KR101469434B1 - Ｓｄｎ에서 펨토셀로의 로컬 호스트 ｉｐ 주소 전달 방법 - Google Patents

Ｓｄｎ에서 펨토셀로의 로컬 호스트 ｉｐ 주소 전달 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펨토셀이 SDN으로부터 그 로컬 호스트의 IP 주소를 전달받음으로써 SDN에 연결된 로컬 호스트와 직접 통신을 수행할 수 있도록 한 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법에 관한 것이다.
본 발명의 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법은 펨토 기지국이 SDN 스위치 및 SDN 제어기에 연결된 상태에서 펨토 기지국에 의해 수행되며, 이동통신 단말이 입장한 경우에 SDN 제어기로부터 SDN 스위치 관할의 로컬 호스트의 IP 주소 테이블을 전달받는 (a) 단계; 이동통신 단말이 통신을 수행하고자 하는 목적지 IP 주소가 상기 (a) 단계에서 전달받은 상기 IP 주소 테이블에 존재하는지를 판단하는 (b) 단계 및 상기 (b) 단계에서의 판단 결과, 존재하는 경우에는 코어 네트워크를 거침이 없이 로컬 호스트를 목적지로 하는 패킷을 SDN 스위치에 전달하여 LIPA를 수행하는 반면에 존재하지 않는 경우에는 코어 네트워크를 통해 패킷을 전달하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, SDN 제어기는 SDN 스위치로부터 로컬 호스트의 IP 주소를 전달받고, SDN 스위치는 자기 관할의 로컬 호스트 사이의 ARP 패킷을 분석하여 그 IP 주소를 추출하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＳＤＮ에서 펨토셀로의 로컬 호스트 ＩＰ 주소 전달 방법{method for transferring local IP address from SDN to femto cell}
본 발명은 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법에 관한 것으로, 특히 펨토셀이 SDN으로부터 그 로컬 호스트의 IP 주소를 전달받음으로써 SDN에 연결된 로컬 호스트와 직접 통신을 수행할 수 있도록 한 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 펨토셀(Femto cell) 기지국(이하 간단히 '펨토 기지국'이라 한다)은 가정이나 사무실 등 옥내에 설치된 브로드밴드 망을 통해 이동통신 코어 네트워크에 접속하는 초소형 이동통신 기지국이다. 이러한 펨토 기지국은 실내 커버리지를 확대하고 통화 품질을 향상시키며 다양한 유무선 융합 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 다양한 장점을 가진다.
3GPP LTE(Long Term Evolution)에서는 eNB(evolved NodeB) 및 home eNB(home evolved NodeB, HeNB)라는 기지국을 정의한 바 있다. 이중 eNB는 일반적인 매크로셀(macro cell)을 관장하는 매크로 기지국이며, home eNB는 펨토셀을 관장하는 펨토 기지국이다. 즉, 3GPP에서는 기존 매크로 기지국과 별도로 특정 사용자만 접속할 수 있는 펨토 기지국이 설치되는 환경을 고려하고 있다. 이때, 펨토 기지국은 사용자 혹은 사업자에 의해서 커버리지 증대, 용량(capacity) 증대 혹은 기타 차별화된 서비스의 제공 등을 목적으로 설치될 수 있다. 펨토 기지국의 서비스 커버리지는 최소 수 미터에서 최대 매크로 서비스 커버리지 정도까지 고려될 수 있다.
한편, 소프트웨어 정의 네트워킹이라 불리는 SDN(Software Defined Networking)은 이른바 소프트웨어를 통해서 현재의 인터넷이 갖는 구조적 문제를 근본적으로 해결하고 혁신할 수 있도록 대두된 새로운 구조의 네트워크 혹은 패러다임으로써, 애플리케이션, 네트워크 OS, 하드웨어 추상화, 표준화된 인터페이스 및 하드웨어를 모두 아우르는 개념이다.
이러한 SDN은 네트워크 제어 기능(control plane)이 데이터 전달 기능(data plane)을 갖는 물리적 네트워크와 분리되어 있는 네트워크 구조를 갖는데, 이와 같이 분리된 SDN의 제어 기능은 네트워크 스위치(하드웨어) 상의 데이터 경로와 상호 작용할 수 있는 기능을 가져야 한다. 이러한 상호 작용 혹은 통신 메커니즘 중의 하나가 바로 제어 기능을 갖는 머신과 네트워킹 스위치 간의 통신을 담당하는 표준 인터페이스인 OpenFlow 기술이다.
SDN에 따르면, 제어기(Controller)로 불리기도 하는 제어 기능이 스위치나 라우터가 아닌 별도의 머신 상에서 구현되는데, 이러한 머신은 PC가 될 수도 있고 성능 좋은 서버가 될 수도 있다.
한편, SDN이 아닌 기존 네트워크에서 로컬 호스트(local host)들은 자신의 스위치로부터 할당받은 IP 주소와 서브넷(subnet)을 갖고 있기 때문에 데이터를 전송할 경우 이를 바탕으로 하여 목적지를 로컬로 할 것인지 디폴트 게이트웨이(default gateway)로 할 것인지를 판단할 수 있다.
그러나 전술한 바와 같이 SDN 스위치는 기존 네트워크와는 달리 IP 주소 체계를 이용하여 라우팅(routing)하지 않기 때문에, 즉 IP 주소와 MAC 주소를 가지고 있지 않을 뿐만 아니라 할당도 하지 않기 때문에 서브넷을 이용하여 로컬로 데이터를 보낼지 아니면 디폴트 게이트웨이로 보낼지를 판단할 수가 없다. 결과적으로, 펨토 기지국이 SDN 스위치에 연결되어 있는 로컬 네트워크의 호스트들과 통신을 수행하려 해도 로컬 네트워크에 연결된 호스트의 IP 주소인지 알 수 있는 방법이 없다는 문제점이 있었다.
* 10-2014-1244호 공개특허공보(발명의 명칭 : (로컬) 오프로딩에 이용되는 접속에 대한 접속 컨텍스트를 결정하기 위한 네트워크 장치 및 프로세스) * 10-2012-123496호 공개특허공보(발명의 명칭 : 펨토셀 일-대-다 패킷 전달) * 10-2010-119349 공개특허공보(발명의명칭 : 펨토 셀을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 로컬 ＩＰ 액세스 지원 방법 및 장치) * 10-1363338호 등록특허공보(발명의 명칭 : 오픈플로우(OpenFlow)를 이용하여 사용자 단말 장치 사이의 통신을 지원하기 위한 방법, 장치, 시스템 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 펨토셀이 SDN으로부터 그 로컬 호스트의 IP 주소를 전달받음으로써 SDN에 연결된 로컬 호스트와 직접 통신을 수행할 수 있도록 한 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법은 펨토 기지국이 SDN 스위치 및 SDN 제어기에 연결된 상태에서 펨토 기지국에 의해 수행되며, 이동통신 단말이 입장한 경우에 SDN 제어기로부터 SDN 스위치 관할의 로컬 호스트의 IP 주소 테이블을 전달받는 (a) 단계; 이동통신 단말이 통신을 수행하고자 하는 목적지 IP 주소가 상기 (a) 단계에서 전달받은 상기 IP 주소 테이블에 존재하는지를 판단하는 (b) 단계 및 상기 (b) 단계에서의 판단 결과, 존재하는 경우에는 코어 네트워크를 거침이 없이 로컬 호스트를 목적지로 하는 패킷을 SDN 스위치에 전달하여 LIPA를 수행하는 반면에 존재하지 않는 경우에는 코어 네트워크를 통해 패킷을 전달하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, SDN 제어기는 SDN 스위치로부터 로컬 호스트의 IP 주소를 전달받고, SDN 스위치는 자기 관할의 로컬 호스트 사이의 ARP 패킷을 분석하여 그 IP 주소를 추출하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계 이전에 펨토 기지국은 이동통신 단말의 어태치 정보를 SDN 제어기에 전달하고, SDN 제어기는 상기 어태치 정보에 의해 당해 이동통신 단말이 등록 가입자인지의 여부를 확인한 후에 등록 가입자인 경우에 상기 (b) 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 어태치 정보는 이동통신 단말의 가입자 식별번호(IMSI)이되, SDN 제어기는 등록 가입자의 가입자 식별번호를 미리 저장해 둔 상태에서 이를 조회하여 등록 가입자 여부를 확인하거나 또는 이통사에 가입자 식별번호를 조회하여 등록 가입자 여부를 확인받는 과정을 거쳐서 당해 이동통신 단말이 등록 가입자인지의 여부를 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계는 이동통신 단말이 입장한 경우에 펨토 기지국의 요청에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법에 따르면, SDN 네트워크 하에서도 로컬 호스트들 사이의 ARP 동작 과정에서 얻은 로컬 IP 주소를 활용함으로써 서브넷 마스크를 이용하지 않고도 SDN 환경에서 문제없이 LIPA를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법을 설명하기 위한 시퀀스 차트.
도 2는 본 발명에서 SDN 제어기가 SDN 스위치 관할의 로컬 호스트의 IP 주소를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에서 SDN 제어기가 펨토 기지국에게 로컬 호스트의 IP 주소를 전달하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에서 펨토 기지국이 SDN 제어기로부터 전달받은 로컬 호스트 IP 정보에 의해 로컬 호스트들과 LIPA를 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법을 설명하기 위한 시퀀스 차트이고, 도 2는 본 발명에서 SDN 제어기가 SDN 스위치 관할의 로컬 호스트의 IP 주소를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 2에 도시한 바와 같이, SDN에서는 네트워크 제어 기능(control plane)을 수행하는 SDN 제어기(40)가 데이터 전달 기능(data plane)을 담당하는 물리적인 네트워크인 SDN 스위치(20)와 분리되어 있다. 여기에서 SDN 제어기(40)는 PC나 성능이 좋은 서버 등으로 구현될 수 있고, SDN 스위치(20)는 통상의 라우터 등이 될 수 있다.
전술한 구성에서, SDN 스위치(20)는 인터넷과 같은 공중 데이터 통신망(public data nwtwork)에 연결되어 있으며 복수의 로컬 호스트(Lh1, Lh2)를 관할한다. SDN 스위치(20)는 또한 펨토 기지국(10)과도 연결되어 있어서 펨토 기지국에 입장한 이동통신 단말에게 자기 관할의 로컬 호스트에 대한 LIPA 서비스를 제공한다.
다음으로, 펨토 기지국(10)은 무선망 제어기를 통해 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity; MME)와 같은 코어 네트워크에 연결되어 이동통신 단말에게 이동통신 서비스를 제공한다. 펨토 기지국(10)은 전술한 바와 같이 사용자 혹은 사업자에 의해서 커버리지 증대, 용량(capacity) 증대 혹은 기타 차별화된 서비스의 제공 등을 목적으로 설치될 수 있다.
펨토 기지국(10)의 서비스 커버리지는 최소 수 미터에서 최대 매크로 서비스 커버리지 정도까지 고려될 수 있다. 여기에서 펨토셀은 그 셀에 액세스할 수 있도록 미리 등록된 특정 그룹, 즉 CSG 셀(Closed Subscriber Group Cell)이거나 모든 가입자에게 오픈된 셀일 수 있는바, 도 1의 실시예에서는 펨토셀이 CSG 셀인 경우를 상정하고 있다. 이러한 펨토 기지국(10)은 로컬 서빙 게이트웨이와 로컬 PDN 게이트웨이로 이루어질 수 있다.
한편, 로컬 IP 액세스(Local IP Access; LIPA) 서비스는 이동통신 단말의 데이터가 코어 네트워크를 통하지 않고, 직접 데이터 네트워크(또는 로컬 IP 액세스 네트워크)로 전달되는 서비스를 의미한다. 여기에서 로컬 IP 액세스 네트워크는 코어 네트워크에 대해 이종(異種)인 모든 공중 데이터 네트워크를 의미하는바, 인터넷 또는 홈 서비스를 제공하는 서비스 네트워크 등이 그 예일 수 있다.
SDN 스위치(20)는 또한 로컬 호스트(Lh1, Lh2)가 상호 통신을 하기 위해 ARP 동작을 수행할 때 전송되는 패킷을 분석하여 로컬 호스트의 IP 주소를 추출한 후에 이를 SDN 제어기(40)에 전달하는바, 이에 대해서는 도 1에서 보다 상세하게 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, SDN 스위치(20)는 로컬 호스트(Lh1, Lh2)가 상호 통신을 하기 위해 ARP 동작을 수행할 때의 전송되는 패킷을 분석하여 로컬 호스트(Lh1, Lh2)의 IP 주소를 추출(단계 S10)한 후에 이를 SDN 제어기(40)에 전달(단계 S20)하고, SDN 제어기(40)는 이렇게 전달받은 로컬 호스트의 IP 주소를 IP 주소 테이블에 저장(단계 S30)한다.
여기에서, ARP, 즉 주소 결정 프로토콜(Address Resolution Protocol)은 네트워크 상에서 논리적 네트워크 주소인 IP 주소를 물리적 네트워크 주소로 대응시키기 위해 사용되는 프로토콜이다. 여기서 물리적 네트워크 주소는 이더넷 또는 토큰링의 48 비트 네트워크 카드 주소를 뜻한다.
이를 테면, 로컬 호스트 #1(Lh1)이 로컬 호스트 #2(Lh2)에게 IP 패킷을 전송하려고 할 때 로컬 호스트 #2(Lh2)의 물리적 네트워크 주소를 모른다면, ARP 프로토콜을 사용하여 목적지 IP 주소와 브로드캐스팅 물리적 네트워크 주소 0xFFFFFFFFFFFF를 갖는 ARP 패킷을 네트워크 상에 전송한다. 다음으로, 로컬 호스트 #2(Lh2)는 자신의 IP 주소가 목적지로 되어 있는 ARP 패킷을 수신하면 자신의 물리적 네트워크 주소를 로컬 호스트 #1에게 응답한다. 이와 같은 방식으로 수집된 IP 주소와 이에 해당하는 물리적 네트워크 주소 정보는 각 로컬 호스트의 ARP 캐시라 불리는 메모리에 IP 주소 테이블 형태로 저장된 다음, 패킷을 전송할 때에 다시 사용된다.
도 3은 본 발명에서 SDN 제어기가 펨토 기지국에게 로컬 호스트의 IP 주소를 전달하는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 펨토 기지국(10)에 이동통신 단말(50)이 접속된 예를 보이고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 펨토 기지국(10)의 서비스 영역에 이동통신 단말(50)이 입장(도 1의 단계 S40)하면, 펨토 기지국(10)은 등록된 가입자인지의 여부를 판단하기 위해 SDN 제어기(40)에 이동통신 단말의 어태치(Attach) 정보, 예를 들어 LTE 시스템에서 사용되는 당해 이동통신 단말의 가입자 식별번호인 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)가 담긴 메시지를 전달(도 1의 단계 S50)하게 된다.
다음으로, SDN 제어기(40)는 해당 메시지를 수신하여 당해 단말이 등록 가입자인지의 여부를 판단(도 1의 단계 S60)하는데, 이를 위해 SDN 제어기(40)는 등록 가입자의 식별번호(IMSI)를 사전에 등록해 두거나 그때그때 이통사에 등록 가입자인지 여부를 문의하여 단계 S60을 수행한다. 단계 S60에서의 판단 결과, 등록 가입자가 아닌 경우에는 이를 무시(단계 S65)하는 반면에 등록 가입자인 경우에는 사전에 저장해 둔 로컬 호스트들의 IP 주소 테이블을 펨토 기지국(10)에 전달(도 1의 단계 S70)하게 된다.
도 4는 본 발명에서 펨토 기지국이 SDN 제어기로부터 전달받은 로컬 호스트 IP 정보에 의해 로컬 호스트들과 LIPA를 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 펨토 기지국(10)은 이동통신 단말(50)이 통신을 수행하고자 하는 목적지 IP 주소가 SDN 제어기(40)로부터 전달받은 IP 주소 테이블에 존재하는 경우, 즉 LIPA를 수행할지의 여부를 판단(단계 S80)하는데, 존재하는 경우에는 코어 네트워크를 거침이 없이 로컬 호스트를 목적지로 하는 패킷을 SDN 스위치(20)에 전달하여 LIPA를 수행한다. 반면에, 목적지 IP 주소가 SDN 제어기(40)로부터 전달받은 IP 주소 테이블에 존재하지 않는 경우에는 코어 네트워크(EPC)를 통해 패킷을 전달(도 1의 단계 S100)한다.
이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.
예를 들어 등록 가입자인지의 여부에 관계없이 서비스를 제공하는 오픈 방식의 펨토 기지국의 경우에는 도 1에서 단계 S50, S60 및 S65가 생략될 수 있을 것이다. 그리고 이 경우에 SDN 제어기는 SDN 스위치 관할의 로컬 호스트 IP 주소가 변경, 즉 IP 주소 테이블의 내용이 변경되거나 또는 이동통신 단말의 입장에 따른 펨토 기지국의 요청에 대한 응답으로 IP 주소 테이블을 전달할 수도 있을 것이다.
10: 펨토 기지국, 20: SDN 스위치,
40: SDN 제어기, 50: 이동통신 단말,
Lh1, Lh2: 로컬 호스트

Claims (5)

  1. 펨토 기지국이 SDN 스위치 및 SDN 제어기에 연결된 상태에서 펨토 기지국에 의해 수행되며,
    이동통신 단말이 입장한 경우에 SDN 제어기로부터 SDN 스위치 관할의 로컬 호스트의 IP 주소 테이블을 전달받는 (a) 단계;
    이동통신 단말이 통신을 수행하고자 하는 목적지 IP 주소가 상기 (a) 단계에서 전달받은 상기 IP 주소 테이블에 존재하는지를 판단하는 (b) 단계 및
    상기 (b) 단계에서의 판단 결과, 존재하는 경우에는 코어 네트워크를 거침이 없이 로컬 호스트를 목적지로 하는 패킷을 SDN 스위치에 전달하여 LIPA를 수행하는 반면에 존재하지 않는 경우에는 코어 네트워크를 통해 패킷을 전달하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    SDN 제어기는 SDN 스위치로부터 로컬 호스트의 IP 주소를 전달받고,
    SDN 스위치는 자기 관할의 로컬 호스트 사이의 ARP 패킷을 분석하여 그 IP 주소를 추출하는 것을 특징으로 하는 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에 펨토 기지국은 이동통신 단말의 어태치 정보를 SDN 제어기에 전달하고,
    SDN 제어기는 상기 어태치 정보에 의해 당해 이동통신 단말이 등록 가입자인지의 여부를 확인한 후에 등록 가입자인 경우에 상기 (b) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 어태치 정보는 이동통신 단말의 가입자 식별번호(IMSI)이되,
    SDN 제어기는 등록 가입자의 가입자 식별번호를 미리 저장해 둔 상태에서 이를 조회하여 등록 가입자 여부를 확인하거나 또는 이통사에 가입자 식별번호를 조회하여 등록 가입자 여부를 확인받는 과정을 거쳐서 당해 이동통신 단말이 등록 가입자인지의 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 이동통신 단말이 입장한 경우에 펨토 기지국의 요청에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 SDN에서 펨토셀로의 로컬 호스트 IP 주소 전달 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100119349A (ko) * 2009-04-30 2010-11-09 삼성전자주식회사 펨토 셀을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 로컬 ｉｐ 액세스 지원 방법 및 장치

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KR20100119349A (ko) * 2009-04-30 2010-11-09 삼성전자주식회사 펨토 셀을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 로컬 ｉｐ 액세스 지원 방법 및 장치

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