KR20190073115A - 가상 랜 게이트웨이 시스템, 제어 평면 게이트웨이의 동작 방법 및 mme의 동작 방법 - Google Patents

가상 랜 게이트웨이 시스템, 제어 평면 게이트웨이의 동작 방법 및 mme의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

가상 랜 게이트웨이 시스템, 제어 평면 게이트웨이의 동작 방법 및 MME(Mobility Management Entity)의 동작 방법이 제공된다. 이 시스템은 서로 다른 복수의 전용망에 독립적으로 연결되고, 연결된 전용망과 접속 단말 간의 사용자 데이터 전송을 제어하는 복수의 사용자 평면(User Plane) 게이트웨이, 그리고 상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이를 제어하는 하나의 제어 평면(Control Plane) 게이트웨이를 포함하고, 상기 하나의 제어 평면 게이트웨이는, 상기 접속 단말로부터 수신된 접속 요청에 따라 단말 식별 정보를 기초로 상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이 중에서 상기 접속 단말이 연결될 하나의 사용자 평면 게이트웨이를 선택하고, 선택한 하나의 사용자 평면 게이트웨이로 상기 접속 단말의 전용망 세션 생성을 요청한다

Description

가상 랜 게이트웨이 시스템, 제어 평면 게이트웨이의 동작 방법 및 MME의 동작 방법{VIRTUAL LAN GATEWAY SYSTEM, OPERATION METHOD OF CONTROL PLANE GATEWAY AND OPERATION METHOD OF MME}
본 발명은 가상 랜 게이트웨이 시스템, 제어 평면 게이트웨이의 동작 방법 및 MME의 동작 방법에 관한 것이다.
오늘날 이동통신 시스템의 발전으로 인하여 차세대 이동통신기술인 LTE(Long Term Evolution) 통신 시스템을 기반으로 한 통신 서비스가 진행되고 있다. LTE 통신 시스템은 MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving Gateway), P-GW(Packet data network Gateway)를 포함하는 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크를 포함하고 있으며, 이 EPC를 이용하여 사용자들에게 서비스를 제공하고 있다.
Private LTE(Long Term Evolution) 기술은 LTE 통신 시스템의 EPC를 통해 PDN(Packet Data Network)들을 분리한다. 예를들면, S-GW, P-GW를 PDN 별로 구비할 수 있다. 여기서, PDN은 공중망과 전용망을 포함한다. 전용망은 전용 네트워크, 사설망(Private Network), 인트라넷(Intranet), 전용 LTE망 이라고도 할 수 있다. 이러한 전용망은 특정 가입자를 대상으로 외부 접근이 제한된 이동통신 서비스를 제공한다. 공용망은 공용 네트워크, 공중망(Public Network), 인터넷(Internet), 일반 LTE망이라고도 할 수 있다. 이러한 공용망은 불특정 다수를 대상으로 이동통신 서비스를 제공한다.
도 1은 종래에 코어망 게이트웨이 구조를 도시한다.
도 1을 참조하면, S-GW와 P-GW는 모두 제어 평면(Control Plane, CP)과 사용자 평면(User Plane, UP)이 통합되어 있는 구조이다. 즉, 제어 평면(CP)과 사용자 평면(UP)가 하나의 패키지 형태로 코어망 게이트웨이에 탑재된다. 이러한 게이트웨이 구조에서는 로컬 지역(Local Area) 별로 EPC를 제공하는 경우, 고가의 코어망 장비 도입 비용으로 소규모 기업 가입자를 대상으로는 적용하기 어렵다.
또한, 확장성 측면에서도 추가 기능 및 증설시 시스템 단위 증설이 필요하며 NB(Narrow Band)-IoT(Internet of Things) 및 MME 도입 요구시 추가 장비에 따른 투자비가 증대된다는 문제가 있다.
또한, 트래픽 특정에 따른 분리없이 하나의 코어망 게이트웨이 장비에 모든 기능이 포함되어야 하기에 자원에 대한 비효율적 사용이 불가피하다.
이러한 문제를 해결하기 위해 전용망 별로 가상 랜 게이트웨이를 구축하는 방안이 제시되어 있다.
도 2는 종래에 가상 랜 게이트웨이 시스템의 한 예시이다.
도 2를 참조하면, 전용망 별로 독립된 가상 랜 게이트웨이(GW)가 구축되고, 각각의 가상 랜 게이트웨이(GW)는 코어망 장비, 즉, MME와 연결된다. 각각의 가상 랜 게이트웨이(GW)는 코어망의 S-GW, P-GW를 포함하는 개념이다.
그러나, 이러한 가상 랜 게이트웨이 역시 제어 평면(CP)과 사용자 평면(UP)이 모두 포함되므로, 고가의 장비 도입 비용으로 인한 문제는 여전히 존재한다.
도 3은 종래에 가상 랜 게이트웨이 시스템의 다른 예시이다.
도 3을 참조하면, 가상 랜 게이트웨이(GW)를 중앙 집중형으로 구축하고, 가상 랜 게이트웨이(GW)는 코어망 장비, 즉, MME와 연결된다.
이때, 단말이 개별 전용망에 접속하려면, 중앙에 위치한 가상 랜 게이트웨이(GW)를 거치도록 되어 있다. 즉, 기지국(eNB)이 중앙에 위치한 제어 평면(CP)과 사용자 평면(UP)이 모두 통합된 가상 랜 게이트웨이(GW)에 접속하여 제어 신호를 처리한 후, 트래픽 경로 역시 가상 랜 게이트웨이(GW)의 사용자 평면(UP)를 거쳐 전용망으로 설정된다. 따라서, 비효율적 데이터 경로 구성이 불가피하고 중앙 트래픽 집중에 의한 용량 증설 비용이 발생하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제어 평면(CP)과 사용자 평면(UP)이 분리된 가상 랜 게이트웨이 시스템, 제어 평면 게이트웨이의 동작 방법 및 MME의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 가상 랜 게이트웨이 시스템은 서로 다른 복수의 전용망에 독립적으로 연결되고, 연결된 전용망과 접속 단말 간의 사용자 데이터 전송을 제어하는 복수의 사용자 평면(User Plane) 게이트웨이, 그리고 상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이를 제어하는 제어 평면(Control Plane) 게이트웨이를 포함하고, 상기 제어 평면 게이트웨이는, 상기 접속 단말로부터 수신된 접속 요청에 따라 단말 식별 정보를 기초로 상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이 중에서 상기 접속 단말이 연결될 하나의 사용자 평면 게이트웨이를 선택하고, 선택한 하나의 사용자 평면 게이트웨이로 상기 접속 단말의 전용망 세션 생성을 요청한다.
상기 제어 평면 게이트웨이는, MME(Mobility Management Entity)와 연동하는 인터페이스를 포함하고, 상기 인터페이스를 통하여 상기 접속 단말의 베어러 정보를 수신하며, 상기 베어러 정보를 기초로 상기 전용망 세션 생성을 요청할 수 있다.
상기 MME는, 공중망 서비스를 제공하는 레거시(Legacy) 코어 시스템과 연결되고, 상기 접속 단말의 단말 식별 정보를 기초로 상기 접속 단말의 베어러 정보를 상기 코어 시스템으로 전송할지 또는 상기 하나의 제어 평면 게이트웨이로 전송할지 결정할 수 있다.
상기 단말 식별 정보는, 상기 접속 요청에 포함된 APN(Access Point Name), IMSI(International Mobile Subscriber Identity), 상기 접속 단말이 연결된 기지국의 IP 주소 및 상기 접속 단말에 할당된 IP 주소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제어 평면 게이트웨이는, 통신 국사에 설치되고, 상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이는, 상기 제어 평면 게이트웨이와 물리적으로 분리되어 서비스 대상 지역에 설치될 수 있다.
상기 제어 평면 게이트웨이는, MME(Mobility Management Entity) 및 상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이와 각각 GTP(General Packet Radio Service Tunneling Protocol)-C 인터페이스를 통해 연결되고, 상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이는, 상기 접속 단말이 연결되는 기지국과 GTP-U 인터페이스를 통해 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제어 평면 게이트웨이의 동작 방법은 제어 평면(Control Plane) 게이트웨이의 동작 방법으로서, 서로 다른 복수의 전용망에 독립적으로 연결되고, 연결된 전용망과 접속 단말 간의 사용자 데이터 전송을 제어하는 복수의 사용자 평면(User Plane) 게이트웨이 중에서 접속 단말이 접속할 하나의 사용자 평면 게이트웨이를 상기 접속 단말의 단말 식별 정보를 기초로 선택하는 단계, 그리고 선택한 하나의 사용자 평면 게이트웨이로 상기 접속 단말의 전용망 세션 생성 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 전용망 세션은, 상기 접속 단말과 상기 선택한 하나의 사용자 평면 게이트웨이 간에 연결되어 사용자 데이터가 송수신된다.
상기 선택하는 단계 이전에, 레거시(Legacy) 코어 시스템에 연결된 MME(Mobility Management Entity)로부터 상기 접속 단말의 베어러 설정 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 전용망 세션 생성 요청 메시지는, 상기 베어러 설정 메시지의 베어러 정보를 기초로 생성될 수 있다.
상기 선택하는 단계 이전에, 레거시(Legacy) 코어 시스템에 연결된 MME(Mobility Management Entity)로부터 유휴(Idle) 상태에 진입한 접속 단말의 접속 요청에 따른 베어러 수정 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 선택하는 단계는, 상기 접속 단말에 할당된 전용망 IP 주소를 기초로 상기 접속 단말이 접속할 사용자 평면 게이트웨이를 선택할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, MME(Mobility Management Entity)의 동작 방법은 접속 단말로부터 접속 요청을 수신하는 단계, 상기 접속 단말의 단말 식별 정보를 기초로 레거시(Legacy) 코어 시스템과 제어 평면(Control Plane) 게이트웨이 중에서 상기 접속 단말의 베어러 설정 메시지 전송 대상을 결정하는 단계, 그리고 상기 결정에 따라 상기 레거시 코어 시스템 또는 상기 제어 평면 게이트웨이에게 상기 접속 단말의 베어러 설정 메시지를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 베어러 설정 메시지는, 상기 제어 평면 게이트웨이로부터 상기 제어 평면 게이트웨이에 의해 선택된 사용자 평면 게이트웨이로 전달되어, 상기 사용자 평면 게이트웨이에게 전용망과 상기 접속 단말 간의 사용자 데이터 전송을 위한 세션 생성을 요청하는 메시지이다.
상기 결정하는 단계는, 상기 접속 요청에 포함된 APN(Access Point Name), IMSI(International Mobile Subscriber Identity), 상기 접속 단말이 연결된 기지국의 IP 주소 및 유휴상태에 있는 단말의 IP 주소 중 적어도 하나를 기초로 상기 레거시 코어 시스템과 제어 평면 게이트웨이 중에서 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제어 평면(CP) 게이트웨이를 전용망에 관계없이 공용화함으로써, 비용 효율적으로 전용망 시스템을 구축할 수 있고, 편리하고 안정적인 전용망 접속이 가능하게 되고, 망분리를 통한 보안 강화의 효과가 있다.
또한, 트래픽 구분으로 LTE 트래픽에 대한 효율적 처리가 가능하며, 투자비용 감소의 효과를 가진다.
도 1은 종래에 게이트웨이 구조를 도시한다.
도 2는 종래에 가상 랜 게이트웨이 시스템의 한 예시이다.
도 3은 종래에 가상 랜 게이트웨이 시스템의 다른 예시이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가상 랜 게이트웨이 시스템이 적용된 네트워크 환경을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시그널링 경로와 트래픽 경로를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통신 프로토콜 구조를 도시한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 전용망 세션 생성 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전용망 세션 생성 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 하드웨어 블록도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 서버 장치의 하드웨어 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"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", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 "전송 또는 제공"은 직접적인 전송 또는 제공하는 것 뿐만 아니라 다른 장치를 통해 또는 우회 경로를 이용하여 간접적으로 전송 또는 제공도 포함할 수 있다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 단말(Terminal)은 사용자 기기로서, 디바이스(Device), UE(User Equipment), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등의 용어로 언급될 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서 전용망은 전용 네트워크, 사설망(Private Network), 인트라넷(Intranet), 전용 LTE망 이라고도 할 수 있다. 이러한 전용망은 특정 가입자를 대상으로 외부 접근이 제한된 이동통신 서비스를 제공한다. 공용망은 공용 네트워크, 공중망(Public Network), 인터넷(Internet), 일반 LTE망이라고도 할 수 있다. 이러한 공용망은 불특정 다수를 대상으로 이동통신 서비스를 제공한다.
LTE의 하이 레벨 아키텍처는 3개의 주요 구성 요소들을 포함하는데, 단말(UE), E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) 및 EPC를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 여기서, EPS(Evolved Packet System)는 E-UTRAN 및 EPC를 지칭한다.
EPC는 MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving Gateway), P-GW(Packet data network Gateway)를 포함하며, LTE 통신 시스템에서 사용되는 통신 기술, 네트워크 장치 구성 들의 개념이 본 발명의 실시예에서 참조될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가상 랜 게이트웨이 시스템이 적용된 네트워크 환경을 도시하고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시그널링 경로와 트래픽 경로를 설명하는 도면이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 단말(101)은 기지국(103) 및 레거시(Legacy) EPC(105)를 통해 인터넷(107)에 접속한다. 레거시 EPC(105)는 불특정 다수를 대상으로 이동통신 서비스를 제공하는 코어망으로서, 레거시 MME(109), 레거시 S-GW(111) 및 레거시 P-GW(113)를 포함한다.
단말(101)은 태블릿 PC(Tablet PC), 랩톱(Laptop), 개인용 컴퓨터(PC, Personal Computer), 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP, Portable Multimedia Player), 무선통신 단말장치(Wireless Communication Terminal), 스마트폰(SmartPhone) 및 이동통신 단말장치(Mobile Communication Terminal) 등 다양한 디지털 기기 중 어느 하나일 수 있다.
단말(101)은 기지국(103)을 통해 가상 랜(Virtual LAN, VLAN) 게이트웨이 시스템(115)에 접속한다. 이때, 기지국(103)은 특정 서비스 영역 또는 존(Zone)에 설치된 기지국일 수 있다.
이때, 가상 랜(VLAN) 게이트웨의 제어 평면(Control Plane, CP)과 사용자 평면(User Plane, UP)을 분리하여 위치시킨다. 즉, 가상 랜(VLAN) 게이트웨이 시스템은 하나의 제어 평면(CP) 게이트웨이(117)와 복수(n)의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)를 포함한다.
제어 평면(CP) 게이트웨이(117)는 제어 평면(CP) 기능을 담당하고 시그널링을 처리한다. 여기서, 제어 평면(CP)은 무선 네트워크를 통해 사용자 데이터에 대한 네트워크 자원 관리를 결정하도록 구성된다. 제어 평면(CP)의 기능은 세션 관리(Session Management), 이동성 관리(Mobility Management), 베어러 관리, QoS(Quality of Service) 관리 등 사용자 서비스와 네트워크 상태를 고려하여 사용자 평면(UP)에서 사용될 트래픽 전송 파라미터를 최종적으로 결정한다.
복수(n)의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)는 사용자 평면(UP) 기능을 담당한다. 여기서, 사용자 평면(UP)은 토폴로지로 배치되고 트래픽 관리 결정에 따라 사용자 데이터를 전달하도록 구성된다.
복수(n)의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)는 서로 다른 복수의 전용망(125, 127 129)에 독립적으로 연결되고, 연결된 전용망(125, 127, 129)과 단말(101) 간의 사용자 데이터 전송을 제어한다. 사용자 평면(UP)의 기능은 제어 평면(CP)에 의해 결정된 파라미터를 적용하여 실제 사용자 데이터를 처리, 예컨대, 다른 노드로 전송, 폐기, 또는 버퍼링, 패킷 전송, 사용자 패킷의 터널 인캡슐레이션(Encapsulation)과 디캡슐레이션(Decapsulation) 또는 QoS(Quality of Service) 보증의 실행 등의 기능을 포함한다.
사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)는 개별적인 전용망(125, 127, 129)에 연결되어 구축된다. 이때, 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)는 논리적 단위 또는 물리적 단위로 구성될 수 있다. 예를들면, 기업 전용 서비스를 위한 기업 가입자 단위로 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)가 구축될 수 있다.
제어 평면(CP) 게이트웨이(117)와 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)는 물리적으로 분리된다. 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)는 전용망 서비스 대상 지역에 설치되고, 제어 평면(CP) 게이트웨이(117)는 중앙에 위치한 통신 국사에 설치될 수 있다.
이처럼, 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)만 전진 배치하고 중앙에 하나의 제어 평면(CP) 게이트웨이(117)만 구축함으로써, 비용 효율적으로 최단 데이터 경로 서비스를 제공할 수 있다. 그리고 증설 및 장비 도입에 따른 비용 절감이 가능하게 된다.
이때, 제어 평면(CP) 게이트웨이(117)는 단말(101)을 식별하고, 단말 식별 정보를 기초로 단말(101)이 접속할 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)를 선택한다.
단말(101)을 식별하는 방식으로는 APN(Access Point Name), IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 및 기지국(103)의 IP 주소 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
또한, 유휴 상태(Idle Mode)에 있는 단말(101)이 재접속하거나 또는 단말(101) 위치 변경하는 경우, 단말(101)을 식별하는 방식은 단말(101)에 할당된 IP 주소가 추가로 이용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 임의의 기지국(103)에 전용망 A 단말(131), 전용망 B 단말(133) 및 레거시 단말(135)이 접속한 경우를 가정한다.
전용망 A 단말(131)은 전용망 A(125)에 접속할 수 있는 권한이 있는 가입자 단말이다.
전용망 B 단말(133)은 전용망 B(127)에 접속할 수 있는 권한이 있는 가입자 단말이다.
전용망 A 단말(131) - 기지국(103) - MME(109) - 제어 평면(CP) 게이트웨이(117) - 사용자 평면 게이트웨이A(119)는 전용망 시그널링 경로를 형성한다. 전용망 A 단말(131) - 기지국(103) - 사용자 평면 게이트웨이 A(119)는 전용망 트래픽 경로를 형성한다. 이와 같이, 시그널링이 완료되어 세션이 연결되면, 전용망 A 단말(131)은 기지국(103)을 통해 사용자 평면 게이트웨이A(119)에 직접 연결되어 전용망 A(125)와 데이터를 송수신한다.
전용망 B 단말(133) - 기지국(103) - MME(109) - 제어 평면(CP) 게이트웨이(117) - 사용자 평면 게이트웨이B(121)는 전용망 시그널링 경로를 형성한다. 전용망 B 단말(133) - 기지국(103) - 사용자 평면 게이트웨이 B(121)는 전용망 트래픽 경로를 형성한다. 이와 같이, 시그널링이 완료되어 세션이 연결되면, 전용망 B 단말(133)은 기지국(103)을 통해 사용자 평면 게이트웨이B(121)에 직접 연결되어 전용망 B(127)와 데이터를 송수신한다.
이처럼, 전용망 A 단말(131)과 전용망 B 단말(133)은 제어 평면(CP) 게이트웨이(117)를 통하여 시그널링 절차를 완료한 후에는 각각 독립된 사용자 평면 게이트웨이(119, 121)를 통해 트래픽 경로를 형성한다.
또한, 임의의 기지국(103)에 레거시 단말(135)이 접속한 경우, 레거시 단말(135) - 기지국(103) - MME(109) - S-GW(111) - P-GW(113)는 레거시 시그널링 경로를 형성한다. 레거시 단말(135) - 기지국(103) - S-GW(111) - P-GW(113)는 레거시 트래픽 경로를 형성한다.
이때, MME(109)는 접속을 요청한 단말(101) 유형을 식별하여, 단말(101)이 전용망 B 단말(133)로 판단되면, 제어 평면(CP) 게이트웨이(117)에게 단말(101)의 전용망 세션 생성을 요청한다. 반면, 단말(101)이 레거시 단말(135)로 판단되면, S-GW(111), P-GW(113)에게 단말(101)의 전용망 세션 생성을 요청한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통신 프로토콜 구조를 도시한다.
도 6을 참조하면, 기지국(103)은 단말(101)에게 제어 평면(CP)과 사용자 평면(UP)에게 제공한다. 제어 평면(CP)는 제어 신호를 전송하기 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 사용자 평면(UP)은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택이다.
기지국(103)과 MME(109)간의 제어 신호는 S1AP(S1 Application Protocol)로서 규정되어 있는 프로토콜을 사용하여 송수신된다.
제어 평면(CP) 게이트웨이(117)와, MME(109) 간의 제어 신호는 GTP(General Packet Radio Service Tunneling Protocol)-C 프로토콜을 사용하여 송수신된다.
기지국(103)과 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123) 간의 사용자 데이터는 GTP-U 프토콜을 사용하여 송수신된다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 전용망 세션 생성 과정을 나타낸 흐름도로서, 초기 접속 절차의 예시이다.
도 7을 참조하면, 단말(101)은 기지국(103)에게 접속 요청을 전송한다(S101).
기지국(103)은 MME(109)에게 접속 요청을 전달한다(S103).
MME(109)는 접속 요청으로부터 추출한 APN, IMSI와, 기지국(103)의 IP 중에서 적어도 하나를 기초로 단말(101)을 식별한다(S105). 이때, 단말(101)이 전용망 접속 단말인지 또는 레거시 단말인지를 식별할 수 있다.
MME(109)는 단말(101)의 식별 결과, 전용망 접속이 필요한 단말인지 판단(S107)하여, 전용망 접속이 필요한 단말이 아니라면, 즉, 레거시 단말로 판단되면, S-GW(111)에게 단말(101)의 공중망 세션 생성을 요청하는 베어러 설정 메시지(Create Bearer Request)를 전송한다(S109).
MME(109)는 단말(101)의 식별 결과, 전용망 접속이 필요한 단말로 판단되면, 제어 평면(CP) 게이트웨이(117)에게 단말(101)의 전용망 세션 생성을 요청하는 베어러 설정 메시지를 전송한다(S111).
제어 평면(CP) 게이트웨이(117)는 베어러 설정 메시지로부터 확인한 단말(101)의 APN, IMSI, 기지국(103)의 IP 주소 중 적어도 하나를 기초로 복수의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123) 중에서 단말(101)이 접속할 하나의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)를 선택한다(S113).
제어 평면(CP) 게이트웨이(117)는 선택한 하나의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)에게 베어러 설정 메시지를 전송한다(S115).
선택한 하나의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)는 단말(101)에게 전용망 IP 주소를 할당(S117)하고, 할당 정보를 포함하는 접속 응답을 단말(101)에게 전송한다(S119).
그러면, 단말(101)은 접속 응답을 전송한 하나의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)와 전용망 세션으로 연결되어, 데이터를 송수신한다(S121).
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전용망 세션 생성 과정을 나타낸 흐름도로서, 재접속 절차 또는 위치 갱신 절차의 예시이다.
도 8을 참조하면, 단말(101)은 유휴모드(Idle Mode) 상태에서 네트워크 연결을 재시작하거나 또는 단말(101)의 위치가 변경되는 경우인지 판단한다(S201).
유휴모드에서 재접속하는 경우, 단말(101)은 기지국(103)을 통해 MME(109)에게 재접속 요청을 전송한다(S203, S205).
단말(101)의 위치가 변경되는 경우, 단말(101)은 기지국(103)을 통해 MME(109)에게 변경된 위치에 대한 TAU(Tracking Area Update) 요청을 전송한다(S207, S209).
MME(109)는 재접속 요청 또는 TAU 요청으로부터 확인한 APN, IMSI와, 기지국(103)의 IP 주소, 단말(101)에 할당된 IP 주소 중에서 적어도 하나를 기초로 단말(101)을 식별한다(S211). 이때, 단말(101)이 전용망 접속 단말인지 또는 레거시 단말인지를 식별할 수 있다(S213).
MME(109)는 단말(101)에 할당된 IP 주소가 전용망 IP 대역이거나 또는 공중망 IP대역이 아니라면, 단말(101)을 전용망 접속 단말로 판단할 수 있다. 마찬가지로, 단말(101)에 할당된 IP 주소가 공중망 IP 대역이라면, 단말(101)을 레거시 단말로 판단할 수 있다.
MME(109)는 단말(101)의 식별 결과, 레거시 단말로 판단되면, S-GW(111)에게 단말(101)의 세션 수정을 요청하는 베어러 변경 메시지(modify bearer request)를 전송한다(S215).
MME(109)는 단말(101)의 식별 결과, 전용망 접속이 필요한 단말로 판단되면, 제어 평면(CP) 게이트웨이(117)에게 단말(101)의 전용망 세션 수정을 요청하는 베어러 변경 메시지를 전송한다(S217).
제어 평면(CP) 게이트웨이(117)는 베어러 변경 메시지로부터 확인한 단말(101)의 APN, IMSI, 기지국(103)의 IP 주소, 단말(101)의 IP 주소 중 적어도 하나를 기초로 복수의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123) 중에서 단말(101)이 재접속하거나 또는 변경 접속할 하나의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)를 선택한다(S219).
제어 평면(CP) 게이트웨이(117)는 선택한 하나의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)에게 베어러 변경 메시지를 전송한다(S221).
선택한 하나의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)는 재접속 응답 또는 TAU 응답을 단말(101)에게 전송한다(S223). 이때, 재접속 응답 또는 TAU 응답은 변경된 베어러 정보에 따른 트래픽 제어 정보를 포함할 수 있다.
그러면, 단말(101)은 재접속 응답 또는 TAU 응답을 전송한 하나의 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123)와 전용망 세션으로 연결되어, 데이터를 송수신한다(S225).
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 하드웨어 블록도로서, 도 1 ~ 도 8에서 설명한 단말(101)의 하드웨어 구성을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 단말(200)은 통신 장치(201), 메모리 장치(203), 디스플레이(205), 입력 장치(207) 및 적어도 하나의 프로세서(209) 등을 포함하는 하드웨어로 구성되고, 지정된 장소에 하드웨어와 결합되어 실행되는 프로그램이 저장된다. 하드웨어는 도 1 내지 도 8에서 설명한 실시예들에 따른 구성 및/또는 방법을 실행할 수 있는 구성과 성능을 가진다. 이때, 디스플레이(205)와 입력 장치(207)는 하나의 장치로 구현될 수 있다. 프로그램은 하드웨어는 도 1 내지 도 8에서 설명한 실시예들에 따른 구성 및/또는 방법을 실행할 수 있는 명령어(instructions)들을 포함하고, 메모리 장치(203) 및 프로세서(209) 등의 하드웨어와 결합하여 본 발명을 구현한다.
또한, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 서버 장치의 하드웨어 블록도로서, 도 1 ~ 도 8에서 설명한 MME(109), 제어 평면(CP) 게이트웨이(117), 사용자 평면(UP) 게이트웨이(119, 121, 123) 각각의 하드웨어 구성을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 서버 장치(300)는 통신 장치(301), 메모리(303), 저장 장치(305) 및 적어도 하나의 프로세서(307)를 포함한다.
통신 장치(301)는 적어도 하나의 프로세서(307)와 연결되어, 네트워크를 통해 트래픽을 송신 및/또는 수신한다. 메모리(303)는 적어도 하나의 프로세서(307)와 연결되어, 도 1 내지 도 8에서 설명한 실시예들에 따른 구성 및/또는 방법을 실행하게 하는 명령어들을 포함하는 프로그램을 저장한다. 프로그램은 메모리(303) 및 적어도 하나의 프로세서(307) 등의 하드웨어와 결합하여 본 발명을 구현한다.
저장 장치(305)는 서버 장치의 운용에 필요한 정보를 포함한다. 프로세서(307)는 메모리(303), 저장 장치(305) 등의 하드웨어와 결합하여 본 발명을 실행한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

  1. 서로 다른 복수의 전용망에 독립적으로 연결되고, 연결된 전용망과 접속 단말 간의 사용자 데이터 전송을 제어하는 복수의 사용자 평면(User Plane) 게이트웨이, 그리고
    상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이를 제어하는 제어 평면(Control Plane) 게이트웨이를 포함하고,
    상기 제어 평면 게이트웨이는,
    상기 접속 단말로부터 수신된 접속 요청에 따라 단말 식별 정보를 기초로 상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이 중에서 상기 접속 단말이 연결될 하나의 사용자 평면 게이트웨이를 선택하고, 선택한 하나의 사용자 평면 게이트웨이로 상기 접속 단말의 전용망 세션 생성을 요청하는, 가상 랜 게이트웨이 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 제어 평면 게이트웨이는,
    MME(Mobility Management Entity)와 연동하는 인터페이스를 포함하고, 상기 인터페이스를 통하여 상기 접속 단말의 베어러 정보를 수신하며, 상기 베어러 정보를 기초로 상기 전용망 세션 생성을 요청하는, 가상 랜 게이트웨이 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 MME는,
    공중망 서비스를 제공하는 레거시(Legacy) 코어 시스템과 연결되고, 상기 접속 단말의 단말 식별 정보를 기초로 상기 접속 단말의 베어러 정보를 상기 코어 시스템으로 전송할지 또는 상기 하나의 제어 평면 게이트웨이로 전송할지 결정하는, 가상 랜 게이트웨이 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 단말 식별 정보는,
    상기 접속 요청에 포함된 APN(Access Point Name), IMSI(International Mobile Subscriber Identity), 상기 접속 단말이 연결된 기지국의 IP 주소 및 상기 접속 단말에 할당된 IP 주소 중 적어도 하나를 포함하는, 가상 랜 게이트웨이 시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 제어 평면 게이트웨이는,
    통신 국사에 설치되고,
    상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이는,
    상기 제어 평면 게이트웨이와 물리적으로 분리되어 서비스 대상 지역에 설치되는, 가상 랜 게이트웨이 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 제어 평면 게이트웨이는,
    MME(Mobility Management Entity) 및 상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이와 각각 GTP(General Packet Radio Service Tunneling Protocol)-C 인터페이스를 통해 연결되고,
    상기 복수의 사용자 평면 게이트웨이는,
    상기 접속 단말이 연결되는 기지국과 GTP-U 인터페이스를 통해 연결되는, 가상 랜 게이트웨이 시스템.
  7. 제어 평면(Control Plane) 게이트웨이의 동작 방법으로서,
    서로 다른 복수의 전용망에 독립적으로 연결되고, 연결된 전용망과 접속 단말 간의 사용자 데이터 전송을 제어하는 복수의 사용자 평면(User Plane) 게이트웨이 중에서 접속 단말이 접속할 하나의 사용자 평면 게이트웨이를 상기 접속 단말의 단말 식별 정보를 기초로 선택하는 단계, 그리고
    선택한 하나의 사용자 평면 게이트웨이로 상기 접속 단말의 전용망 세션 생성 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 전용망 세션은,
    상기 접속 단말과 상기 선택한 하나의 사용자 평면 게이트웨이 간에 연결되어 사용자 데이터가 송수신되는, 제어 평면 게이트웨이의 동작 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 선택하는 단계 이전에,
    레거시(Legacy) 코어 시스템에 연결된 MME(Mobility Management Entity)로부터 상기 접속 단말의 베어러 설정 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 전용망 세션 생성 요청 메시지는,
    상기 베어러 설정 메시지의 베어러 정보를 기초로 생성되는, 제어 평면 게이트웨이의 동작 방법.
  9. 제7항에서,
    상기 선택하는 단계 이전에,
    레거시(Legacy) 코어 시스템에 연결된 MME(Mobility Management Entity)로부터 유휴(Idle) 상태에 진입한 접속 단말의 접속 요청에 따른 베어러 수정 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 접속 단말에 할당된 전용망 IP 주소를 기초로 상기 접속 단말이 접속할 사용자 평면 게이트웨이를 선택하는, 제어 평면 게이트웨이의 동작 방법.
  10. MME(Mobility Management Entity)의 동작 방법으로서,
    접속 단말로부터 접속 요청을 수신하는 단계,
    상기 접속 단말의 단말 식별 정보를 기초로 레거시(Legacy) 코어 시스템과 제어 평면(Control Plane) 게이트웨이 중에서 상기 접속 단말의 베어러 설정 메시지 전송 대상을 결정하는 단계, 그리고
    상기 결정에 따라 상기 레거시 코어 시스템 또는 상기 제어 평면 게이트웨이에게 상기 접속 단말의 베어러 설정 메시지를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 베어러 설정 메시지는,
    상기 제어 평면 게이트웨이로부터 상기 제어 평면 게이트웨이에 의해 선택된 사용자 평면 게이트웨이로 전달되어, 상기 사용자 평면 게이트웨이에게 전용망과 상기 접속 단말 간의 사용자 데이터 전송을 위한 세션 생성을 요청하는 메시지인, MME의 동작 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 접속 요청에 포함된 APN(Access Point Name), IMSI(International Mobile Subscriber Identity), 상기 접속 단말이 연결된 기지국의 IP 주소 및 유휴상태에 있는 단말의 IP 주소 중 적어도 하나를 기초로 상기 레거시 코어 시스템과 제어 평면 게이트웨이 중에서 선택하는, MME의 동작 방법.
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