KR20150075118A - 통신 시스템 및 경로 제어 방법 - Google Patents

통신 시스템 및 경로 제어 방법 Download PDF

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도시유키 다무라
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닛본 덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

이동 통신 네트워크에서 유연한 라우팅을 실현할 수 있는 통신 시스템 및 경로 제어 방법을 제공하는 것이 목적이다. 본 발명에 따른 통신 시스템은 데이터 전송 장치 (11), 데이터 전송 장치 (11) 로부터 전송된 데이터에 대한 미리 결정된 데이터 처리를 수행하는 게이트웨이 (12), 및 가상 중계 장치로 주소지정된 데이터가 데이터 전송 장치 (11) 로 송신되는 경우, 데이터의 목적지를 게이트웨이 (12) 로 설정하도록 그리고 가상 중계 장치로 데이터를 전송하지 않으면서 게이트웨이로 데이터를 전송하도록 데이터 전송 장치 (11) 를 제어하는 경로 제어 장치 (13) 를 포함한다.

Description

통신 시스템 및 경로 제어 방법{COMMUNICATION SYSTEM, AND PATH CONTROL METHOD}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 통신 시스템 내에서의 경로 제어를 경로 제어 장치가 수행하는 통신 시스템에 관한 것이다.
근년, 복수의 가상 머신들을 한대의 물리 서버 상에서 가동시키는 것에 의해 유연한 시스템 구성을 실현하는 것이 제안되어 있다. 이러한 시스템에서는, 가동 중인 가상 머신을 멈추지 않고 다른 물리 서버나 메모리 영역으로 가상 머신을 이동시키는 라이브 마이그레이션 기술에 의해 부하 분산 등이 실현된다.
특허문헌1은, 복수의 컴퓨터들이 네트워크를 통해 접속되는 컴퓨터 시스템에서, 네트워크의 관리 및 컴퓨터의 관리를 일원적으로 관리하기 위해 VM 관리 장치 및 오픈플로우 (OpenFlow) 컨트롤러를 이용하여 컴퓨터 시스템이 관리되는 구성을 개시한다. 오픈플로우 컨트롤러는 패킷에서의 MAC 어드레스에 따라 통신용 가상 머신을 전환함으로써, 가상 머신의 마이그레이션과 관련된 네트워크 측에서 본 가상 머신을 정지시키는 데 필요한 시간을 줄일 수 있다.
상기 언급된 오픈플로우 컨트롤러는 오픈플로우 컨소시엄에 의해 표준 사양이 책정되는 기술이다. 오픈플로우를 이용한 네트워크에서는, 오픈플로우 컨트롤러를 이용한 네트워크에 대한 집중 제어가 네트워크의 운용을 간소화한다. 또한, 오픈플로우를 이용한 네트워크에서는, 플로우의 단위의 경로 제어가 유연한 라우팅을 실현할 수 있어서, 내장애성 (fault tolerance) 을 높일 수 있다.
특허문헌1: 일본공개특허공보 제2011-070549호
기술적 문제
오픈플로우를 이용하여 제어될 네트워크로서, 3GPP EPS (Evolved Packet System) 아키텍처가 존재한다. 3GPP의 기술 사양서에 규정되어 있는 EPS는 LTE (Long Term Evolution), W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access), GERAN (GSM (등록 상표) EDGE Radio Access Network), WiFi (등록 상표) 에 의해 대표되는 Non-3GPP 액세스에 의해 실현되는 고속 무선 통신 및 EPC (Evolved Packet Core) 에 의해 제공되는 유연한 코어 네트워크로 구성된다. 3GPP EPS 아키텍처에서는, 단말들과 통신하는 기지국과 외부 네트워크에 접속되는 게이트웨이 장치 (PGW: Packet Data Network GW) 간의 유저 데이터 전송로에는 모빌리티 앵커 장치로서 동작하는 SGW (Serving GW) 가 배치된다. 즉, 유저 데이터는 이동 통신 장치를 나타내는 UE와 LTE에서 이용되는 기지국 (eNB), W-CDMA에서 이용되는 기지국 장치 (RNS), 또는 GERAN에서 이용되는 기지국 장치 (BSS), 및 SGW 및 PGW를 통해 전송된다. 유저 데이터 전송 경로에 많은 처리 장치가 배치되면, OPEX 및 CAPEX 비용들이 증가하는 문제, 즉, 과도한 비용 지출 및 운용 비용이 요구된다는 문제가 있고, 또한 유저 데이터의 전송이 지연된다는 문제가 있다. 따라서, 유연한 라우팅을 실현할 수 있는 오픈플로우를 3GPP EPS아키텍처에 도입하는 네트워크의 운용이 요구되고 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 통신 네트워크에서 유연한 라우팅을 실현할 수 있는 통신 시스템 및 경로 제어 방법을 제공하는 것이다.
문제에 대한 해결책
본 발명의 제 1의 예시적인 양태는 통신 시스템인데, 그 통신 시스템은: 데이터 전송 장치; 데이터 전송 장치로부터 전송된 데이터에 대한 미리 결정된 데이터 처리를 수행하는 게이트웨이; 및 가상 중계 장치로 주소지정된 데이터가 데이터 전송 장치로 송신되는 경우, 데이터의 목적지를 게이트웨이로 설정하도록 그리고 가상 중계 장치로 데이터를 전송하지 않으면서 게이트웨이로 데이터를 전송하도록 데이터 전송 장치를 제어하는 경로 제어 수단을 포함한다.
본 발명의 제 2의 예시적인 양태는, 데이터 전송 장치 및 그 데이터 전송 장치로부터 송신된 데이터에 대한 미리 결정된 데이터 처리를 수행하는 게이트웨이를 포함하는 통신 시스템의 경로 제어를 위한 방법이다. 그 방법은, 가상 중계 장치로 주소지정된 데이터가 데이터 전송 장치로 전송되는 경우, 데이터의 목적지를 게이트웨이로 설정하도록 그리고 가상 중계 장치로 데이터를 전송하지 않으면서 게이트웨이로 데이터를 전송하도록 데이터 전송 장치를 제어하는 것을 포함한다.
발명의 유익한 효과들
본 발명에 따르면, 통신 네트워크에서 유연한 네트워크를 실현할 수 있는 통신 시스템 및 경로 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 제 1의 예시적인 실시형태에 따른 통신 시스템의 블록도이다;
도 2는 제 1의 예시적인 실시형태에 따른 통신 시스템의 블록도이다;
도 3은 제 1의 예시적인 실시형태에 따른 통신 시스템의 블록도이다;
도 4는 제 1의 예시적인 실시형태에 따른 통신 시스템에서 설정되는 EPS 베어러를 설명하는 도면이다;
도 5는 제 1의 예시적인 실시형태에 다른 라우팅 테이블을 설명하는 도면이다;
도 6은 제 1의 예시적인 실시형태에 따른 어태치 처리의 흐름을 나타내는 도면이다;
도 7은 제 1의 예시적인 실시형태에 따른 UE가 "RRC 접속 재구성"을 수신한 이후의 처리의 흐름을 나타내는 도면이다;
도 8은 제 1의 예시적인 실시형태에 따른 경로 제어 처리의 흐름을 나타내는 도면이다;
도 9는 제 2의 예시적인 실시형태에 따른 핸드오버시의 경로 제어 처리의 흐름을 나타내는 도면이다;
도 10은 제 2의 예시적인 실시형태에 따른 핸드오버시의 경로 제어 처리의 흐름을 나타내는 도면이다;
도 11은 제 2의 예시적인 실시형태에 따른 핸드오버시의 경로 제어 처리의 흐름을 나타내는 도면이다;
도 12는 제 3의 예시적인 실시형태에 따른 UE가 아이들 상태로 전이할 때의 처리의 흐름을 나타내는 도면이다;
도 13은 제 2의 예시적인 실시형태에 따른 UE가 서비스 요구를 수행할 때의 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
실시형태들의 설명
(제 1의 예시적인 실시형태)
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시형태들이 설명될 것이다. 본 발명은 오픈플로우, VXLAN, NVGRE, DOVE, 시스코 NEXUS, Juniper QFabric (등록 상표) 등에 적용될 수 있다. 하기의 예시적인 실시형태들에서는, 주로 오픈플로우를 이용한 예가 설명될 것이다. 먼저, 제 1의 예시적인 실시형태에 따른 통신 시스템의 구성예가 설명될 것이다. 도 1의 통신 시스템은 데이터 전송 장치 (11), 게이트웨이 (12), 및 경로 제어 장치 (13) 를 포함하고 있다.
데이터 전송 장치 (11) 는, 예를 들면, MAC 레이어 등에 기초하여 데이터를 전송하는 스위치 및 IP 어드레스 등에 기초하여 데이터를 전송하는 라우터일 수도 있다.
게이트웨이 (12) 는 데이터 전송 장치로부터 전송된 데이터에 대해 소정의 데이터 처리를 수행한다. 데이터 전송 장치로부터 전송된 데이터는, 예를 들면, 패킷 데이터 등일 수도 있다. 소정의 데이터 처리는 다양한 처리, 예를 들면, 패킷 데이터의 송신원 어드레스를 이용한 인증 처리, 패킷 데이터의 저장 처리, 및 데이터를 표시 장치에 표시하는 표시 처리를 포함한다. 또한 데이터 처리는 수신된 데이터를 다른 장치에 전송하는 데이터 전송 처리를 포함한다.
가상 중계 장치 (14) 로 주소지정된 (addressed) 데이터가 데이터 전송 장치 (11) 로 송신되면, 경로 제어 장치 (13) 는, 목적지를 게이트웨이 (12) 로 설정하도록 그리고 데이터를 가상 중계 장치 (14) 로 전송하지 않으면서 데이터가 게이트웨이 (12) 로 라우팅되게 데이터를 변경하도록 데이터 전송 장치 (11) 를 제어한다.
가상 중계 장치 (14) 가 이하 설명될 것이다. 예를 들면, 게이트웨이들 사이에서 데이터 전송이 수행될 때, 몇몇 경우들에서, 데이터 전송은 항상 중계 장치를 통해 수행된다. 또한, 게이트웨이와 중계 장치 사이에 라우터와 같은 하나 또는 복수의 데이터 전송 장치들이 배치될 수도 있다. 이런 경우, 게이트웨이는, 목적지 어드레스로서 중계 장치를 설정한다. 중계 장치는 자장치 (its own apparatus) 의 어드레스가 설정된 데이터를 수신하고 다른 게이트웨이에 그 데이터를 전송한다.
네트워크의 재구성시, 예를 들면, OPEX 및 CAPEX를 삭감하기 위한 시도에서, 중계 장치는 삭제될 수도 있다. 대안적으로, 중계 장치의 기능을 다른 게이트웨이, 제어 장치 등에 포함시킴으로써, 중계기는 불필요하게 될 수도 있다. 네트워크의 구성에서의 변경에 따라, 게이트웨이의 목적지 어드레스가 중계 장치에서 다른 장치로 변경되는 경우, 복수의 게이트웨이에서 어드레스 변경 동작을 수행할 필요가 있어서, 네트워크 관리자 등에게 부담을 유발시킨다. 그래서, 게이트웨이의 목적지 어드레스가 기존의 중계 장치의 어드레스로 설정된 상태로 유지되고 라우터와 같은 데이터 전송 장치에서의 라우팅 테이블이 변경되면, 목적지 어드레스로서 중계 장치의 어드레스가 설정된 데이터가 다른 게이트웨이에 라우팅될 수 있다.
즉, 가상 중계 장치는 네트워크상에 실제 배치되지 않는 중계 장치일 수도 있다. 또한, 게이트웨이에 목적지 어드레스로서 가상 중계 장치를 설정하고 라우터와 같은 데이터 전송 장치의 라우팅 테이블을 갱신함으로써, 게이트웨이의 설정을 변경하지 않고 게이트웨이들 간의 경로를 변경할 수 있다. 또한, 목적지 어드레스로서 중계 장치를 항상 설정하도록 구성된 네트워크에 대해서 본 발명은 효과적이다.
이상 설명한 것처럼, 도 1의 통신 시스템에서 경로 제어 장치를 이용함으로써, 라우터와 같은 데이터 전송 장치 (11) 에 대한 경로 제어가 수행될 수 있다. 이와 같이, 목적지 어드레스가 가상 중계 장치로 설정된 데이터가 데이터 전송 장치 (11) 로 송신되는 경우에도, 경로 제어 장치는 목적지 어드레스를 게이트웨이로 변경하도록 데이터 전송 장치 (11) 를 제어할 수 있다. 이렇게 함으로써, 가상 중계 장치가 목적지 어드레스로서 설정되면, 중계 장치를 실제 사용하지 않고 게이트웨이로 데이터를 전송하는 것이 가능하다. 중계 장치가 제거될 수 있기 때문에, 네트워크를 관리하는 오퍼레이터의 OPEX 및 CAPEX가 감소될 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 1의 예시적인 실시형태에 따른 통신 시스템의 상세한 구성예가 도 2를 사용하여 설명될 것이다. 도 2의 통신 시스템은 RAN (Radio Access Network; 20) 및 EPC (Evolved Packet Core; 30) 로 구성된다. RAN (20) 및 EPC (30) 는 3GPP 기술 사양서에 규정된 구성들을 갖는다. RAN (20) 은 무선 액세스를 통해 유저에게 접속되는 네트워크이다. EPC (30) 는 다양한 액세스 네트워크들을 수용하는 시스템이다.
RAN (20) 은 eNB (21), 라우터 (22), MME (Mobility Management Entity; 23), 및 FC (Flow Controller; 24) 를 포함한다. EPC (30) 는 라우터 (31), PGW (32), 서비스 서버 (33) 를 포함한다. 또한, MME (23) 와 FC (24) 는 서로 제휴하여 동작하고, FC (24) 는 pSGW (가상 SGW; 25) 의 기능을 갖는다. MME (23) 와 FC (24) 는 동일한 장치를 이용하여 구성될 수도 있거나 또는 상이한 장치들을 이용하여 구성될 수도 있다.
FC (24) 와 MME (23) 가 동일한 장치로서 구성되면, 동일한 장치 내부에서의 FC (24) 에 의해 제공되는 플로우 제어와 MME (23) 에 의해 제공되는 모빌리티 제어 사이의 제휴에 의해, 처리의 고속화가 가능하고, 그로 인해 경로 제어에 의해 야기되는 서비스들의 열화 (예를 들면, 순간적인 서비스 단절) 를 방지하게 된다.
eNB (21) 는 무선 방식으로서 3GPP에 규정되어 있는 LTE 방식을 이용하여 통신 단말과 통신하는 기지국이다. 통신 단말은 휴대 전화 단말과 같은 이동 통신 단말 및 MTC (Machine Type Communication) 에 사용되는 단말을 포함한다. 라우터들 (22 및 31) 은 IP 어드레스 및 다른 식별자들을 이용하여 인접 장치로 데이터를 전송한다. 다른 식별자들은, 예를 들면, TEID (Tunnel Endpoint Identifier) 일 수도 있다. TEID는, 장치들 사이에 설정되는 베어러의 엔드 포인트가 될 장치를 식별하는 ID이다. 즉, TEID는 베어러의 양 단들에 있는 장치들을 식별하는 ID이다. 예를 들면, eNB와 SGW 사이에, SGW와 PGW 사이에, 또는 eNB와 PGW 사이에 TEID를 이용하는 베어러가 설정될 수도 있다. 라우터들 (22 및 31) 은 IP 어드레스를 전송 목적지 장치와 관련시키는 라우팅 테이블을 이용하여 데이터 전송 처리를 실행할 수도 있다.
MME (23) 는 무선 방식으로 3GPP에 규정되어 있는 LTE 방식을 이용하여 통신을 수행하는 통신 단말에 대한 이동성 관리, 세션 관리 및 서비스 관리를 수행한다.
FC (24) 는 eNB (21) 와 PGW (32) 사이의 전송 경로를 플로우의 단위로 결정하고 결정된 경로를 라우터들 (22 및 31) 로 통지한다. 라우터 (22) 는 FC (25) 에 의해 전송된 경로 정보에 따라 데이터를 전송한다. 플로우는, L1 (물리적 포트 등), L2 (MAC), L3 (IP), 및 L4 (포트 번호) 의 각 레이어들에서의 임의의 어드레스들 또는 L1 (물리적 포트 등), L2 (MAC), L3 (IP), 및 L4 (포트 번호) 의 각 레이어들에서의 임의의 어드레스, 및 플로우 제어를 위한 식별자의 조합에 의해 특정되는 통신 트래픽이다. 또한, 플로우의 단위는 IP 어드레스 및 TEID에 의해 결정되는 EPS 베어러의 단위 또는 복수의 EPS 베어러들의 조합 등일 수도 있다. 또한, 플로우의 단위는 가입자 (UE) 의 단위, 서비스의 단위 등일 수도 있다.
FC (24) 는, 특정 규정에 따라 각 레이어들의 어드레스들 또는 식별자를 조합하여 통신 트래픽을 식별한다. 라우터 (22 및 31) 에 전송되는 경로 정보인, FC (24) 에 의해 결정된 경로는 라우팅 정책으로 칭해질 것이다.
PGW (32) 는 EPC (30) 와 외부 네트워크에 배치된 서비스 서버 (33) 사이의 인터페이스 기능을 가진 논리 노드이다. 즉, EPC (30) 내부의 통신 장치와 서비스 서버 (33) 사이에서의 송수신은 PGW (32) 를 통해 수행한다.
서비스 서버 (33) 는 외부 네트워크 내부에 배치된 서버 장치이며, 예를 들어, Web 서버, 비디오 데이터를 저장하는 스토리지 장치 등일 수도 있다.
다음에, 도 2의 통신 시스템 내부에서의 데이터 흐름이 설명될 것이다. eNB (21) 는 유저로부터 전송된 유저 트래픽 (UL 트래픽) 을 라우터 (22) 를 통해 PGW (32) 에 송신한다. 라우터 (22) 는, eNB (21) 로부터 PGW (32) 로 송신된 유저 트래픽을 전송하기 위해, 목적지 어드레스를 전송 목적지 장치와 관련시키는 라우팅 테이블을 사용한다.
pSGW는 3GPP표준에서 규정되는 논리 노드인 SGW이다. 장치로서, 착신 동작을 실현하기 위해, 편의상, pSGW는 MME 내부에 배치된다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, pSGW는 eNB와 PGW 사이에 송수신되는 유저 데이터는 핸들링하지 않는다.
다음에, 도 2의 것과는 상이한 통신 시스템의 상세한 구성예가 도 3을 사용하여 설명될 것이다. 도 3의 통신 시스템은, 도 2의 통신 시스템에서의 eNB (21) 가 RNC (41) 로 대체되고 도 2의 통신 시스템에서의 MME (23) 가 SGSN (42) 으로 대체된 것을 제외하면, 도 2의 구성과 동일한 구성을 갖는다. RNC (41) 는 주로 3G 시스템에서 이용되는 기지국을 제어한다. 예를 들면, RNC (41) 는 기지국들 간의 핸드오버 제어 등을 수행한다. SGSN (42) 은 3G 시스템에서 이용되는 무선 액세스 시스템에 접속되고 U-플레인 (U-Plane) 데이터 및 C-플레인 데이터에 대한 데이터 처리를 수행한다. 도 3의 RNC (41) 및 SGSN (42) 이외의 구성이 도 2의 구성과 동일하기 때문에, 도 3의 RNC (41) 및 SGSN (42) 이외의 구성의 상세한 설명은 생략될 것이다. 또한, 도 3에서, RNC 대신 BSC (Base Station Controller) 을 이용함으로써, 본 발명은 이른바 2G 시스템에 적용될 수 있다.
다음에, 도 2의 통신 시스템에서 설정되는 EPS 베어러가 도 4를 사용하여 설명될 것이다. 먼저, 본 발명이 적용되지 않는 EPS 베어러가 설명될 것이다. 본 발명이 EPS 베어러에 적용되지 않는 경우, EPS 베어러는, eNB (21) 와 pSGW (25) 사이에서 그리고 pSGW (25) 와 PGW (32) 사이에서 설정된다. TEID로서, eNB (21) 와 pSGW (25) 사이의 EPS 베어러에 대해 P와 Q가 설정된다. TEID-P는 pSGW (25) 에 설정되는 TEID 값이며, TEID-Q는 eNB (21) 에 설정되는 TEID 값이다. eNB (21) 는 pSGW (25) 로 주소지정된 업링크 트래픽 (UL 트래픽) 을 TEID-P가 설정된 EPS 베어러를 사용하여 송신한다. 또한, pSGW (25) 는 eNB (21) 로 주소지정된 다운링크 트래픽 (DL 트래픽) 을 TEID-Q가 설정된 EPS 베어러를 이용하여 송신한다.
라우터 (22) 는 IP 어드레스들을 장치들과 관련시키는 도 5에 도시된 대응 테이블 (또는 라우팅 테이블) 에 따라 데이터를 전송한다. 구체적으로는, IP 어드레스인 IP 어드레스 #A가 pSGW (25) 와 관련되고, IP 어드레스인 IP 어드레스 #B가 PGW (32) 와 관련되고, IP 어드레스인 IP 어드레스 #C가 eNB (21) 와 관련된다.
TEID로서, pSGW (25) 와 PGW (32) 사이의 EPS 베어러에 대해 O와 N이 설정된다. TEID-O는 PGW (32) 에 설정되는 TEID 값이며, TEID-N은 pSGW (25) 에 설정되는 TEID 값이다. pSGW (25) 는 PGW (32) 로 주소지정된 UL 트래픽을 TEID-O가 설정된 EPS 베어러를 이용하여 송신한다. 또한, PGW (32) 는 pSGW (25) 로 주소지정된 DL 트래픽을 TEID-N이 설정된 EPS 베어러를 이용하여 송신한다. 라우터 (31) 는, IP 어드레스들을 장치들과 관련시키는 도 5에 도시된 대응 테이블 (또는 라우팅 테이블) 에 따라 데이터를 전송한다.
다음에, 본 발명이 적용되지 않는 EPS 베어러가 설명될 것이다. 도 4에서는, MME (23), FC (24), 및 pSGW (25) 가 동일한 장치로서 구성되어 있다. 본 발명이 EPS 베어러에 적용되는 경우, eNB (21) 와 PGW (32) 사이에 EPS 베어러가 설정된다. TEID로서, eNB (21) 와 PGW (32) 사이의 EPS 베어러에 대해 O와 N이 설정된다.
eNB (21) 과 PGW (32) 사이의 EPS 베어러의 동작이 설명될 것이다. UL 트래픽의 송신시, EPS 베어러에 본 발명이 적용되지 않는 경우와 마찬가지로, eNB (21) 는 목적지 IP 어드레스로서 IP 어드레스 #A를 그리고 TEID로서 P를 사용하여 데이터를 라우터 (22) 에 송신한다. 목적지 IP 어드레스로서 IP 어드레스 #A가 설정되고 목적지 TEID로서 TEID-P가 설정된 데이터의 경우, 라우터 (22) 는 PGW (32) 와 관련되는 IP 어드레스 #B로 목적지 IP 어드레스를 변경하고 목적지 TEID를 TEID-O로 변경한다. 이렇게 함으로써, pSGW (25) 를 경유하지 않고 eNB (21) 와 PGW (32) 에서 종단하는 EPS 베어러가 설정될 수 있다.
마찬가지로, PGW (32) 에서 eNB (21) 로 송신되는 DL 트래픽에 대해서, PGW (32) 는, 목적지 IP 어드레스로서 IP 어드레스 #A를 그리고 TEID로서 N을 사용하여 데이터를 라우터 (31) 에 송신한다. 목적지 IP 어드레스로서 IP 어드레스 #A가 설정되고 목적지 TEID로서 TEID-N이 설정된 데이터의 경우, 라우터 (31) 는 eNB (21) 와 관련되는 IP 어드레스 #B로 목적지 IP 어드레스를 변경하고 목적지 TEID를 TEID-Q로 변경한다. 라우터 (31) 는, 변경된 목적지 IP 어드레스를 포함하는 데이터를 eNB (21) 로 송신한다.
다음에, 본 발명의 제 1의 실시형태에 따른 UE (User Equipment) 의 어태치 처리의 흐름이 도 6을 이용하여 설명될 것이다. UE는 3GPP 시스템에서 이용되는 이동 통신 장치를 나타내는 명칭이다. 또한, 이 도면에서, MME (23), FC (24), 및 pSGW (25) 는 동일한 장치를 이용하여 구성되어 있다. 이 장치는 콤보 노드라고 칭해질 것이다. 먼저, UE는 이동 통신 네트워크에서의 등록을 요구하기 위해 ATTACH 신호를 콤보 노드 (MME (23)) 로 송신한다 (S11). 용어 콤보 노드 (MME (23)) 는, 콤보 노드에서의 MME (23) 의 기능이 사용됨을 나타낸다. 또한, 이하에 기재하는 용어들 콤보 노드 (FC (24)) 및 콤보 노드 (pSGW (25)) 도, FC (24) 및 pSGW (25) 의 기능들이 각각 사용됨을 나타낸다. 다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 는 ATTACH 신호를 송신한 UE에 관해 인증 처리 등 (인증/보안 절차; S12) 을 실행한다. 다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 는, UE의 가입자 정보 등을 취득하기 위해 HSS (Home Subscriber Server) 에 대해 "로케이션 업데이트 요구"를 송신한다 (S13). HSS는 "로케이션 업데이트 요구"에 대한 응답 신호로서 "로케이션 업데이트 Ack"를 송신한다 (S14). "로케이션 업데이트 Ack"는 UE가 접속되는 APN (Access Point Name) 에 관한 정보를 포함한다.
다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 는 APN 정보에 기초하여 SGW 및 PGW에 대한 어드레스 해결 처리를 수행한다 (S15). 구체적으로는, 콤보 노드 (MME (23)) 는 송신된 APN에 대응하는 PGW의 어드레스를 추출한다. 또한, 콤보 노드 (MME (23)) 는, MME (23) 가 탑재된 장치와 동일한 장치 상에 탑재된 pSGW (25) 의 어드레스를 추출한다.
다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 는 PGW (32) 와의 사이에서 EPS 베어러를 확립하기 위해 PGW (32) 에 "세션 생성 요구"를 송신한다 (S16). "세션 생성 요구"는 pSGW (25) 에 설정되어 있는 IP 어드레스 #A와 TEID-N을 포함한다. PGW (32) 는 "세션 생성 요구"에 대한 응답 신호로서 콤보 노드 (MME (23)) 로 "세션 생성 응답"을 송신한다 (S17). "세션 생성 응답"은 PGW (32) 에 설정되어 있는 IP 어드레스 #B와 TEID-O를 포함한다.
다음에, 콤보 노드 (FC (24)) 는 라우터 (22) 로 "라우팅 정책 업데이트"를 송신한다 (S18). "라우팅 정책 업데이트"는, 목적지 IP 어드레스로서 IP 어드레스 #A가 설정되고 TEID-P가 설정된 데이터가 송신되는 경우, 목적지 IP 어드레스를 IP 어드레스 #B로 변경하고 TEID를 TEID-O로 변경하여 데이터를 전송하는 것을 규정하고 있다. 송신된 라우팅 정책이 반영되면, 라우터 (22) 는 콤보 노드 (FC (24)) 로 "라우팅 정책 업데이트 ack"를 송신한다 (S19).
다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 는 eNB (21) 로 "초기 콘텍스트 셋업 요구/어태치 수용"을 송신한다 (S20). "초기 콘텍스트 셋업 요구/어태치 수용"은 pSGW (25) 에 관한 정보로서 pSGW (25) 에 설정될 IP 어드레스 #A 및 TEID-P를 포함한다.
다음에, eNB (21) 는 UE에 대해 "RRC 접속 재구성"을 통지한다 (S21).
다음에, UE가 "RRC 접속 재구성"을 수신한 이후의 처리의 흐름이 도 7을 이용하여 설명될 것이다. 도 6의 스텝 S21에서, UE가 "RRC 접속 재구성"을 수신한 이후, UE는 eNB (21) 로 "RRC 접속 재구성 완료"를 송신한다 (S22). 다음에, eNB (21) 는 콤보 노드 (MME (23)) 로 "초기 콘텍스트 셋업 응답"을 송신한다 (S23). "초기 콘텍스트 셋업 응답"은 eNB (21) 에 설정될 IP 어드레스 #C 및 TEID-Q를 포함한다.
다음에, 콤보 노드 (FC (24)) 는 라우터 (31) 로 "라우팅 정책 업데이트"를 송신한다. "라우팅 정책 업데이트"는, 목적지 IP 어드레스로서 IP 어드레스 #A가 설정되고 TEID-N이 설정된 데이터가 송신되는 경우, 목적지 IP 어드레스를 IP 어드레스 #C로 변경하고 TEID를 TEID-Q로 변경하여 데이터를 전송하는 것을 규정하고 있다. 송신된 라우팅 정책이 반영되면, 라우터 (31) 는 콤보 노드 (FC (24)) 로 "라우팅 정책 업데이트 ack"를 송신한다 (S25).
이상 설명한 것처럼, 본 발명의 제 1의 예시적인 실시형태에 따른 콤보 노드를 이용함으로써, 라우터들 (22 및 31) 에서의 라우팅 정책의 변경 처리가 UE의 어태치 절차에 포함될 수 있다. 즉, 어태치 절차에서, 라우터들 (22 및 31) 이 eNB (21) 및 PGW (32) 의 IP 어드레스들 및 TEID들을 통지 받는 경우, 콤보 노드 (FC (24)) 는 라우터 (22 및 31) 에 대해 pSGW (25) 로 주소지정된 데이터를 PGW (32) 또는 eNB (21) 로 직접 전송시키도록 라우팅 정책을 변경할 수 있다.
또한, MME (23), FC (24), 및 pSGW (25) 를 동일한 장치로서 실현하거나 또는 MME (23), FC (24), 및 pSGW (25) 를 서로 제휴하여 동작시킴으로써, MME (23) 와 pSGW (25) 사이에 송수신되는 신호들이 생략될 수 있다. 예를 들면, MME (23) 가 eNB (21) 로부터 DL 트래픽을 수신하기 위한 어드레스 정보 (IP 어드레스 및 TEID) 를 취득하는 경우, 취득한 정보를 pSGW (25) 에 통지하는 신호가 생략될 수 있다. 예를 들면, 생략될 신호로서, 3GPP 기술 사양서에 규정되어 있는 어태치 절차에서의 "베어러 수정 요구" 및 "베어러 수정 응답"이 있다.
다음에, 도 6 및 도 7에서의 경우들과는 상이한 경로 제어 처리의 흐름이 도 8을 이용하여 설명될 것이다. 먼저, UE는 외부 네트워크의 서비스 서버 (33) 에 접속하기 위해 콤보 노드 (MME (23)) 로 "PDN 접속 요구 (Connectivity Request) "을 송신한다 (S31). "PDN 접속 요구"는 APN에 관한 정보를 포함한다.
스텝들 S32~S42는 도 6에서의 스텝들 S15~S21 및 도 7에서의 스텝들 S22~S25와 동일하기 때문에, 스텝들 S32~S42의 상세한 설명은 생략될 것이다.
(제 2의 예시적인 실시형태)
다음에, 핸드오버시의 경로 제어 처리의 흐름이 도 9를 이용하여 설명될 것이다. 도 9는 S1을 이용한 핸드오버시 (S1 기반의 HO) 의 경로 제어 처리의 흐름에 대해 예시한다. S1은 eNB와 MME 사이의 인터페이스이다. 도 9에서, eNB (21) 는 소스 eNB (Source eNB) 이고, eNB (51) 는 목표 eNB (Target eNB) 이다.
먼저, eNB (21) 는 콤보 노드 (MME (23)) 로 "핸드오버 필요 (Handover required) "를 송신한다 (S51). 다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 는 목표 eNB인 eNB51로 "핸드오버 요구"를 송신한다 (S52). "핸드오버 요구"는 pSGW (25) 에 설정된 IP 어드레스 #A 및 TEID-P 정보를 포함한다. 다음에, eNB (51) 은 콤보 노드 (MME (23)) 로 "핸드오버 요구 ack"를 송신한다 (S53). "핸드오버 요구 ack"는 eNB (51) 에 설정된 IP 어드레스 #D 및 TEID-R 정보를 포함한다.
eNB (51) 에 접속된 라우터가 라우터 (22) 와는 상이한 라우터 (52) 인 경우, 콤보 노드 (FC (24)) 는 라우터 (52) 로 "라우팅 정책 업데이트"를 송신한다 (S54). "라우팅 정책 업데이트"는, 목적지 IP 어드레스로서 IP 어드레스 #A가 설정되고 TEID-P가 설정된 데이터가 송신되는 경우, 목적지 IP 어드레스를 IP 어드레스 #B로 변경하고 TEID를 TEID-O로 변경하여 데이터를 전송하는 것을 규정하고 있다. 송신된 라우팅 정책이 반영되면, 라우터 (52) 는 콤보 노드 (FC (24)) 로 "라우팅 정책 업데이트 ack"를 송신한다 (S55).
다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 는, 핸드오버의 실행을 지시하기 위해 eNB (21) 로 "핸드오버 커맨드"를 송신한다 (S56). 또한, eNB (21) 는 UE로 "핸드오버 커맨드"를 송신한다 (S57).
다음에, eNB (51) 에 의해 관리되는 영역으로 UE가 핸드오버되었음을 콤보 노드 (MME (23)) 에 통지하기 위해서, eNB (51) 는 콤보 노드 (MME (23)) 로 "핸드오버 통지"를 송신한다 (S58). 다음에, 콤보 노드 (FC (24)) 는 라우터 (31) 로 "라우팅 정책 업데이트"를 송신한다 (S59). "라우팅 정책 업데이트"는, 목적지 IP 어드레스로서 IP 어드레스 #A가 설정되고 TEID-N이 설정된 데이터가 송신되는 경우, 목적지 IP 어드레스를 IP 어드레스 #D로 변경하고 TEID를 TEID-R로 변경하여 데이터를 전송하는 것을 규정하고 있다. 송신된 라우팅 정책이 반영되면, 라우터 (31) 는 콤보 노드 (FC (24)) 로 "라우팅 정책 업데이트 ack"를 송신한다 (S60).
이상 설명한 것처럼, 도 9를 이용하여 설명된 경로 제어 처리의 흐름을 이용함으로써, UE가 머무는 eNB가 핸드오버에 의해 변경되는 경우에도, FC (24) 를 이용하여 라우터들 (31 및 52) 의 경로들을 제어함으로써 eNB (51) 와 PGW (32) 사이에 EPS 베어러가 설정될 수 있다.
다음에, MME가 변경되는 경우의 핸드오버시 (S1 기반의 HO MME 변경시) 의 경로 제어 처리 흐름이 도 10을 이용하여 설명될 것이다. 먼저, eNB (21) 는 콤보 노드 (MME (23)) 로 "핸드오버 필요"를 송신한다 (S61). 콤보 노드 (MME (23)) 가, 핸드 오버에 의해, UE의 관리를 다른 MME인 MME (53) 로 전송하는 경우, 콤보 노드 (MME (23)) 는 콤보 노드 (MME53) 로 "재배치 포워딩 요구 (Forward relocation request) "을 송신한다 (S62). "재배치 포워딩 요구"를 수신한 콤보 노드는, MME (53), FC (54), 및 pSGW (55) 가 동일 장치 장치로서 구성되는 장치이다. "재배치 포워딩 요구"는 오픈플로우 규칙을 포함한다. 오픈플로우 규칙은 라우터들 (22 및 31) 에 의해 적용되는 데이터 패킷의 제어 규칙이다. 예를 들면, 오픈플로우 규칙은 FC (24) 로부터 라우터들 (22 및 31) 로 송신된 라우팅 정책일 수도 있다.
스텝들 S63~S66은 도 9에서의 스텝들 S52~S55와 유사하기 때문에, 스텝들 S63~S66의 상세한 설명은 생략될 것이다. 스텝 S66 이후, 콤보 노드 (MME53) 는 콤보 노드 (MME (23)) 로 "재배치 포워딩 응답"을 송신한다 (S67).
스텝들 S68~S70은 도 9에서의 스텝들 S56~S58과 유사하기 때문에, 스텝들 S68~S70의 상세한 설명은 생략될 것이다. 스텝 S70 이후, 콤보 노드 (MME53) 는 콤보 노드 (MME (23)) 로 "재배치 포워딩 완료 통지 (Forward relocation complete Notification) "를 통지한다 (S71). 콤보 노드 (MME (23)) 는 콤보 노드 (MME53) 로 "재배치 포워딩 완료 Ack"를 송신한다 (S72). 스텝들 S73 및 S74는 도 9에서의 스텝들 S59 및 S60과 유사하기 때문에, 스텝들 S73 및 S74의 상세한 설명은 생략될 것이다.
다음에, X2 인터페이스를 이용한 핸드오버시 (X2 기반의 HO) 의 경로 제어 처리의 흐름이 도 11을 이용하여 설명될 것이다. X2 인터페이스는 3GPP에 의해 규정되어 있는 eNB들 간의 인터페이스이다. X2 기반의 HO에서, 소스 eNB인 eNB (21) 로 DL 트래픽이 송신되는 경우, DL 트래픽은 목표 eNB인 eNB (51) 로 송신된다. 이런 상태에서, eNB (51) 는 콤보 노드 (MME (23)) 로 "경로 전환 요구 (Path Switch request) "을 송신한다 (S81). "경로 전환 요구"는 eNB (51) 에 설정된 IP 어드레스 #D 및 TEID-R 정보를 포함한다. 다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 는 "경로 전환 요구"에 대한 응답 신호로서 eNB (51) 에 "경로 전환 요구 Ack"를 송신한다.
스텝들 S83 및 S84는 도 9에서의 스텝들 S54 및 S55와 유사하기 때문에, 스텝들 S83 및 S84의 상세한 설명은 생략될 것이다. 또한, 스텝들 S85 및 S86은 도 9에서의 스텝들 S59 및 S60과 유사하기 때문에, 스텝들 S85 및 S86의 상세한 설명은 생략될 것이다.
(제 3의 예시적인 실시형태)
다음에, UE가 아이들 상태로 전이하는 경우의 처리의 흐름이 도 12을 이용하여 설명될 것이다. 먼저, 예를 들면, UE의 아이들 상태로의 전이에 의해 통신 시스템과 UE 사이의 접속이 해제되면, eNB (21) 는 콤보 노드 (MME (23)) 로 "S1-AP:S1 UE 콘텍스트 해제 요구 (Context Release request) "를 송신한다 (S91). 다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 는 eNB (21) 로 "S1-AP:S1 UE 콘텍스트 해제 커맨드"를 송신한다 (S92). 다음에, eNB (21) 는 UE로 "RRC 접속 해제"를 송신한다 (S93). 다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 에 대해 UE와의 리소스의 해제를 통지하기 위해서, eNB (21) 는 콤보 노드 (MME (23)) 로 "S1-AP:S1 UE 콘텍스트 해제 완료"를 송신한다 (S94).
다음에, 콤보 노드 (FC (24)) 는 eNB (21) 로 "라우팅 정책 업데이트"를 송신한다 (S95). "라우팅 정책 업데이트"는 콤보 노드 (FC (24)) 로부터 라우터 (22) 로 송신된 라우팅 정책이 삭제될 것이라는 것을 규정하고 있다. 라우터 (22) 가 라우팅 정책을 삭제하면, 라우터 (22) 는 콤보 노드 (FC (24)) 로 "라우팅 정책 업데이트 ack"를 송신한다 (S96). 다음에, 콤보 노드 (FC (24)) 는 라우터 (31) 로 "라우팅 정책 업데이트"를 송신한다 (S97). "라우팅 정책 업데이트"는 콤보 노드 (FC (24)) 로부터 라우터 (31) 로 송신된 라우팅 정책이 삭제될 것이라는 것을 규정하고 있다. 라우터 (31) 가 라우팅 정책을 삭제한 이후, 라우터 (31) 는 콤보 노드 (FC (24)) 로 "라우팅 정책 업데이트 ack"를 송신한다 (S98).
이상 설명한 것처럼, 도 12에 도시된 처리를 실행함으로써, eNB (21) 로부터 송신된 "S1-AP:S1 UE 콘텍스트 해제 요구"를 콤보 노드가 수신하는 것이 가능하다. 콤보 노드에서, MME (23) 및 pSGW (25) 는 동일한 장치에 포함된다. 따라서, MME (23) 는 pSGW (25) 에 대해 베어러의 삭제를 요구하는 신호를 송신할 필요가 없어진다. 이에 따라, 통신 네트워크 상에서의 신호들의 수를 줄일 수 있다.
(제 4의 실시형태)
다음에, 외부 네트워크로부터 UE에 대해 DL 트래픽이 도달할 때의 NW 개시된 서비스 요구 (NW initiated Service Request) 처리의 흐름이 도 13을 이용하여 설명될 것이다. 먼저, 콤보 노드 (MME (23) 및 pSGW (25)) 는 PGW (32) 로부터 다운링크 유저 데이터 또는 단말로 송신이 필요한 제어 신호를 수신한다. (S101). 다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 는 eNB (21) 로 페이징 신호를 송신한다 (S102). 또한, eNB (21) 도 UE로 페이징 신호를 송신한다 (S103).
다음에, UE는 콤보 노드 (MME (23)) 로 "서비스 요구"를 송신한다 (S104). 관련 노드에서, UE의 인증과 같은 처리가 실행된다 (S105). 다음에, 콤보 노드 (FC (24)) 는 라우터 (22) 로 "라우팅 정책 업데이트"를 송신한다 (S106). "라우팅 정책 업데이트"는, 목적지 IP 어드레스로서 IP 어드레스 #A가 설정되고 TEID-P가 설정된 데이터가 송신되는 경우, 목적지 IP 어드레스를 IP 어드레스 #B로 변경하고 TEID를 TEID-O로 변경하여 데이터를 전송하는 것을 규정하고 있다. 송신된 라우팅 정책이 반영되면, 라우터 (22) 는 콤보 노드 (FC (24)) 로 "라우팅 정책 업데이트 ack"를 송신한다 (S107).
다음에, 콤보 노드 (MME (23)) 는 eNB (21) 로 "S1-AP:초기 콘텍스트 셋업 요구 (Initial Context Setup Request) "를 송신한다. "S1-AP:초기 콘텍스트 셋업 요구"는 pSGW (25) 에 설정되어 있는 IP 어드레스 #A 및 TEID-P 정보를 포함한다. 다음에, eNB (21) 는 UE로 "라디오 베어러 확립 (Radio bearer establishment) "을 송신한다 (S109).
다음에, eNB는 콤보 노드 (MME (23)) 로 "S1-AP:초기 콘텍스트 셋업 완료"를 송신한다 (S110). "S1-AP:초기; 콘텍스트 셋업 완료"는 eNB (21) 에 설정되어 있는 IP 어드레스 #C 및 TEID-Q 정보를 포함한다. 스텝들 S111 및 S112는 도 8에서의 스텝들 S41 및 S42와 유사하기 때문에, 스텝들 S111 및 S112의 상세한 설명은 생략될 것이다.
본 발명은 상기 예시적인 실시형태로 국한되지 않으며, 취지를 일탈하지 않으면서 적절히 변경들이 이루어질 수 있음을 주목하라.
예시적인 실시형태를 참조로 본 발명이 설명되었지만, 본 발명은 상기에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 구성들과 세부사항들에 대해, 당업자에게 명백한 다양한 변경들이 이루어질 수 있다.
본 출원은 2012년 4월 27일에 일본특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-102742호를 기초로 하는 우선권을 주장하는데, 그 전체 내용은 참조에 의해 본원에 통합된다.
11: 데이터 전송 장치 12: 게이트웨이
13: 경로 제어 장치 14: 가상 중계 장치
20: RAN 21: eNB
22: 라우터 23: MME
24: FC 25: pSGW
30: EPC 31: 라우터
32: PGW 33: 서비스 서버
41: RNC 42: SGSN
51: eNB 52: 라우터
53: MME 54: FC
55: pSGW

Claims (11)

  1. 통신 네트워크를 위한 라우팅 방법으로서,
    가상화된 제 1 통신 장치를 향하여 송신된 데이터를, 상기 제 1 통신 장치로 전송하지 않고, 가상화되어 있지 않은 제 2 통신 장치로 전송하는 라우팅 방법.
  2. 제 1 항에 기재된 라우팅 방법으로서,
    목적지 어드레스와 전송 목적지의 통신 장치를 대응시킨 테이블을 변경함으로써, 상기 데이터를 상기 제 2 통신 장치로 전송하는 라우팅 방법.
  3. 제 1 항에 기재된 라우팅 방법으로서,
    상기 제 1 통신 장치로 설정된 상기 데이터의 목적지 어드레스를, 상기 제 2 통신 장치로 변경함으로써, 상기 데이터를 상기 제 2 통신 장치로 전송하는 라우팅 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 라우팅 방법으로서,
    상기 데이터가 전송되는 상기 제 2 통신 장치는, 상기 제 1 통신 장치의 기능을 구비하고 있는 라우팅 방법.
  5. 통신 네트워크의 경로를 제어하는 경로 제어 장치로서,
    가상화된 제 1 통신 장치를 향하여 송신된 데이터를, 상기 제 1 통신 장치로 전송하지 않고, 가상화되어 있지 않은 제 2 통신 장치로 전송하도록 제어하는 수단을 구비하는 경로 제어 장치.
  6. 제 5 항에 기재된 경로 제어 장치로서,
    목적지 어드레스와 전송 목적지의 통신 장치를 대응시킨 테이블을 변경하는 수단을 구비하는 경로 제어 장치.
  7. 제 5 항에 기재된 경로 제어 장치로서,
    제 1 통신 장치로 설정된 상기 데이터의 목적지 어드레스를, 상기 제 2 통신 장치로 변경하는 수단을 구비하는 경로 제어 장치.
  8. 통신 시스템으로서,
    데이터 전송 장치와,
    가상화된 데이터 중계 장치와,
    상기 데이터 전송 장치와 상기 데이터 중계 장치를 통하여 데이터의 전송을 실시하는 데이터 처리 장치와,
    통신 네트워크의 경로를 제어하는 경로 제어 장치를 구비하고,
    상기 경로 제어 장치가, 상기 데이터 전송 장치로부터, 상기 데이터 중계 장치를 통하지 않고, 상기 데이터 처리 장치로, 데이터를 전송하도록 제어하는 통신 시스템.
  9. 제 8 항에 기재된 통신 시스템으로서,
    상기 경로 제어 장치가, 목적지 어드레스와 전송 목적지의 통신 장치를 대응시킨 테이블을 변경하고,
    상기 데이터 전송 장치가, 상기 데이터를 상기 데이터 중계 장치로 전송하지 않고, 상기 데이터 처리 장치로 전송하는 통신 시스템.
  10. 제 8 항에 기재된 통신 시스템으로서,
    상기 경로 제어 장치가, 상기 데이터 중계 장치로 설정된 상기 데이터의 목적지 어드레스를, 상기 데이터 처리 장치로 변경하고,
    상기 데이터 전송 장치가, 상기 데이터를 상기 데이터 중계 장치로 전송하지 않고,상기 데이터 처리 장치로 전송하는 통신 시스템.
  11. 제 8 항 내지 10 항 중 어느 한 항에 기재된 통신 시스템으로서,
    상기 데이터가 전송되는 상기 데이터 처리 장치는, 상기 데이터 중계 장치의 기능을 구비하고 있는 통신 시스템.
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