KR20170044926A

KR20170044926A - 네트워크 환경에서 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법 및 장치

Info

Publication number: KR20170044926A
Application number: KR1020150144643A
Authority: KR
Inventors: 김근현
Original assignee: 에스케이텔레콤 주식회사
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-04-26
Also published as: KR102203324B1

Abstract

네트워크 환경에서 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법 및 장치를 개시한다.
EPC(Evolved Packet Core) 네크워크에서 트래픽을 분산 처리하기 위한 기술로서, 액세스 정책정보에 근거하여 트래픽 라우팅 경로를 설정하고, 트래픽 라우팅 경로에 따라 액세스 네트워크 내에서 단말 트래픽이 처리되도록 제어하는 네트워크 환경에서 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

네트워크 환경에서 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법 및 장치{Method and Apparatus for Controlling Service-Based Mobile Edge Computing in Network Environment}

본 실시예는 네트워크 환경에서 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법 및 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

스마트폰의 보급에 따른 데이터 트래픽의 사용 요구의 증가에 따라, 이동통신 사업자는 증대된 데이터 트래픽을 수용하기 위해 설비 및 기술 투자를 진행하고 있다. 이러한 추세에 따라 옥내 브로드밴드 망을 통해 이동통신 핵심망(Core Network)에 접속하도록 초소형 기지국을 옥내외에 설치하여 이동통신 서비스를 제공하는 방법이 제안되고 있다. 특히 차세대 네트워크 시스템에서는 높은 데이터 전송률에 대한 요구를 충족시키고, 다양한 서비스의 안정적인 제공을 위하여 그 대안으로서 여러 개의 작은 크기의 다중 셀(펨토셀; Femto Cell)들을 배치하는 방법이 제시되고 있다.

펨토셀을 관장하는 초소형 기지국을 옥내용 기지국 또는 펨토(Femto) 기지국이라고 부른다. 이처럼 셀의 크기를 줄임으로써 높은 주파수 대역을 사용하면 네트워크 시스템의 효율을 높일 수 있다. 작은 크기의 셀을 여러 개 사용하는 것은 주파수 재사용 횟수를 늘린다는 측면에서도 유리하다. 또한, 기존에 하나의 기지국이 전체 셀 영역을 커버할 때 발생하였던 전파 감쇄로 인한 채널 상황 악화 문제, 음영지역 사용자에 대한 서비스 불능 문제 등을 개선시킬 수 있다는 점에서 작은 크기의 다중 셀들을 통한 서비스 방법이 장점을 갖는다. 이러한 이점들을 바탕으로 기존의 매크로셀(옥외용 기지국이 관장하는 셀 영역; Macro-cell)과 펨토셀들을 결합한 방식이 대두되고 있다.

한편, LTE(Long Term Evolution)는 접속망(Access Network)에 대한　고속 대용량(High Data Rate), 저지연(Low-latency), 패킷 최적화된 무선 접속(Packet Optimized Radio Access)의 요구조건을 실현하기 위한 네트워크이다. 이는 기존 3GPP/non-3GPP의 접속망에 대한　역호환성(Backward Compatibility)을　보장하면서 고속의　리치 미디어(Rich Media)를 수용하기 위해 고안되었다. LTE는 서비스품질(OoS: Quality of Service) 관리 기능을 강화하여 실시간 서비스(예컨대 음성통신, 화상통신) 및 비실시간 서비스(예컨대 웹브라우징, Store and Forward 데이터 전송)에 대해 차별된　QoS를 제공함으로써, 네트워크 리소스의 효율성을 제고하였다. 또한, 스마트 안테나 기술(즉 MIMO)을 도입함으로써 무선통신을 위한 대역폭을 확장하였다.

LTE의 코어망이라 할 수 있는 EPC(Evolved Packet Core) 망에서는, eNodeB <-> MME(Mobility Management Entity), MME <-> S-GW(Serving Gateway) 그리고 S-GW <-> P-GW(Packet Data Network Gateway) 간에 유기적으로 동작하여 음성 및 데이터 처리를 위한 호 처리를 수행한다.

LTE의 코어망에서 PGW는 단말 트래픽에 대한 앵커링(Anchoring)을 수행한다. 이에 따라, 모든 단말 트래픽은 액세스망을 경유한 후 코어망의 PGW를 경유하여야 한다. 예를 들어, LTE의 코어망에서 업링크 단말 트래픽은 PGW의 상단의 백본 스위치에서 라우팅되므로, 모든 서비스에 대한 단말 트래픽은 PGW와 상단 백본 라우터를 거쳐야함 한다. 이에 따라, 코어망에서 단말 트래픽에 의한 부하를 감소하고, 처리속도를 높이기 위해 액세스망에 대한 모바일 엣지 컴퓨팅을 제어하는 기술이 필요로 한다.

본 실시예는 EPC(Evolved Packet Core) 네크워크에서 트래픽을 분산 처리하기 위한 기술로서, 액세스 정책정보에 근거하여 트래픽 라우팅 경로를 설정하고, 트래픽 라우팅 경로에 따라 액세스 네트워크 내에서 단말 트래픽이 처리되도록 제어하는 네트워크 환경에서 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 모바일 엣지 컴퓨팅 제어장치가 이동통신망의 액세스(Access) 네트워크에서 모바일 엣지 컴퓨팅(Mobile Edge Computing)을 처리하는 방법에 있어서, 정책제어장치가 생성한 액세스 정책정보를 획득하는 정책 획득과정; 상기 액세스 정책정보에 근거하여 서비스 별로 액세스 네트워크에 포함된 데이터 게이트웨이에 대한 트래픽 라우팅 경로를 생성하는 경로 생성과정; 상기 트래픽 라우팅 경로를 포함하는 제어 메시지를 상기 데이터 게이트웨이로 전송하여 단말 트래픽이 상기 액세스 네트워크 내에서 처리되도록 하는 경로 처리과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법을 제공한다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 이동통신망의 액세스(Access) 네트워크에서 모바일 엣지 컴퓨팅(Mobile Edge Computing)을 처리하는 장치에 있어서, 정책제어장치가 생성한 액세스 정책정보를 획득하고, 획득한 상기 액세스 정책정보에 근거하여 서비스 별로 액세스 네트워크에 포함된 데이터 게이트웨이에 대한 트래픽 라우팅 경로를 생성하고, 생성된 상기 트래픽 라우팅 경로를 포함하는 제어 메시지를 상기 데이터 게이트웨이로 전송하여 단말 트래픽이 상기 액세스 네트워크 내에서 처리되도록 하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 액세스 네트워크 상에서 단말 트래픽의 경로를 최적화하여 백홀(Backhaul)망 및 코어 네트워크의 트래픽 부하를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 액세스 네트워크 상에서 단말 트래픽의 경로를 최적화하여 저지연(Low Latency) 트래픽 처리 및 실시간 트래픽 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 단말 트래픽에 대해 효율적인 우회 접속(Local Breakout), P2P(Peer to Peer), D2D(Device to Device) 등의 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅을 처리하는 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 EPC 네트워크 환경에서 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 스마트 캐싱(Smart Caching)을 처리하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 실시예에 따른 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅을 이용하여 영상 트래픽을 공유하는 동작을 나타낸 예시도이다.

이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.

본 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템은 EPC GW-D(120, 125), EPC GW-C(130), MME(Mobility Management Entity, 140), PCRF(Policy and Charging Rules Function, 143), CS(Charging System, 146) 및 SDN(Software Defined Networking) 컨트롤러(150)를 포함하여 구성된다.

종래의 EPC 네트워크 시스템에서 SGW(Serving Gateway, 이하 'SGW'로 약칭함) 및 PGW(PDN Gateway, 이하 'PGW'로 약칭함)는 제어 영역(Control Plane)과 데이터 영역(Data Plane)의 기능을 동시에 수행하였다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템에서는 제어 영역과 데이터 영역을 분리한다. 즉, EPC 네트워크 시스템은 제어 영역의 기능을 수행하는 SGW 및 PGW로 구성된 EPC GW-C(130)와 데이터 영역의 기능을 수행하는 SGW 및 PGW로 구성된 EPC GW-D(120, 125)로 구분된다. EPC 네트워크 시스템은 GW-C(130)와 GW-D(120, 125)는 SDN 컨트롤러(150)를 중심으로 역할이 분리된다.

SGW는 무선접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNB(110)와 PGW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNB(110)가 서비스하는 영역 여러 개에 걸쳐 이동(예컨대, 핸드오버 등)하는 경우, SGW는 그 이동의 앵커 포인트(Anchor Point)의 역할을 할 수 있다.

PGW는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(Termination Point)에 해당한다. PGW는 정책 집행 특징(Policy Enforcement Features), 패킷 필터링(Packet Filtering), 과금 지원(Charging Support), 합법적 감청(Lawful Interception), 단말 IP 할당(UE IP Allocation), 패킷 스크리닝(Packet Screening) 등의 기능을 수행한다. 또한, 3GPP 네트워크와 non-3GPP 네트워크(예를 들어, IWLAN(Interworking Wireless Local Area Network)와 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 한다.

EPC GW-D(120, 125)는 데이터 영역 내에 존재하는 게이트웨이로서, 데이터 영역 내에서 단말들의 트래픽을 포워딩하거나 라우팅하는 등 트래픽의 경로를 제어하는 역할을 한다. 여기서, EPC GW-D(120, 125)는 SGW(SGW-D)와 PGW(PGW-D)로 구성되는데, SGW(SGW-D)와 PGW(PGW-D)가 결합된 형태로 구성되거나 각각 분리된 형태로 구성될 수 있다.

EPC GW-D(120)는 액세스(Access) 네트워크에 포함된 데이터 게이트웨이를 의미한다. EPC GW-D(120)는 eNB(110)와 연결되어 단말(170)에 패킷 데이터 등의 단말 트래픽을 전달할 수 있다. 본 실시예에 따른 EPC GW-D(120)는 SDN 컨트롤러(150)로부터 제어 메시지를 수신하고, 제어 메시지에 근거하여 단말 트래픽을 EPC GW-D(125)로 전송하거나, 상대 단말(180)로 전송한다. 여기서, 상대 단말(180)은 액세스 네트워크와 연결되어, 단말 트래픽을 수신하는 목적지에 해당하는 단말기를 의미한다. EPC GW-D(120)는 오픈 플로우(Open Flow)를 기반으로 제어 메시지를 수신하여, 플로우 테이블(Flow Table)에 대한 플로우를 생성하거나, 기 저장된 플로우를 업데이트한다. 이에 따라, EPC GW-D(120)는 제어 메시지에 포함된 트래픽 경로 정보에 따라 단말 트래픽을 포워딩한다.

EPC GW-D(125)는 eNB(110)와 액세스 네트워크를 통하여 연결되는 EPC GW-D(120)와 백홀(Backhaul)망(160)으로 연결되어 단말(173)에 패킷 데이터 등을 전달할 수 있으며, IP 백본(Backbone)망(165)으로 단말(176)과 연결되어 패킷 데이터 등을 전달할 수 있다.

한편, EPC GW-C(130)는 제어 영역(Control Plane) 내에 존재하는 게이트웨이로서, 제어 영역 내에서 시그널링(Signaling)을 이용하여 가입자 자원(Resource) 및 이동성(Mobility)을 관리하는 역할을 한다. 여기서, EPC GW-C(130)는 SGW(SGW-C)와 PGW(PGW-C)로 구성되는데, SGW(SGW-C)와 PGW(PGW-C)가 결합된 형태로 구성되거나 각각 분리된 형태로 구성될 수 있다.

EPC GW-C(130)는 MME(140), PCRF(143), CS(146)과 연결된다. MME(140)는 단말의 네트워크 연결과 관련된 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(Tracking), 페이징(Paging), 로밍(Roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. EPC GW-C(130)는 MME(140)로부터 가입자 및 세션 관리와 관련된 정보를 수신한다. EPC GW-C(130)는 PCRF(143)로부터 단말 트래픽의 경로를 제어하기 위한 액세스 정책정보를 수신한다.

PCRF(143)는 단말에게 적용할 정책(Policy), 서비스 품질(QoS: Quality of Service) 등을 관리하는 요소이다.

PCRF(143)는 단말 트래픽을 액세스 네트워크 내에서 상대 단말(180)로 포워딩하기 위한 액세스 정책정보를 생성하고, 생성된 액세스 정책정보를 EPC GW-C(130)로 전송한다. 여기서, 액세스 정책정보는 단말 트래픽의 서비스에 따라 설정된 정책정보를 포함한다. 예를 들어, 액세스 정책정보는 우회접속 정책정보, D2D(Device to Device) 정책정보 및 P2P(Peer to Peer) 정책정보 등을 포함한다.

PCRF(143)는 액세스 네트워크 내의 라우팅 경로를 제어하기 위한 액세스 정책정보를 생성하여 EPC GW-C(130)로 전송한다. 액세스 정책정보를 생성하는 데 고려되는 요소들은 가입자를 구별하기 위한 식별정보(예: IMSI(International Mobile Subscriber Identify), MIN(Mobile Identify Number) 및 MDN(Mobile Diretory Number))를 포함하는 가입자 정보, 단말기(170, 173, 176)에서 사용하는 서비스(예: 음성 서비스, 영상 서비스, 웹 서비스 등)의 종류에 대한 서비스 관련정보 등이 있다.

PCRF(143)는 기 설정된 주기로 액세스 정책정보를 EPC GW-C(130)로 전송할 수 있다. 그러나 EPC GW-C(130)로부터 가입자 정보를 포함하는 정책 요청 메시지가 수신되는 경우, 이에 대한 응답신호로 정책 응답 메시지에 액세스 정책정보를 포함하여 EPC GW-C(130)로 전송할 수도 있다.

CS(146)는 단말에게 과금할 과금정보를 관리하는 요소이다. EPC GW-C(130)는 CS(146)로부터 과금정보를 수신한다. 또한, EPC GW-C(130)는 MME(140), PCRF(143), CS(146)로부터 수신한 정보를 관리하며, SDN 컨트롤러(150)와 연결되어 수신한 정보를 전달한다.

SDN 컨트롤러(150)는 EPC GW-C(130)로부터 수집된 액세스 정책정보를 획득하고, 획득한 액세스 정책정보에 근거하여 액세스 네트워크 내에 포함된 GW-D(120)에 대한 트래픽 라우팅 경로를 생성한다. 여기서, 액세스 정책정보는 단말 트래픽을 액세스 네트워크 내에서 상대 단말(180)로 포워딩하기 위한 D2D 정책정보 및 P2P 정책정보 등의 정책정보를 포함한다. 여기서, 상대 단말(180)은 액세스 네트워크와 연결되어, 단말 트래픽을 수신하는 목적지에 해당하는 단말기를 의미하며, 상대 단말(180)은 CCTV, CDN(Contents Delivery Network), 증강현실 또는 혼합현실 콘텐츠 처리 장치 등일 수 있다.

SDN 컨트롤러(150)는 액세스 정책정보를 기초로 액세스 네트워크 내에서 단말 트래픽이 처리되도록 서비스 별 트래픽 라우팅 경로를 설정한다. 트래픽 라우팅 경로의 설정에는 단말 트래픽의 서비스 종류 정보, 목적지 정보, 우회 요청정보 등이 고려된다. 다시 말해, SDN 컨트롤러(150)는 음성 서비스, 영상 서비스 및 웹 서비스 등을 포함하는 서비스 종류 정보, 목적지 IP 주소, 목적지 MAC 주소, 목적지 식별정보 등을 포함하는 목적지 정보 및 Direct 인터넷 연결 요청정보, 상대 단말 우회 접속정보, 부가가치서비스(VAS: Value-added Services) 서버 연결정보 등을 포함하는 우회 요청정보 등을 고려하여 액세스 네트워크 내에서 단말 트래픽이 처리되도록 트래픽 라우팅 경로를 설정한다.

SDN 컨트롤러(150)는 서비스 별로 트래픽 라우팅 경로를 설정할 수 있고, 하나의 단말기에서 송신된 단말 트래픽에 대해서, 음성 서비스, 영상 서비스 및 웹 서비스 등의 각각의 서비스마다 액세스 네트워크 내에 포함된 서로 다른 복수의 GW-D를 경유하도록 트래픽 라우팅 경로를 설정할 수 있다.

SDN 컨트롤러(150)는 오픈 플로우(Open Flow)를 기반으로 제어 메시지를 액세스 네트워크에 포함된 GW-D(120)로 전송한다. 여기서, 오픈 플로우란, SDN(Software Defined Networking)의 통신 프로토콜로서, SDN 스위칭에 따른 패킷 포워딩 기능과 제어 기능을 표준 인터페이스로 분리하여 두 기능 간의 통신을 위한 프로토콜을 제공한다.

SDN 컨트롤러(150)는 제어 메시지를 이용하여 GW-D(120) 내에 포함된 플로우 테이블(Flow Table)을 생성 또는 업데이트하여, GW-D(120)에 수신되는 단말 트래픽을 트래픽 라우팅 경로에 따라 액세스 네트워크 내에서 처리되도록 한다.

SDN 컨트롤러(150)는 액세스 네트워크 내에 포함된 GW-D(120)를 이용하여 B2B(Business to Business) 사업에서 사설망(Private Network)을 제공할 수 있다.

예를 들어, SDN 컨트롤러(150)는 별도의 가상 사설망(VPN: Virtual Private Network)을 구현할 필요없이, B2B 사업자 간의 위치정보, 단말 식별정보, 서비스 관련정보, 목적지 주소정보 등을 기반으로 액세스 네트워크 내에서 별도의 트래픽 경로를 제공할 수 있다. 또한, SDN 컨트롤러(150)는 백홀망 또는 코어 네트워크에 포함된 데이터 처리 장치의 동작에 문제가 발생하더라도, 액세스 네트워크만을 이용하여 B2B 서비스 및 절대적으로 시스템이 다운되면 안되는 중요 시스템의 미션 크리티컬 서비스(Mission Critical Service)를 제공할 수 있다.

SDN 컨트롤러(150)는 B2B(Business to Business) 사업에만 액세스 네트워크 내에 포함된 GW-D(120)를 이용하여 단말 트래픽을 처리하는 것으로 기재하고 있으나, 특정 서비스의 지연에 민감한 VoD(Video on Demand) 서비스, IoT(Interesting of Things) 서비스(예: 의료 서비스, 홈제어 서비스 등), 개인 거래 서비스 등을 제공하는 B2C(Business to Customer), C2C(Customer to Customer) 등에도 적용될 수 있다.

본 실시예에 따른 SDN 컨트롤러(150)는 설정된 트래픽 라우팅 경로에 따라 서비스 별로 단말 트래픽이 코어 네트워크를 경유하지 않고, 상대 단말(180)로 직접 전송되도록 GW-D(120)로 제어 메시지를 전송하는 프로세서를 포함하는 모바일 엣지 컴퓨팅 제어장치로 구현될 수 있다.

도 2는 본 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅을 처리하는 동작을 설명하기 위한 순서도이다.

MME(140)는 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 GW-C(130)로 전송한다(S210). 세션 생성 요청 메시지는 EPS(Evolved Packet System) 베어러 식별자(EBI) 및 단말의 가입 정보를 포함할 수 있다. 단말의 가입 정보는 가입 QoS 프로파일을 포함할 수 있다. MME(140)는 단말로부터 접속요청 메시지를 수신하는 경우, 가입자 인증 절차 및 보안 절차를 진행하여 단말을 등록시킨다. 이후, MME(140)는 가입 정보를 이용하여 EPS 세션 및 기본 베어러를 설정함으로써 단말이 가입한 서비스 품질(QoS)을 제공할 수 있도록 네트워크 및 무선 자원을 할당해야 한다. 따라서 MME(140)는 세션 생성 요청 메시지를 GW-C(130)로 전송한다.

GW-C(130)는 규칙 할당 요청(CCR, Credit Control Request) 메시지를 PCRF(143)로 전송한다(S220). GW-C(130)는 PCRF(143)로 단말의 가입 정보를 전달하여 사업자의 정책에 맞는 자원 할당에 대한 승인(Authorization)을 받아야 하기 때문이다.

PCRF(143)는 GW-C(130)로부터 수신한 정책 요청 메시지 내에 포함된 가입 정보를 기반으로 액세스 정책정보를 생성한다. 액세스 정책정보를 생성함에 있어서, 가입자 정보, 서비스 관련정보 등이 고려된다.

PCRF(143)는 생성된 액세스 정책정보가 포함된 정책 응답(CCA, Credit Control Answer) 메시지를 GW-C(130)로 전송한다(S230).

정책 응답 메시지를 수신한 GW-C(130)는 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지를 MME(140)로 전송한다(S240). MME(140)가 세션 생성 응답 메시지를 수신하는 경우, MME(140)는 단말로 접속수락 메시지를 전송하며 이로써 단말과 GW-C(130) 간의 접속이 완료된다.

MME(140)는 이후 eNB 및 GW-C(130) 간의 베어러를 설정하기 위해, MME(140)는 베어러 수정 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 GW-C(130)로 전송한다(S250).

베어러 수정 요청 메시지를 수신한 GW-C(130)는 SDN 컨트롤러(150)와 연결된다(S260). 이 때, 연결은 REST 프로토콜 또는 IPC 프로토콜을 이용한 N/B(North Bound) 인터페이스(Interface)를 이용할 수 있다. SDN 컨트롤러(150)는 GW-C(130)로부터 수집된 액세스 정책정보를 획득한다. GW-C(130)와 SDN 컨트롤러(150)는 액세스 정책정보와 별도로 MSISDN(Mobile Station International ISDN Number), eNB IP 주소, 베어러 식별자 등을 송수신할 수 있다.

SDN 컨트롤러(150)는 오픈 플로우(160)를 이용한 S/B(South Bound) 인터페이스를 이용하여 GW-D(120)와 연결된다(S270). SDN 컨트롤러(150)는 오픈 플로우(Open Flow) 기반으로 액세스 정책정보에 근거하여 결정된 트래픽 라우팅 경로를 포함하는 제어 메시지를 GW-D(120)로 전송한다. SDN 컨트롤러(150)와 GW-D(120)는 S/B 인터페이스를 이용하여 플로우 테이블(Flow Table)에 포함된 플로우의 등록, 변경 또는 삭제를 요구하는 Flow Modify 메세지를 송수신할 수 있다.

GW-C(130), SDN 컨트롤러(150) 및 GW-D(120)의 연결이 완료된 경우, GW-C(130)는 MME(140)로 베어러 수정 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 MME(200)로 전송한다(S280). 이에 따라 트래픽 라우팅 경로를 적용하여 eNB 및 GW-C 간의 베어러 연결이 설정된다.

도 3은 본 실시예에 따른 EPC 네트워크 환경에서 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법을 나타낸 순서도이다.

GW-C(130)는 PCRF(143)로부터 액세스 정책정보를 수신하고(S310), 수신한 액세스 정책정보를 SDN-C(150)로 전송한다. GW-C(130)는 PCRF(143)와 연동하여 우회접속 정책정보, D2D(Device to Device) 정책정보 및 P2P(Peer to Peer) 정책정보 등을 포함하는 액세스 정책정보를 수신한다. 여기서, 액세스 정책정보는 단말 트래픽을 액세스 네트워크 내에서 상대 단말(180)로 포워딩하기 위한 정책정보를 의미한다. 다시 말해, 액세스 정책정보는 단말 트래픽이 코어 네트워크를 경유하지 않고, 액세스 네트워크 내에서 상대 단말(180)로 포워딩하기 위한 정책정보를 의미한다.

GW-C(130)는 액세스 정책정보를 PCRF(143)로부터 직접 수신하는 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, PCRF(143)로부터 액세스 정책에 대한 식별정보(예: PCRF Rule Name)만을 수신하고, 필요시 별도로 구현된 정책 데이터베이스(미도시)로부터 식별정보에 대응하는 액세스 정책정보를 추출하여 수신할 수도 있다.

SDN-C(150)는 GW-C(130)로부터 액세스 정책정보를 획득하고(S320), 획득한 액세스 정책정보에 근거하여 액세스 네트워크 내에 포함된 GW-D(120)에 대한 트래픽 라우팅 경로를 생성한다(S330).

SDN-C(150)는 액세스 정책정보를 기초로 액세스 네트워크 내에서 단말 트래픽이 처리되도록 서비스 별 트래픽 라우팅 경로를 설정한다. 트래픽 라우팅 경로의 설정에는 단말 트래픽의 서비스 종류 정보, 목적지 정보, 우회 요청정보 등이 고려된다.

다시 말해, 음성 서비스, 영상 서비스 및 웹 서비스 등을 포함하는 서비스 종류 정보, 목적지 IP 주소, 목적지 MAC 주소, 목적지 식별정보 등을 포함하는 목적지 정보 및 Direct 인터넷 연결 요청정보, 상대 단말 우회 접속정보, 부가가치서비스(VAS: Value-added Services) 서버 연결정보 등을 포함하는 우회 요청정보 등을 고려하여 액세스 네트워크 내에서 단말 트래픽이 처리되도록 트래픽 라우팅 경로를 설정한다.

SDN-C(150)는 액세스 정책정보에 근거하여 단말 트래픽의 서비스 종류 정보, 목적지 정보, 우회 요청정보 중 적어도 하나 이상의 조건정보에 매칭되는 경우, 액세스 네트워크 내에서 단말 트래픽을 처리하기 위한 트래픽 라우팅 경로를 생성한다.

SDN-C(150)는 단말 트래픽의 캐시(Cache) 정보를 관리하는 스마트 캐시 관리부(152)를 포함할 수 있다.

스마트 캐시 관리부(152)는 단말 트래픽의 캐시 정보를 저장하여, 기 처리된 단말 트래픽인 경우 액세스 네트워크 내에서 트래픽을 처리되도록 트래픽 라우팅 경로를 생성한다. 즉, 스마트 캐시 관리부(152)는 액세스 네트워크에 포함된 GW-D(120)만을 경유하여 단말 트래픽이 상대 단말(180)로 전송되도록 하는 트래픽 라우팅 경로를 생성한다.

한편, 스마트 캐시 관리부(152)는 처음 처리되는 단말 트래픽인 경우 액세스 네트워크 및 코어 네트워크를 경유하여 트래픽이 처리되도록 트래픽 라우팅 경로를 생성한다. 즉, 스마트 캐시 관리부(152)는 액세스 네트워크에 포함된 GW-D(120)를 경유하여 단말 트래픽이 코어(Core) 네트워크에 포함된 GW-D(125)로 전송되도록 트래픽 라우팅 경로를 생성한다.

SDN-C(150)는 서비스 별로 트래픽 라우팅 경로를 설정할 수 있고, 하나의 단말기에서 송신된 단말 트래픽에 대해서, 음성 서비스, 영상 서비스 및 웹 서비스 등의 각각의 서비스마다 액세스 네트워크 내에 포함된 서로 다른 복수의 GW-D를 경유하도록 트래픽 라우팅 경로를 설정할 수 있다.

SDN-C(150)는 트래픽 라우팅 경로를 포함하는 제어 메시지를 액세스 네트워크 내에 포함된 GW-D(120)로 전송하여 단말 트래픽이 액세스 네트워크 내에서 처리되도록 한다(S340).

SDN-C(150)는 오픈 플로우(Open Flow)를 기반으로 제어 메시지를 액세스 네트워크에 포함된 GW-D(120)로 전송한다. SDN-C(150)는 제어 메시지를 이용하여 GW-D(120) 내에 포함된 플로우 테이블(Flow Table)을 생성 또는 업데이트하여, GW-D(120)에 수신되는 단말 트래픽을 트래픽 라우팅 경로에 따라 액세스 네트워크 내에서 처리되도록 한다.

본 실시예에 따른 SDN-C(150)는 우회접속 정책정보, D2D(Device to Device) 정책정보 및 P2P(Peer to Peer) 정책정보 등을 포함하는 액세스 정책정보에 근거하여 트래픽 경로 정보를 설정하고, 액세스 네트워크에 포함된 적어도 하나 이상의 GW-D(120)를 경유하여 단말 트래픽을 처리함으로써, Edge 단의 단말기(170, 173, 176)에서 제공되는 단말 트래픽에 대해 상대 단말(180)(예: CCTV, CDN(Contents Delivery Network), 증강현실 또는 혼합현실 콘텐츠 처리 장치)과의 고품질 및 저지연 서비스를 제공할 수 있다. 또한, SDN-C(150)는 액세스 네트워크에 포함된 GW-D(120)를 이용하여 기 설정된 지역 내의 푸시 서버에서 송신되는 지역정보, 광고정보 등을 코어 네트워크의 경유 없이 제공할 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 스마트 캐싱(Smart Caching)을 처리하는 동작을 나타낸 도면이다.

SDN-C(150)는 단말 트래픽의 캐시(Cache) 정보를 관리하는 스마트 캐시 관리부(152)를 포함한다. SDN-C(150)는 PCRF(143)로부터 획득한 액세스 정책정보에 단말 데이터에 대한 캐시 정보를 추가로 고려하여 트래픽 경로 정보를 생성한다.

SDN-C(150)는 캐시 정보를 포함하는 트래픽 경로 정보를 오픈 플로우를 기반으로 GW-D(120)로 전송하여, GW-D(120)에 포함된 플로우 테이블을 업데이트한다.

GW-D(120)는 업데이트된 플로우 테이블에 근거하여 처음으로 송수신되는 최초 단말 트래픽에 대해서는 코어(Core) 네트워크에 포함된 GW-D(125)와 SDN-C(150)를 경유하여 캐시 정보 및 단말 트래픽에 대한 정보를 등록한다.

GW-D(120)는 업데이트된 플로우 테이블에 근거하여 기 저장된 캐시 정보가 존재하는 단말 트래픽의 경우, 스마트 캐시 데이터베이스(410)에 기 저장된 캐시 정보를 추출하고, 추출된 캐시 정보를 이용하여 상대 단말(180)로 전송되도록 한다.

GW-D(120)는 GW-D(120)는 업데이트된 플로우 테이블에 근거하여 기 저장된 캐시 정보를 일정 주기마다 추출하여 단말 트래픽으로 전송할 수 있다.

한편, GW-D(120)는 업데이트된 플로우 테이블에 근거하여 기 저장된 캐시 정보를 사용하지 않고, 단말 트래픽을 상대 단말(180)로 전송할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 실시예에 따른 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅을 이용하여 영상 트래픽을 공유하는 동작을 나타낸 예시도이다.

도 5a는 본 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템에서 모바일 엣지 컴퓨팅을 이용하여 영상 트래픽을 공유하기 위한 설정 동작을 나타낸 예시도이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, UE#1(530)에서 생성된 비디오 트래픽을 비디오 컨텐츠 서버(560)와 연동하여 UE#2(532), UE#3(540) 및 UE#4(542)로 공유하고자 하는 상황을 가정하여 설명하도록 한다.

종래의 경우, UE#1(530)에서 생성된 비디오 단말 트래픽의 공유를 수행할 때마다, 비디오 컨텐츠 서버(560)를 경유하여 UE#2(532), UE#3(540) 및 UE#4(542)로 전송하거나, 별도의 비디오 릴레이 서버(570)를 이용하여 UE#2(532), UE#3(540) 및 UE#4(542)로 비디오 단말 트래픽을 전송하여 공유한다. 이러한 경우, 코어 네트워크에서 불필요한 트래픽을 처리하여 부하가 증가된다.

본 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템은 UE#1(530)에서 비디오 컨텐츠 서버(560)로 공유 서비스 요청신호를 전송하면, 비디오 컨텐츠 서버(560)는 UE#2(532), UE#3(540) 및 UE#4(542)로 공유 서비스에 대한 애플리케이션 또는 프로그램을 설치하거나, UE#2(532), UE#3(540) 및 UE#4(542)에 대한 목적지 정보 및 단말 정보 등을 획득한다.

비디오 컨텐츠 서버(560)는 SDN-C(150)로 공유 그룹정보를 전송한다. 여기서, 공유 그룹정보는 공유 단말정보, 공유 트래픽의 소스정보, 공유 트래픽의 목적지정보 등을 포함한다.

SDN-C(150)는 PCRF(143)로부터 P2P(Peer to Peer) 정책정보를 포함하는 액세스 정책정보를 획득하고, 액세스 정책정보에 근거하여 액세스 네트워크에 포함된 제1 GW-D(510) 및 제2 GW-D(520)에 대한 트래픽 라우팅 경로를 생성한다. 예를 들어, 제1 GW-D(510)의 트래픽 라우팅 경로는 UE#1(530)로부터 비디오 단말 트래픽이 수신되는 경우, UE#2(532) 및 제2 GW-D(520)로 전송되는 경로이다. 또한, 제2 GW-D(520)의 트래픽 라우팅 경로는 UE#1(530)로부터 생성된 비디오 단말 트래픽이 수신되는 경우, eNB#2(522)를 경유하여 UE#3(540) 및 UE#4(542)로 전송되는 경로이다.

SDN-C(150)는 생성된 트래픽 라우팅 경로를 오픈 플로우 기반의 제어 메시지에 포함하여 제1 GW-D(510) 및 제2 GW-D(520) 각각에 전송하고, 제1 GW-D(510) 및 제2 GW-D(520) 각각에 포함된 플로우 테이블을 업데이트되도록 한다. 플로우 테이블을 업데이트된 제1 GW-D(510) 및 제2 GW-D(520)는 트래픽 라우팅 경로에 따라 액세스 네트워크 내에서 비디오 단말 트래픽을 전송한다.

도 5b는 모바일 엣지 컴퓨팅을 이용하여 영상 트래픽을 공유하는 동작을 나타낸 예시도이다.

도 5b에 도시된 바와 같이, UE#1(530)에서 비디오 단말 트래픽이 eNB#1(512)을 경유하여 제1 GW-D(510)로 전송된 경우, 제1 GW-D(510)는 플로우 테이블에 포함된 플로우에 근거하여 비디오 단말 트래픽을 eNB#1(512)을 경유하여 UE#2(532) 및 제2 GW-D(520)로 전송한다.

제2 GW-D(520)는 UE#1(530)의 소스정보를 갖는 비디오 단말 트래픽이 수신되는 경우, 제2 GW-D(520)는 플로우 테이블에 포함된 플로우에 근거하여 비디오 단말 트래픽을 eNB#2(522)를 경유하여 UE#3(540) 및 UE#4(542)로 전송한다.

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 EPC 네크워크에서 트래픽을 제어하는 분야에 적용되어, 백홀(Backhaul)망 및 코어 네트워크의 트래픽 부하를 최소화하고, 저지연(Low Latency) 트래픽 처리가 가능하고 실시간 트래픽 서비스를 제공할 수 있는 효과를 발생하는 유용한 발명이다.

110: eNB 120, 125: EPC GW-D
130: EPC GW-C 140: MME
143: PCRF 146: CS
150: SDN 컨트롤러 160: 백홀망
165: IP 백본망 170, 173, 176: 단말기
180: 상대 단말

Claims

모바일 엣지 컴퓨팅 제어장치가 이동통신망의 액세스(Access) 네트워크에서 모바일 엣지 컴퓨팅(Mobile Edge Computing)을 처리하는 방법에 있어서,
정책제어장치가 생성한 액세스 정책정보를 획득하는 정책 획득과정;
상기 액세스 정책정보에 근거하여 서비스 별로 액세스 네트워크에 포함된 데이터 게이트웨이에 대한 트래픽 라우팅 경로를 생성하는 경로 생성과정;
상기 트래픽 라우팅 경로를 포함하는 제어 메시지를 상기 데이터 게이트웨이로 전송하여 단말 트래픽이 상기 액세스 네트워크 내에서 처리되도록 하는 경로 처리과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 정책 획득과정은,
상기 모바일 엣지 컴퓨팅 제어장치가 상기 제어 게이트웨이의 요청에 따라 상기 정책제어장치로부터 수집된 상기 액세스 정책정보를 상기 제어 게이트웨이로부터 획득하되, 상기 액세스 정책정보는 우회접속 정책정보, D2D(Device to Device) 정책정보 및 P2P(Peer to Peer) 정책정보 중 적어도 하나의 정책정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 경로 생성과정은,
상기 액세스 정책정보에 근거하여 상기 단말 트래픽이 상기 단말 트래픽의 서비스 종류 정보, 목적지 정보, 우회 요청정보 중 적어도 하나의 조건정보에 매칭되는 경우, 상기 액세스 네트워크 내에서 상기 단말 트래픽을 처리하기 위한 상기 트래픽 라우팅 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법.
제 3 항에 있어서,
상기 경로 생성과정은,
상기 단말 트래픽의 캐시(Cache) 정보를 관리하는 스마트 캐싱과정을 포함하되,
상기 스마트 캐싱과정은, 기 저장된 캐시 정보가 존재하고 상기 조건정보에 매칭되는 경우, 상기 액세스 네트워크에 포함된 상기 데이터 게이트웨이를 경유하여 상기 단말 트래픽이 상기 액세스 네트워크에 연결된 상대 단말로 전송되도록 하는 상기 트래픽 라우팅 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법.
제 4 항에 있어서,
상기 스마트 캐싱과정은,
상기 조건정보에 매칭되더라도 기 저장된 캐시 정보가 존재하지 않는 경우, 상기 데이터 게이트웨이를 경유하여 상기 단말 트래픽이 코어(Core) 네트워크에 포함된 데이터 게이트웨이로 전송되도록 하는 상기 트래픽 라우팅 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 경로 처리과정은,
오픈 플로우(Open Flow)를 기반으로 상기 제어 메시지를 상기 액세스 네트워크에 포함된 상기 데이터 게이트웨이로 전송하여, 상기 데이터 게이트웨이 내에 포함된 플로우 테이블(Flow Table)이 생성 또는 업데이트되도록 하는 것을 특징으로 하는 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어방법.
이동통신망의 액세스 네트워크에서 모바일 엣지 컴퓨팅을 처리하는 장치에 있어서,
정책제어장치가 생성한 액세스 정책정보를 획득하고, 획득한 상기 액세스 정책정보에 근거하여 서비스 별로 액세스 네트워크에 포함된 데이터 게이트웨이에 대한 트래픽 라우팅 경로를 생성하고, 생성된 상기 트래픽 라우팅 경로를 포함하는 제어 메시지를 상기 데이터 게이트웨이로 전송하여 단말 트래픽이 상기 액세스 네트워크 내에서 처리되도록 하는 프로세서
를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 기반의 모바일 엣지 컴퓨팅 제어장치.