KR20160048079A - 모바일 소프트웨어 정의 네트워크 - Google Patents

Abstract

소프트웨어 정의 네트워크(400)에서 데이터를 관리하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 상기 장치는 상기 소프트웨어 정의 네트워크(400)에서 복수의 네트워크 장치들(404,406,412)로부터 소스 노드(502a) 및 타겟 노드(502b)와 관련된 제어 정보를 수신하도록 구성된다. 상기 장치는 또한 상기 제어 정보에 기초하여 상기 소스 노드(502a) 및 타겟 노드(502b) 간의 데이터 전달을 위한 경로(510-522)를 식별하도록 구성된다. 상기 장치는 또한 상기 경로에 따라 복수의 네트워크 장치들로 데이터 전달을 요청하도록 구성된다. 상기 소스 노드(502a) 또는 상기 타겟 노드(502b)는 사용자 장치(UE: user equipment, 300) 및 기지국(404)을 포함하는 셀 사이트 노드(474) 중 적어도 하나가 될 수 있다.

Description

모바일 소프트웨어 정의 네트워크{MOBILE SOFTWARE DEFINED NETWORKING}

본 발명은 일반적으로 모바일 소프트웨어 정의 네트워크(MobiSDN: mobile software defined network)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 모바일 소프트웨어 정의 네트워크에서 스마트 에지 제어기(smart edge controller)에 관한 것이다.

셀룰러 네트워크들은 eNB(evolved NodeB)로 지칭되는 기지국(base station)과 UE(User Equipment, 사용자 장치)로 지칭되는 이동국(mobile station)의 무선 인터페이스를 동작시키는 무선 접속 네트워크(RAN: Radio Access Network), 및 패킷이 인터넷으로 가기 전 기지국 후에 처리되는 패킷을 동작시키는 향상된 패킷 코어(EPC: Evolved Packet Core) 네트워크로 구성된다. 여기에서, 기지국은 하나 이상의 다중 셀들로 구성될 수 있다. 폭발적으로 증가하고 있는 무선 데이터에 대한 요구는 오늘날 RAN 및 EPC이 직면한 도전으로 자리 잡고 있으며, 이는 RAN 및 EPC 양자 모두의 한계이다.

무선 데이터 트래픽의 요구는 폭발적으로 증가하고 있다. 그러는 동안, 운영자들은 최적의 네트워크 관리를 위한 그들의 가장 큰 문제 중에 하나에 직면하였다. 스마트폰들 및 태블릿 컴퓨터들의 인기가 증가하면서 무선 네트워크들도 커다란 부담을 안게 되었다. 하지만, 모바일 어플리케이션들에서의 엄청난 혁신에도 불구하고, 셀룰러 네트워크들에서와 같은 무선 네트워크 기반 시설은 상당히 불안정하다.

P-GW에서 모니터링, 접속 제어 및 QoS(quality-of-service) 기능과 같은 데이터 평면 기능들을 집중화하는 것은 확장성에 대한 도전을 가져온다. 이는 장비를 매우 고가(예컨대, 시스코 P-GW에 대하여 6백만 달러 이상)로 만든다. 셀룰러 인터넷 경계에서 데이터 평면 기능들의 집중화는 동일한 셀룰러 네트워크상에서 사용자 간의 트래픽을 비롯하여, 모든 트래픽을 P-GW를 통하도록 강제한다. 이는 셀룰러 네트워크 내에서 유명 콘텐츠를 호스팅하는 데에 어려움을 준다. 추가로, 네트워크 장비는 벤더(vendor)에 특정된 설정 인터페이스를 가지며, 수많은 조율 가능한 파라미터들(예컨대, 기지국을 위한 몇 천개의 파라미터들)과 복잡한 제어 평면 프로토콜들을 통하여 통신한다. 이에 따라, 캐리어들(carriers)은 혁신적인 서비스를 창출하기 위한 능력이 거의 없이, 그들 네트워크들의 운영상에 (기껏 해야) 간접 제어를 가질 뿐이다.

하나 이상의 실시예들이 소프트웨어 정의 네트워크에서 데이터를 관리하기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 메모리 요소 및 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 상기 소프트웨어 정의 네트워크에서 복수의 네트워크 장치들로부터 소스 노드 및 타겟 노드와 관련된 제어 정보를 수신하도록 구성된다. 또한, 상기 제어기는 상기 제어 정보에 기초하여 상기 소스 노드 및 타겟 노드 간의 데이터 전달을 위한 경로를 식별하도록 구성된다. 또한, 상기 제어기는 상기 경로에 따라 복수의 네트워크 장치들로 데이터 전달을 요청하도록 구성된다. 상기 소스 노드 또는 상기 타겟 노드는 사용자 장치(UE: user equipment) 및 기지국을 포함하는 셀 사이트 노드 중 적어도 하나가 될 수 있다.

하나 이상의 실시예들이 소프트웨어 정의 네트워크에서 데이터를 관리하기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 기지국, 셀 사이트 서버 및 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 소스 노드로부터 데이터 패킷들을 수신하도록 구성된다. 또한, 상기 제어기는 제어 정보를 식별하기 위하여 상기 데이터 패킷들에 대하여 정밀 패킷 검사를 수행하도록 구성된다. 또한, 상기 제어기는 소프트웨어 정의 네트워크에서 에지 제어기로 제어 정보를 전송하도록 구성된다. 그리고 상기 제어기는 상기 에지 제어기로부터 경로 정보를 수신하도록 구성된다. 또한, 상기 제어기는 상기 경로 정보를 기초로 하여 상기 데이터 패킷들을 전달하도록 구성된다.

하나 이상의 실시예들이 소프트웨어 정의 네트워크에서 데이터를 관리하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 소프트웨어 정의 네트워크에서 복수의 네트워크 장치들로부터 소스 노드 및 타겟 노드로 관련된 제어 정보를 수신하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 제어 정보에 기초하여 상기 소스 노드 및 타겟 노드 간의 데이터 전달을 위한 경로를 식별하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 경로에 따라 복수의 네트워크 장치들로 데이터 전달을 요청하는 단계를 포함한다. 상기 소스 노드 또는 상기 타겟 노드는 사용자 장치(UE: user equipment) 및 기지국을 포함하는 셀 사이트 노드 중 적어도 하나가 될 수 있다.

하나 이상의 실시예들이 소프트웨어 정의 네트워크에서 데이터를 관리하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 소스 노드로부터 데이터 패킷들을 수신하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 제어 정보를 식별하기 위하여 상기 데이터 패킷들에 대하여 정밀 패킷 검사를 수행하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 소프트웨어 정의 네트워크에서 에지 제어기로 제어 정보를 전송하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 에지 제어기로부터 경로 정보를 수신하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 경로 정보를 기초로 하여 상기 데이터 패킷들을 전달하는 단계를 포함한다.

아래와 같은 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 특허 문헌 전체에 걸쳐 사용된 단어들과 구문들의 일부에 대한 정의에 대하여 설명하는 것이 좋을 것이다. 용어 “포함한다(include)” 및 “구비한다(comprise)”는 그것으로부터 파생된 것과 더불어, 제한 없이 포함됨을 의미한다. 용어 “또는(or)”은 및/또는(and/or)의 의미를 포함할 수 있다. 구문들 “그것과 관련된(associated with)” 및 “그것과 함께 관련된(associated therewith)”은 그로부터 파생된 것들과 함께 포함하다(include), 그 안에 포함되다(be included within), 서로 연결하다(interconnect with), 함유하다(contain), 내에 들어있다(be contained within), 무엇에 또는 무엇과 연결하다(connect to or with), 무엇에 또는 무엇과 결합하다(couple to or with), 무엇과 통신할 수 있는(be communicable with), 무엇에 협력하다(cooperate with), 끼워 넣다(interleave), 나란히 놓다(juxtapose), 무엇에 근사하다(be proximate to), 그것과 또는 그것에 대하여 경계를 이루다(be bound to or with), 가지다(have), 무엇의 특성을 가지다(have a property of) 등의 의미가 될 수 있다. 용어 “제어기(controller)”는 적어도 하나의 동작을 제어하는 어떤 장치, 시스템 또는 그것들의 일부를 의미한다. 그러한 제어기는 하드웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 어떤 개별 제어기에 관련된 기능은 국부적이거나 또는 원격으로, 중앙 집중되거나 또는 분산될 수 있다. 단어들 및 구문들에 대한 정의들은 이 특허 문헌 전체에 걸쳐 제공되며, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 많은 경우에, 그렇지 않다면 대부분의 경우에, 상기 정의들이 그러한 단어들과 구문들의 이후 사용에 뿐만 아니라 이전의 사용에도 적용됨을 이해할 수 있을 것이다.

본 개시와 그 장점들에 대한 보다 명확한 이해를 위하여, 첨부된 도면들과 함께 이하에서 상세한 설명이 언급될 것이다. 도면에서 동일한 참조 번호들은 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RAN(Radio Access Network) 및 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크로 구성되는 셀룰러 네트워크의 아키텍처의 개요를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클라이언트 장치를 도시한다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN(400)의 도면을 도시한다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 제어기(410)의 블록도를 도시한다.
도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 스위치(435)의 블록도를 도시한다.
도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 셀 사이트(eNB) 서버(442)의 블록도를 도시한다.
도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 능력을 가지는 (셀 사이트 노드로도 지칭되는) 셀 사이트(eNB)(474)의 블록도를 도시한다.
도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 에지 제어기로서 MobiSDN 능력을 가지는 (셀 사이트 노드로도 지칭되는) 셀 사이트(eNB)(480)의 블록도를 도시한다.
도 4g는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 네트워크(481)의 블록도를 도시한다.
도 4h는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 네트워크(482)의 블록도를 도시한다.
도 4i는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 네트워크(483)의 블록도를 도시한다.
도 4j는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 네트워크(484)의 블록도를 도시한다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN(500A)의 블록도를 도시한다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN(500B)의 블록도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 CDN 및 실시간 어플리케이션을 위한 스마트 오버레이 네트워크(600)의 도면을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 콘텐츠 제공 대기시간을 감소시키기 위하여 에지 서버를 이용하는 시스템을 도시한다.
도 8은 CDN을 위한 MobiSDN를 이용하는 시스템을 도시한다. 여기에서, 에지 노드(eNB 또는 WiFi 등)는 본 발명의 실시예에 따른 콘텐츠를 편성할 수 있다.
도 9는 CDN을 위한 MobiSDN를 이용하는 시스템을 도시한다. 여기에서, 캐시 서버는 본 발명의 실시예에 따른 콘텐츠를 편성할 수 있다.
도 10은 CDN을 위한 MobiSDN를 이용하는 시퀀스 흐름을 도시한다. 여기에서, 캐시 서버는 본 발명의 실시예에 따른 콘텐츠를 편성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 UE가 핸드오버를 할 때 CDN을 위한 MobiSDN를 이용하는 시스템을 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 UE가 핸드오버를 할 때 CDN을 위한 MobiSDN를 이용하는 시퀀스 흐름을 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 QoE 관리 시스템 및 콘텐츠 분배 제어기를 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 시각적 검색 대기시간을 감소시키기 위하여 에지 서버를 이용하기 위한 MobiSDN을 이용하는 시스템을 도시한다.
도 15는 시각적 검색을 위한 MobiSDN을 이용하는 시스템을 도시한다. 여기에서, 에지 노드(eNB, 또는 WiFi 등)는 본 발명의 실시예에 따라 검색을 조정할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 시각적 검색을 위하여 MobiSDN을 이용하는 시스템을 도시한다. 여기에서, 시각적 검색 서버는 본 발명의 실시예에 따른 검색을 조정할 수 있다.
도 17은 시각적 검색을 위하여 MobiSDN을 이용하는 시퀀스 흐름을 도시한다. 여기에서, 시각적 검색 서버는 본 발명의 실시예에 따른 검색을 조정할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 UE가 핸드오버 할 때, 시각적 검색을 위하여 MobiSDN을 이용하는 시퀀스 흐름을 도시한다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 QoE 관리 시스템 및 증강 현실(augmented reality) 제어기를 도시한다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시스템을 도시한다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 셀 사이트 SDN 제어기를 가지는 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시퀀스 흐름을 도시한다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 온라인 게임을 위한 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시스템을 도시한다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 셀 사이트 SDN 제어기를 가지는 온라인 게임을 위한 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시퀀스 흐름을 도시한다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 지역화된 서비스를 위한 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시스템을 도시한다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 셀 사이트 SDN 제어기를 가지는 지역화된 서비스를 위한 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시퀀스 흐름을 도시한다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 SDN 스위치들을 통하여 eNB로부터 WiFi 노드로 UE 핸드오버 및 어느 하나의 eNB로부터 다른 eNB로의 UE 핸드오버를 가지는 MobiSDN를 이용하는 시스템을 도시한다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 SDN 스위치들을 통하여 Node1로부터 Node2로 UE 핸드오버의 시퀀스 흐름을 도시한다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 SDN 기반 연결 제어기의 시스템을 도시한다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 분석의 시스템을 도시한다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 SDN을 가지는 캐싱을 위한 시스템을 도시한다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 SDN을 가지는 캐싱을 위한 시스템(3100)을 도시한다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 프로토콜 스택(3200)을 도시한다.

본 특허 문헌에서 본 발명의 원리들을 설명하기 위하여 사용된 다양한 실시예들 및 아래에서 논의되는, 도 1 내지 도 32는 단지 설명하기 위한 형태로 사용되었으며, 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위한 어떠한 방법으로 해석되어서는 안 된다. 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 원리들이 임의로 적합하게 적용된 통신 시스템 또는 방법에서도 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RAN(Radio Access Network) 및 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크로 구성되는 셀룰러 네트워크의 아키텍처의 개요(100)를 도시한다. RAN은 eNB(evolved NodeB)로 지칭되는 기지국 및 UE(User Equipment)로 지칭되는 이동국의 무선 인터페이스를 주로 다룬다. 여기에서, eNB는 하나 또는 복수의 셀들로 구성될 수 있다. EPC는 eNB 이후 패킷이 인터넷으로 가기 전에 패킷 처리를 주로 다룬다.

RAN 및 EPC는 S 인터페이스, 주로 S1인터페이스를 통하여 인터페이스 된다. 도 1에서, X2는 주로 eNB들 간의 또는 전송 포인트(TP: transmit point) 및 eNB 간의 인터페이스이다. S1은 RAN 및 EPC 간의 인터페이스이다(S1-c는 S1 인터페이스 제어 평면을 나타내며, 이는 제어 경로를 위한 것이다. S1-u는 S1 인터페이스 사용자 평면을 나타내며, 이는 데이터 경로를 위한 것이다). S5는 게이트웨이들 간, 또는 HeNB(home eNB)와 HeNB 게이트웨이 간의 인터페이스이다.

일 실시예에 있어서, RAN은 동종의 네트워크들을 배치할 수 있다. 다른 크기들을 가지는 셀들은 다중 티어 배치(multi-tier deployment) 또는 다중 티어 네트워크(multi-tier network)로 지칭되는 계층 네트워크 배치에서 사용될 수 있다. 여기에서, 각 티어는 임의의 크기의 셀들 중 어느 하나의 형식을 위한 것이 될 수 있다. 이들 셀들을 제어하는 eNB의 형식 및 위치는 다중 티어 배치의 가격 및 성능을 결정하는 데에 있어 중요한 역할을 할 것이다. 예를 들면, HeNB(home eNB)들을 이용하는 실내 펨토셀(femto-cell) 배치는 기존의 백홀(back-haul)을 이용할 수 있다. 그렇게 함으로써, 그러한 배치들의 가격을 상당히 낮출 수 있다. 피코 eNB를 통한 실외 피코셀(pico-cell) 배치와 함께, 운영자는 백홀 능력치를 제공하고, 보다 심각한 스펙트럼 재사용 도전들을 관리하는 것이 필요할 것이다. 다른 배치 모델들은 다른 관리 능력 및 신뢰도 요구 사항이 부여될 수 있는 실내 사업 또는 실외 캠퍼스를 관장한다.

도 1의 RAN 부분은 매크로/마이크로 eNB, 피코 eNB 및 펨토셀/HeNB를 가지는 예시적인 동종의 네트워크를 도시한다. 도 1에 보인 동종의 네트워크를 위하여, 피코 eNB는 매크로 eNB보다 작은 전송 전력을 가지며, 이러한 이유로, 매크로 eNB보다 작은 커버리지를 가진다. 다른 한편으로는, HeNB는 피코 eNB보다 작은 전송 전력을 가질 수 있다. 전송 포인트(TP: transmit point)에 의해 형성되는 셀은 eNB에 속할 수 있다. 피코 셀은 전형적으로 운영자들에 의해 매크로/마이크로 셀들과 함께 관리된다. X2의 인터페이스는 eNB들, HeNB들 및 전송 포인트(TP)들 간의 통신을 위하여 사용될 수 있다. 모든 종류의 eNB들은 사용자 평면(또는 데이터 평면)을 위하여 EPC에서 S-GW(Service GateWay)로 연결될 수 있고, 제어 평면을 위하여 EPC에서 MME(Mobility Management Entity)로 연결된다. HeNB를 위하여, 이는 또한 HeNB 게이트웨이를 통하여 S-GW 및 MME로 연결될 수 있다. 도 1은 단순화를 위하여 릴레이 eNB를 포함하지 않는다는 점에 유의하여야 한다. 릴레이 eNB는 유선 백홀을 가지지 않는 eNB가 릴레이 eNB를 통하여 EPC로 연결할 수 있는 경우에 포함될 수 있다.

피코 셀의 커버리지 영역은 이의 전송 파워에 의해 제한될 뿐만 아니라, 다른 셀들로부터의 셀간 간섭(inter-cell interference)에 의해서도 상당히 제한된다. 그러므로 셀 선택 기준은 오직 레퍼런스 신호 수신 전력(RSRP: reference signal received power)과 같은, 하향링크 UE 측정치들을 기초로 하며, 오직 인접해 있는 UE들이 결국 피코 eNB에 의해 서비스된다. 작은 셀들의 더 높은 배치 밀도로 인해, 피코 셀들의 수신 범위의 확장, 즉 높은 배치 밀도의 이득을 취하기 위하여 더 많은 UE들이 작은 셀들과 연결할 수 있도록 하기 위한 매크로 셀들로부터 피코 셀들로의 오프로딩에 도움이 된다. 이는 셀 범위 확장(RE: range expansion)을 통하여 이루어질 수 있다. 셀 범위 확장을 위한 접근법들 중 하나는 X dB의 UE 측정치에 대한 셀 특정 바이어스는 이에 대한 연결을 돕기 위하여 피코 eNB에 적용된다. 이러한 방법으로, 보다 많은 UE들이 매크로 eNB들 대신 피코 eNB들에 연결되도록 하게 될 것이다. 뿐만 아니라, 시간 도메인 셀간 간섭 협동 기술들은 서빙 피코 셀의 에지에서 서비스되는 피코 사용자들을 위하여, 예컨대 매크로 셀로부터 피코 셀로 트래픽 오프로딩을 위하여 사용될 수도 있다.

멀티 티어들에 걸친 스펙트럼 할당은 계층적 구조의 배치 및 사용의 측면이다. 사용된 스펙트럼에 따라, 멀티 티어 셀 배치들은 다음의 경우들에 대하여 가능하다.

다중 캐리어 경우에 있어서, 다중 티어 셀들은 다중 캐리어들에 대하여 배치된다. 다중 캐리어들이 이용 가능할 때, 선택들은 유연한 셀 배치를 할 수 있게 하도록 만들어질 수 있다. 예를 들면, 매크로 셀 및 작은 셀들은, 조인트 캐리어 및 전력 할당/선택이 셀간 간섭에 대하여 더 나은 관리를 받는 동안, 별개의 캐리어들 또는 동일한 세트의 캐리어들 상에 배치될 수 있다. 단일 캐리어 경우에 있어서, 다중 티어 셀들은 단일 캐리어 상에 배치된다. 이는 동일 채널 배치(co-channel deployment)로 칭해지기도 한다.

CA(carrier aggregation) 및 CoMP(Coordinated Multi-Point)와 같은 기술은 리소스 관리에 대하여 적용할 수 있다. 시간 도메인에서 뮤팅(Muting) 또한 적용할 수 있다. CoMP 전송은 더 높은 시스템 성능을 달성하기 위하여 다중 포인트들로부터 합동 전송과 같은 다중 셀들 간 전송을 조합하기 위하여 사용될 수 있다.

UE는 CA 경우, 또는 CoMP의 경우에서와 같이, 다중 셀들에 연결될 수 있다. UE는 이중 연결 경우에서와 같이, 하나 이상의 eNB들에 동시에 연결될 수 있다. UE가 연결되는 공동 셀들, 셀들 또는 eNB들은 이상적인 백홀 또는 비이상적인 백홀을 가질 수 있다.

셀룰러 네트워크들은 eNB들을 IP 네트워크 장비를 이용하여 인터넷에 연결한다. EPC에서 개체들의 설명 및 그들이 각각 다른 것들과 연결되는 방법이 도 1의 EPC 부분에 도시된다.

데이터 평면 또는 사용자 평면을 위하여, eNB로부터 트래픽은 터널 상의 S-GW(Serving GateWay)를 통하여 간다. S-GW는 사용자가 어느 하나의 기지국으로부터 다른 기지국으로 이동할 때, 끊김 없는 통신을 가능하게 하는 로컬 이동성 앵커로써 서비스한다. S-GW는 사용자의 위치에서 주파수 변경을 처리해야 하며, 사용자들은 사용자 그들이 이동할 때 그들의 IP 주소를 유지하기 때문에 많은 양의 상태를 저장해야 한다. S-GW는 P-GW로 트래픽을 터널링(tunnel: 직접 전달)한다. P-GW는 QoS(quality-of-service) 정책을 강제하고, 과금을 수행하기 위하여 트래픽을 모니터한다. P-GW는 또한 인터넷 및 다른 셀룰러 데이터 네트워크들에 연결하며, 원치 않는 트래픽을 차단하는 방화벽으로 동작한다. P-GW에서 정책들은 사용자가 로밍하는지 여부, 사용자 장치의 속성들, 서비스 연결에서 사용 제한, 시청 규제 등을 기초로 하여 매우 세부적이 될 수 있다.

데이터 평면 기능들 외에, eNB, S-GW 및 P-GW는 또한 몇 가지 제어 평면 프로토콜에 기여한다. MME와 합동으로, 그들은 이동성, 예컨대 위치 업데이트, 페이징 및 핸드오프(handoff)에 더하여, 세션 설정, 해체(teardown), 대역 재설정을 처리하기 위하여 한 홉씩(hop-by-hop) 시그널링을 수행한다. 예를 들면, 전용 세션 설정(예컨대, VoIP 호를 위하여)을 위한 UE의 요청에 대응하여, P-GW는 QoS 및 다른 세션 정보(예컨대, TCP/IP 5-터플(5-tuple))를 S-GW로 전송한다. S-GW는 차례로 그 정보를 MME로 전달한다. 그러면, MME는 eNB에게 무선 리소스를 할당하도록 요청하고, UE에 대한 연결을 수립한다. UE의 핸드오프 동안, 소스 eNB는 핸드오프 요청을 타겟 eNB로 전송한다. 긍정 응답(acknowledgement)을 수신한 후, 소스 eNB는 UE 상태(예컨대, 버퍼링된 패킷들)를 타겟 eNB로 전달한다. 타겟 eNB는 또한 MME에 UE가 변경된 셀들을 가지고 있고, 이전 eNB에 리소스들을 해제하도록 알린다.

S-GW 및 P-GW는 또한 라우팅 프로토콜에 포함된다. PCRF(Policy Control and Charging Function)는 P-GW에서 흐름 기반 과금(flow-based charging)을 관리한다. PCRF는 제어 인터페이스를 통하여 P-GW에 연결된다. PCRF는 또한 사용자의 가입자 프로파일(subscription profile)을 기반으로 각 트래픽 흐름을 어떻게 취급할지를 결정하는 QoS 허가(QoS 클래스 식별자 및 비트 레이트)를 제공한다. QoS 정책들은 예컨대, 현재(time of day)를 기초로 동적(dynamic)이 될 수 있다. 이는 반드시 P-GW에서 강제되어야 한다. 홈 가입자 서버(HSS: Home Subscriber Server)는 QoS 프로파일, 로밍에 대한 임의의 접속 제한 및 연관된 MME와 같은, 각 사용자의 가입 정보(가입자 정보)를 포함한다. HSS는 제어 인터페이스를 통하여 MME와 연결된다. 셀 혼잡의 시간에, 기지국은 P-GW와 협력해서, 그들의 프로파일들에 따라 가입자들에 대하여 허용되는 최대 레이트를 낮춘다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 시스템(200)을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(200)은 적어도 하나의 프로세싱 장치(210), 적어도 하나의 스토리지 장치(215), 적어도 하나의 통신 유닛(220) 및 적어도 하나의 입출력(I/O: input/output) 유닛(225) 사이의 통신을 지원하는, 버스 시스템(205)을 포함한다.

프로세싱 장치(210)는 메모리(230)에 로드될 수 있는 명령들을 실행한다. 프로세싱 장치(210)는 임의의 적합한 수(들) 및 형식(들)의 프로세서들 또는 임의의 적합한 방식의 다른 장치들을 포함할 수 있다. 프로세싱 장치(210)의 예시적인 형식들은 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, DSP(digital signal processors), FPGA(field programmable gate arrays), ASIC(application specific integrated circuits) 및 디스크리트(discreet) 회로들을 포함한다.

메모리(230) 및 영구적 스토리지(PS: persistent storage, 235)는 스토리지 장치(215)들의 예들이다. 이는 (데이터, 프로그램 코드 및/또는 임시 또는 영구 기반의 다른 적합한 정보와 같은) 정보의 회수를 용이하게 하고 저장할 수 있는 임의의 구조(들)를 나타낸다. 메모리(230)는 RAM(random access memory) 또는 임의의 다른 적합한 휘발성 혹은 비휘발성 스토리지 장치(들)를 나타낼 수 있다. 영구 스토리지(235)는 ROM(ready only memory), 하드드라이브(hard drive), 플래시 메모리 또는 광학 디스크와 같은, 데이터의 장기 저장을 지원하는 하나 이상의 컴포넌트 또는 장치들을 포함할 수 있다.

통신 유닛(220)은 다른 시스템들 또는 장치들과의 통신을 지원한다. 예를 들면, 통신 유닛(220)은 네트워크(102) 상에서 통신을 가능하게 하는 네트워크 인터페이스 카드 또는 무선 트랜시버를 포함할 수 있다. 통신 유닛(220)은 임의의 적합한 물리 또는 무선 통신 링크(들)를 통하여 통신을 지원할 수 있다.

입출력 유닛(225)은 데이터의 입력 및 출력을 허용한다. 예를 들면, 입출력 유닛(225)은 키보드, 마우스, 키패드, 터치스크린 또는 다른 적합한 입력 장치를 통하여 사용자 입력에 대한 연결을 제공할 수 있다. 입출력 유닛(225)은 또한 디스플레이, 프린터 또는 다른 적합한 출력 장치로 출력을 전송할 수 있다.

도 2는 도 1의 일부의 장치들을 나타내는 것과 같이 설명되었지만, 동일하거나 유사한 구조가 하나 이상의 다른 장치들에 사용될 수도 있음을 유의하여야 한다. 예를 들면, 에지 제어기, 랩톱 또는 데스크톱 컴퓨터가 도 2에 도시된 바와 같은 동일하거나 유사한 구조를 가질 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클라이언트 장치(300)를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 클라이언트 장치(300)는 안테나(305) 무선 주파수(RF: radio frequency) 송수신기(310), 송신(TX) 처리 회로(315), 마이크로폰(320) 및 수신(RX) 처리 회로(325)를 포함한다. 클라이언트 장치(300)는 또한 스피커(330), 메인프로세서(340), 입출력(I/O) 인터페이스(IF)(345), 키패드(350), 디스플레이(355) 및 메모리(360)를 포함한다. 메모리(360)는 기본 운영 체제(OS) 프로그램(361) 및 하나 이상의 어플리케이션들(362)을 포함한다.

무선 주파수(RF) 송수신기(310)는 안테나(305)로부터 시스템의 다른 컴포넌트에 의해 전송되는 입력(incoming) RF 신호를 수신한다. 무선 주파수(RF) 송수신기(310)는 중간 주파수(IF) 또는 기저대역 신호를 생성하기 위하여 입력 RF 신호를 하향변환(down-convert)한다. 중간 주파수 또는 기저대역 신호는 기저대역 또는 중간 주파수 신호를 필터링, 디코딩 및/또는 이진화(digitizing)하는 것에 의해 처리된 기저대역 신호를 생성하는 수신(RX) 처리 회로(325)로 전송된다. 수신(RX) 처리 회로(325)는 처리된 기저대역 신호를 추가 처리를 위하여 메인 프로세서(340)(예컨대, 웹 브라우징 데이터에 대한)로 또는 스피커(330)(예컨대, 음성 데이터에 대하여)로 전송한다.

송신(TX) 처리 회로(315)는 마이크로폰(320)으로부터 아날로그 또는 디지털 음성 데이터 또는 메인 프로세서(340)로부터 다른 출력(outgoing) 기저대역 데이터(예컨대, 웹 데이터, 이메일, 인터렉티브 비디오 게임 데이터)를 수신한다. 송신(TX) 프로세싱 회로(315)는 처리된 기저대역 또는 중간 주파수(IF) 신호를 생성하기 위하여 출력 기저대역 데이터를 인코딩, 다중화, 및/또는 이진화(digitize)한다. 무선 주파수(RF) 송수신기(310)는 송신(TX) 프로세싱 회로(315)로부터의 출력 처리된 기저대역 또는 중간 주파수(IF) 신호를 수신한다. 그리고 무선 주파수(RF) 송수신기(310)는 기저대역 또는 중간 주파수(IF) 신호를 안테나(305)를 통하여 전송되어지는 무선 주파수(RF) 신호로 상향변환(up-convert)한다.

메인 프로세서(340)는 하나 이상의 프로세서들 또는 다른 처리 장치들을 포함할 수 있고, 클라이언트 장치(300)의 전체적인 동작을 제어하기 위하여 메모리(360)에 저장된 기본적인 운영 체제(OS: operating system) 프로그램(361)을 실행시킨다. 예를 들면, 메인 프로세서(340)는 잘 알려진 원리들에 따라 무선 주파수(RF) 송수신기(310), 수신(RX) 처리 회로(325), 및 송신(TX) 처리 회로(315)에 의해 역방향 채널 신호들의 전송 및 순방향 채널 신호들의 수신을 제어할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 메인 프로세서(340)는 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러 중 적어도 하나를 포함한다.

메인 프로세서(340)는 메모리(360)에 상주하는 다른 프로세스들 및 프로그램들을 실행시킬 수 있다. 메인 프로세서(340)는 실행 프로세스에 의해 요구되는 바와 같이, 데이터를 메모리(360) 내로 또는 메모리(360)로부터 밖으로 이동시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 메인 프로세서(340)는 외부 장치들 또는 운영자로부터 수신되는 신호들에 대응하여 또는 운영 체제 프로그램(361)을 기초로 어플리케이션(362)을 실행하도록 구성된다. 메인 프로세서(340)는 또한 입출력 인터페이스(345)에 연결될 수 있다. 이 입출력 인터페이스(345)는 클라이언트 장치(300)로 랩탑 컴퓨터들 및 휴대용 컴퓨터들과 같은 다른 장치들에 연결할 수 있는 능력을 제공한다. 입출력 인터페이스(345)는 이들 액세서리들 및 메인 프로세서(340) 사이의 통신 경로이다.

메인 프로세서(340)는 또한, 또한 키패드(350) 및 디스플레이 유닛(355)에 연결된다. 가입자 단말(116)의 오퍼레이터는 가입자 단말(116)에 데이터를 입력하기 위하여 키패드(350)를 사용한다. 디스플레이(355)는 웹 사이트들로부터 텍스트 및/또는 적어도 제한된 그래픽들을 렌더링할 수 있는 LCD(liquid crystal display)가 될 수 있다. 대안적인 실시예들은 다른 형식의 디스플레이들을 사용할 수도 있다.

메모리(360)는 메인 프로세서(340)로 연결된다. 메모리(360)의 일부는 RAM(random access memory)을 포함할 수 있으며, 메모리(370)의 다른 부분은 플래시 메모리 또는 ROM(read-only memory)을 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3이 컴퓨터 시스템에서 장치들의 예들을 도시하지만, 다양한 변경들이 도 2 및 도 3에 대하여 이루어질 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 도 3의 다양한 컴포넌트들은 조합되거나, 추가로 서브 분할되거나 또는 생략될 수 있고, 추가적인 컴포넌트들이 개별 요구 사항에 따라 추가될 수 있다. 특정 예와 같이, 메인 프로세서(340)는 하나 이상의 CPU(central processing units) 및 하나 이상의 GPU(graphics processing units)와 같은, 다중 프로세서들로 분할될 수 있다. 또한, 도 3은 모바일 전화기 또는 스마트폰과 같이 구성되는 클라이언트 장치(300)를 도시하지만, 클라이언트 장치들은 다른 형식들의 휴대형 또는 고정형 장치들로 동작하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 마치 컴퓨터 네트워크와 통신 네트워크와 마찬가지로, 클라이언트 장치들 및 서버들은 매우 다양한 설정들이 도입될 수 있다. 그리고 도 2 및 도 3은 임의의 개별 클라이언트 장치 또는 컴퓨터 시스템으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 하나 이상의 실시예들은 스마트폰 및 태블릿 컴퓨터들의 높아가는 인기가 무선 네트워크들에 대한 변형 증가를 가져온다는 것을 인지하고 고려하였지만, 모바일 어플리케이션에서 엄청난 혁신에도 불구하고, 셀룰러 네트워크들에서와 같은 무선 네트워크 기반시설은 두드러지게 불안정하다. 무선 데이터 트래픽에 대한 요구사항에서의 폭발적인 증가는 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software defined networking)에 통합되는 다음 세대 무선 네트워크 아키텍처에 대한 기회들이 창출되었다. SND을 위한 지원은 저 비용 배치, 쉬운 관리, 유연한 트래픽 흐름 및 라우팅, 트래픽 오프로딩, 애드온(add-on) 서비스들과 수익-추가(revenue-adding) 서비스들 및 많은 양의 데이터를 요구하는 이동국(mobile station)들로 서비스들을 전달하는 능력과 같은 잠재적인 이점들로 인하여, 유선 네트워크들에서 탄력을 받고 있다. 하지만, SDN은 특히 많은 가입자들을 지원하는 것, 빈번한 이동성, 정밀(fine-grained) 측정 및 제어와 같은 측면의 고려하면 무선 네트워크에 대하여서는 아직 적합하지 않다. 그리고 실시간 적응은 미래 SDN 아키텍처가 다뤄야만 하는 확장성에 대한 시험을 가져온다. 본 발명은 모바일 소프트웨어 정의 네트워크/네트워킹(MobiSDN: mobile software defined networks/ networking)을 위한 해결책을 제공한다.

본 발명의 측면들, 특징들 및 장점들은 본 발명을 수행하기 위하여 고려되는 최적 모드를 포함하는 복수의 특정 실시예들 및 구현들을 단순하게 설명하는 것에 의하여 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 본 발명은 또한 다르고 차이가 있는 실시예들을 가능하게 하며, 이의 몇몇 세부사항은 본 발명의 사상 및 범위를 모두 벗어남이 없이, 다양한 명확한 측면들에 있어 수정될 수 있다. 따라서 도면들 및 설명들은 사실상 설명으로 간주되어야 하며, 한정적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 본 발명은 첨부된 도면의 수치들에 있어서 예시적으로 설명되며, 한정적으로 설명되는 것이 아니다.

일 실시예에 있어서, MobiSDN(mobile software defined networks/ networking) 아키텍처가 고려된다. MobileSDN은 무선 링크들을 포함하는 네트워크이다. 여기에서, 네트워크의 제어 평면(control plane)은 전달 평면(forwarding plane)으로부터 물리적으로 분리된다. 네트워크 지능은 (논리적으로) 소프트웨어 기반 SDN 제어기에 집중되며, 이는 네트워크의 전역 시야(global view)를 유지한다. 네트워크는 단일, 논리 스위치로 어플리케이션 및 정책 엔진들에 대하여 나타난다.

MobiSDN에 있어서, MobiSDN 가능 기지국이 존재한다. 좋은 서비스를 가지는 스마트 에지 해결책을 추가로 개발하기 위하여, 더 많은 비즈니스 목표를 이룰 수 있도록 MobiSDN을 이용하는 네트워크 기지국이 개발될 수 있다. MobiSDN과 함께, 수입 추가를 위하여, 또는 서비스들을 추가하는 좋은 가치를 가지기 위한 오퍼레이터들을 돕기 위하여 좋은 사용 사례들이 개발될 수 있다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN(400)의 도면을 도시한다. MobiSDN(400)은 스마트 에지 및 클라우드 EPC를 가진다. 중앙 제어기 및 데이터 평면은 하드웨어로 SDN 스위치들(402), eNB들(404) 및 서버들(406)을 가지는 다음의 SDN 아키텍처이다. 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. MobiSDN의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수 있을 것이다.

스마트 에지는 SDN 가능 eNB들을 가진다. 에지 제어기는 또한 SDN 기반이며, 이의 기능은 중앙 제어기의 일부가 될 수 있다. 에지 서버는 eNB 측면에 있을 수 있다.

하나의 예시적인 실시예에 있어서, 스마트 에지는 3개의 주요 기능: 분산 컴퓨팅, 분산 파일 시스템 및 네트워킹 제어기를 가진다. 분산 컴퓨팅은 부하 분산(load balancing) 컴퓨팅, 프로그래밍 투명성과 함께, 에지에서 컴퓨팅을 위한 것이다. 분산 파일 시스템은 분산 스토리지, 캐시 공유, 콘텐츠 검색 등을 지원할 수 있다. 네트워크 제어기는 프로그램 가능한 라우터들, 유연한 정책 검사를 가지는 SDN에 기초하며, 미들 장비(middle box)에 적용하기 쉽다. 이들 기능들은 많은 모바일 데이터 및 거대한 모바일 비디오 트래픽 요구를 고려했을 때 필수적이며 필요하다.

스마트 에지에 대하여서, 이는 에지 SDN 또는 셀 사이트 SDN으로도 표현될 수도 있다. 에지 제어기는 셀 사이트 SDN 제어기 또는 스마트 에지 SDN 제어기로 표현될 수도 있다. 스마트 에지 제어기는 중앙 SDN 제어기 외에 개별 개체가 될 수 있고, 이는 중앙 SDN 제어기와 통신한다. 또는, 스마트 에지 제어기는 중앙 제어기의 일부로 보여 질 수 있다. 네트워크에서, 하나 또는 다중의 스마트 에지 제어기들이 존재할 수 있다. 그리고 이들 제어기들은 상호 간에 통신할 수 있다.

클라우드 EPC는 SDN 가능하다. 이는 하드웨어로 SDN 스위치들 및 서버들을 가진다. 이는 MME(Mobility Management Element), HSS(Home Subscriber Server), S-GW(Serving Gateway), P-GW(Packet Data Network Gateway), PCRF(Policy Control and Charging Function) 등에 의해 제공되는 기능들을 포함하는 기능들을 가질 수 있다. 이들 기능들은 SDN 스위치들 각각에 적용될 수 있다. 그 스위치들은 또한 라우팅, 구동 프로토콜에 포함된다.

하나 이상의 실시예에 있어서, MME, HSS, S-GW, P-GW, PCRF 등에 의해 제공되는 기능들의 예들이 아래에서 보여진다.

S-GW는 사용자가 어느 하나의 기지국으로부터 다른 기지국으로 이동할 때 끊김없는 통신을 가능하게 하는 지역 이동성 앵커로써 서비스를 제공한다. S-GW는 사용자의 위치의 잦은 변경을 처리하고, 사용자들은 그들이 이동할 때 그들의 IP 주소들을 유지해야 하기 때문에 많은 양의 상태를 저장한다. P-GW는 QoS(quality-of-service) 정책들을 강제하고, 과금을 수행하기 위하여 트래픽을 모니터한다. P-GW는 또한 인터넷 및 다른 셀룰러 데이터 네트워크들과 연결하며, 원치 않는 트래픽을 차단하기 위하여 방화벽과 같이 동작한다. P-GW에서 정책들은 사용자가 로밍하는지 여부, 사용자 장치의 속성들, 서비스 연결에서 사용 제한, 시청 규제 등을 기초로 하여 매우 세분화되어 있을 수 있다. 이들은 데이터 평면 기능들이고, 그들은 스위치들에 적용될 수 있다.

데이터 평면 기능들 외에, 제어 평면 기능들은 클라우드 EP를 위한 것이 될 수 있고, 그들은 중앙 제어기의 일부가 될 수 있다. MME와 합동으로, 이동성, 예컨대, 위치 업데이트, 페이징 및 핸드오프(handoff)에 더하여, 세션 설정, 해체(teardown), 재설정이 수행될 수 있다. 예를 들면, 전용 세션 설정(예컨대, VoIP 호를 위하여)을 위한 UE의 요청에 대응하여, P-GW는 QoS 및 다른 세션 정보(예컨대, TCP/IP 5-터플(5-tuple))를 S-GW로 전송한다. S-GW는 차례로 그 정보를 MME로 전달한다. 그러면, MME는 eNB에게 무선 리소스를 할당하도록 요청하고, UE에 대한 연결을 수립한다. UE의 핸드오프 동안, 소스 기지국은 핸드오프 요청을 타겟 기지국으로 전송한다. 긍정 응답(acknowledgement)을 수신한 후, 소스 기지국은 UE 상태(예컨대, 버퍼링된 패킷들)를 타겟 기지국으로 전달한다. 타겟 기지국은 또한 UE가 변경된 셀들을 가지고 있음을 MME에 알리고, 이전 기지국에 리소스들을 해제하도록 알린다. PCRF는 흐름 기반 과금(flow-based charging)을 관리한다. PCRF는 또한 사용자의 가입자 프로파일(subscription profile)을 기반으로 각 트래픽 흐름을 어떻게 취급할지를 결정하는 QoS 허가(QoS 클래스 식별자 및 비트 레이트)를 제공한다. QoS 정책들은 예컨대, 현재(time of day)를 기초로 동적(dynamic)이 될 수 있다. HSS(Home Subscriber Server)는 QoS 프로파일, 로밍에 대한 임의의 접속 제한 및 연관된 MME와 같은, 각 사용자의 가입 정보(가입자 정보)를 포함한다. 셀 혼잡의 시간에, 기지국은 가입자들의 프로파일들에 따라 가입자들에 대하여 허용되는 최대 레이트를 낮춘다.

여기에서 데이터 및 제어 평면에서 기능들이 MME, HSS, S-GW, P-GW, PCRF 등의 명칭들을 사용하여 설명되었지만, 그들은 이들 네트워크 요소들이거나 그렇지 않을 수 있다. 예를 들면, MME, PCRF, HSS는 SDN 중앙 제어기에 흡수될 수 있다. 반면, S-GW 및 P-GW의 기능들 중 일부는 데이터 평면(예컨대, SDN 스위치들)에 있을 것이고, 일부는 (SDN 중앙 제어기에 흡수된) 제어 평면에 있을 것이다.

다음의 도면은 MobiSDN의 아키텍처의 예를 도시한다.

도 4a에서, MobiSDN 중앙 제어기는 분산 컴퓨팅, 분산 파일 시스템 및 네트워킹 제어기를 포함하는 스마트 에지 기능들 및 MME, HSS, S-GW, P-GW 등을 포함하는 클라우드 EPC 제어 기능들을 포함한다. MobiSDN 데이터 평면에서, SDN 스위치들은 데이터를 전달할 수 있다. 에지에서, UE(user equipment)는 기지국(eNodeB, eNB) 또는 와이파이(WiFi) 노드로 연결할 수 있다. 여기에서, eNB 및 와이파이 노드들은 무선 하드웨어를 가진다. SDN 스위치들의 일부는 (예를 들면, 개방흐름(OpenFlow) 스위치 또는 개방흐름(OpenFlow)을 지원하는 스위치) 원격 서버가 또한 연결되는 인터넷에 연결될 수 있다. 제어 평면 및 데이터 평면은 물리적으로 분리되는 것에 유의하여야 한다. 여기에서, 데이터 평면의 스위치들은 주로 데이터 전달을 위한 것이며, 중앙 제어기는 라우팅을 제어하는 것, 정책 제어, 과금, 이동성, 자원 관리 등의 지능을 가진다.

도 4a에 최신기술이 또한 도시되었다. LTE(Long Term Evolution) 셀룰러 네트워크들은 IP 네트워크 장비를 이용하여 인터넷으로 eNB들을 연결한다. UE는 GTP(GPRS Tunneling Protocol) 터널 상에서 S-GW를 통하여 트래픽을 제어하는 기지국과 연결한다. S-GW는 P-GW로 트래픽을 터널링한다. P-GW는 또한 인터넷 및 다른 셀룰러 데이터 네트워크들과 연결하고, 원치 않는 트래픽을 차단하는 방화벽으로 동작한다. MME와 합동으로, 그들은 이동성, 예컨대, 위치 업데이트, 페이징 및 핸드오프에 더하여, 세션 설정, 해체(teardown), 대역 재설정을 처리하기 위하여 한 홉씩(hop-by-hop) 시그널링을 수행한다. S-GW 및 P-GW는 또한 OSPF(Open Shortest Path First)와 같은 라우팅, 구동 프로토콜에 포함된다. PCRF는 P-GW에서 흐름 기반 과금을 관리한다. HSS는 QoS 프로파일, 로밍에 대한 임의의 접속 제한 및 연관된 MME와 같은, 각 사용자의 가입 정보(가입자 정보)를 포함한다. 와이 파이 노드는 이더넷 포트, 케이블 DSL 등과 같은 이의 인터페이스를 통하여 인터넷에 연결될 수 있다.

MobiSDN와 최신 아키텍처의 비교는 근본적으로 다르다. MobiSDN은 데이터 평면 및 제어 평면이 분명하게 분리된다. MobiSDN은 최신 기술에서 인터넷에 연결하는 노드로 병목이 될 수 있는 P-GW와 대조적으로, 매우 평범(flat)하다.

본 발명은 스마트 에지에서의 노드와 같이 예시적인 노드로 eNB 또는 WiFi를 사용한다. 하지만, 이는 바로 그 eNB 또는 WiFi에 한정되는 것이 아니라, 대신, 다른 형식의 노드들이 예컨대, 블루투스, 가시광 통신 등에 적용할 수 있다. 본 발명은 에지에서 노드와의 예시적인 최종 사용자(end-user)의 통신과 같이 eNB 또는 WiFi 통신과 같은 에지 노드에 UE를 사용한다. 하지만, 이는 그러한 것에 한정되지 않으며, 이는 또한 UE 대 UE (또는 장치 대 장치) 통신에 적용할 수 있다.

MobiSDN를 위한 어플리케이션들은, 예를 들면, 슈퍼 CDN, 슈퍼 시각적 검색, 예컨대, 온라인 게임, 화상 회의, 공동 문서 작업(document collaboration), 질의 처리, M2M(machine to machine) 통신, IoT(Internet of Things), 지역 방송(예: 경기장)과 같은 부가 가치 서비스들을 위한 가상화(Virtualization) 그리고 효율적인 이동성을 포함한다.

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 제어기(410)의 블록도를 도시한다. 도 4b의 MobiSDN 제어기의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수 있다. 본 발명 전체를 통틀어, 다른 언급이 없는 한, MobiSDN 제어기(410)는 SDN 제어기와 상호 교환하여 사용될 수 있다.

일 실시예에 있어서, MobiSDN 제어기(410)는 중앙 제어기, 에지 제어기 또는 지역 제어기와 같은, 중앙 또는 에지 외의 다른 스케일에서 제어기가 될 수 있다. MobiSDN 제어기(410)는 이더넷 인터페이스, 메모리 등을 포함할 수 있는 하드웨어(411)를 가질 수 있다. 하드웨어는 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같은 컴퓨터 시스템의 아이템들과 유사한 아이템들이 될 수 있다. 통신 모듈은 유선 백홀(backhaul) 또는 무선 백홀과 같은, 유선 혹은 무선이 될 수 있다. MobiSDN 제어기(410)는 소프트웨어 모듈들과 더불어 운영 체제(OS)(413)를 가질 수 있다.

소프트웨어(415)는 상위 계층과 인터페이스 하는, 북행 인터페이스(northbound interface, 412)를 포함할 수 있다. 소프트웨어는 정밀 패킷 검사(DPI: deep packet inspection) 기능(414), 라우팅 기능(416), 네트워크 토폴로지 발견 기능(418), 트래픽 엔지니어링 기능(420), (에지, 센서, 지역 등에서 다른 MobiSDN 제어기들과 같은) 다른 제어기(들) 또는, (다른 어플리케이션 제어기 또는 관리자(manager)와 같은) 다른 네트워크 개체들(422)에 대한 인터페이스, SDN 제어 소프트웨어(423) 및/또는 (MobiSDN 스위치 자체 또는 (예컨대, MobiSDN 스위치와 비교하여) MobiSDN 능력을 가질 수 있는 다른 네트워크 개체들과 같은) MobiSDN 스위치에 대한 인터페이스(424)를 포함할 수 있다. 소프트웨어(415)는 또한 다른 기능들을 포함할 수 있다. 본 발명을 통틀어, 따로 언급되지 않는 한, MobiSDN 능력(capability)은 SDN 능력과 상호 교환하여 사용할 수 있다.

도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 스위치(435)의 블록도를 도시한다. 도 4c에서 MobiSDN 스위치(435)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다. 본 발명을 통틀어, 따로 언급되지 않는 한, MobiSDN 스위치(435)는 SDN 스위치와 상호 교환하여 사용할 수 있다. MobiSDN 스위치(435)는 도 4a에 도시된 바와 같은 스위치(402)의 일례가 될 수 있다.

일 실시예에 있어서, MobiSDN 스위치(435)는 흐름 테이블(flow table)을 가지는 데이터 경로 상에서 데이터/패킷 전달을 위하여 사용될 수 있는 하드웨어(432)를 가질 수 있다. 본 발명을 통틀어, 따로 언급되지 않는 한, 데이터 전달은 패킷 전달, 데이터 패킷 전달과 상호 교환하여 사용할 수 있다. 하드웨어(432)는 데이터 프로세서(들), (다른 스위치들, eNB들, 서버들 등과 같은 데이터 평명에서 다른 개체들에 대한 인터페이스가 될 수 있는) 이더넷 인터페이스, 메모리 등을 포함할 수 있다. 하드웨어는 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같은 컴퓨터 시스템(200)의 아이템들과 유사한 아이템들이 될 수 있다. MobiSDN 스위치(435)는 소프트웨어 모듈들과 더불어 내장 운영체제(embedded OS)(도시되지 않음)를 가질 수 있다. 소프트웨어(436)는 DPI 기능(438), MobiSDN 제어기와 인터페이스할 수 있는 MobiSDN 프로토콜 모듈(440)을 포함할 수 있다. 소프트웨어(436)는 또한 다른 기능들을 포함할 수 있다.

도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 셀 사이트(eNB) 서버(442)의 블록도를 도시한다. 도 4d의 셀 사이트(eNB) 서버(442)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수 있을 것이다. 셀 사이트(eNB) 서버(442)는 도 4a에 도시된 바와 같은 서버들(406)의 일례가 될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 셀 사이트(eNB) 서버(442)는 데이터 프로세서(들), (다른 스위치들, eNB들, 서버들 등과 같은, 데이터 평면에서 다른 개체들에 대하여 인터페이스할 수 있는) 이더넷 인터페이스, 메모리, 스토리지 등을 포함할 수 있는 하드웨어(444)를 가질 수 있다. 하드웨어는 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같은 컴퓨터 시스템(200)의 아이템들과 유사한 아이템들이 될 수 있다. 셀 사이트(eNB) 서버(442)는 소프트웨어 모듈들과 더불어 운영 체제(OS)(446)를 가질 수 있다. 소프트웨어(448)는 DPI 기능(450), 스마트 캐싱(452), 콘텍스트를 검색(retrieve)하기 위한 분석과 같은 데이터 분석(454), 증강 현실(456), 프록시 지원(468), O&M(operations and maintenance, 470) 등과 같은 기능들 또는 어플리케이션들을 포함할 수 있다. 소프트웨어(448)는 캐시 서버 또는 관리자, 콘텐츠 서버 또는 관리자, 증강 현실 서버 또는 관리자 등과 같은 어플리케이션 관리자 또는 어플리케이션 서버에 대한 인터페이스(472)를 포함할 수 있다. 소프트웨어는 또한 다른 기능들을 포함할 수 있다.

도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 능력을 가지는 (셀 사이트 노드로도 표현되는) 셀 사이트(eNB)(474)의 블록도를 도시한다. MobiSDN 능력을 가지는 셀 사이트(eNB)(474)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다. MobiSDN 능력을 가지는 셀 사이트(eNB)(474)는 도 4a에 도시된 바와 같은 eNB들의 일례가 될 수 있다.

일 실시예에 있어서, MobiSDN 능력을 가지는 셀 사이트(eNB)(474)는 무선 유닛 및 기저대역 유닛, UE에 대한 무선 인터페이스 및 다른 네트워크 노드에 대한 백홀 인터페이스를 가질 수 있는 eNB(476) 및 다른 하드웨어 및 소프트웨어와 같은 다른 것들을 가질 수 있다. MobiSDN 능력을 가지는 셀 사이트(eNB)(474)는 도 4c에서와 같이 그러한 MobiSDN 스위치(435)를 포함할 수 있다. 이는 도 4d에서와 같은 그러한 셀 사이트(eNB) 서버(442)를 포함할 수 있다. 이들 3개의 요소들(eNB, 셀 사이트(eNB) 서버, MobiSDN 스위치)은 셀 사이트에 함께 위치할 수 있다. 또는, 이들 3개의 요소들은 그들의 일부 또는 전부가 병합되는 것과 같이 병합될 수 있다(예를 들면, MobiSDN 스위치는 셀 사이트(eNB) 서버에 병합될 수 있다). 일 실시예에 있어서, 셀 사이트(eNB) 서버는 생략될 수 있고, 그러면, MobiSDN 능력을 가지는 셀 사이트(eNB)(474)는 eNB 및 MobeSDN 스위치(435)를 포함한다. 셀 사이트 노드는 다른 eNB들에 대한 통신을 위하여 X2 인터페이스를 사용할 수 있고, SDN 스위치들과의 통신을 위하여 이더넷 인터페이스를 사용할 수 있다.

도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 에지 제어기로서 MobiSDN 능력을 가지는 (셀 사이트 노드로도 표현되는) 셀 사이트(eNB)(480)의 블록도를 도시한다. 도 4f에서 에지 제어기로써 MobiSDN 능력을 가지는 셀 사이트(eNB)(480)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

일 실시예에 있어서, 에지 제어기로써 MobiSDN 능력을 가지는 셀 사이트(eNB)(480)는 도 4e에서와 같은 MobiSDN 능력을 가지는 셀 사이트(eNB)(474)를 가질 수 있다. 이와 더불어, 이는 도 4b에서와 같이 MobiSDN 에지 제어기(410)를 가질 수 있다. 에지 제어기로써 MobiSDN 능력을 가지는 셀 사이트(eNB)(480)는 에지 제어기로서 기능을 가진다. 여기에서, 이는 다른 eNB들과 같은, 다른 노드들을 제어할 수 있다. 이들 4개의 요소들(eNB, 셀 사이트(eNB) 서버, MobiSDN 스위치, MobiSDN 에지 제어기)은 셀 사이트에 함께 위치하거나, 또는 이들 4개의 요소들은 병합될 수 있다(예를 들면, eNB, 셀 사이트(eNB) 서버, MobiSDN 스위치 및 MobiSDN 에지 제어기 중 어느 2개는 병합될 수 있다. 혹은, 그들 중 3개가 병합될 수 있다. 또는, 그들 전부가 병합될 수 있다). 일 실시예에 있어서, 셀 사이트(eNB) 서버의 요소는 생략될 수도 있다. 그러면, MobiSDN 능력을 가지는 셀 사이트(eNB)(480)는 eNB, MobiSDN 스위치(435) 및 MobiSDN 에지 제어기(410)로 구성된다. 본 발명을 통틀어, 본 발명을 통틀어, 따로 언급되지 않는 한, eNB 및 셀 사이트 노드는 상호 교환하여 사용할 수 있다.

도 4g는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 네트워크(481)의 블록도를 도시한다. 도 4g에서 MobiSDN 네트워크(481)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

일 실시예에 있어서, 셀 사이트1, 셀 사이트2, 셀 사이트3, 셀 사이트4, MobiSDN 스위치1, MobiSDN 스위치2는 데이터 평면을 가질 수 있다. 여기에서, 데이터는 그들 사이에서 전달될 수 있다. MobiSDN 에지 제어기1은 셀 사이트1, 셀 사이트2, MobiSDN 스위치1과 제어 평면 연결을 가진다. MobiSDN 에지 제어기2는 셀 사이트3, 셀 사이트4, MobiSDN 스위치2와 제어 평면 연결을 가진다. MobiSDN 중앙 제어기는 MobiSDN 에지 제어기1, MobiSDN 에지 제어기2 및 모든 셀 사이트들과 MobiSDN 스위치들과의 제어 평면 연결을 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제어 평면 연결 중 일부는 생략될 수 있다. 예를 들면, MobiSDN 중앙 제어기 및 셀 사이트4 간의 제어는 생략될 수 있다. 셀 사이트1, 셀 사이트2, MobiSDN 스위치1은 슬라이스를 형성할 수 있고, 슬라이스는 MobiSDN 에지 제어기1에 의해 제어될 수 있다. 반면, MobiSDN 에지 제어기1은 MobiSDN 중앙 제어기와 통신할 수 있다. MobiSDN 에지 제어기1은 또한 만약 필요하면 다른 에지 제어기들과 통신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 에지 제어기들은 생략될 수도 있다. 그 대신, 중앙 제어기로 존재할 수 있다. 일 실시예에 있어서, eNB는 SDN 스위치 또는 SDN 스위치 기능들을 포함하지 않을 수도 있다. 이에 따라, eNB는 MobiSDN가 가능하지 않을 수도 있다. 그러한 eNB는 제어 평면에서 SDN 제어기로 연결이 되지 않을 수 있다. 하지만, 대신, eNB는 SDN 스위치와 연결될 수 있고, 그 스위치는 제어 평면에서 SDN 제어기와 연결될 수 있다.

도 4h는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 네트워크(482)의 블록도를 도시한다. 도 4h에서 MobiSDN 네트워크(482)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

일 실시예에 있어서, 셀 사이트1, 셀 사이트2, 셀 사이트3, 셀 사이트4, MobiSDN 스위치1, MobiSDN 스위치2는 데이터 평면을 가질 수 있다. 여기에서, 데이터는 그들 사이에서 전달될 수 있다. 셀 사이트들 및 스위치들은 예를 들면, 도 4b에 보인 MobiSDN 제어기와 같은 MobiSDN 제어기와 같은 제어 평면에 연결될 수 있다. 제어기는 네트워크 운영 체제에 대하여 지원되는 네트워크 운영 체제 및 기능들과 같이 보여질 수 있다. 네트워크 운영 체제는 하나 또는 다중 운영 체제들을 포함할 수 있다. 기능들 및 어플리케이션들은 예컨대, DPI, 토폴로지 발견, 트래픽 엔지니어링, 라우팅, 콘텐츠 분배, 증강 현실, IoT(Internet of Things), 부가 가치 서비스들, 이동성 관리, (간섭 관리, 셀 ON/OFF 관리, 무선 링크 관리 등과 같은) 리소스 관리, 계정, 서비스에 대한 과금, QoS(quality of service), QoE(quality of experience) 권한설정(provisioning), 정책 제어 및 다른 것들에 대하여 지원될 수 있다. 일 실시예에 있어서, eNB는 SDN 스위치 또는 SDN 스위치 기능들을 포함하지 않을 수 있다; 따라서 eNB는 MobiSDN이 가능하지 않을 수 있다. 그러한 eNB는 제어 평면에서 SDN 제어기로 연결이 되지 않을 수 있다. 대신, eNB는 SDN 스위치와 연결될 수 있고, 그 스위치는 제어 평면에서 SDN 제어기와 연결될 수 있다.

도 4i는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 네트워크(483)의 블록도를 도시한다. 도 4i에서 MobiSDN 네트워크(484)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

일 실시예에 있어서, 셀 사이트1, 셀 사이트2, 셀 사이트3, 셀 사이트4, MobiSDN 스위치1, MobiSDN 스위치2는 데이터 평면을 가질 수 있다. 여기에서, 데이터는 그들 사이에서 전달될 수 있다. 셀 사이트들 및 스위치들은 도 4b에 도시된 바와 같은 MobiSDN 제어기와 같은, MobiSDN 제어기에 연결될 수 있다. MobiSDN 제어기는 예를 들면, 콘텐츠 배분 관리자/서버, 증강 현실 관리자/서버 등과 같은 어플리케이션 관리자/서버와 상호작용할 수 있다. 어플리케이션 관리자/서버는 분산 파일 시스템, 분산 컴퓨팅 등을 관리할 수 있다. 셀 사이트1, 셀 사이트2, 셀 사이트3, 셀 사이트4는 제어 평면을 이용하여 어플리케이션 관리자 또는 서버에 연결될 수 있다. 예를 들면, 셀 사이트들에서, 지역 콘텐츠 캐싱이 지원될 수 있고, 각 지역 콘텐츠 캐싱은 분산 파일 시스템(DFS: distributed file system)을 관리할 수 있는 콘텐츠 분배 관리자, 캐싱 관리자 또는 캐싱 서버에 의해 관리될 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서, 셀 사이트 지역 콘텐츠 서버 또는 지역 콘텐츠 캐시가 업데이트될 때, 관리자는 DFS를 업데이트할 수 있다. 관리자는 어떤 콘텐츠의 부분(예를 들면, 세그먼트)이 어떤 지역 콘텐츠 서버에 있는지 알 수 있고, 이는 MobiSDN 제어기와 상호 작용 할 수 있고, 이러한 MobiSDN 제어기는 경로 이용 가능성, 콘텐츠 이용 가능성, 효율, 대기시간 등을 고려하여, 노드로 어떤 콘텐츠를 전달하기 위하여 최적 경로를 산출하기 위하여 트래픽 엔지니어링 및 라우팅 기능을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, eNB는 SDN 스위치 또는 SDN 스위치 기능들을 포함하지 않을 수 있다; 따라서 eNB는 MobiSDN이 가능하지 않을 수 있다. 그러한 eNB는 제어 평면에서 SDN 제어기로 연결이 되지 않을 수 있다. 대신, eNB는 SDN 스위치와 연결될 수 있고, 그 스위치는 제어 평면에서 SDN 제어기와 연결될 수 있다.

도 4j는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN 네트워크(484)의 블록도를 도시한다. 도 4j에서 MobiSDN 네트워크(484)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

일 실시예에 있어서, 셀 사이트1, 셀 사이트2, 셀 사이트3, 셀 사이트4, MobiSDN 스위치1, MobiSDN 스위치2, MobiSDN 능력을 가지는 어플리케이션 서버(예컨대, 콘텐츠 서버 등)는 데이터 평면을 가질 수 있다. 여기에서, 데이터는 그들 사이에서 전달될 수 있다. MobiSDN 능력을 가지는 어플리케이션 서버는 도 4d에서와 같은 셀 사이트(eNB)와 같은 것 중 하나와 유사한 구조를 가질 수 있고, 한편, 어플리케이션 서버는 컴퓨팅 또는 검색에서 보다 강하거나 상위 능력을 가질 수도 있다. 셀 사이트(eNB)들, 스위치들 및 어플리케이션 서버는 도 4b에 도시된 바와 같이 MobiSDN 제어기와 같은 MobiSDN 제어기와 연결될 수 있다. MobiSDN 제어기는 예를 들면, 콘텐츠 분배 관리자, 증강 현실 관리자 등과 같은 어플리케이션 관리자/제어기와 상호 작용할 수 있다. 어플리케이션 관리자/제어기는 분산 파일 시스템, 분산 컴퓨팅 등을 관리할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 셀 사이트1, 셀 사이트2, 셀 사이트3, 셀 사이트4, 어플리케이션 서버는 제어 평면을 이용하여 어플리케이션 관리자 또는 제어기로 연결될 수 있다. 데이터 평면 및 어플리케이션 관리자/제어기 상의 어플리케이션 서버는 함께 위치되거나, 하나의 개체로 병합될 수 있다(예를 들면, 데이터 평면 및 어플리케이션 제어기 상의 어플리케이션 서버의 박스는 어플리케이션 서버의 개체의 일부가 될 수 있고, 여기에서, 전자는 어플리케이션 서버의 데이터 평면 상에 있고, 후자는 어플리케이션 서버의 제어 평면상에 있다).

MobiSDN 제어기는 에지 제어기, 지역 제어기 또는 중앙 제어기가 될 수 있다. MobiSDN 제어기는 어플리케이션 제어기와 함께 위치하거나, 어플리케이션 관리자/제어기에 병합될 수도 있다. 어플리케이션 서버, 어플리케이션 관리자/제어기, MobiSDN 제어기는 함께 위치하거나, 또는 병합될 수도 있다. 예를 들면, 셀 사이트들에서, 지역 콘텐츠 캐싱이 지원될 수 있고, 각 지역 콘텐츠 캐싱은 분산 파일 시스템(DFS)을 관리할 수 있는 콘텐츠 분배 관리자, 캐싱 관리자에 의해 관리될 수 있다.

콘텐츠 관리자는 콘텐츠 서버의 제어 평면이 될 수 있다. 여기에서, 콘텐츠 서버는 SDN 제어기에 연결되는, 데이터 평면 또는 데이터 전달 기능을 가질 수 있다. 셀 사이트 지역 콘텐츠 서버 또는 지역 콘텐츠 캐시가 업데이트되거나, 또는 콘텐츠 서버에서 콘텐츠가 업데이트될 때, 관리자는 DFS를 업데이트할 수 있다. DFS는 지역 콘텐츠 서버들(셀 사이트(eNB)들 서버들) 및 콘텐츠 어플리케이션 서버 상의 파일 시스템을 포함한다. 관리자는 어떤 콘텐츠의 부분(예를 들면, 세그먼트)이 어떤 지역 콘텐츠 서버에 있는지 알 수 있고, 이는 MobiSDN 제어기와 상호 작용 할 수 있고, 이러한 MobiSDN 제어기는 경로 이용 가능성, 콘텐츠 이용 가능성, 효율, 대기시간 등을 고려하여, 노드로 어떤 콘텐츠를 전달하기 위하여 최적 경로(예를 들면, 낮은 대기시간, 또는, 낮은 트래픽 부하 등)를 산출하기 위하여 트래픽 엔지니어링 및 라우팅 기능을 가질 수 있다. SDN 제어기는 라우팅을 결정하고, SDN 스위치에 SDN 스위치들을 통하여 소스 서버(셀 사이트들 또는 콘텐츠 서버에 있는 서버)로 요청을 전달하도록 요청할 수 있다. 소스 서버는 SDN 제어기에 의해 결정되는 경로/루트를 통하여 콘텐츠를 전송할 수 있다. 일 실시예에 있어서, eNB는 SDN 스위치 또는 SDN 스위치 기능들을 포함하지 않을 수 있다; 따라서 eNB는 MobiSDN이 가능하지 않을 수 있다. 그러한 eNB는 제어 평면에서 SDN 제어기로 연결이 되지 않을 수 있다. 대신, eNB는 SDN 스위치와 연결될 수 있고, 그 스위치는 제어 평면에서 SDN 제어기와 연결될 수 있다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN(500A)의 블록도를 도시한다. MobiSDN(500A)는 도 4a에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)의 예가 될 수 있다. 도 5a에 보인 MobiSDN(500A)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다. 일 실시예에 있어서, MobiSDN(500)은 에지 제어기(501), UE(502)들, eNB(504)들 및 스위치(506)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 에지 제어기(501)는 제어 평면에서 eNB(504)들 및 스위치(506)와 통신할 수 있다. 추가적으로, UE(502)들, eNB(504)들 및 스위치(506)는 데이터 평면에서 통신할 수 있다. 일례로, UE(502a)가 UE(502b)와 통신을 시도할 때, 에지 제어기(501)는 510으로부터 512까지의 연결을 통하여 데이터 전달을 위한 경로를 설정할 수 있다. 다른 예로, 경로는 510에서 518로, 518에서 514까지의 연결로 설정될 수도 있다. 또 다른 예로, 경로는 510에서 520으로, 520에서 522로, 522에서 514까지의 연결로 설정될 수도 있다. 다른 예에 있어서, UE(502a)가 UE(502c)와 통신을 시도할 때, 에지 제어기(501)는 510에서 518로, 518에서 516까지의 연결을 통하여 데이터 전달을 위한 경로를 설정할 수 있다. 다른 예로, 경로는 510에서 520으로, 520에서 522까지의 연결로 설정될 수도 있다. 다른 예에 있어서, 다른 경로들이 에지 제어기(501)에 의해 설정될 수도 있다. 경로들은 예컨대, 이에 한정되는 것이 아닌, 대기시간, 효율성, 부하 레벨, 링크 연결 가능성 등과 같은 많은 팩터들을 기초로 설정될 수 있다.

도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN(500B)의 블록도를 도시한다. MobiSDN(500B)는 도 4a에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)의 예가 될 수 있다. 도 5b에 보인 MobiSDN(500A)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다. 일 실시예에 있어서, MobiSDN(500B)은 에지 제어기(501), UE(502)들, MobiSDN 능력을 가지는 eNB(504)들, 스위치(506) 및 콘텐츠 서버(508)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 에지 제어기(501)는 제어 평면에서 eNB(504)들, 스위치(506) 및 콘텐츠 서버(508)와 통신할 수 있다. 추가적으로, UE(502)들, eNB(504)들, 스위치(506) 및 콘텐츠 서버(508)는 데이터 평면에서 통신할 수 있다. 각 eNB는 셀 사이트 서버를 가진다. 일례로, UE(502a)가 콘텐츠를 요청하는 것을 시도하고, 요청이 처음 eNB(504a)에 도작할 때, eNB(504a) 셀 사이트 서버 또는 SDN 스위치는 DPI를 수행할 수 있다. eNB(504a) 셀 사이트 서버가 콘텐츠를 가지고 있으면, 콘텐츠는 eNB(504a)로부터 UE로 제공될 수 있다. eNB(504a) 셀 사이트 서버가 콘텐츠를 가지고 있지 않으면, 요청은 SDN 제어기(에지 제어기(501))로 전달될 수 있다. 에지 제어기는 제어 평면을 이용하여 DFS(예를 들면, 콘텐츠 서버(508)에 위치한 DFS 관리자)와 협의할 수 있다. 또는, 대안적으로, eNB(504a)는 스위치(506)를 통하여 콘텐츠 서버(508)로 요청을 전달할 수 있다. DFS는 어떤 콘텐츠 혹은 콘텐츠의 어떤 부분이 어느 위치에 있는지를 안다. 요청된 콘텐츠가 콘텐츠 서버(508)에 위치하면, 콘텐츠 서버는 UE(502a)로 그 콘텐츠를 제공할 수 있다. 콘텐츠 서버는 SDN 제어기가 그 콘텐츠를 가지고 있다는 것을 알 수 있도록 할 것이고, SDN 제어기는 콘텐츠 서버로부터 UE로 최적 경로를 산출할 수 있다(예를 들면, 542, 520 및 510을 통하는). 그리고 SDN 제어기는 콘텐츠 서버로부터 eNB(504a) 셀 사이트 서버 및 UE에 콘텐츠를 제공하는 eNB(504a)로 데이터 전달을 요청할 수 있다. 요청된 콘텐츠가 콘텐츠 서버(508)에 위치하는 것이 아니라 eNB(504) 셀 사이트 서버에 위치하면, 콘텐츠 서버는 SDN 제어기가 eNB(504b)가 콘텐츠를 가지고 있음을 알도록 할 것이다. 그리고 SND 제어기는 eNB(504b)로부터 UE까지의 최적 경로를 산출할 수 있다(예를 들면, 가장 낮은 대기시간을 가지는 518 및 510을 통하여). 그리고 SDN 제어기는 eNB(504b) 셀 사이트 서버로부터 eNB(504a) 셀 사이트 서버 및 UE에 콘텐츠를 제공하는 eNB(504a)로 데이터 전달을 요청할 수 있다. 경로들은 예컨대, 이에 한정되는 것이 아닌, 대기시간, 효율성, 부하 레벨, 링크 연결 가능성 등과 같은 많은 팩터들을 기초로 설정될 수 있다. 콘텐츠 서버(508) 및 eNB(504b) 셀 사이트 서버 양자 모두가 콘텐츠를 가지고 있으면, SDN 제어기는 소스 서버 및 콘텐츠를 전달하기 위한 최적 경로를 선택할 수 있다. 예를 들면, 콘텐츠 서버(508)로부터 UE(502a)까지의 경로 보다 eNB(504b)로부터 UE(502a)까지의 경로가 더 낮은 대기시간을 가지면, SDN은 콘텐츠를 제공하기 위한 소스로 eNB(504b)를 선택할 수 있고, 콘텐츠를 UE에 제공하기 위하여 가장 낮은 대기시간을 가지는 경로(예컨대, 518 및 510을 통하는)를 선택할 수 있다. 어떤 콘텐츠도 에지에 존재하지 않으면, 에지 제어기가 중앙 제어기와 협상하거나, 요청은 인터넷 원격 서버로 갈 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 CDN 및 실시간 어플리케이션을 위한 스마트 오버레이 네트워크(600)의 도면을 도시한다. 일 실시예에 있어서, MobiSDN(mobile software defined networks/networking)에 대하여 예시적인 사용 사례로 슈퍼 콘텐츠 전송 네트워크(CDN: content distribution network)가 고려된다. 도 6에 도시된 바와 같은 스마트 오버레이 네트워크(600)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 스마트 오버레이 네트워크의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

슈퍼 스마트 오버레이 네트워크는 새로운 네트워크 아키텍처, 네트워크 프로토콜 등을 즐기기 위하여 인터넷의 위에 더해질 수 있다. 많은 새로운 설계들이 백지 상태에서 시작하는 방식으로 개발될 수 있다. 다른 스마트 오버레이 네트워크들은 다른 프로토콜 세트들과 공존할 수 있다. 예를 들면, 어느 스마트 오버레이 네트워크는 새로운 네트워크 프로토콜을 가지는 슈퍼 CDN을 위한 것이 될 수 있고, 다른 스마트 오버레이 네트워크는 실시간 화상 회의를 위한 것이 될 수 있다. 도 2는 예를 보인다.

슈퍼 CDN에서, 비디오 품질은 혼잡이 모바일 네트워크에서 발생할 때 적용될 수 있다. 예를 들면, 에지 서버는 대역폭 요구사항을 감소시키기 위하여 비디오 품질을 낮추거나, 또는 (액션 영화와 같은) 고 프레임 레이트를 요구하는 비디오들을 위하여 더 많은 무선 리소스를 할당하고, (앵커 낭독 뉴스와 같은) 낮은 프레임 레이트를 요구하는 비디오들을 위하여 더 적은 무선 리소스들을 할당한다. 비디오 적응은 프레임들을 떨어뜨리고, 다른 해상도를 가지는 스트림들을 간에 스위칭하고, 비디오들을 트랜스코딩(transcoding) 하는 등에 의해 이루어질 수도 있다.

비디오 캐시는 에지 서버들 사이에서 공유될 수 있다. 이는 원격 eNB로부터 UE와 관련된 eNB로 비디오들을 직접 전달하기 위하여 SDN을 이용할 수 있다. 이는 에지 서버 상에서 비디오를 캐시할 수 있고, 다른 에지 서버들 사이에서 캐시를 공유할 수 있다.

백지 상태 오버레이(Clean-slate overlay)가 사용될 수 있다. 예를 들면, 정보 중심 또는 콘텐츠 중심 또는 명칭 정의 네트워크들이 사용될 수도 있다. 이는 포인트-투-포인트를 지향하기보다는 데이터/콘텐츠를 지향한다. 콘텐츠는 이의 명칭들에 의해 식별된다. 콘텐츠 요청자는 캐싱 노드들과 같은 다중 노드들로부터 콘텐츠의 조각들을 얻을 수 있다. 프로토콜은 낮은 가격 및 대기시간으로 효율적인 콘텐츠 분배를 가능하게 할 것이다.

UE는 최신 CDN을 위한 원격 콘텐츠 서버로부터 콘텐츠를 얻는다. 지역 서버는 eNodeB 측에 위치한다. 지역 서버는 인기 콘텐츠를 저장하고 콘텐츠를 제공한다.

검색되지 않으면, 지역 서버는 다른 서버(예컨대, P-GW에 있는)를 호출한다. 만약, 여전히 검색되지 않으면, 이는 원격 서버를 호출한다. 지역 서버는 먼저 요청된 콘텐츠를 지역에서 제공하기 위하여 시도한다. 어떤 콘텐츠도 발견되지 않으면, 이는 다른 서버(예컨대, P-GW에 있는)를 호출한다. 만약, 여전히 검색되지 않으면, 이는 원격 서버를 호출한다.

지역 eNodeB가 UE가 요구하는 콘텐츠를 가지고 있지 않으면, SDN을 통하여, 제어기는 콘텐츠를 제공하기 위하여 원격 eNodeB를 선택할 수 있다.

일부 작은 셀들은 이더넷을 통하여 S-GW로 연결되는 작은 셀 게이트웨이로 연결된다. 그러므로 SDN은 기존 EPC 이더라도 손쉽게 적용할 수 있다. 더 작은 셀들(예컨대, HeNB)이 예컨대, 실내에 배치될 것이다. 작은 셀 게이트웨이가 사용될 수 있고, 이는 이더넷을 통하여 코어에 연결할 수 있다. SDN은 에지에 손쉽게 적용할 수 있다.

SDN을 통하여, 제어기는 다른 노드들로부터 다른 콘텐츠 또는 콘텐츠 조각들로 UE에 콘텐츠를 제공하기 위하여 멀티 노드들(셀들 또는 와이파이 노드들 등)을 선택할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 콘텐츠 제공 대기시간을 감소시키기 위하여 에지 서버를 이용하는 시스템(700)을 도시한다. 시스템(700)은 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN를 이용할 수 있다. 도 7에 보인 시스템(700)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE는 먼저 요구되는 콘텐츠 제목 또는 URL을 선택한다. 그런 다음, UE는 요청을 eNB로 전송한다. eNB는 지역 서버를 가진다. 지역 서버는 먼저 요청된 콘텐츠를 지역에서 제공하려고 시도한다. 어떤 콘텐츠도 발견되지 않으면, 지역 서버는 P-GW와 같은 다른 서버를 호출한다. 여전히 검색되지 않으면, 지역 서버는 원격 서버를 호출한다. 이를 위하여 SDN이 필요할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.

도 8은 CDN을 위한 MobiSDN를 이용하는 시스템(800)을 도시한다. 여기에서, 에지 노드(eNB 또는 WiFi 등)는 본 발명의 실시예에 따른 콘텐츠를 편성할 수 있다. 시스템(800)은 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 8에 보인 시스템(800)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE는 먼저 요구되는 콘텐츠 제목 또는 URL을 선택하고, 요청을 eNB로 전송한다. 만약, eNB가 지역적으로 이의 에지 서버에서 콘텐츠를 발견하면, eNB는 콘텐츠를 넘겨준다. 그렇지 않으면, eNB는 다른 eNB 또는 eNB들을 호출한다. 요청된 콘텐츠를 가지는 원격 eNB가 응답하고, 요청한 eNB로 콘텐츠를 전달한다. 지역 eNB는 콘텐츠를 얻고, 그런 다음, UE로 콘텐츠를 제공한다. SDN 제어기는 콘텐츠를 전달하도록 도움을 줄 수 있다.

대안적으로, 지역 eNB는 콘텐츠를 위하여 다른 eNB들을 호출하고, SDN 제어기는 어떤 eNB가 콘텐츠를 가지고 있을 수 있는지를 찾는데 도움을 주고, 콘텐츠를 가진 바로 그 eNB로 지역 eNB의 호출을 직접 전달하거나, 콘텐츠를 전달하기 위하여 콘텐츠를 가지는 eNB를 호출하고, 전달을 도울 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 이러한 경우, SDN 제어기는 예컨대, 어떤 eNB가 어떤 콘텐츠들을 가지는지에 대한 콘텐츠 매핑을 가져야만 한다.

본 발명을 통틀어, 개방 흐름(Openflow) 스위치는 SDN 스위치의 예로 사용된다. 개방 흐름 스위치는 SDN 스위치와 상호 교환하여 사용할 수 있다. SDN 스위치는 개방 흐름(Openflow) 외에 다른 프로토콜에도 적용될 수 있다는 것에 유의하여야 한다.

도 9는 CDN을 위한 MobiSDN를 이용하는 시스템(900)을 도시한다. 여기에서, 캐시 서버는 본 발명의 실시예에 따른 콘텐츠를 편성할 수 있다. 시스템(900)은 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 9에 보인 시스템(900)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE는 먼저 요구되는 콘텐츠 제목 또는 URL을 선택하고, 요청을 eNB로 전송한다. 만약, eNB가 지역적으로 eNB의 에지 서버에서 콘텐츠를 발견하면, eNB는 콘텐츠를 넘겨준다. 그렇지 않으면, eNB는 캐시 서버를 호출한다. 캐시 서버는 캐시 서버의 파일 시스템 및 eNB들의 콘텐츠 매핑 테이블을 검색하고, SDN 제어기와 상호작용을 통하여 네트워크 상태를 기초로 콘텐츠를 제공하기 위한 노드들을 선택한다. 그런 다음, SDN은 콘텐츠를 가지고 있는 eNB로부터 지역 eNB로 콘텐츠를 전달하는 것을 돕는다. 지역 eNB는 콘텐츠를 얻고 UE에 제공한다. 캐시 서버 및 eNB들(셀 사이트 노드들) 간의 통신이 존재하지만, 간략화를 위하여 도면에 도시되지 않았다.

QoE(quality of experience) 관리자 시스템(이는 실시예에서 추가로 설명될 것이다.)은 캐시 서버가 어떤 캐시 및 어디에 있는 캐시를 결정하는 것을 도울 수 있다. 콘텐츠는 명칭 시스템을 가질 수 있다. 따라서 파일 시스템은 명칭들에 기초하여 검색 또는 질의할 수 있다.

도 10은 CDN을 위한 MobiSDN를 이용하는 시퀀스 흐름(1000)을 도시한다. 여기에서, 캐시 서버는 본 발명의 실시예에 따른 콘텐츠를 편성할 수 있다. 시퀀스 흐름(1000)은 도 9에 도시된 바와 같은 시스템(900) 또는 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다.

도 10에 보인 시퀀스 흐름(1000)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시퀀스 흐름의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE는 요구되는 콘텐츠 제목 또는 URL을 선택한다. UE는 요청을 eNB1로 전송한다. eNB1은 이의 지역 에지 서버에서 콘텐츠를 검색한다. 만약, 요청된 콘텐츠가 지역 서버에 있으면, eNB1은 UE로 그 콘텐츠를 제공한다. 그렇지 않으면, eNB1은 캐시 서버를 호출한다. 캐시 서버는 콘텐츠를 검색한다. 콘텐츠는 캐시 서버 자체 및 eNB들을 포함하는 복수의 노드들에 있을 수 있다. 어떤 콘텐츠도 없으면, 캐시 서버는 원격 서버를 호출한다. 캐시 서버가 이의 도메인 내에서 콘텐츠를 발견하지 못하면, 캐시 서버는 콘텐츠를 가지고 있는 노드들의 리스트를 찾고, SDN 제어기에게 리스트를 제공한다. 캐시 서버는 또한 SDN 제어기에게 콘텐츠를 요청한 노드(이 경우, eNB1)를 제공한다. 제어기는 네트워크 조건을 기초로 콘텐츠를 제공하기에 최적의 노드 또는 노드들을 결정한다(예를 들면, 최적 노드는 eNB1로 최소의 대기시간을 가지는 노드가 될 수 있다). 콘텐츠는 하나 또는 복수의 노드들에 의해 제공될 수 있다(예컨대, 각 노드는 어떤 부분을 제공한다). SDN은 캐시 서버로 콘텐츠를 가지는 선택된 노드(들)의 리스트를 제공한다. 그리고 캐시 서버는 어떤 노드에 의해 콘텐츠의 어떤 부분이 제공될 것인지를 결정하고, SDN 제어기로 그 정보를 제공한다(만약 콘텐츠를 제공하는 노드가 오직 하나이면 이 단계는 생략될 수 있다). 그러면, SDN 제어기는 라우팅을 결정한다(예컨대, eNB2는 eNB1로 콘텐츠를 제공하기 위하여 선택되고, 제어기는 eNB2로부터 eNB1로 콘텐츠를 전달하도록 결정할 수 있다). 그런 다음, eNB2는 eNB1로 콘텐츠를 제공한다. 그리고 eNB1은 UE로 콘텐츠를 제공한다. eNB1은 캐시 서버로 수신된 콘텐츠의 확인(confirmation)을 전송할 수 있다. 그러면, 캐시 서버는 콘텐츠 및 노드들의 매핑 테이블을 업데이트한다.

캐시 서버 및 SDN 제어기는 하나의 제어기로 병합될 수도 있다. 그러면 이들 둘 간의 통신은 생략될 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 UE가 핸드오버를 할 때 CDN을 위한 MobiSDN를 이용하는 시스템(1100)을 도시한다. 시스템(110)은 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 11에 보인 시스템(1100)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE가 eNB1로부터 eNB2로 핸드오버하고 있을 때, 제1 eNB는 에지에서 SDN을 통하여 제2 eNB로 콘텐츠를 전달할 수 있다. 이는 에지에서 트래픽을 유지한다. 이는 코어의 네트워크에 트래픽을 추가하지 않는다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE는 제1 eNB와 통신한다. 핸드오버가 필요할 때, 서빙 eNB(제1 eNB)는 타겟 eNB(제2 eNB)로 SDN을 통하여 콘텐츠를 전달한다. 그런 다음, UE는 제2 eNB로부터 콘텐츠를 얻는다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 UE가 핸드오버를 할 때 CDN을 위한 MobiSDN를 이용하는 시퀀스 흐름(1200)을 도시한다. 시퀀스 흐름(1200)은 도 11에 도시된 바와 같은 시스템(1100) 또는 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 12에 보인 시퀀스 흐름(1200)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시퀀스 흐름의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE는 eNB1과 일부 콘텐츠를 통신한다. 네트워크는 eNB1로부터 eNB2로 UE의 핸드오버를 결정한다. SDN 제어기는 eNB1로부터 eNB2로 콘텐츠를 전달하기 위하여 라우팅을 결정한다. eNB1은 eNB2로 콘텐츠를 전달한다. 캐시 서버는 콘텐츠들 및 노드들의 매핑 테이블을 업데이트한다.

SDN 제어기 및 캐시 서버는 콘텐츠 분배 제어기로 불려지는, 하나의 제어기로 병합될 수 있고, SDN 제어기 및 캐시 서버가 병합되면, 그들 둘 간의 통신은 이것이 내부 구현으로 되기 때문에 생략될 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 QoE 관리 시스템(1300) 및 콘텐츠 분배 제어기를 도시한다. QoE 관리 시스템(1300)은 말단 사용자 QoE(quality of experience)를 관리하는 것을 돕는다. 이는 어떤 콘텐츠를 캐싱할지, 캐시 업데이트, 추천, 분산 등을 결정하기 위하여 빅 데이터(예컨대, 사용자의 로그, 프로파일, 트위터 등) 분석(예컨대, 하둡(Hadoop) 파일 시스템을 이용하여)을 사용한다. 도 13에 보인 시스템(1300)은 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

하나 이상의 실시예에 있어서, 캐시 서버는 파일 시스템을 이용할 수 있다. 이는 콘텐츠 명칭 기반 네트워크를 사용할 수 있다. 캐시 서버는 인터넷을 통하여 원격 콘텐츠 서버로부터 콘텐츠를 캐싱하고, 에지 노드들에 콘텐츠를 배분하며, UE에 의해 요청되는 콘텐츠를 가질 수 있는 노드들을 찾고, SDN 제어기에 그 노드들의 정보를 알려준다. SDN 제어기가 선택한 정보를 수신한 후, 캐시 서버는 콘텐츠를 다른 노드로 전달하도록 그 노드에 명령한다.

SDN 제어기는 네트워크 조건에 기초하여 복수의 노드들이 존재하면, 콘텐츠를 전달하는 노드를 결정하고, 그 결정을 캐시 서버가 알게 하고, 캐시 서버를 트리거하여 다른 노드로 콘텐츠를 전달하도록 그 노드에 명령하도록 하며, 그리고 선택된 노드로부터 목적지까지 콘텐츠를 라우팅 한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 하둡 파일 시스템은 사용자의 로그, 프로파일, 트위터 등과 같은 빅 데이터 입력 그리고 그 데이터를 분석하기 위한 빅 데이터 분석을 가진다. QoE 관리 시스템은 콘텐츠 캐싱 추천, 콘텐츠 분산 추천 등을 출력할 수 있고, 콘텐츠 분배 제어기에 이의 출력을 제공한다. 콘텐츠 분배 제어기는 캐시 서버 및 SDN 제어기를 가진다. SDN 제어기 및 SDN 데이터 평면은 MobiSDN 네트워크를 형성한다. 여기에서, 하드웨어는 무선 노드들(eNB, WiFi 등), 에지 서버들, 스위치들을 포함하고, 소프트웨어는 지능을 가지는 중앙 제어기를 포함한다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 시각적 검색 대기시간을 감소시키기 위하여 에지 서버를 이용하기 위한 MobiSDN을 이용하는 시스템(1400)을 도시한다. 시스템(1400)은 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 14에 보인 시스템(1400)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

일 실시예에 있어서, MobiSDN을 위한 예시적인 사용 사례로써 슈퍼 검색이 고려된다. 클라우드 서비스는 모바일 에지 상에서 제공될 수 있고, 여기에서 하나 이상의 에지 노드들(예컨대, eNB, WiFi)은 검색에 대한 UE의 요청을 합동으로 서비스한다. 이는 낮은 대기시간을 가질 수 있다. 지역화된 검색 질의들, 지역화된 색인/순위(indexing/ranking)가 적용될 수 있다. 데이터베이스는 복수의 에지 서버들에 의해 공유될 수 있다. 단일 서버는 제한된 스토리지를 가질 수 있기 때문에, 정보는 이웃하는 에지 서버들에 의해 공유될 수 있다. UE의 질의에 대한 검색 및 처리는 먼저 지역 에지 서버에서 이루어질 수 있다. 지역 서버가 결과를 가지지 않으면, 임시(interim) 검색 또는 처리 결과는 결과들에 대한 추가 검색을 얻기 위하여 이웃하는 에지 서버들 및 시각적 검색 서버를 포함하는 다른 노드들로 전달될 수 있다. 이 예는 시각적 검색을 위한 것이다. 여기에서, 시각 색인/순위(indexing/ranking) 및 에지 서버들 간에 공유하는 시각 데이터베이스의 시스템 지원이 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE는 먼저 시각 자료로부터 특징들을 추출한다(예를 들면, UE는 카메라 사진들, 비디오 등으로부터 특징을 추출한다). 그런 다음, UE는 eNB로 특징들을 전송한다. eNB는 지역 서버를 가진다. 지역 서버는 먼저 특징들을 기초로 시각 자료를 검색한다. 어떤 결과도 발견되지 않으면, 지역 서버는 P-GW와 같은 다른 검색 노드를 요청한다. 만약 여전히 검색되지 않으면, 지역 서버는 원격 시각적 검색 클라우드를 호출한다. 또한, UE의 특징 및/또는 임시 검색 또는 처리 결과는 하나의 검색 노드로부터 다음 검색 노드로 전달될 수 있다. 이를 위하여 SND이 필요할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. SDN은 검색 노드들로의 UE의 특징들의 라우팅, 서치 노드로부터 다음 서치 노드로의 임시 결과들/처리의 라우팅 및 검색 노드들로부터 UE로의 검색 결과의 라우팅을 더 최적화하기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예들은 전통적으로 검색이 원격 클라우드에서 이루어지는 것을 인지하고 고려한다. UE로부터 전송된 특징 및 원격 클라우드로부터의 결과는 긴 경로를 이동해야만 한다. 지역 서버는 eNB 옆에 있다. 지역 서버는 결과를 검색하고, 그 결과를 UE로 돌려준다. 그리고 이는 대기시간을 감소시킬 수 있다.

도 15는 시각적 검색을 위한 MobiSDN을 이용하는 시스템(1500)을 도시한다. 여기에서, 에지 노드(eNB, 또는 WiFi 등)는 본 발명의 실시예에 따라 검색을 조정할 수 있다. 시스템(1500)은 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 사용할 수 있다. 도 15에 보인 시스템(1500)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE는 먼저 시각 자료로부터 특징들을 추출한다(예를 들면, UE는 카메라 사진들, 비디오 등으로부터 특징을 추출한다). 그런 다음, UE는 eNB로 특징들을 전송한다. eNB는 지역 서버를 가진다. 지역 서버는 먼저 특징들을 기초로 시각 자료를 검색한다. 어떤 결과도 발견되지 않으면, 지역 서버는 다른 eNB들과 같은 다른 검색 노드를 호출한다. 만약 여전히 검색되지 않으면, 지역 서버는 원격 시각적 검색 클라우드를 호출한다. 또한, UE의 특징 및/또는 임시 검색 또는 처리 결과는 하나의 검색 노드로부터 다음 검색 노드로 전달될 수 있다. SDN은 검색 노드들로의 UE의 특징들의 라우팅, 서치 노드로부터 다음 서치 노드로의 임시 결과들/처리의 라우팅 및 검색 노드들로부터 UE로의 검색 결과의 라우팅을 더 최적화하기 위하여 사용될 수 있다.

대안적으로, 지역 eNB는 검색 결과를 위하여 다른 eNB들을 호출하고, SDN 제어기는 어떤 eNB가 처리 능력을 가질 수 있고 검색 결과를 가질 수 있는지를 찾는데 도움을 줄 수 있으며(예를 들면, 유사한 질의가 수행되었었고, 그러면, 어떤 결과들이 eNB에 있다), 지역 eNB의 호출을 결과들을 가지는 바로 그 eNB로 직접 연결하거나, 결과들을 가지는 eNB가 콘텐츠를 전달하고, 전달을 돕도록 요청한다. 이러한 이유로, SDN 제어기는 예컨대, 어떤 eNB가 어떤 검색 결과를 가지며, 어떤 종류의 시각 특징들에 관한 것인지, 검색 결과들 및 검색 노드들(예컨대, eNB들)에 관하여 매핑되는 UE의 특징들을 가질 수 있다. SDN 제어기는 또한 각 검색 노드(예컨대, eNB)의 처리 부하를 알 수 있다. 그러면, SDN 제어기는 어떤 eNB가 도움을 위하여 요청하는 지역 eNB에 대한 추가 검색을 수행할 수 있는지를 선택하거나 또는 찾을 때, 처리 부하를 추가로 고려할 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 시각적 검색을 위하여 MobiSDN을 이용하는 시스템(1600)을 도시한다. 여기에서, 시각적 검색 서버는 본 발명의 실시예에 따른 검색을 조정할 수 있다. 시퀀스 흐름(1600)은 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 16에 보인 시스템(1600)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE는 먼저 시각 자료로부터 특징들을 추출한다(예를 들면, UE는 카메라 사진들, 비디오 등으로부터 특징을 추출한다). 그런 다음, UE는 eNB로 특징들을 전송한다. eNB는 지역 서버를 가진다. 지역 서버는 먼저 특징들을 기초로 시각 자료를 검색한다. 어떤 결과도 발견되지 않으면, 지역 서버는 시각적 검색 서버와 같은 다른 검색 노드들을 요청한다. 시각적 검색 서버는 SDN 제어기와 상호 작용을 통하여 노드들의 처리 부하, 데이터 지역성(예컨대, 데이터가 노드에 지역적으로 그 노드에 있는지 여부) 및 네트워크 조건을 기초로 추가 검색을 제공하기 위한 노드들을 선택한다. 또한, UE의 특징 및/또는 임시 검색 또는 처리 결과는 하나의 검색 노드로부터 다음 검색 노드로 전달될 수 있다. SDN은 검색 노드들로의 UE의 특징들의 라우팅, 서치 노드로부터 다음 서치 노드로의 임시 결과들/처리의 라우팅 및 검색 노드들로부터 UE로의 검색 결과의 라우팅을 더 최적화하기 위하여 사용될 수 있다. 지역 검색 노드(eNB)가 결과를 얻은 후, 이는 UE로 그 결과를 돌려준다.

시각적 검색 서버는 검색 결과에 관한 매핑 테이블 및 검색 노드들(예컨대, eNB들)과 관련된 UE의 특징을 가질 수 있다. 예를 들면, 어떤 eNB가 어떤 검색 결과를 가지는지 어떤 종류의 시각 특징들에 대한 것인지. 시각적 검색 서버는 또한 에지 검색 노드들(예컨대, eNB들)의 처리 부하 정보를 가질 수 있다. 시각적 검색 서버 및 eNB들(셀 사이트 노드들) 간의 통신이 존재하지만, 이는 간략화를 위하여 도면에 도시하지 않았다.

시각적 검색 서버 및 SDN 제어기는 단일 제어기로 병합될 수도 있다. 그러면, 시각적 검색 서버 및 SDN 제어기의 상호 작용(예컨대, 시각적 검색 서버는 노드들의 처리 부하 및 노드들의 데이터 지역성을 기초로 추가 검색을 위하여 선택한 검색 노드들에 관해 SDN 제어기에 알리며, 그러면, SDN 제어기는 라우팅, 혼잡 등과 같은 네트워크 조건을 기초로 시각적 검색 서버가 선택한 모든 노드들 중 어떤 노드들이 나은지 시각적 검색 서버에 알린다)은 생략되며, 내부적으로 구현된다.

도 17은 시각적 검색을 위하여 MobiSDN을 이용하는 시퀀스 흐름(1700)을 도시한다. 여기에서, 시각적 검색 서버는 본 발명의 실시예에 따른 검색을 조정할 수 있다. 시퀀스 흐름(1700)은 도 16에 도시된 바와 같은 시스템(1600) 또는 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 사용할 수 있다. 도 17에 보인 시퀀스 흐름(1700)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시퀀스 흐름의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE는 먼저 시각 자료로부터 특징을 추출한다. 이는 특징을 전송하고, eNB1로 결과를 요청한다. eNB1은 지역적으로 시각 자료를 검색한다. 어떤 결과도 찾을 수 없으면, eNB1은 시각적 검색 서버를 요청한다. 그렇지 않으면, eNB1은 결과를 제공한다. eNB1은 시각적 검색 서버로 시각적 검색 결과를 요청한다. 그리고 eNB1은 추출된 특징들 및/또는 임시 결과들을 전달할 수 있다. 그러면, 시각적 검색 서버는 이의 도메인 내에서 그 결과를 검색한다. 그 결과는 검색 결과를 가질 수 있는 시각적 검색 서버를 포함하는 복수의 노드들에 의해 검색될 수 있다. 만약, 어떤 결과도 시각적 검색 서버 도메인 내에 존재하지 않으면, 시각적 검색 서버는 원격 서버를 요청한다.

시각적 검색 서버가 이의 도메인 내에서 검색할 때, 이는 검색 결과를 가질 수 있는 이의 도메인 내에서 노드들의 리스트를 제공할 수 있다. 그 리스트는 노드들의 부하(예컨대, 연산 부하, 처리 부하, 검색 부하 등)의 지시(indication)를 포함할 수 있다. 검색 서버는 어떤 노드가 그 특징 또는 유사한 특징에 대한 검색 결과를 가질 수 있는지 혹은, 어떤 노드가 그 특징에 대하여 성공적으로 검색하였는지의 매핑의 테이블을 유지할 수 있고, 그리고 검색 서버는 또한 노드들의 부하를 알 수 있다는 점에 유의하야여 한다. SDN 제어기는 네트워크 조건 및 노드 부하를 기초로 그 결과를 검색하기 위한 최적의 노드(들)를 결정할 수 있다. 부하 분산(Load balancing)이 최적 노드(들)를 결정하기 위한 측정 기준(metric)으로 고려될 수 있다. 그러면, SDN 제어기는 검색을 수행할 선택된 노드(들)의 리스트를 제공한다. 대안적으로(점선으로 표시된), 시각적 검색 서버가 노드들의 부하를 제공하지 않으면, SDN 제어기는 네트워크 조건들을 기초로 최적 노드(들), 예컨대, eNB1에 대하여 가장 짧은 경로 혹은 가장 낮은 대기시간을 가지는 경로를 가지는 최적 노드를 결정할 수 있다. 그런 다음, 시각적 검색 서버는 부하를 기초로 노드들의 리스트를 개선할 수 있다. 그리고 이는 SDN 제어기로 개선된 리스트를 전송할 수 있다. SDN 제어기는 선택된 노드(들)로 특징 및/또는 임시 결과를 전달하는 것을 결정할 수 있다. 예를 들면, eNB2가 eNB1에 대한 검색을 제공하기 위하여 선택되면, 제어기는 시각적 검색 서버로부터(또는 eNB1로부터) eNB2로 특징을 전달하기 위한 경로를 결정할 수 있다. 그러면, eNB2는 수시된 추상적인 특징 및/또는 임시 검색 결과와 함께 검색에 대한 요청을 얻을 것이다. 그리고 eNB2는 검색을 수행한다. eNB2가 결과를 얻으면, eNB2는 eNB1로 검색 결과를 제공한다. eNB1 또는 eNB2는 결과가 발견된 것을 시각적 검색 서버에 확인해 줄 수 있다. 이에 따라, 시각적 검색 서버는 검색 결과를 얻은 노드들 및 검색 특징들의 매핑 테이블을 업데이트할 수 있다. 만약, eNB2가 결과를 획득하는 데에 실패하면, eNB2는 시각적 검색 서버에 리포트 할 것이다. 그러면, 다른 노드가 선택되거나, 또는, 원격 검색이 요청될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 시각적 검색 서버 및 SDN 제어기는 하나의 제어기로 병합될 수 있다. 그러면, 이들 둘 간의 통신은 생략되거나, 또는 상기 하나의 제어기 내에서 구현될 수 있다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 UE가 핸드오버 할 때, 시각적 검색을 위하여 MobiSDN을 이용하는 시퀀스 흐름(1800)을 도시한다. 시퀀스 흐름(1800)은 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)와 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 18에 보인 시퀀스 흐름(1800)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시퀀스 흐름의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE는 시각적 검색 요청으로 eNB1과 통신한다. 네트워크는 어느 순간(예컨대, UE의 이동성에 기인한) eNB1로부터 eNB2로 UE가 핸드오버 하도록 결정한다. eNB1이 이미 검색 결과를 가지면, SDN 제어기는 eNB1로부터 eNB2로 검색 결과를 전달하도록 라우팅을 결정한다. 그러한 이유로, eNB1이 그 결과를 얻으면, eNB1은 어떤 특징에 대한 시각적 검색 결과를 가지는 것을 나타내는 시각적 검색 서버에 접속할 수 있고, 시각적 검색 서버는 eNB1이 그 결과를 이미 가지고 있음을 SDN 제어기가 알도록 할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 그런 다음, eNB1은 eNB2로 결과를 전달한다. 그리고 eNB2는 UE가 eNB2에 접속하면, UE로 결과를 제공한다. eNB2는 eNB1에 의해 전달된 결과를 가지는 것을 식각 서버에 확인해 줄 수 있다. 그리고 시각적 검색 서버는 그 결과를 가지는 노드들 및 추상적인 특징들의 매핑 테이블을 업데이트할 수 있다.

다른 예에 있어서, eNB1이 UE를 위한 아직 검색 결과를 얻지 못했다면, eNB1은 UE로부터 추상적인 특징 및/또는 임시 결과를 시각적 검색 서버로 전송할 수 있다. 이에 따라, 시각적 검색 서버는 도 12a에 설명된 바와 같은 이의 도메인 내에서 검색할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 시각적 검색 서버 및 SDN 제어기는 하나의 제어기로 병합될 수 있다. 그러면, 이들 둘 간의 통신이 생략되거나, 상기 하나의 제어기 내에서 구현될 수 있다.

도 19는 본 발명의 실시예에 따른 QoE 관리 시스템(1900) 및 증강 현실(augmented reality) 제어기를 도시한다. QoE 관리 시스템(1900)은 말단 사용자 QoE(quality of experience)를 관리하는 것을 돕는다. 이는 어떤 콘텐츠를 캐싱할지, 캐시 업데이트, 추천, 분산 등을 결정하기 위하여 빅 데이터(예컨대, 사용자의 로그, 프로파일, 트위터 등) 분석(예컨대, 하둡(Hadoop) 파일 시스템을 이용하여)을 사용한다. 도 19에 보인 시스템(1900)은 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, 하둡 파일 시스템은 사용자의 로그, 프로파일, 트위터 등과 같은 빅 데이터 입력 그리고 그 데이터를 분석하기 위한 빅 데이터 분석을 가진다. QoE 관리 시스템은 시각적 검색 추천, 시각적 검색 캐시 추천, 시각적 검색 데이터 기반 추천 등을 출력할 수 있고, 증강 현실 제어기에 이의 출력을 제공한다. 예를 들면, 어떤 프로파일들을 가지는 어떤 사용자들에 대하여(예컨대, 피부 질병 검색을 위한 인구통계학 기반 그룹), 어떤 특징(features)은 시각적 검색 서버에서 검색 범위를 좁히고 줄이기 위하여 사용될 수 있는 일부 고유한 특징(characteristics)을 가질 수 있다. 증강 현실 제어기는 시각적 검색 서버 및 SDN 제어기를 가진다. SDN 제어기 및 SDN 데이터 평면은 MobiSDN 네트워크를 형성한다. 여기에서, 하드웨어는 무선 노드들(eNB, WiFi 등), 에지 서버들, 스위치들을 포함하며, 소프트웨어는 지능을 가지는 중앙 제어기를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 증강 현실 또는 시각적 검색은 예컨대, 의료적 이용, 질병 진단, 약물 인식 등에 대하여 다양한 사용 사례들을 가질 수 있다.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시스템(2000)을 도시한다. 시스템(2000)은 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 사용할 수 있다. 도 20에 보인 시스템(2000)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

일 실시예에 있어서, MobiSDN을 위한 예시적인 사용 사례로 슈퍼 소프트 네트워크를 위한 가상화가 고려된다. MobiSDN은 어플리케이션을 위한 개방 인터페이스를 제공할 수 있고, 이는 더 많은 사용 사례들 및 부가 가치(value-added) 또는 부가 수익(revenue-added) 서비스를 얻을 수 있다. 이는 네트워크 요소를 개방할 수 있고, 이는 더 많은 서비스 및 비즈니스 기회들을 얻을 수 있다. 가상화는 슈퍼 소프트 네트워크를 이루기 위한 좋은 도구이다.

유연 네트워크 가상화(Flexible network virtualization)는 예컨대, 하이퍼바이저(hypervisor)를 이용하여 흐름 공간을 슬라이싱 하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 모든 하드웨어는 공유되는 기반 시설로 사용될 수 있다. 일부 또는 전부의 시간 시설(예컨대, eNB들, 스위치들)은 슬라이스(조각)로 될 수 있다. 각 슬라이스는 다른 부가 가치 서비스들을 위한 것이 될 수 있다. 이는 손쉬운 관리와 함께 서비스들 및 새로운 수익을 유연하게 제공할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 하이퍼바이저가 슬라이스 계층을 지원하기 위하여 사용될 수 있다. 이 슬라이싱 계층은 다른 서비스들을 지원할 수 있다. 각 슬라이스는 다른 서비스를 위한 것이 될 수 있다. 각 슬라이스는 물리 계층에서 일부 또는 전체 하드웨어에 가상으로 대응될 수 있다.

가상화는 스마트 에지 또는 셀 사이트 SDN으로 확장될 수 있다. 예를 들면, 셀 사이트 SDN 제어기 또는 스마트 에지 SDN 제어기는 리소스들을 관리할 수 있다. eNB1, eNB2, eNB3은 스마트 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기에 의해 제어된다는 것을 가정한다. SDN 제어기는 가상으로 레이어를 슬라이스 할 수 있다. 예를 들면, eNB1 및 eNB2를 위한 자원들은 서비스 1을 위하여 사용되며, eNB2 및 eNB3을 위한 자원들은 서비스 2를 위하여 사용될 수 있다.

도 21은 본 발명의 실시예에 따른 셀 사이트 SDN 제어기를 가지는 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시퀀스 흐름(2100)을 도시한다. 시퀀스 흐름(2100)은 도 20에 도시된 바와 같은 시스템(2000) 또는 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)고 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 21에 보인 시퀀스 흐름(2100)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시퀀스 흐름의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

이 예시적인 실시예에 있어서, eNB1, eNB2, eNB3은 캐퍼블러티(capabilities), 콘텍스트(context) 등과 같은 정보를 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기로 전송할 수 있다. 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기는 조정을 위하여, 다른 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기 또는 중앙 제어기와 같은 다른 네트워크 개체들과 정보를 교환할 수 있다. 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기는 리소스들을 가상화하거나, 리소스들을 슬라이싱 할 수 있다. 예를 들면, 어떤 서비스를 위하여 각 eNB에 대한 어떤 물리 리소스들을 슬라이싱하고, 어떤 서비스들을 위하여 eNB들과 같은 어떤 하드웨어를 슬라이싱 한다. 그러면, 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기는 이들 eNB들 각각을 위하여 가상화에 대한 그 결과를 제공할 수 있다.

도 22는 본 발명의 실시예에 따른 온라인 게임을 위한 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시스템(2200)을 도시한다. 시스템(2200)은 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 22에 보인 시스템(2200)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE의 사용자는 높은 QoS 온라인 게임을 가지기를 원하는 UE의 사용자는 이를 사용하기 위하여 더 많은 돈을 지불할 수 있다. 그러면, 네트워크는 게임 서비스를 서비스하기 위하여 낮은 대기시간을 가지는 경로를 찾는 것과 더불어 게임 트래픽을 우선적으로 처리하기 위하여 슬라이스를 형성할 수 있다. 더 많은 수익이 창출될 수 있다. 높은 QoS를 가지는 온라인 게임을 위한 서비스(예컨대, 부가 수익 서비스)는 높은 우선순위 흐름을 가지는 슬라이스를 사용하기 위하여 가상될 수 있다. 온라인 게임을 가지는 UE들은 근처의 eNB들 및 스위치들을 통하여 연결될 수 있다. 최신 기술과 달리, 이는 항상 병목이 될 수 있는 P-GW을 통하여 갈 필요가 없다. 대신, 이는 UE 근처의 eNB들을 연결하는 스위치들로 유연하게 갈 수 있다.

가상화는 스마트 에지 또는 셀 사이트 SDN으로 확장될 수 있다. 예를 들면, 셀 사이트 SDN 제어기 또는 스마트 에지 SDN 제어기는 온라인 게임의 서비스를 위한 리소스를 관리할 수 있다. 온라인 게임 서비스를 요구하는 UE들은 eNB들에게 요청할 수 있고, eNB들은 셀 사이트 SDN 제어기 또는 스마트 에지 SDN 제어기에게 전할 수 있다. 그러면, 제어기는 요청에 따라 어떻게 리소스들을 가상화할지를 결정할 수 있다. 예를 들면, 제어기는 슬라이스를 형성하기 위하여 온라인 게임 서비스를 서비스하는 것이 필요한 이들 eNB들을 골라낼 것이고, UE들은 가상 리소스들 상에서 온라인 게임을 할 수 있다.

온라인 게임이 서비스의 예로 사용되었다. 온라인 게임은 일반적인 온라인 게임의 카테고리가 될 수 있다. 또는, 이는 어떤 형식의 온라인 게임을 위한 것이 될 수 있다.

가상화는 어떤 시간에서 eNB로부터의 정보를 기반으로 하거나(예를 들면, 게임 설정 프로시저 동안) 또는 eNB로부터 요구를 기반으로 할 수 있다. 또는, 이는 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기가 eNB가 전형적으로 UE에 의해 요구되는 온라인 게임 서비스를 할 수 있는 것을 학습할 수 있는 것으로부터 통계 또는 역사를 기반으로 할 수도 있다.

도 23은 본 발명의 실시예에 따른 셀 사이트 SDN 제어기를 가지는 온라인 게임을 위한 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시퀀스 흐름(2300)을 도시한다. 시퀀스 흐름(2300)은 도 22에 도시된 바와 같은 시스템(2200) 또는 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 23에 보인 시퀀스 흐름(2300)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시퀀스 흐름의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

일례로, UE1 및 UE2는 eNB1, eNB2에 대한 온라인 게임 서비스 요청을 전송할 수 있다. eNB1, eNB2는 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기로 온라인 게임 서비스 지시자, 캐퍼블러티, 콘텍스트 등과 같은 정보를 전송할 수 있다. 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기는 조정을 위하여 다른 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기 또는 중앙 제어기와 같은, 다른 네트워크 개체들과 정보를 교환할 수 있다. 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기는 리소스들을 가상화할 수 있고, 리소스들을 슬라이싱 할 수 있다. 예를 들면, 어떤 서비스를 위하여 각 eNB에 대한 어떤 물리 리소스들을 슬라이싱하고, 어떤 서비스들을 위하여 eNB들과 같은 어떤 하드웨어를 슬라이싱 한다(이 예에서 온라인 게임을 위하여 eNB1 및 eNB2). 그러면, 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기는 이들 eNB들 각각을 위하여 가상화에 대한 그 결과를 제공할 수 있다. 그러면, UE1은 eNB1과 연결을 통하여 온라인 게임 서비스를 가질 수 있고, UE2는 eNB2와 연결을 통하여 온라인 게임 서비스를 가질 수 있다. 그리고 eNB1 및 eNB2는 그들 사이에서 직접 또는 스위치들을 통하여 온라인 게임 서비스 데이터 흐름을 가질 수 있다. 그리고 그 데이터 흐름은 UE1/UE2로부터 오거나 UE1/UE2로 갈 수 있다. 데이터 흐름은 예를 들면, S-GW, P-GW를 통하여 코어 네트워크로 갈 필요는 없다.

도 24는 본 발명의 실시예에 따른 지역화된 서비스를 위한 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시스템(2400)을 도시한다. 시스템(2400)은 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 24에 보인 시스템(2400)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

일 실시예에 있어서, 기업은 복수의 캠퍼스들을 가질 수 있다. 고용인이 높은 QoS 상호작용 무선 화상 회의, 문서 공동 작업 질의 프로세스 등을 가지도록 하는 것과 같은, 낮은 대기시간 상호작용 무선 서비스를 제공하여 더 많은 요금이 기업에게 청구될 수 있다. 슬라이스는 캠퍼스들에 근접한 기지국을 포함하여 형성될 수 있다(모든 기지국이 필요한 것은 아니며; 네트워크를 간략화 함). 이러한 시스템은 쉬운 관리로 더 많은 수익을 창출한다.

경기장(stadium) 내의 지역 기지국은 UE들에게 지역 부가 가치 서비스들을 제공하기 위하여 슬라이스를 형성할 수 있다. UE는 더 나은 서비스를 받거나, 비디오 콘테스트와 같은 어떤 이벤트에 참여하기 위하여 더 많은 요금을 지불할 수 있다. 선수들 소개, 게임의 재미있는 부분의 비디오 다시보기 등과 같은 콘텐츠는 지역 서버에 있을 수 있다. UE는 또한 다른 이들과 공유하기 위하여 이의 캡처된 비디오 또는 다른 콘텐츠를 지역 서버로 업로드 할 수 있다. 만약, UE가 매우 좋은 비디오 클립을 제공하고 다른 이들로부터 많은 검색 결과(히트: hit)를 얻게 되면, UE는 일부 인센티브를 얻을 수 있다.

지역화 서비스를 위한 가상화는 스마트 에지 또는 셀 사이트 SDN으로 확장될 수 있다. 예를 들면, 셀 사이트 제어기 또는 스마트 에지 SDN 제어기는 경기장에서 서비스를 위한 리소스들을 관리할 수 있다. 셀 사이트 SDN 제어기 또는 스마트 에지 SDN 제어기는 캠퍼스들에서 서비스를 위한 리소스들을 관리할 수 있다.

다른 예시적인 실시예들에 있어서, 가상화는 캠퍼스들 주변 또는 경기장의 eNB들에서와 같은 eNB들의 위치를 기반으로 할 수 있다.

도 25는 본 발명의 실시예에 따른 셀 사이트 SDN 제어기를 가지는 지역화된 서비스를 위한 MobiSDN에서 가상화를 이용하는 시퀀스 흐름(2500)을 도시한다. 시퀀스 흐름(2500)은 도 24에 도시된 바와 같은 시스템(2400) 또는 도 4에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 25에 보인 시퀀스 흐름(2500)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시퀀스 흐름의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

일례로, UE1 및 UE2는 캠퍼스 1에서 eNB1로 캠퍼스 2에서 eNB2로 각각 서비스 요청(예를 들면, 문서 공동 작업, 질의 등)을 전송할 수 있다. eNB1, eNB2는 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기로 온라인 게임 서비스 지시자, 캐퍼블러티, 콘텍스트 등과 같은 정보를 전송할 수 있다. 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기는 조정을 위하여 다른 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기 또는 중앙 제어기와 같은, 다른 네트워크 개체들과 정보를 교환할 수 있다. 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기는 리소스들을 가상화하거나, 리소스들을 슬라이싱 할 수 있다. 예를 들면, 어떤 서비스를 위하여 각 eNB에 대한 어떤 물리 리소스들을 슬라이싱하고, 어떤 서비스들을 위하여 eNB들과 같은 어떤 하드웨어를 슬라이싱 한다(이 예에서 eNB1 및 eNB2). 그러면, 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기는 이들 eNB들 각각을 위하여 가상화에 대한 그 결과를 제공할 수 있다. 그러면, UE1은 eNB1과 연결을 통하여 온라인 게임 서비스를 가질 수 있고, UE2는 eNB2와 연결을 통하여 온라인 게임 서비스를 가질 수 있다. 그리고 eNB1 및 eNB2는 그들 사이에서 직접 또는 스위치들을 통하여 온라인 게임 서비스 데이터 흐름을 가질 수 있다. 그리고 그 데이터 흐름은 UE1/UE2로부터 오거나 UE1/UE2로 갈 수 있다. 데이터 흐름은 예를 들면, S-GW, P-GW를 통하여 코어 네트워크로 갈 필요는 없다.

경기장의 경우에 대하여, UE는 eNB들 또는 스위치들을 통하여 지역 서버 또는 다른 UE로 서비스를 가질 수 있다.

도 26은 본 발명의 실시예에 따른 SDN 스위치들을 통하여 eNB로부터 WiFi 노드로 UE 핸드오버 및 어느 하나의 eNB로부터 다른 eNB로의 UE 핸드오버를 가지는 MobiSDN를 이용하는 시스템(2600)을 도시한다. 시스템(2600)은 도 4a에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 26에 보인 시스템(2600)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 하나 이상의 실시예들은 끊임없는 이동성 지원을 가지는 유비쿼터스 연결이 미래 모바일 네트워크들을 위한 자주 언급되는 목표임을 인식하고 고려한다. 셀룰러 네트워크 내에서, 이는 WiFi, 인체통신망(BAN: body area networks) 등과 같은 다른 무선 접속 네트워크들과 더불어, 다른 운영자들에 의해 소유되고, 다른 세대 접속 표준들을 가지는 기지국 중에서 끊김없는 핸드오버가 수반될 수 있다. 일부의 도전들은 다른 기술들 및 네트워크 아키텍처에 걸쳐 QoS 및 QoE를 권한설정(provisioning)하고 보장하는 방법을 포함한다. MobiSDN은 이용 가능한 최적 링크와 다른 트래픽 및 콘텐츠 형식을 관련시키기 위한 지능 알고리즘을 제공하여 QoE를 강화하는 데에 있어 이득이 될 수 있다. 예를 들면, 스트리밍 비디오는 UE의 디코더에서 다른 레벨들의 중요성을 가지는 다른 형식의 패킷들로 구성된다. SDN 제어기는 예를 들면, 가장 중요한(critical) 비디오 패킷이 가장 신뢰되는 경로 상에서 서비스되게 할 수 있고, 반면, 일부 덜 중요한 패킷들이 가장 신뢰가 떨어지는 경로 상에서 서비스되도록 하는 것을 보장할 수 있다. 이는 노드들 간의 부하 분산(load balancing) 및 사용자 트래픽 우선순위 부여를 위한 필요에 따라 이득이 된다. 본 발명의 실시예에 있어서, UE는 짧고 유연한 경로를 통하여 X 세대 셀룰러 시스템의 하나의 eNB로부터 Y 세대 셀룰러 시스템의 다른 eNB로 핸드오버를 할 수 있다. 핸드오버 동안, 콘텐츠 전달은 서빙 eNB로부터 타겟 eNB로 SDN 스위치들을 이용하여 수행될 수 있다.

일 실시예에 있어서, UE는 SDN을 이용하여 짧고 유연한 경로를 통하여 하나의 eNB로부터 WiFi, 인체통신망(BAN: body area networks) 등과 같은 다른 무선 접속 기술(RAT: radio access technology)로 핸드오버 할 수 있다. 또는, 이는 셀룰러 및 다른 RAT들과 동시 연결을 유지할 수 있다.

UE가 제1 노드(eNB 또는 WiFi)로부터 제2 노드로 핸드오버하고 있을 때, 제1 노드는 에지에서 SDN 스위치를 통하여 제2 노드로 직접 콘텐츠를 전달할 수 있다. 이는 UE의 트래픽이 네트워크의 에지 내에 머무르게 하고, 코어 네트워크 시그널링 오버헤드를 감소시킨다. 도면에서, UE는 제1 노드와 통신한다. 핸드오버가 필요할 때, 서빙 노드(제1 노드)는 SDN을 통하여 타겟 노드(제2 노드)로 콘텐츠를 전달한다. 그런 다음, UE는 제2 노드로부터 콘텐츠를 얻는다.

도 27은 본 발명의 실시예에 따른 SDN 스위치들을 통하여 Node1로부터 Node2로 UE 핸드오버의 시퀀스 흐름(2700)을 도시한다. 시퀀스 흐름(2700)은 도 4a에 도시된 바와 같은 MobiSDN(400)과 같은 MobiSDN을 이용할 수 있다. 도 27에 보인 시퀀스 흐름(2700)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시퀀스 흐름의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, UE1은 노드1과 통신한다. 또한, UE1은 노드1로 측정 리포트를 전송할 수 있다. 노드1은 에지 SDN 제어기 또는 셀 사이트 SDN 제어기와 통신할 수 있다. 노드1은 UE 측정 리포트, 어떤 콘텍스트 등과 같은 SDN 제어기로 정보를 전송할 수 있다. 제어기는 다른 네트워크 개체들과 정보를 교환할 수 있다. 또한, 제어기는 UE1을 승인하기 위하여 다른 노드(예를 들면, 노드2)와 협상을 할 수 있다. 제어기가 협상하기 위하여 선택해야 하는 어떤 노드의 결정은 노드의 캐퍼블러티, 어떤 노드가 작은 대기시간 또는 많은 처리량을 가지는 좋은 데이터 전달 경로가 될 수 있는지 등과 같은, 다른 정보와 더불어 UE로부터 측정 리포트에 따른다. 제어기는 노드2와 UE의 승인을 협상할 수 있다. 협상 후, 제어기는 UE1을 위한 다른 연결을 추가하도록 결정할 수 있다. 또는, 대안적으로, 제어기는 노드1로부터 노드2로 핸드오버를 결정할 수 있다. 제어기는 UE1이 노드2와 연결되었음을 노드1에게 알릴 수 있다. 노드1은 콘텍스트, 일부 관련 콘텐츠 등과 같은 정보를 노드2로 직접 또는 일부 스위치들(데이터 경로)을 통하여 전송할 수 있다. 이것이 스위치들을 통한다면, 제어기는 경로에 관해 노드1에게 말할 수 있다(여기에서, 제어기는 노드2로 정보를 전송하도록 노드1을 위한 경로를 결정할 수 있다). 노드1은 노드2에 대한 연결을 UE1에게 알릴 수 있다. 그러면, UE1은 노드2와 연결할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 일부는 가능 기술들이 고려된다. 일반적으로, 스마트 네트워크를 위하여 사용되는 하나의 도구는 빅 데이터 분석이다. 콘텐츠 인식(Content awareness)은 네트워크를 보다 효율적으로 만들 수 있다. 만약, UE가 지역 영역으로 운전하고 있다면, UE는 지역 쿠폰들, 지역 이벤트들에 대한 광고들 등을 수신할 수 있다. 이는 UE의 지역 콘텍스트를 기초로 한다. 만약, UE가 선호하는 것이 네트워크에 의해 알려지면, 콘텐츠는 미리 캐싱 되고, UE에 프리로딩 될 수 있다. 여기에서, UE가 선호하는 것은 무선 데이터 사용의 UE의 히스토리로부터 추론되거나, 학습될 수 있다. 콘텐츠 인기도는 예컨대, 소셜 미디어를 이용하여 예측될 수 있다. 그러한, 트위터는 인기 비디오로 다가올 가능성의 예측을 얻기 위하여 먼저 분석될 수 있다(왜냐하면 트위터는 일반적으로 비디오 업로드 보다 빠르기 때문이다). 그런 다음, 비디오 도메인에서, 이는 어떤 비디오가 캐시 되어야 하는지 추천 혹은 결정하기 위하여 트위터의 예측을 이용할 수 있다.

빅 데이터 처리를 위하여, 우리의 제안된 스마트 네트워크는 분산 처리/연산, 분산 파일 시스템과 함께 스마트 에지를 사용한다.

분산 처리/연산(processing/computing)은 에지 서버들 사이에서 공유되는 처리/연산을 지원할 것이다. 예를 들면, 증강 현실을 위하여, UE가 사진을 찍은 후, UE는 특징을 검색하고, 추가 정보를 얻기 위하여 네트워크로 특징을 전송할 것이다. 에지 서버는 먼저, 요구되는 정보를 찾기(예컨대, 패턴 인식) 위한 처리를 하거나, 연산을 위한 알고리즘을 사용할 수 있다. 하나의 에지 서버가 그 처리에서 과부하되면, 이는 제어기에 알 수 있다. 그러면, 제어기는 다른 에지 서버들에게 처리를 돕도록 요청할 수 있다. 모든 에지 서버들이 처리를 제공하기 위한 빅 풀(big pool)이 될 수 있다. 처리/연산(processing/computing)은 부하 분산, 프로그래밍 투명성으로 에지에서 이루어질 수 있다.

분산 파일 시스템을 위하여, 예를 들면, 이는 비디오 콘텐츠에 대한 검색을 제공할 수 있다. 네트워크 제어기는 SDN 기반 프로그램 가능한 라우팅; 분산 정책 검사; 사용하기 편한 미들 장비(middle box)를 포함할 수 있다. 하둡(Hadoop) 파일 시스템을 기초로, 하둡 맵리듀스(Hadoop MapReduce)는 빠른 검색, 분산 스토리지, 캐시 공유, 콘텐츠 검색을 위한 것이 될 수 있다.

어플리케이션들을 위하여, 이는 예를 들면, 슈퍼 CDN, 슈퍼 시각적 검색, 부가 가치 서비스를 위한 가상화를 지원할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 모바일 장치에 의한 SDN의 사용이 고려된다. 모바일 장치 자체는 MobiSDN의 컴포넌트가 될 수 있다. 특히, UE들에 대하여 SDN을 확장하는 것은 새로운 사용 사례들 및 향상된 전체 네트워크 운영체제를 허용한다.

제1 예에 있어서, SDN 제어기는 UE에 대하여 전체적으로 혹은 부분적으로 구현된다. 전체 구현의 경우에 있어서, 라우팅 수행, 데이터 처리 또는 다른 네트워크 정책 결정을 위하여 필요한 모든 기능은 다른 네트워크 개체들부터의 도움 없이 장치에 의해 수행될 수 있다. 부분 구현의 경우에 있어서, 기능들의 서브세트가 구현될 수 있고, 요구되는 작업을 수행하기 위하여 UE는 (예컨대, eNB들, 서버들, 또는 다른 UE들과 같은) 다른 네트워크 개체들 없이 상호작용한다.

제2 예에 있어서, SDN은 UE가 어플리케이션 당 기반 또는 전송 베어러 당 기반 상에서 복수의 RAT들과 동적으로 연결하는 것을 가능하도록 한다. 관련 결정은 처리량, 이동성, 보안, 사용자 콘텐츠를 포함하는 복수의 측정기준을 기초로 할 수 있다. 예를 들면, UE에서 연결성 제어기는 높은 처리량 또는 이동 강건성이 사용자에게 선호되는지 그리고 다른 접속 네트워크들에 의해 제공되는 무선 측정, 상위 계층 QoE 측정 기준 및 인증 레벨들과 같은, 측정 기준을 고려하는지 여부에 따라 주어진 데이터 링크가 셀룰러 네트워크 혹은 지역 영역 WiFi 네트워크 상에서 라우팅되어야만 하는지 여부를 결정할 수 있다.

도 28은 본 발명의 실시예에 따른 SDN 기반 연결 제어기의 시스템(2800)을 도시한다. SDN 기반 연결 제어기는 어떻게 다른 트래픽 또는 콘텐츠 형식들이 제어기에 의해 UE에서 관리되는 다양한 측정 기준 및 정책들에 다라 서비스되어야 하는지를 결정한다.

제3 예에 있어서, UE에서 SDN 제어기 기능은 UE 및 다양한 네트워크 개체들 사이에서 라우팅 되는 흐름과 관련된 정보의 교환을 용이하게 한다. 예를 들면, 다른 네트워크를 적용하기 위하여 요구되는 모든 필요한 정보를 제공하기 위한 프로토콜 및 관련 시그널링은 SDN 제어기를 통하여 정의되고 구현될 수 있다. 시그널링 교환의 예들은 다음을 포함할 수 있다.

콘텐츠 형식 및 우선순위

UE 히스토리 및/또는 흐름 당 처리량 종합

어플리케이션 계층 QoE/사용자 경험 측정 기준 및

UE 콘텍스트 측정(이동성, 위치, 다른 UE 기반 센서들)

추가적으로, SDN 기반 제어기들은 UE 및 다른 네트워크 노드(다른 UE들을 포함) 간의 리소스들의 처리 및 무선의 관리 및 유연한 공유를 가능하게 한다.

제5 예에 있어서, MobiSDN 가능 UE들은 UE들 간의 흐름 공간을 슬라이싱 하여 복수의 UE들 간의 흐름 가상화를 구현할 수 있다. 각 슬라이스는 이들 UE들 상에서 구동되는 다른 앱(app)들 또는 서비스들을 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 구동하는 특정 앱들을 가지는 UE들은 동일한 앱들을 가지는 주변 UE들을 통하여 연결될 수 있다. SDN 기반 흐름 슬라이싱의 이점은 그러한 가상화가 이들 앱들을 위하여 더 나은 QoE 및 보안을 지원한다는 것이다.

제6 예에 있어서, MobiSDN UE들은 네트워크 내에서 무선 또는 어플리케이션 처리 리소스들을 동적으로 분배하여, 리소스 공유 없이 이룰 수 있는 것보다 태스크들을 위한 처리를 보다 효율적이고 효과적으로 가능하게 한다. 예를 들면, 실시간 분석은 장치가 높은 대역폭 및 낮은 대기시간 요구사항을 가지는 데이터의 처리를 요구할 수 있는 것에 대하여 고려될 수 있다. 최신 기술에 있어서, 이 처리 능력을 가지지 않는 장치들은 원격 데이터 클라우드 서버로 프로세싱의 일부 또는 전부를 오프로드할 수도 있다. 하지만, 핵심 네트워크 및 백홀 지연들은 많은 시나리오에서 달성할 수 있는 오프로드 처리의 양을 상당히 제한한다. 하지만, UE에 구현된 SDN 제어기는 네트워크 경로 연결 또는 직접 다른 장치들을 포함하는 다른 또는 복수의 다른 가능 개체들로 또는 네트워크의 에지에 위치한(예를 들면, eNB와 함께 위치하는) 지역 데이터 처리 서버로 처리의 일부분을 오프로드 하도록 선택할 수 있다.

도 29는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 분석의 시스템(2900)을 도시한다. 시스템(2900)은 UE들 및 eNB들을 포함하는 MobiSDN 아키텍처를 기반으로 하는 지역 영역 “클라우드”에서 공유하는 처리를 통하여 구현되는 실시간 분석의 예를 제공한다.

에지 SDN 제어기 또는 중앙 SDN 제어기는 토폴로지, 트래픽, 셀 이용 가능성, 링크 상태, 부하 등을 기초로 무선 백홀을 위한 리소스들을 동적으로 그리고 적응적으로 제어할 수 있다.

IoT(Internet of things)의 지원을 위하여, 에지에서 SDN 제어기가 사용될 수 있다. 서비스/서버 계층은 IoT 서비스를 처리하기 위하여 사용될 수 있고, 이는 클라우드와 비교하여 클라이언트에 근접할 수 있다. 이는 가능한 에지에서 트래픽을 유지할 수 있고, 코어를 혼합하게 하지 않는다. 이는 코어 네트워크를 혼합하게 하지 않기 위하여 낮은 대기시간을 제공하며, 네트워킹을 위하여 저 비용을 제공한다.

도 30은 본 발명의 실시예에 따른 SDN을 가지는 캐싱을 위한 시스템(3000)을 도시한다. 도 30의 MobiSDN 네트워크의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다. 일 실시예에 있어서, UE(3002)는 일부 콘텐츠를 얻기 위하여 HTTP 요청을 전송할 수 있다. 제1 노드(eNB 또는 WiFi 노드)에서 지역 서버(3004)는 UE(3002)로부터 패킷의 정밀 조사를 수행하고, HTTP 요청을 발견한다. 그리고 지역 서버(3104)는 어떤 콘텐츠가 UE(3002)가 요청하는 것인지를 인지한다. 지역 서버(3104)는 분산 파일 시스템을 이용하여 콘텐츠를 검색한다. 일 실시예에 있어서, 지역 서버(3004)는 예를 들면, 도 4f에 도시된 바와 같은, DFS 관리 및 SDN 제어기의 능력을 가진다. 일 실시예에 있어서, DFS는 각 노드(예컨대, eNB의 셀 사이트에서 각 서버)가 모든 다른 서버들을 결합하는 전체 파일 시스템을 인지하는 방법으로 구현될 수도 있다. 또는, DFS는 오직 어플리케이션 서버 또는 에지 제어기가 eNB들의 사이트들에 위치된 모든 다른 서버들을 결합하는 파일 시스템을 인지하는 방법으로 구현될 수도 있다. 만약, 콘텐츠가 다른 서버에 있는 것을 알게 되면, SDN 제어기는 UE(3002)로 콘텐츠를 전달하기 위한 최적 경로를 산출할 수 있다. 예를 들면, 제어기는 제2 노드(eNB 또는 WiFi 노드)가 데이터 전달을 이용하여 스위치들에 의해 콘텐츠를 전달할 수 있는 최적 경로를 결정한다. 그러면, 콘텐츠는 제1 노드로 전달될 수 있다. 그런 다음, 제1 노드는 UE로 그 콘텐츠를 제공할 수 있다. 그 콘텐츠는 인터넷에서 원격 콘텐츠 서버로부터 제공될 필요는 없다.

도 31은 본 발명의 실시예에 따른 SDN을 가지는 캐싱을 위한 시스템(3100)을 도시한다. 도 31의 MobiSDN 네트워크의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 시스템의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수도 있을 것이다. 일 실시예에 있어서, 데이터 평면에서 콘텐츠 분배 관리자/서버는 SDN 스위치들 및 eNB들(셀 사이트 서버들)과 연결될 수 있다. 그리고 제어 평면에서 콘텐츠 분배 관리자/서버는 SDN 제어기(예컨대, 중앙 제어기, 에지 제어기 등) 및 eNB들(셀 사이트 서버들)에 연결될 수 있다. 콘텐츠 분배 관리자/서버는 분산 파일 시스템(DFS) 관리자를 포함할 수 있다. 콘텐츠 분배 관리자/서버는 예컨대, CDN(Content Delivery Network)/CDN(Content Distribution Network) 관리자 등과 같은 다른 명칭들로 칭해질 수 있다. eNB(셀 사이트 서버를 가지는)는 지역 캐시가 장착될 수 있다. eNB는 SDN 능력을 가질 수 있다. 여기에서, eNB는 SDN 스위치 또는 SND 스위치 기능들을 포함할 수 있다. eNB가 SDN 스위치 또는 SDN 스위치 기능들을 포함하지 않으면, 그러한 eNB는 제어 평면에서 SDN 제어기로 연결이 되지 않을 수 있다. 대신, eNB는 SDN 스위치와 연결될 수 있고, 그 스위치는 제어 평면에서 SDN 제어기와 연결될 수 있다. SDN 스위치는 DPI가 장착된다. DFS는 어디서 콘텐츠를 요청하는지를 알 수 있다고 가정한다. UE는 eNB로 요청을 전송한다. eNB는 요청 SDN 스위치로 요청을 전달한다. SDN 스위치는 SDN 제어기로 그 요청을 전달한다. SDN 제어기는 요청을 캡처하고, DPI를 수행하고, 콘텐츠를 가지고 있는 eNB 서버를 찾기 위하여 DFS와 협의한다. 대안적으로, eNB 서버는 DPI를 수행할 수 있고, 이는 UE의 요청을 가로챌 수 있다. 지역 캐시가 콘텐츠를 가지고 있다면, eNB는 UE로 콘텐츠를 제공할 수 있다. 만약, 그렇지 않으면, eNB는 요청을 SDN 제어기로 전달하고, SDN 제어기는 콘텐츠를 가지고 있는 노드(콘텐츠 소스 노드)를 찾기 위하여 DFS와 협의할 수 있다. SDN 제어기는 소스 SDN 스위치(연결된 소스 eNB) 및 요청 SDN 스위치 사이의 최적 경로/루트를 결정한다. SDN 제어기는 SDN 스위치들을 통하여 소스 서버로 요청을 전달하도록 요청 SDN 스위치에게 말한다. 소스 서버는 SDN 제어기에 의해 결정된 경로/루트를 통하여 콘텐츠를 전송한다. 도면에서, 개방흐름(OpenFlow)은 SDN 프로토콜의 예로 사용된다.

도 32는 본 발명의 실시예에 따른 프로토콜 스택(3200)을 도시한다. 프로토콜 스택(3200)은 각 계층이 각 네트워크 장치에서 표현된 것을 도시한다.

지금까지 실시예를 통하여 본 발명을 설명하였지만, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 및 수정이 제안될 수 있다. 첨부된 청구범위에 범위 내의 것이라면 그러한 변경 및 수정은 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (20)

1. 메모리 요소; 및
   모바일 소프트웨어 정의 네트워크에서 메모리 요소와 연결되는 제어기를 포함하며,
   상기 제어기는,
   상기 소프트웨어 정의 네트워크에서 복수의 네트워크 장치들로부터 소스 노드 및 타겟 노드와 관련된 제어 정보를 수신하고;
   상기 제어 정보에 기초하여 상기 소스 노드 및 타겟 노드 간의 데이터 전달을 위한 경로를 식별하고;
   상기 경로에 따라 복수의 네트워크 장치들로 데이터 전달을 요청하도록 구성되는 것을 특징으로 하며,
   상기 소스 노드 또는 상기 타겟 노드는 사용자 장치(UE: user equipment) 및 기지국을 포함하는 셀 사이트 노드 중 적어도 하나가 될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 경로는 하나 이상의 셀 사이트 노드들을 포함하는 것을 특징을 하는 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 경로는 하나 이상의 셀 사이트 노드들 및 하나 이상의 소프트웨어 정의 네트워크 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어 정보에 기초하여 상기 소스 노드 및 타겟 노드 간의 데이터 전달을 위한 경로를 식별하는 것은,
   상기 제어기가 가장 낮은 대기시간을 가지는 경로를 식별하기 위하여 하나 이상의 셀 사이트 및 하나 이상의 소프트웨어 정의 네트워크 스위치들의 하나 이상의 조합과 통신하도록 구성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 경로에 따라 복수의 네트워크 장치들로 데이터 전달을 요청하는 것은
   상기 제어기가 기지국이 상기 타겟 노드를 승인하도록 요청하도록 구성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 소프트웨어 정의 네트워크의 셀 사이트 노드에 있어서,
   기지국;
   상기 기지국과 연결된 셀 사이트 서버; 및
   상기 셀 사이트 서버에 연결되는 제어기를 포함하며,
   상기 제어기는,
   소스 노드로부터 데이터 패킷들을 수신하고;
   제어 정보를 식별하기 위하여 상기 데이터 패킷들에 대하여 정밀 패킷 검사를 수행하며;
   소프트웨어 정의 네트워크에서 에지 제어기로 제어 정보를 전송하고;
   상기 에지 제어기로부터 경로 정보를 수신하며;
   상기 경로 정보를 기초로 하여 상기 데이터 패킷들을 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 셀 사이트 노드.
7. 제6항에 있어서,
   상기 셀 사이트 노드는 스위치 및 다른 셀 사이트 노드 중 하나로 상기 데이터 패킷들을 전달하는 것을 특징으로 하는 셀 사이트 노드.
8. 제6항에 있어서,
   상기 기지국은 다른 기지국으로 핸드오버를 수행하기 위하여 상기 소스 노드로 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 셀 사이트 노드.
9. 제7항에 있어서,
   상기 스위치는 와이파이 노드로 데이터 패킷들을 전달하는 것을 특징으로 하는 셀 사이트 노드.
10. 제6항에 있어서,
    상기 기지국은 타겟 노드로 상기 데이터 패킷들을 전달하는 것을 특징으로 하는 셀 사이트 노드.
11. 소프트웨어 정의 네트워크에서 데이터를 관리하기 위한 방법에 있어서,
    소프트웨어 정의 네트워크에서 복수의 네트워크 장치들로부터 소스 노드 및 타겟 노드로 관련된 제어 정보를 수신하는 단계;
    상기 제어 정보에 기초하여 상기 소스 노드 및 타겟 노드 간의 데이터 전달을 위한 경로를 식별하는 단계; 및
    상기 경로에 따라 복수의 네트워크 장치들로 데이터 전달을 요청하는 단계를 포함하며,
    상기 소스 노드 또는 상기 타겟 노드는 사용자 장치(UE: user equipment) 및 기지국을 포함하는 셀 사이트 노드 중 적어도 하나가 될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 경로는 하나 이상의 셀 사이트 노드들을 포함하는 것을 특징을 하는 방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 경로는 하나 이상의 셀 사이트 노드들 및 하나 이상의 소프트웨어 정의 네트워크 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제11항에 있어서,
    상기 제어 정보에 기초하여 상기 소스 노드 및 타겟 노드 간의 데이터 전달을 위한 경로를 식별하는 단계는
    가장 낮은 대기시간을 가지는 경로를 식별하기 위하여 하나 이상의 셀 사이트 및 하나 이상의 소프트웨어 정의 네트워크 스위치들의 하나 이상의 조합과 통신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제11항에 있어서,
    복수의 네트워크 장치들로 상기 경로를 전송하는 단계는
    상기 타겟 노드를 승인하도록 기지국으로 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 소프트웨어 정의 네트워크에서 데이터를 관리하기 위한 방법에 있어서,
    소스 노드로부터 데이터 패킷들을 수신하는 단계;
    제어 정보를 식별하기 위하여 상기 데이터 패킷들에 대하여 정밀 패킷 검사를 수행하는 단계;
    소프트웨어 정의 네트워크에서 에지 제어기로 제어 정보를 전송하는 단계;
    상기 에지 제어기로부터 경로 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 경로 정보를 기초로 하여 상기 데이터 패킷들을 전달하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서,
    스위치 및 셀 사이트 노드 중 하나로 상기 데이터 패킷들을 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제16항에 있어서,
    셀 사이트 노드로 핸드오버를 수행하기 위하여 상기 소스 노드로 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제17항에 있어서,
    상기 스위치는 와이파이 노드로 데이터 패킷들을 전달하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제16항에 있어서,
    상기 기지국은 타겟 노드로 상기 데이터 패킷들을 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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