KR20170044313A

KR20170044313A - Epc 네트워크 환경에서 끊어짐 없는 트래픽 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20170044313A
Application number: KR1020150143842A
Authority: KR
Inventors: 김근현
Original assignee: 에스케이텔레콤 주식회사
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2017-04-25
Also published as: KR102164695B1

Abstract

EPC 네트워크 환경에서 끊어짐 없는 트래픽 처리 방법 및 장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, EPC 망에 SDN(Software Defined Networking) 기술을 활용하여 제어 영역과 데이터 영역을 분리함으로써, 망 내에 장애가 발생하더라도 끊어짐없이 트래픽을 처리할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.

Description

EPC 네트워크 환경에서 끊어짐 없는 트래픽 처리 방법 및 장치{Method and Apparatus for Processing Seamless Traffic in EPC Network Environment}

본 실시예는 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크 환경 내에서, 끊어짐 없이 트래픽을 처리할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

통신, 컴퓨터 네트워크 및 반도체 기술의 비약적인 발전으로 인해, 이동통신 시스템이 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 다양한 데이터를 전송하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다.

특히 스마트폰의 증가와 데이터 트래픽의 사용 요구 증가에 따라, 이동통신 사업자는 증대된 데이터 트래픽을 수용하기 위해 시스템 부하나 영향을 고려하여 설비 및 기술 투자를 진행하고 있다. 이러한 추세에 따라 옥내 브로드밴드 망을 통해 이동통신 핵심망에 접속하도록 초소형 기지국을 옥내, 옥외 등에 설치하여 이동통신 서비스를 제공하는 방법이 제안되고 있다. 특히 차세대 네트워크 시스템에서는 높은 데이터 전송률에 대한 요구를 충족시키고, 다양한 서비스의 안정적인 제공을 위하여 그 대안으로서 여러 개의 작은 크기의 다중 셀(펨토셀; Femto Cell)들을 배치하는 방법이 제시되고 있다.

펨토셀을 관장하는 초소형 기지국을 옥내용 기지국 또는 펨토(Femto) 기지국이라고 부른다. 이처럼 셀의 크기를 줄임으로써 높은 주파수 대역을 사용하는 차세대 네트워크 시스템의 효율을 높일 수 있고, 작은 크기의 셀을 여러 개 사용하는 것은 주파수 재사용 횟수를 늘린다는 측면에서 유리하다. 또한 기존에 하나의 기지국이 전체 셀 영역을 커버할 때 발생하였던 전파 감쇄로 인한 채널 상황 악화 문제, 음영지역 사용자에 대한 서비스 불능 문제 등을 개선시킬 수 있다는 점에서 작은 크기의 다중 셀들을 통한 서비스 방법이 장점을 갖는다. 이러한 이점들을 바탕으로 기존의 매크로셀(옥외용 기지국이 관장하는 셀 영역; Macro-cell)과 펨토셀(옥내용 기지국 또는 펨토 기지국 등의 초소형 기지국이 관장하는 셀 영역)들을 결합한 방식이 대두되고 있다.

LTE(Long Term Evolution)는 접속망(Access Network)에 대한　고속 대용량(High Data Rate), 저지연(Low-latency), 패킷 최적화된 무선 접속(Packet Optimized Radio Access)의 요구조건을 실현하기 위한 네트워크로서, 기존 3GPP/non-3GPP의 접속망에 대한　역호환성(Backward Compatibility)을　보장하면서 고속의　리치 미디어(Rich Media)를 수용하기 위해 고안되었다. LTE는 기존의　회선교환(Circuit-switched) 기반의 통신을 배제한 All-IP 기반의 네트워크로서,　서비스품질(OoS: Quality of Service) 관리 기능을 강화하여 실시간 서비스(예컨대 음성통신, 화상통신) 및 비실시간 서비스(예컨대 웹브라우징, Store and Forward 데이터 전송)에 대해 차별된　QoS를 제공함으로써, 네트워크 리소스의 효율성을 제고하였다. 또한, 스마트 안테나 기술(즉 MIMO)을 도입함으로써 무선통신을 위한 대역폭을 확장하였다.

LTE의 코어망이라 할 수 있는 EPC(Evolved Packet Core) 망에서는, eNodeB <-> MME(Mobility Management Entity), MME <-> S-GW(Serving Gateway) 그리고 S-GW <-> P-GW(Packet Data Network Gateway) 간에 유기적으로 동작하여 음성 및 데이터 처리를 위한 호 처리를 수행한다.

네트워크 장애 측면에서, 종래의 EPC은 S-GW에 장애가 발생하는 경우, 인접한 MME 또는 P-GW가 장애를 감지하여 다른 S-GW로 모든 단말을 재접속함으로써 장애를 해소하였다. 또한 종래의 EPC 망에서 P-GW에 장애가 발생하는 경우, P-GW에 접속된 모든 단말을 해당 P-GW에 재접속시킴으로써 장애를 해소하고 있었다. 그러나 이러한 방법으로 장애를 해소하는 경우, S-GW 또는 P-GW에 연결된 단말들의 서비스 단절 시간이 증가하고 인접 노드들에 시그널링이 증가하게 되어, 망 내의 장애가 지속되거나 전파될 수 있는 문제가 발생하여 이에 대한 해결책이 필요하다.

본 실시예는, EPC 망에 SDN(Software Defined Networking) 기술을 활용하여 제어 영역과 데이터 영역을 분리함으로써, 망 내에 장애가 발생하더라도 끊어짐없이 트래픽을 처리할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, EPC(Evolved Packet Core) 네크워크에서 트래픽을 처리하는 방법에 있어서, 복수의 게이트웨이로부터 상기 복수의 게이트웨이의 장애에 관한 정보를 수집하는 수집과정과 상기 수집과정에서 수집한 정보를 토대로 특정 게이트웨이에 장애가 발생하였는지 여부를 판단하는 판단과정 및 상기 판단과정에서 장애가 발생한 장애 게이트웨이가 존재한다고 판단한 경우, 상기 장애 게이트웨이에 연결된 단말들의 트래픽 테이블을 업데이트함으로써 상기 장애 게이트웨이의 트래픽을 상기 인접 게이트웨이로 포워딩하는 포워딩과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리방법을 제공한다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, EPC(Evolved Packet Core) 네크워크에서 트래픽을 처리하는 장치에 있어서, 복수의 게이트웨이로부터 상기 복수의 게이트웨이의 장애에 관한 정보를 수집하고, 상기 수집과정에서 수집한 정보를 토대로 특정 게이트웨이에 장애가 발생하였는지 여부를 판단하며, 상기 판단과정에서 장애가 발생한 장애 게이트웨이가 존재한다고 판단한 경우, 상기 장애 게이트웨이에 연결된 단말들의 트래픽 테이블을 업데이트함으로써 상기 장애 게이트웨이의 트래픽을 상기 인접 게이트웨이로 포워딩하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, EPC 망에 SDN(Software Defined Networking) 기술을 활용하여 제어 영역과 분리한 데이터 영역의 게이트웨이로부터 장애 상태 및 자원 상태를 주기적으로 수집한다. 따라서 게이트웨이의 장애 발생시 끊어짐 없이 트래픽을 처리할 수 있으며, 트래픽을 처리함에 있어 인접 게이트웨이의 자원 상태를 고려하여 트래픽을 처리하므로 부하(Load)의 균형을 맞출 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 트래픽을 처리하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3a는 종래의 EPC 네트워크 시스템 내에서 장애가 발생하는 경우, 장애를 해소하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 장애가 발생하는 경우를 도시한 도면이다.
도 4a는 종래의 EPC 네트워크 시스템 내에서 장애가 발생하는 경우, 트래픽을 처리하는 방법을 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 장애가 발생하는 경우, 트래픽을 처리하는 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 장애가 발생하는 경우, 장애를 해소하는 방법을 도시한 순서도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템은 EPC GW-D(120, 125), EPC GW-C(130), MME(Mobility Management Entity, 140), PCRF(Policy and Charging Rules Function, 143), CS(Charging System, 146) 및 SDN 컨트롤러(150)를 포함하여 구성된다.

종래의 EPC 네트워크 시스템에서는 SGW(Serving Gateway, 이하 'SGW'로 약칭함) 및 PGW(PDN Gateway, 이하 'PGW'로 약칭함)는 제어 영역(Control Plane)과 데이터 영역(Data Plane)의 기능을 동시에 수행하였다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템에서는 제어 영역의 기능을 수행하는 SGW 및 PGW로 구성된 EPC GW-C(130)와 데이터 영역의 기능을 수행하는 SGW 및 PGW로 구성된 EPC GW-D(120, 125)로 구분된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크의 GW-C(130)와 GW-D(120, 125)는 SDN 컨트롤러(150)를 중심으로 역할이 분리된다.

EPC GW-D(120, 125)는 데이터 영역 내에 존재하는 게이트웨이로서, 데이터 영역 내에서 단말들의 트래픽을 포워딩하거나 라우팅하는 등 트래픽의 경로를 제어하는 역할을 한다. 여기서, EPC GW-D(120, 125)는 데이터 영역 내에 존재하는 SGW(SGW-D)와 PGW(PGW-D)로 구성되며, SGW(SGW-D)와 PGW(PGW-D)가 결합된 형태로 구성되거나, 각각 분리된 형태로 구성될 수 있다.

SGW는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNB(110)와 PGW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNB(110)가 서비스하는 영역 여러 개에 걸쳐 이동(예컨대, 핸드오버 등)하는 경우, SGW는 그 이동의 앵커 포인트(Anchor Point)의 역할을 할 수 있다.

PGW는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(Termination Point)에 해당한다. PGW는 정책 집행 특징(Policy Enforcement Features), 패킷 필터링(Packet Filtering), 과금 지원(Charging Support), 합법적 감청(Lawful Interception), 단말 IP 할당(UE IP Allocation), 패킷 스크리닝(Packet Screening) 등의 기능을 수행한다. 또한, 3GPP 네트워크와 non-3GPP 네트워크(예를 들어, IWLAN(Interworking Wireless Local Area Network)와 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 한다.

EPC GW-D(120)는 Access 망을 통하여 eNB(110)와 연결되어 단말(170)에 패킷 데이터 등을 전달할 수 있다. EPC GW-D(125)는 eNB(110)와 Access 망을 통하여 연결되는 EPC GW-D(120)와 백홀(Backhaul)망(160)으로 연결되어 단말(173)에 패킷 데이터 등을 전달할 수 있으며, IP 백본(Backbone)망(165)으로 단말과(176) 연결되어 패킷 데이터 등을 전달할 수 있다.

EPC GW-C(130)는 제어 영역(Control Plane) 내에 존재하는 게이트웨이로서, 제어 영역 내에서 시그널링(Signaling)을 이용하여 가입자 자원(Resource) 및 이동성(Mobility)을 관리하는 역할을 한다. 여기서, EPC GW-C(130)는 SGW(SGW-C)와 PGW(PGW-C)로 구성되며, SGW(SGW-C)와 PGW(PGW-C)가 결합된 형태로 구성되거나, 각각 분리된 형태로 구성될 수 있다.

EPC GW-C(130)는 MME(140), PCRF(143), CS(146)과 연결된다. MME(140)는 단말의 네트워크 연결과 관련된 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(Tracking), 페이징(Paging), 로밍(Roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. EPC GW-C(130)는 MME(140)로부터 가입자 및 세션 관리와 관련된 정보를 수신한다. PCRF(143)는 단말에게 적용할 정책(Policy), 서비스 품질(QoS: Quality of Service) 등을 관리하는 요소이다. EPC GW-C(130)는 PCRF(143)으로부터 단말에 적용할 정책(Policy), 서비스 품질 등에 관한 정보를 수신한다. CS는 단말에게 과금할 과금정보를 관리하는 요소이다. EPC GW-C(130)는 CS(146)로부터 과금정보를 수신한다. 또한 EPC GW-C(130)는 MME(140), PCRF(143), CS(146)로부터 수신한 정보를 관리하며, SDN 컨트롤러(150)와 연결되어 수신한 정보를 전달한다.

SDN 컨트롤러(150)는 EPC GW-D(120, 125)로부터 기 설정된 간격으로 각각의 EPC GW-D의 장애에 관한 정보 및 트래픽에 관한 정보를 수집하며, 각각의 EPC GW-D의 장애 여부를 판단한다. SDN 컨트롤러(150)는 각각의 EPC GW-D로부터 장애에 관한 정보를 수집함에 있어, 각각의 EPC GW-D로부터 오픈 플로우(Open Flow) 상의 상태 메시지를 기 설정된 간격마다 수신하거나, SDN 컨트롤러(150)가 모든 EPC GW-D로부터 EPC GW-D의 상태를 기 설정된 간격마다 파악함으로써 수집한다. SDN 컨트롤러(150)는 이와같이 수집한 장애에 관한 정보를 이용하여 각각의 EPC GW-D에 장애가 발생하였는지 여부를 판단한다.

SDN 컨트롤러(150)는 장애가 발생한 EPC GW-D를 파악한 경우 인접한 EPC GW-D들의 트래픽에 관한 정보를 파악한다. SDN 컨트롤러(150)는 인접한 게이트웨이의 트래픽에 관한 정보를 기반으로, SDN 스위치(미도시)를 이용하여 장애가 발생한 게이트웨이에 연결된 단말들의 트래픽의 라우팅 경로를 재설정함으로써, 단말들의 서비스의 연속성을 보장한다. 이에 관한 자세한 설명은 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 트래픽을 처리하는 방법을 도시한 도면이다.

MME(140)는 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 GW-C(130)로 전송한다(S210). MME(140)는 단말로부터 접속요청 메시지를 수신하는 경우, 가입자 인증 절차 및 보안 절차를 진행하여 단말을 등록시킨다. 이후, MME(140)는 가입 정보를 이용하여 EPS 세션 및 기본 베어러를 설정함으로써 단말이 가입한 서비스 품질(QoS)을 제공할 수 있도록 네트워크 및 무선 자원을 할당해야 한다. 따라서 MME(140)는 세션 생성 요청 메시지를 GW-C(130)로 전송한다. 세션 생성 요청 메시지는 EPS(Evolved Packet System) 베어러 식별자(EBI) 및 단말의 가입 정보를 포함할 수 있다. 단말의 가입 정보는 가입 QoS 프로파일을 포함할 수 있다.

GW-C(130)는 PCRF(143)로 단말의 가입 정보를 전달하여 사업자의 정책에 맞는 자원 할당에 대한 승인(Authorization)을 받아야 한다. 따라서 GW-C(130)는 규칙 할당 요청(CCR, Credit Control Request) 메시지를 PCRF(143)로 전송한다(S220).

PCRF(143)는 GW-C(130)로부터 수신한 규칙 할당 요청 메시지 내에 포함된 가입 정보를 기반으로 PCRF(143)가 사업자 정책을 적용하는 PCC 규칙을 결정한다. PCRF(143)는 결정한 PCC 규칙이 포함된 규칙 할당 응답(CCA, Credit Control Answer) 메시지를 GW-C(130)로 전송한다(S230).

규칙 할당 응답 메시지를 수신한 GW-C(130)는 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지를 MME(140)로 전송한다(S240). MME(140)가 세션 생성 응답 메시지를 수신하는 경우, MME(140)는 단말로 접속수락 메시지를 전송하며 이로써 접속이 완료된다.

MME(140)는 이후 eNB 및 GW-C(130) 간의 베어러를 설정하기 위해, MME(140)는 베어러 수정 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 GW-C(130)로 전송한다(S250).

베어러 수정 요청 메시지를 수신한 GW-C(130)는 SDN 컨트롤러(150)와 연결된다(S260). 이 때, 연결은 REST 프로토콜 또는 IPC 프로토콜을 이용한 N/B(North Bound) 인터페이스(Interface)를 이용할 수 있다. 이로부터 GW-C(130)와 SDN 컨트롤러(150)는 MSISDN(Mobile Station International ISDN Number), eNB IP 주소, 베어러 식별자 등을 송수신할 수 있다.

SDN 컨트롤러(150)는 오픈 플로우(160)를 이용한 S/B(South Bound) 인터페이스를 이용하여 GW-D(120)와 연결된다(S270). SDN 컨트롤러(150)와 GW-D(120)는 S/B 인터페이스를 이용하여 플로우의 등록, 변경 또는 삭제를 요구하는 FlowModify 메세지를 송수신할 수 있다.

GW-C(130), SDN 컨트롤러(150) 및 GW-D(120)의 연결이 완료된 경우, GW-C(130)는 MME(140)로 베어러 수정 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 MME(200)로 전송한다(S280). 이에 따라 eNB 및 GW-C 간의 베어러 연결이 설정된다.

도 3a는 종래의 EPC 네트워크 시스템 내에서 장애가 발생한 경우를 도시한 도면이다.

종래의 EPC 네트워크 시스템 내에서, GW-D(310) 중 SGW에 장애가 발생한 경우의 처리과정을 살펴보면 다음과 같다. 종래의 EPC 네트워크 시스템에서 GW-D(310) 중 SGW에 장애가 발생한 경우, SGW에 장애가 발생하였는지 여부를 인접 노드인 MME(140) 또는 GW-D(310) 중 PGW가 감지를 한다. SGW에 장애가 감지된 경우, 종래의 EPC 네트워크 시스템은 장애가 발생한 SGW에 접속한 모든 단말들을 다른 GW-D(315)의 SGW로 접속을 시킨다. 이와 같이, 장애가 발생한 SGW에 등록된 모든 단말들을 다른 SGW로 재접속시켜야 하므로, 재접속시키는 과정상에서 해당 단말들의 서비스의 단절이 발생을 한다. 또한 해당 단말들을 재접속시킨 SGW 및 그에 인접한 노드에서는 해당 단말들에 의해 시그널링이 증가하기 때문에, 네트워크 상의 장애가 지속될 수 있으며, 네크워크 상의 장애가 전파될 가능성이 존재한다.

종래의 EPC 네트워크 시스템 내에서, GW-D(310) 중 PGW에 장애가 발생한 경우를 살펴보면 다음과 같다. PGW에 트래픽 처리의 장애와 같은 장애가 발생하는 경우, PGW는 단말의 IP를 할당한 종단의 역할을 수행하기 때문에, SGW와 같이 다른 PGW를 선택하여 재접속시키는 페일오버(Failover)의 방법은 적용할 수 없다. 따라서 PGW에 장애가 발생하는 경우, 모든 단말의 접속을 차단하였다가 다시 연결하는 것과 같이 단말을 분리(Detach)하고 재접속을 시켜야 한다. 이에 따라 종래의 EPC 네트워크 시스템 상에서 PGW에 장애가 발생 시, 해당 단말들의 서비스의 단절이 발생하며, 장애가 발생한 PGW의 인접한 노드에 시그널링이 증가하는 불편이 발생한다.

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 장애가 발생하는 경우, 장애를 해소하는 과정을 도시한 도면이다.

도 3b에 도시된, 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 제2 EPC GW-D(310)의 1번 포트에서 장애가 발생한 것으로 가정한다. 이와 같이 EPC GW-D에서 장애가 발생하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템은 다음과 같은 방법으로 장애를 해소한다.

SDN 컨트롤러(150)는 각각의 EPC GW-D로부터 장애에 관한 정보를 수집한다. 이는 전술한 바와 같이, SDN 컨트롤러(150)가 EPC GW-D로부터 오픈 플로우 상의 상태 메시지를 수신하거나, 모든 EPC GW-D의 상태를 기 설정된 간격마다 파악함으로써 장애에 관한 정보를 수집한다. 도 3b에서 SDN 컨트롤러(150)는 장애가 발생한 제2 EPC GW-D(310)로부터 상태 메시지를 수신(S340)하는 것을 예시하고 있다. EPC GW-D는 EPC GW-D의 어느 하나 이상의 포트에서 장애가 발생하는 경우, SDN 컨트롤러로 오픈 플로우 상의 상태 메시지로 포트의 상태가 변화(Port Status Change)하였음을 의미하는 메시지를 전송한다. 이와 같은 방법으로 SDN 컨트롤러(150)는 각각의 EPC GW-D로부터 장애에 관한 정보를 수집한다.

SDN 컨트롤러(150)가 어느 하나의 EPC GW-D의 포트에 장애가 발생하였음을 인지하는 경우, 오픈 플로우 상의 메시지를 이용하여 장애가 발생한 EPC GW-D에 연결된 단말들의 플로우 테이블을 업데이트함으로써 트래픽의 라우팅 경로를 재설정한다. SDN 컨트롤러(150)는 각각의 EPC GW-D로부터 장애에 관한 정보와는 별도로 트래픽에 관한 정보를 수집한다. 여기서, 트래픽에 관한 정보라 함은 GW-D의 세션수, 처리량(Throughput) 및 CPU 부하 등에 관한 GW-D의 자원 상태에 관한 정보 및 GW-D가 처리하는 트래픽의 경로에 관한 정보를 포함하는 개념이다. SDN 컨트롤러(150)가 제2 EPC GW-D의 포트에서 장애가 발생함을 인지하는 경우, 각각의 EPC GW-D로부터 수신한 트래픽에 관한 정보를 토대로 최적의 트래픽의 라우팅 경로를 파악한다. 도 3b에서 SDN 컨트롤러(150)는 제1 EPC GW-D(120), 제3 EPC GW-D 및 SDN 스위치를 거치는 라우팅 경로로 설정한 것을 예시하고 있다. 이와 같이 SDN 컨트롤러(150)가 라우팅 경로를 설정한 경우, SDN 컨트롤러(150)는 각각의 노드에 트래픽의 라우팅 경로를 변경하도록 오픈 플로우 상의 메시지를 전송한다. 이와 같이 SDN 컨트롤러(150)가 오픈 플로우 상의 메시지를 전송하며 장애가 발생한 제2 EPC GW-D에 연결된 단말들의 플로우를 변경하는 것처럼 플로우 테이블을 업데이트함으로써, 트래픽을 간단하게 제3 EPC GW-D로 포워딩할 수 있다. 여기서, 플로우 테이블을 업데이트하는 것의 의미는 EPC GW-D에 연결된 단말들 중 일부 또는 전부의 플로우를 등록, 변경 및 삭제하는 것을 의미한다.

장애가 발생한 EPC GW-D에 인접한 EPC GW-D가 복수 개 존재하는 경우, SDN 컨트롤러(150)는 트래픽에 관한 정보를 판단하여, 트래픽의 경로가 짧은지 여부, 세션 수나 처리량 등이 적은지 여부 등을 판단하여 최적의 EPC GW-D를 설정한다. SDN 컨트롤러(150)는 이와 같이 설정한 최적의 EPC GW-D와 SDN 스위치를 이용하여 장애가 발생한 EPC GW-D에 연결된 단말들의 플로우 테이블을 업데이트함으로써, 트래픽의 라우팅 경로를 재설정한다.

도 4a는 종래의 EPC 네트워크 시스템 내에서 장애가 발생하는 경우, 트래픽을 처리하는 방법을 도시한 도면이다.

SGW 1에 장애가 발생한 경우, 종래의 EPC 네트워크 시스템 내에서는 장애가 발생한 SGW의 인접한 MME나 PGW가 장애를 인식한다. MME가 SGW 1의 장애를 인식한 경우, MME와 단말은 액세스 베어러 배포(Access Bearer Release) 과정을 거치며, 도 2를 참조하여 설명한 트래픽 처리 과정을 진행한다. 즉, MME는 장애가 발생하지 않은 다른 SGW(SGW 2)로 세션 생성 요청 메시지를 전송하고(S410), SGW 2는 PGW로 베어러 수정 요청 메시지를 전송한다(S420). 이후, PGW는 베어러 수정 응답 메시지를 SGW 2로 전송하며(S430), SGW 2는 MME로 세션 생성 응답 메시지를 전송함으로써(S440), SGW 1에 등록된 단말들을 SGW 2로 접속시킨다. 예를 들어, SGW 1에 10만 개의 세션이 존재하는 경우, 각 S410 내지 S440 과정에 대해 10만 개의 트랜잭션(Transaction)이 발생하게 된다. 이와 같이, 종래의 EPC 네트워크 시스템 상에서 SGW에 장애가 발생하는 경우, 전술한 과정을 거치기 때문에 단말들의 서비스가 단절되는 시간이 증가하고, 인접 노드들의 시그널링이 증가하게 된다.

도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 장애가 발생하는 경우 트래픽을 처리하는 방법을 도시한 도면이다.

도 4b에서 예시하고 있는 것과 같이 GW-D 1에 장애가 발생한 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서는 SDN 컨트롤러에서 GW-D 1의 장애를 감지한다. SDN 컨트롤러가 GW-D 1의 장애를 감지한 경우, SDN 스위치와 트래픽에 관한 정보를 고려하여 선정한 다른 GW-D(GW-D 2)로 오픈 플로우 상의 새로운 플로우 설정 메시지를 전송(S450)함으로써, 간단히 GW-D 1의 트래픽의 라우팅 경로를 변경할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템에서는 GW에 장애가 발생하더라도, SDN 컨트롤러의 오픈 플로우 상의 메시지 전송을 이용하여 장애가 발생한 EPC GW-D에 연결된 단말들의 플로우 테이블을 업데이트함으로써, 단말, eNB 및 MME의 연동 없이도 용이하게 장애를 해소할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPC 네트워크 시스템 내에서 장애가 발생하는 경우 장애를 해소하는 방법을 도시한 순서도이다.

SDN 컨트롤러는 게이트웨이로부터 게이트웨이의 장애에 관한 정보 및 트래픽에 관한 정보를 수집한다(S510). SDN 컨트롤러는 게이트웨이의 장애에 관한 정보를 수집함에 있어, 각각의 EPC GW-D로부터 오픈 플로우(Open Flow) 상의 상태 메시지를 기 설정된 간격마다 수신하거나, SDN 컨트롤러(150)가 모든 EPC GW-D로부터 EPC GW-D의 상태를 기 설정된 간격마다 파악함으로써 수집한다.

SDN 컨트롤러는 데이터 영역 내에서 게이트웨이에 장애가 발생하였는지 여부를 파악한다(S520). SDN 컨트롤러는 전술한 과정에서 수집한 장애에 관한 정보를 이용하여, 게이트웨이에 장애가 발생하였는지 여부를 파악한다.

특정 게이트웨이에 장애가 발생한 경우, 장애가 발생한 게이트웨이에 인접한 게이트웨이들의 트래픽에 관한 정보를 파악한다(S530). SDN 컨트롤러가 특정 게이트웨이에 장애가 발생하였음을 인지한 경우, 장애가 발생한 게이트웨이에 인접한 게이트웨이들의 트래픽에 관한 정보를 파악한다. 여기서, 트래픽에 관한 정보라 함은 GW-D의 세션수, 처리량(Throughput) 및 CPU 부하 등에 관한 GW-D의 자원 상태에 관한 정보 및 GW-D가 처리하는 트래픽의 경로에 관한 정보를 포함하는 개념이다. 인접한 게이트웨이들의 트래픽에 관한 정보를 파악하여, 트래픽의 경로가 짧은지 여부, 세션 수나 처리량 등이 적은지 여부 등을 판단한다.

인접한 게이트웨이의 트래픽에 관한 정보를 기반으로 장애가 발생한 게이트웨이에 연결된 단말들의 플로우 테이블을 업데이트함으로써, 단말들의 트래픽의 라우팅 경로를 재설정한다(S540). SDN 컨트롤러는 전술한 과정상에서 판단한 최적의 인접 GW-D와 SDN 스위치를 이용하여 장애가 발생한 EPC GW-D에 연결된 단말들의 플로우 테이블을 업데이트함으로써, 장애가 발생한 GW-D의 트래픽의 라우팅 경로를 재설정한다.

도 5에서는 과정 S510 내지 과정 S540을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S510 내지 과정 S540 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, S520을 먼저 수행하고, S510을 수행해도 무방하다.

한편, 도 5에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: eNB 120, 125, 310, 315: EPC GW-D
130: EPC GW-D 140: MME
143: PCRF 146: CS
150: SDN 컨트롤러 160: 백홀 망
165: IP 백본 망 170, 173, 176: 단말
320: SDN 스위치

Claims

EPC(Evolved Packet Core) 네크워크에서 트래픽을 처리하는 방법에 있어서,
복수의 게이트웨이로부터 상기 복수의 게이트웨이의 장애에 관한 정보를 수집하는 수집과정;
상기 수집과정에서 수집한 정보를 토대로 특정 게이트웨이에 장애가 발생하였는지 여부를 판단하는 판단과정; 및
상기 판단과정에서 장애가 발생한 장애 게이트웨이가 존재한다고 판단한 경우, 상기 장애 게이트웨이에 연결된 단말들의 플로우 테이블을 업데이트함으로써 상기 장애 게이트웨이의 트래픽을 상기 인접 게이트웨이로 포워딩하는 포워딩과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 수집과정은,
각각의 게이트웨이의 장애에 관한 정보를 상기 각각의 게이트웨이로부터 오픈 플로우(Open Flow) 상의 메시지로 수신하거나, 상기 각각의 게이트웨이의 상태를 기 설정된 간격마다 파악함으로써 수집하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 수집과정은,
각각의 게이트웨이의 장애에 관한 정보와 함께 상기 각각의 게이트웨이의 트래픽 처리량(Throughput), 상기 각각의 게이트웨이에 연결된 세션의 숫자 등의 자원(Resource)의 보유 상태 및 상기 각각의 게이트웨이의 트래픽 경로 중 적어도 하나를 포함하는 상기 각각의 게이트웨이의 트래픽에 관한 정보도 추가적으로 수집하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 포워딩과정은,
상기 인접 게이트웨의 트래픽에 관한 정보를 고려하여, 상기 장애 게이트웨이의 트래픽을 포워딩할 인접 게이트웨이를 결정한 후 결정된 인접 게이트웨이로 포워딩하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 포워딩과정은,
상기 장애 게이트웨이에 인접한 인접 게이트웨이와 트래픽의 라우팅 경로를 결정하는 수단을 이용하여 상기 장애 게이트웨이에 연결된 단말들의 플로우 테이블을 업데이트함으로써 상기 장애 게이트웨이의 트래픽을 상기 인접 게이트웨이로 포워딩하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리방법.
EPC(Evolved Packet Core) 네크워크에서 트래픽을 처리하는 장치에 있어서,
복수의 게이트웨이로부터 상기 복수의 게이트웨이의 장애에 관한 정보를 수집하고,
상기 수집과정에서 수집한 정보를 토대로 특정 게이트웨이에 장애가 발생하였는지 여부를 판단하며,
상기 판단과정에서 장애가 발생한 장애 게이트웨이가 존재한다고 판단한 경우, 상기 장애 게이트웨이에 연결된 단말들의 트래픽 테이블을 업데이트함으로써 상기 장애 게이트웨이의 트래픽을 상기 인접 게이트웨이로 포워딩하는 프로세서
를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리장치.
제6항에 있어서,
상기 프로세서는,
각각의 게이트웨이의 장애에 관한 정보와 함께 상기 각각의 게이트웨이의 트래픽에 관한 정보도 추가적으로 수집하는 것을 특징으로 하는 트래픽 처리장치.