KR101636981B1 - 사설망 환경에서 VoLTE 서비스 제공 방법 및 이를 위한 게이트웨이 - Google Patents

사설망 환경에서 VoLTE 서비스 제공 방법 및 이를 위한 게이트웨이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사설망 환경에서 서비스 품질이 보장된 VoLTE 서비스를 제공하는 방법 및 이를 위한 게이트웨이에 관한 것이다. 본 발명에 따른, 사설망 환경에서 고품질의 VoLTE(Voice over Long Term Evolution) 서비스를 제공하는 사설 게이트웨이는, 사설 기지국으로부터 VoLTE 기반의 통화 연결을 요청받으면, 발신단말과 착신단말의 정보 및 미디어 스트림을 위한 필요 대역폭 정보를 확인하고, 이 확인한 정보들을 토대로 품질보장 규칙을 생성하는 호 처리 모듈; 및 VoLTE 기반의 통화를 위한 S1 배어러를 상기 사설 기지국과 형성하되, 상기 호 처리 모듈에서 생성한 품질보장 규칙을 토대로 상기 S1 배어러 내에 요구되는 대역폭이 보장되며 VoLTE 통화 패킷이 전달되는 스트림 배어러를 상기 S1 배어러에 형성하는 하는 통신 인터페이스 모듈을 포함한다.

Description

사설망 환경에서 VoLTE 서비스 제공 방법 및 이를 위한 게이트웨이{Method for providing Voice over Long Term Evolution service in private network environment and gateway}
본 발명은 VoLTE 서비스 제공 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사설망 환경에서 서비스 품질이 보장된 VoLTE 서비스를 제공하는 방법 및 이를 위한 게이트웨이에 관한 것이다.
오늘날 기업 또는 특정 단체에서는 빠르고 저렴하게 통화를 수행하기 위하여, 사설 교환기를 이용하여 통신 서비스를 제공하고 있다. 또한, 사설 교환기를 통해서 VoIP(Voice over Internet Protocol) 기반의 통화를 수행하는 서비스도 개시되었다. 아래의 특허문헌은 사설교환기에서의 VoIP 호 제어 장치 및 그 방법에 대해서 개시한다.
이에 더 나아가, 기업 또는 단체에서는 사설 기지국과 사설 게이트웨이를 설치하여, 이 사설 기지국과 사설 게이트웨이를 이용하여, VoLTE(Voice over Long Term Evolution) 서비스를 제공하기도 한다. 또한, 사설 게이트웨이는 로컬 브레이크아웃(local breakout) 기능을 제공하여, 단말의 트래픽을 통신 사업자망을 거치지 않고 인터넷망 또는 지정된 목적지로 직접 전송한다.
그런데 이러한 로컬 브레이크아웃 기능을 제공하는 사설망 환경에 있어서, 종래의 사설 게이트웨이는 VoLTE 기반의 통화 트래픽을 형성할 경우에, 대역폭을 보장하는 전용 배어러(Dedicated Bearer)를 형성하지 않아, 통화 품질을 저하시키는 문제점이 있다. 즉, 종래의 사설 게이트웨이에서 형성되는 VoLTE 기반의 통화 트래픽은, 일정한 대역폭을 제공받지 못하여, 패킷 손실과 패킷 지연이 자주 발생하고, 이에 따라 VoLTE 서비스의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2004-0052107호
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 사설망 환경에서 통화 품질을 보장하는 VoLTE 서비스 제공 방법 및 이를 위한 게이트웨이를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따른, 사설망 환경에서 고품질의 VoLTE(Voice over Long Term Evolution) 서비스를 제공하는 사설 게이트웨이는, 사설 기지국으로부터 VoLTE 기반의 통화 연결을 요청받으면, 발신단말과 착신단말의 정보 및 미디어 스트림을 위한 필요 대역폭 정보를 확인하고, 이 확인한 정보들을 토대로 품질보장 규칙을 생성하는 호 처리 모듈; 및 VoLTE 기반의 통화를 위한 S1 배어러를 상기 사설 기지국과 형성하되, 상기 호 처리 모듈에서 생성한 품질보장 규칙을 토대로 상기 S1 배어러 내에 요구되는 대역폭이 보장되며 VoLTE 통화 패킷이 전달되는 스트림 배어러를 상기 S1 배어러에 형성하는 통신 인터페이스 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 호 처리 모듈은 비디오의 GBR(Guaranteed Bit Rate)와 MBR(Maximum Bit Rate) 및 오디오의 GBR과 MBR이 기록된 상기 품질보장 규칙을 생성하고, 상기 통신 인터페이스 모듈은, 상기 비디오의 GBR와 MBR이 적용된 비디오 배어러 및 상기 오디오의 GBR과 MBR이 적용된 오디오 배어러를 상기 스트림 배어러에 형성시킨다.
또한, 상기 호 처리 모듈은 상기 발신단말과 상기 착신단말 간에 미디어 스트림에 필요한 오디오의 필요 대역폭과 비디오의 필요 대역폭을 확인하고, 이 확인한 오디오의 필요 대역폭과 비디오의 필요 대역폭을 토대로, 비디오의 MBR과 오디오의 MBR을 결정하여 상기 품질보장 규칙에 기록할 수 있다.
상기 호 처리 모듈은 상기 발신단말로부터 수신한 SDP(Session Description Protocol) 제안 정보와 상기 착신단말로부터 수신한 SDP 응답 정보를 토대로, 상기 오디오의 필요 대역폭과 비디오의 필요 대역폭을 확인할 수 있다.
상기 사설 게이트웨이는, 상기 발신단말과 상기 착신단말 간에 미디어를 중계하는데 필요한 IP 주소와 포트를 할당하는 미디어 중계 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 호 처리 모듈은 상기 미디어 중계 모듈에서 할당한 IP 주소와 포트를 이용하여 호 관련 메시지를 발신단말 또는 착신단말로 전송할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 측면에 따른, 사설망 환경에서 고품질의 VoLTE(Voice over Long Term Evolution) 서비스를 제공하는 방법은, 사설 기지국으로부터 VoLTE 기반의 통화 연결을 요청받는 단계; 발신단말과 착신단말의 정보 및 미디어 스트림을 위한 필요 대역폭 정보를 확인하는 단계; 상기 확인한 정보들을 토대로 품질보장 규칙을 생성하는 단계; 및 상기 사설 기지국과 VoLTE 기반의 통화를 위한 S1 배어러 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 S1 배어러를 형성하는 단계는, 상기 품질보장 규칙을 토대로 상기 S1 배어러 내에 대역폭이 보장되며 VoLTE 통화 패킷이 전달되는 스트림 배어러를 상기 S1 배어러에 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 최대 대역폭과 최소 대역폭이 보장된 스트림 배어러(Bearer)를 S1 배어러에 형성시키고, 상기 스트림 배어러를 통해서 VoLTE 기반의 통화 패킷이 송수신되게 함으로써, VoLTE 서비스의 품질을 향상시키는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 오디오 대역폭과 비디오 대역폭이 합산된 대역폭을 스트림 배어러에 적용하고, 이 스트림 배어러에서 통화 트래픽만을 통과하게 함으로써, VoLTE 통화시에 발생되는 패킷 손실과 지연을 최소화하고 고품질의 VoLTE 서비스를 제공하는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, VoLTE 서비스 제공 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 사설 게이트웨이의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 사설 게이트웨이에서 대역폭이 보장된 스트림 배어러를 S1 배어러 내에 형성하여, VoLTE 서비스를 제공하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 사설 게이트웨이에서 VoLTE 관련 패킷에 QoS를 적용하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, S1 배어러에 형성된 스트림 배어러를 나타내는 도면이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, VoLTE 서비스 제공 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른, VoLTE 서비스 제공 시스템은, 이동단말(110), 사설 기지국(120), 사설 게이트웨이(200), 사설 교환기(130), 인트라넷 서버(140) 및 내선단말(150)을 포함한다.
이동단말(110)은 사설 기지국(120)과 무선 통신이 가능한 단말기로서, 사설 교환기(130)와 연결된 내선단말(150)과 VoLTE(Voice over Long Term Evolution) 기반의 통화를 수행할 수 있다. 이러한 이동단말(110)은 SIP(session initiation protocol) 기반의 메시지를 처리가 가능한 단말로서, 태블릿 PC, 4세대 이동단말 등을 포함한다.
내선단말(150)은 SIP 기반의 메시지를 기반으로, 통화 세션을 형성할 수 있는 단말로서, 사설 교환기(130)와 연결되어, 내선 통화 서비스를 사용자들에게 제공한다.
사설 교환기(130)는 IP-PBX(Internet Protocol Private Branch Exchange)와 같은 IP 기반의 통신이 가능한 장치로서, 특정 사업장에 위치하여 그 사업장의 사용자에게 내선 통화 서비스를 제공한다. 특히, 사설 교환기(130)는 내선단말(150)로의 호 연결을 요청하는 Invite 메시지를 수신하면, 내선단말(150)로 Invite 메시지를 전송하여, 통화 세션을 형성하는 기능을 수행한다. 상기 사설 교환기(130)는 하나 이상의 내선단말(150)과 연결된다. 또한, 사설 교환기(130)는 각 내선단말(150)의 주소(예컨대, IP 주소 또는 전화번호)를 저장하며, 이 주소를 토대로 통화 관련 패킷을 지정된 내선단말(150)로 전송한다.
인트라넷 서버(140)는 특정 사업장에 위치하여 임직원들에게 정보를 제공하는 서버로서, 이메일 서비스, 전자 게시판 서비스, 업무 처리를 위한 데이터 제공, 그룹 스케줄링 서비스 등과 같은 기업 내의 업무 처리에 관한 서비스를 제공한다.
공용 LTE망(300)은 MME(Mobile Mobility Entity), S-GW(Serving GateWay) 및 P-GW(Packet Data Network GateWay) 및 인터넷망을 포함하며, 공지된 인터넷 서비스와 통화 서비스를 수행한다.
사설 기지국(120)은 소형 셀을 형성하여 무선 사설망을 구축하는 기지국으로서, 이동단말(110)과 무선 링크를 형성하고 이동단말(110)과 사설 게이트웨이(200) 간의 통신을 중계한다. 또한, 사설 기지국(120)은 사설 게이트웨이(200)와 S1 배어러를 형성하고, 이 S1 배어러를 통해서 통화 관련 패킷을 송수신한다. 여기서, S1은 기지국과 게이트웨이 간의 인터페이스를 의미하고, S1 배어러는 사설 기지국(120)과 사설 게이트웨이(200) 간에 형성되는 배어러(Bearer)이다. 후술하는 바와 같이, 본 발명에 따른 S1 배어러에는 스트림 배어러가 형성되고, 스트림 배어러는 오디오 배어러, 비디오 배어러 중 하나 이상을 포함한다.
사설 게이트웨이(200)는 사설망을 구축하기 위한 코어 장치로서, 상기 인트라넷 서버(140)로의 외부 접속을 제한하며, 방화벽 기능을 수행하기도 한다. 또한, 사설 게이트웨이(200)는 사설 기지국(120)과 연결되어, 사설 기지국(120)로부터 수신된 패킷을 사설 교환기(130), 인트라넷 서버(140) 또는 공용 LTE망(300)으로 전송하는 기능을 수행한다. 즉, 사설 게이트웨이(200)는 사설 기지국(120)으로부터 패킷이 수신되면, 이 패킷의 목적지가 사설망인지 여부를 확인하여 사설망인 경우에, 사설 교환기(130) 또는 인트라넷 서버(140)로 패킷을 전송한다.
특히, 사설 게이트웨이(200)는 이동단말(110)이 내선단말(150)로의 통화를 시도하면, 이동단말(110)과 내선단말(150)간의 통화 세션을 형성하되, 사설 기지국(120)과 형성한 S1 배어러 내에 서비스 품질이 보장되는 스트림 배어러를 형성하고, 이 스트림 배어러를 통해서 통화 데이터를 송수신되게 한다. 여기서, 스트림 배어러는 통화 관련 패킷, 즉 VoLTE 통화시 RTP(Real Time Protocol) 관련 패킷이 전송되는 RTP 전용 배어러로서, 오디오 배어러, 비디오 배어러 중 하나 이상을 포함한다. 상기 오디오 배어러는 오디오 관련 패킷이 전송되는 통로이고, 비디오 배어러는 비디오 관련 패킷이 전송되는 통로이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 사설 게이트웨이의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 사설 게이트웨이(200)는 통신 인터페이스 모듈(210), 저장 모듈(220), 호 처리 모듈(230) 및 미디어 중계 모듈(240)을 포함한다.
통신 인터페이스 모듈(210)은 공용 LTE망(300), 사설 기지국(120)과 각각과 통신하는 기능을 수행한다. 상기 통신 인터페이스 모듈(210)은 사설 기지국(120)으로부터 패킷을 수신하면, 이 패킷의 목적지를 확인하고, 이 패킷이 사설망으로 향하는 패킷이면, 상기 패킷을 사설 교환기(130) 또는 인트라넷 서버(140)로 전송한다. 이때, 통신 인터페이스 모듈(210)은 상기 패킷이 통화 관련 패킷이면 호 처리 모듈(230)로 패킷을 전달하고, 패킷의 목적지가 인트라넷 서버(140)이면 상기 패킷을 인트라넷 서버(140)로 전송한다.
또한, 통신 인터페이스 모듈(210)은 호 처리 모듈(230)로부터 품질보장 규칙을 수신하여 저장 모듈(220)에 저장한다. 나아가, 통신 인터페이스 모듈(210)은 사설 기지국(120)과 S1 배어러를 형성하되, 저장 모듈(220)에 저장된 품질보장 규칙을 토대로 일정한 대역폭이 적용된 스트림 배어러를 상기 S1 배어러에 형성시킨다. 이때, 통신 인터페이스 모듈(210)은 상기 품질보장 규칙에 기록된 오디오와 비디오의 GBR(Guaranteed Bit Rate)과 MBR(Maximum Bit Rate)을 확인하고, 상기 확인한 오디오의 GBR과 MBR이 적용된 오디오 배어러를 상기 스트림 배어러에 포함시키고, 또한 비디오의 GBR과 MBR이 적용된 비디오 배어러를 상기 스트림 배어러에 포함시킨다. 이에 따라, 상기 오디오 배어러의 GBR과 비디오 배어러의 GBR이 합산된 GBR이 상기 스트림 배어러에 적용되고, 오디오 배어러의 MBR가 비디오 배어러의 MBR이 합산된 MBR이 상기 스트림 배어러에 적용된다. 여기서, GBR(Guaranteed Bit Rate)은 보장되는 최소 대역폭을 의미하고, MBR(Maximum Bit Rate)은 이용 가능한 최대 대역폭을 의미한다.
저장 모듈(220)은 발신단말의 IP 주소, 발신단말의 오디오 포트와 비디오 포트, 착신단말의 IP 주소, 착신단말의 오디오 포트와 비디오 포트, 오디오의 GBR과 MBR 및 비디오의 GBR과 MBR이 매핑된 품질보장 규칙을 저장한다.
호 처리 모듈(230)은 단말로부터 수신한 호 관련 패킷을 처리하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 호 처리 모듈(230)은 통화 관련 메시지인 Invite 메시지를 통신 인터페이스 모듈(210)로부터 전달받으면, 사설 교환기(130)로부터 미디어(media)를 수신할 IP 주소와 포트 정보를 미디어 중계 모듈(240)을 통해 할당받고, 이 할당받은 IP 주소와 포트 정보가 기록된 Invite 메시지를 사설 교환기(130)로 전송하여 통화 세션을 형성을 진행한다. 또한, 호 처리 모듈(230)은 사설 교환기(130)로부터 200 OK 메시지를 수신하면, 이동단말(110)로부터 미디어(media)를 수신할 때 이용되는 IP 주소와 포트 정보를 미디어 중계 모듈(240)을 통해 할당받고, 이 할당받은 IP 주소와 포트 정보가 기록된 200 OK 메시지를 사설 기지국(120)으로 전송한다.
한편, 호 처리 모듈(230)은 Invite 메시지와 200 OK 메시지에 기록된 정보를 토대로, 품질보장 규칙을 생성하여 통신 인터페이스 모듈(210)로 전달한다. 이때, 호 처리 모듈(230)은 상기 Invite 메시지에 포함된 발신단말의 IP 주소, 발신단말의 오디오 포트와 비디오 포트, 200 OK 메시지에 포함된 착신단말의 IP 주소, 착신단말의 오디오 포트와 비디오 포트 그리고 오디오의 MBR과 GBR 및 비디오의 MBR과 GBR을 매핑하여 품질보장 규칙에 기록한다.
바람직하게, 호 처리 모듈(230)은 상기 Invite 메시지와 200 OK 메시지의 SDP(Session Description Protocol) 정보에 기록된 오디오의 필요 대역폭과 비디오의 필요 대역폭을 토대로, 비디오의 MBR과 오디오의 MBR을 결정하여 품질보장 규칙에 기록한다. 이때, 호 처리 모듈(230)은 Invite 메시지와 200 OK 메시지에 포함된 비디오와 오디오의 대역폭 필드(즉, b=AS 또는 b=TIAS)를 각각 확인하고, 이 비디오 대역폭 필드와 오디오 대역폭 필드가 'b=AS'이면, 각 필드에 기록된 대역폭에 1000을 곱한 값을 비디오의 MBR과 오디오의 MBR로서 상기 품질보장 규칙에 기록한다. 한편, 호 처리 모듈(230)은 상기 확인한 비디오 대역폭 필드와 오디오 대역폭 필드가 'b=TIAS'이면 각 필드에 기록된 대역폭을 비디오의 MBR과 오디오의 MBR로서 상기 품질보장 규칙에 기록한다.
또한, 호 처리 모듈(230)은 상기 최대 대역폭 이하의 대역폭을 가지는 값을 최소 대역폭으로 상기 품질보장 규칙에 기록한다. 상기 호 처리 모듈(230)은 사전에 설정된 값을 오디오 GBR과 비디오 GBR로서 상기 품질보장 규칙에 기록할 수 있으며, 각 MBR에 가중치가 적용된 대역폭을 오디오 GBR과 비디오 GBR로서 품질보장 규칙에 기록할 수 있다.
미디어 중계 모듈(240)은 미디어 송수신에 필요한 IP 주소와 포트를 할당하고, 통화시 발생되는 미디어(media)를 중계하는 기능을 수행한다. 즉, 미디어 중계 모듈(240)은 사설 교환기(130)로부터 미디어(media)를 수신할 때 이용되는 IP 주소와 포트를 할당하고, 또한 이동단말(110)로부터 미디어를 수신할 때 이용되는 IP 주소와 포트 정보에 대한 할당한다. 게다가, 미디어 중계 모듈(240)은 발신단말과 착신단말 간에 통화가 성립되면, 이 발신단말과 착신단말 간에서 송수신되는 음성 패킷과 영상 패킷을 중계한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 사설 게이트웨이에서 대역폭이 보장된 스트림 배어러를 S1 배어러 내에 형성하여, VoLTE 서비스를 제공하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3을 참조한 설명에서는, 발신단말이 이동단말(110)이고 착신단말이 내선단말(150)인 것으로 가정한다.
도 3을 참조하면, 사설 기지국(120)은 이동단말(110)로부터 Invite 메시지를 수신하고, 이 Invite 메시지를 사설 게이트웨이(200)로 전송한다(S301). 이때, 사설 기지국(120)은 사설 게이트웨이(200)와 GTP 터널을 형성하고, 이 GTP 터널을 통해, Invite 메시지를 사설 게이트웨이(200)로 전송한다. 상기 Invite 메시지는 영상 또는 음성 통화를 요청할 때 이용되는 SIP 기반의 메시지로서, Invite 메시지에는 멀티미디어 세션 파라미터를 협상하기 위한 SDP(Session Description Protocol) 제안 정보가 포함되고, 상기 SDP 제안 정보에는 발신단말(즉, 이동단말)의 코덱 정보, 오디오 포트 정보 및 비디오 포트 정보, 오디오의 필요 대역폭 및 비디오의 필요 대역폭이 포함된다.
그러면, 사설 게이트웨이(200)의 통신 인터페이스 모듈(210)은 상기 Invite 메시지의 목적지 주소를 확인하고, 이 목적지 주소가 사설망인지 여부를 확인한다. 이어서, 사설 게이트웨이(200)는 Invite 메시지의 목적지 주소가 사설망이 아니면, 상기 Invite 메시지를 공용 LTE망(300)에 포함된 MME 또는 S-GW로 전달한다.
반면에, 통신 인터페이스 모듈(210)은 상기 Invite 메시지의 목적지 주소가 사설망이면 Invite 메시지를 호 처리 모듈(230)로 전달하고(S303), 호 처리 모듈(230)은 사설 교환기(130)로부터 미디어(media)를 수신할 때 이용되는 IP 주소와 포트 정보에 대한 할당을 미디어 중계 모듈(240)로 요청한다(S305). 즉, 호 처리 모듈(230)은 사설 교환기(130)와 통신할 때 이용되는 IP 주소와 포트 정보에 대한 할당을 미디어 중계 모듈(240)로 요청한다.
그러면, 미디어 중계 모듈(240)은 사설 교환기(130)로부터 미디어(media)를 수신할 때 이용되는 IP 주소, 오디오 포트와 비디오 포트를 할당하고, 이 할당된 IP 주소와 포트를 호 처리 모듈(230)로 전달한다(S307).
다음으로, 호 처리 모듈(230)은 사설 교환기(130)와 호를 생성하기 위하여, 새로운 Invite 메시지를 사설 교환기(130)로 전송한다(S309). 즉, 호 처리 모듈(230)는 사설 교환기(130)와 사설망 기반의 통화 세션을 형성하기 위하여, 새로운 Invite 메시지를 생성하여 사설 교환기(130)로 전송한다. 상기 Invite 메시지에는 SDP(Session Description Protocol) 제안 정보가 포함되고, SDP 제안 정보에는 S307 단계에서 미디어 중계 모듈(240)로부터 할당받은 IP 주소, 오디오 및 비디오 포트 정보가 소스(source) 정보(즉, 발신자의 정보)로서 기록된다. 이어서, 호 처리 모듈(230)은 상기 Invite 메시지에 대한 응답으로 200 OK 메시지를 수신한다(S311). 상기 200 OK 메시지에는 SDP 응답 정보가 포함되고, 상기 SDP 응답 정보에는 내선단말(150)의 오디오 포트와 비디오 포트, 착신측의 오디오의 필요 대역폭 및 비디오의 필요 대역폭이 기록된다.
다음으로, 호 처리 모듈(230)은 이동단말(110)로부터 미디어(media)를 수신할 때 이용되는 IP 주소와 포트 정보에 대한 할당을 미디어 중계 모듈(240)로 요청한다(S313). 그러면, 미디어 중계 모듈(240)은 이동단말(110)로부터 미디어(media)를 수신할 때 이용되는 IP 주소와 포트를 할당하고, 이 할당된 IP 주소와 포트를 호 처리 모듈(230)로 전달한다(S315).
이어서, 호 처리 모듈(230)은 사설 기지국(120)으로부터 수신한 Invite 메시지와 사설 교환기(130)로부터 수신한 200 OK 메시지를 토대로, 품질보장 규칙을 생성한다(S317). 구체적으로, 호 처리 모듈(230)은 사설 기지국(120)으로부터 수신한 Invite 메시지에 포함된 이동단말(110)의 IP 주소, 이동단말(110)의 오디오 포트와 비디오 포트, 200 OK 메시지에 포함된 착신단말의 IP 주소, 오디오 포트와 비디오 포트 그리고 오디오의 MBR과 GBR 및 비디오의 MBR과 GBR이 매핑된 품질보장 규칙을 생성한다. 이때, 호 처리 모듈(230)은 상기 Invite 메시지의 SDP 제안 정보와 200 OK 메시지의 SDP 응답 정보 각각 포함된 오디오의 필요 대역폭과 비디오의 필요 대역폭을 토대로, 비디오의 MBR과 오디오의 MBR을 결정하여 품질보장 규칙에 기록한다. 상기 호 처리 모듈(230)은 Invite 메시지와 200 OK 메시지에 포함된 비디오와 오디오의 대역폭 필드(즉, b=AS 또는 b=TIAS)를 각각 확인하고, 이 비디오 대역폭 필드와 오디오 대역폭 필드가 'b=AS'이면, 각 필드에 기록된 대역폭에 1000을 곱한 값을 비디오의 MBR과 오디오의 MBR로서 상기 품질보장 규칙에 기록한다. 반면에, 호 처리 모듈(230)은 상기 확인한 비디오 대역폭 필드와 오디오 대역폭 필드가 'b=TIAS'이면 각 필드에 기록된 대역폭을 비디오의 MBR과 오디오의 MBR로서 상기 품질보장 규칙에 기록한다.
또한, 호 처리 모듈(230)은 사전에 설정된 값을 오디오 GBR과 비디오 GBR로서 상기 품질보장 규칙에 기록할 수 있으며, 각 MBR에 가중치가 적용된 대역폭을 오디오 GBR과 비디오 GBR로서 품질보장 규칙에 기록할 수 있다. 한편, 호 처리 모듈(230)은 Invite 메시지의 SDP 제안 정보에 포함된 오디오 필요 대역폭과 200 OK 메시지의 SDP 응답 정보에 포함된 오디오 필요 대역폭이 서로 상이한 경우에, 더 높은 오디오 필요 대역폭을 오디오의 MBR로서 이용하거나 200 OK의 SDP 응답 정보에 기록된 오디오 필요 대역폭을 오디오의 MBR로서 이용할 수 있다. 마찬가지로, 호 처리 모듈(230)은 Invite 메시지의 SDP 제안 정보에 포함된 비디오 필요 대역폭과 200 OK 메시지의 SDP 응답 정보에 포함된 비디오 필요 대역폭이 서로 상이하면, 더 높은 비디오 필요 대역폭 또는 200 OK 메시지의 SDP 응답 정보에 기록된 비디오 필요 대역폭을 비디오의 MBR로서 이용할 수 있다.
이렇게 품질보장 규칙이 생성되면, 호 처리 모듈(230)은 상기 생성한 규칙들을 통신 인터페이스 모듈(210)로 전달하고(S319), 통신 인터페이스 모듈(210)은 호 처리 모듈(230)로부터 전달받은 규칙들을 저장 모듈(220)에 저장한다(S321).
이어서, 호 처리 모듈(230)은 SDP 응답 정보가 포함된 200 OK 메시지를 통신 인터페이스 모듈(210)을 이용하여 사설 기지국(120)으로 전송한다(S323). 이때, 호 처리 모듈(230)은 미디어 중계 모듈(240)로부터 할당받은 IP 주소와 포트가 소스 IP 주소와 포트 정보로서 기록된 SDP 응답 정보를 생성하고, 이 SDP 응답 정보가 포함된 200 OK 메시지를 사설 기지국(120)으로 전송한다.
다음으로, 사설 기지국(120)은 상기 200 OK 메시지를 이동단말(110)로 전송한 후, 이동단말(110)로부터 ACK 메시지를 수신하면 이 메시지를 사설 게이트웨이(200)로 전송한다(S325). 그러면, 사설 게이트웨이(120)의 통신 인터페이스 모듈(210)은 상기 ACK 메시지를 호 처리 모듈(230)을 전달하고, 호 처리 모듈(230)은 사설 교환기(130)를 경유하여 내선단말(150)로 전송한다.
이렇게 ACK 메시지가 내선단말(150)로 전달되면, 이동단말(110)과 내선단말(150) 간에는 통화 세션이 형성된다.
통화 세션이 형성된 상태에서, 사설 게이트웨이(200)의 통신 인터페이스 모듈(210)은 이동단말(110)로부터 통화 관련 패킷을 수신할 수 있다. 그러면, 사설 게이트웨이(200)의 통신 인터페이스 모듈(210)은 해당 패킷의 발신지 주소와 포트, 착신지 주소와 포트 및 패킷의 멀티미디어 유형(즉, 오디오, 비디오)을 확인하여, 이렇게 확인한 데이터와 대응되는 MBR과 GBR을 저장 모듈(220)의 품질보장 규칙에서 확인한다. 도 3을 참조한 설명에서는, 사설 게이트웨이(200)가 오디오 관련 통화 패킷과 비디오 관련 통화 패킷 모두를 이동단말(110)로부터 수신하여, 오디오의 GBR과 MBR 및 비디오의 GBR과 MBR을 저장 모듈(220)에서 확인한 것으로 설명된다.
다음으로, 통신 인터페이스 모듈(210)은 오디오 관련 패킷과 비디오 관련 패킷이 이동단말(110)로부터 수신됨에 따라, 사설 기지국(120)과 S1 배어러(30)를 형성하되, 일정한 대역폭을 보장하는 오디오 배어러(31a)와 비디오 배어러(31b)를 포함하는 스트림 배어러(31) 및 일반 배어러(도면에 도시되지 않음)를 상기 S1 배어러(30) 내에 형성시킨다. 이때, 통신 인터페이스 모듈(210)은 품질보장 규칙에서 확인한 오디오의 GBR과 MBR을 상기 오디오 배어러(31a)에 적용시키고, 품질보장 규칙에서 확인한 비디오의 GBR과 MBR을 상기 비디오 배어러(31b)에 적용시킨다. 이에 따라, 상기 오디오 배어러(31a)의 GBR과 비디오 배어러(31b)의 GBR이 합산된 GBR이 상기 스트림 배어러(31)에 적용되고, 오디오 배어러(31a)의 MBR과 비디오 배어러(31b)의 MBR이 합산된 MBR이 상기 스트림 배어러(31)에 적용된다.
이렇게 S1 배어러가 형성되면, 미디어 중계 모듈(240)은 요구되는 대역폭이 보장된 오디오 배어러(31a)를 통로로서 이용하여 이동단말(110)의 오디오 패킷을 수신하여 내선단말(150)로 전송하고, 요구되는 대역폭이 보장된 비디오 배어러(31b)를 통로로서 이용하여 이동단말(110)의 비디오 패킷을 내선단말(150)로 전송한다. 마찬가지로, 내선단말(150)에서 발송된 오디오 패킷은 오디오 배어러(31a)를 통해 이동단말(110)로 전송되고, 내선단말(150)에서 발송된 비디오 패킷은 비디오 배어러(31b)를 통해 이동단말(110)로 전송된다. 또한, VoLTE 서비스와 관련이 없는 패킷은 S1 배어러(30) 내의 일반 배어러를 통해 처리된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 사설 게이트웨이에서 VoLTE 관련 패킷에 QoS를 적용하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, S1 배어러에 형성된 스트림 배어러를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 품질보장 규칙이 저장 모듈(220)에 저장된 상태에서, 통신 인터페이스 모듈(210)은 미디어 중계 모듈(240)로부터 통화 관련 RTP 패킷을 수신한다(S401). 도 4 및 도 5를 참조한 설명에서는, 상기 통화 관련 RTP 패킷이 오디오 관련 패킷과 비디오 관련 패킷인 것으로 설명된다.
그러면, 통신 인터페이스 모듈(210)은 수신한 패킷의 발신지 주소와 포트, 착신지 주소와 포트 및 패킷의 멀티미디어 유형(즉, 오디오, 비디오)을 확인하여, 이렇게 확인한 데이터와 대응되는 오디오의 MBR과 GBR 및 비디오의 MBR과 GBR을 저장 모듈(220)의 품질보장 규칙에서 검색한다(S403).
다음으로, 통신 인터페이스 모듈(210)은 비디오 관련 RTP 패킷이 경유하는 비디오 배어러(31b)에 상기 검색한 비디오의 MBR과 GBR을 적용하고, 오디오 관련 RTP 패킷이 경유하는 오디오 배어러(31a)에 상기 검색한 오디오의 MBR과 GBR을 적용한다(S405).
다음으로, 통신 인터페이스 모듈(210)은 오디오 배어러(31a)와 비디오 배어러(31b)가 결합된 스트림 배어러(31)를 형성하고(S407), 이 스트림 배어러(31)가 S1 배어러(30)에 포함되도록, S1 배어러(30) 내에 스트림 배어러(31)를 적용한다(S409). 이에 따라, 상기 오디오 배어러(31a)의 GBR과 비디오 배어러(31b)의 GBR이 합산된 GBR이 상기 스트림 배어러(31)에 적용되고, 오디오 배어러(31a)의 MBR과 비디오 배어러(31b)의 MBR이 합산된 MBR이 상기 스트림 배어러(31)에 적용된다. 상기 S1 배어러(30) 내에 형성된 스트림 배어러(31)에는 오디오 배어러(31a)의 GBR과 MBR 및 비디오 배어러(31b)의 GBR과 MBR이 합산된 대역폭이 확보된다.
이어서, 통신 인터페이스 모듈(210)은 상기 스트림 배어러(31)를 이용하여 오디오 및 비디오 관련 RTP 패킷을 지정된 목적지, 즉 발신단말 또는 착신단말로 전달한다(S411). 즉, 통신 인터페이스 모듈(210)은 오디오 배어러(31a)를 통해 이동단말(110)에서 송신된 오디오 관련 RTP 패킷을 수신하여 미디어 중계 모듈(240)로 전달하고, 비디오 배어러(31b)를 통해 이동단말(110)에서 송신된 비디오 관련 RTP 패킷을 수신하여 미디어 중계 모듈(240)로 전달한다. 또한, 통신 인터페이스 모듈(210)은 내선단말(150)에서 발송된 오디오 관련 RTP 패킷을 미디어 중계 모듈(240)로부터 전달받으면, 이 오디오 관련 RTP 패킷을 오디오 배어러(31a)를 경유하여 이동단말(110)로 전송한다. 또한, 통신 인터페이스 모듈(210)은 내선단말(150)에서 발송된 비디오 관련 RTP 패킷을 미디어 중계 모듈(240)로부터 전달받으면, 이 비디오 관련 RTP 패킷을 비디오 배어러(31b)를 경유하여 이동단말(110)로 전송한다. 바람직하게, 통신 인터페이스 모듈(210)은 S1 배어러 내의 스트림 배어러(31)를 통해 패킷을 전송할 때, 패킷을 GTP 캡슐화하고, 스트림 배어러(31)를 통해 패킷을 수신하는 경우에 해당 패킷을 GTP 역캡슐화한다.
한편, 상술한 실시예에서, 오디오 배어러와 비디오 배어러가 동시에 형성되는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, VoLTE 통화 유형에 따라 오디오 배어러, 비디오 배어러 중 하나 이상이 S1 배어러 내에 형성될 수 있음을 분명히 해 둔다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 최대 대역폭과 최소 대역폭이 보장된 스트림 배어러(Bearer)를 S1 배어러에 형성시키고, 상기 스트림 배어러를 통해서 VoLTE 기반의 통화 패킷이 송수신되게 함으로써, VoLTE 서비스의 품질을 향상시킨다. 또한, 본 발명은 오디오 대역폭과 비디오 대역폭이 합산된 대역폭을 스트림 배어러에 적용하고, 이 스트림 배어러에서 통화 트래픽만을 통과하게 함으로써, VoLTE 통화시에 발생되는 패킷 손실과 지연을 최소화하고 고품질의 VoLTE 서비스를 제공한다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
110 : 이동단말 120 : 사설 기지국
130 : 사설 교환기 140 : 인트라넷 서버
150 : 내선단말 200 : 사설 게이트웨이
210 : 통신 인터페이스 모듈 220 : 저장 모듈
230 : 호 처리 모듈 240 : 미디어 중계 모듈
300 : 공용 LTE망

Claims (11)

  1. 사설망 환경에서 고품질의 VoLTE(Voice over Long Term Evolution) 서비스를 제공하는 사설 게이트웨이로서,
    사설 기지국으로부터 VoLTE 기반의 통화 연결을 요청받으면, 발신단말과 착신단말의 정보 및 미디어 스트림을 위한 필요 대역폭 정보를 확인하고, 이 확인한 정보들을 토대로 품질보장 규칙을 생성하는 호 처리 모듈; 및
    VoLTE 기반의 통화를 위한 S1 배어러를 상기 사설 기지국과 형성하되, 상기 호 처리 모듈에서 생성한 품질보장 규칙을 토대로 상기 S1 배어러 내에 요구되는 대역폭이 보장되며 VoLTE 통화 패킷이 전달되는 스트림 배어러 및 상기 VoLTE 통화와 관련이 없는 패킷을 전달하는 일반 배어러를 상기 S1 배어러에 형성하는 하는 통신 인터페이스 모듈;을 포함하고,
    상기 호 처리 모듈은, 비디오의 GBR(Guaranteed Bit Rate)과 MBR(Maximum Bit Rate) 및 오디오의 GBR과 MBR이 기록된 상기 품질보장 규칙을 생성하고,
    상기 통신 인터페이스 모듈은, 상기 비디오의 GBR과 MBR이 적용된 비디오 배어러 및 상기 오디오의 GBR과 MBR이 적용된 오디오 배어러를 상기 스트림 배어러에 형성시키고, 상기 비디오의 GBR과 상기 오디오의 GBR이 합산된 GBR을 상기 스트림 배어러에 적용하며, 상기 비디오의 MBR과 상기 오디오의 MBR이 합산된 MBR을 상기 스트림 배어러에 적용하는 것을 특징으로 하는 사설 게이트웨이.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 호 처리 모듈은,
    상기 발신단말과 상기 착신단말 간에 미디어 스트림에 필요한 오디오의 필요 대역폭과 비디오의 필요 대역폭을 확인하고, 이 확인한 오디오의 필요 대역폭과 비디오의 필요 대역폭을 토대로, 비디오의 MBR과 오디오의 MBR을 결정하여 상기 품질보장 규칙에 기록하는 것을 특징으로 하는 사설 게이트웨이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 호 처리 모듈은,
    상기 발신단말로부터 수신한 SDP(Session Description Protocol) 제안 정보와 상기 착신단말로부터 수신한 SDP 응답 정보를 토대로, 상기 오디오의 필요 대역폭과 비디오의 필요 대역폭을 확인하는 것을 특징으로 하는 사설 게이트웨이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발신단말과 상기 착신단말 간에 미디어를 중계하는데 필요한 IP 주소와 포트를 할당하는 미디어 중계 모듈;을 더 포함하고,
    상기 호 처리 모듈은, 상기 미디어 중계 모듈에서 할당한 IP 주소와 포트를 이용하여 호 관련 메시지를 발신단말 또는 착신단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 사설 게이트웨이.
  7. 사설망 환경에서 고품질의 VoLTE(Voice over Long Term Evolution) 서비스를 제공하는 방법으로서,
    사설 기지국으로부터 VoLTE 기반의 통화 연결을 요청받는 단계;
    발신단말과 착신단말의 정보 및 미디어 스트림을 위한 필요 대역폭 정보를 확인하는 단계;
    상기 확인한 정보들을 토대로 품질보장 규칙을 생성하는 단계; 및
    상기 사설 기지국과 VoLTE 기반의 통화를 위한 S1 배어러 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 품질보장 규칙을 생성하는 단계는, 비디오의 GBR(Guaranteed Bit Rate)과 MBR(Maximum Bit Rate) 및 오디오의 GBR과 MBR이 기록된 상기 품질보장 규칙을 생성하고,
    상기 S1 배어러를 형성하는 단계는, 상기 품질보장 규칙을 토대로 상기 S1 배어러 내에 대역폭이 보장되며 VoLTE 통화 패킷이 전달되는 스트림 배어러 및 상기 VoLTE 통화와 관련이 없는 패킷을 전달하는 일반 배어러를 상기 S1 배어러에 형성하되, 상기 비디오의 GBR과 MBR이 적용된 비디오 배어러 및 상기 오디오의 GBR과 MBR이 적용된 오디오 배어러를 상기 스트림 배어러에 형성시키고, 상기 비디오의 GBR과 상기 오디오의 GBR이 합산된 GBR을 상기 스트림 배어러에 적용하며, 상기 비디오의 MBR과 상기 오디오의 MBR이 합산된 MBR을 상기 스트림 배어러에 적용하는 것을 특징으로 하는 VoLTE 서비스 제공 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 품질보장 규칙을 생성하는 단계는,
    상기 발신단말과 상기 착신단말 간에 미디어 스트림 전달에 필요한 오디오의 필요 대역폭과 비디오의 필요 대역폭을 확인하고, 이 확인한 오디오의 필요 대역폭과 비디오의 필요 대역폭을 토대로, 비디오의 MBR과 오디오의 MBR을 결정하여 상기 품질보장 규칙에 기록하는 것을 특징으로 하는 VoLTE 서비스 제공 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 품질보장 규칙을 생성하는 단계는,
    상기 발신단말로부터 수신한 SDP(Session Description Protocol) 제안 정보와 상기 착신단말로부터 수신한 SDP 응답 정보를 토대로, 상기 오디오의 필요 대역폭과 비디오의 필요 대역폭을 확인하는 것을 특징으로 하는 VoLTE 서비스 제공 방법.
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