KR20170068995A

KR20170068995A - 트래픽 패킷 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20170068995A
Application number: KR1020150176139A
Authority: KR
Inventors: 박상운; 김재학; 백운송
Original assignee: 에릭슨 엘지 주식회사
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2017-06-20

Abstract

본 발명은 베어러(Bearer) 생성 과정에서의 트래픽 패킷 처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 트래픽 패킷 처리 장치는, 전용 베어러(Dedicated Bearer) 개설 요청을 수신하여 트래픽 패킷 처리 장치에 대한 베어러 식별자(bearer identifier)를 할당하고, 할당된 베어러 식별자를 이용하여 전용 베어러를 개설하며, 전용 베어러에 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상대방 노드에 대한 베어러 식별자를 설정한 경우 전용 베어러를 통해 다운링크 및 업링크 트래픽 패킷을 전송하되, 전용 베어러에 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상대방 노드에 대한 베어러 식별자를 설정하기 이전에 다운링크 트래픽 패킷을 수신할 경우 기본 베어러(default bearer)를 통하여 다운링크 트래픽 패킷을 전송하고, 전용 베어러에 상대방 노드의 베어러 식별자에 대한 정보를 설정하기 이전에 업링크 트래픽 패킷을 수신한 경우 트래픽 패킷 처리 장치보다 상위 노드로 수신된 업링크 트래픽 패킷을 전송한다.

Description

트래픽 패킷 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING OF TRAFFIC PACKET}

본 발명은 이동통신 분야에 관한 것으로, 특히 베어러(Bearer) 생성 과정에서의 트래픽 패킷 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근에 통신 및 컴퓨터 네트워크, 반도체 기술의 비약적인 발전으로 인해 무선통신망을 이용한 다양한 서비스가 제공되고 있을 뿐만 아니라 수요자들의 요구 사항은 날이 갈수록 수준이 높아지고 있으며, 전세계 무선 인터넷 서비스 시장은 폭발적으로 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 다양한 데이터를 전송하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다. 최근 스마트폰의 증가와 데이터 트래픽의 사용 요구 증가에 따라, 이동통신 사업자는 다양한 방법으로 증대된 데이터 트래픽을 수용하기 위해 시스템 부하나 영향을 고려하여 설비 및 기술 투자를 진행하고 있다.

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 네트워크로서, 기존 3GPP/non-3GPP의 접속망에 대한　역호환성(backward compatibility)을　보장하면서 고속의　리치 미디어(rich media)를 수용하기 위해 고안되었다. LTE는 기존의　회선교환(circuit-switched) 기반의 통신을 배제한 All-IP 기반의 네트워크로서,　서비스품질(QoS: 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 리소스(resource)의 효율성을 제고한다. 또한, 스마트 안테나 기술(즉 MIMO: multiple input multiple output)을 도입함으로써 무선통신을 위한 대역폭을 확장하였다.

LTE 핵심망(Core Network)인 EPC(Evolved Packet Core) 망에서는, 서비스 제공을 위해서 eNB(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 호처리를 수행한다. EPC 망에서는 호 설정 및 해제와 같은 제어 메시지를 IP 패킷(Internet Protocol Packet)으로 인식하고 P-GW로 전달하거나 P-GW로부터 수신하여 사용자 단말(UE: User Equipment)로 전달한다.

회선 교환 방식이 아닌 IP 네트워크를 이용한 패킷 교환 방식을 이용하여 음성/영상 통화 서비스를 제공할 수 있는 VoLTE 서비스에서는 음성/영상 트래픽 전달을 위해서 품질 높은 전용 베어러를 설정하는 과정이 필요하다.

3GPP TS 23.401 version 12.8.0 Release 12(2015.04. 공개)

본 발명은 베어러(Bearer) 생성 과정에서의 트래픽 패킷 처리 방법 및 장치를 제공한다.

일 실시예에 따른 트래픽 패킷 처리 장치에서의 트래픽 패킷 처리 방법은, 전용 베어러(Dedicated Bearer) 개설 요청을 수신하여 상기 트래픽 패킷 처리 장치에 대한 베어러 식별자(bearer identifier)를 할당하는 단계와, 할당된 상기 베어러 식별자를 이용하여 전용 베어러를 개설하는 단계와, 상기 전용 베어러에 상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상대방 노드에 대한 베어러 식별자를 설정한 경우 상기 전용 베어러를 통해 다운링크 및 업링크 트래픽 패킷을 전송하되, 상기 전용 베어러에 상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상대방 노드에 대한 베어러 식별자를 설정하기 이전에 다운링크 트래픽 패킷을 수신할 경우 기본 베어러(default bearer)를 통하여 상기 다운링크 트래픽 패킷을 전송하고, 상기 전용 베어러에 상기 상대방 노드의 베어러 식별자에 대한 정보를 설정하기 이전에 업링크 트래픽 패킷을 수신한 경우 상기 트래픽 패킷 처리 장치보다 상위 노드로 수신된 업링크 트래픽 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.

또한 일 실시예에 따른 트래픽 패킷 처리 장치는, 상기 트래픽 패킷 처리 장치에 대한 베어러 식별자(bearer identifier)를 저장하는 저장부와, 상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상대방 노드 및 상위 노드와 통신하는 통신부와, 상기 저장부 및 상기 통신부와 접속되어 다운링크 및 업링크 트래픽 패킷을 전송하는 처리부를 포함하며, 상기 처리부는 상기 전용 베어러에 상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상대방 노드에 대한 베어러 식별자를 설정한 경우 상기 전용 베어러를 통해 다운링크 및 업링크 트래픽 패킷을 전송하되, 상기 전용 베어러에 상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상기 상대방 노드에 대한 베어러 식별자를 설정하기 이전에 상기 다운링크 트래픽 패킷을 수신할 경우 기본 베어러(default bearer)를 통하여 상기 다운링크 트래픽 패킷을 전송하고, 상기 전용 베어러에 상기 상대방 노드의 베어러 식별자에 대한 정보를 설정하기 이전에 상기 업링크 트래픽 패킷을 수신한 경우 상기 트래픽 패킷 처리 장치보다 상위 노드로 수신된 상기 업링크 트래픽 패킷을 전송한다.

일 실시예의 트래픽 패킷 처리 방법 및 장치에 의하면 베어러(Bearer) 생성 과정에서의 패킷 손실을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신망의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 EPC 망의 구성을 보이는 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전용 베어러(Dedicated Bearer) 설정 과정을 보이는 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 S-GW에서의 전용 베어러 설정 과정을 보이는 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 P-GW에서의 전용 베어러 설정 과정을 보이는 예시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 패킷 처리 장치의 구성을 보이는 예시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

일 실시예에 있어서, 이동통신망은, 예컨대 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multiple Access)와 같은 2G 무선통신망, LTE망(Long Term Evolution Network), WiFi와 같은 무선인터넷, WiBro(Wireless Broadband Internet) 및 WiMax(World Interoperability for Microwave Access)와 같은 휴대인터넷망 또는 패킷 전송을 지원하는 이동통신망{예컨대, WCDMA 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 또는 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)와 같은 3.5G 이동통신망, 또는 현재 서비스 중인 4G 이동통신망 등} 및 매크로 기지국(macro eNodeB), 초소형 기지국(Pico eNodeB, Home-eNodeB) 및 사용자 단말(UE: User Equipment)을 구성요소로 포함하는 임의의 기타 이동통신망을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 LTE의 무선접속망인 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 위주로 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이동통신망은 하나 이상의 네트워크 셀로 구성될 수도 있고, 이동통신망에 서로 다른 종류의 네트워크 셀이 혼재할 수 있는 HetNet(Heterogeneous Network) 환경을 포함한다. 이동통신망은 소규모의 네트워크 셀(예컨대, 피코셀, 펨토셀 등의 '소형셀(small cell)')을 관리하는 초소형 기지국(Pico eNodeB, Home-eNodeB, relay 등)(11~15, 21~23, 31~33), 넓은 범위의 셀(예컨대, '매크로셀(macro cell)')을 관리하는 매크로 기지국(macro eNodeB)(10, 20, 30), 사용자 단말(40), SON(Self Organizing & Optimizing Networks) 서버(50), MME(Mobility Management Entity)(60), S-GW(Serving Gateway)(80), P-GW(PDN(Packet Data Network) Gateway)(90) 및 HSS(Home Subscriber Server)(100)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 각 구성요소는 예시적인 것으로, 본 발명이 실시될 수 있는 이동통신망의 각 구성요소가 도면에 도시된 것에 제한되는 것은 아니다.

매크로 기지국(10, 20, 30)은, 예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등에서 사용될 수 있는, 예를 들어 1km 내외의 반경을 갖는 셀을 관리하는 매크로셀 기지국의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33)은, 예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등에서 사용될 수 있는, 예를 들어 수 m ~ 수십 m 내외의 반경을 갖는 셀을 관리하는 피코 기지국, 옥내용 기지국 또는 펨토 기지국, 릴레이(relay)의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33)이나 매크로 기지국(10, 20, 30)은 각각 독자적으로 SON 서버(50), MME(60), S-GW(80), P-GW(90), HSS(100) 등의 코어망과의 접속성을 가질 수 있다.

사용자 단말(40)은 GSM망, CDMA망과 같은 2G 무선통신망, LTE망, WiFi망과 같은 무선인터넷망, WiBro망 및 WiMax망과 같은 휴대인터넷망 또는 패킷 전송을 지원하는 이동통신망에서 사용되는 이동 단말기의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

초소형 기지국의 네트워크 관리 장치인 관리 서버(O&M 서버)(70)는 초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33)과 매크로 기지국(10, 20, 30)의 구성정보 및 관리를 담당한다. 관리 서버(70)는 SON 서버(50), MME(60) 및 HSS(100)의 기능을 모두 수행할 수 있다. SON 서버(50)는 매크로/초소형 기지국 설치 및 최적화를 수행하고 각 기지국에 필요한 기본 파라미터 또는 데이터를 제공하는 기능을 하는 임의의 서버를 포함할 수 있다. MME(60)는 사용자 단말(40)의 이동성 등을 관리하기 위하여 사용되는 임의의 개체를 포함할 수 있다. 또한, MME(60)는 기지국 제어기(BSC: Base Station Controller)의 기능을 수행하며, 자신에 연결된 기지국(pico eNodeB, Home-eNodeB, macro eNodeB 등)에 대하여 자원 할당, 호 제어, 핸드오버 제어, 음성 및 패킷 처리 제어 등을 수행할 수 있다. HSS(100)는 가입자의 서비스/인증을 위한 일종의 데이터베이스이다.

일 실시예에 있어서, 하나의 관리 서버(70)가 SON 서버(50), MME(60) 및 HSS(100)의 기능을 모두 수행할 수 있고, SON 서버(50), MME(60) 및 HSS(100)는 하나 이상의 매크로 기지국(10, 20, 30)과 하나 이상의 초소형 기지국(11~15, 21~23, 31~33)을 관리할 수 있다.

상기의 이동통신망을 LTE망으로 가정하는 경우, LTE망은 inter-RAT망(WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)에 연동된다. inter-RAT망 중 하나(예컨대, WiBro망)가 상기 이동통신망인 경우 역시, 타 망(LTE망, WiFi망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)에 연동된다. 도면에는 일 망(예컨대, LTE망)과 타 망(WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)이 이격되어 도시되어 있지만, 일 망과 타 망은 오버레이(overlay) 되어 있음을 전제로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 EPC 망의 구성을 보이는 예시도이다.

E-UTRAN(25)은 eNB(evolved NodeB, 25-1,... 25-n,...)로 구성되는 LTE의 무선접속망으로서, IP 기반이며, UE(40)와 무선통신 핵심망(Core Network) 사이에 위치하여 데이터 및 제어 정보를 전달한다. 또한, LTE 시스템을 사용하는 단말이 음성 서비스 이용 시, 기존의 2G/3G 이동통신 네트워크로 이동하여 음성 서비스를 제공받도록 하는 CS(circuit switch) Fallback 목적의 페이징(Paging) 요청, SMS 메시지를 UE(40)로 전달하는 기능과 CS 서비스가 가능한 대상 셀(target cell)로의 직접 연결 기능 등을 지원한다.

도 2에서 "LTE-Uu"는 E-UTRAN(25)과 UE(40) 사이의 무선 인터페이스를 나타내고, "S1-MME"는 MME(60)와 E-UTRAN(25) 사이의 인터페이스를 나타내고, "S1-U"는 S-GW(80)와 E-UTRAN(25) 사이의 인터페이스를 나타내고, "S11"은 S-GW(80)와 MME(60) 사이의 인터페이스를 나타내고, "S5/S8"은 P-GW(90)와 S-GW(80) 사이의 인터페이스를 나타내며, "SGi"는 IP망(110)과 P-GW(90) 사이의 인터페이스를 나타낼 수 있다. 그리고 "S6a"는 HSS(100)와 MME(60) 사이의 인터페이스를 나타낼 수 있다.

UE(40)와 E-UTRAN(25)의 eNB(25-1,... 25-n,...)는 RRC(Radio Resource Control) 프로토콜을 통해 통신하며, eNB(25-n)에서 자신이 제어하는 셀 영역으로의 브로드캐스팅(broadcasting) 메시지는 RRC 메시지로 정의된다. RRC 메시지에는 NAS(Non-Access Stratum) 프로토콜로부터 내려오는 제어 메시지들을 포함할 수 있는데, 제어 메시지들은 E-UTRAN(25) 내에서 판독되지 않고 UE(40) 또는 핵심망으로 투명하게(transparently) 전달된다.

eNB(25-n)는 E-UTRAN(25)의 무선신호에 대한 종단점으로, 제어신호는 S1-MME 인터페이스를 통해 MME(60)와 연동되고, 데이터 트래픽은 S1-U 인터페이스를 통해 S-GW(80)와 연동된다. S-GW(80)는 E-UTRAN(25) 내의 이동성(mobility)에 대한 앵커(anchor) 및 다운링크(downlink) 트래픽에 대한 버퍼링 기능을 수행한다. P-GW(90)는 외부 IP망(110) 연결점으로, 이동 가입자에 대한 IP 할당 및 과금, 사용자 데이터에 대한 트래픽 제어 기능을 수행한다.

IP망(110)은 EPC 망에서 UE(40)에 대한 IMS(IP Multimedia Subsystem) 서비스를 제공하고, PCRF(Policy & Charging Rule Function), IMS nodes(예를 들어 P-CSCF(Proxy Call Session Control Function), I-CSCF(Interrogating Call Session Control Function), S-CSCF(Serving Call Session Control Function), AF (Application Function)) 등을 포함할 수 있다.

UE(40)는 EPC 베어러(E-UTRAN/S-GW/P-GW에 의해 제공)를 통해 IMS node들과 Gm Interface를 이용해 멀티미디어 서비스를 위한 호 제어 메시지를 주고 받는다.

E-UTRAN(25)은 UE(40)에게 무선통신 기능을 제공하며 이를 위해 무선자원을 관리하는 기능을 수행한다.

MME(60)는 UE(40)를 인증하기 위한 인증 정보를 HSS(100)로부터 전송받아 UE(40)의 인증을 수행할 수 있다. 또한, MME(60)는 UE(40) 및 eNB(25-n)의 이동성을 eNB(25-n)의 상위에서 관리하며, EPS(Evolved Packet System) 세션 및 베어러(Bearer)의 설정/해제와 같은 호 제어 기능을 수행할 수 있다. UE(40)와 망간 이동성(mobility) 및 세션(session) 제어는 UE(40)와 MME(60)의 제어 평면에 위치한 NAS(Non-Access Stratum) 계층에서 NAS 프로토콜에 의해 처리되며 UE(40)와 MME(60)는 NAS 메시지를 통해 서로 통신한다. NAS 기능은 크게 EMM(EPS Mobility Management)과 ESM(EPS Session Management) 기능으로 구별된다. 아울러, MME(60)는 S-GW(80)와 P-GW(90)를 통해서 IP망(110)에 직접 연결될 수 있다. eNB(25-n)의 호처리 제어 신호는 MME(60)를 통해서 S-GW(80)에 전달되고, 호처리 제어 신호에 따라서 호처리에 필요한 작업 요청을 위한 메시지를 P-GW(90)로 전송할 수 있다. EMM은 NAS 계층에 위치하는 부계층으로 EMM 절차가 수행됨에 따라 UE(40)는 7개의 EMM 상태를 갖고 MME(60)는 4개의 EMM 상태를 갖는다. UE(40)와 MME(60)가 NAS 메시지를 주고받기 위해서는 UE(40)와 MME(60) 간에 NAS 메시지가 전달될 수 있는 시그널링 연결이 생성되어 있어야 하는데 이를 ECM(EPS Connection Management) 연결이라고 한다. ECM 연결은 논리 연결로 실제로는 UE(40)와 eNB(25-n) 간에 설정되는 RRC 연결과 eNB(25-n)와 MME(60) 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. 즉, ECM 연결이 설정/해제되었다는 것은 RRC 연결과 S1 시그널링 연결이 모두 설정/해제되었다는 것을 의미한다. ECM 연결이 설정된 경우 UE(40)에서 보면 RRC 연결이, MME(60)에서 보면 S1 시그널링 연결이 설정되어 있게 된다. ECM 연결은 NAS 시그널링 연결 즉, ECM 연결 설정 유무에 따라 ECM-Connected(연결 설정)와 ECM-Idle(연결 해제) 상태를 갖는다. EMM 절차에 따라서 ECM-Connected 상태와 ECM-Idle 상태 사이를 빈번히 이동하게 되는데 이러한 변화 과정을 상태 천이(state transition)라 한다.

S-GW(80)는 3GPP 네트워크와 E-UTRAN(25) 간의 게이트웨이 역할을 수행하며, eNB(25-n)들간 핸드오버 및 3GPP 네트워크-3GPP 네트워크(inter-3GPP) 간 UE(40)의 이동성 제공을 위한 이동성 앵커(mobility anchor) 기능을 수행할 수 있다. S-GW(80)는 eNB(25-n)의 제어 신호에 따라 호처리에 필요한 작업을 P-GW(90)로 전송할 수 있다.

P-GW(90)는 UE(40)에 IP 주소를 할당하고, UE(40)별로 서로 다른 QoS 정책을 적용할 수 있다. 또한, P-GW(90)는 PDN(Packet Data Network)으로의 게이트웨이 역할을 수행하여 UE(40)로 하여금 인터넷 또는 인터넷과 같은 데이터 망에 접속하여 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.

일 실시예로서, S-GW(80)와 P-GW(90)가 분리되어 S5/S8 인터페이스로 통신하는 것으로 도시되었지만, S-GW(80)와 P-GW(90)를 하나의 게이트웨이(single gateway)로 구현할 수 있다.

HSS(100)는 UE(40)를 인증하기 위한 인증 정보, UE(40)의 위치 정보 및 UE(40)의 프로파일을 관리할 수 있다. UE(40)의 프로파일은 각 UE(40)가 가입한 서비스 상품에 맞는 QoS 등급 정보(예를 들어, 우선순위, 최대 사용 가능 대역폭 등)를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, UE(40)를 인증하기 위한 인증 정보 및 UE(40)의 프로파일은 UE(40)가 네트워크에 접속할 때 HSS(100)에서 MME(60)로 전달할 수 있다.

PCRF(미도시됨)는 정책(policy) 및 과금(charging)에 대한 규칙(rule)을 관리하고 P-GW(90) 및 S-GW(80)가 UE(40)에게 적절한 QoS 제공 및 이용된 베어러에 대한 과금 기능을 수행할 수 있도록 해준다.

IMS node(미도시됨)는 세부적으로 P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, AF 등과 같은 노드로 구성되며, UE(40)가 VoIP(Voice over IP) 및 화상 통화와 같은 멀티미디어 서비스를 제공해 준다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전용 베어러(Dedicated Bearer) 설정 과정을 보이는 예시도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, P-GW(90)는 PCRF(111)로부터 IP-CAN(Connectivity Access Network) 세션 변경 메시지(Session Modification Message)를 수신할 경우(S301), 업링크(Uplink) 방향 트래픽 전달을 위한 P-GW(90)의 베어러 식별자(bearer identifier)인 P-GW(90) TEID-U(Tunnel Endpoint Identifier for User)를 할당하고, 할당된 P-GW(90) TEID-U를 포함하는 베어러 형성 요청 메시지(Create Bearer Request Message)를 S-GW(80)로 전송할 수 있다(S302). 이후, P-GW(90)는 S-GW(80)로부터 다운링크(Downlink) 방향 트래픽 전달을 위한 S-GW(80)의 베어러 식별자(bearer identifier)인 S-GW(80) TEID-U에 대한 정보를 수신하여 P-GW(90) 내부의 전용 베어러를 설정한다(S311).

일 실시예로서, 단계 S302 이전에 P-GW(90)는 S-GW(80) TEID-U를 설정하지 않고 P-GW(90) TEID-U만을 설정한 전용 베어러를 개설할 수 있는데, 이 상태에서 다운링크 방향의 트래픽이 발생할 경우 트래픽 패킷이 유실될 수 있다. 다른 실시예로서, 단계 S302 이전에 P-GW(90)는 전용 베어러를 개설하지 않고, 이후, 즉 S-GW(80) TEID-U에 대한 정보를 수신한 후 전용 베어러를 개설할 수 있다(S311). 단계 S302와 단계 S311 사이에 P-GW(90)는 업링크 트래픽을 수신할 경우 에러 발생 메시지(ERROR Indication Message)를 형성하여 S-GW(80)로 송신하고, 에러 발생 메시지를 수신한 S-GW(80) 또는 eNB(25-n)에서 베어러 해제 절차를 수행할 수 있다(S303 내지 S310).

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 S-GW에서의 전용 베어러 설정 과정을 보이는 예시도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, S-GW(80) 및 P-GW(90)는 다운링크(Downlink) 또는 업링크(Uplink) 트래픽의 처리를 위하여 기본 베어러(Default Bearer) 또는 전용 베어러(Dedicated Bearer)를 설정할 수 있다. 기본 베어러는 사용자 단말(40)이 전원 온(on) 하는 시점에 설정되어 사용자 단말(40)이 전원이 오프(off)하기 이전에는 항상 설정되어 있는 베어러를 나타내고, 전용 베어러는 품질 높은 영상 또는 음성 통화(예를 들어, VoLTE(Voice over LTE)) 트래픽 패킷을 송수신하기 위해서 필요한 시점에 설정하는 베어러를 나타낼 수 있다. 트래픽 패킷의 송수신을 위하여 모든 베어러는 해당 노드(S-GW(80) 또는 P-GW(90))의 TEID-U와 상대방 노드(peer node)(S-GW(80), MME(60), eNB(25-n))의 베어러 식별자(bearer identifier)인 eNB(25-n) TEID-U에 대한 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, P-GW(90) 내에 개설되는 베어러는 P-GW(90)의 TEID-U와 S-GW(80)의 TEID-U에 대한 정보를 포함하고, S-GW(80) 내에 개설되는 베어러는 S-GW(90)의 TEID-U와 P-GW(90)의 TEID-U, MME(60) 및 eNB(25-n)의 TEID-U에 대한 정보를 포함할 수 있다. S-GW(80)는 시그널링 처리를 위한 CP 블록(Control Plane Block, 82)과 트래픽 처리를 위한 FP 블록(Fast Path Block, 84)을 포함할 수 있다. 외부로부터의 베어러 개설 요청은 CP 블록(82)에서 수신하고, 베어러 설정에 필요한 TEID-U 정보를 구성하여 FP 블록(84)으로 전송할 수 있다. 기본 베어러를 위한 TEID-U와 전용 베어러를 위한 TEID-U는 상호 연관되도록 할당되어야 한다. 일 실시예로서, TEID-U가 4Byte(32bit)로 구성되면, 28bit는 가입자를 식별하기 위한 정보를 포함하도록 할당하고, 4bit는 베어러를 식별하기 위한 정보를 포함하도록 할당할 수 있다.

전용 베어러를 설정하기 위한 S-GW(80)에서의 동작 절차는 다음과 같다. S-GW(80)는 VoLTE 서비스 등의 수행을 위하여 P-GW(90)로부터 전용 베어러 개설 요청 메시지(Create Bearer Request Message)를 수신할 수 있다(S410). S-GW(80)는 전용 베어러 설정을 위한 TEID-U를 할당하고 MME(60) 및 eNB(25-n) TEID-U 정보를 포함하지 않는 불완전한 전용 베어러를 개설하고(S420) MME(60)로 전용 베어러 개설 요청 메시지를 송신할 수 있다(S430). 전용 베어러 개설 중에 P-GW(90)로부터 다운링크 트래픽 패킷을 수신하는 경우, 기본 베어러를 통해서 사용자 단말(40)로 다운링크 트래픽 패킷을 전송할 수 있다(S440). 전용 베어러를 위한 무선 자원 설정이 완료되면, 사용자 단말(40)은 해당 전용 베어러를 통해서 트래픽 패킷을 전달할 수 있다. S-GW(80) 입장에서는 전용 베어러 설정 완료 메시지(Create Bearer Response)보다 업링크 방향으로의 트래픽 패킷이 먼저 도달할 수 있다. 이러한 경우 불완전한 전용 베어러를 통해서 수신한 트래픽 패킷을 P-GW(90)로 전달할 수 있다(S450). 이후 S-GW(80)의 CP 블록(82)은 MME(60)로부터 전용 베어러 설정 응답 메시지(Create Bearer Response)를 수신하여(S460) MME(60) 및 eNB(25-n) TEID-U에 대한 정보를 획득할 수 있고, MME(60) 및 eNB(25-n) TEID-U에 대한 정보를 FP 블록(84)으로 전달하여 전용 베어러의 상대방 노드에 대한 TEID-U를 설정할 수 있다(S470).

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 P-GW에서의 전용 베어러 설정 과정을 보이는 예시도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 전용 베어러를 설정하기 위한 P-GW(90)에서의 동작 절차는 다음과 같다. P-GW(90)는 PCRF(111)로부터 전용 베어러 개설 요청(IP-CAN Session Modification, begin)을 수신할 수 있다(S510). P-GW(90)는 전용 베어러 설정을 위한 TEID-U를 할당하고 S-GW(80) TEID-U에 대한 정보가 없는 불완전한 전용 베어러를 개설하고(S520), S-GW(80)로 전용 베어러 개설 요청(Create Bearer Request)을 송신할 수 있다(S530). 전용 베어러 개설 중에 PCRF(111)를 통하여 외부 IP망으로부터 다운링크 트래픽 패킷을 수신하는 경우, 기본 베어러를 통해서 UE(40)로 트래픽 패킷을 전송할 수 있다(S540). 전용 베어러를 위한 무선 자원 설정이 완료되면, S-GW(80)이하 노드 즉, MME(60), eNB(25-n), UE(40)는 해당 전용 베어러를 통해서 트래픽 패킷을 송수신할 수 있다. P-GW(90) 입장에서는 전용 베어러 설정완료 메시지(Create Bearer Response Message)보다 업링크 트래픽 패킷을 먼저 수신할 수 있다. 이러한 경우 불완전한 전용 베어러를 통해서 수신한 업링크 트래픽 패킷을 PCRF(111)를 통하여 외부 IP망으로 전달할 수 있다(S550). 아울러, P-GW(90)의 CP 블록(92)은 S-GW(80)로부터 전용 베어러 개설 완료 메시지(Create Bearer Response Message)를 수신하여 S-GW(80)의 TEID-U에 대한 정보를 획득하여 FP 블록(94)으로 전달하여 전용 베어러 정보를 변경할 수 있다(S560).

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 패킷 처리 장치의 구성을 보이는 예시도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 트래픽 패킷 처리 장치(600)는 저장부(610), 처리부(620), 통신부(630) 및 시스템 버스(640)를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 저장부(610), 처리부(620) 및 통신부(630)는 시스템 버스(640)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 아울러, 트래픽 패킷 처리 장치(600)는 S-GW(80) 또는 P-GW(90) 내부에 각각 포함될 수 있다.

저장부(610)는 전용 베어러 설정을 위하여 할당된 베어러 식별자(bearer identifier)인 TEID-U에 대한 정보를 저장할 수 있다. 일 실시예로서, TEID-U에 대한 정보는 트래픽 패킷 처리 장치(600)를 포함하는 노드(S-GW(80) 또는 P-GW(90)) 및 해당 노드와 연결된 상대방 노드(S-GW(80), MME(60), eNB(25-n))의 TEID-U에 대한 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 저장부(610)는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), CD(Compact Disc)-ROM, 자기 테이프(Magnetic Tape), 플로피 디스크(Floppy Disc), 광데이터(Optical Data) 저장장치 또는 캐리어 웨이브(Carrier Wave)(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것 등을 포함할 수 있으나, 이러한 구현에 한정되는 것은 아니다.

처리부(620)는 전용 베어러 개설 요청을 수신할 경우 전용 베어러 설정을 위한 베어러 식별자인 TEID-U를 할당하고, 할당된 TEID-U만을 이용하여 전용 베어러를 개설하고, 트래픽 패킷 처리 장치(600)와 통신하는 상대방 노드로부터 전용 베어러 설정을 위한 TEID-U를 수신할 경우 전용 베어러에 상대방 노드의 TEID-U에 대한 정보를 설정할 수 있다. 아울러, 처리부(620)는 전용 베어러에 상대방 노드의 TEID-U에 대한 정보를 설정하기 이전에 다운링크 트래픽 패킷을 수신할 경우 사용자 단말(40)의 전원 온 시 설정된 기본 베어러를 통하여 수신된 다운링크 트래픽 패킷을 전송할 수 있고, 전용 베어러에 상대방 노드의 TEID-U에 대한 정보를 설정하기 이전에 업링크 트래픽 패킷을 수신한 경우 트래픽 패킷 처리 장치(600)보다 상위 노드로 수신된 다운링크 트래픽 패킷을 전송할 수 있다. 여기서 상위 노드라 함은 트래픽 패킷 처리 장치(600)를 포함하는 노드가 S-GW(80)일 경우에는 P-GW(90)에 해당하고, 트래픽 패킷 처리 장치(600)를 포함하는 노드가 P-GW(90)일 경우에는 PCRF(111)에 해당할 수 있다.

통신부(630)는 트래픽 패킷 처리 장치(600)와 연결된 노드 즉, 트래픽 패킷 처리 장치(600)를 포함하는 노드가 S-GW(80)일 경우에는 MME(60) 및 P-GW(90)를 포함하고, 트래픽 패킷 처리 장치(600)를 포함하는 노드가 P-GW(90)일 경우에는 S-GW(80) 및 PCRF(111)를 포함할 수 있음, 간에 트래픽 패킷을 송수신할 수 있다. 일 실시예로서, 트래픽 패킷 처리 장치(600)를 포함하는 노드가 S-GW(80)일 경우에는 P-GW(90)로부터 트래픽 패킷을 수신하여 MME(60)로 트래픽 패킷을 송신할 수 있고, MME(60)로부터 트래픽 패킷을 수신하여 P-GW(90)로 트래픽 패킷을 송신할 수 있다. 또한, 트래픽 패킷 처리 장치(600)를 포함하는 노드가 P-GW(90)일 경우에는 PCRF(111)로부터 트래픽 패킷을 수신하여 S-GW(80)로 트래픽 패킷을 송신할 수 있고, S-GW(80)로부터 트래픽 패킷을 수신하여 PCRF(111)로 트래픽 패킷을 송신할 수 있다.

상기 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

11~15, 21~23, 31~33: 초소형 기지국 10, 20, 30: 매크로 기지국
40: 사용자 단말 50: SON 서버
60: MME 80: S-GW
90: P-GW 100: HSS
600: 트래픽 패킷 처리 장치 610: 저장부
620: 처리부 630: 통신부
640: 시스템 버스

Claims

트래픽 패킷 처리 장치에서의 트래픽 패킷 처리 방법으로서,
전용 베어러(Dedicated Bearer) 개설 요청을 수신하여 상기 트래픽 패킷 처리 장치에 대한 베어러 식별자(bearer identifier)를 할당하는 단계와,
할당된 상기 베어러 식별자를 이용하여 전용 베어러를 개설하는 단계와,
상기 전용 베어러에 상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상대방 노드에 대한 베어러 식별자를 설정한 경우 상기 전용 베어러를 통해 다운링크 및 업링크 트래픽 패킷을 전송하되, 상기 전용 베어러에 상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상대방 노드에 대한 베어러 식별자를 설정하기 이전에 다운링크 트래픽 패킷을 수신할 경우 기본 베어러(default bearer)를 통하여 상기 다운링크 트래픽 패킷을 전송하고, 상기 전용 베어러에 상기 상대방 노드의 베어러 식별자에 대한 정보를 설정하기 이전에 업링크 트래픽 패킷을 수신한 경우 상기 트래픽 패킷 처리 장치보다 상위 노드로 수신된 업링크 트래픽 패킷을 전송하는 단계
를 포함하는, 트래픽 패킷 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 베어러 식별자는 TEID-U(Tunnel Endpoint Identifier for User)인, 트래픽 패킷 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 기본 베어러는,
상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 사용자 단말이 전원 온(on) 하는 시점에 설정되어 상기 사용자 단말이 전원이 오프(off)하기 이전에 기본적으로 설정되는 베어러인, 트래픽 패킷 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 전용 베어러는,
상기 트래픽 패킷 처리 장치와 사용자 단말 간에 상기 기본 베어러보다 고품질의 영상 또는 음성 통화 트래픽 패킷(Traffic Packet)을 송수신하기 위해 설정되는 베어러인, 트래픽 패킷 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 상대방 노드는,
S-GW(Serving Gateway), MME(Mobility Management Entity), eNB(evolved NodeB)를 포함하는, 트래픽 패킷 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 상위 노드는,
P-GW(Packet Data Network Gateway) 및 PCRF(Policy & Charging Rule Function)를 포함하는, 트래픽 패킷 처리 방법.
트래픽 패킷 처리 장치로서,
상기 트래픽 패킷 처리 장치에 대한 베어러 식별자(bearer identifier)를 저장하는 저장부와,
상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상대방 노드 및 상위 노드와 통신하는 통신부와,
상기 저장부 및 상기 통신부와 접속되어 다운링크 및 업링크 트래픽 패킷을 전송하는 처리부를 포함하며,
상기 처리부는 상기 전용 베어러에 상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상대방 노드에 대한 베어러 식별자를 설정한 경우 상기 전용 베어러를 통해 다운링크 및 업링크 트래픽 패킷을 전송하되, 상기 전용 베어러에 상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 상기 상대방 노드에 대한 베어러 식별자를 설정하기 이전에 상기 다운링크 트래픽 패킷을 수신할 경우 기본 베어러(default bearer)를 통하여 상기 다운링크 트래픽 패킷을 전송하고, 상기 전용 베어러에 상기 상대방 노드의 베어러 식별자에 대한 정보를 설정하기 이전에 상기 업링크 트래픽 패킷을 수신한 경우 상기 트래픽 패킷 처리 장치보다 상위 노드로 수신된 상기 업링크 트래픽 패킷을 전송하는, 트래픽 패킷 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 베어러 식별자는 TEID-U(Tunnel Endpoint Identifier for User)인, 트래픽 패킷 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 기본 베어러는,
상기 트래픽 패킷 처리 장치와 통신하는 사용자 단말이 전원 온(on) 하는 시점에 설정되어 상기 사용자 단말이 전원이 오프(off)하기 이전에 기본적으로 설정되는 베어러인, 트래픽 패킷 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 전용 베어러는,
상기 트래픽 패킷 처리 장치와 사용자 단말 간에 상기 기본 베어러보다 고품질의 영상 또는 음성 통화 트래픽 패킷(Traffic Packet)을 송수신하기 위해 설정되는 베어러인, 트래픽 패킷 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 상대방 노드는,
S-GW(Serving Gateway), MME(Mobility Management Entity), eNB(evolved NodeB)를 포함하는, 트래픽 패킷 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 상위 노드는,
P-GW(Packet Data Network Gateway) 및 PCRF(Policy & Charging Rule Function)를 포함하는, 트래픽 패킷 처리 장치.