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KR102219415B1 - Lte 망에서 최적 데이터 경로를 위한 mme와 로컬 서버, 이들 간 인터페이스 및 데이터 송수신 방법 - Google Patents

Lte 망에서 최적 데이터 경로를 위한 mme와 로컬 서버, 이들 간 인터페이스 및 데이터 송수신 방법 Download PDF

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KR102219415B1
KR102219415B1 KR1020140006508A KR20140006508A KR102219415B1 KR 102219415 B1 KR102219415 B1 KR 102219415B1 KR 1020140006508 A KR1020140006508 A KR 1020140006508A KR 20140006508 A KR20140006508 A KR 20140006508A KR 102219415 B1 KR102219415 B1 KR 102219415B1
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gateway
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이진성
권기석
박중신
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삼성전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 LTE 망에서 최적 데이터 경로를 위한 MME와 로컬 서버, 이들 간 인터페이스 및 데이터 송수신 방법에 관한 것이다.
이에 따른 본 발명은, 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하는 MME(mobility management entity)의 통신 방법으로, 상기 단말의 데이터 송수신 중 소스 게이트웨이로부터 타겟 게이트웨이로 핸드오버가 감지되면, 상기 단말과 서버 간 세션 정보를 획득하는 단계 및 상기 세션 정보가 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버에 대한 세션 정보이면, 상기 로컬 서버와의 인터페이스를 통하여 상기 로컬 서버로 터널 설정 명령을 전송하는 단계를 포함하되, 상기 터널 설정 명령은, 상기 로컬 서버가 상기 데이터를 상기 타겟 게이트웨이로 전송하도록, 상기 로컬 서버와 상기 타겟 게이트웨이 간 터널을 설정하기 위한 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

Description

LTE 망에서 최적 데이터 경로를 위한 MME와 로컬 서버, 이들 간 인터페이스 및 데이터 송수신 방법{MME, Local Server, MME-Local Server interface and Data Transmission Method for Optimized Data Path in LTE Network}
본 발명은 LTE 망에서 최적 데이터 경로를 위한 MME와 로컬 서버, 이들 간 인터페이스 및 데이터 송수신 방법에 관한 것이다.
3GPP Release 10의 work item인 LIPA(Local IP Access)와 SIPTO(Selected IP Traffic Offload)는 가정 망(home network) 또는 기업 망(enterprise network)(또는 이동통신 사업자와 제휴를 맺은 제 3의 사업자 (예를 들면, content provider 또는 Internet service provider)가 설치한 망) 내에 펨토 셀 기지국(Home (e)Node B; H(e)NB)을 설치하고, 펨토 셀을 통해 접속된 단말의 트래픽이 이동통신 사업자 망인 코어 망으로 전달되지 않고, 직접 local gateway (L-GW)를 통해 집안의 다른 기기들 또는 기업 망으로 전달될 수 있도록 한다.
도 1은 H(e)NB와 L-GW가 결합된 LIPA 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, H(e)NB에 접속한 단말(UE)은 S-GW 및 PDN GW를 거쳐서 외부 인터넷에 접속하거나, L-GW를 통하여 로컬 네트워크에 접속할 수 있다. L-GW는 로컬 네트워크와 연결 가능한 인터페이스를 보유하고 있으며, 인터넷과 연결되는 코어 망의 트래픽을 줄이기 위하여 단말에 인접하게 사업자에 의하여 설치된다.
도 1에 도시된 무선 네트워크 구조에서는 단말이 H(e)NB의 서비스 영역을 벗어나면 세션의 연속성 (session continuity)을 보장받지 못한다. 즉, 단말이 H(e)NB의 서비스 영역을 벗어나면, 이전에 로컬 네트워크와 연결되어 있던 세션이 종료되고 새로운 세션을 연결해야 하므로 세션의 연속성이 보장되지 못한다. 이를 해결하기 위해서 단말이 H(e)NB 간을 이동하더라도 H(e)NB 간에 이동성을 지원하는 방법이 필요하게 되었다.
3GPP Release 11 새로운 work item에서는, 로컬 네트워크상에서 세션의 연속성뿐만 아니라, 매크로 네트워크상에서 고려되었던 트래픽 오프로드 기능을 로컬 네트워크에서도 제공하기 위하여 LIMONET (LIPA mobility and SIPTO at the local network)가 제안되었다. LIMONET에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 단말의 이동성을 보장하기 위해 L-GW와 H(e)NB가 분리되어 독자적으로 구성된다. 이에 따라 단말은, 하나의 L-GW에 연결된 다수의 H(e)NB 간에 핸드오버를 수행할 수 있다.
다만, LIMONET의 경우, 하나의 L-GW에 연결된 H(e)NB 간 핸드오버만이 가능할 뿐, L-GW 간 핸드오버 시에는 세션의 연속성을 지원하지 못한다. 단말이 이동해서 서로 다른 L-GW에 연결된 H(e)NB 간에 핸드오버를 수행하게 되면 이전에 연결된 세션은 끊어지고 새롭게 세션 설정을 다시 진행해야 한다. 단말의 이동은 L-GW의 위치와 무관하게 일어나므로 L-GW의 변경을 요구하는 H(e)NB 간의 핸드오버가 빈번하게 일어나고, 핸드오버시의 세션 단절 (session breakage)은 L-GW의 서비스 영역(coverage)의 크기와 관계없이 중대한 문제를 야기할 수 있다.
따라서, 세션의 연속성이 보장되면서, 단말의 이동이 자유로운 개선된 LIMONET 기능이 제공되어야 한다.
CDN(Content delivery network)은 인터넷 백본(Backbone) 망의 트래픽 오프로드 (traffic offload)와 빠른 응답시간(response time) 제공을 목적으로 제안된 효율적인 콘텐츠 전달 망이다. 도 3을 참조하면, 기본적으로, 단말이 특정 콘텐츠 서버(예를 들어, YouTube)에 접속할 때, 단말은 특정 콘텐츠 서버로부터 콘텐츠의 URL (uniform resource locator)을 포함한 페이지 정보를 획득하게 된다(301). 이때, 사용자가 페이지 내의 특정 콘텐츠를 클릭하면(303), 단말은 선택된 콘텐츠의 URL에 있는 도메인 네임 (domain name)에 대한 IP 주소를 DNS (domain name system) 서버에게 요청한다(305). DNS 서버는 단말에 가장 가까운 CDN 서버의 IP 주소를 제공하고, 단말은 가장 가까운 CDN 서버와 세션을 설정한 후에(307), CDN 서버로부터 선택된 콘텐츠를 다운로드 할 수 있게 된다(309). 특히, 최근에는 CDN 서비스 제공 업체 (e.g., Akamai)가 전 세계 대표 이동통신 사업자 (e.g., AT&T, Orange telecom 및 KT 등)와 전략적 파트너 십을 맺고, 이동통신 사업자의 이동통신망 내에 CDN 서버를 도입하려는 움직임이 시작되고 있다. 따라서, 5G 기술이 상용화될 미래에는 콘텐츠 서버와 이동통신망이 현재보다 훨씬 더 긴밀하게 연결되어 사용될 가능성이 클 것이다.
한편, 이동통신 사업자는 CDN 서비스를 사용자에게 직접 제공하기 위해 캐시 (cache) 기능이 들어간 기지국을 구현하는 새로운 시도를 준비 중에 있다. 기지국이 캐시 기능을 수행하는 경우, 기지국은 직접 파일의 읽기/쓰기 기능을 수행하게 된다. 기지국에 읽기/쓰기 등의 부하가 큰 작업을 병행하는 것은 기지국에 큰 부담을 야기할 수 있다. 따라서, CDN 뿐 아니라 파일 공유 및 클라우드 서비스와 같은 범용 서비스의 제공을 위해 효율적인 서버 운영이 필요하게 된다.
본 발명은 단말이 L-GW 간 핸드오버 시 세션의 연속성을 보장하고 트래픽을 오프로딩하기 위하여 로컬 서버라는 새로운 network entity를 도입하고, 단말과 로컬 서버 간의 최적 데이터 전송 경로 설정을 위하여 MME와 로컬 서버 및 L-GW와 로컬 서버 간 인터페이스를 정의한다.
본 발명에 따른 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하는 MME(mobility management entity)의 통신 방법은, 상기 단말의 데이터 송수신 중 소스 게이트웨이로부터 타겟 게이트웨이로 핸드오버가 감지되면, 상기 단말과 서버 간 세션 정보를 획득하는 단계 및 상기 세션 정보가 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버에 대한 세션 정보이면, 상기 로컬 서버와의 인터페이스를 통하여 상기 로컬 서버로 터널 설정 명령을 전송하는 단계를 포함하되, 상기 터널 설정 명령은, 상기 로컬 서버가 상기 데이터를 상기 타겟 게이트웨이로 전송하도록, 상기 로컬 서버와 상기 타겟 게이트웨이 간 터널을 설정하기 위한 명령을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하는 소스 게이트웨이의 통신 방법은, 상기 단말이 서버와 송수신하는 데이터를 분석하는 단계, 상기 분석 결과 상기 단말이 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버와 데이터를 송수신하는 것이 감지되면, 상기 단말 및 상기 로컬 서버 간 세션 정보를 관리하는 단계 및 상기 세션 정보를 상기 MME(mobility management entity)로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하고 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버의 통신 방법은, 상기 단말과 데이터 송수신 중, 소스 게이트웨이로부터 타겟 게이트웨이로 핸드오버에 의해 MME (mobility management entity)와의 인터페이스를 통하여 상기 MME 로부터 터널 설정 명령을 수신하는 단계, 상기 타겟 게이트웨이와의 인터페이스를 통하여 상기 타겟 게이트웨이와 터널을 설정하는 단계 및 상기 터널을 통하여 상기 단말을 위한 데이터를 상기 타겟 게이트웨이로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하는 MME(mobility management entity)는, 데이터 통신을 수행하는 통신부 및 상기 단말의 데이터 송수신 중 소스 게이트웨이로부터 타겟 게이트웨이로 핸드오버가 감지되면, 상기 단말과 서버 간 세션 정보를 획득하고, 상기 세션 정보가 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버에 대한 세션 정보이면, 상기 로컬 서버와의 인터페이스를 통하여 상기 로컬 서버로 터널 설정 명령을 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 터널 설정 명령은, 상기 로컬 서버가 상기 데이터를 상기 타겟 게이트웨이로 전송하도록, 상기 로컬 서버와 상기 타겟 게이트웨이 간 터널을 설정하기 위한 명령을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하는 소스 게이트웨이로, 데이터 통신을 수행하는 통신부 및 상기 단말이 서버와 송수신하는 데이터를 분석하고, 상기 분석 결과 상기 단말이 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버와 데이터를 송수신하는 것이 감지되면, 상기 단말 및 상기 로컬 서버 간 세션 정보를 관리하고, 상기 세션 정보를 상기 MME(mobility management entity)로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하고 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버로, 데이터 통신을 수행하는 통신부 및 상기 단말과 데이터 송수신 중, 소스 게이트웨이로부터 타겟 게이트웨이로 핸드오버에 의해 MME(mobility management entity)와의 인터페이스를 통하여 상기 MME로부터 터널 설정 명령을 수신하고, 상기 타겟 게이트와의 인터페이스를 통하여 상기 타겟 게이트웨이와 터널을 설정하고, 상기 터널을 통하여 상기 단말을 위한 데이터를 상기 타겟 게이트웨이로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 단말이 L-GW 간 핸드오버를 수행하더라도 로컬 서버와의 가장 짧은 전송경로를 세션의 끊김 없이 유지할 수 있으므로 최적의 전송 경로를 보장받을 수 있다. 이는 사용자에게 서비스 지연을 최소화하고, 사업자에게 코어 망을 경유하는 트래픽의 양을 줄이게 하므로 결과적으로 CAPEX/OPEX를 절감하는 효과를 갖는다.
도 1은 H(e)NB와 L-GW가 결합된 LIPA 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 LIMONET 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 CDN 서버를 이용하는 네트워크의 데이터 송수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 로컬 서버를 포함하는 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 L-GW가 단말과 로컬 서버 간 세션을 탐지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 MME가 단말과 로컬 서버 간 세션을 탐지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 핸드오버 시, 외부 서버와 연결된 세션에 대한 데이터 전송 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 핸드오버 시, 로컬 서버와 연결된 세션에 대한 데이터 전송 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 세션 탐지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 세션 탐지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명에 따른 L-GW의 세션 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.
도 12는 본 발명에 따른 로컬 서버의 세션 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.
도 13은 본 발명에 따른 MME의 세션 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.
도 14는 본 발명의 외부 서버와의 세션에 대한 전송 경로 설정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 로컬 서버와의 세션에 대한 전송 경로 설정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 16은 본 발명에 따른 소스 L-GW의 전송 경로 설정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 17은 본 발명에 따른 타겟 L-GW의 전송 경로 설정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 18은 본 발명에 따른 MME의 전송 경로 설정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 19는 본 발명에 따른 로컬 서버의 전송 경로 설정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 20은 본 발명에 따른 데이터 송수신 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 21은 본 발명이 LIMONET에 적용되는 예를 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명이 LIMONET에 적용되었을 때 데이터 송수신 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 23은 본 발명이 LTE macro network 에 적용되었을 때 데이터 송수신 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 24는 본 발명이 LTE macro network 에 적용되었을 때 데이터 송수신 동작을 보다 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 단말이 이동함에 따라 L-GW의 변경이 필요한 핸드오버를 수행하게 되면, 단말의 이동성을 관리하는 MME(mobility management entity)는 소스 L-GW 와 타겟 L-GW가 상호 간 터널을 설정하도록 명령한다. 소스 L-GW는 외부 서버(CN)로부터 수신된 데이터를, 설정된 터널을 통하여 타겟 L-GW로 전달함으로써, 단말이 타겟 L-GW로 핸드오버를 완료한 이후에도, 단절 없이 데이터를 수신할 수 있도록 한다. 즉, 외부 서버로부터 수신되는 패킷(목적지가 단말의 IP 주소로 명시된 패킷)은 소스 L-GW에 도착하고, 소스 L-GW는 단말이 핸드오버하여 attach한 타겟 L-GW로 패킷을 포워딩한다. 이에 따라 단말은 L-GW 간을 이동하더라도 동일한 IP 주소를 유지하면서 세션의 끊김 없이 데이터 송수신을 수행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, LIPA 및 SIPTO 기술을 위해 제안된 분산화된 구조(distributed architecture)의 LTE 망에서 MME와 다양한 목적을 위해 이동통신 사업자가 설치한 로컬 서버 간에 인터페이스를 정의해서 단말의 이동과 관계없이 단말과 로컬 서버 간에 항상 최적의 데이터 경로가 제공되도록 한다.
이하에서는, 상술한 본 발명의 기술적 특징을 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 로컬 서버를 포함하는 네트워크의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 네트워크는 복수의 L-GW(L-GW1 및 L-GW2)(401, 403) 및 이들에 각각 연결되는 복수의 기지국(H(e)NB1 및 H(e)NB2)(405, 407)을 포함한다.
단말(UE)(409)은 복수의 기지국((H)eNB1 및 (H)eNB2)(405, 407) 중 어느 하나 및 해당 기지국에 연결된 L-GW(L-GW1 및 L-GW2)(401, 403)를 통하여 외부 서버(External Server; CN)(417) 또는 로컬 서버(413)로부터 데이터(패킷)를 다운로드할 수 있다. 단말(409)은 외부 서버(External Server; CN)(417)로부터 데이터를 다운로드하는 경우, CN(417)과 연결된 세션을 통하여 패킷을 수신하며, 로컬 서버(413)로부터 데이터를 다운로드하는 경우, 로컬 서버(413)와 연결된 세션을 통하여 패킷을 수신한다.
단말(409)은 이동에 의하여 소스 기지국의 서비스 영역을 벗어나 타겟 기지국의 서비스 영역으로 진입할 수 있다. 이 경우, 단말(409)은 소스 기지국 및 타겟 기지국 간 핸드오버 절차를 수행한 이후에, 타겟 기지국을 통하여 데이터 통신을 수행할 수 있다. 소스 기지국과 타겟 기지국이 서로 다른 L-GW에 연결된 경우, 단말(409)의 기지국 간 핸드오버는 L-GW 간 핸드오버를 유발시킨다.
도 4에서는, 단말(409)이 (H)eNB1(405)에 attach되어 데이터 통신을 수행하던 중, 핸드오버하여 (H)eNB2(407)에 attach되는 경우를 도시하였다. 이때, (H)eNB1 및 (H)eNB2가 서로 다른 L-GW(401, 403)에 연결되어 있기 때문에,(H)eNB1(405) 및 (H)eNB2(407) 간 핸드오버는 L-GW(401, 403) 간 핸드오버를 유발시킨다.
MME(411)는 단말(409)의 핸드오버 시 이동성을 관리하며 복수의 L-GW(401, 403)와의 인터페이스를 통해 단말(409)의 세션 상태에 대한 정보를 수신하고, 단말(409)의 이동성을 위한 제어 정보를 전송한다.
본 발명에 따른 네트워크는 로컬 서버(413)를 포함한다. 로컬 서버(413)는 무선 네트워크 사업자(또는 사업자와 관련된 제3자) 또는 콘텐츠 제공자가 설치하는 것으로, 인터넷 백 본 망(415)으로 이동하는 트래픽의 양을 줄이기 위해 콘텐츠의 일부(상용 콘텐츠 또는 사업자의 고유한 콘텐츠 등)를 저장하고, 단말(409) 가까이에 설치되어 가까운 경로를 통해 단말(409)로 콘텐츠를 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 단말(409)이 요구하는 데이터가 로컬 서버(413)에 저장된 경우, 단말(409)은 L-GW(401, 403)를 통하여 로컬 서버(413)로부터 빠르게 데이터를 수신할 수 있다. 단말(409)이 요구하는 데이터가 로컬 서버(413)에 저장되어 있지 않은 경우, 단말(409)은 일반적인 방식에 따라 해당 데이터를 가진 원본 서버(Original Server)인 CN(417)으로부터 데이터를 수신할 수 있다.
상술한 동작을 구현하기 위하여 본 발명에서는, MME(411)와 로컬 서버(413) 간 인터페이스(419) 및 L-GW(401, 403)와 로컬 서버(413) 간 인터페이스(421)가 정의된다.
MME(411)와 로컬 서버(413) 간 인터페이스(419)는 크게 두 가지 역할을 수행한다. 먼저, MME(411)와 로컬 서버(413) 간 인터페이스(419)는 로컬 서버(413)가 단말(409)과 세션을 형성한 이후에, 직접 세션에 대한 정보 (단말 및 자신의 IP 주소)를 MME(411)에게 전달하기 위한 통로로 사용될 수 있다. 또한, MME(411)와 로컬 서버(413) 간 인터페이스(419)는 단말(409)이 L-GW(401, 403)의 변경이 필요한 핸드오버를 수행할 때, MME가 로컬 서버에게 소스 L-GW와 터널을 설정하도록 터널 설정 트리거 메시지(tunnel setup trigger message)를 전송하기 위한 통로로 사용된다. 구체적인 시그널링 절차는 후술한다.
L-GW와 로컬 서버 간 인터페이스(421)는 터널 설정을 위해 또는 설정된 터널을 이용하여 데이터를 송수신할 때 사용될 수 있다. MME로부터 터널 설정 트리거 메시지 (tunnel setup trigger message) 수신되면, 로컬 서버는 타겟L-GW와 실제 데이터 패킷의 전송 경로로 사용될 터널의 설정 절차를 수행한다. 로컬 서버는 타겟 L-GW로 터널 설정 요청 메시지(tunnel setup request message)를 보내고, 타겟 L-GW로부터 터널 설정 응답 메시지(tunnel setup response message)가 수신되면, 이를 기초로 터널 설정을 완료한다. 마찬가지로 구체적인 시그널링 절차는 후술한다.
이하에서는 로컬 서버(413)를 포함하는 네트워크의 데이터 송수신 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
<단말과 로컬 서버 간의 세션 탐지( Session Detection ) 방법>
단말이 로컬 서버에 저장된 데이터를 다운로드하고자 하는 경우, 또는 로컬 서버와 데이터 통신을 수행하고자 하는 경우, 단말과 로컬 서버 간 세션이 연결된다. 이때, 네트워크가 단말 및 로컬 서버 간의 세션을 탐지하는 방법은 두 가지가 있다.
다양한 실시 예에서, 도 5에 도시된 바와 같이 L-GW가 단말과 로컬 서버 간 세션을 탐지할 수 있다. 도 5를 참조하면, 단말이 로컬 서버와의 세션을 연결할 때, 단말에서 생성된 패킷 (예를 들면, TCP SYN 패킷)은 단말이 현재 attach하고 있는 (H)eNB를 거쳐 L-GW로 전달된다. L-GW는 수신된 패킷이 로컬 서버로 전송되기 위한 것인지 또는 로컬 서버와의 세션을 연결하기 위한 것인지 판단한다. L-GW는 로컬 서버의 IP 주소 목록을 관리할 수 있으며, DPI (deep packet inspection)과 같은 동작을 통해서 단말로부터 수신된 패킷의 목적지 IP 주소를 확인하고, 확인된 IP 주소가 로컬 서버의 IP 주소인지 여부를 판단한다. 패킷이 로컬 서버와의 세션을 위한 패킷으로 판단되면, 또는 로컬 서버로 전송되는 패킷인 것으로 판단되면, 단말과 로컬 서버 간 세션이 연결되었음을 탐지할 수 있다. L-GW는 해당 세션에 대한 단말의 IP 주소 및 로컬 서버의 IP 주소를 보관하여 관리할 수 있다. 세션에 대한 정보는 추후 단말의 이동에 의하여 L-GW의 변경이 필요한 핸드오버가 수행될 때 사용될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 도 6에 도시된 바와 같이 로컬 서버가 세션에 대한 정보를 MME에게 제공함으로써, MME가 단말과 로컬 서버 간 세션을 탐지할 수 있다. 이때, 로컬 서버와 MME 간에는 상기에서 정의된 인터페이스가 사용된다. 이 방법은 L-GW의 수정 없이 오직 로컬 서버와 MME 간에 시그널링을 이용하는 것으로 MME에게 시그널링 오버헤드가 추가될 수 있다.
<데이터 전송 경로 설정 방법>
단말의 세션은 단말이 다운로드하고자 하는 데이터를 저장한 서버가 어디에 존재하느냐에 따라 두 종류로 구분할 수 있다. 즉, 데이터가 모바일 망 바깥인 인터넷에 연결된 외부 서버(CN)에 저장된 경우, 단말은 외부 서버와 세션을 연결하고, 데이터가 망 내의 로컬 서버에 저장된 경우, 단말은 로컬 서버와 세션을 연결한다.
단말이 CN과의 세션 또는 로컬 서버와의 세션을 통해 데이터를 수신하는 도중에, L-GW의 변동을 요구하는 핸드오버를 수행하는 경우, 데이터 전송의 연속성을 보장하면서 최적의 데이터 전송 경로를 설정해야 할 필요가 있다. 최적의 데이터 전송 경로는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 세션의 종류에 따라 다르게 결정될 수 있다.
단말이 외부 서버와의 세션을 통해 데이터를 다운로드하는 도중에 L-GW1에서 L-GW2로 핸드오버를 수행하면, 해당 세션의 패킷에 대한 전송 경로는, 도 7에 도시된 바와 같이, L-GW 간 터널을 통해서 L-GW1으로부터 L-GW2로 포워딩 되도록 설정된다. 구체적으로, 단말의 IP가 IP_UE1일 때, L-GW1의 데이터 전송 테이블은 목적지 IP(Dst IP)가 IP_UE1로 설정된 패킷을 L-GW2와 연결된 Tunnel “X”를 통하여 L-GW2로 포워딩하도록 설정된다. 이때, L-GW2의 데이터 전송 테이블은, 목적지 IP(Dst IP)가 IP_UE1로 설정된 패킷을 단말이 핸드오버한 타겟 기지국((H)eNB 2)으로 전송하고, 소스 IP(Src IP)가 IP_UE1로 설정된 패킷을 L-GW1과 연결된 Tunnel “X”로 포워딩하도록 설정된다.
단말이 로컬 서버와의 세션을 통해 데이터를 다운로드하는 도중에 L-GW1에서 L-GW2로 핸드오버를 수행하면, 해당 세션의 패킷에 대한 경로는, 도 8에 도시된 바와 같이, 로컬 서버와 타겟L-GW (L-GW 2) 간 터널을 통해서 로컬 서버로부터 타겟 L-GW로 전송되도록 설정된다. 구체적으로 단말의 IP가 IP_UE1이고 로컬 서버의 IP가 IP_LS일 때, 로컬 서버의 데이터 전송 테이블은 목적지 IP(Dst IP)가 IP_UE1로 설정되고 소스 IP(Src IP)가 IP_LS로 설정된 패킷을 L-GW2와 연결된 Tunnel “Y”를 통하여 L-GW2로 포워딩하도록 설정된다. 이때, L-GW2의 데이터 전송 테이블은, 목적지 IP(Dst IP)가 IP_UE1로 설정된 패킷을 단말이 핸드오버한 타겟 기지국((H)eNB 2)으로 전송하고, 소스 IP(Src IP)가 IP_UE1로 설정되고 목적지 IP(Dst IP)가 IP_LS로 설정된 패킷을 로컬 서버와 연결된 Tunnel “Y”를 통하여 로컬 서버로 포워딩하도록 설정된다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 세션 탐지 방법을 나타낸 흐름도이다. 편의상 도 9에서는 기지국과 L-GW를 동일 개체로 간주하고, 기지국에 관련된 시그널링은 L-GW에 관한 시그널링으로 도시하되, 이를 점선으로 표시한다. 그러나 다양한 실시 예에서, 기지국은 L-GW와 하나의 장치로 구현될 수 있을 뿐만 아니라 L-GW와 연결되되 별개의 엔티티로 존재할 수 있다. 이하에서는 L-GW1에는 소스 기지국(기지국 1, 제1 기지국, (H)eNB1)이, L-GW2에는 타겟 기지국(기지국 2, 제2 기지국, (H)eNB2)가 연결되어 있다고 가정한다.
도 9를 참조하면, L-GW1은 로컬 서버에 대한 IP 목록을 관리한다(901).
단말은 기지국 1을 통해서 L-GW1과 초기 접속(initial attach) 절차를 수행한다. 구체적으로, 단말은 기지국 1을 통해서L-GW1로 접속 요청(attachment request)를 전송하고(903), L-GW1로부터 접속 수락(attachment accept)을 수신한다(905). 이때, L-GW1은 단말로 접속 수락과 함께 단말에게 할당할 IP 주소(예를 들어, IP_UE1)를 전송한다.
로컬 서버로부터 데이터를 다운로드하는 경우, 단말은 로컬 서버와 세션을 형성하기 위한 패킷을 로컬 서버로 전송한다(907). 단말이 로컬 서버와 TCP 세션을 형성하고자 하는 경우, 단말은 로컬 서버로 TCP SYN 패킷을 전송한다. 단말은 로컬 서버로 패킷을 전송하기 위해 기지국을 거쳐서 L-GW1로 패킷을 전송하고, L-GW1은 DPI 등의 방법으로 패킷의 IP 헤더 부분을 분석하여 해당 패킷의 목적지 IP를 판단할 수 있다(909). 패킷의 목적지 IP가 L-GW1이 관리하고 있는 로컬 서버에 대한 IP 목록에 존재하면, L-GW1은 대응되는 IP의 로컬 서버로 패킷을 전달하고, 단말과 해당 로컬 서버 사이에 세션이 연결되었음을 감지할 수 있다. L-GW1은 해당 세션에 관한 정보, 즉 단말의 IP와 로컬 서버의 IP를 저장하고 관리할 수 있으며, 추후 단말의 핸드오버 시 세션에 관한 정보를 MME에게 제공할 수도 있다.
패킷을 수신한 로컬 서버는 단말과 세션 설정을 완료하고, 데이터 전송을 시작한다(911).
단말이 로컬 서버가 아닌 외부 서버(예를 들어, 이동통신 사업자의 망 바깥에 위치한 인터넷 망에 존재하는 서버)와 세션을 연결하고자 하는 경우, 단말은 외부 서버로 세션 연결을 위한 패킷을 전송한다(913). 이때, 외부 서버와의 세션에 대한 정보는 L-GW1에 저장되지 않을 수 있다.
패킷을 수신한 외부 서버는 단말과 세션 설정을 완료하고, 데이터 전송을 시작한다(915).
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 세션 탐지 방법을 나타낸 흐름도이다. 편의상 도 10에서는 기지국과 L-GW를 동일 개체로 간주하고, 기지국에 관련된 시그널링은 L-GW에 관한 시그널링으로 도시하되, 이를 점선으로 표시한다. 그러나 다양한 실시 예에서, 기지국은 L-GW와 하나의 장치로 구현될 수 있을 뿐만 아니라 L-GW와 연결되되 별개의 엔티티로 존재할 수 있다. 이하에서는 L-GW1에는 소스 기지국(기지국 1, 제1 기지국, (H)eNB1)이, L-GW2에는 타겟 기지국(기지국 2, 제2 기지국, (H)eNB2)가 연결되어 있다고 가정한다.
본 발명의 제2 실시 예에서, L-GW1은 로컬 서버에 대한 IP 목록을 관리하지 않을 수 있다.
단말은 기지국 1을 통해서 L-GW1과 초기 접속(initial attach) 절차를 수행한다. 구체적으로, 단말은 L-GW1로 접속 요청(attachment request)을 전송하고(1001), L-GW1로부터 접속 수락(attachment accept)을 수신한다(1003). 이때, L-GW1은 단말로 접속 수락과 함께 단말에게 할당할 IP 주소(예를 들어, IP_UE1)를 전송한다.
로컬 서버로부터 데이터를 다운로드하는 경우, 단말은 로컬 서버와 세션을 형성하기 위한 패킷을 로컬 서버로 전송한다(1005). 로컬 서버는 MME에게 직접 단말과 연결된 세션에 대한 세션 정보를 전송한다(1007).
패킷을 수신한 로컬 서버는 단말과 세션 설정을 완료하고, 데이터 전송을 시작한다(1009).
단말이 로컬 서버가 아닌 외부 서버(예를 들어, 이동통신 사업자의 망 바깥에 위치한 인터넷 망에 존재하는 서버)와 세션을 연결하고자 하는 경우, 단말은 외부 서버로 세션 연결을 위한 패킷을 전송한다(1011). 패킷을 수신한 외부 서버는 단말과 세션 설정을 완료하고, 데이터 전송을 시작한다(1013).
도 11은 본 발명에 따른 L-GW의 세션 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11을 참조하면, L-GW는 로컬 서버에 대한 IP 목록을 관리한다(1101).
이후에, L-GW는 단말로부터 패킷을 수신하고(1103), 해당 패킷을 DPI 등의 방법으로 분석할 수 있다. 이때, 수신되는 패킷은 로컬 서버와 세션을 형성하기 위한 세션 요청일 수 있다. L-GW는 패킷 분석 결과, 패킷의 dsp IP가 로컬 서버의 IP 목록에 존재하는 로컬 서버 IP에 대응하는지 여부를 판단한다(1105).
목적지IP가 로컬 서버의 IP 목록에 존재하면, L-GW는 단말과 해당 로컬 서버 간 세션이 형성되었음을 감지하고, 단말 및 로컬 서버 간 세션 정보를 관리한다(1107). 세션 정보는 단말의 IP, 판단된 로컬 서버의 IP, 출발지/목적지의 포트 번호 및 전송계층프로토콜 종류 등을 포함할 수 있다. 이후에 L-GW는 판단된 IP에 대응하는 로컬 서버로 수신된 패킷을 전달한다(1109).
목적지 IP가 로컬 서버의 IP 목록에 존재하지 않으면, L-GW는 목적지IP에 대응하는 노드로 패킷을 전달할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 로컬 서버의 세션 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.
도 12를 참조하면, 로컬 서버는 단말로부터 세션 요청을 수신한다(1201). 로컬 서버는 세션 요청에 포함된 정보를 기초로 단말과 세션 설정을 완료한다(1203).
본 발명의 제2 실시 예에서, 로컬 서버는 단말과 세션 설정을 완료한 이후에, MME로 세션 정보를 전송할 수 있다(1205). 본 발명의 제1 실시 예에서, 상기의 동작은 생략될 수 있다.
이후에 로컬 서버는 연결된 단말과의 세션을 통하여 단말과 데이터 통신을 수행한다(1207).
도 13은 본 발명에 따른 MME의 세션 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.
도 13을 참조하면, MME는 본 발명의 제2 실시 예에 따라 로컬 서버로부터 단말 및 로컬 서버 간 세션 정보를 수신할 수 있다(1301).
이후에 MME는 수신된 세션 정보를 관리하고, 이를 기초로 단말의 이동성을 관리할 수 있다(1303).
도 14는 본 발명의 외부 서버(CN)와의 세션에 대한 전송 경로 설정 방법을 나타낸 흐름도이다. 편의상 도 14에서는 기지국과 L-GW를 동일 개체로 간주하고, 기지국에 관련된 시그널링은 L-GW에 관한 시그널링으로 도시하되, 이를 점선으로 표시한다. 그러나 다양한 실시 예에서, 기지국은 L-GW와 하나의 장치로 구현될 수 있을 뿐만 아니라 L-GW와 연결되되 별개의 엔티티로 존재할 수 있다. 이하에서는 L-GW1에는 소스 기지국(기지국 1, 제1 기지국, (H)eNB1)이, L-GW2에는 타겟 기지국(기지국 2, 제2 기지국, (H)eNB2)가 연결되어 있다고 가정한다.
도 14를 참조하면, 단말은 외부 서버와 연결된 세션을 통하여 데이터를 송수신할 수 있다(1401).
데이터 송수신 중 단말이 이동함에 따라 소스 기지국(기지국 1)의 서비스 영역을 벗어나 타겟 기지국(기지국 2)의 서비스 영역으로 진입하면, MME는 이를 감지하고 소스 기지국 및 타겟 기지국 간 핸드오버 절차(preparation 및 execution 과정)를 수행한다(1403). MME의 핸드오버 절차는 LTE에서 정의된 S1 핸드오버와 유사하므로 여기서 구체적인 절차는 생략한다.
이후에 L-GW1과 연결된 소스 기지국은 단말에게 L-GW2에 연결된 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하라는 핸드오버 명령을 전송한다(1405). 단말은 핸드오버 명령을 기초로,
L-GW2와 연결 요청(attachment request) 및 연결 수락(attachment accept메시지를 주고 받으며 접속 절차를 수행한다(1407). 이때, 단말은 L-GW2로부터 새로운 IP를 할당받을 수도 있다.
단말이 타겟 기지국에 접속을 완료하면 타겟 기지국은 MME에게 핸드오버 완료 (Handover Notify) 메시지를 보낸다(1409).
MME는 완료된 핸드오버에서 L-GW 변경이 있었는지 확인한다(1411). L-GW의 변경이 있었으면, MME는 L-GW2와 베어러 수정 요청/응답(Modify Bearer Request/Response) 메시지 교환을 통해 L-GW2와 타겟 기지국 사이의 베어러 (bearer)를 설정한다(1413).
추가로 L-GW가 변경된 경우에 MME는 L-GW1에게 베어러 삭제 요청(Delete Bearer Request) 메시지와 함께 기존 세션의 존재를 묻는다(1415).L-GW1은 베어러 삭제 응답(Delete Bearer Response) 메시지와 함께 기존에 단말의 세션이 존재한다면, 세션의 정보를 MME에게 전송한다(1417). L-GW1은 단말과 외부 서버와의 세션에 관한 정보, 예를 들어, 단말의 IP, 외부 서버의 IP, 출발지/목적지 포트 번호 및 전송계층 프로토콜의 종류에 관한 정보 등을 MME로 전송할 수 있다.
이후에, MME는 세션의 연속성을 제공하면서 최적의 데이터 전송 경로를 제공하기 위하여, L-GW1과 L-GW2 간 터널을 설정하도록 지시한다. 구체적으로, MME는 L-GW2로 터널 설정 트리거(Tunnel Setup Trigger) 메시지를 전송한다(1419). L-GW2는 L-GW1과 터널 설정 요청 및 터널 설정 응답 메시지를 주고 받으며, 터널을 설정한다(1421). 터널 설정이 완료되면 L-GW1 및 L-GW2 사이에 터널이 형성된다(1423).
외부 서버로부터 수신되는 데이터는 형성된 터널을 통하여 단말로 전송된다. 구체적으로, 외부 서버는 L-GW1로 데이터를 전송하고(1425), L-GW1은 형성된 터널을 통하여 L-GW2로 수신된 데이터를 포워딩한다(1427). L-GW2는 터널을 통하여 포워딩 된 데이터를 단말로 전송한다(1429). 단말로부터 외부 서버로 전송되는 데이터의 전송 경로는 상술한 다운로드 전송 경로의 역으로 설정될 수 있다.
도 15는 본 발명의 로컬 서버와의 세션에 대한 전송 경로 설정 방법을 나타낸 흐름도이다. 편의상 도 15에서는 기지국과 L-GW를 동일 개체로 간주하고, 기지국에 관련된 시그널링은 L-GW에 관한 시그널링으로 도시하되, 이를 점선으로 표시한다. 그러나 다양한 실시 예에서, 기지국은 L-GW와 하나의 장치로 구현될 수 있을 뿐만 아니라 L-GW와 연결되되 별개의 엔티티로 존재할 수 있다. 이하에서는 L-GW1에는 소스 기지국(기지국 1, 제1 기지국, (H)eNB1)이, L-GW2에는 타겟 기지국(기지국 2, 제2 기지국, (H)eNB2)가 연결되어 있다고 가정한다. 도 15를 참조하면, 단말은 로컬 서버와 연결된 세션을 통하여 데이터를 송수신할 수 있다(1501).
데이터 송수신 중 단말이 이동함에 따라 소스 기지국(기지국 1)의 서비스 영역을 벗어나 타겟 기지국(기지국 2)의 서비스 영역으로 진입하면, MME는 이를 감지하고 소스 기지국 및 타겟 기지국 간 핸드오버 절차(preparation 및 execution 과정)를 수행한다(1503).
이하 1505부터 1517까지의 동작은 도 14에서 설명한 바와 동일하다.
이후에, MME는 세션의 연속성을 제공하면서 최적의 데이터 전송 경로를 제공하기 위하여, 로컬 서버와 L-GW2 간 터널을 설정하도록 한다. 구체적으로, MME는 로컬 서버로 터널 설정 트리거 (Tunnel Setup Trigger) 메시지를 전송한다(1519). 로컬 서버는 L-GW2와 터널 설정 요청 및 터널 설정 응답 메시지를 주고 받으며, 터널을 설정한다(1521). 터널 설정이 완료되면 로컬 서버 및 L-GW2 사이에 터널이 형성된다(1523).
로컬 서버로부터 수신되는 데이터는 형성된 터널을 통하여 단말로 전송된다. 구체적으로, 로컬 서버는 형성된 터널을 통하여 L-GW2로 데이터를 전송하고(1525), L-GW2는 데이터를 단말로 전송한다(1527). 단말로부터 로컬 서버로 전송되는 데이터의 전송 경로는 상술한 다운로드 전송 경로의 역으로 설정될 수 있다.
도 16은 본 발명에 따른 소스 L-GW의 전송 경로 설정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 16을 참조하면, L-GW는 단말과 데이터를 송수신한다(1601). 단말의 핸드오버에 의해 MME로부터 베어러 삭제 요청이 수신되면(1603), L-GW는 소스 기지국과의 베어러를 삭제하고, MME로 베어러 삭제 응답 및 단말이 기존에 연결되어 있던 세션에 관한 정보를 전송한다(1605). 이때, 세션 정보는, 외부 서버와의 세션에 관한 정보 또는 로컬 서버와의 세션에 관한 정보일 수 있다.
이후에, 타겟 기지국과 연결된 타겟 L-GW로부터 터널 셋업 요청이 수신되면(1607), L-GW는 타겟 L-GW와 터널을 설정한다(1609). 타겟 L-GW로부터의 터널 셋업 요청은, L-GW가 외부 서버와 단말의 세션에 관한 정보를 전송한 경우에 수신될 수 있다.
터널이 설정된 이후에, L-GW는 데이터를 송수신하던 단말에 대한 데이터를 수신하면(1611), 터널을 통해 데이터를 포워딩한다(1613).
단말에 대한 데이터 송수신이 종료되면(1615), L-GW는 터널을 삭제할 수 있다(1617).
도 17은 본 발명에 따른 타겟 L-GW의 전송 경로 설정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 17을 참조하면, L-GW는 단말의 핸드오버에 의해 MME로부터 베어러 수정 요청을 수신한다(1701). L-GW는 베어러 수정 요청에 따라 단말이 핸드오버한 타겟 기지국과 베어러를 설정하고, MME로 베어러 수정 응답을 전송할 수 있다(1703).
이후에, MME로부터 소스 L-GW와의 터널 설정 요청이 수신되면(1705), L-GW는 소스 L-GW와 터널을 설정한다(1707). MME로부터의 터널 설정 요청 수신은, 단말이 핸드오버 이전에 외부 서버와 세션을 통해 데이터를 송수신하는 경우에 발생할 수 있다.
한편, 로컬 서버로부터 터널 설정 요청이 수신되면(1709), L-GW는 로컬 서버와 터널을 설정한다(1711). 로컬 서버로부터의 터널 설정 요청 수신은, 단말이 핸드오버 이전에 로컬 서버와 세션을 통해 데이터를 송수신하는 경우에 발생할 수 있다.
도 17에서는 L-GW가 MME 또는 로컬 서버로부터 터널 설정 요청을 수신하는 동작을 편의상 시계열적으로 표현하였으나, 이에 한정되지 않으며, L-GW가 MME 또는 로컬 서버로부터 터널 설정 요청을 수신하는 동작은 선후 관계에 무관하게 발생할 수 있다.
이후에 L-GW는 형성된 터널을 통해 수신되는 단말에 대한 데이터를 단말로 전송하고, 단말로부터 외부 서버 또는 로컬 서버로 전송되는 데이터를 터널을 통해 전송함으로써 데이터 송수신을 수행한다(1713).
단말에 대한 데이터 송수신이 종료되면(1715), L-GW는 터널을 삭제할 수 있다.
도 18은 본 발명에 따른 MME의 전송 경로 설정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 18을 참조하면, MME는 단말의 이동에 의하여 기지국 간 핸드오버를 수행한다(1801). 핸드오버가 L-GW 변경을 요구하면(1803), MME는 소스 L-GW로부터 단말의 이전 세션에 대한 정보를 수신한다(1805).
세션 정보를 기초로, 단말과 외부 서버 간 세션이 존재하면(1807), MME는 타겟 L-GW로 소스 L-GW와 터널을 설정하도록 터널 설정 요청을 전송한다(1809). 한편, 단말과 로컬 서버 간 세션이 존재하면(1811), MME는 로컬 서버로 터널 설정 요청을 전송한다(1813).
도 18에서는 MME가 단말과 외부 서버 간 세션이 존재하는지 또는 단말과 로컬 서버 간 세션이 존재하는지 여부를 판단하는 동작을 편의상 시계열적으로 표현하였으나, 이에 한정되지 않으며, MME가 단말과 외부 서버 간 세션이 존재하는지 또는 단말과 로컬 서버 간 세션이 존재하는지 여부를 판단하는 동작은 선후 관계에 무관하게 수행될 수 있다.
도 19는 본 발명에 따른 로컬 서버의 전송 경로 설정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 19를 참조하면, 로컬 서버는 단말과 데이터를 송수신한다(1901). 단말의 핸드오버에 의해 MME로부터 터널 설정 요청이 수신되면(1903), 로컬 서버는 타겟 L-GW와 터널을 설정한다(1905). 이후에 로컬 서버는 설정된 터널을 통해 단말에 대한 데이터를 전송하고(1907), 데이터 송수신이 종료되면(1911), 베어러를 삭제할 수도 있다.
도 20은 본 발명에 따른 데이터 송수신 장치의 구조를 나타낸 블록도이다. 도 20에 도시된 데이터 송수신 장치는 본 발명에 따른 단말, L-GW 또는 MME 일 수 있다.
데이터 송수신 장치(2000)는 통신부(2001), 제어부(2003) 및 저장부(2005)를 포함하여 구성될 수 있다.
통신부(2001)는 적어도 하나의 다른 장치들과 데이터를 송수신한다.
제어부(2003)는 본 발명에 따른 동작들을 수행하기 위하여 다른 구성 요소들을 제어한다. 예를 들어, 제어부(2003)는 세션 연결, 세션 탐지, 핸드오버, 핸드오버 시 세션 정보를 기초로 한 데이터 최적 경로 설정 등에 관한 동작을 수행하기 위하여 다른 구성 요소들을 제어할 수 있다.
저장부(2005)는 본 발명에 따른 동작을 수행하기 위하여 필요한 정보들, 예를 들어 로컬 서버에 관한 정보(IP 주소 등) 등을 저장할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 데이터 송수신 방법은 현재 표준화된 구조에서 다음과 같은 시나리오로 적용될 수 있다.
먼저, 로컬 서버와의 통신을 위해서 단말은 P-GW 또는 L-GW로부터 받은 IP 주소를 사용하도록 한다. 그리고 기존에 새로운 PDN 연결 (PDN Connection)을 위해 MME가 베어러 (bearer)를 셋업해서 데이터 전송 경로를 설정하는 것과 다르게, 로컬 서버와의 연결을 위해서는 기지국 또는 펨토셀 ((H)eNB)이 DPI (deep packet inspection)와 같은 기법을 이용해서 로컬 서버와 직접 전송 경로를 setup할 수 있다고 가정한다.
(1) LIMONET 적용 시나리오
앞서 설명한 대로, LIMONET은 한 개의 L-GW 도메인 (domain)에 속한 H(e)NB 간에 핸드오버를 지원한다. 이러한 구조에서 최적화된 전송 경로를 통해 로컬 서버를 이용하기 위해서는 L-GW에 로컬 서버와의 인터페이스를 두는 것보다, 도 21에 도시된 바와 같이 로컬 서버가 H(e)NB와 인터페이스를 두는 것이 더 적절하다. 따라서 본 발명에서 정의한 제어 평면 (control plane)을 위해서는 MME와 로컬 서버 간의 인터페이스를 활용하고, 사용자 평면 (user plane)을 위해서는 로컬 서버와 H(e)NB를 간의 인터페이스를 이용해서 더욱 짧은 전송 경로를 설정할 수 있다.
위의 시나리오에서 단말이 H(e)NB 간 핸드오버를 수행 시 call flow는 다음과 같다.
도 22를 참조하면, 2201 내지 2211 과정을 통해서 소스 기지국과 타겟 기지국은 핸드오버 준비 (handover preparation) 및 실행 (execution)을 완료되고, 단말은 타겟 H(e)NB에 접속 (attach)를 완료한다.
타겟 기지국은 MME에게 path switch request 메시지를 보낸다(2213).
MME는 request에 대해서 로컬 서버와의 전송 경로를 재설정하기 위해서 기존 SGW와 bearer 설정 및 독립적 bearer 설정을 수행한다(2215-2217).
로컬 서버와 bearer setup이 완료되면 MME는 타겟 기지국에게 path switch request ack으로 회신한다(2219).
타겟 기지국은 소스 기지국에게 단말에게 할당된 자원 해지 (release)를 위한 신호를 보낸다(2221).
단말이 로컬 서버와 통신을 재개하기 위해서, 단말 - 타겟 기지국 - 로컬 서버 간에 전송 경로를 셋업하고, 이 경로를 통해 데이터 전송이 재개된다(2223).
단말은 외부 서버와 통신을 재개하기 위해서, 단말-타겟 기지국-SGW/PGW-외부 서버 간에 전송 경로를 셋업하고, 이 경로를 통해 데이터 전송이 재개된다(2225).
(2) LTE macro network 적용 시나리오
앞의 (1)에서 설명한 것과 비슷하게, LTE의 macro network 구조에서도 로컬 서버와 보다 짧은 전송 경로를 설정할 수 있다. 먼저, 단말은 로컬 서버와의 세션을 (H)eNB1에서 로컬 서버로 분기할 수 있다(이때, 로컬 서버와 (H)eNB 간에 사용자 평면용 인터페이스가 있어야 한다). 단말이 이동해서 (H)eNB 간에 핸드오버를 수행하면, 아래 오른쪽 그림에서 보는 것처럼 단말은 타깃 기지국인 (H)eNB2 에서 바로 로컬 서버와의 전송을 재개한다. 이 경우 역시, MME와 로컬 서버 간에 시그널링 전송을 위한 제어 평면용 인터페이스가 정의되어야 가능하다. 참고로, Remote Server와의 세션은 기존 LTE에서 사용하는 사용자 평면을 위한 전송 경로 (UE - (H)eNB - SGW - PGW - Remote Server)를 그대로 이용한다.
위의 시나리오에서 단말이 (H)eNB 간 핸드오버를 수행할 때 call flow는 도 23에 도시된 바와 같다. 도 23에 도시된 call flow의 자세한 흐름도는 도 24에 도시된 바와 같으며, 도 24의 흐름도에 대한 시나리오는 상술한 LIMONET 시나리오와 유사하다.
상술한 시나리오에서 단말이 같은 S-GW에 연결되어 있는 (H)eNB1에서 (H)eNB2로 핸드오버를 수행 시 call flow는 다음과 같다.
도 24를 참조하면, 2401 내지 2411 과정을 통해서 소스 기지국((H)eNB1)과 타겟 기지국((H)eNB2)은 핸드오버 준비(handover preparation) 및 실행(execution)을 완료하고, 단말은 타겟 기지국((H)eNB2)에 접속(attach)을 완료한다.
타겟 기지국은 MME에게 path switch request 메시지를 보낸다(2413).
MME는 path switch request를 기초로 로컬 서버와의 전송 경로를 재설정하기 위해서 기존 SGW에 대한 bearer 설정과 독립적으로 로컬 서버에 대한 bearer 설정을 수행한다(2415-2417).
로컬 서버에 대한 bearer setup이 완료되면 MME는 타겟 기지국에게 path switch request ack으로 회신한다(2419).
타겟 기지국은 소스 기지국에게 단말에게 할당된 자원 해지 (release)를 위한 신호를 보낸다(2421).
단말은 로컬 서버와 통신을 재개하기 위해서, 단말 - 타겟 기지국 - 로컬 서버 간에 전송 경로를 셋업하고, 이 경로를 통해 데이터 전송이 재개된다(2423)
단말은 외부 서버와 통신을 재개하기 위해서, 단말-타겟 기지국-SGW/PGW-외부 서버 간에 전송 경로를 셋업하고, 이 경로를 통해 데이터 전송이 재개된다(2425).
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
401: L-GW1 403: L-GW2
405: (H)eNB1 407: (H)eNB2
409: UE 411: MME
413: Local Server 415: PDN
417: CN 419: MME 및 Local Server 간 인터페이스
421: Local Server 및 L-GW 간 인터페이스

Claims (20)

  1. 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하는 MME(mobility management entity)의 통신 방법으로,
    소스 게이트웨이로부터 타겟 게이트웨이로 핸드오버가 감지되면, 상기 단말과 서버 사이의 세션 정보를 획득하는 단계;
    상기 세션 정보가 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버에 대한 세션 정보이면, 상기 로컬 서버와 설정된 인터페이스를 통하여 상기 로컬 서버에게 제1 터널 설정 명령을 전송하는 단계; 및
    상기 세션 정보가 상기 이동통신 코어 망 외부에 존재하는 외부 서버에 대한 세션 정보이면, 상기 타겟 게이트웨이로 제2 터널 설정 명령을 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 터널 설정 명령은,
    데이터를 상기 로컬 서버에서 상기 타겟 게이트웨이로 전송하는 터널을 설정하기 위한 명령을 포함하고,
    상기 제2 터널 설정 명령은,
    상기 소스 게이트웨이가 상기 데이터를 상기 타겟 게이트웨이로 포워딩하도록, 상기 소스 게이트웨이와 상기 타겟 게이트웨이 간 터널을 설정하기 위한 명령을 포함하고,
    상기 로컬 서버는, 상기 타겟 게이트웨이를 통해 상기 단말에게 제공될 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세션 정보는,
    상기 단말의 IP(internet protocol), 상기 로컬 서버의 IP, 출발지/목적지 포트 번호, 전송계층 프로토콜, 또는 목적지 도메인 네임 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세션 정보를 획득하는 단계는,
    상기 소스 게이트웨이로부터 상기 세션 정보를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 소스 게이트웨이는, 상기 단말이 상기 로컬 서버와 송수신하는 패킷을 분석하여 상기 세션 정보를 관리하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 세션 정보를 획득하는 단계는,
    상기 로컬 서버로부터 상기 세션 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  5. 삭제
  6. 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하는 소스 게이트웨이의 통신 방법으로,
    상기 단말이 서버와 송수신하는 데이터를 분석하는 단계;
    상기 분석 결과 상기 단말이 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버와 데이터를 송수신하는 것으로 감지되면, 상기 단말 및 상기 로컬 서버 간 세션 정보를 관리하는 단계;
    상기 분석 결과 상기 단말이 이동통신 코어 망 외부에 존재하는 외부 서버와 데이터를 송수신하는 것으로 감지되면, 상기 단말 및 상기 외부 서버 간 세션 정보를 관리하는 단계; 및
    상기 세션 정보를 MME(mobility management entity)로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 로컬 서버는,
    타겟 게이트웨이를 통해 상기 단말에게 제공될 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 세션 정보는,
    상기 단말의 IP(internet protocol), 상기 로컬 서버의 IP, 출발지/목적지 포트 번호, 전송계층 프로토콜, 또는목적지 도메인 네임 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 세션 정보는,
    상기 소스 게이트웨이로부터 상기 타겟 게이트웨이로 핸드오버가 감지되고, 상기 분석 결과 상기 단말이 상기 로컬 서버와 데이터를 송수신한 것으로 감지되면, 상기 MME가 상기 로컬 서버와의 인터페이스를 통하여 상기 로컬 서버에게 제1 터널 설정 명령을 전송하기 위해 사용되고,
    상기 소스 게이트웨이로부터 상기 타겟 게이트웨이로 핸드오버가 감지되고, 상기 분석 결과 상기 단말이 상기 외부 서버와 데이터를 송수신한 것으로 감지되면, 상기 MME가 상기 타겟 게이트웨이로 제2 터널 설정 명령을 전송하기 위해 사용되고,
    상기 제 1 터널 설정 명령은,
    상기 데이터를 상기 로컬서버에서 상기 타겟 게이트웨이로 전송하는 터널을 설정하기 위한 명령을 포함하고,
    상기 제 2 터널 설정 명령은,
    상기 소스 게이트웨이가 상기 데이터를 상기 타겟 게이트웨이로 포워딩하도록, 상기 소스 게이트웨이와 상기 타겟 게이트웨이 간 터널을 설정하기 위한 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  9. 삭제
  10. 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하고 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버의 통신 방법으로,
    상기 단말과 데이터 송수신 중, 소스 게이트웨이로부터 타겟 게이트웨이로 핸드오버에 의해 MME(mobility management entity)와의 인터페이스를 통하여 상기 MME로부터 제1 터널 설정 명령을 수신하는 단계;
    상기 타겟 게이트웨이와의 인터페이스를 통하여 상기 타겟 게이트웨이와 터널을 설정하는 단계; 및
    상기 터널을 통하여 상기 단말을 위한 데이터를 상기 타겟 게이트웨이로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 터널 설정 명령은,
    상기 데이터를 상기 로컬 서버에서 상기 타겟 게이트웨이로 전송하는 터널을 설정하기 위한 명령을 포함하고
    상기 로컬 서버는,
    상기 타겟 게이트웨이를 통해 상기 단말에게 제공될 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단말과의 세션 정보를 관리하는 단계; 및
    상기 소스 게이트웨이로부터 타겟 게이트웨이로 핸드오버가 발생하면, 상기 세션 정보를 상기 MME로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 세션 정보는,
    상기 단말의 IP(internet protocol), 상기 로컬 서버의 IP, 출발지/목적지 포트 번호, 전송계층 프로토콜, 또는 목적지 도메인 네임 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  13. 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하는 MME(mobility management entity)로,
    데이터 통신을 수행하는 통신부; 및
    소스 게이트웨이로부터 타겟 게이트웨이로 핸드오버가 감지되면, 상기 단말과 서버 사이의 세션 정보를 획득하고, 상기 세션 정보가 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버에 대한 세션 정보이면, 상기 로컬 서버와 설정된 인터페이스를 통하여 상기 로컬 서버에게 제1 터널 설정 명령을 전송하고, 상기 세션 정보가 상기 이동통신 코어 망 외부에 존재하는 외부 서버에 대한 세션 정보이면, 상기 타겟 게이트웨이로 제2 터널 설정 명령을 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제1 터널 설정 명령은,
    상기 데이터를 상기 로컬 서버에서 상기 타겟 게이트웨이로 전송하는 터널을 설정하기 위한 명령을 포함하고,
    상기 제2 터널 설정 명령은,
    상기 소스 게이트웨이가 상기 데이터를 상기 타겟 게이트웨이로 포워딩하도록, 상기 소스 게이트웨이와 상기 타겟 게이트웨이 간 터널을 설정하기 위한 명령을 포함하고,
    상기 로컬 서버는,
    상기 타겟 게이트웨이를 통해 상기 단말에게 제공될 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 MME.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 소스 게이트웨이로부터 상기 세션 정보를 획득하되,
    상기 소스 게이트웨이는, 상기 단말이 상기 서버와 송수신하는 패킷을 분석하여 상기 세션 정보를 관리하는 것을 특징으로 하는 MME.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 로컬 서버로부터 상기 세션 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 MME.
  16. 삭제
  17. 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하는 소스 게이트웨이로,
    데이터 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 단말이 서버와 송수신하는 데이터를 분석하고, 상기 분석 결과 상기 단말이 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버와 데이터를 송수신하는 것이 감지되면, 상기 단말 및 상기 로컬 서버 간 세션 정보를 관리하고, 상기 분석 결과 상기 단말이 이동통신 코어 망 외부에 존재하는 외부 서버와 데이터를 송수신하는 것으로 감지되면, 상기 단말 및 상기 외부 서버 간 세션 정보를 관리하고, 상기 세션 정보를 MME(mobility management entity)로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 로컬 서버는,
    타겟 게이트웨이를 통해 상기 단말에게 제공될 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 소스 게이트웨이.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 분석 결과 상기 단말이 상기 로컬 서버와 데이터를 송수신한 것으로 감지되어, 제1 터널 설정 명령이 수신되면, 상기 데이터를 송수신하기 위한 상기 로컬 서버와 상기 타겟 게이트웨이 간 터널을 설정하고,
    상기 분석 결과 상기 단말이 상기 외부 서버와 상기 데이터를 송수신 한 것으로 감지되어 제2 터널 설정 명령이 수신되면, 상기 소스 게이트웨이가 상기 데이터를 상기 타겟 게이트웨이로 포워딩하도록, 상기 소스 게이트웨이와 상기 타겟 게이트웨이 간 터널을 설정하도록 상기 통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 소스 게이트웨이.
  19. 단말에 의한 게이트웨이 간 핸드오버를 지원하고 이동통신 코어 망 내에 존재하는 로컬 서버로,
    데이터 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 단말과 데이터 송수신 중, 소스 게이트웨이로부터 타겟 게이트웨이로 핸드오버에 의해 MME(mobility management entity)와의 인터페이스를 통하여 상기 MME로부터 제1 터널 설정 명령을 수신하고, 상기 타겟 게이트와의 인터페이스를 통하여 상기 타겟 게이트웨이와 터널을 설정하고, 상기 터널을 통하여 상기 단말을 위한 데이터를 상기 타겟 게이트웨이로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제1 터널 설정 명령은, 상기 데이터를 상기 로컬 서버에서 상기 타겟 게이트웨이로 전송하는 터널을 설정하기 위한 명령을 포함하고,
    상기 로컬 서버는 상기 타겟 게이트웨이를 통해 상기 단말에게 제공될 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 로컬 서버.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 단말과의 세션 정보를 관리하고, 상기 소스 게이트웨이로부터 상기 타겟 게이트웨이로 핸드오버가 발생하면, 상기 세션 정보를 상기 MME로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 로컬 서버.
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