KR20190129652A - 비프록시 기반 다중 경로 전송 시스템, 그리고 이의 세션 연결을 위한 시그널링 방법 - Google Patents

Abstract

코어망에 연결된 다중 경로 게이트웨이로서, 다중 경로 전송 지원기, 그리고 상기 코어망으로부터 단말이 초기 접속을 위해 전송한 제1 패킷을 전달받고, 상기 제1 패킷에 관련된 트래픽이 다중 경로(Multi-Path) 전송 대상인 경우, 상기 제1 패킷을 상기 다중 경로 전송 지원기로 전달하는 패킷 전달기를 포함한다. 상기 다중 경로 전송 지원기는 상기 제1 패킷을 기초로 상기 단말과 제1 서브플로우를 생성하고, 상기 제1 패킷의 목적지 서버와 세션을 생성한 후, 상기 제1 서브플로우와 상기 세션을 바인딩하며, 바인딩한 상기 제1 서브플로우와 상기 세션을 통해 상기 단말과 상기 목적지 서버 사이의 트래픽을 송수신한다. 상기 제1 서브플로우는 상기 코어망을 지나 상기 단말에 연결된다.

Description

비프록시 기반 다중 경로 전송 시스템, 그리고 이의 세션 연결을 위한 시그널링 방법{PROXYLESS MULTI-PATH TRANSMISSION SYSTEM, AND SIGNALLING METHOD FOR SESSION CONNECTION}

본 발명은 다중 경로 전송에 관한 것이다.

병합 전송(aggregation transmission)은 복수의 통신망을 동시에 사용하여 데이터를 전송하는 기술로서, 각 경로로 전송된 데이터를 하나의 세션으로 처리한다. 병합 전송 기술을 통해, 단말은 한 시점에 복수의 통신망에 연결될 수 있고, 하나의 서비스/어플리케이션은 망 종류나 망의 수에 관계없이 복수의 망을 하나의 망처럼 병합하여 통신한다. 따라서, 병합 전송 시스템은 가용한 복수의 망자원을 이용하여 대량의 데이터를 빠르게 송수신할 수 있다. 복수의 망을 병합하는 의미에서 다중망 병합(MultiNet Aggregation)이라고 부를 수 있다.

병합 전송 기술 중에서 여러 개의 TCP 플로우를 묶어서 사용하는 다중 경로 TCP(Multi-Path TCP, MPTCP) 기술이 있다. MPTCP는 복수의 IP 인터페이스를 동시에 사용하기 위한 L4 기술이다. 복수의 물리적 인터페이스를 구비한 단말은 MPTCP 기술을 통해, 한 시점에 복수의 통신망에 연결될 수 있고, 서브플로우(subflow) 단위로 세션을 생성하여 단대단 통신한다.

단말과 게이트웨이는 시그널링 절차를 거쳐 병합 전송을 위한 세션 연결을 하는데, RFC1928과 RFC1929에 정의된 SOCKS(Socket Secure) 프로토콜에 따라 시그널링 정보를 교환할 수 있다. SOCKS 프로토콜은 콘텐츠 서버와 클라이언트가 프록시 서버를 경유하여 TCP/UDP 통신하기 위해 사용하는 프로토콜이다. 하지만, RFC1928과 RFC1929에 정의된 SOCKS 프로토콜은 클라이언트와 프록시 서버가 교환하는 트랜잭션 수가 많아 세션 연결 시간이 길어지고, 클라이언트와 프록시 서버의 부하가 늘어나는 단점이 있다.

이처럼 지금까지의 MPTCP 기술은 프록시 기반의 게이트웨이를 통해 LTE 망과 WiFi 망을 병합하였는데, 프록시 구조로 인해 LTE 코어망(Evolved Packet Core, EPC)에서 과금할 수 없는 단점과 TPC 세션마다 발생되는 SOCKS 프로토콜의 초기 접속 절차로 인해 초기 접속 시간이 매우 지연되는 문제가 있다. 새로운 5G망이 도입됨에 따라, 지금까지의 MPTCP 기술의 단점을 해결하는 새로운 다중 경로 전송 기술이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 코어망으로부터 전달된 MPTCP 패킷을 MPTCP 지원기(enabler)가 TCP 패킷으로 변환하여 인터넷망으로 전송하는 다중 경로 게이트웨이, 그리고 이를 포함하는 다중 경로 전송 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비프록시 기반으로, 다중 경로 게이트웨이가 단말과 서브플로우를 생성하는 시그널링 방법을 제공하는 것이다

한 실시예에 따라 다중 경로(multi-path) 전송을 위해 코어망에 연결된 다중 경로 게이트웨이로서, 다중 경로 전송 지원기, 그리고 상기 코어망으로부터 단말이 초기 접속을 위해 전송한 제1 패킷을 전달받고, 상기 제1 패킷에 관련된 트래픽이 다중 경로(Multi-Path) 전송 대상인 경우, 상기 제1 패킷을 상기 다중 경로 전송 지원기로 전달하는 패킷 전달기를 포함한다. 상기 다중 경로 전송 지원기는 상기 제1 패킷을 기초로 상기 단말과 제1 서브플로우를 생성하고, 상기 제1 패킷의 목적지 서버와 세션을 생성한 후, 상기 제1 서브플로우와 상기 세션을 바인딩하며, 바인딩한 상기 제1 서브플로우와 상기 세션을 통해 상기 단말과 상기 목적지 서버 사이의 트래픽을 송수신한다. 상기 제1 서브플로우는 상기 코어망을 지나 상기 단말에 연결된다.

상기 다중 경로 전송 지원기는 제2 패킷의 소스 주소를 상기 다중 경로 게이트웨이의 주소로 설정한 후, 상기 제2 패킷을 상기 목적지 서버로 전송하여 상기 세션을 생성할 수 있다.

상기 다중 경로 전송 지원기는 상기 단말로부터 제2 서브플로우 추가를 요청하는 제3 패킷을 수신하면, 상기 제3 패킷을 기초로 상기 제2 서브플로우를 생성하고, 상기 제1 서브플로우와 상기 제2 서브플로우를 병합하여 상기 단말로 트래픽을 전송할 수 있다.

상기 코어망은 5G망과 3G/LTE망의 코어가 통합된 망일 수 있다. 상기 제1 서브플로우는 상기 5G망과 상기 3G/LTE망 중 어느 하나를 통해 상기 단말과 상기 다중 경로 전송 지원기를 연결하는 세션일 수 있다. 상기 제2 서브플로우는 상기 5G망과 상기 3G/LTE망 중에서 상기 제1 서브플로우와 다른 망을 통해 상기 단말에 연결되는 세션일 수 있다.

상기 다중 경로 전송 지원기는 상기 단말로부터 WiFi망 사용 가능을 나타내는 메시지를 수신하면, 상기 WiFi망 접속을 위해 할당된 IP 주소를 상기 단말로 전송하고, 상기 IP 주소로 접속한 상기 단말로부터 서브플로우 추가 요청 메시지를 수신하면, 상기 WiFi망을 통해 상기 단말에 연결되는 WiFi 서브플로우를 상기 제1 서브플로우에 추가할 수 있다.

상기 다중 경로 전송 지원기는 상기 단말에 연결되는 적어도 하나의 서브플로우를 생성하는 제1 소켓 매니저,상기 목적지 서버와 세션을 생성하는 제2 소켓 매니저, 그리고 상기 제1 소켓 매니저에서 생성된 상기 적어도 하나의 서브플로우와 상기 제2 소켓 매니저에서 생성된 상기 세션을 바인딩하는 소켓 바인더를 포함할 수 있다.

상기 제1 패킷은 상기 단말에서 어플리케이션 실행 시 전송되는 MPTCP SYN 메시지일 수 있다.

다른 실시예에 따라 다중 경로 전송을 위해 코어망에 연결된 다중 경로 게이트웨이가 단말과의 세션 연결을 위해 시그널링하는 방법으로서, 상기 코어망으로부터 상기 단말에서 전송된 MPTCP SYN 메시지를 수신하는 단계, 상기 단말로 상기 MPTCP SYN 메시지에 대한 응답을 교환한 후, 상기 단말과 제1 서브플로우를 생성하는 단계, 상기 MPTCP SYN 메시지의 목적지 서버와 TCP 세션을 생성하는 단계, 그리고 상기 제1 서브플로우와 상기 TCP 세션을 바인딩하고, 바인딩된 상기 제1 서브플로우와 상기 TCP 세션을 통해 상기 단말과 상기 목적지 서버 사이의 트래픽을 송수신하는 단계를 포함한다. 상기 제1 서브플로우는 상기 코어망을 지나 상기 단말에 연결된다.

상기 TCP 세션을 생성하는 단계는 소스 주소가 상기 다중 경로 게이트웨이의 주소인 TCP SYN 메시지를 상기 목적지 서버로 전송하여 상기 TCP 세션을 생성할 수 있다.

상기 시그널링 방법은 상기 단말로부터 서브플로우 추가 요청 메시지를 수신하는 단계, 상기 단말에 연결되는 제2 서브플로우를 생성하는 단계, 그리고 상기 제1 서브플로우와 상기 제2 서브플로우를 병합하여 상기 단말로 트래픽을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 서브플로우는 상기 코어망을 지나 상기 단말에 연결되 수 있다.

상기 제1 서브플로우는 5G망과 3G/LTE망 중 어느 하나를 통해 상기 단말에 연결되는 세션이고, 상기 제2 서브플로우는 상기 5G망과 상기 3G/LTE망 중에서 상기 제1 서브플로우와 다른 망을 통해 상기 단말에 연결되는 세션일 수 있다.

상기 시그널링 방법은 상기 단말로부터 WiFi망 사용 가능을 나타내는 메시지를 수신하는 단계, 상기 WiFi망 접속을 위해 할당된 IP 주소를 상기 단말로 전송하는 단계, 상기 IP 주소로 접속한 상기 단말로부터 서브플로우 추가 요청 메시지를 수신하는 단계, 상기 WiFi망을 통해 상기 단말에 연결되는 WiFi 서브플로우를 생성하는 단계, 그리고 상기 제1 서브플로우와 상기 WiFi 서브플로우를 병합하여 상기 단말로 트래픽을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 서브플로우를 생성하는 단계는 상기 MPTCP SYN 메시지에 포함된 인증 정보를 기초로 사용자 인증하고, 상기 사용자 인증이 성공인 경우, 상기 단말과 상기 MPTCP SYN 메시지에 대한 응답을 교환할 수 있다.

상기 시그널링 방법은 상기 인증 정보를 주기적으로 상기 단말에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 5G망, 3G망/LTE망을 병합하여 멀티 무선망을 효율적으로 사용할 수 있고, WiFi망을 병합하여 단말의 통신 인터페이스들을 이용한 다중망 병합을 하여 통신 품질을 높일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 초기 접속 시간이 지연되는 프록시 기반 병합 전송을 하지 않으므로, 단말이 빠르게 병합 전송을 위한 초기 접속할 수 있어 접속 품질을 높일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 단말이 병합 전송을 위해 프록시 클라이언트를 추가적으로 포함할 필요가 없고, 다중 경로 게이트웨이가 프록시 서버로 개발될 필요가 없어 다중 경로 전송을 위한 시스템 개발 난이도가 줄어든다.

도 1은 한 실시예에 따른 다중 경로 시스템의 구성도를 설명하는 도면이다.
도 2는 한 실시예에 따른 다중 경로 게이트웨이의 구성도이다.
도 3은 종래의 SOCKS 프로토콜 기반 초기 접속 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 한 실시예에 따른 단말과 다중 경로 게이트웨이의 세션 연결을 위한 시그널링 방법의 흐름도이다.
도 5는 한 실시예에 따른 WiFi 망이 결합된 다중 경로 시스템의 구성도를 설명하는 도면이다.
도 6은 한 실시예에 따른 WiFi 망이 결합된 다중 경로 시스템의 서브플로우 생성 방법의 흐름도이다.
도 7은 한 실시예에 따른 세션 인증 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 명세서에서 단말은 클라이언트(client), 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

본 명세서의 단말은 게이트웨이(gateway), 기지국(base station, BS), 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 고도화 노드B(evolved NodeB, eNodeB), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS, 5G NB(gNB) 등과 같은 네트워크 장치에 접속하여 원격의 서버에 연결될 수 있다.

본 명세서의 단말은 스마트폰과 같은 모바일 단말, 스마트패드와 태블릿PC와 같은 태블릿 단말, 컴퓨터, 텔레비전 등 다양한 형태의 통신 단말로서, 복수의 통신 인터페이스를 구비할 수 있다.

통신 인터페이스는 다양할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스는 와이파이(WiFi)/WLAN/블루투스(bluetooth) 등의 근거리 무선망 인터페이스, 그리고 3G/LTE(Long Term Evolution)/LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)/5G 등의 이동통신망 인터페이스를 포함할 수 있고, 단말 제조사가 다양한 통신 인터페이스를 추가할 수 있다. 본 명세서에서는 3G/LTE 인터페이스, 5G 인터페이스, WiFi 인터페이스를 예로 들어 설명하나, 통신 인터페이스가 이에 한정되는 것은 아니다.

다중망 병합 기술은 병합 지점에 따라 다음과 같이 분류될 수 있다.

L2/링크 계층 병합은 LTE 코어망(core)와 접속망(access)의 경계 지점(즉, eNB)에서 WiFi AP로 전용 터널을 생성한다.

L3/네트워크 계층 병합은 LTE망과 WiFi망에서 독립적으로 사용하는 IP 주소를 통합하기 위해 가상 IP 터널을 생성한다.

L4/전송 계층 병합은 단일 접속망을 통해 세션을 생성한 후, 추가적인 접속망이 사용 가능한 경우, IP 주소체계와 상관없이 데이터 전송에 참여시킬 수 있다. 이때, 응용레벨의 통신 주체는 하나 이상의 접속망을 이용하여 단일 세션 기반의 데이터 통신이 가능한 구조를 지원한다.

L7/응용 계층 병합은 전용 어플리케이션/네트워크 에이전트가 자체적으로 LTE망과 WiFi망을 통해 수신한 데이터를 재조합하거나 응용 프로토콜 데이터를 분리하여 전송한다.

이와 같이, 병합 전송 계층에 따라 다양한 병합 전송이 가능한데, 앞으로는 L4 기반 다중 경로 TCP(Multi-Path TCP, MPTCP)를 통한 병합 기술을 예로 들어 설명한다.

다중망 병합(MultiNet Aggregation) 전송은 복수의 통신망을 병합하여 데이터를 전송하는 기술로서, 전송 데이터를 복수의 동종 망 또는 복수의 이종 망의 경로로 분할하여 전송하거나, 복수의 경로로 전송된 데이터를 하나의 경로로 묶어 전송할 수 있다. 다중망 병합 전송은 데이터를 복수의 경로로 동시에 전송하는 의미에서 다중 경로(Multi-Path) 전송이라고 부를 수 있다.

본 발명에서는, 5G망과 3G망/LTE망 병합을 주로 설명하고, 추가적으로 WiFi망 병합을 설명한다.

도 1은 한 실시예에 따른 다중 경로 전송 시스템의 구성도를 설명하는 도면이다.

도 1을 참고하면, 다중 경로 전송 시스템은 단말(100), 단말(100)이 접속하는 복수의 기지국들(200, 220), 기지국들(200, 220)과 트래픽을 송수신하는 코어망(300), 그리고 코어망(300)과 인터넷망 사이에서 MPTCP-TCP 세션을 생성하고 바인딩하는 다중 경로 게이트웨이(Multi-Path Gateway, MP-GW)(400)를 포함한다. 3G/LTE 기지국인 eNB(200)와 5G 기지국인 gNB(220)를 예로 들어 설명한다. MP-GW(400)는 적어도 하나의 프로세서, 메모리 장치, 통신 장치 등을 포함하는 하드웨어로 구성되고, 본 발명의 동작 방법을 구현한 명령어를 포함하는 프로그램을 포함한다. 프로그램은 프로세서와 메모리 장치 등의 하드웨어와 결합하여 본 발명을 실행한다.

단말(100)은 3G/LTE 인터페이스, 5G 인터페이스, 그리고 WiFi 인터페이스를 포함하고, MPTCP 기능을 탑재하여 병합 전송한다고 가정한다. 단말(100)은 eNB(200)와 gNB(220) 중 적어도 하나에 접속하여 코어망(300)에 연결된다. 단말(100)의 통신 인터페이스는 우선순위가 미리 정해져 있을 수 있고, 예를 들면, 단말(100)은 3G/LTE 인터페이스로 제1 서브플로우(Primary subflow)를 생성하고, 5G 인터페이스로 제2 서브플로우(Secondary subflow)를 추가할 수 있다. WiFi 인터페이스로 제3 서브플로우가 추가될 수 있다. 이때, 단말(100)은 다중 경로 전송을 위해 프록시 에이전트를 탑재할 필요 없이, 초기 접속을 위해 생성되는 MPTCP SYN을 전송하는 것만으로 다중 경로 전송을 위한 초기 접속을 할 수 있다.

코어망(300)은 5G 코어와 3G/LTE 코어(Evolved Packet Core, EPC)가 통합된 비단독모드(Non-Standalone, NSA)를 예로 들어 설명하나, 단독모드(Standalone)에도 적용될 수 있다.

MP-GW(400)는 코어망(300)에 연결되고, 코어망(300)에서 출력된 MPTCP 트래픽을 TCP 변환하여 인터넷망으로 전송한다. 이를 위해, MP-GW(400)는 단말(100)에서 어플리케이션이 구동되어 패킷(MPTCP SYN)이 생성되면, MPTCP 프로토콜에 따라 단말(100)과 MPTCP 세션을 생성하고, 패킷의 콘텐츠 서버(500)와 TCP 세션을 생성한다. MP-GW(400)는 단말(100)의 제1 인터페이스에 연결되는 제1 서브플로우를 생성한 후, 제2 인터페이스로 연결되는 제2 서브플로우를 추가할 수 있다. 제1 인터페이스는 3G/LTE 인터페이스 또는 5G 인터페이스일 수 있으나, 설명에서는 3G/LTE 인터페이스를 통해 제1 서브플로우가 생성되고, 5G 인터페이스를 통해 제2 서브플로우가 생성되는 것으로 가정한다. MP-GW(400)는 단말(100)의 WiFi 인터페이스에 연결되는 WiFi 서브플로우를 추가할 수 있다. 구체적으로, 단말(100)의 어플리케이션에서 생성된 패킷이 MPTCP 커널을 통해 MPTCT 패킷(MPTCP SYN)으로 생성되어 MP-GW(400)로 전송된다. 단말(100)은 MP-GW(400)와 MPTCP 세션을 생성하여 초기 접속한다. 따라서, 초기 접속을 위해 SOCKS 기반 프록시 에이전트를 통해 MPTCP 세션별로 사용자 인증할 필요 없이, 단말(100)은 MPTCP 커널을 통해 생성된 MPTCP 패킷을 전송하는 것만으로, MP-GW(400)와 MPTCT 전송을 위한 초기 접속을 할 수 있다. 즉, MPTCP 패킷은 콘텐츠 서버(500)의 IP 주소가 목적지 주소에 기재되어 전송된다.

이를 위해, MP-GW(400)는 코어망(300)으로부터 패킷들을 전달받는 패킷 전달기(Packet Redirector)(410), 그리고 다중 경로 전송 지원기(enabler)(430)를 포함한다. 다중 경로 전송 지원기는 MPTCP 기반으로 병합 전송하므로, 앞으로 간단히 MPTCP 지원기라고 부른다.

MPTCP 지원기(430)는 패킷 전달기(410)로부터 전달된 MPTCP 패킷을 기초로 단말(100)과 MPTCP 세션을 생성하고, MPTCP 패킷의 콘텐츠 서버(500)와 TCP 세션을 생성한다. MPTCP 지원기(430)는 On-Path MPTCP Enabler라고 부를 수 있다. 한편, 패킷 전달기(410)는 코어망(300)으로부터 TCP 패킷을 전달받는 경우, TCP 패킷을 MPTCP 지원기(430)로 전달하지 않고, 곧장 인터넷망으로 전송할 수 있다.

패킷 전달기(410)는 코어망(300)으로부터 MPTCP 패킷(MPTCP SYN)을 전달받는다. 패킷 전달기(410)는 MPTCP 패킷을 MPTCP 지원기(430)로 전달한다.

MPTCP 지원기(430)는 MPTCP 패킷에 대한 응답(MPTCP Ack)을 단말(100)로 전달하고, MPTCP 패킷의 목적지 주소로 TCP 패킷(TCP SYN)을 전송한다. 이를 통해 MPTCP 지원기(430)는 단말(100)과 MPTCP 세션을 생성하고, 콘텐츠 서버(500)와 TCP 세션을 생성한다. 즉, MPTCP 지원기(430)는 MPTCP 패킷을 TCP 패킷으로 변환하거나, TCP 패킷을 MPTCP 패킷으로 변환하여 전송한다. 이때, MPTCP 지원기(430)는 TCP 패킷의 소스 주소를 MP-GW(400)의 IP 주소로 기재하여 전송한다. 이렇게 MPTCP 지원기(430)는 단말(100)과 콘텐츠 서버(500) 사이에서 MPTCP 세션과 TCP 세션을 연결하여 단말(100)이 다중망을 활용하여 통신할 수 있도록 지원한다.

도 2는 한 실시예에 따른 다중 경로 게이트웨이의 구성도이다.

도 2를 참고하면, MP-GW(400)는 코어망(300)으로부터 패킷들을 전달받는 패킷 전달기(410) 그리고 MPTCP 지원기(430)를 포함한다.

패킷 전달기(410)는 트래픽 수신부(411), 트래픽 제어부(Traffic Controller)(413), MPTCP 패킷을 MPTCP 지원기(430)로 전달하는 MPTCP 전달부(MPTCP Traffic Redirector)(415), 주소 변환부(Network Address Translator, NAT)(417), 블랙리스트 테이블(Blacklist Table)(419)을 포함할 수 있다.

트래픽 수신부(411)는 코어망(300)으로부터 패킷들의 트래픽을 수신한다.

트래픽 제어부(413)는 수신 패킷의 소스 주소, 목적지 주소, 목적지 포트(예를 들면, 80)를 기초로 다중 경로(Multi-Path)가 필요한 트래픽(다중 경로 전송 대상)인지 검사(Traffic Checker, ACL Table)한다.

다중 경로(Multi-Path) 전송이 필요한 트래픽이면, 트래픽 제어부(413)는 MPTCP 전달부(415)로 패킷을 전달하여, 패킷이 MPTCP 지원기(430)로 전달되도록 제어한다. MPTCP 전달부(415)는 MPTCP 지원기(430)의 MPTCP 포트(예를 들면, 25486)로 패킷을 재전송(redirect)한다. MPTCP 지원기(430)가 처음 실행되면, MPTCP 소켓(MPTCP Socket) 매니저(432)를 통해 MPTCP 패킷 수신을 위한 특정 TCP 포트(예를 들면, 25486)가 MPTCP 포트로 열린다.

다중 경로 전송이 불필요한 트래픽이면, 트래픽 제어부(413)는 수신 패킷을 NAT(417)로 전달하여, 패킷이 콘텐츠 서버(500)로 전송되도록 제어한다. 트래픽 제어부(413)는 수신 패킷에 관련된 정보가 블랙리스트 테이블(419)에 포함되어 있는지 판단하고, 블랙리스트 테이블(419)에 포함된 패킷을 폐기할 수 있다.

MPTCP 지원기(430)는 다중 경로 제어 매니저(Multi-Path Control Manager)(431), MPTCP 소켓(MPTCP Socket) 매니저(432), TCP 소켓(TCP Socket) 매니저(433), MPTCP-TCP 소켓 바인더(MPTCP-TCP Socket Binder)(434), 패킷 버퍼/큐(Packet Buffer/Queue)(435), 다중 경로 QoS 매니저(Multi-Path QoS Manager)(436)를 포함한다.

MPTCP 소켓 매니저(432)가 MPTCP 패킷 송수신을 위한 MPTCP 포트(예를 들면, 25486)를 열어두면(open), 패킷 전달기(410)로부터 전송된 MPTCP 패킷(MPTCP SYN)을 수신한다.

TCP 소켓 매니저(433)는 TCP 패킷 송수신을 위한 특정 TCP 포트를 열어 둔다.

MPTCP 소켓 매니저(432)로 MPTCP 패킷(MPTCP SYN)이 전달되면, 다중 경로 제어 매니저(431)는 MPTCP 소켓 매니저(432)가 단말(100)과 MPTCP 세션을 생성하도록 제어한다. 그리고, 다중 경로 제어 매니저(431)는 TCP 소켓 매니저(433)가 콘텐츠 서버(500)와 TCP 세션을 생성하도록 제어한다. 이때, TCP 소켓 매니저(433)는 TCP 세션을 위한 TCP 패킷(TCP SYN)을 원래 목적지 서버 주소로 전송하되, 소스 주소는 MP-GW(400)의 IP 주소로 설정하여 전송한다.

MPTCP-TCP 소켓 바인더(434)는 MPTCP 세션과 TCP 세션을 연결하고 관리한다.

패킷 버퍼/큐(435)는 패킷 전달기(410)로부터 수신한 패킷들을 저장한다. 패킷 버퍼/큐(435)에 저장된 패킷들은 연결된 TCP 세션을 통해 콘텐츠 서버(500)로 전송된다. 마찬가지로 패킷 버퍼/큐(435)는 콘텐츠 서버(500)로부터 수신한 패킷들을 저장하고, 저장된 패킷들은 연결된 MPTCP 세션을 통해 단말(100)로 전송된다.

다중 경로 QoS 매니저(436)는 생성된 MPTCP 세션 및 TCP 세션에 설정된 QoS를 관리하고, 설정된 QoS에 따라 MPTCP 세션/TCP 세션으로 트래픽이 전송되도록 제어한다.

추가적으로, 다중 경로 제어 매니저(431)는 다중 경로 전송 여부를 제어할 수 있다. 예를 들어, 단말(100)이 주 서브플로우를 생성한 이후, MP_JOIN SYN 메시지(서브플로우 추가 메시지)를 전송하여 부 서브플로우를 생성할 수 있으나, 트래픽에 따라 부 서브플로우를 통한 병합 전송이 불필요할 수 있다. 따라서, 다중 경로 제어 매니저(431)는 다중 경로 전송 조건을 설정하고, 다중 경로 전송 조건에 부합하는 트래픽에 한하여 부 서브플로우를 추가 생성할 수 있도록 제어할 수 있다. 다중 경로 전송 조건은 예를 들어, TCP 세션 유지 시간, 데이터 전송 속도, 전송 데이터량 등을 포함할 수 있다. 다중 경로 제어 매니저(431)는 다중 경로 전송 조건에 부합하는 트래픽만 부 서브플로우를 추가 생성하도록 제어하여 MP-GW(400)의 자원을 절약할 수 있다. 한편, 5G 코어망에서 단말의 업로드 데이터(예를 들면, HTTP request)를 원활하게 검사하기 위해, 다중 경로 제어 매니저(431)는 업로드 데이터에 대해 단일 서브플로우로 전송되도록 제어할 수 있다.

다중 경로 제어 매니저(431)는 단말로 단일 서브플로우 사용을 요청하여 단말이 MP_JOIN SYN 메시지를 전송하지 않도록 제어할 수 있다. 또는 다중 경로 제어 매니저(431)가 단말이 MP_JOIN SYN 메시지를 전송하면 연결을 불허하는 응답 메시지를 전송할 수 있다.

이처럼, MP-GW(400)는 코어망(300)을 통과한 MPTCP 패킷으로 MPTCP 세션과 TCP 세션을 생성한 후, 연결된 두 세션을 이용하여 코어망(300)을 통과한 MPTCP 트래픽을 TCP 트래픽으로 변환하여 전달하고, TCP 트래픽을 MPTCP 트래픽으로 변환하여 코어망(300)으로 전달한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 단말(100)과 MP-GW(400)는 초기 접속을 위한 사용자 인증 절차를 복잡하게 포함하는 프록시 에이전트와 프록시 서버로 구현될 필요 없이, MPTCP 패킷을 전달하는 것만으로 다중 경로 전송을 위한 초기 접속을 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, MP-GW(400)는 코어망(300)을 지난 패킷을 수신하거나, 코어망(300)으로 패킷을 전송한다. 따라서, MP-GW(400)를 이용하는 경우, 다중 경로 전송을 위한 별도의 과금 장치가 추가될 필요 없이, 코어망(300)에서 일반 트래픽과 동일하게 송수신 트래픽에 대한 과금을 하면 된다.

도 3은 종래의 SOCKS 프로토콜 기반 초기 접속 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 3을 참고하면, 단말에서 어플리케이션(11)이 구동되어 초기 접속 패킷(TCP SYN)이 발생하면, 프록시 클라이언트(12)가 어플리케이션(11)과 통신하면서 TCP 연결 절차에 따라 TCP SYN, SYN/ACK, ACK을 교환한다.

프록시 클라이언트(12)는 다중 경로 게이트웨이인 프록시 서버(20)와 MPTCP SYN, SYN/ACK, ACK를 교환하여 프록시 연결을 시도한다. 이후 프록시 클라이언트(12)와 프록시 서버(20)는 SOCKS 프로토콜에 따라 다음과 같이 메시지를 교환한다.

프록시 클라이언트(12)는 프록시 서버(20)로 SOCKS version identifier 메시지를 전송한다. 프록시 클라이언트(12)는 프록시 서버(20)로 SOCKS Method selection 메시지를 전송한다. 프록시 클라이언트(12)는 프록시 서버(20)로 SOCKS Authentication Request 메시지를 전송한다. 프록시 클라이언트(12)는 프록시 서버(20)로부터 SOCKS Authentication Response 메시지를 수신한다.

이렇게 사용자 인증된 프록시 클라이언트(12)는 프록시 서버(20)로 SOCKS Connection Request 메시지를 전송하여 서버 연결을 요청한다. 프록시 서버(20)는 SOCKS Connection Request 메시지에 포함된 목적지 주소의 서버와 TCP 연결 절차를 수행한다. 프록시 서버(20)는 프록시 클라이언트(12)로 SOCKS Connection Reply 메시지를 전송하여 서버 연결 결과를 응답한다.

이렇게 SOCKS 프로토콜을 따르는 종래의 초기 접속을 위한 시그널링 방법은 단말 내의 프록시 클라이언트(12)를 통해 MPTCP 병합을 하기 때문에, 먼저 프록시 클라이언트(12)와의 연결 절차가 매번 필요하다. 프록시 클라이언트(12)와 프록시 서버(20) 사이의 SOCKS 연결 절차가 매번 필요하다. 따라서, SOCKS 프로토콜을 따르는 종래의 시그널링 방법은 프록시 클라이언트(12)와 프록시 서버(20) 사이에서 교환되는 메시지들에 의해 시그널링 오버헤드, 연결 지연(latency), 프로세싱 부하, 자원 낭비 등의 문제가 있다. 결국 사용자가 인터넷 접속 시 초기 접속 시간이 길어지는 문제가 있다.

다음에서, 종래의 초기 접속 절차를 개선한 시그널링 방법에 대해 설명한다.

도 4는 한 실시예에 따른 단말과 다중 경로 게이트웨이의 세션 연결을 위한 시그널링 방법의 흐름도이다.

도 4를 참고하면, 단말(100)은 어플리케이션의 초기 접속을 위해 MPTCP SYN 메시지를 MP-GW(400)로 전송한다(S110). 단말(100)은 프록시 클라이언트를 포함하지 않으므로, 어플리케이션은 단말 내 프록시 클라이언트와 TCP 연결할 필요 없고, 어플리케이션에서 생성된 TCP SYN은 MPTCP SYN으로 생성되어 MP-GW(400)로 전송된다.

MP-GW(400)는 단말(100)로 MPTCP SYN/ACK 메시지를 전송한다(S120).

단말(100)은 MP-GW(400)로 ACK 메시지를 전송한다(S130).

MPTCP 연결 절차가 완료하면, 단말(100)과 MP-GW(400)는 MPTCP 세션(즉, 주 서브플로우)를 생성한다(S140).

MP-GW(400)는 콘텐츠 서버(500)로 TCP 세션 생성을 위한 TCP SYN 메시지를 전송한다(S150). 이때, MP-GW(400)는 MPTCP SYN의 목적지 서버 주소로 TCP SYN을 전송하되, 소스 주소는 MP-GW(400)의 IP 주소로 기재하여 전송한다.

MP-GW(400)는 콘텐츠 서버(500)로부터 TCP SYN/ACK 메시지를 수신한다(S160).

MP-GW(400)는 콘텐츠 서버(500)로 ACK 메시지를 전송한다(S170).

TCP 연결 절차가 완료하면, MP-GW(400)와 콘텐츠 서버(500)는 TCP 세션을 생성한다(S180).

MP-GW(400)는 MPTCP 세션과 TCP 세션을 바인딩한다(S190).

MP-GW(400)를 통해 단말(100)과 콘텐츠 서버(500)는 데이터를 송수신한다.

이후, 단말(100)은 MP-GW(400)과 MP_JOIN SYN, SYN/ACK, ACK 메시지 교환을 통해 부 서브플로우를 추가할 수 있다. 이때, 주 서브플로우는 단말의 LTE 인터페이스를 통해 생성된 LTE 서브플로우이고, 부 서브플로우는 단말의 5G 인터페이스를 통해 생성된 5G 서브플로우일 수 있다.

도 5는 한 실시예에 따른 WiFi 망이 결합된 다중 경로 전송 시스템의 구성도를 설명하는 도면이고, 도 6은 한 실시예에 따른 WiFi 망이 결합된 다중 경로 전송 시스템의 서브플로우 생성 방법의 흐름도이다.

도 5와 도 6을 참고하면, MP-GW(400)는 3G/LTE망, 5G망 그리고 WiFi망을 병합하여 트래픽을 전송할 수 있다. WiFi망은 3G/LTE망 및 5G망의 코어망(300)에 연결되지 않고, MP-GW(400)에 연결된다. 단말(100)은 WiFi 인터페이스를 통해 접속점(Access Point, AP)(240)에 접속하고, MP-GW(400)에 연결되는 WiFi 서브플로우를 생성할 수 있다.

MP-GW(400)는 인터넷과의 통신을 위한 제1 공인 IP 주소(Pub_IP1), 즉 NAT를 위한 IP 주소 외에, 단말(100)이 WiFi 인터페이스를 통해 접속하는 제2 공인 IP 주소(Pub_IP2)를 추가로 가지고 있다.

단말(100)은 LTE 인터페이스를 통해 MP-GW(400)와 MPTCP SYN, SYN/ACK, ACK 메시지를 교환하여 LTE 서브플로우를 생성한다(S210).

MP-GW(400)는 콘텐츠 서버(500)와 TCP SYN, SYN/ACK, ACK 메시지를 교환하여 TCP 세션을 생성한다(S220).

LTE 서브플로우와 TCP 세션을 바인딩한 MP-GW(400)를 통해 단말(100)과 콘텐츠 서버(500)는 데이터를 송수신할 수 있다(S230).

이후 단말(100)은 5G 인터페이스를 통해 MP-GW(400)와 MP_JOIN SYN, SYN/ACK, ACK 메시지를 교환하여 5G 서브플로우를 추가한다(S240).

단말(100)은 LTE 서브플로우와 5G 서브플로우를 통해 다중 경로 전송할 수 있다(S250).

만약, 단말(100)이 WiFi 인터페이스를 병합 전송에 사용 가능하면, 단말(100)은 WiFi 사용 가능을 나타내는 메시지(WiFi Enable)를 MP-GW(400)로 전송한다. WiFi Enable은 MP_JOIN ACK 메시지에 포함하여 전송될 수 있다.

WiFi Enable 메시지를 수신한 MP-GW(400)은 제2 공인 IP 주소(Pub_IP2)를 포함하는 WIFI_ADD_ADDR 메시지를 단말(100)로 전송한다(S260).

단말(100)은 WiFi 인터페이스를 통해 MP_JOIN SYN 메시지를 MP-GW(400)로 전송한다(S270). 이때, 단말(100)은 제2 공인 IP 주소(Pub_IP2)를 목적지 주소로 설정하고 WiFi 인터페이스의 IP 주소를 소스 주소로 설정한 MP_JOIN SYN 메시지를 전송한다. MP-GW(400)는 단말(100)로 SYN/ACK를 전송(S272)하고, 단말(100)은 MP-GW(400)로 ACK 메시지를 전송한다(S274).

단말(100)과 MP-GW(400)는 WiFi 서브플로우를 추가한다(S280).

단말(100)은 LTE 서브플로우, 5G 서브플로우, 그리고 WiFi 서브플로우를 통해 다중 경로 전송할 수 있다(S290).

도 7은 한 실시예에 따른 세션 인증 방법의 흐름도이다.

도 3과 같이 프록시 기반으로 생성되는 종래의 세션은 초기 접속 시 SOCKS 프로토콜에 따라 사용자 인증을 하지만, MP-GW(400)는 다음과 같이 MPTCP 세션에 대해 사용자 인증할 수 있다.

도 7을 참고하면, MP-GW(400)는 현 시점에 MPTCP 사용 가능한 단말들에게 인증 정보를 전송한다(S310). 인증 정보는 주기적으로 전송될 수 있다. 인증 정보는 현재 접속된 TCP 세션 수, 시각, 트래픽 양 등 다양한 정보를 기반으로 생성된 해시 값일 수 있다. 인증 정보는 쿠키(cookie)로 단말(100)에 저장될 수 있다. 인증 정보 전송 시점 이전에 MP-GW(400)와 연결된 이력이 있는 단말이라도, MPTCP 가입을 해지한 가입자 단말에게는 인증 정보가 전송되지 않는다. 인증 정보는 MP-GW(400)의 다중 경로 제어 매니저(431)가 생성 및 전송할 수 있다. 한편, MP-GW(400)와 별개의 정책 서버나 인증 서버가 인증 정보를 생성 및 전송하고, MP-GW(400)와 공유할 수 있다.

MP-GW(400)는 단말(100)로부터 인증 정보를 포함하는 MPTCP SYN 메시지를 수신한다(S320).

MP-GW(400)는 MPTCP SYN 메시지에 포함된 인증 정보를 기초로 사용자 인증을 한다(S330).

MP-GW(400)는 사용자 인증이 성공한 단말(100)로 MPTCP SYN/ACK 메시지를 전송한다(S340).

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 5G망, 3G망/LTE망을 병합하여 멀티 무선망을 효율적으로 사용할 수 있고, WiFi망을 병합하여 단말의 통신 인터페이스들을 이용한 다중 경로를 하여 통신 품질을 높일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 초기 접속 시간이 지연되는 프록시 기반 병합 전송을 하지 않으므로, 단말이 빠르게 병합 전송을 위한 초기 접속할 수 있어 접속 품질을 높일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 단말이 병합 전송을 위해 프록시 클라이언트를 추가적으로 포함할 필요가 없고, 프록시 서버로 다중 경로 전송 게이트웨이가 개발될 필요가 없어 다중 경로 전송을 위한 시스템 개발 난이도가 줄어든다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (14)

1. 다중 경로(multi-path) 전송을 위해 코어망에 연결된 다중 경로 게이트웨이로서,
   다중 경로 전송 지원기, 그리고
   상기 코어망으로부터 단말이 초기 접속을 위해 전송한 제1 패킷을 전달받고, 상기 제1 패킷에 관련된 트래픽이 다중 경로(Multi-Path) 전송 대상인 경우, 상기 제1 패킷을 상기 다중 경로 전송 지원기로 전달하는 패킷 전달기를 포함하고,
   상기 다중 경로 전송 지원기는
   상기 제1 패킷을 기초로 상기 단말과 제1 서브플로우를 생성하고, 상기 제1 패킷의 목적지 서버와 세션을 생성한 후, 상기 제1 서브플로우와 상기 세션을 바인딩하며, 바인딩한 상기 제1 서브플로우와 상기 세션을 통해 상기 단말과 상기 목적지 서버 사이의 트래픽을 송수신하고,
   상기 제1 서브플로우는 상기 코어망을 지나 상기 단말에 연결되는, 다중 경로 게이트웨이.
2. 제1항에서,
   상기 다중 경로 전송 지원기는
   제2 패킷의 소스 주소를 상기 다중 경로 게이트웨이의 주소로 설정한 후, 상기 제2 패킷을 상기 목적지 서버로 전송하여 상기 세션을 생성하는, 다중 경로 게이트웨이.
3. 제1항에서,
   상기 다중 경로 전송 지원기는
   상기 단말로부터 제2 서브플로우 추가를 요청하는 제3 패킷을 수신하면, 상기 제3 패킷을 기초로 상기 제2 서브플로우를 생성하고, 상기 제1 서브플로우와 상기 제2 서브플로우를 병합하여 상기 단말로 트래픽을 전송하는, 다중 경로 게이트웨이.
4. 제3항에서,
   상기 코어망은 5G망과 3G/LTE망의 코어가 통합된 망이고,
   상기 제1 서브플로우는 상기 5G망과 상기 3G/LTE망 중 어느 하나를 통해 상기 단말과 상기 다중 경로 전송 지원기를 연결하는 세션이며,
   상기 제2 서브플로우는 상기 5G망과 상기 3G/LTE망 중에서 상기 제1 서브플로우와 다른 망을 통해 상기 단말에 연결되는 세션인, 다중 경로 게이트웨이.
5. 제1항에서,
   상기 다중 경로 전송 지원기는
   상기 단말로부터 WiFi망 사용 가능을 나타내는 메시지를 수신하면, 상기 WiFi망 접속을 위해 할당된 IP 주소를 상기 단말로 전송하고, 상기 IP 주소로 접속한 상기 단말로부터 서브플로우 추가 요청 메시지를 수신하면, 상기 WiFi망을 통해 상기 단말에 연결되는 WiFi 서브플로우를 상기 제1 서브플로우에 추가하는, 다중 경로 게이트웨이.
6. 제1항에서,
   상기 다중 경로 전송 지원기는
   상기 단말에 연결되는 적어도 하나의 서브플로우를 생성하는 제1 소켓 매니저,
   상기 목적지 서버와 세션을 생성하는 제2 소켓 매니저, 그리고
   상기 제1 소켓 매니저에서 생성된 상기 적어도 하나의 서브플로우와 상기 제2 소켓 매니저에서 생성된 상기 세션을 바인딩하는 소켓 바인더
   를 포함하는, 다중 경로 게이트웨이.
7. 제1항에서,
   상기 제1 패킷은 상기 단말에서 어플리케이션 실행 시 전송되는 MPTCP SYN 메시지인, 다중 경로 게이트웨이.
8. 다중 경로 전송을 위해 코어망에 연결된 다중 경로 게이트웨이가 단말과의 세션 연결을 위해 시그널링하는 방법으로서,
   상기 코어망으로부터 상기 단말에서 전송된 MPTCP SYN 메시지를 수신하는 단계,
   상기 단말로 상기 MPTCP SYN 메시지에 대한 응답을 교환한 후, 상기 단말과 제1 서브플로우를 생성하는 단계,
   상기 MPTCP SYN 메시지의 목적지 서버와 TCP 세션을 생성하는 단계, 그리고
   상기 제1 서브플로우와 상기 TCP 세션을 바인딩하고, 바인딩된 상기 제1 서브플로우와 상기 TCP 세션을 통해 상기 단말과 상기 목적지 서버 사이의 트래픽을 송수신하는 단계를 포함하고,
   상기 제1 서브플로우는 상기 코어망을 지나 상기 단말에 연결되는, 시그널링 방법.
9. 제8항에서,
   상기 TCP 세션을 생성하는 단계는
   소스 주소가 상기 다중 경로 게이트웨이의 주소인 TCP SYN 메시지를 상기 목적지 서버로 전송하여 상기 TCP 세션을 생성하는, 시그널링 방법.
10. 제8항에서,
    상기 단말로부터 서브플로우 추가 요청 메시지를 수신하는 단계,
    상기 단말에 연결되는 제2 서브플로우를 생성하는 단계, 그리고
    상기 제1 서브플로우와 상기 제2 서브플로우를 병합하여 상기 단말로 트래픽을 전송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제2 서브플로우는 상기 코어망을 지나 상기 단말에 연결되는, 시그널링 방법.
11. 제10항에서,
    상기 제1 서브플로우는 5G망과 3G/LTE망 중 어느 하나를 통해 상기 단말에 연결되는 세션이고,
    상기 제2 서브플로우는 상기 5G망과 상기 3G/LTE망 중에서 상기 제1 서브플로우와 다른 망을 통해 상기 단말에 연결되는 세션인, 시그널링 방법.
12. 제8항에서,
    상기 단말로부터 WiFi망 사용 가능을 나타내는 메시지를 수신하는 단계,
    상기 WiFi망 접속을 위해 할당된 IP 주소를 상기 단말로 전송하는 단계,
    상기 IP 주소로 접속한 상기 단말로부터 서브플로우 추가 요청 메시지를 수신하는 단계,
    상기 WiFi망을 통해 상기 단말에 연결되는 WiFi 서브플로우를 생성하는 단계, 그리고
    상기 제1 서브플로우와 상기 WiFi 서브플로우를 병합하여 상기 단말로 트래픽을 전송하는 단계
    를 더 포함하는, 시그널링 방법.
13. 제12항에서,
    상기 제1 서브플로우를 생성하는 단계는
    상기 MPTCP SYN 메시지에 포함된 인증 정보를 기초로 사용자 인증하고, 상기 사용자 인증이 성공인 경우, 상기 단말과 상기 MPTCP SYN 메시지에 대한 응답을 교환하는, 시그널링 방법.
14. 제13항에서,
    상기 인증 정보를 주기적으로 상기 단말에 전송하는 단계
    를 더 포함하는, 시그널링 방법.

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