KR100942799B1

KR100942799B1 - 트래픽 처리시스템 및 그 방법

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Publication number: KR100942799B1
Application number: KR1020070127459A
Authority: KR
Inventors: 윤한준; 김창기; 조철회; 박용직
Original assignee: 한국전자통신연구원; 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2010-02-18
Also published as: WO2009075451A1; US20100271949A1; WO2009075451A8; KR20090060583A

Abstract

본 발명은 트래픽 처리시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 트래픽 처리를 위한 장치를 복수로 구비함으로써, 이동단말에 대한 트래픽을 분산 처리하여 트래픽의 병목현상을 방지하고 트래픽 처리에 따른 효율을 향상시켜 이동단말의 빠른 서비스 이용이 가능하도록 하는 효과가 있다.

E-UTRAN, LTE, EPC, MME, SAEGW, 트래픽, 페이징

Description

트래픽 처리시스템 및 그 방법{System and method for efficiently handling and management of the traffic}

본 발명은 트래픽 처리시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 이동단말로의 빠른 IP 할당 및 트래픽 분산 처리를 통해 시스템 성능을 향상시키는 트래픽 처리시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-404-23, 과제명: 3G Evolution 액세스 시스템 개발].

최근 무선통신 시스템은 광대역 무선통신 네트워크에서 IP 기반 서비스를 지원하여 이동단말에 IP 기반 서비스를 제공한다.

이러한 무선통신 시스템은 기존 망에서 진보되어 낮은 지연율과 높은 데이터 전송율을 보장하고 네트워크 자원이 효율성이 떨어지는 기존 회선 교환망(Circuit Switched Network) 대신 패킷 교환망(Packet Switched Network)를 사용함으로써 PDN(Packet Data Network)과 사용자 단말이 쉽게 연동할 수 있도록 한다.

이러한 시스템은 이동단말과, 이동단말이 접속되는 무섭접속망, 핵심망으로 구성되며, 그 외 홈가입자서버(Home Subscriber Server) 및 PCRF(Policy Charging Rule Function; 이하 'PCRF')로 구성된다.

상기와 같은 시스템에서 핵심망 내의 시스템구조 게이트웨이는 IP 네트워크와의 연결점을 제공하고, 이동단말로 전달되는 서비스 트래픽을 무선접속망으로 전달하는 게이트웨이 역할을 수행하게 된다.

그러나, 이러한 시스템 상에서 시스템구조게이트웨이가 필터링 된 패킷을 전달함에 있어, 불필요한 페이징의 밞생으로 인해 리소스가 낭비되는 문제점이 있다. 또한, 다수의 접속노드의 서비스 이용에 따른 트래픽을 하나의 시스템구조게이트웨이에서 처리하게 되므로 트래픽의 병목현상이 발생되는 문제가 발생되어 시스템 성능이 저하될 우려가 있다.

본 발명의 목적은, 시스템의 높은 대역폭 제공을 위해, 트래픽 처리를 위한 장치를 복수로 구비함으로써, 불필요한 페이징의 발생을 감소시키고, 효율적 IP할당 및 트래픽 분산처리를 통해 빠른 트래픽 처리가 가능하도록 하여 시스템 성능을 향상시키는 트래픽 처리시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 트래픽 처리시스템은 이동단말이 접속되는 복수의 접속노드를 포함하는 무선접속망과 연결되어, 상기 이동단말에 대한 트래픽을 처리하는 트래픽 처리시스템에 있어서, 상기 복수의 접속노드와 연 결되어 상기 이동단말에 대한 이동성 및 접속정보를 관리하는 이동성관리장치, 상기 이동성관리장치의 요청에 따라 상기 이동단말로 IP를 할당하고, 상기 이동단말에 대한 데이터패킷을 전송하는 복수의 시스템구조게이트웨이 및, IP 네트워크로부터 수신되는 데이터패킷을 상기 복수의 시스템구조게이트웨이 중 어느 하나로 전달하는 부하밸런스부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 트래픽 처리시스템의 트래픽 처리방법은 이동단말의 서비스 시작 시, 시스템구조게이트웨이가 상기 이동단말에 대한 인터페이스아이디(ID)와, IP프리픽스(Prefix)정보를 이용하여 IP주소 저장공간을 초기화하는 단계, 이동성관리장치로부터 상기 이동단말에 대한 주소할당 요청이 수신되는 단계 및, 상기 인터페이스아이디(ID)와, IP프리픽스(Prefix)정보를 이용하여 상기 이동단말에 IP주소를 할당하고, 상기 이동성관리장치로 전송하는 단계;를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 트래픽 처리시스템의 트래픽 처리방법은 부하배런스부가, 복수의 시스템구조게이트웨이 중 어느 하나로부터 IP네트워크로 전송되는 데이터패킷에 대한 정보를 저장하는 단계; 및 상기 IP네트워크로부터 이동단말로 데이터패킷이 수신되면 상기 저장된 정보에 따라, 상기 복수의 시스템구조게이트웨이 중, 상기 전송된 데이터패킷을 처리한 시스템구조게이트웨이로 상기 수신된 데이터패킷을 전달하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면 트래픽 처리시스템 및 그 방법은, 이동단말에 대한 페이징 발생을 최소화하여 불필요한 페이징에 따른 과부하가 경감되고 시스템의 프로세스 리소스를 절약할 수 있으며, 이동단말에 효율적으로 IP를 할당하여 이동단말의 IP 네트워크로의 빠른 접속이 가능하고, 트래픽이 분산 처리되어 트래픽 처리 속도가 향상됨으로써, 고속의 트래픽을 제공할 수 있어 시스템의 성능이 향상되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 이동단말의 트래픽을 처리하는 트래픽 처리시스템이 연결되는 무선통신 망의 구조 설명에 참조되는 도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 트래픽 처리시스템은 이동단말(UE)(100)이 접속되는 무선접속망(Evolved Universal Mobile Telecommunications Network Terrestrial Radio Access Network, EUTRAN)(200)과 연결되어 이동단말(UE)(100)을 외부의 IP기반의 패킷망 또는 기존의 통신 망과 연결하는 핵심망(Evolved Packet Core, EPC)(300)으로서, 이동단말이 IP기반의 서비스를 이용하도록 한다.

또한, 트래픽 처리시스템은 가입자의 등록, 인증, 권한 검증을 하기 위해 홈가입자서버(HSS)(400) 및 PCRF(Policy Charging Rule Function)(500)에 연결되고, IP 네트워크(700)에 연결되어 이동단말(UE)(100)에 IP기반의 서비스를 제공한다. 이때, PCRF(500)는 이동단말(UE)(100) 및 무선접속망(EUTRAN)(200) 사이의 무선 자원에 대하여 QoS 를 보장하기 위한 정보와, 핵심망에서 다운링크 트래픽 플로우 탬플릿(DownLink Traffic Flow Template, DL-TFT)을 설정하기 위한 정보를 제공한다.

이때, 무선접속망(EUTRAN)과 핵심망(EPC), 핵심망 (EPC)과 IP네트워크(700) 사이에는 신호를 스위칭하는 스위치(600a, 600b)가 더 포함될 수 있다.

이동단말(UE)(100)은 음성, 영상, 위치확인, 인스턴트 메시지 서비스와 같은 IP 기반의 멀티미디어 서비스의 이용이 가능한 단말로서, 트래픽 처리시스템의 성능 요구사항을 만족하는 단말이면 어느 것이나 적용 가능하다. 예를 들어 이동단말은 휴대폰, 노트북, PDA, UMPC 중 어느 하나가 사용될 수 있다.

무선접속망(EUTRAN)(200)은 복수의 접속노드(Evolved NodeB, eNodeB)(210a~210n)를 포함한다.

복수의 접속노드(eNodeB) (210a 내지 210n)는 물리 계층 레벨에서 이동단말(UE)(100)로부터 전송되는 상향 링크 신호들을 수신하여 핵심망(EPC)(300)으로 전송하고, 핵심망(EPC)(300)으로부터의 하향 링크 신호들을 이동단말(UE)(100)로 송신한다.

즉, 복수의 접속노드(eNodeB)(210a~210n)는 이동단말(UE)(100)과 신호를 송수신함으로써, 이동단말(UE)(100)을 무선접속망(EUTRAN)(200)으로 접속시키기 위한 접속점(Access Point)역할을 수행한다. 또한, 각 접속노드(eNodeB)(210a~210n)는 셀 단위의 무선 자원을 관리하여 해당 셀에 존재하는 이동단말(UE)(100)과 무선 채널을 구성하고 통신하며, 이동단말(UE)(100)에 대한 무선 자원의 할당 및 해제를 담당한다.

트래픽 처리 시스템으로서의 핵심망(EPC)(300)은 이동성관리장치(Mobility Management Entity, MME)(310))와, 복수의 시스템구조 게이트웨이(System Architecture Evolution Gateway, SAE GW)(320)를 포함한다.

또한, 이동성관리장치(MME)(310)와 복수의 시스템구조게이트웨이(SAE GW)(320) 간의 신호처리를 위한 게이트웨이관리부(330), IP네트워크(700)로부터 복수의 시스템구조게이트웨이(SAE GW)(320)로의 트래픽을 분산하여 소정의 시스템구조게이트웨이(SAE GW)(320)로 전달하는 부하밸런스부(340)를 더 포함한다.

이때, 게이트웨이관리부(320)와 부하밸런스부(340)는 전달할 데이터를 복수의 시스템구조게이트웨이(SAE GW) 중 어느 하나의 시스템구조게이트웨이(SAE GW)로 인가하여 데이터를 분산하고, 해당 데이터가 지정된 시스템구조게이트웨이(SAE GW)에서 처리되도록 한다.

이동성관리장치(MME)(310)는 무선접속망(EUTRAN)(200)의 복수의 접속노드(eNodeB)(210a 내지 210n)에 연결되어, 이동단말(UE)(100)의 이동성 및 접속정보를 관리하고, 접속노드(eNodeB)(210)와 제어 메시지를 송수신한다. 또한, 이동성관리장치(MME)(310)는 베어러(Bearer)를 제어하고, 이동단말(UE)(100)의 인증을 위한 홈가입자서버(HSS)(400)로의 인터페이스를 제공한다.

시스템구조게이트웨이(SAE GW)(320)는 인터넷 또는 외부 패킷 네트워크와의 연동을 위한 게이트웨이 기능을 수행한다. 즉, 시스템구조게이트웨이(SAE GW)(320)는 그 이하의 망과 IP네트워크 (700)와의 연결점 역할을 한다.

시스템구조게이트웨이(SAE GW)(320)는 이동단말(UE)(100)의 서비스 이용에 따른 터널을 할당하고, 생성된 터널을 관리하며, 이동단말(UE)(100)에 IP를 할당하고, 접속노드(eNodeB)(210)간의 로컬 핸드오버 시 앵커 역할을 수행한다.

또한, 시스템구조게이트웨이(SAE GW)(320)는 IP네트워크(700)로부터 수신되는 패킷을 필터링하고, 이동단말(UE)(100)에 할당된 터널을 통해 패킷을 접속노드(eNodeB)(210)로 전송하여 이동단말(UE)(100)로 데이터가 전송되도록 한다.

이때, 시스템구조게이트웨이(SAE GW)(320)는 IP네트워크(700)로부터 유입되는 사용자 데이터 중, 관리하는 접속노드(eNodeB)(210)에 연결된 이동단말(UE)(100)로 향하는 패킷 만을 필터링 하며 필터링된 패킷이 올바른 SAE 베어러로 전송되도록 제어한다.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 처리 시스템의 제 1 실시예에 대한 구성 설명에 참조되는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 트래픽 처리 시스템의 제1 실시예는, 핵심망 EPC(300)가 전술한 바와 같이 이동성관리장치인 MME (310), 복수의 시스템구조게이트웨이인 SAE GW (320), 부하밸런스부(340)를 포함한다. 이때, EPC (300)는 게이트웨이관리부(312)가 MME(310) 내에 포함된다. 여기서 EPC(300)은 MME(310)와 SAEGE(320)가 하나의 장치내에 구비되거나, 별도의 장치로서 존재할 수도 있다.

MME(310)는 MME/UPE인터페이스부(311)와, 게이트웨이관리부(312)를 포함한다.

MME/UPE인터페이스부(311)는 MME(310)와 복수의 SAE GW(320) 간의 데이터 전달을 위한 인터페이스이고, 게이트웨이관리부(312)는 MME/UPE인터페이스부(311)를 통해 SAE GW(320)로 전달되는 데이터를 분산제어하고 관리한다.

게이트웨이관리부(312)는 복수의 SAE GW(320a 내지 320n) 중 어느 하나의 SAE GW를 선정하여 MME/UPE인터페이스부(311)로부터 데이터가 전달되도록 하여 복수의 SAE GW(320a 내지 320n)에 대한 트래픽 분산기능을 수행한다.

이때, 게이트웨이관리부(312)는 복수의 SAE GW(320a 내지 320n) 각각에 대한 트래픽량 또는 QoS정보에 따라 어느 하나의 SAE GW로 데이터를 전달함으로써 트래픽이 복수의 SAE GW(320a 내지 320n)로 분산되도록 한다. 또한, 게이트웨이관리부(312)는 전달되는 데이터 별로 설정된 SAE GW(320)의 정보를 저장 및 관리 함으로서, 복수의 SAE GW(320a 내지 320n)가 논리적으로 하나의 SAE GW 처럼 동작될 수 있도록 한다.

복수의 SAE GW(320)는 SAEGW관리부(321), GTP부(322), PDCP부(323), 패킷필터부(324)를 포함하여, 접속노드(eNodeB)(210)와 연결되어 데이터를 IP네트워크 (700)로 전달하고, IP네트워크(700)로부터 이동단말(UE)(100)로 전달되는 데이터를 접속노드(eNodeB)(210)로 전달한다. 이때, SAE GW(320)는 IP네트워크(700), 접속노드(eNodeB)(210), MME(310)와 각각 독립적인 인터페이스를 갖는다.

패킷필터부(324)는 IP네트워크(700)와의 인터페이스로서 IP네트워크(700)로부터 패킷을 인터셉트(intercept)하고, 패킷 라우팅 및 포워딩 기능을 수행하여, 접속노드(eNodeB((210)로부터 전달된 패킷을 분석하여 IP네트워크(700) 또는 다른 단말로 전송한다. 이때, 패킷필터부(324)는 패킷을 인터셉트하기 위하여 패킷 필터 테이블을 관리한다.

패킷필터부(324)는 이동단말(UE)(100)로 전송되는 패킷을 필터링 하고, 모든 IP 패킷에 대하여, 목적지 주소, 발신지 주소, 목적지 포트번호, 발신지 포트번호, 프로토콜를 포함하는 5개의 요소로된 집합(Tuple)을 검사하며, 패킷 필터링 기능의 매칭 정보에 의해 페이징 요청을 수행한다.

또한, 패킷필터부(324)는 유휴상태(IDLE)의 이동단말(UE)(100)에 대하여 다운링크 패킷에 대한 페이징 요청을 수행하며, 패킷 필터링 기능의 매칭정보에 따라 매칭되는 패킷에 대하여만 패이징을 요청한다. 이때, 패킷필터부(324)는 판단결과, IP주소관리공간을 이용하여 SAEGW관리부(321)에 의해 생성되는 IP프리픽스 정보와 주소가 매칭되는 데이터 패킷에 대하여 페이징을 요청하는데, 이는 유휴상태의 이동단말에 대한 패킷필터테이블은 삭제되므로 패킷 필터 테이블의 매칭을 통해 이동단말(UE)(100)에 대한 패킷을 판단하는 경우 리소스의 낭비 및 불필요한 페이징이 발생되기 때문이다.

또한, 패킷필터부(324)는 페이징 요청 시 해당 데이터 패킷에 대하여 첫 번째 패킷만을 저장하고, SAEGW관리부(321) 및 MME(310)에서의 페이징 절차를 통해 이동단말(UE)(100)에 대한 베어러가 생성되면 저장된 패킷을 이동단말(UE)(100)로 전송한다. 이때, 이동단말(UE)(100)의 IP 프리픽스(Prefix)와 매칭되는 모든 패킷을 저장하는 것은 테이블 매칭의 경우와 같이 프로세스 리소스를 많이 이용하기 때문에 SAE GW(320)의 트래픽 처리 성능을 저하시킬 수 있으므로 패킷필터부(324)는 첫 번째 패킷 만 저장한다.

GTP부(322)는 접속노드(eNodeB)(210)와의 인터페이스로서, 접속노드(eNodeB)(210)와 SAE GW(320) 간에 사용자 터널을 생성하며, 접속노드 (eNodeB)(210)와 SAE GW(320) 사이에 물리적인 경로를 검사한다. 또한, GTP부(322) 는 캡쳐된 패킷을 GTP 프로토콜을 이용하여, 상기와 같이 생성된 터널을 통해 통해 접속노드(eNodeB)(210)로 전달하거나, 접속노드(eNodeB)(210)로부터 전달되는 패킷을 수신한다.

PDCP부(323)는 무선 프로토콜로써 IP 패킷에 대한 헤더를 압축하여 무선 자원을 효과적으로 사용하도록 한다.

SAEGW관리부(321)는 MME(310)와의 인터페이스로서, MME/UPE인터페이스부(311)와 연결되어 데이터를 전달하며, 상기와 같은 외부와의 인터페이스들이 정상적으로 동작시키기 위한 정보를 MME(310)로부터 수신하고 이에 대하여 응답한다.

SAEGW관리부(321)는 이동단말(UE)(100)의 서비스 시작 시, 이동단말에 대한 IP주소 저장공간을 초기화하고, 이동단말(UE)(100)에 사용될 인터페이스ID와 IP프리픽스(Prefix)정보를 생성한다. 이때, SAEGW관리부(321)는 MME(310)로부터 이동단말(UE)(100)에 대한 주소할당 요청이 있는 경우, 인터페이스ID와 IP프리픽스 정보를 이용하여, 이동단말(UE)(100)에 IP를 할당한다.

이때, SAEGW관리부(321)는 DHCP를 이용하는 Stateful IP주소 할당방식 또는 라우터에서 주기적으로 발생되는 RA메시지를 이용한 Stateless IP주소할당방식을 사용하지 않고, 상기와 같이 IP주소 저장공간 초기화 시 인터페이스ID와 IP프리픽스 정보를 이용하여 IP주소를 할당함으로써 이동단말(UE)(100)에 빠르게 IP주소를 할당하게 된다.

여기서, 게이트웨이관리부(312)에 의해 이동단말(UE)(100)에 대한 데이터가 복수의 SAE GW(320a 내지 320n)로 분산 처리되므로, 각각의 SAE GW(320)내에 존재 하는 SAEGW관리부(321)는 담당하는 접속노드(eNodeB)(210) 및 이동단말(UE)(100)의 수가 감소되어 빠른 데이터 처리가 가능하게 된다.

부하밸런스부(340)는 IP네트워크(700)로부터 수신되는 패킷을 복수의 SAE GW(320a 내지 320n)중 지정된 SAE GW(320)로 전달하여 트래픽을 분산시키는 기능을 제공한다.

부하밸런스부(340)는 복수의SAE GW(320a 내지 320n)중 어느 하나로부터 IP네트워크(700)로 데이터패킷이 전송되는 경우, 데이터패킷에 대한 정보와, 데이터패킷이 처리된 SAE GW(320) 정보를 저장하고, IP네트워크(700)로부터 패킷이 수신되면, 저장된 정보를 바탕으로 지정된 SAE GW(320)로 패킷을 전달하여 트래픽을 분산시킨다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 처리 시스템의 제 2 실시예에 대한 구성 설명에 참조되는 블록도이다.

도 3을 참조하면, 트래픽 처리시스템의 제2실시예는 전술한 제1 실시예와 같이, EPC(300)가 MME (310), 복수의 SAE GW (320), 부하밸런스부(340)를 포함한다. 또한, 트래픽 처리시스템의 제2 실시예는 EPC(300)에 게이트웨이관리부(330)를 더 포함한다.

이때, EPC(300)의 제2실시예는 게이트웨이관리부(330)가 MME(310) 외부에 별도로 존재하는 내부에 존재하는 점에서 그 제1 실시예와 그 구성에 상이점이 있다. 그 외 구성 및 동작은 전술한 제1실시예와 동일하다. 제1실시예와 동일한 구성에 대하여 동일명칭 및 동일부호를 사용하였으며, 그에 대한 설명은 하기에서 생략하 기로 한다.

게이트웨이관리부(330)는 MME(310)의 MME/UPE인터페이스부(311) 및 복수의 복수의 SAE GW(320a 내지 320n)의 SAEGW관리부(321)와 연결되어, MME/UPE인터페이스부(311)로부터 SAE GW(320)로 전달되는 데이터에 대하여, 복수의 SAE GW(320a 내지 320n) 중 어느 하나의 SAE GW로 전달되도록 제어한다.

도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 SAE GW를 이용한 제어신호 및 트래픽 흐름에 대한 설명에 참조되는 도이다.

도 4를 참조하면, 트래픽 처리시스템은 EPC(300)가 복수의 SAE GW(320a 내지 320n)를 포함하고, 게이트웨이관리부(312, 330)와 부하밸런스부(340)를 통해 다량의 트래픽을 분산 처리한다.

복수의 SAE GW(320a 내지 320n)는 각각 구비되는 패킷필터부(324a 내지 324n)을 통해 IP네트워크(700)와 정합하여 데이터패킷을 송수신한다. 각 패킷필터부(324a 내지 324n)는 수신되는 데이터패킷을 인터셉트하여 SAE 베어러(331)을 통해 GTP부(322)로 인가하여 데이터패킷이 접속노드(eNodeB)(210)로 전달될 수 있도록 한다.

이때, 부하밸런스부(340)는 전술한 바와 같이, 복수의 SAE GW(320a 내지 320n)의 패킷필터부(324a 내지 324n)로부터 IP네트워크(700)로 전송되는 데이터패킷에 대한 정보와, 해당 데이터패킷이 처리된 SAE GW(320)에 대한 정보를 저장하여, 전송된 패킷에 대한 응답이 IP네트워크(700)로부터 수신되는 경우, 저장된 정보에 따라 지정된 SAE GW(320)로 전달되도록 한다.

예를 들어, 제1 SAE GW(320a)를 통해 패킷 데이터가 IP네트워크(700)로 전송되었다면, 부하밸런스부(340)는 전송된 패킷에 대한 정보와 제1SAE GW(320a)의 정보를 저장하고, IP네트워크(700)로부터 동일한 정보를 가진 데이터 패킷이 수신될 때 기 저장된 정보에 따라 해당 데이터패킷을 제1 SAE GW(320a)로 전송한다.

이때, 부하밸런스부(340)는 SAE GW(320)에서 IP 네트워크(700)로 전송된 데이터패킷이 아닌 경우에는 해당 데이터패킷에 대한 정보가 존재하지 않으므로 복수의 SAE GW (320a 내지 320n) 내의 순환 순서 방식(Round Robin)으로 소정의 SAE GW(320)로 전달하여 트래픽을 분산한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 SAE GW의 IP관리 및 할당에 대한 동작설명에 참조되는 도이다.

도 5를 참조하면, 이동단말(UE)(100)가 구동되면, 이동단말(UE)(100)는 EUTRAN(200)의 복수의 접속노드(eNodeB)(210a 내지 210n)중 어느 하나의 접속노드에 접속하여 연결을 요청한다(S810). 접속노드(eNodeB)(210)는 이동단말(UE)의 요청에 따라 EPC(300)의 MME(310)으로 이동단말(UE)(100)의 연결을 요청한다(S830).

SAE GW(320)은 이동단말의 서비스 시작과 동시에 이동단말(UE)(100)에 대한 IP 주소를 관리하는 저장공간을 초기화한다(S820). 이때, SAE GW(320)는 시스템 운용자 혹은 O&M(Operations and Management)를 통해 이동단말(UE)(100)이 사용할 인터페이스 ID 와 IP 프리픽스 정보를 생성하며, 각각의 이동단말(UE)(100)에 대한 인터페이스 ID 값이 유일한 값으로 설정되도록 한다.

MME(310)는 접속노드(eNodeB)(210)로부터의 요청에 따라 HSS(400)와의 통신을 통해 이동단말(UE)(100)에 대한 인증절차를 수행하고(S840), SAE GW(320)에 콘텍스트(Context) 생성과 IP 주소 할당을 요구한다(S851).

SAE GW(320)는 이동단말(UE)(100)에 대한 콘텍스트(Context)를 생성하고(S852), IP 주소를 할당하여(S853), MME(310)으로 설정 요청에 대한 응답을 전달한다(S854). 이때, SAE GW(320)은 초기화 절차(S820)에 의해 생성된 인터페이스 ID와 IP프리픽스(Prefix) 정보를 전달한다.

이때, 상기와 같은 IP할당 절차(S850)에서, 게이트웨이관리부(312, 330)는 복수의 SAE GE(320a 내지 320n)의 트래픽량 또는 QoS정보에 따라 어느 하나의 SAE GW(320)로 MME(310)로부터의 콘텍스트(Context) 생성과 IP 주소 할당 요청(S851)을 전달하고, SAE GW(320)의 응답(S854)을 MME(310)로 전달한다.

SAE GW(320)에 의한 이동단말(UE)(100)로의 콘텍스트 생성 및 IP할당을 통해 접속노드(eNodeB)부터 MME(310), SAE GW(320), HSS(400)에 SAE 베어러가 설정된다(S860).

MME(310)는 연결요청에 대한 응답으로서 연결 수락에 대한 신호를 접속노드(eNodeB)(210)로 전송하고(S870), 접속노드(eNodeB)(210)는 이동단말(UE)(100)간의 무선베어러를 설정한 후 (S880), 연결 완료에 대한 신호를 MME(310)으로 전송한다(S890).

그에 따라 이동단말(UE)(100)은 SAE 베어러와 무선 베어러가 생성되어 IP 네 트워크(700)와의 통신을 통해 IP기반의 서비스를 이용하게 된다.

도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 SAE GW에서 페이징을 위한 패킷 처리방법에 대한 동작설명에 참조되는 순서도이다.

도 6를 참조하면, IP네트워크(700)로부터 SAE GW(320)의 패킷필터부(324)로 데이터 패킷이 수신된다(S910).

여기서, IP네트워크(700)로부터 수신되는 데이터 패킷은 부하밸런스부(340)을 통해 복수의 SAE GW(320a 내지 320n) 중 지정된 SAE GW(320)로 전달된다. 이때, 부하밸런스부(340)에 데이터 패킷에 대한 정보가 존재하지 않는 경우에는 SAE GW(320) 내의 순환순서방식에 따라 어느 하나의 SAE GW(320)로 데이터 패킷이 전달된다.

패킷필터부(324)는 수신된 데이터패킷의 IP주소를 체크한다(S915). 이때, 이동단말(UE)(100)은 유휴상태(IDLE)상태이다.

패킷필터부(324)는 전술한 도5에서 이동단말(UE)(100)에 대한 IP주소 설정(S853)시 또는 이동단말에 대한 초기화절차(S820)에서의 IP 프리픽스(Prefix) 정보를 데이터패킷의 IP주소와 매칭하여 이동단말(UE)(100)의 IP주소와 동일한지 여부를 판단한다(S920).

패킷필터부(324)는 판단결과, IP주소관리공간의 초기화에 따른 IP프리픽스 주소와 IP주소가 매칭되는 데이터 패킷에 대하여 첫번째 패킷만을 버퍼링 하고(S925) 페이징 트리거를 SAEGW관리부(312)로 요청한다(S930).

이동단말(UE)(100)의 IP프리픽스 정보와 매칭되지 않는 데이터 패킷은 폐기 한다(S960).

여기서, 패킷필터부(324)는 데이터패킷을 인터셉트하기 위하여 패킷필터 테이블을 관리하는데, 유휴상태(IDLE)의 이동단말에 대한 필터 테이블은 테이블에서 삭제되어 적용되지 않는다. 그에 따라 패킷필터부(324)는 테이블 매칭을 통해 패킷을 인터셉트 하지 않고, IP 프리픽스(Prefix) 정보를 데이터패킷의 IP주소와 비교하여 동일성 여부를 판단하여, 패킷 필터 테이블이 존재하지 않는 유휴상태의 이동단말에 대한 테이블 매칭으로 인한 리소스 낭비 및 불필요한 페이징을 방지 하게 된다.

SAEGW관리부(321)은 패킷필터부(324)의 페이징 트리거 요청이 수신되면(S935), 이동단말(UE)(100)의 상태를 체크하고(S940), 이동단말(UE)(100)이 유휴상태인 경우 페이징 트리거를 MME(310)로 전송한다(S950).

이때, 패킷필터부(324)는 페이징 요청 후, 해당 데이터 패킷에 대하여 첫 번째 패킷만을 저장하고, SAEGW관리부(321) 및 MME(310)에서의 페이징 절차를 통해 이동단말(UE)(100)에 대한 베어러가 생성되면 저장된 패킷을 이동단말(UE)(100)로 전송한다. 상기 절차에서 이동단말(UE)(100)의 IP프리픽스(Prefix)정보와 매칭되는 모든 패킷을 저장하는 것은 테이블 매칭의 경우와 같이 프로세스 리소스를 많이 이용하기 때문에 SAE GW(320)의 트래픽 처리 성능을 저하시킬 수 있으므로 패킷필터부(324)는 첫 번째 패킷만 저장한다.

한편, 이동단말(UE)(100)이 유휴상태가 아닌 경우에는 페이지 트리거 응답을 패킷필터부(324)로 전송한다 (S955). 이때, 패킷필터부(324)는 SAEGW관리부(321)로 부터의 응답에 따라 데이터 패킷을 폐기한다(S960).

따라서, 본 발명에 따른 트래픽 처리시스템 및 그 방법은 복수의 SAE GW를 구비하고 게이트웨이관리부(312, 330) 및 부하밸런스부(340)를 포함함으로써 다량의 트래픽을 분산 처리하여 빠른 IP할당이 가능하고 트래픽 처리가 용이하며, 처리 가능한 트래픽이 증가된다.

또한, 테이블 매칭이 아닌 IP프리픽스 정보를 이용한 IP주소의 매칭을 이용하므로 불필요한 페이징의 발생을 방지하여 트래픽의 빠른 처리가 가능하고, 그에 따른 시스템의 성능이 향상되게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의한 트래픽 처리시스템 및 그 방법은 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 응용될 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 이동단말의 트래픽을 처리하는 트래픽 처리시스템이 연결되는 무선통신 망의 구조 설명에 참조되는 도,

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 처리시스템의 제 1 실시예에 대한 구성 설명에 참조되는 블록도,

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 처리 시스템의 제 2 실시예에 대한 구성 설명에 참조되는 블록도,

도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 SAE GW를 이용한 제어신호 및 트래픽 흐름에 대한 설명에 참조되는 도,

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 SAE GW의 IP관리 및 할당에 대한 동작설명에 참조되는 도,

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 이동단말 200: EUTRAN

210: eNodeB 300: EPC

310: MME 320: SAE GW

312, 330: 게이트웨이관리부 340: 부하밸런스부

Claims

이동단말이 접속되는 복수의 접속노드를 포함하는 무선접속망과 연결되어, 상기 이동단말에 대한 트래픽을 처리하는 트래픽 처리시스템에 있어서,

상기 복수의 접속노드와 연결되어 상기 이동단말에 대한 이동성 및 접속정보를 관리하는 이동성관리장치;

상기 이동성관리장치의 요청에 따라 상기 이동단말로 IP를 할당하고, 상기 이동단말에 대한 데이터패킷을 전송하는 복수의 시스템구조게이트웨이; 및,

IP 네트워크로부터 수신되는 데이터패킷을 상기 복수의 시스템구조게이트웨이 중 어느 하나로 전달하는 부하밸런스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 부하밸런스부는 상기 시스템구조게이트웨이로부터 상기 IP네트워크로 전송되는 데이터패킷에 대한 정보와, 해당 시스템구조게이트웨이에 대한 정보를 저장하고,

상기 IP네트워크로부터 수신되는 데이터패킷을, 상기 저장된 정보에 근거하여, 지정된 시스템구조게이트웨이로 전달하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템
제 2 항에 있어서,

상기 부하밸런스부는 상기 IP네트워크로부터 수신된 데이터패킷에 대한 기 저장된 정보가 존재하지 않는 경우 순환순서방식에 따라 복수의 시스템구조게이트웨이 중 어느 하나로 데이터패킷을 전달하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 이동성관리장치로부터의 데이터를 상기 복수의 시스템구조게이트웨이 중 어느 하나로 전달하는 게이트웨이관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 게이트웨이관리부는 상기 복수의 시스템구조게이트웨이의 트래픽량에 대응하여, 어느 하나의 시스템구조게이트웨이로 데이터를 전달하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 시스템구조게이트웨이는 상기 이동단말의 서비스 시작 시, 상기 이동단말의 인터페이스ID와 IP프리픽스 정보를 이용하여, IP주소를 관리하는 저장공간을 초기화 하고, 상기 이동성관리장치로부터 상기 이동단말에 대한 주소할당 요구 시 상기 이동단말의 인터페이스ID와 IP프리픽스 정보를 이용하여 IP주소를 할당하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 시스템구조게이트웨이는 상기 IP네트워크로부터 데이터패킷 수신 시, 상기 이동단말에 대한 상기 IP프리픽스 정보와 데이터 패킷의 IP 주소를 비교하여, 주소가 매칭되는 데이터 패킷에 대하여 상기 이동성관리장치로 페이징을 요청하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 시스템구조게이트웨이는 페이징 요청 시, 데이터 패킷의 첫번째 패킷만을 저장하고, 페이징 요청에 따라 상기 이동단말에 대한 베어러가 생성되면, 저장된 데이터패킷을 상기 이동단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템.
이동단말의 서비스 시작 시, 시스템구조게이트웨이가 상기 이동단말에 대한 인터페이스아이디(ID)와, IP프리픽스(Prefix)정보를 이용하여 IP주소 저장공간을 초기화하는 단계;

이동성관리장치로부터 상기 이동단말에 대한 주소할당 요청이 수신되는 단계; 및,

상기 인터페이스아이디(ID)와, IP프리픽스(Prefix)정보를 이용하여 상기 이동단말에 IP주소를 할당하고, 상기 이동성관리장치로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템의 트래픽 처리방법.
제 9 항에 있어서,

상기 주소할당요청이 수신되는 단계는 상기 시스템구조게이트웨이에서 처리되는 트래픽량에 따라, 게이트관리부에 의해 분배되어 상기 이동성관리장치의 주소할당요청이 수신되는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템의 트래픽 처리방법.
제 9 항에 있어서,

IP네트워크로부터 상기 이동단말로 데이터가 수신되는 경우,

수신되는 데이터패킷의 IP주소와, 상기 이동단말에 대한 상기 IP프리픽스정보를 비교하는 단계; 및,

상기 IP프리픽스정보와 상기 데이터패킷의 IP주소가 일치하는 경우, 이동성관리장치로 상기 데이터패킷에 대한 페이징을 요청하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템의 트래픽 처리방법.
제 11 항에 있어서,

상기 페이징 요청 단계는 상기 데이터패킷의 첫번째 패킷 만을 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템의 트래픽 처리방법.
제 11 항에 있어서,

상기 페이징 요청 단계 이후, 상기 페이징 요청에 의해 상기 이동단말에 대한 베어러가 생성되면, 상기 저장된 데이터패킷을 상기 이동단말로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템의 트래픽 처리방법.
제 11 항에 있어서,

상기 IP프리픽스정보와 상기 데이터패킷의 IP주소가 일치하지 않는 경우, 상기 데이터패킷을 폐기하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템의 트래픽 처리방법.
부하배런스부가, 복수의 시스템구조게이트웨이 중 어느 하나로부터 IP네트워크로 전송되는 데이터패킷에 대한 정보를 저장하는 단계; 및

상기 IP네트워크로부터 이동단말로 데이터패킷이 수신되면 상기 저장된 정보에 따라, 상기 복수의 시스템구조게이트웨이 중, 상기 전송된 데이터패킷을 처리한 시스템구조게이트웨이로 상기 수신된 데이터패킷을 전달하는 단계를 포함하는 트래픽 처리시스템의 트래픽 처리방법.
제 15 항에 있어서,

상기 정보 저장단계는 상기 IP네트워크로 전송되는 데이터패킷의 정보 및

상기 데이터패킷이 처리된 해당 시스템구조게이트웨이의 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 트래픽 처리시스템의 트래픽 처리방법.
제 15 항에 있어서,

상기 수신된 데이터패킷에 대한 정보가 존재하지 않는 경우, 순환순서방식에 따라 상기 복수의 시스템구조게이트웨이 중 어느 하나로 상기 수신된 데이터 패킷을 전달하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리시스템의 트래픽 처리방법.