal Paging)을 수행한다. 한편, 이동성 관리 엔티티(132)는 서빙 게이트웨이(130)로부터 우선 데이터 패킷 알림신호를 수신하는 경우, 기 동작하고 있는 일반 페이징을 중단하고 우선 데이터 패킷 알림신호에 근거하여 단말기(110)를 활성화하기 위한 우선 페이징(High Priority Paging)을 수행한다.
홈 가입자 서버(134)는 사용자 프로파일을 갖는 중앙 데이터베이스로서 이동성 관리 엔티티(132)에게 사용자 인증 정보와 사용자 프로파일을 제공한다.
패킷 게이트웨이(140)는 IMS(IP Multimedia Subsystem), 인터넷 등 PDN(Packet Data Network)에 대한 게이트웨이로서 Non-3GPP망에 대한 이동성을 관리하며, 정책 정보에 따른 과금을 수행하며 유해 패킷 차단 등을 담당한다. 또한, 패킷 게이트웨이(140)는 단말기(110)의 IP를 할당하고 외부 인터넷망 및 Non-3GPP망과 연동하는 세션 컨트롤 및 사용자 플랜으로서 패킷 서비스를 위해 서빙 게이트웨이(130) 및 외부망과 라우팅(Routing) 정보를 유지하며 터널링 및 IP 라우팅 기능을 갖는다. 또한, 패킷 게이트웨이(140)는 서빙 게이트웨이(130) 및 외부망으로 PDU를 전달한다. 또한, 패킷 게이트웨이(140)는 단말기(110)를 패킷 데이터 네트워크(160)과 연결해주며 패킷 필터링(Filtering)을 제공한다.
패킷 게이트웨이(140)는 패킷 데이터 네트워크(160)로부터 데이터 패킷을 수신하는 경우, 해당 데이터 패킷을 서빙 게이트웨이(130)로 전송하여 단말기(110)로 전송되도록 한다.
정책 제공 장치(150)는 기 설정된 룰(Rule)을 이용하여 서비스 데이터에 포함된 패킷을 감지하고, 인가된 QoS(Quality of Service)를 적용할 수 있다. 또한, 정책 제공 장치(150)는 결정된 정책 정보와 과금 게이트웨이(미도시)에 의한 과금 제어 기능을 기반으로 동작한다. 즉, 정책 제공 장치(150)는 과금 게이트웨이의 서비스 데이터를 감지하고, QoS 등의 네트워크 제어를 수행할 수 있다. 또한, 정책 제공 장치(150)는 정책 정보 및 과금 제어 엔터티로 정책 정보 제어 결정과 과금 제어 기능을 제공한다. 정책 제공 장치(150)는 생성한 정책 정보를 패킷 게이트웨이(140)로 전송한다.
가입자 프로파일 저장 장치(152)는 정책 제공 장치(150)로 가입자 및 가입관련 정보를 전송한다. 이후, 정책 제공 장치(150)는 가입자 및 가입관련 정보를 수신하여 가입자 기반 정책 정보를 생성하거나 과금 규칙을 생성할 수 있다. 패킷 데이터 네트워크(160)는 사업자 외부 또는 내부 IP 망으로서 인터넷이나 IMS와 같은 서비스 기능을 제공한다.
도 2는 본 실시예에 따른 서빙 게이트웨이를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 서빙 게이트웨이(130)는 데이터 패킷 획득부(210), 데이터 패킷 저장부(220), 데이터 패킷 확인부(230), 신호처리 제어부(240) 및 신호 전송부(250)을 포함한다. 도 2에 도시된 서빙 게이트웨이(130)는 일 실시예에 따른 것이고, 따라서 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
데이터 패킷 획득부(210)는 패킷 게이트웨이(140)로부터 데이터 패킷을 획득하는 동작을 수행한다. 여기서, 데이터 패킷은 패킷 데이터 네트워크(160)에서 단말기(110)로 전송하기 위한 패킷으로서, 일반 데이터 패킷 및 중요 데이터 패킷 등을 포함할 수 있다. 데이터 패킷 중 일반 데이터 패킷은 일반적인 인터넷, 텍스트, 이미지, 영상 등의 일반적인 데이터에 대한 패킷을 의미한다. 이러한 일반 데이터 패킷은 TCP, UDP 등의 프로토콜을 이용하는 패킷일 수 있다. 또한, 데이터 패킷 중 중요 데이터 패킷은 VoLTE(Voice Over LTE) 정보를 포함하는 음성 데이터와 같이 누락되지 말아야할 패킷으로 우선순위 정보를 포함하는 중요 패킷을 의미한다. 이러한 중요 데이터 패킷은 SIP, SDP, RTP 등의 프로토콜을 이용하는 패킷일 수 있다.
데이터 패킷 저장부(220)는 데이터 패킷 획득부(210)에서 획득한 데이터 패킷을 패킷 버퍼(Packet Buffer)로 저장하는 동작을 수행한다. 본 실시예에 따른 데이터 패킷 저장부(220)는 획득한 일반 데이터 패킷 및 중요 데이터 패킷 중 적어도 하나를 포함하는 데이터 패킷을 수신된 순서에 따라 순차적으로 패킷 버퍼로 저장한다. 여기서, 패킷 버퍼는 기 설정된 사이즈로 복수 개의 데이터 패킷을 저장할 수 있다.
데이터 패킷 확인부(230)는 패킷 버퍼 내에 저장된 데이터 패킷 중 우선순위 정보가 포함된 중요 데이터 패킷을 확인하는 동작을 수행한다. 데이터 패킷 확인부(230)는 데이터 패킷에 우선순위 정보가 포함된 경우, 해당 데이터 패킷을 중요 데이터 패킷으로 판단하고, 우선순위 정보가 포함되지 않은 경우, 해당 데이터 패킷을 일반 데이터 패킷으로 판단할 수 있다. 예컨대, 데이터 패킷 확인부(230)는 획득한 데이터 패킷이 VoLTE 정보에 대한 SIP 패킷인 경우 VoLTE 정보에 근거하여 우선순위 정보가 포함된 것으로 판단하여 중요 데이터 패킷으로 판단하고, 획득한 데이터 패킷이 텍스트 정보에 대한 TCP 패킷인 경우 텍스트 정보에 근거하여 우선순위 정보가 포함되지 않은 것으로 판단하여 일반 데이터 패킷으로 판단할 수 있다.
한편, 데이터 패킷 확인부(230)는 일반 데이터 패킷 및 중요 데이터 패킷의 2 개의 패킷으로만 패킷을 분류하여 확인하는 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 우선순위 정보가 복수 개의 레벨로 구분되는 경우, 복수 개의 우선순위를 갖는 복수 개의 데이터 패킷으로 분류할 수도 있다.
신호처리 제어부(240)는 데이터 패킷 확인부(230)에서 데이터 패킷을 확인한 결과에 근거하여 알림신호 지연값을 제어하고, 데이터 패킷에 대응하는 데이터 패킷 알림신호를 생성하는 동작을 수행한다.
신호처리 제어부(240)는 패킷 버퍼 내에 첫 번째로 저장된 패킷이 일반 데이터 패킷일 경우, 일반 데이터 패킷에 대응하는 일반 데이터 패킷 알림신호를 생성하여 전송되도록 하고, 알림신호 지연값을 근거하여 기 설정된 시간동안 추가로 패킷 버퍼 내에 저장되는 일반 데이터 패킷에 대한 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지하도록 제어한다. 여기서, 신호처리 제어부(240)는 알림신호 지연값에 근거하여 기 설정된 시간동안 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지함으로써 과도한 데이터 패킷 알림신호의 전송을 방지할 수 있다. 이러한 알림신호 지연값은 데이터 패킷 알림신호를 중지하기 위한 시간정보일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 패킷 버퍼의 사이즈의 패킷 수만큼 데이터 패킷 알림신호를 중지하기 위한 전송중지 횟수정보일 수도 있다.
한편, 신호처리 제어부(240)는 알림신호 지연값에 근거하여 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지한 상태에서 패킷 버퍼 내에 중요 데이터 패킷이 저장된 것으로 확인되면 알림신호 지연값을 초기화하고, 일반 데이터 패킷 알림신호에 확장전송 정보를 추가한 우선 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호를 생성하여 이동성 관리 엔티티로 전송하도록 제어한다.
신호처리 제어부(240)는 패킷 버퍼 내에 첫 번째로 저장된 패킷이 중요 데이터 패킷일 경우, 알림신호 지연값을 초기화하는 동작을 생략하고 일반 데이터 패킷 알림신호에 확장전송 정보를 추가한 우선 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호를 생성하여 이동성 관리 엔티티로 전송하도록 제어한다. 또한, 신호처리 제어부(240)는 우선 데이터 패킷 알림신호를 전송하도록 제어한 후 알림신호 지연값을 근거하여 기 설정된 시간동안 추가로 패킷 버퍼 내에 저장되는 일반 데이터 패킷에 대한 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지하도록 제어할 수 있다.
신호처리 제어부(240)는 패킷 버퍼 내에 중요 데이터 패킷이 존재하는 경우, 일반 데이터 패킷 알림신호에 확장전송 정보를 추가하여 우선 데이터 패킷 알림신호를 생성할 수 있다. 여기서, 확장전송 정보는 우선 데이터 패킷 알림신호를 일반 데이터 패킷 알림신호보다 확장된 영역 내의 복수 개의 이동성 관리 엔티티로 전송하도록 하는 정보를 의미한다. 즉, 우선 데이터 패킷 알림신호는 확장전송 정보를 포함함으로써, 다수의 이동성 관리 엔티티로 전송되고 다수의 이동성 관리 엔티티를 이용하여 페이징을 수행함으로 단말기(110)를 활성화할 수 있는 확률을 높일 수 있다.
신호 전송부(250)는 데이터 패킷에 대응하는 데이터 패킷 알림신호를 이동성 관리 엔티티로 전송하는 동작을 수행한다. 즉, 신호 전송부(250)는 신호처리 제어부(240)에서 일반 데이터 패킷 알림신호 및 우선 데이터 패킷 알림신호 중 적어도 하나의 신호를 이동성 관리 엔티티로 전송한다.
또한, 신호 전송부(250)는 우선 데이터 패킷 알림신호에 포함된 확장전송 정보에 근거하여 일반 데이터 패킷 알림신호보다 확장된 영역 내에 포함된 복수 개의 이동성 관리 엔티티로 우선 데이터 패킷 알림신호를 전송할 수 있다.
도 2에 도시된 신호 전송부(250)는 신호처리 제어부(240)와 별도의 모듈인 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 신호처리 제어부(240) 내에 포함되어 하나의 모듈로 구현될 수도 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 LTE 네트워크의 각 노드 간의 베어러 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 단말기(110)가 패킷 데이터 네트워크(160)에 연결될 때 생성되는 패킷 데이터 네트워크(160) 연결은 다른 이름으로 'EPS 세션'이라고 한다. EPS 세션은 하나 이상의 EPS 베어러를 가지며 정책 제공 장치(150)로부터 서비스 품질(QoS) 정책 정보를 적용받아 EPS 베어러에 적용한다.
하나의 패킷 데이터 네트워크(160)에 대하여 EPS 세션이 갖는 최소한의 기본 베어러를 디폴트(Default) 'EPS 베어러'라 한다. 세션 식별자는 EPS 베어러 설정과 관련된 식별자들을 대상으로 한다. EPS 베어러는 EPS 세션 중 단말기(110)에서 패킷 게이트웨이(140)까지의 트래픽 구간으로 도 3에 도시된 바와 같이 세 구간으로 형성되고 사용자 트래픽은 각 구간에서 구간별 베어러를 통하여 전달된다.
① 단말기(110)와 무선 기지국(120) 구간: '데이터 무선 베어러'(DRB: Data Radio Bearer)
무선 구간인 LTE-Uu 인터페이스 구간으로 사용자 IP 트래픽은 DRB를 통하여 전송된다.
② 무선 기지국(120)과 서빙 게이트웨이(130) 구간: 'S1 베어러'
S1-U 인터페이스 구간으로 사용자 IP 트래픽은 GTP 터널을 통하여 전송된다.
③ 서빙 게이트웨이(130)와 패킷 게이트웨이 구간: 'S5 베어러'
S5 인터페이스 구간으로 사용자 IP 트래픽은 GTP 터널을 통하여 전송된다.
EPS 베어러는 단말기(110)와 패킷 게이트웨이(140)가 종단점이 되는 베어러로 <DRB - S1 베어러 - S5 베어러>로 형성되고, E-RAB(E-UTRAN Radio Access Bearer)는 단말기(110)와 서빙 게이트웨이(130)가 종단점이 되는 베어러로 <DRB - S1 베어러>로 형성된다.
사용자가 LTE 네트워크에 초기 접속할 때 디폴트 EPS 베어러가 설정된 후에 추가로 EPS 베어러가 설정될 경우 이를 데디케이티드(Dedicated) EPS 베어러라 칭하고 데디케이티드 EPS 베어러들은 LBI(Linked EPS Bearer Identity)에 의해 디폴트 EPS 베어러와 결합되어있다.
한편, 단말기(110)가 액티브 상태에서 유휴 상태로 전환되는 경우, 단말기(110)는 무선 기지국(120)과의 세션 예컨대 DRB를 해제하며, 서빙 게이트웨이(130) 또한 무선 기지국(120)과의 세션 예컨대, S1 베어러를 해제한다. 이후, 단말기(110)는 단말기(110)로 전송되는 데이터 패킷이 존재하는 경우, 이동성 관리 엔티티(132)의 페이징을 통해 유휴 상태에서 액티브 상태로 전환되고, 무선 기지국(120)과의 세션 예컨대 DRB를 재설정한다. 마찬가지로, 서빙 게이트웨이(130) 또한 무선 기지국(120)과의 세션 예컨대, S1 베어러를 재설정함으로써 단말기(110)에서 패킷 게이트웨이(160)까지의 EPS 세션을 재설정한다. 단말기(110)는 재설정된 EPS 세션을 이용하여 데이터 패킷을 수신한다.
도 4는 본 실시예에 따른 데이터 패킷의 우선 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
서빙 게이트웨이(130)는 패킷 게이트웨이(140)로부터 데이터 패킷을 수신한다(S410). 여기서, 데이터 패킷은 패킷 데이터 네트워크(160)에서 단말기(110)로 전송하기 위한 패킷으로서, 일반 데이터 패킷 및 중요 데이터 패킷 등을 포함할 수 있다.
서빙 게이트웨이(130)는 데이터 패킷을 순차적으로 패킷 버퍼에 저장한다(S420). 여기서, 패킷 버퍼는 기 설정된 사이즈로 일반 데이터 패킷 및 중요 데이터 패킷 등 복수 개의 데이터 패킷을 저장할 수 있다.
서빙 게이트웨이(130)는 첫 번째로 저장된 데이터 패킷이 중요 데이터 패킷인지 여부를 확인한다(S430). 예컨대, 서빙 게이트웨이(130)는 획득한 데이터 패킷이 VoLTE 정보에 대한 SIP 패킷인 경우 VoLTE 정보에 근거하여 우선순위 정보가 포함된 것으로 판단하여 중요 데이터 패킷으로 판단하고, 획득한 데이터 패킷이 텍스트 정보에 대한 TCP 패킷인 경우 텍스트 정보에 근거하여 우선순위 정보가 포함되지 않은 것으로 판단하여 일반 데이터 패킷으로 판단할 수 있다.
단계 S430을 확인한 결과, 패킷 버퍼 내에 첫 번째로 저장된 패킷이 중요 데이터 패킷일 경우, 서빙 게이트웨이(130)는 단계 S480과 같이 중요 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호를 생성하여 이동성 관리 엔티티로 전송할 수 있다.
한편, 단계 S430을 확인한 결과, 패킷 버퍼 내에 첫 번째로 저장된 패킷이 일반 데이터 패킷일 경우, 서빙 게이트웨이(130)는 일반 데이터 패킷 알람신호를 이동성 관리 엔티티로 전송한다(S440). 또한, 서빙 게이트웨이(130)는 일반 데이터 패킷 알림신호를 생성하여 전송되도록 하고, 알림신호 지연값을 근거하여 기 설정된 시간동안 추가로 패킷 버퍼 내에 저장되는 일반 데이터 패킷에 대한 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지하도록 제어한다(S450). 서빙 게이트웨이(130)는 알림신호 지연값에 근거하여 기 설정된 시간동안 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지함으로써 과도한 데이터 패킷 알림신호의 전송을 방지할 수 있다.
서빙 게이트웨이(130)는 단계 S450에서 알림신호 지연값에 근거하여 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지한 상태에서 패킷 버퍼 내에 추가로 중요 데이터 패킷이 저장되었는지 여부를 확인한다(S460).
단계 S460의 확인결과, 서빙 게이트웨이(130)는 알림신호 지연값에 근거하여 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지한 상태에서 패킷 버퍼 내에 추가로 중요 데이터 패킷이 저장된 것으로 확인되면 알림신호 지연값을 초기화하고(S470), 일반 데이터 패킷 알림신호에 확장전송 정보를 추가한 우선 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호를 생성하여 이동성 관리 엔티티로 전송한다(S480).
한편, 단계 S460의 확인결과, 서빙 게이트웨이(130)는 알림신호 지연값에 근거하여 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지한 상태에서 패킷 버퍼 내에 추가로 중요 데이터 패킷이 저장되지 않으면, 알림신호 지연값에 근거하여 기 설정된 시간이 경과한 후 단계 S440과 같이 일반 데이터 패킷 알람신호를 이동성 관리 엔티티로 전송할 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 데이터 패킷의 우선 처리에 대한 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
서빙 게이트웨이(130)는 패킷 데이터 네트워크(160)와 연동하는 패킷 게이트웨이(140)로부터 텍스트 데이터 패킷(510)을 수신하고, 기 설정된 사이즈의 패킷 버퍼 내에 저장한다. 단말기(110)가 유휴상태인 경우, 텍스트 데이터 패킷(510)에 대응하는 일반 데이터 패킷 알림신호(512)를 이동성 관리 엔티티(132)로 전송하고, 알림신호 지연값을 근거하여 일반 데이터 패킷 알림신호(512)의 전송시간을 기준으로 기 설정된 시간(D-Value, 511) 동안 추가로 패킷 버퍼 내에 저장된 일반 데이터 패킷에 대한 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지한다.
이동성 관리 엔티티(132)는 서빙 게이트웨이(130)로부터 일반 데이터 패킷 알림신호(512)를 수신하고, 일반 데이터 패킷 알림신호(512)에 근거하여 단말기(110)를 활성화하기 위한 일반 페이징(514)을 수행한다.
한편, 서빙 게이트웨이(130)는 알림신호 지연값을 근거하여 일반 데이터 패킷 알림신호(512)의 전송시간을 기준으로 기 설정된 시간(D-Value, 511) 동안 추가로 패킷 버퍼 내에 VoLTE 데이터 패킷(520)이 저장되면, 알림신호 지연값을 초기화(Reset)하고 VoLTE 데이터 패킷(520)에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호(522)를 이동성 관리 엔티티(132)로 전송한다. 여기서, 서빙 게이트웨이(130)는 초기화된 알림신호 지연값에 근거하여 우선 데이터 패킷 알림신호(522)의 전송시간을 기준으로 기 설정된 시간(521) 동안 추가로 패킷 버퍼 내에 저장된 일반 데이터 패킷에 대한 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지한다.
한편, 서빙 게이트웨이(130)는 우선 데이터 패킷 알림신호(522)에 포함된 확장전송 정보에 근거하여 일반 데이터 패킷 알림신호(512)보다 많은 개수의 복수의 이동성 관리 엔티티(132)로 우선 데이터 패킷 알림신호(522)를 전송하여 단말기(110)를 활성화하는 확률을 증가시킬 수 있다.
이동성 관리 엔티티(132)는 서빙 게이트웨이(130)로부터 우선 데이터 패킷 알림신호(522)를 수신하는 경우, 기 동작하고 있는 일반 페이징(514)을 중단하고 우선 데이터 패킷 알림신호(522)에 근거하여 단말기(110)를 활성화하기 위한 우선 페이징(524)을 수행한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예는 음성데이터 패킷전송 분야에 적용되어, 중요도가 높은 패킷에 대한 알림신호를 우선적으로 전송함으로써, 알림신호의 전송이 불가능한 기 설정된 시간동안에 중요 데이터 패킷에 대한 알림신호가 누락되는 것을 방지할 수 있고, 중요 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호에 확장전송 정보를 추가하여 넓은 영역의 복수 개의 이동성 관리 엔티티들로 우선 데이터 패킷 알림신호를 전송함으로써, 중요 데이터 패킷이 단말기에 수신되는 수신률을 향상시킬 수 있는 효과를 발생하는 유용한 발명이다.
110: 단말기 120: 무선 기지국
130: 서빙 게이트웨이 132: 이동성 관리 엔티티
134: 홈 가입자 서버 140: 패킷 게이트웨이
150: 정책 제공 장치 152: 가입자 프로파일 저장 장치
160: 패킷 데이터 네트워크
210: 데이터 패킷 획득부 220: 데이터 패킷 저장부
230: 데이터 패킷 확인부 240: 신호처리 제어부
250: 신호 전송부

Claims (10)

  1. 패킷 게이트웨이(PGW: Packet Data Network Gateway)로부터 데이터 패킷을 수신하는 데이터 획득부;
    상기 데이터 패킷을 기 설정된 패킷 버퍼(Packet Buffer)에 순차적으로 저장하는 데이터 패킷 저장부;
    상기 패킷 버퍼 내에 저장된 복수 개의 데이터 패킷 중 우선순위 정보를 포함하는 중요 데이터 패킷이 존재하는지 여부를 확인하는 패킷 확인부; 및
    상기 중요 데이터 패킷이 존재하는 경우, 일반 데이터 패킷 알림신호(DDN: Downlink Data Notification)의 전송에 따른 기 설정된 알림신호 지연값을 초기화(Reset)한 후 상기 일반 데이터 패킷 알림신호와 별도의 상기 중요 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호를 이동성 관리 엔티티(MME: Mobility Management Entity)로 전송하는 신호처리 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호처리 제어부는,
    상기 패킷 버퍼 내에 상기 중요 데이터 패킷이 존재하지 않는 경우, 일반 데이터 패킷에 대응하는 상기 일반 데이터 패킷 알림신호를 상기 이동성 관리 엔티티로 전송하고, 상기 알림신호 지연값에 근거하여 기 설정된 시간동안 상기 패킷 버퍼 내에 추가로 저장되는 일반 데이터 패킷에 대응하는 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 신호처리 제어부는,
    상기 알림신호 지연값에 근거한 기 설정된 시간동안 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지한 상태에서 상기 패킷 버퍼 내에 상기 중요 데이터 패킷이 저장된 경우, 상기 알림신호 지연값을 초기화하고, 상기 일반 데이터 패킷 알림신호에 확장전송 정보를 추가한 상기 우선 데이터 패킷 알림신호를 상기 이동성 관리 엔티티로 전송하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 신호처리 제어부는,
    상기 확정전송 정보에 근거하여 상기 우선 데이터 패킷 알림신호를 확장된 영역 내의 복수 개의 이동성 관리 엔티티로 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호처리 제어부는,
    상기 중요 데이터 패킷이 상기 패킷 버퍼 내에 첫 번째로 저장된 패킷인 경우, 상기 알림신호 지연값을 초기화하는 동작을 생략하고 상기 우선 데이터 패킷 알림신호에 따른 상기 알림신호 지연값에 근거하여 기 설정된 시간동안 상기 패킷 버퍼 내에 추가로 저장되는 일반 데이터 패킷에 대응하는 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킷 저장부는,
    일반 데이터 패킷 및 상기 중요 데이터 패킷 중 적어도 하나를 포함하는 상기 데이터 패킷을 수신된 순서대로 상기 패킷 버퍼 내에 저장하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 중요 데이터 패킷은,
    SIP(Session Initiation Protocol) 프로토콜을 이용하고, VoLTE(Voice Over LTE) 정보에 대응하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 서빙 게이트웨이.
  8. 패킷 게이트웨이(PGW)로부터 데이터 패킷을 수신하는 데이터 획득과정;
    상기 데이터 패킷을 기 설정된 패킷 버퍼(Packet Buffer)에 순차적으로 저장하는 데이터 패킷 저장과정;
    상기 패킷 버퍼 내에 저장된 복수 개의 데이터 패킷 중 우선순위 정보를 포함하는 중요 데이터 패킷이 존재하는지 여부를 확인하는 패킷 확인과정;
    상기 패킷 확인과정에 근거하여 상기 중요 데이터 패킷이 존재하는 경우, 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송에 따른 기 설정된 알림신호 지연값을 초기화(Reset)하는 알림신호 지연값 제어과정; 및
    상기 알림신호 지연값을 초기화한 후 상기 일반 데이터 패킷 알림신호와 별도의 상기 중요 데이터 패킷에 대응하는 우선 데이터 패킷 알림신호를 이동성 관리 엔티티(MME)로 전송하는 신호처리 제어과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 중요 데이터 패킷 우선 처리방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호처리 제어과정은,
    상기 패킷 버퍼 내에 저장된 일반 데이터 패킷에 대응하는 상기 일반 데이터 패킷 알림신호를 상기 이동성 관리 엔티티로 전송하고, 상기 알림신호 지연값에 근거하여 기 설정된 시간동안 상기 패킷 버퍼 내에 추가로 저장되는 일반 데이터 패킷에 대응하는 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지한 상태에서 상기 패킷 버퍼 내에 추가로 상기 중요 데이터 패킷이 저장되면, 상기 알림신호 지연값을 초기화하고, 상기 일반 데이터 패킷 알림신호에 확장전송 정보를 추가한 상기 우선 데이터 패킷 알림신호를 상기 이동성 관리 엔티티로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중요 데이터 패킷 우선 처리방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 신호처리 제어과정은,
    상기 확장전송 정보를 포함한 상기 우선 데이터 패킷 알림신호를 상기 이동성 관리 엔티티로 전송하고, 알림신호 지연값을 근거하여 기 설정된 시간동안 상기 패킷 버퍼 내에 추가로 저장되는 일반 데이터 패킷에 대한 일반 데이터 패킷 알림신호의 전송을 중지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중요 데이터 패킷 우선 처리방법.
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