KR100924033B1 - Method and apparatus for allocating of network resource in a mobile communication system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 기술에 관한 것으로, 패킷 교환장치(SGSN) 및 패킷관문 교환장치(GGSN)에서 세션 자원 할당 요구 메시지를 수신한 경우, SGSN 및 GGSN의 패킷 핸들링부에서 일정시간 동안 GTP-U에 흐른 총 사용자 트래픽을 합산하고, 합산된 사용자 트래픽을 초당 대역폭 값으로 산출하며, SGSN 및 GGSN의 네트워크 프로세서(NP)에서 상기 초당 대역폭 값과 상기 자원 할당 요구 메시지에서 요구하는 트래픽 클래스의 대역폭 값을 수용 가능한 최대 대역폭 값과 비교하여 자원할당 가능여부를 판단하고, 자원할당이 가능한 경우는 기존의 예약된 대역을 줄여서 추가 자원을 할당하여 주는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 이동통신 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 대역폭 자원 할당 방식 알고리즘을 변경하여 제어함으로써, 시스템 자원의 효율성을 극대화하여 사용자 트래픽 대역폭을 높이기 위한 추가 증설 비용을 절감할 수 있다.The present invention relates to a network resource allocation technology in a mobile communication system, and when a session resource allocation request message is received from a packet switching device (SGSN) and a packet gateway switching device (GGSN), the packet handling unit of SGSN and GGSN has a predetermined time. The total user traffic flowing through the GTP-U for a second time, calculating the summed user traffic as a bandwidth value per second, and the traffic class required by the bandwidth value per second and the resource allocation request message by the network processor (NP) of SGSN and GGSN. It is determined whether the resource allocation is possible by comparing the bandwidth value with the maximum allowable bandwidth value, and if the resource allocation is possible, it is characterized by allocating additional resources by reducing the existing reserved bandwidth. According to the present invention, by changing and controlling the bandwidth resource allocation method algorithm between SGSN and GGSN, which are mobile communication network equipment, it is possible to maximize the efficiency of system resources and to reduce additional expansion cost for increasing user traffic bandwidth.
이동통신, SGSN, GGSN, GTP-U, PACKET HANDLE Mobile communication, SGSN, GGSN, GTP-U, PACKET HANDLE
Description
본 발명은 이동통신 시스템에서의 자원할당 기술에 관한 것으로서, 특히 패킷 교환장치(Serving GPRS Support Node, 이하 SGSN이라 한다)와 패킷관문 교환장치(Gateway GPRS Support Node,이하 GGSN이라 한다)간의 대역폭 자원할당 방식을 변경하여 시스템 자원을 효율적으로 제어하는데 적합한 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resource allocation technology in a mobile communication system. In particular, the present invention relates to bandwidth resource allocation between a packet switching device (Serving GPRS Support Node, hereinafter referred to as SGSN) and a packet gateway switching device (Gateway GPRS Support Node, hereinafter referred to as GGSN). A method and apparatus for allocating network resources in a mobile communication system suitable for efficiently controlling system resources by changing a scheme.
일반적으로 3G UMTS(3rd Generation Universal Mobile Telecommunication System, 제 3세대 보편 이동 통신 시스템)와 같은 비동기 이동 통신 시스템은 유럽식 표준인 GSM(Global System for Mobile Communication)에서 진화한 제 3 세대 이동 통신 시스템으로서, GSM 핵심을 기본으로 하여 무선 접속망(RAN : Radio Access Network)에 WCDMA(Wideband Code division Multiple Access) 기술을 접목하여 다양한 서비스를 제공하고 있다. In general, an asynchronous mobile communication system such as 3G 3rd Generation Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) is a third generation mobile communication system evolved from the European standard, Global System for Mobile Communication (GSM). Based on the core, WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) technology is applied to Radio Access Network (RAN) to provide various services.
도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 구조를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a structure of a general mobile communication system.
도 1을 참조하면, WCDMA망을 이용한 패킷 데이터 서비스 시스템은 이동 단말(100), 기지국(105), 무선망제어기(Radio Network Controller, 이하 RNC라 한다.)(110), 홈 위치 등록기(Home Location Register, 이하 HLR이라 한다)(120), SGSN(115), GGSN(130) 및 인터넷 망(135)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a packet data service system using a WCDMA network includes a
이동 단말(100)은 이동 통신망을 통해 통화가 가능하며, 이동 통신망으로부터의 세션 설정 요청에 따라 자동적으로 세션 설정 절차를 수행하고 패킷 데이터를 송수신하는 단말로서, 패킷 데이터 송수신을 위한 데이터 저장 공간을 포함한다. The
기지국(105) 및 RNC(110)는 RAN(Radio Access Network)이라 통칭하며, 이동 단말(100)로부터의 통신 요청 신호, 데이터 전송 요청 신호 및 업로딩 데이터를 수신하여 SGSN(115)으로 전송하고, SGSN(115)으로부터 패킷 데이터를 수신하여 이동통신 단말기(100)로 전송하는 기능을 수행한다. The
구체적으로 기지국(105)은 이동 단말(100)과의 무선 접속 종단 기능을 수행하고, 음성, 영상 및 데이터 트래픽(Traffic)을 WCDMA 방식으로 송수신하는 기능과 송수신 안테나를 통하여 이동 단말(100)과의 정보를 송수신 한다. Specifically, the
RNC(110)는 유무선 채널 관리, 이동 단말(100)의 프로토콜 정합, 기지국의 프로토콜 정합. 소프트 핸드오프(Soft Handoff) 처리, 핵심망(Core Network)과의 프로토콜 정합, 패킷 서비스 접속, 장애 관리, 시스템 로딩(Loading) 등과 같은 기능을 담당한다. The RNC 110 manages wired and wireless channels, protocol matching of the
홈 위치 등록기(Home Location Register, 이하 HLR이라 한다.)(120)는 이동 단말(100)의 등록 인식, 등록 삭제, 위치 확인 등의 기능을 수행한다. 또한, HLR(120)은 인터넷망(135), 즉 인터넷망(135)과 연결된 CP(Content Provider)(미도시)로부터 푸쉬(Push) 방식을 통한 패킷 데이터 전송을 위하여 이동 단말(100)의 위치 정보 요청 신호가 수신되면 저장하고 있는 데이터베이스를 검색하여 이동 단말(100)이 위치하고 있는 영역을 담당하는 SGSN 주소 정보를 확인하여 인터넷망(135)과 연결된 CP로 제공한다. 즉, HLR(120)이 위치 정보 요청 신호에 응답하여 인터넷망(135)의 CP로 전송하는 응답 신호에는 SGSN 주소 정보가 포함되어 있다. A home location register (HLR) 120 performs functions such as registration recognition, registration deletion, and location checking of the
SGSN(115)은 패킷 데이터의 송수신 서비스를 위하여 이동통신 단말기의 이동성 관리, 발/착신 호 처리 절차 및 패킷 데이터의 송수신을 처리하기 위한 세션(Sesson) 관리, 인증 및 과금 기능 등을 지원한다. 또한, 패킷 데이터의 라우팅 처리 기능을 가진다. The SGSN 115 supports mobility management, outgoing / incoming call processing procedures, and session management, authentication, and billing functions for handling packet data transmission and reception of a mobile terminal for packet data transmission and reception services. It also has a routing processing function of packet data.
GGSN(130)은 패킷 데이터의 송수신 서비스를 위한 고속의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 IP(Internet Protocol) 기반 패킷망의 서빙 노드(Serving Node)로서, 패킷 데이터 서비스를 위하여 이동 단말(100)로 IP 주소를 할당하고, 세션을 관리하며, 패킷 데이터의 라우팅 처리 기능을 하며 WCDMA와 인터넷망(135)을 연결하기 위한 인터페이스를 제공한다. 또한, GGSN(130)은 접속점 노드(Access Point Node, 이하 APN이라 한다)을 통해 패킷 데이터 서비스를 제공하는 망 및 접속되는 망을 결정하고, 인터넷망(135)과의 게이트웨이(Gateway) 역할을 수행한다. 여기서, APN은 GGSN(135)이 이동 단말(100)에 할당하는 IP 주소를 포함하고 있는 구분자로서, 특정 서비스를 위한 구분자로 활용되기도 한다. The GGSN 130 is a serving node of an Internet Protocol (IP) -based packet network that provides a high speed packet data service for transmitting and receiving packet data, and provides an IP address to the
인터넷망(135)은 연결되어 있는 다수의 CP로부터 패킷 데이터를 전달받아 SGSN(115) 및 GGSN(130)을 통하여 RNC(110)에 전송한다. The
여기서, 이동 단말(100)은 패킷 데이터 전송을 위하여 SGSN(115)과의 세션 설정을 요청하게 되는데, 이 과정을 통상적으로 "PDP(Packet Data Protocol) Context Request"라고 하며, "PDP Context Request" 메시지에는 이동 단말의 식별 정보와, 대역폭 할당을 요청할 트래픽 클래스와, APN 정보를 포함한다. In this case, the
또한, 인터넷망(135)의 다수의 CP는 이동 단말(100)로 패킷 데이터를 푸쉬 방식으로 제공하는 것도 가능한데, 이때 인터넷망(135)의 CP는 HLR(120)을 통하여 이동 단말(100)의 위치 정보를 조회하고, 이동 단말(100)이 위치한 영역을 담당하는 SGSN 주소 정보를 확인한 뒤, 세션 설정 요청 신호를 해당 SGSN(115)으로 전송하게 된다. 그리고 SGSN(115)은 이동 단말(100)로 세션 설정 요청 신호를 전송한다. 이와 같이 WCDMA망에서 이동 단말(100)로 통신을 위한 세션 설정을 요청하는 일련의 작업을 통상적으로 "PDU(Packet Data Unit) Notification"이라고 한다. In addition, a plurality of CPs of the
그리고 이상의 과정을 통하여 이동 단말(100)과 SGSN(115) 사이에 세션이 설정되는데, 이러한 일련의 과정을 "PDP Context Activation"이라고 한다. A session is established between the
도 2는 종래 기술에 따른 SGSN과 GGSN간의 자원 할당 방식을 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a resource allocation method between an SGSN and a GGSN according to the prior art.
도 2를 참조하면, 패킷 교환기인 SGSN(115) 및 GGSN(130)에서 사용자 트래픽 대역폭(User traffic Bandwidth)에 대한 자원 할당 방식을 단말이 요청한 QoS(Quality of Service)(UP 64K/ Down 384k) 예약(Reserved) 방식으로 할당함에 따라 실제 트래픽에 무관하게 지속적인 예약 자원을 유지하게 된다. 이에 실제 사 용되지 않는 가용 자원은 있으나 예약 설정된 세션으로 인해 자원 부족 현상이 발생하게 된다. Referring to FIG. 2, a QoS (Quality of Service) (UP 64K / Down 384k) reservation requested by a UE for a resource allocation method for user traffic bandwidth in the SGSN 115 and the GGSN 130, which are packet exchangers, is reserved. By allocating in a reserved manner, the reservation resource is maintained continuously regardless of the actual traffic. Although there are available resources that are not actually used, resource shortages occur due to reserved sessions.
즉, 이동 단말은 SGSN(115)으로 "PDP Context Request" 메시지를 통하여 세션 설정을 요청하게 되고, SGSN(115)은 “PDP Context Request" 메시지에 포함된 이동 단말 정보 및 트래픽 정보를 토대로 대역폭 대역을 할당하게 된다. That is, the mobile terminal requests the session establishment through the "PDP Context Request" message to the SGSN 115, and the SGSN 115 sets the bandwidth band based on the mobile terminal information and the traffic information included in the "PDP Context Request" message. Will be allocated.
이는 최번시 기준으로 실제 트래픽이 예약된 대역폭의 약 30%이하로 측정된다.This is measured as about 30% or less of the bandwidth reserved for actual traffic on a busy hour basis.
상기한 바와 같이 동작하는 종래 기술에 의한 SGSN/GGSN의 자원할당 방식에 있어서는, 사용자 트래픽 대역폭에 대한 자원 할당 방식을 단말이 올린 QoS 방식으로 할당함에 따라 실 트래픽이 없는 상태에서도 예약 자원을 유지하게 되어 실제 미사용 사용자 트래픽 자원은 있으나, 예약 설정된 세션으로 인해 자원 부족 현상이 발생하게 되는 문제점이 있었다. In the resource allocation scheme of the SGSN / GGSN according to the prior art operating as described above, the reserved resource is maintained even in the absence of actual traffic by allocating the resource allocation scheme for the user traffic bandwidth by the QoS scheme uploaded by the terminal. Although there is an actual unused user traffic resource, there is a problem that a resource shortage occurs due to the reserved session.
이에 본 발명은 상술한 종래 기술의 한계를 극복하기 위한 것으로, 이동통신시스템의 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 대역폭 자원의 효율적 활용을 통한 용량 증대를 수행할 수 있는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법 및 장치를 제공한다. Accordingly, the present invention is to overcome the above-mentioned limitations of the prior art, a method of allocating network resources in a mobile communication system capable of increasing capacity through efficient use of bandwidth resources between SGSN and GGSN, which are network equipment of a mobile communication system. And an apparatus.
또한 본 발명은, 이동통신시스템의 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 대역폭 자원 할당 방식 알고리즘을 변경함으로써 시스템 자원의 효율성 및 용량 증대를 구현할 수 있는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법 및 장치를 제공한다.The present invention also provides a method and apparatus for allocating network resources in a mobile communication system capable of realizing an increase in efficiency and capacity of system resources by changing a bandwidth resource allocation method algorithm between SGSN and GGSN, which are network equipment of a mobile communication system.
본 발명의 일 실시예 방법은, 패킷 교환장치(SGSN) 및 패킷관문 교환장치(GGSN)에서 세션 자원 할당 요구 메시지를 수신한 경우, SGSN 및 GGSN의 패킷 핸들링부에서 일정시간 동안 GTP-U에 흐른 총 사용자 트래픽을 합산하는 과정과, 상기 합산된 사용자 트래픽을 초당 대역폭 값으로 산출하는 과정과, 상기 SGSN 및 GGSN의 네트워크 프로세서(NP)에서 상기 초당 대역폭 값과 상기 자원 할당 요구 메시지에서 요구하는 트래픽 클래스의 대역폭 값을 수용 가능한 최대 대역폭 값과 비교하여 자원할당 가능여부를 판단하는 과정과, 상기 자원할당이 가능한 경우는 기존의 예약된 대역을 줄여서 추가 자원을 할당하는 과정을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, when a session resource allocation request message is received from a packet switching device (SGSN) and a packet gateway switching device (GGSN), the packet handling part of SGSN and GGSN flows to GTP-U for a predetermined time. Summing total user traffic, calculating the summed user traffic as a bandwidth value per second, and a traffic class required by the bandwidth value per second and the resource allocation request message by the network processor NP of the SGSN and GGSN. The method may include determining whether to allocate resources by comparing the bandwidth value with the maximum allowable bandwidth value, and if the resource allocation is possible, allocating additional resources by reducing the existing reserved bandwidth.
본 발명에서 상기 자원 할당 요구 메시지는, 이동 단말 식별 정보와, 대역폭 할당을 요청할 트래픽 클래스와, 접속점 노드(APN) 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the resource allocation request message includes mobile terminal identification information, a traffic class for requesting bandwidth allocation, and access point node (APN) information.
한편, 상기 트래픽 클래스가 컨버세이셔널(Conversational)과 스트리밍(Streaming) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과, 일정 시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량 및 추가 요구되는 대역폭을 상기 NP에서 수용할 수 있는 최대 대역폭과 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는 경우 호를 수락하는 것을 특징으로 한다. Meanwhile, when the traffic class is a conversational and streaming class, the total bandwidth of a previously established conversational & streaming call and the actual traffic statistics for a certain time period. The usage of the Interactive & Background class collected in and the additional required bandwidth is compared with the maximum bandwidth that can be accommodated in the NP, characterized in that the call is accepted if the maximum bandwidth is not exceeded.
또한, 상기 트래픽 클래스가 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스 트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 일정시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스의 사용량을 NP에서 수용할 수 있는 최대 대역폭만을 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는다면 호를 수락하는 것을 특징으로 한다. In addition, if the traffic class is an interactive and background class, the total bandwidth of an established conversational & streaming call and the actual traffic statistics for a predetermined time are collected. The usage of the interactive and background classes is compared only with the maximum bandwidth that can be accommodated by the NP, and the call is accepted if the maximum bandwidth is not exceeded.
다만, 상기 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스 호가 유입되는 시점에 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational)과 스트리밍(Streaming) 클래스 호의 총 대역폭과 일정시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스의 총합이 NP의 최대 대역폭을 초과하는 경우 호를 거절하는 것을 특징으로 한다. However, the total bandwidth of the conversational and streaming class calls established at the time when the interactive and background class calls are introduced is collected from actual traffic statistics for a predetermined time. If the sum of the interactive and background classes exceeds the maximum bandwidth of the NP, the call is rejected.
본 발명의 일 실시예 장치는, 세션 자원 할당 요구 메시지를 수신한 경우, 패킷 교환장치(SGSN) 및 패킷관문 교환장치(GGSN)에서 일정시간 동안 GTP-U에 흐른 총 사용자 트래픽을 합산하고, 상기 합산된 사용자 트래픽을 초당 대역폭 값으로 산출하는 상기 SGSN 및 GGSN의 패킷 핸들링부와, 상기 초당 대역폭 값과 상기 자원 할당 요구 메시지에서 요구하는 트래픽 클래스의 대역폭 값을 수용 가능한 최대 대역폭 값과 비교하여 자원할당 가능여부를 판단하고, 상기 자원할당이 가능한 경우는 기존의 예약된 대역을 줄여서 추가 자원을 할당하는 상기 SGSN 및 GGSN의 네트워크 프로세서(NP)를 포함한다. In one embodiment of the present invention, when receiving a session resource allocation request message, the apparatus sums up the total user traffic flowing through the GTP-U for a predetermined time in the packet switching apparatus (SGSN) and the packet gateway switching apparatus (GGSN), and Packet allocation of the SGSN and GGSN, which calculates the aggregated user traffic as the bandwidth value per second, and resource allocation by comparing the bandwidth value per second and the bandwidth value of the traffic class required by the resource allocation request message with the maximum allowable bandwidth value. The network processor NP of the SGSN and the GGSN determines whether or not the resource allocation is possible and allocates additional resources by reducing existing reserved bands.
본 발명에서 상기 자원 할당 요구 메시지는, 이동 단말 식별 정보와, 대역폭 할당을 요청할 트래픽 클래스와, 접속점 노드(APN) 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the resource allocation request message includes mobile terminal identification information, a traffic class for requesting bandwidth allocation, and access point node (APN) information.
한편, 상기 트래픽 클래스가 컨버세이셔널(Conversational)과 스트리밍(Streaming) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과, 일정 시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량 및 추가 요구되는 대역폭을 상기 NP에서 수용할 수 있는 최대 대역폭과 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는 경우 호를 수락하는 것을 특징으로 한다. Meanwhile, when the traffic class is a conversational and streaming class, the total bandwidth of a previously established conversational & streaming call and the actual traffic statistics for a certain time period. The usage of the Interactive & Background class collected in and the additional required bandwidth is compared with the maximum bandwidth that can be accommodated in the NP, characterized in that the call is accepted if the maximum bandwidth is not exceeded.
또한, 상기 트래픽 클래스가 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 일정시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스의 사용량을 NP에서 수용할 수 있는 최대 대역폭만을 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는다면 호를 수락하는 것을 특징으로 한다. In addition, when the traffic class is an interactive and a background class, the total bandwidth of the established conversational & streaming call and the actual traffic statistics for a predetermined time are collected. The usage of the interactive and background classes is compared only with the maximum bandwidth that can be accommodated by the NP, and the call is accepted if the maximum bandwidth is not exceeded.
다만, 상기 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스 호가 유입되는 시점에 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational)과 스트리밍(Streaming) 클래스 호의 총 대역폭과 일정시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스의 총합이 NP의 최대 대역폭을 초과하는 경우 호를 거절하는 것을 특징으로 한다.However, the total bandwidth of the conversational and streaming class calls established at the time when the interactive and background class calls are introduced is collected from actual traffic statistics for a predetermined time. If the sum of the interactive and background classes exceeds the maximum bandwidth of the NP, the call is rejected.
본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다. In the present invention, the effects obtained by the representative ones of the disclosed inventions will be briefly described as follows.
본 발명은, 이동통신 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 대역폭 자원 할당 방식 알고리즘을 실제 트래픽 자원할당 방식 알고리즘으로 변경하여 제어함으로써, 시스템 자원의 효율성을 극대화하며 사용자 트래픽 대역폭을 높이기 위한 추가 증설 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by changing and controlling the bandwidth resource allocation method algorithm between SGSN and GGSN, which is a mobile communication network device, to the actual traffic resource allocation method, the system further maximizes the efficiency of system resources and reduces the additional expansion cost for increasing user traffic bandwidth. It can work.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, the operating principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
본 발명은 이동통신시스템의 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 사용자 트래픽 자원할당 방식을 실제 트래픽 자원할당 방식으로 알고리즘을 변경하여 제어함으로써, 자원의 효율성을 극대화하기 위한 것이다.The present invention is to maximize the efficiency of resources by controlling the user traffic resource allocation method between SGSN and GGSN network network equipment of the mobile communication system by changing the algorithm to the actual traffic resource allocation method.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN/GGSN의 자원할당 구조를 도시한 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating a resource allocation structure of SGSN / GGSN according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, SGSN/GGSN(300)는 네트워크 프로세스(Network Prpcess, 이하 NP라 한다)(310)와 패킷 핸들링부(Packet Handle, 이하 PH라 한다)(320)를 포함한다. NP(310)에서는 이동 단말의 세션 자원 할당 요구에 따라 자원 할당 요구 메 시지에 포함된 이동 단말 정보와 APN, 트래픽 정보를 확인한 후, 실제 트래픽 자원 및 현재 가용 자원에 대한 분석을 통하여 대역폭 자원을 할당한다. Referring to FIG. 3, the SGSN /
PH(320)는 과금 및 통계 수집과, Gn/Gi로의 패킷 전달과, 터널 종단 식별자(TEID: Tunnel Endpoint Identified)를 관리한다. SSGN PH는 GTP-U(GPRS tunneling Protocol-User Plane) 패킷에 대해 PH(320)에서 패킷 포워딩 정보(FIB:Forwarding Information Base)를 검색하여 GGSN으로 가는 경로 정보를 확인하여 해당 GTP-U 패킷을 목적지(GGSN)로 전송하여 주는 역할을 담당하며, GGSN PH는 SSGN PH의 기능을 역으로 수행하는 것이다.
이를 통해 PH(320)는 일정시간 동안 GTP-U에 흐름 총 사용자 트래픽을 합산하는 것이 가능하며, 이를 초당 대역폭 값으로 산출할 수 있다. 이와 같이 산출된 초당 대역폭 값은 NP(310)로 전달되며, NP(310)로부터의 대역폭 자원 할당 제어 명령을 전달 받은 경우, 각 제어명령에 따라 패킷 핸들링을 수행하게 된다. Through this, the
SGSN/GGSN(300)의 자원할당 방식을 구체적으로 설명하며, 이동 단말의 세션 자원 할당 요구에 따라 SGSN/GGSN(300)의 PH별로 GTP-U에 흐른 트래픽에 대하여 일정시간 동안(예를 들어, 5분 동안) 총 트래픽을 합산하고, 5분 동안의 사용자 트래픽을 초당 Bps 사용량으로 나눈다. The resource allocation method of the SGSN /
이후, 세션 자원을 관리하는 NP(310)에서는 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 트래픽 클래스와, 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 트래픽 클래스의 실제 트래픽을 이용하여 현재 대역폭의 사용내역을 계산한다. Afterwards, the
이동 단말로부터 요청된 신규 호가 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량 및 추가 요구되는 대역폭을 NP(310)에서 수용할 수 있는 최대 대역폭과 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는 경우 호를 수락한다. If the new call requested from the mobile terminal is the Conversational & Streaming class, the total bandwidth of the established Conversational & Streaming call and the actual traffic statistics for 5 minutes. The usage of the Interactive & Background class collected at and the additional required bandwidth are compared with the maximum bandwidth that can be accommodated by the
또한, 신규 호가 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량을 NP(310)에서 수용할 수 있는 최대 대역폭만을 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는 다면 호를 수락한다. In addition, if the new call is an Interactive & Background class, the interactive data collected from the total bandwidth of the established Conversational & Streaming call and the actual traffic statistics for 5 minutes. The usage of the (Interactive) & Background class is compared only with the maximum bandwidth that can be accommodated by the
다만, 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스 호가 유입되는 시점에 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 클래스 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 총합이 NP의 최대 대역폭을 초과하는 경우 호를 거절하게 된다. However, when the interactive & background class call is introduced, the inter-band collected from the total bandwidth of the established conversational & streaming class call and the actual traffic statistics for 5 minutes. If the sum of the Active & Background classes exceeds the NP maximum bandwidth, the call is rejected.
이와 같이, 각 트래픽 클래스별 호 수락 여부를 판단하여, 여유 대역에 대한 자원 할당 제어명령을 PH(320)로 전달하고, PH(320)에서는 NP(310)의 제어하에 실제 트래픽 대역 외에 기존의 예약된 대역을 줄임으로서 세션 자원 할당 요구에 따 라 추가 자원을 할당한다. In this way, it is determined whether to accept the call for each traffic class, and transmits a resource allocation control command for the spare band to the PH (320), the PH (320), in addition to the actual traffic band under the control of the
따라서 사용자 트래픽 자원 할당 방식을 실제 트래픽 자원 할당방식으로 개선함으로써 예약된 대역폭 대역을 최소화할 수 있다. Therefore, the reserved bandwidth band can be minimized by improving the user traffic resource allocation scheme to the actual traffic resource allocation scheme.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN/GGSN의 자원할당 절차를 도시한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a resource allocation procedure of SGSN / GGSN according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 400단계에서 SGSN/GGSN이 세션 자원 할당 요구를 수신한 경우, 405단계에서 SGSN/GGSN의 PH별로 GTP-U에 흐른 트래픽에 대하여 일정시간 동안(예를 들어 5분동안) 총 트래픽을 합산하고, 410단계에서 5분 동안의 사용자 트래픽을 초당 Bps 사용량으로 나누게 되며, 이를 통하여 초당 대역폭 값을 구할 수 있다. Referring to FIG. 4, when the SGSN / GGSN receives the session resource allocation request in
415단계에서 NP는 초당 계산된 대역폭 값을 사용하여 자원할당 여부를 판단하고, 이를 통해 실제 트래픽 대역 외에 기존의 예약된 대역을 줄임으로서 추가 자원을 할당할 수 있도록 한다. In step 415, the NP determines the resource allocation using the calculated bandwidth value per second, and thereby allocates additional resources by reducing the existing reserved band in addition to the actual traffic band.
이때, 자원할당 여부의 판단은 세션 자원 할당 요구시 요청된 트래픽 클래스에 따라 다르게 판단하게 되며, 이를 통해 기존의 예약된 대역 또는 여부 대역을 할당하거나 거절하게 된다. At this time, the determination of resource allocation is determined differently according to the requested traffic class when requesting session resource allocation, thereby allocating or rejecting an existing reserved band or whether a bandwidth is used.
이를 구체적으로 설명하면, 세션 자원을 관리하는 NP에서 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 트래픽 클래스와, 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 트래픽 클래스의 실제 트래픽을 이용하여 현재 대역폭의 사용내역을 계산하고 이를 토대로 사용 가능한 여유 대역을 추가 적으로 할당하는 것으로서, Specifically, the NP that manages session resources uses actual traffic of the Conversational & Streaming traffic class and the Interactive & Background traffic class to determine the current bandwidth. By calculating usage history and additionally allocating available free band,
이동 단말로부터 요청된 신규 호가 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량 및 추가 요구되는 대역폭을 NP(310)에서 수용할 수 있는 최대 대역폭과 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는 경우에 호를 수락하여 대역을 할당한다. If the new call requested from the mobile terminal is the Conversational & Streaming class, the total bandwidth of the established Conversational & Streaming call and the actual traffic statistics for 5 minutes. The usage and additional required bandwidth of the Interactive & Background class collected by is compared with the maximum bandwidth that can be accommodated by the
또한, 신규 호가 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량을 NP(310)에서 수용할 수 있는 최대 대역폭만을 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않을때에 호를 수락하게 된다. In addition, if the new call is an Interactive & Background class, the interactive data collected from the total bandwidth of the established Conversational & Streaming call and the actual traffic statistics for 5 minutes. The usage of the (Interactive) & Background class is compared only with the maximum bandwidth that can be accommodated by the
다만, 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스 호가 유입되는 시점에 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 클래스 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 총합이 NP의 최대 대역폭을 초과하는 경우에는 추가적인 대역할당 없이 호를 거절한다. However, when the interactive & background class call is introduced, the inter-band collected from the total bandwidth of the established conversational & streaming class call and the actual traffic statistics for 5 minutes. If the sum of the Active & Background classes exceeds the NP maximum bandwidth, the call is rejected without additional band allocation.
이와 같이 415단계에서 자원할당 여부를 판단하여 420단계에서 세션 자원 할당 요구에 따라 여유 대역에 대한 할당이 가능한 경우는 425단계로 진행하여 자원 할당 및 호 수락을 수행하게 된다. 그러나 420단계에서 여유대역에 대한 할당이 가능하지 않다고 판단된 경우는, 430단계로 진행하여 세션 자원 할당 요구에 따른 호 거절을 수행한다. In step 415, if resource allocation is determined in
따라서 사용자 트래픽 자원할당 방식을 실제 트래픽 자원 할당방식으로 알고리즘을 개선함으로써 예약된 대역폭 대역을 최소화한다. Therefore, by minimizing the reserved bandwidth band by improving the algorithm of the user traffic resource allocation scheme to the actual traffic resource allocation scheme.
한편, 하기 (표 1)에서는 사용자 트래픽 자원할당 방식을 실제 트래픽 자원 할당방식으로 변경 개선한 전후의 용량 비교를 나타내고 있다. On the other hand, Table 1 below shows the capacity comparison before and after changing the user traffic resource allocation method to the actual traffic resource allocation method.
(표 1)은 최번시 기준으로 동시 접속자수가 2,000명일 경우에 GGSN의 가용자원을 측정한 것으로서, 사용자 트래픽 자원할당 방식과 실제 트래픽 자원 할당방식은 같은 시스템 운용 용량을 가진 GGSN에서도 사용자 트래픽 자원할당 방식의 사용 용량이 실제 트래픽 자원 할당방식의 사용용량보다 3배 가까이 차이가 나며, 이에 따라 여유용량도 실제 트래픽 자원 할당방식이 더 많은 여유 용량을 갖게 된다. Table 1 shows the available resources of the GGSN when the number of concurrent users is 2,000, and the user traffic resource allocation method and the actual traffic resource allocation method are the user traffic resource allocation method even in the GGSN with the same system operating capacity. The used capacity of is almost three times higher than the actual traffic resource allocation method, and accordingly, the spare capacity also has more free capacity.
그러므로 최대 접속자수도 사용자 트래픽 자원할당 방식을 사용할 경우 2,400명 정도가 한계이나, 실제 트래픽 자원 할당방식을 사용할 경우에는 대략 8,000명 정도의 동시 접속이 가능하게 된다. Therefore, the maximum number of users is limited to about 2,400 users when using the user traffic resource allocation method, but about 8,000 simultaneous connections are possible when the actual traffic resource allocation method is used.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 이동통신시스템의 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 사용자 트래픽 자원할당 방식을 실제 트래픽 자원할당 방식으로 알고리즘을 변경하여 제어함으로써, 자원의 효율성을 극대화한다. As described above, the present invention maximizes the efficiency of resources by controlling the user traffic resource allocation method between SGSN and GGSN, which is the network equipment of the mobile communication system, by changing the algorithm to the actual traffic resource allocation method.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.
이상과 같이, 본 발명에 따른 이동통신 시스템은, SGSN과 GGSN간의 대역폭 자원 할당 방식 알고리즘을 실제 트래픽 자원할당 방식 알고리즘으로 변경하여 제어하며, 시스템 자원의 효율성 극대화와 사용자 트래픽 대역폭을 높이기 위한 것에 적합하다.As described above, the mobile communication system according to the present invention is controlled by changing the bandwidth resource allocation method algorithm between SGSN and GGSN into an actual traffic resource allocation method algorithm, and is suitable for maximizing efficiency of system resources and increasing user traffic bandwidth. .
도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 구조를 도시한 도면, 1 is a view showing the structure of a general mobile communication system,
도 2는 종래 기술에 따른 SGSN/GGSN의 자원 할당 방식을 도시한 도면, 2 is a diagram illustrating a resource allocation scheme of an SGSN / GGSN according to the prior art;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN/GGSN의 자원할당 구조를 도시한 블록도, 3 is a block diagram illustrating a resource allocation structure of an SGSN / GGSN according to a preferred embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN/GGSN의 자원할당 절차를 도시한 흐름도. 4 is a flowchart illustrating a resource allocation procedure of SGSN / GGSN according to a preferred embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 > <Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>
100 : 이동 단말 105 : 기지국 100: mobile terminal 105: base station
110 : RNC 115 : SGSN 110: RNC 115: SGSN
120 : HLR 125 : GTP-U 120: HLR 125: GTP-U
130 : GGSN130: GGSN
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