WO2013048175A1 - 무선통신 시스템에서 시스템 과부하 제어 방법 및 장치 - Google Patents

무선통신 시스템에서 시스템 과부하 제어 방법 및 장치 Download PDF

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WO2013048175A1
WO2013048175A1 PCT/KR2012/007899 KR2012007899W WO2013048175A1 WO 2013048175 A1 WO2013048175 A1 WO 2013048175A1 KR 2012007899 W KR2012007899 W KR 2012007899W WO 2013048175 A1 WO2013048175 A1 WO 2013048175A1
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WO
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mme
terminal
hss
time
request message
Prior art date
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PCT/KR2012/007899
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조성연
임한나
정상수
배범식
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삼성전자 주식회사
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/02—Processing of mobility data, e.g. registration information at HLR [Home Location Register] or VLR [Visitor Location Register]; Transfer of mobility data, e.g. between HLR, VLR or external networks
    • H04W8/06—Registration at serving network Location Register, VLR or user mobility server
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/04—Arrangements for maintaining operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/0247—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on conditions of the access network or the infrastructure network
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    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/02—Processing of mobility data, e.g. registration information at HLR [Home Location Register] or VLR [Visitor Location Register]; Transfer of mobility data, e.g. between HLR, VLR or external networks

Definitions

  • the present invention relates to a system overload control method and apparatus in a wireless communication system. More specifically, the present invention relates to a system overload control method and apparatus for rejecting a request message of a terminal for a predetermined time when an overload occurs in order to control an overload of a home subscriber server (HSS).
  • HSS home subscriber server
  • mobile communication systems have been developed to provide voice services while guaranteeing user activity.
  • mobile communication systems are gradually expanding to not only voice but also data services, and now they have developed to the extent that they can provide high-speed data services.
  • a shortage of resources and users demand faster services, and thus, a more advanced mobile communication system is required.
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE-A LTE-Advanced
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • LTE is a technology that implements high-speed packet-based communication with a transmission rate of up to 100 Mbps.
  • various methods are discussed.
  • the network structure can be simplified to reduce the number of nodes located on the communication path, or the wireless protocols can be as close to the wireless channel as possible.
  • LTE Global System for Mobile communications
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • the terminal operates in a form having a multi-radio access technology (RAT) function that simultaneously supports GSM and UMTS as well as LTE radio.
  • RAT multi-radio access technology
  • the network also overlaps one or more RATs, so that the UE selects and uses any one of them.
  • control node control node
  • a reboot such as a system upgrade
  • the terminals using the corresponding RAT at the same time select another RAT, and temporarily Overload may occur.
  • the present invention has been made to solve the above problems, in order to control the overload of the Home Subscriber Server (HSS), system overload control method for rejecting the request message of the terminal for a predetermined time when the overload occurs; It is an object to provide a device.
  • HSS Home Subscriber Server
  • the present invention relates to a system overload control method in a wireless communication system of the present invention for solving the above problems, wherein a mobility management entity (MME) receiving a tracking area update request message from a first terminal includes a home subscriber server ( A first step of transmitting a location update request message to a Home Subscriber Server (HSS); when the HSS determines that the system is overloaded, a MME-back off time is set to prevent transmission of the request message to the HSS; A second step of transmitting a location update rejection message including a back off time to the MME, and the MME driving a back off timer corresponding to the MME back off time and receiving before the back off timer operation expires; And a third step of rejecting a TAU update request message.
  • MME mobility management entity
  • HSS Home Subscriber Server
  • the Home Subscriber Server controlling the system overload in the wireless communication system of the present invention receives a tracking area update request message from an interface unit and a terminal communicating with at least one node located in the wireless communication system.
  • a location update request message from a received mobility management entity (MME)
  • MME mobility management entity
  • an error occurs in a control node (control node) that manages a part of the RAT, or an operation occurs such as a reboot due to a system upgrade occurs, so that the request message of the terminal for a predetermined time when the system is overloaded By refusing, the system overload can be effectively controlled.
  • FIG. 1 illustrates the structure of a network in which one or more Radio Access Technology (RAT) are superimposed.
  • RAT Radio Access Technology
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a process of preventing a request from a terminal by setting a back off time when a load of a predetermined amount or more occurs in an MME managing cells in a partial region according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a system overload control method according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a case in which a request of a terminal explodes over a region managed by a plurality of MMEs.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a problem when only a back off time is applied when a request of a terminal explodes in a region managed by a plurality of MMEs.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a system overload control method according to a second embodiment of the present invention.
  • Fig. 7 shows the results of applying the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a situation in which a UE located in two MME overlapping jurisdictions transmits a request message while changing an MME.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a system overload control method according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an internal structure of an HSS according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a network in which one or more Radio Access Technology (RAT) are overlapped.
  • RAT Radio Access Technology
  • LTE Long Term Evolution
  • GSM UMTS Global System for Mobile communications
  • the terminal operates in a form having a multi-radio access technology (RAT) function that simultaneously supports GSM and UMTS as well as LTE radio.
  • the network also operates in a form in which one or more RATs overlap and the UE selects and uses any one of them.
  • RAT multi-radio access technology
  • a terminal capable of selectively using the GSM 110, the UMTS 120, and the LTE 130 radio may select and use the LTE RAT 130 when high-speed data transmission is required.
  • the terminal when the terminal requires a phone call and IP Multimedia Subsystem (IMS) is not supported in LTE RAT, the terminal selects and uses GSM 110 or UMTS 120 to use a circuit network.
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • the problem that may occur in such a situation is that if an error occurs in a control node (Control Node) that manages some RATs or a system upgrade is required, such as rebooting, the terminals using the corresponding RATs may be different.
  • the RAT is selected and a registration operation of location updates is simultaneously performed to the system managing the RAT.
  • the RNC Radio Network Controller
  • all terminals supporting the UMTS 120 and the LTE RAT 130 at the same time to select the LTE RAT The registration procedure is performed with a mobility management entity (MME), which is a control node managing LTE RAT.
  • MME mobility management entity
  • this registration procedure causes the MME to perform an operation of receiving subscription information to the HSS, both the MME and the HSS are temporarily overloaded.
  • all of the UEs that failed to register attempt the registration procedure again, and the MME and the HSS, which are overloaded, refuse to register again.
  • a situation may occur in which not only the terminals existing in the problem area but also the requests of the terminals not present in the problem area cannot be processed. That is, a problem occurring in a control node managing some areas causes an overload of the HSS, which in turn causes the problem to spread to the entire system area.
  • the present invention has been made to solve the above problems, in order to control the overload of the Home Subscriber Server (HSS), proposes a method of rejecting the request message of the terminal for a predetermined time when the overload occurs.
  • HSS Home Subscriber Server
  • the first embodiment is a method for preventing a request to the HSS for a predetermined time by setting the back-off time when a certain amount of requests or more occurs in the control node MME.
  • a problem occurs using a load factor in which the HSS indicates a minimum amount of load acceptable from the MME. This is to accommodate some requests from regions that are not.
  • the third embodiment designates a terminal continuously transmitting a request as a black list terminal and separately sets a waiting time to be applied to the black list terminal.
  • the HSS sets a back off time to prevent a request to the HSS for a predetermined time when an MME serving as a control node generates a predetermined amount of time or more.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a process of preventing a request of a terminal by setting a back off time when a load of a predetermined amount or more occurs in an MME managing cells in a partial region according to the first embodiment of the present invention.
  • the HSS 210 determines the back-off time in consideration of the number of requests and the load for processing the request. , Passes it to the MME. Then, the terminal stops transmitting the request message until the corresponding back off time elapses.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a system overload control method according to a first embodiment of the present invention.
  • the first terminal 310 controls the routing area update request message (Routing Area Update, RAU) or tracking area update request message (Tracking Area Update, TAU) through the wireless access network (RAN) 320 in step S305. Transmit to MME or SGSN (Serving GPRS Support Node).
  • MME Mobile Authentication Entity
  • SGSN Serving GPRS Support Node
  • the terminal transmits an RAU request message or a TAU request message is illustrated, but is not necessarily limited thereto.
  • it includes all requests for the control node that receives the request message to send another request message to the server storing the subscriber information, such as an authentication request.
  • the terminal transmits a TAU request message.
  • FIG. 3 illustrates MME and SGSN as a control node
  • the present invention is not limited thereto, and may include all types of nodes for managing mobility of the terminal.
  • the control node is an MME.
  • the MME 330 obtains subscription of the first terminal 310 and registers the MME controlling the first terminal 310 according to the current location of the first terminal 310, S310.
  • the location update request message is transmitted to the HSS 350.
  • the HSS 350 that receives this records the number of requests received from the MME 330 for a predetermined time and the load for processing the request in step S315.
  • the HSS 350 determines to reject the request from the MME 330 in step S320.
  • the HSS 330 determines the MME back off time to be applied to the MME 330 based on the number of requests and the degree of load.
  • the HSS 350 generates a location update rejection message including the MME back off time, and transmits the location update rejection message to the MME 330 in step S330.
  • the MME 330 In response to the location update reject message, the MME 330 stores a timer end time based on the MME back off time received from the HSS 350 in step S335, and triggers the operation of the back off timer in step S340. do.
  • the MME 330 since the MME 330 receives the location update rejection message from the HSS 350, the MME 330 cannot transmit a request message to the HSS 350 during the set back off time. Accordingly, the MME 330 determines a terminal-back off time (particularly for the first terminal) to be applied to the terminal in step S345 based on the MME-back off time received from the HSS 350. In this case, the UE-back off time may be greater than the MME back off time.
  • the MME 330 In operation S350, the MME 330 generates a TAU rejection message including the UE-back off time and transmits the TAU rejection message to the first UE 310. Then, the first terminal 310 does not transmit a request message to the MME 330 until the terminal-back off time elapses.
  • the MME 330 records the number of requests from the terminal and the load level for the request in a tracking area unit or a cell unit, so that the request of the terminal is recorded. In many regions, the back off time to the terminal may be differentially applied.
  • a TAU request message may be transmitted from the second terminal 360 to the MME 330 as in step S355. Then, in step S360, the MME 330 determines the back off time to be applied to the second terminal 360. In this case, the back off time to be applied to the second terminal 360 may be greater than the remaining time of the back off timer driven by the MME 330 in step S340.
  • the MME 330 transmits a TAU rejection message including a back off time to be applied to the second terminal 360 to the second terminal 360. Then, the second terminal 360 does not transmit the request message until the received back off time elapses.
  • the influence when the request of the terminal surges, the influence can be prevented from spreading to other regions.
  • the HSS uses a load factor that indicates the minimum amount of load acceptable from the MME to partially accommodate the request transmitted from the region where the problem does not occur.
  • a second embodiment will be described.
  • FIGS. 4 and 5 are shown to explain the necessity of the second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a case where a request of a terminal surges over a region managed by a plurality of MMEs.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a problem when only a back off time is applied when a request of a terminal explodes in a region managed by a plurality of MMEs.
  • a control node cannot use a base station (eNB) or another RAT in an area managed by one control node, that is, one MME, and a request is exploded to the one MME. Accordingly, the situation in which the request for the HSS also explodes is described.
  • eNB base station
  • the problem area is necessarily one MME controlled area. That is, as shown in FIG. 4, when a problem is recovered after a problem occurs in a region managed by one or more MMEs (MME A and MME B), the request may explode. In this case, the request of the terminal is transmitted to the HSS through the two MME (MME A, MME B), the HSS is applied to the back off time for all the MME, the region does not occur as shown in Figure 5 There is a fear that the request of the terminal will be rejected.
  • the HSS determines the back off time and transmits the back off time to the MME according to the degree of explosion of the request.
  • the MME then rejects the request of the terminal during the back off time. In this case, as shown in Figure 5, even the request of the terminal of the area where the problem does not occur is rejected, an unreasonable situation occurs.
  • the HSS together with the back off time, load factor indicating the minimum amount of load (HSS) is acceptable from the MME while the back off time is applied ( Load Factor) is transmitted simultaneously.
  • the HSS determines the back off time in proportion to the number of requests transmitted from the MME and the degree of load for processing the request.
  • the HSS determines the load factor in inverse proportion to the number of requests sent from the MME and the degree of load for processing the request.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a system overload control method according to a second embodiment of the present invention.
  • the first terminal 610 transmits a TAU request message to the MME 630 via the RAN 620 in step S605. Then, the MME 630 obtains subscription information of the first terminal 610 and registers the MME controlling the first terminal 610 according to the current location of the first terminal 610. In step S610, the location update request message is transmitted to the HSS 640. The HSS 640 receiving this records the number of requests received from the MME 630 for a predetermined time and the load for processing the request.
  • the HSS 640 determines to reject the request in step S615. In operation S620, the HSS 640 determines an MME back off time to be applied to the MME 630 based on the number of requests and the degree of load.
  • the HSS 640 loads information about the minimum load that the MME 630 can transmit to the HSS 640 so that the request from the MME 630 is not completely blocked in step S625. Set to). In this case, the HSS 640 sets a load factor based on the number of requests received from the MME 630, the load degree for processing the request, and the available HSS capacity of the HSS 640.
  • the HSS 640 In operation S630, the HSS 640 generates a location update reject message including an MME back off time and a load factor, and transmits the location update reject message to the MME 630.
  • step S635 the MME 630 stores the back off timer end time, an area (eg, a tracking area ID or a cell ID) from which the terminal transmits a request, and a load factor.
  • the MME 630 starts operation of the back off timer.
  • step S645 the MME 630 based on the MME back off time received from the HSS 640 and a request of the terminal in the region, the terminal back off time to be applied to the terminal (particularly, the first terminal).
  • the UE-back off time may be greater than the MME back off time.
  • the MME 630 In operation S650, the MME 630 generates a TAU rejection message including the UE-back off time and transmits the TAU rejection message to the first UE 610. Then, the first terminal 610 does not transmit a request message to the MME 630 until the terminal-back off time elapses.
  • the second terminal 650 located in an area where a problem does not occur may transmit a TAU request message to the MME 630 via the RAN 620 in step S655.
  • the MME 630 determines whether a request can be transmitted to the HSS 640 based on the regional load factor received from the HSS 640.
  • the MME 630 checks an area where the second terminal 650 which has transmitted the TAU request message is located and a load factor according to the corresponding area. The MME 630 determines whether to accept the second terminal 650 according to the size of the load factor, and accepts the request transmitted from the second terminal 650. Send to 650. On the contrary, when the MME 630 rejects the request transmitted from the second terminal 650, the MME 630 transmits a TAU rejection message to the second terminal 650 in step S670.
  • FIG. 7 is a diagram showing the result of applying the second embodiment of the present invention.
  • the HSS 730 applies a back off time A to the MME A 710 and a back off time B to the MME B 720.
  • the back off time B has a smaller value than the back off time A because a problem occurs only in a few regions of the region managed by the MME B 720.
  • the load factor A set to MME A 710 then has a value less than the load factor B set to MME B 720, which is the capacity (or load) to handle requests sent from MME B 720. Rather, it means that the capacity to handle requests sent from MME A 710 is smaller.
  • a third embodiment of the present invention in which a terminal continuously transmitting a request is designated as a black list terminal and separately sets a waiting time to be applied to the black list terminal.
  • Fig. 8 is shown to explain the necessity of the third embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a situation in which a UE located in two MME overlapping jurisdictions transmits a request message while changing an MME.
  • the structure of the wireless communication system under consideration is designed in consideration of the load of the MME, not the load of the HSS. Accordingly, as shown in FIG. 8, when a tracking area for a specific terminal is changed and the MME controlling the terminal is changed, the back off time previously applied to the terminal is no longer back off time. This does not apply.
  • the HSS records a time when a specific terminal transmits a request message, and designates the terminal as a black list terminal when the number of times that the interval for repeatedly transmitting the request message is equal to or less than a predetermined threshold is repeated a predetermined number or more. At the same time, the HSS directly sets the black list terminal-back off time to be applied to the black list terminal.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a system overload control method according to a third embodiment of the present invention.
  • the terminal 910 transmits a TAU message to the MME 930 via the RAN 920 in step S905. Then, the MME 930 acquires subscription of the terminal 910 and registers the MME controlling the terminal 910 according to the current location of the terminal 910, in step S910, the HSS 940. Sends a location update request message.
  • step S915 the HSS 940 compares a current time of receiving the terminal-related request message with a time of receiving the terminal-related request message immediately before.
  • the HSS 940 increases the number of writes if the time difference is less than a preset threshold, and decreases the number of writes if the time difference is greater than a preset threshold.
  • the HSS 940 attaches the terminal to the black list when the number of times of recording is equal to or greater than a certain amount.
  • the HSS 940 increases the number of requests of the terminal in the context of the terminal. Record it. That is, the HSS 940 determines that the terminal transmits the request message at too short intervals, and increases the number of requests as a condition for attaching the terminal to the black list. On the other hand, if the time difference is greater than the threshold, the HSS 940 records the number of requests of the terminal in the context of the terminal in step S925.
  • the HSS 940 adds the terminal 910 to the black list in step S930.
  • the HSS 940 may record the time that the terminal 910 is added to the black list.
  • the HSS 940 may check the times when the terminals are added to the black list, and thus, the terminals added before a certain time may be removed from the black list.
  • the HSS 940 excludes the terminal from the black list in step S935.
  • the HSS 940 determines to reject the request of the UE in step S940. In operation S945, the HSS 940 determines the MME back off time to be applied to the MME 930 based on the number of requests and the degree of load. In addition, when the terminal 910 is added to the blacklist, the HSS 940 may separately set the black list terminal-back off time to be applied to the terminal 910.
  • step S950 the HSS 940 loads information about the minimum load that the MME 930 can transmit to the HSS 940 so that the request from the MME 930 is not completely blocked. Set to.
  • the HSS 940 sets the load factor based on the number of requests received from the MME 930, the load degree for processing the request, and the available HSS capacity of the HSS 940.
  • the HSS 940 generates a location update reject message including information on the MME-back off time, the load factor, the black list, and the black list terminal-back off time.
  • the HSS 940 transmits the generated location update rejection message to the MME 930.
  • the black list may be transmitted to the MME 930 by being included in a location update approval message that approves a request of a specific terminal by a load factor as well as a location update rejection message.
  • the MME 930 Upon receiving the location update rejection message from the HSS 940, the MME 930 checks and stores the black list included in the message in step S960. If the terminal 910 is included in the black list, the MME 930 proceeds to step S965 and allocates the terminal-back off time based on the black list terminal-back off time.
  • the MME 930 proceeds to step S970 and stores the back off timer end time, the area (eg, a tracking area ID or cell ID) from which the terminal has transmitted the request, the load factor, and starts the operation of the back off timer.
  • the MME 930 generates a TAU rejection message including the UE-back off time and transmits it to the UE 910.
  • the MME 930 rejects the request message transmitted from the terminal by using the stored black list.
  • the black list may be updated by a black list newly received from the HSS 940, or may be deleted after a predetermined time if the black list is not updated.
  • the HSS of the present invention may include an interface unit 1010, a storage unit 1020, and a controller 1030.
  • the interface unit 1010 communicates with at least one node located in the wireless communication system.
  • the interface unit 1010 may be connected to MME or the like by wire or wirelessly to transmit and receive signals to each other.
  • the storage unit 1020 stores a program for controlling the overall operation of the HSS.
  • the storage unit 1020 may store information on the number of requests received from the MME and the degree of load for processing the request.
  • the storage unit 1020 stores a black list including information on terminals repeatedly transmitting the request message at regular intervals. You can update it periodically.
  • the controller 1030 controls the overall operation of the HSS. More specifically, the controller 1030 detects a location update request message from a mobility management entity (MME) that has received a tracking area update request message from the terminal. The controller 1030 determines whether the system is overloaded, and sets an MME back off time for preventing transmission of the request message to the HSS when determining the overload. The controller 1030 controls to generate a location update rejection message including the MME back off time and transmit the generated location update rejection message to the MME.
  • MME mobility management entity
  • the controller 1030 may set the MME back off time according to the number of requests transmitted from the MME and a load degree for processing the request. Also, the controller 1030 sets a load factor indicating a minimum load acceptable from the MME while driving a back off timer, generates a location update rejection message including the load factor, and transmits the generated location update rejection message to the MME. Can be controlled.
  • controller 1030 may set the load factor based on the number of requests received from the MME, the load degree for processing the request, and the available HSS capacity of the HSS.
  • the controller 1030 may calculate a transmission interval in which the terminal repeatedly transmits the tracking area update request message, and add the terminal to the black list when the number of times the transmission interval is smaller than an arbitrary threshold is repeated. have.
  • the controller 1030 may control to transmit a location update rejection message including the black list to the MME. In this case, the controller 1030 may directly set the terminal-back off time to be applied to the terminal.

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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 시스템 과부하 제어 방법에 관한 것으로, 제1 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지를 수신한 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)가 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server, HSS)에게 위치 업데이트 요청 메시지를 전송하는 제1 단계, 상기 HSS가 시스템이 과부하인 것으로 판단한 경우, 상기 HSS로의 요청 메시지 전송을 방지하기 위한 MME-백 오프 타임을 설정하고, 상기 MME-백 오프 타임을 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 상기 MME에 전송하는 제2 단계 및 상기 MME가 상기 MME-백 오프 타임에 대응하는 백 오프 타이머를 구동하고, 상기 백 오프 타이머 구동 만료 전에 수신하는 단말의 TAU 업데이트 요청 메시지를 거절하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선통신 시스템에서 시스템 과부하 제어 방법 및 장치
본 발명은 무선통신 시스템에서 시스템 과부하 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server, HSS)의 과부하를 제어하기 위하여, 과부하 발생 시 일정 시간동안 단말의 요청 메시지를 거절하는 시스템 과부하 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 점차로 음성 뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하고 있으며, 현재에는 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 정도까지 발전하였다. 그러나 현재 서비스가 제공되고 있는 이동 통신 시스템에서는 자원의 부족 현상 및 사용자들이 보다 고속의 서비스를 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
이러한 요구에 부응하여 차세대 이동 통신 시스템으로 개발 중인 중 하나의 시스템으로써 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)에서 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-A(LTE-Advanced)에 대한 규격 작업이 진행 중이다. LTE는 최대 100 Mbps정도의 전송 속도를 가지는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. 이를 위해 여러 가지 방안이 논의되고 있는데, 예를 들어 네트워크의 구조를 간단히 해서 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 무선 프로토콜들을 최대한 무선 채널에 근접시키는 방안 등이 있다.
최근에는 LTE가 핫-스팟(Hot spot) 지역에 도입됨에 따라 LTE, GSM(Global System for Mobile communications), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 등의 무선 통신망이 공존하는 상황이 발생하고 있다. 이에 따라, 단말은 LTE 라디오(Radio) 뿐만 아니라 GSM과 UMTS를 동시에 지원하는 멀티 RAT(Radio Access Technology) 기능을 가진 형태로 동작한다. 네트워크 또한 하나 이상의 RAT가 중첩되어, 단말이 그 중 어느 하나의 RAT을 선택하여 사용하는 형태로 동작한다.
그런데 일부 RAT를 관리하는 제어 노드(control node)에 이상이 생기거나, 시스템 업그레이드가 필요하여 재부팅하는 등의 동작이 발생하면, 해당 RAT를 사용하던 단말들이 동시에 다른 RAT를 선택하여, 일시적으로 시스템에 과부하가 발생할 우려가 있다.
이에 따라, 상기와 같은 상황에서 발생할 수 있는 시스템 과부하를 제어할 수 있는 방법에 대한 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server, HSS)의 과부하를 제어하기 위하여, 과부하 발생 시 일정 시간동안 단말의 요청 메시지를 거절하는 시스템 과부하 제어 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 무선통신 시스템에서 시스템 과부하 제어 방법에 관한 것으로, 제1 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지를 수신한 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)가 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server, HSS)에게 위치 업데이트 요청 메시지를 전송하는 제1 단계, 상기 HSS가 시스템이 과부하인 것으로 판단한 경우, 상기 HSS로의 요청 메시지 전송을 방지하기 위한 MME-백 오프 타임을 설정하고, 상기 MME-백 오프 타임을 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 상기 MME에 전송하는 제2 단계 및 상기 MME가 상기 MME-백 오프 타임에 대응하는 백 오프 타이머를 구동하고, 상기 백 오프 타이머 구동 만료 전에 수신하는 단말의 TAU 업데이트 요청 메시지를 거절하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 무선통신 시스템에서 시스템 과부하를 제어하는 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server)는 상기 무선통신 시스템에 위치한 적어도 하나 이상의 노드들과 통신을 수행하는 인터페이스부 및 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지를 수신한 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)로부터 위치 업데이트 요청 메시지 수신 시, 상기 시스템이 과부하인지 여부를 판단하고, 과부하 판단 시 상기 HSS로의 요청 메시지 전송을 방지하기 위한 MME-백 오프 타임을 설정하고, 상기 MME-백 오프 타임을 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 상기 MME에 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 일부 RAT를 관리하는 제어 노드(control node)에 이상이 생기거나, 시스템 업그레이드가 필요하여 재부팅하는 등의 동작이 발생이 발생하여 시스템에 과부하 발생 시 일정 시간동안 단말의 요청 메시지를 거절하여, 시스템 과부하를 효과적으로 제어할 수 있다.
도 1은 하나 이상의 라디오 액세스 기술(Radio Access Technology, RAT)이 중첩된 네트워크의 구조를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라, 일부 지역의 셀들을 관리하는 MME에게 일정량 이상의 부하가 발생한 경우, 백 오프 타임을 설정하여 단말의 요청을 방지하는 과정을 도식화한 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시스템 과부하 제어 방법을 도시하는 순서도.
도 4는 복수 개의 MME가 관리하는 지역에 걸쳐서 단말의 요청이 폭증하는 경우를 도시하는 도면.
도 5는 복수 개의 MME가 관리하는 지역에 걸쳐서 단말의 요청이 폭증하는 경우, 백 오프 타임만을 적용할 경우의 문제점을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 시스템 과부하 제어 방법을 도시하는 순서도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예를 적용한 결과를 도시하는 도면.
도 8은 두 개의 MME 중첩 관할 지역에 위치한 단말이 MME를 바꾸어가며 요청 메시지를 전송하는 상황을 도시하는 순서도.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 시스템 과부하 제어 방법을 도시하는 순서도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 HSS의 내부 구조를 도시하는 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 하나 이상의 라디오 액세스 기술(Radio Access Technology, RAT)이 중첩된 네트워크의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1에서 도시되는 바와 같이, 무선 통신 시스템은 LTE, GSM UMTS 등이 공존할 수 있다. 이에 따라, 단말은 LTE 라디오(Radio) 뿐만 아니라 GSM과 UMTS를 동시에 지원하는 멀티 RAT(Radio Access Technology) 기능을 가진 형태로 동작한다. 네트워크 또한, 하나 이상의 RAT가 중첩되어, 단말이 그 중 어느 하나의 RAT을 선택하여 사용하는 형태로 동작한다.
도 1에서 GSM(110), UMTS(120), LTE(130) 라디오를 선택적으로 사용할 수 있는 단말은 고속의 데이터 전송이 필요한 경우에는 LTE RAT(130)를 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 단말은 전화 통화가 필요하고 LTE RAT에서 IMS(IP Multimedia Subsystem)가 지원되지 않는 경우, 회선(Circuit) 망을 이용하기 위하여 GSM(110)이나 UMTS(120)를 선택하여 사용한다.
이와 같은 상황에서 발생할 수 있는 문제점은 일부 RAT를 관리하는 제어 노드(Control Node)에 이상이 생기거나, 시스템 업그레이드가 필요하여 재부팅하는 등의 동작이 발생하는 경우, 해당 RAT를 사용하던 단말들이 동시에 다른 RAT를 선택하고, 상기 RAT를 관리하는 시스템으로 위치 업데이트(Location Update)들의 등록(Register) 동작을 동시에 수행하게 된다는 것이다.
예를 들어, UMTS(120)를 관리하는 RNC(Radio Network Controller)가 리부팅되어 일시적으로 서비스 이용이 불가능해지면, UMTS(120)와 LTE RAT(130)을 동시에 지원하는 단말들은 모두 LTE RAT를 선택하여 LTE RAT를 관리하는 제어 노드인 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)로 등록 절차를 수행한다. 그런데, 이러한 등록 절차는 결국 MME가 HSS로 가입자 정보(Subscription)를 받아오는 동작을 수행하도록 만들기 때문에, MME와 HSS는 모두 일시적으로 과부하 상태(Overload)가 된다. 그 결과, 등록에 실패한 단말들은 모두 다시 등록 절차를 시도하고, 과부하 상태인 MME와 HSS는 등록을 재차 거절하게 된다. 그러면 문제 지역에 존재하는 단말들뿐만 아니라, 문제 지역에 존재하지 않는 단말들의 요청(Request)도 처리하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 즉, 일부 지역을 관리하는 제어 노드에서 발생한 문제는 HSS의 과부하를 발생시키고, 결국 전체 시스템 영역으로 문제를 확산시키는 결과를 야기하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server, HSS)의 과부하를 제어하기 위하여, 과부하 발생 시 일정 시간동안 단말의 요청 메시지를 거절하는 방안을 제안한다.
이하에서 기술되는 본 발명의 실시예는 제1 실시예 내지 제3 실시예로 구분하여 기술하도록 한다. 이 경우, 제1 실시예는 제어 노드인 MME에서 일정 시간 일정량 이상의 요청(Request)들이 발생하면, HSS가 백 오프 타임을 설정하여 일정 시간동안 HSS로의 요청을 방지하는 방안이다.
그리고 제2 실시예는 제1 실시예에 더하여, 백 오프 타임이 적용되는 동안, HSS가 MME로부터 수용가능한 최소한의 부하(Load) 양을 표시하는 부하 인자(Load Factor)를 이용하여, 문제가 발생하지 않은 지역에서 전송되는 요청을 일부 수용하는 방안이다.
그리고 제3 실시예는 제2 실시예에 더하여, 계속적으로 요청을 전송하는 단말을 블랙 리스트 단말로 지정하고, 상기 블랙 리스트 단말에게 적용할 대기 시간을 별도로 설정하는 방안이다.
<제1 실시예>
이하에서는 제어 노드인 MME에서 일정 시간 일정량 이상의 요청(Request)들이 발생하면, HSS가 백 오프 타임을 설정하여 일정 시간동안 HSS로의 요청을 방지하는 제1 실시예에 대하여 기술한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라, 일부 지역의 셀들을 관리하는 MME에게 일정량 이상의 부하가 발생한 경우, 백 오프 타임을 설정하여 단말의 요청을 방지하는 과정을 도식화한 도면이다.
상기한 바와 같이, HSS(210)는 MME로부터 미리 설정된 시간 동안, 일정량 이상의 요청이 수신되는 경우, 요청 횟수와 해당 요청 처리를 위한 부하 정도를 고려하여 백 오프 타임(Back-off Time)을 결정하고, 이를 MME로 전달한다. 그러면 단말은 해당 백 오프 타임이 경과하기 전까지는 요청 메시지 전송을 중지한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시스템 과부하 제어 방법을 도시하는 순서도이다.
우선, 제1 단말(310)은 S305 단계에서 라우팅 영역 업데이트 요청 메시지(Routing Area Update, RAU) 또는 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지(Tracking Area Update, TAU)를 무선 액세스 망(RAN)(320)을 통해 제어 노드인 MME 또는 SGSN(Serving GPRS Support Node)에 전송한다. 도 3에서는 단말이 RAU 요청 메시지 또는 TAU 요청 메시지를 전송하는 예시만을 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. RAU 또는 TAU 이외에, 인증(Authentication) 요청 등, 해당 요청 메시지를 수신한 제어 노드가 가입자 정보를 저장하는 서버에 또 다른 요청 메시지를 전송하도록 하는 모든 요청을 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 단말이 TAU 요청 메시지를 전송하였음을 가정한다.
또한, 도 3에서는 제어 노드로서 MME, SGSN을 예시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 단말의 이동성을 관리하는 모든 종류의 노드를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 제어 노드가 MME임을 가정하고 설명하도록 한다.
그러면 MME(330)는 제1 단말(310)의 가입 정보(subscription)를 획득하고, 제1 단말(310)의 현재 위치에 따라 상기 제1 단말(310)을 제어하는 MME를 등록하기 위하여, S310 단계에서 HSS(350)로 위치 업데이트 요청 메시지를 전송한다. 이를 수신한 HSS(350)는 S315 단계에서 상기 MME(330)로부터 일정 시간동안 수신한 요청의 횟수 및 상기 요청 처리를 위한 부하(load) 정도를 기록한다.
그리고 HSS(350)는 MME(330)로부터 일정 시간동안 수신한 요청의 횟수가 임의의 임계치 이상인 경우, S320 단계에서 상기 MME(330)로부터의 요청을 거절할 것으로 결정한다. 그리고 HSS(330)는 S325 단계에서, 상기 요청 횟수와 부하 정도에 기반하여 MME(330)에 대해 적용될 MME-백 오프 타임을 결정한다. 그리고 HSS(350)는 상기 MME-백 오프 타임을 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 생성하고, S330 단계에서 상기 위치 업데이트 거절 메시지를 MME(330)에게 전송한다.
상기 위치 업데이트 거절 메시지를 수신한 MME(330)는 S335 단계에서, HSS(350)로부터 수신한 MME-백 오프 타임에 기반하여 타이머 종료 시간을 저장하고, S340 단계에서 상기 백 오프 타이머의 동작을 트리거한다.
또한, MME(330)는 HSS(350)로부터 위치 업데이트 거절 메시지를 수신하였으므로 설정된 백 오프 타임동안 HSS(350)로 요청 메시지를 전송할 수 없다. 이에 따라, MME(330)는 HSS(350)로부터 수신한 MME-백 오프 타임에 기반하여, S345 단계에서 단말에 적용할 단말-백 오프 타임(특히, 제1 단말에 대한)을 결정한다. 이 경우, 상기 단말-백 오프 타임은 MME-백 오프 타임보다 클 수 있다.
그리고 MME(330)는 S350 단계에서, 상기 단말-백 오프 타임을 포함하는 TAU 거절 메시지를 생성하여 제1 단말(310)에게 전송한다. 그러면 제1 단말(310)은 단말-백 오프 타임이 경과하기 전까지는 MME(330)에 요청 메시지를 전송하지 않는다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따르면, MME(330)는 단말로부터의 요청 횟수와, 상기 요청에 대한 부하 정도를 트래킹 영역(Tracking Area) 단위나 셀(Cell) 단위로 기록하여, 단말의 요청이 많은 지역에 대하여 단말로의 백 오프 타임을 차등시켜 적용할 수 있다.
그리고 MME(330)에 MME-백 오프 타이머 구동 중, S355 단계에서와 같이 제2 단말(360)로부터 TAU 요청 메시지가 상기 MME(330)에 전송될 수 있다. 그러면 MME(330)는 S360 단계에서, 상기 제2 단말(360)에 적용될 백 오프 타임을 결정한다. 이 경우, 상기 제2 단말(360)에 적용될 백 오프 타임은, MME(330)가 S340 단계에서 구동시킨 백 오프 타이머의 잔여 시간보다 클 수 있다.
그리고 MME(330)는 S365 단계에서, 상기 제2 단말(360)에 적용될 백 오프 타임을 포함하는 TAU 거절 메시지를 상기 제2 단말(360)에게 전송한다. 그러면 제2 단말(360)은 수신된 백 오프 타임 경과 전까지는 요청 메시지를 전송하지 않는다.
상술한 제1 실시예에 따르면 단말의 요청이 폭증(surge)하였을 때, 그 영향이 타 지역으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
<제2 실시예>
이하에서는 백 오프 타임이 적용되는 동안, HSS가 MME로부터 수용가능한 최소한의 부하(Load) 양을 표시하는 부하 인자(Load Factor)를 이용하여, 문제가 발생하지 않은 지역에서 전송되는 요청을 일부 수용하는 제2 실시예에 대하여 기술한다.
우선, 제2 실시예의 필요성을 설명하기 위해 도 4 및 도 5를 도시한다.
도 4는 복수 개의 MME가 관리하는 지역에 걸쳐서 단말의 요청이 폭증(surge)하는 경우를 도시하는 도면이다. 그리고 도 5는 복수 개의 MME가 관리하는 지역에 걸쳐서 단말의 요청이 폭증하는 경우, 백 오프 타임만을 적용할 경우의 문제점을 도시하는 도면이다.
상기의 제1 실시예는 하나의 제어 노드 즉, 하나의 MME가 관리하는 지역에서 기지국(eNB)이나 다른 RAT를 제어 노드가 이용할 수 없어, 상기 하나의 MME로 요청(request)이 폭증하게 되고, 이에 따라 HSS에 대한 요청도 폭증하는 상황에 대하여 기술한다.
그러나 문제가 발생한 지역이 반드시 하나의 MME가 제어하는 지역이라는 보장이 없다. 즉, 도 4에서 도시되는 바와 같이, 하나 이상의 MME(MME A, MME B)가 관리하는 지역에서 문제가 발생한 후 복구된 경우 역시, 요청이 폭증할 수 있다. 이 경우, 단말의 요청이 두 개의 MME(MME A, MME B)를 통해 HSS로 전송되는데, HSS는 모두의 MME에 대해 백 오프 타임을 적용하여, 도 5에서와 같이 문제가 발생하지 않은 지역의 단말의 요청이 거절될 우려가 있다.
도 4의 경우, 도 5에서 도시되는 바와 같이, 제1 실시예에 따르는 경우, 요청이 폭증하는 정도에 따라 HSS는 백 오프 타임을 결정하여 요청 거절 메시지와 함께 MME에게 전송한다. 그러면 MME는 상기 백 오프 타임동안에는 단말의 요청을 거절한다. 이 경우, 도 5에서 도시되는 바와 같이, 문제가 발생하지 않은 지역의 단말들의 요청까지도 거절되어, 불합리한 상황이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제2 실시예에 따른 HSS는 백 오프 타임과 함께, 백 오프 타임이 적용되는 동안 HSS가 MME로부터 수용 가능한 최소한의 부하(load) 양을 표시하는 부하 인자(Load Factor)를 동시에 전송한다. 이 때, HSS는 백 오프 타임은 MME로부터 전송된 요청의 횟수 및 상기 요청을 처리하기 위한 부하 정도에 비례하여 결정한다. 반면. HSS는 부하 인자는 MME로부터 전송된 요청의 횟수 및 상기 요청을 처리하기 위한 부하 정도에 반비례하여 결정한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 시스템 과부하 제어 방법을 도시하는 순서도이다.
우선, 제1 단말(610)은 S605 단계에서 TAU 요청 메시지를 RAN(620)을 거쳐 MME(630)로 전송한다. 그러면, MME(630)는 제1 단말(610)의 가입 정보(subscription)를 획득하고, 제1 단말(610)의 현재 위치에 따라 상기 제1 단말(610)을 제어하는 MME를 등록하기 위하여, S610 단계에서 HSS(640)로 위치 업데이트 요청 메시지를 전송한다. 이를 수신한 HSS(640)는 상기 MME(630)로부터 일정 시간동안 수신한 요청의 횟수 및 상기 요청 처리를 위한 부하(load) 정도를 기록한다.
상기 요청 횟수 및 부하 정도가 미리 설정된 임계치 이상인 경우, HSS(640)는 S615 단계에서 상기 요청을 거절할 것으로 결정한다. 그리고 HSS(640)는 S620 단계에서, 상기 요청 횟수와 부하 정도에 기반하여 MME(630)에 대해 적용될 MME-백 오프 타임을 결정한다.
이와 동시에, HSS(640)는 S625 단계에서, MME(630)로부터의 요청이 완전히 차단되지 않도록, MME(630)가 HSS(640)로 전송할 수 있는 최소한의 부하에 관한 정보를 부하 인자(Load Factor)로 설정한다. 이 경우, HSS(640)는 MME(630)로부터 수신된 요청 횟수, 상기 요청 처리를 위한 부하 정도, HSS(640)의 가용 용량(available HSS capacity)에 기반하여 부하 인자를 설정한다.
그리고 HSS(640)는 S630 단계에서, MME-백 오프 타임 및 부하 인자를 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지(Update Location Reject)를 생성하여 MME(630)에 전송한다.
그러면 MME(630)는 S635 단계에서, 백 오프 타이머 종료 시간, 단말이 요청을 전송한 지역(Tracking Area ID 또는 Cell ID 등), 부하 인자를 저장한다. 그리고 MME(630)는 S640 단계에서, 백 오프 타이머의 동작을 개시한다.
그리고 MME(630)는 S645 단계에서, HSS(640)로부터 수신한 MME-백 오프 타임 및 그 지역에서의 단말의 요청에 기반하여, 단말에 적용할 단말-백 오프 타임(특히, 제1 단말에 대한)을 결정한다. 이 경우, 상기 단말-백 오프 타임은 MME-백 오프 타임보다 클 수 있다.
그리고 MME(630)는 S650 단계에서, 상기 단말-백 오프 타임을 포함하는 TAU 거절 메시지를 생성하여 제1 단말(610)에게 전송한다. 그러면 제1 단말(610)은 단말-백 오프 타임이 경과하기 전까지는 MME(630)에 요청 메시지를 전송하지 않는다.
한편, 문제가 발생하지 않은 지역(non-fail 지역)에 위치한 제2 단말(650)이 S655 단계에서, TAU 요청 메시지를 RAN(620)을 거쳐 MME(630)에 전송할 수 있다. 그러면 MME(630)는 HSS(640)로부터 수신한 지역별 부하 인자에 기반하여, HSS(640)로 요청(request) 전송이 가능한지 여부를 판단한다.
보다 구체적으로, MME(630)는 S660 단계에서, TAU 요청 메시지를 전송한 제2 단말(650)이 위치한 지역(area) 및 해당 지역에 따른 부하 인자(load factor)를 확인한다. 그리고 MME(630)는 부하 인자의 크기에 따라 제2 단말(650)의 수용 여부를 판단하고 제2 단말(650)로부터 전송된 요청을 수용하는 경우, S670 단계에서 TAU 수락 메시지를 상기 제2 단말(650)에게 전송한다. 반면, MME(630)는 제2 단말(650)로부터 전송된 요청을 거절하는 경우, S670 단계에서 TAU 거절 메시지를 상기 제2 단말(650)에게 전송한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예를 적용한 결과를 도시하는 도면이다.
도 7에서 도시되는 MME A(710) 및 MME B(720)가 관리하는 지역에 문제가 발생하였다가 복구되었음을 가정한다. 이 경우, HSS(730)는 MME A(710)에게는 백 오프 타임 A를 적용하고, MME B(720)에게는 백 오프 타임 B를 적용한다. 이 경우, 백 오프 타임 B는 백 오프 타임 A보다 작은 값을 갖는데, 이는 MME B(720)가 관리하는 지역 중, 극히 일부 지역에서만 문제가 발생하였기 때문이다.
그러면 MME A(710)에게 설정되는 부하 인자 A는 MME B(720)에게 설정되는 부하인자 B보다 작은 값을 갖는데, 이는 MME B(720)로부터 전송되는 요청을 처리할 수 있는 용량(또는 부하)보다, MME A(710)로부터 전송되는 요청을 처리할 수 있는 용량이 더 작다는 것을 의미한다.
따라서 이후 더 큰 부하 인자를 갖는 non-fail 지역에 위치한 단말(730)들의 요청은 fail 지역에 위치한 단말(740)들의 요청에 비해 수용될 확률이 높다는 것을 알 수 있다.
<제3 실시예>
이하에서는 계속적으로 요청을 전송하는 단말을 블랙 리스트 단말로 지정하고, 상기 블랙 리스트 단말에게 적용할 대기 시간을 별도로 설정하는 본 발명의 제3 실시예에 대하여 기술한다.
우선, 제3 실시예의 필요성을 설명하기 위해 도 8을 도시한다.
도 8은 두 개의 MME 중첩 관할 지역에 위치한 단말이 MME를 바꾸어가며 요청 메시지를 전송하는 상황을 도시하는 순서도이다.
제2 실시예에 따르면, 두 개의 MME들이 관리하는 지역의 경계(edge)에 존재하는 단말들이 지역을 바꾸어 가며 요청(request)을 시도할 때, 이를 제어할 수 없다. 특히, 현재 고려되고 있는 무선통신 시스템의 구조는 HSS의 부하를 고려하지 않고, MME의 부하만을 고려하여 설계되었다. 이에 따라, 도 8에서 도시되는 바와 같이, 특정 단말에 대한 트래킹 영역(Tracking Area) 등이 변경되어 상기 단말을 제어하는 MME가 변경된 경우, 이전에 단말에게 적용되던 백 오프 타임은 더 이상 백 오프 타임이 적용되지 않는다.
상기한 문제점을 MME가 감지하는 것은 어렵지만, HHS가 감지하는 것은 가능하다. HSS는 특정 단말이 요청 메시지를 전송한 시간을 기록하고, 상기 요청 메시지를 반복하여 전송하는 간격(interval)이 설정된 임계치 이하인 횟수가 일정 수 이상 반복되면, 해당 단말을 블랙 리스트 단말로 지정한다. 이와 동시에, HSS는 블랙 리스트 단말에 적용될 블랙 리스트 단말-백 오프 타임을 직접 설정한다.
이하, 상술한 제3 실시예에 대한 구체적인 설명을 도 9를 통해 기술하도록 한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 시스템 과부하 제어 방법을 도시하는 순서도이다.
우선, 단말(910)은 S905 단계에서 TAU 메시지를 RAN(920)을 거쳐 MME(930)로 전송한다. 그러면 MME(930)는 단말(910)의 가입 정보(subscription)를 획득하고, 단말(910)의 현재 위치에 따라 상기 단말(910)을 제어하는 MME를 등록하기 위하여, S910 단계에서 HSS(940)로 위치 업데이트 요청 메시지를 전송한다.
그러면 HSS(940)는 S915 단계에서, 단말관련 요청 메시지를 수신한 현재 시간과, 직전에 상기 단말 관련 요청 메시지를 수신한 시간을 비교한다. HSS(940)는 상기 시간 차이가 미리 설정된 임계치보다 작으면 기록 횟수를 증가시키고, 상기 시간 차이가 미리 설정된 임계치보다 크면 기록 횟수를 감소시킨다. HSS(940)는 상기 기록 횟수가 일정량 이상이 되면, 해당 단말을 블랙 리스트에 첨부한다.
상기의 과정을 도 9를 참고하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
HSS(940)는 S920 단계에서, 단말관련 요청 메시지를 수신한 현재 시간과, 직전에 상기 단말 관련 요청 메시지를 수신한 시간의 차이가 임계치보다 작으면, 단말의 컨텍스트에 단말의 요청 횟수를 증가시켜 기록한다. 즉, HSS(940)는 해당 단말이 너무 짧은 간격으로 요청 메시지를 전송하는 것으로 판단하고, 상기 단말을 블랙 리스트에 첨부하기 위한 조건으로 요청 횟수를 증가시킨다. 반면, 시간 차이가 임계치보다 크면, HSS(940)는 S925 단계에서 단말의 컨텍스트에 단말의 요청 횟수를 감소시켜 기록한다.
그리고 HSS(940)는 단말(910)의 요청 횟수가 임계치 이상이면 S930 단계에서, 상기 단말(910)을 블랙 리스트에 추가한다. 이 경우, HSS(940)는 단말(910)이 블랙 리스트에 추가된 시간을 기록할 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, HSS(940)는 단말들이 블랙 리스트에 추가된 시간들을 확인하여, 일정 시간 이전에 추가된 단말들은 상기 블랙 리스트로부터 제거할 수도 있다.
반면, HSS(940)는 블랙 리스트에 추가되었던 단말(910)의 요청 횟수가 임계치 이하이면, S935 단계에서 상기 단말을 블랙 리스트에서 제외한다.
현재, MME(930)로부터 일정 시간동안 수신한 요청의 횟수가 임의의 임계치 이상이기 때문에, HSS(940)는 S940 단계에서 단말의 요청을 거절할 것으로 결정한다. 그리고 HSS(940)는 S945 단계에서 상기 요청 횟수와 부하 정도에 기반하여 MME(930)에 적용될 MME-백 오프 타임을 결정한다. 그리고 HSS(940)는 단말(910)이 블랙리스트에 추가된 경우, 상기 단말(910)에게 적용될 블랙 리스트 단말-백 오프 타임을 별도로 설정할 수 있다.
또한, HSS(940)는 S950 단계에서, MME(930)로부터의 요청이 완전히 차단되지 않도록, MME(930)가 HSS(940)로 전송할 수 있는 최소한의 부하에 관한 정보를 부하 인자(Load Factor)로 설정한다. 이 경우, HSS(940)는 MME(930)로부터 수신된 요청 횟수, 상기 요청 처리를 위한 부하 정도, HSS(940)의 가용 용량(available HSS capacity)에 기반하여 상기 부하 인자를 설정한다.
그리고 HSS(940)는 MME-백 오프 타임, 부하 인자, 블랙 리스트, 블랙 리스트 단말-백 오프 타임에 대한 정보를 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 생성한다. 그리고 HSS(940)는 상기 생성된 위치 업데이트 거절 메시지를 MME(930)에게 전송한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 블랙 리스트는 위치 업데이트 거절 메시지뿐만 아니라, 부하 인자에 의해 특정 단말의 요청을 승인하는 위치 업데이트 승인 메시지에 포함되어 MME(930)에게 전송될 수도 있다.
HSS(940)로부터 위치 업데이트 거절 메시지를 수신한 MME(930)는 S960 단계에서, 상기 메시지에 포함된 블랙 리스트를 확인하고 이를 저장한다. 그리고 단말(910)이 블랙 리스트에 포함된 경우, MME(930)는 S965 단계로 진행하여 블랙 리스트 단말-백 오프 타임에 기반하여 단말-백 오프 타임을 할당(assign)한다.
그리고 MME(930)는 S970 단계로 진행하여 백 오프 타이머 종료 시간, 단말이 요청을 전송한 지역(Tracking Area ID 또는 Cell ID 등), 부하 인자를 저장함과 동시에, 백 오프 타이머의 동작을 개시한다. 그리고 MME(930)는 S975 단계에서 단말-백 오프 타임을 포함하는 TAU 거절 메시지를 생성하여, 단말(910)에게 전송한다.
이후, MME(930)는 저장된 블랙 리스트를 활용하여, 단말로부터 전송되는 요청 메시지를 거절한다. 상기 블랙 리스트는 HSS(940)로부터 신규 수신되는 블랙 리스트에 의해 업데이트(overwrite)될 수도 있으며, 업데이트가 안된다면 일정 시간 경과 후, 삭제될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 HSS의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 10에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 HSS는 인터페이스부(1010), 저장부(1020), 제어부(1030)를 포함할 수 있다.
인터페이스부(1010)는 무선통신 시스템에 위치한 적어도 하나 이상의 노드들과 통신을 수행한다. 예를 들어, 상기 인터페이스부(1010)는 MME 등과 유선 또는 무선으로 연결되어 신호를 상호간 송수신할 수 있다.
저장부(1020)는 HSS의 전반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램 등을 저장한다. 본 발명의 실시예에 따른 저장부(1020)는 MME로부터 수신한 요청(Request) 횟수 및 해당 요청을 처리하기 위한 부하 정도에 대한 정보를 저장할 수 있다. 또한 상기 저장부(1020)는 일정 간격으로 반복적으로 요청 메시지를 전송하는 단말들에 대한 정보를 포함하는 블랙 리스트를 저장하고. 이를 주기적으로 업데이트할 수 있다.
제어부(1030)는 HSS의 전반적인 동작을 제어한다. 보다 구체적으로 제어부(1030)는 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지를 수신한 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)로부터 위치 업데이트 요청 메시지 수신을 감지한다. 그리고 제어부(1030)는 시스템이 과부하인지 여부를 판단하고, 과부하 판단 시 상기 HSS로의 요청 메시지 전송을 방지하기 위한 MME-백 오프 타임을 설정한다. 그리고 제어부(1030)는 상기 MME-백 오프 타임을 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 생성하여 상기 MME에 전송하도록 제어한다.
또한, 제어부(1030)는 상기 MME로부터 전송된 요청 횟수 및 상기 요청을 처리하기 위한 부하 정도에 따라 상기 MME-백 오프 타임을 설정할 수 있다. 또한, 제어부(1030)는 백 오프 타이머 구동 중 상기 MME로부터 수용 가능한 최소한의 부하(load)를 지시하는 부하 인자를 설정하고, 상기 부하 인자를 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 생성하여 상기 MME에게 전송하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(1030)는 상기 MME로부터 수신된 요청 횟수, 상기 요청 처리를 위한 부하 정도, 상기 HSS의 가용 용량(available HSS capacity)에 기반하여 상기 부하 인자를 설정할 수 있다.
또한, 제어부(1030)는 상기 단말이 상기 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지를 반복하여 전송하는 전송 간격을 계산하고, 상기 전송 간격이 임의의 임계치보다 작은 횟수가 반복되는 경우 상기 단말을 블랙 리스트에 추가할 수 있다. 그리고 제어부(1030)는 상기 블랙 리스트를 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 상기 MME에 전송하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(1030)는 상기 단말에 적용될 단말-백 오프 타임을 직접 설정할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (15)

  1. 무선통신 시스템에서 시스템 과부하 제어 방법에 있어서,
    제1 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지(Tracking Area Update Request, TAU Request)를 수신한 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)가 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server, HSS)에게 위치 업데이트 요청 메시지를 전송하는 제1 단계;
    상기 HSS가 시스템이 과부하인 것으로 판단한 경우, 상기 HSS로의 요청 메시지 전송을 방지하기 위한 MME-백 오프 타임을 설정하고, 상기 MME-백 오프 타임을 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 상기 MME에 전송하는 제2 단계; 및
    상기 MME가 상기 MME-백 오프 타임에 대응하는 백 오프 타이머를 구동하고, 상기 백 오프 타이머 구동 만료 전에 수신하는 단말의 TAU 업데이트 요청 메시지를 거절하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템 과부하 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MME가 상기 MME-백오프 타임에 기반하여 상기 제1 단말에 대해 적용될 단말-백 오프 타임을 결정하는 단계; 및
    상기 단말-백 오프 타임을 포함하는 트래킹 영역 업데이트 거절 메시지를 생성하여 상기 제1 단말에게 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템 과부하 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 MME가 제2 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 구동중인 백 오프 타이머가 만료되기 전인 경우, 상기 MME가 상기 제2 단말에게 적용될 제2 단말-백 오프 타임을 설정하는 단계; 및
    상기 제2 단말-백 오프 타임을 포함하는 트래킹 영역 업데이트 거절 메시지를 생성하여 상기 제2 단말에게 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템 과부하 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 단계는,
    상기 MME로부터 전송된 요청 횟수 및 상기 요청을 처리하기 위한 부하 정도에 따라 상기 MME-백 오프 타임을 설정하는 것을 특징으로 하는 시스템 과부하 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 단계는,
    백 오프 타임머 구동 중 상기 HSS가 상기 MME로부터 수용 가능한 최소한의 부하(load)를 지시하는 부하 인자를 설정하는 단계; 및
    상기 부하 인자를 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 생성하여 상기 MME에게 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템 과부하 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 부하 인자를 생성하는 단계는,
    상기 MME로부터 수신된 요청 횟수, 상기 요청 처리를 위한 부하 정도, 상기 HSS의 가용 용량(available HSS capacity)에 기반하여 상기 부하 인자를 설정 하는 것을 특징으로 하는 시스템 과부하 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    임의의 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지 수신 시, 상기 단말의 지역 및 상기 지역에 대응하는 부하 인자를 확인하는 단계; 및
    상기 지역에 대응하는 부하 인자에 따라 상기 단말의 트래킹 영역 업데이트 요청을 수락 또는 거절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템 과부하 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 HSS가, 상기 제1 단말이 상기 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지를 반복하여 전송하는 전송 간격을 계산하는 단계;
    상기 전송 간격이 임의의 임계치보다 작은 횟수가 반복되는 경우, 상기 HSS가 상기 제1 단말을 블랙 리스트에 추가하는 단계; 및
    상기 HSS가 블랙 리스트를 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 상기 MME에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템 과부하 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 HSS가, 상기 제1 단말에 적용될 단말-백 오프 타임을 직접 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템 과부하 제어 방법.
  10. 무선통신 시스템에서 시스템 과부하를 제어하는 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server)에 있어서,
    상기 무선통신 시스템에 위치한 적어도 하나 이상의 노드들과 통신을 수행하는 인터페이스부; 및
    단말로부터 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지를 수신한 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)로부터 위치 업데이트 요청 메시지 수신 시, 상기 시스템이 과부하인지 여부를 판단하고, 과부하 판단 시 상기 HSS로의 요청 메시지 전송을 방지하기 위한 MME-백 오프 타임을 설정하고, 상기 MME-백 오프 타임을 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 상기 MME에 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 가입자 서버.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 MME로부터 전송된 요청 횟수 및 상기 요청을 처리하기 위한 부하 정도에 따라 상기 MME-백 오프 타임을 설정하는 것을 특징으로 하는 홈 가입자 서버.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    백 오프 타이머 구동 중 상기 MME로부터 수용 가능한 최소한의 부하(load)를 지시하는 부하 인자를 설정하고, 상기 부하 인자를 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 생성하여 상기 MME에게 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 홈 가입자 서버.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 MME로부터 수신된 요청 횟수, 상기 요청 처리를 위한 부하 정도, 상기 HSS의 가용 용량(available HSS capacity)에 기반하여 상기 부하 인자를 설정하는 것을 특징으로 하는 홈 가입자 서버.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 단말이 상기 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지를 반복하여 전송하는 전송 간격을 계산하고, 상기 전송 간격이 임의의 임계치보다 작은 횟수가 반복되는 경우 상기 단말을 블랙 리스트에 추가하며, 상기 블랙 리스트를 포함하는 위치 업데이트 거절 메시지를 상기 MME에 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 홈 가입자 서버.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 단말에 적용될 단말-백 오프 타임을 직접 설정하는 것을 특징으로 하는 홈 가입자 서버.
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