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KR20170115945A - 비접속계층 기반 액세스 방법 및 이를 지원하는 단말 - Google Patents

비접속계층 기반 액세스 방법 및 이를 지원하는 단말

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KR20170115945A
KR20170115945A KR1020170038743A KR20170038743A KR20170115945A KR 20170115945 A KR20170115945 A KR 20170115945A KR 1020170038743 A KR1020170038743 A KR 1020170038743A KR 20170038743 A KR20170038743 A KR 20170038743A KR 20170115945 A KR20170115945 A KR 20170115945A
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KR
South Korea
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nas
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terminal
protocol
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KR1020170038743A
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강유화
박노익
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한국전자통신연구원
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Abstract

비접속계층 기반 액세스 방법 및 이를 지원하는 단말이 개시된다. 단말은 Non-3GPP 액세스 망에 포함된 제1 게이트웨이로부터, IP 주소를 할당 받는다. 그리고, 단말은 IP 주소를 통해, 단말의 이동성을 관리하는 제1 장치로 비접속계층(Non-Access Stratum, NAS) 프로토콜을 적용한다.

Description

비접속계층 기반 액세스 방법 및 이를 지원하는 단말{NON ACCESS STRATUM BASED ACCESS METHOD AND TERMINAL SUPPORTING THE SAME}
본 발명은 비접속계층(Non-Access Stratum) 기반 액세스 방법 및 이를 지원하는 단말에 관한 것이다.
3GPP 표준은 LTE 망과 Non-3GPP 액세스 망(예를 들면, WiBro, WiFi 등)의 연동을 위한 구조 규격을 제공한다. LTE 네트워크 인프라를 이용하여 WiFi를 LTE 망으로 오프로딩(Offloading)하는 기술로서는 ePDG(Evolved PDN(Packet Data Network) Gateway) 표준(3GPP Rel-8)과 TWAG(Trusted WLAN Access Gateway) 표준(3GPP Rel-11)이 있다. 그리고 LTE와 WiFi를 동시에 사용할 수 있는 IFOM(IP Flow Mobility) 표준(3GPP Rel-10)이 있다.
ePDG 표준에서는 3GPP 코어망과 WiFi 액세스 망과의 연동을 위해 ePDG가 추가된다. 단말이 WiFi 망에서 EAP-AKA(Extensible Authentication Protocol- Authentication and Key Agreement) 등의 인증 절차를 수행한 후, ePDG로부터 IP 주소를 할당 받아 ePDG와 IPSec(Internet Protocol Security) 터널을 생성한다. 그리고 ePDG는 PMIPv6(Proxy Mobile IPv6) 프로토콜을 통해 P-GW(PDN Gateway)와 GRE(Generic Routing Encapsulation) 터널을 생성한다.
단말의 의존성을 없애고 WLAN(Wireless Local Area Network)을 LTE에 연동하기 위한 TWAG 표준의 네트워크 구조에서는, 단말은 802.1X 인증 절차를 이용하여 WLAN 접속 기능만 수행한다. 그리고 TWAG는 WiFi 네트워크와 IKE(Internet Key Exchange)/IPsec 연결을 수행하며 P-GW와는 GRE 터널을 생성할 수 있다.
IFOM 표준은 단일 APN(Access Point Name) 서비스 트래픽을 LTE와 WLAN로 동시에 데이터를 전송할 수 있는 기술이다. 단말이 ePDG 또는 TWAG와 연동하여 WLAN을 통해 접속한 경우, IKEv2(Internet Key Exchange 2)/IPSec의 암호화된 연결을 통해 DSMIPv6(Dual-Stack Mobile IPv6) 시그널링 및 IP-in-IP 터널이 생성된다.
이러한 종래의 방법들에 따르면, 3GPP LTE 망과 Non-3GPP 액세스 망간에 연동할 경우, LTE 망의 이동성 기능이 적용되는 대신에 GTP(GPRS Tunneling Protocol)-C/U 또는 PMIPv6/GRE, DSMIPv6/IP-in-IP 터널 기반의 이동성 기능이 Non-3GPP 액세스 망에 적용된다. 이에 따라, 심리스 핸드오버(Seamless Handover)가 제공되기 어려운 문제점이 있다.
LTE 망에서 비접속 계층(NAS, Non-Access Stratum)은 단말과 코어망 간의 프로토콜 스택으로서, 통신을 위한 세션 관리 및 단말의 이동성 관리를 수행한다. 현재, NAS를 지원하는 단말이 LTE 망을 통해 심리스 핸드오버(Seamless Handover)를 제공받을 수 있지만 WiFi와 같은 Non-3GPP 액세스 망에서는 NAS 접속을 지원받지 못한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 액세스 망에서도 심리스 핸드오버를 제공하기 위한 액세스 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단말이 Non-3GPP 액세스 망을 통해 코어망에 액세스하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 상기 Non-3GPP 액세스 망에 포함된 제1 게이트웨이로부터, IP 주소를 할당 받는 단계, 그리고 상기 IP 주소를 통해, 상기 단말의 이동성을 관리하는 제1 장치로 비접속계층(Non-Access Stratum, NAS) 프로토콜을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 IP 주소를 할당 받는 단계는, 상기 제1 게이트웨이로부터 임시 IP 주소를 할당 받는 단계를 포함할 수 있다.
상기 IP 주소를 할당 받는 단계는, 상기 제1 게이트웨이와 IPSec(Internet Protocol Security)을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 게이트웨이와 상기 제1 장치는 서로 연결되어 있을 수 있다.
상기 Non-3GPP 액세스 망은 WLAN(Wireless Local Area Network)일 수 있다.
상기 Non-3GPP 액세스 망은 비신뢰(untrusted) Non-3GPP 액세스 망일 수 있다.
상기 임시 IP 주소를 할당 받는 단계는, IPv6 자동설정(Auto-configuration) 방식 또는 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 방식을 통해, 상기 제1 게이트웨이로부터 상기 임시 IP 주소를 할당 받는 단계를 포함할 수 있다.
상기 IPSec 터널을 생성하는 단계는, 상기 제1 게이트웨이와 함께, IKE(Internet Key Exchange) SA(Security Association) 과정을 수행하는 단계, 그리고 상기 제1 게이트웨이와 함께, IPSec SA(Security Association) 과정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 NAS 프로토콜을 적용하는 단계, 상기 IP 주소를 통해, 상기 제1 게이트웨이로부터 보안 모드 명령 메시지를 수신하는 단계, 그리고 상기 IP 주소를 통해, 상기 제1 게이트웨이로 보안 모드 완료 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 NAS 프로토콜을 적용하는 단계는, 상기 IP 주소를 통해, 상기 제1 게이트웨이로부터 접속 수락(Attach Accept) 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단말이 이더넷 망을 통해 코어망에 액세스하는 방법으로서, 상기 이더넷 망에 포함되어 있는 제1 게이트웨이와 MAC 통신을 수행하는 단계, 그리고 상기 MAC 통신을 통해, 상기 단말의 이동을 지원하는 제1 장치로 비접속계층(Non-Access Stratum, NAS) 프로토콜을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 게이트웨이와 상기 제1 장치는 서로 연결되어 있을 수 있다.
상기 NAS 프로토콜을 적용하는 단계는, 이터넷 프레임에 이더타입을 추가하여, 상기 제1 장치로 상기 NAS프로토콜을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 NAS 프로토콜을 적용하는 단계는, 특정 MAC 주소를 사용하여, 상기 제1 장치로 상기 NAS 프로토콜을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 단말에서 MAC 계층 위에 NAS 계층이 위치하며, 상기 제1 장치에서 IP 계층 위에 NAS 계층이 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, Non-3GPP 액세스 망을 통해 코어망에 초기 접속하는 단말이 제공된다. 상기 단말은 상기 Non-3GPP 액세스 망에 포함된 제1 게이트웨이로부터 IP 주소를 할당 받도록 제어하고, 상기 IP 주소를 통해 상기 단말의 이동성을 관리하는 제1 장치로 비접속계층(Non-Access Stratum, NAS) 프로토콜을 적용하도록 제어하는 프로세서, 그리고 상기 NAS 프로토콜에 대응하는 메시지를 송수신하는 RF 모듈을 포함할 수 있다.
상기 IP 주소는 상기 제1 게이트웨이로부터 할당 받은 임시 IP 주소일 수 있다.
상기 IP 주소는 상기 제1 게이트웨이와 IPSec(Internet Protocol Security)을 생성하여, 상기 제1 게이트웨이로부터 할당 받은 IP 주소일 수 있다.
상기 제1 게이트웨이와 상기 제1 장치는 직접적으로 서로 연결되어 있을 수 있다.
상기 프로세서는, IP 계층 위에 NAS 계층에 위치하도록 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 Non-3GPP 액세스 망에 NAS 프로토콜을 적용함으로써, 심리스 랜드오버를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 제어 평면(control plane)의 프로토콜 스택(protocol stack)을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 나타내는 도면이다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 제어 평면(control plane)의 프로토콜 스택(protocol stack)을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 데이터 평면(data plane)의 프로토콜 스택(protocol stack)을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 제어 평면의 프로토콜 스택에 대한 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 제어 평면의 프로토콜 스택을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 데이터 평면의 프로토콜 스택을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 단말을 나타내는 도면이다.
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, 단말은(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS) 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, ABS, 노드B, eNodeB, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구조를 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구조는 단말(100), 기지국(110), 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)(120), 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server, HSS)(130), PDN(Packet Data Network) 게이트웨이(P-GW)(140), 액세스 포인트(Access Point, AP)(150), 그리고 ePDG(Evolved PDN Gatway)(160)를 포함한다.
도 1에서, 기지국(110)은 3GPP 액세스 망(N1)을 형성하며, AP(150)와 ePDG(160)는 WiFi 액세스 망(N2)을 형성한다. 그리고, MME(120), HSS(130), 그리고 P-GW(140)는 코어(Core) 망(N3)을 형성한다. 여기서, Non-3GPP 액세스 망의 예로 WiFi(즉, WLAN) 액세스 망을 나타내었으나 유선망 등 다른 망으로 대체될 수 있다. 여기서, AP(150)는 이동형일 수도 있고 고정형일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 MME(120)는 단말(100)의 접속 및 이동성을 관리하는 엔티티로서 NAS(Non-Access Stratum, NAS) 시그널링의 종단점이 된다. 따라서, MME(120)는 단말(100)이 3GPP 또는 Non-3GPP 액세스 망을 통해 이동성을 제공하는 코어 망에 접속을 가능하게 한다. 그리고 MME(120)는 NAS 시그널링 연결을 설정하여 이동성 관리를 수행한다. MME(120)는 AMF(ACCESS and MOBILTIY Function)의 용어로 대체될 수 있다.
ePDG(160)는 Non-3GPP 액세스 망(예를 들면, WLAN)을 코어망(N3)과 연동하기 위한 엔티티이다. 단말(100)은 Non-3GPP 액세스 망에서 ePDG(160)를 통해 코어망(N3)에 접속할 수 있다. ePDG(160)는 단말(100)이 코어망(N3)과 NAS 프로토콜을 전송할 수 있도록 한다. 이와 같은 기능을 제공할 수 있도록, 도 1에 나타낸 바와 같이 ePDG(160)는 MME(120)와 바로 연결된다. ePDG(160)는 N3IWF(Non-3GPP InterWorking Function)의 용어로 대체될 수 있다.
P-GW(140)는 기지국(100), MME(120), ePDG(160)와 각각 연결되고 데이터 네트워크(Data Network, 도시하지 않음)와도 연결된다.
본 발명의 실시예에 따른 단말(100)은 비접속계층(Non-Access Stratum, NAS) 포로토콜을 지원한다. 이와 같은 NAS 프로토콜은 3GPP 액세스 망(N1)뿐만 아니라 Non-3GPP 액세스 망(N2)에도 적용되며, 이를 통해 액세스 망에 관계 없이 심리스 핸드오버(Seamless Handover)가 제공될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 액세스 방법은 Non-3GPP 액세스 망(N2)에도 NAS 프로토콜을 적용하여 이동성을 제공할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 액세스 접속 방법에 대해서 아래에서 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 나타내는 도면이다. 더욱 상세히 설명하면, 도 2는 WiFi 액세스 망(Non-3GPP 액세스 망)에 NAS 프로토콜을 적용하여, 단말(100)이 코어 망에 초기 접속하는 절차를 나타낸다.
먼저, 단말(100)은 ePDG(160)와 통신을 수행하여 임시(temporary) IP 주소를 할당 받는다(S210). 즉, NAS 메시지를 전달하기 위해, 단말(100)과 ePDG(160)간에 IP 통신이 수행된다. IP 통신을 위해, 단말(100)은 임시 IP 주소를 설정 받는데, 이는 두 가지의 방법이 사용될 수 있다. 첫 번째 방법은 IPv6 자동설정(Auto-configuration) 방식이며, 두 번째 방법은 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 방식이다.
IPv6 자동설정 방식은 stateless IPv6 주소를 설정한다. 단말(100)은 RS(Router Solicitation) 메시지를 ePDG(160)로 전송하여 망 접속을 알린다. RS 메시지를 수신한 ePDG(160)는 RA(Router Advertisement) 메시지에서 네트워크 프레픽스(network prefix) 값으로서 stateless IPv6 주소 설정하고, RA 메시지를 단말(100)로 전송한다.
DHCP 방식은 IPv4 주소 값 또는 IPv6 주소 값을 임의로 설정한다. 단말(100)이 망에 접속하여 DHCP 요청(DHCP Request) 메시지를 ePDG(160)로 전송한다. DHCP 요청 메시지를 수신한 ePDG(160)는 임시(temporary) IP 주소를 할당하고, 할당한 임시 IP 주소를 DHCP 응답(DHCP Request) 메시지에 포함시켜 단말(100)로 전송한다.
이와 같이 할당된 임시 IP 주소는 인증 절차를 통해 인가된 사용자(즉, 단말)에게 사용되며, 인가되지 않은 사용자 IP 주소에 대해서는 통신이 허용되지 않는다. 한편, 상기 S210 단계에서 할당된 임시 IP 주소는 아래에서 설명하는 P-GW(140)가 단말(100)에게 할당하는 IP 주소와는 다르다.
본 발명의 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법은 S210 단계에서 할당된 임시 IP 주소를 이용하여 NAS 프로토콜을 적용한다. 이에 대해서 아래에서 상세히 설명한다.
단말(100)은 초기 접속을 위해 접속 요청(Attach Request) 메시지를 MME(120)로 전송한다(S220).
접속 요청 메시지를 수신한 MME(120)는 가입자 인증을 위해 인증 정보 요청(Authentication Information Request) 메시지를 HSS(130)로 요청한다(S221).
인증 정보 요청 메시지를 수신한 HSS(130)는 사용자(즉, 단말)에 대한 인증 벡터를 생성하고, 이 인증 벡터를 인증 정보 응답(Authentication Information Response) 메시지에 포함시켜 MME(120)로 전송한다(S222).
사용자에 대한 인증 벡터를 획득한 MME(120)는 단말(100)이 인증 벡터를 생성하고 망 인증을 수행할 수 있도록, 관련 정보를 인증 요청(Authentication Request) 메시지에 포함시켜 단말(100)로 전송한다(S223). 여기서, 관련 정보는 인증 벡터의 일부 값일 수 있다.
단말(100)은 인증 요청 메시지에 포함된 관련 정보를 이용하여 망 인증을 수행하고, 단말(100)의 인증 벡터를 생성한다. 단말(100)은 생성한 자신의 인증 벡터를 인증 응답(Authentication Response) 메시지를 통해 MME(120)로 전송한다(S224). MME(120)는 수신한 인증 응답 메시지를 이용하여 사용자를 인증할 수 있다.
가입자 인증이 성공되면, MME(120)와 단말(100)간에 NAS 보안 셋업(security setup) 절차가 수행된다. MME(120)는 보안 모드 명령(Security Mode Command) 메시지를 단말(100)로 전송한다(S225). 보안 모드 명령 메시지를 수신한 단말(100)은 NAS 보안 키(security key)를 생성하고, NAS 보안 키 생성 완료를 알리기 위해 보안 모드 완료 메시지(Security Mode Complete) 메시지를 MME(120)로 전송한다(S226).
단말(100)의 접속을 알리고 가입 정보 요청을 위해, MME(120)는 업데이트 위치 요청(Update Location request) 메시지를 HSS(130)로 전송한다(S227).
HSS(130)는 사용자 가입 정보를 업데이트 위치 응답(Update Location response) 메시지를 통해 MME(120)로 전송한다(S228).
다음으로, MME(120)는 세션 요청을 위해, 생성 세션 요청(Create Session Request) 메시지를 P-GW(140)로 전송한다(S229).
생성 세션 요청(Create Session Request) 메시지를 수신한 P-GW(140)는 단말(100)의 IP 주소를 할당한다(S230). P-GW(140)는 할당한 IP 주소를 생성 세션 응답(Create Session Response) 메시지에 포함시켜 MME(120)로 전송한다(S231).
MME(120)는 접속 수락(Attach Accept) 메시지를 단말(100)로 전송한다(S232). 여기서, 접속 수락(Attach Accept) 메시지에는 P-GW(140)가 할당한 단말(100)의 IP 주소가 포함되어 있다.
상기에서 설명한 절차에 따라 최종적으로 P-GW(140)와 ePDG(160)간에 터널이 생성되고(S233), 이 터널을 통해 P-GW(140), ePDG(160), 그리고 단말(100)간에 데이터 송수신이 수행된다. 즉, 상기에서 설명한 절차를 통해, Non-3GPP 액세스 망(N2)에도 NAS 프로토콜을 적용되어, 이동성 관리가 수행될 수 있다.
한편, 단말(100)이 ePDG(160)가 아니라 기지국(110)에 연결된 경우에도 상기도 2에서 설명한 절차와 동일하게 적용되어, RRC(Radio Resource Control) 대신에 IP 기반으로 한 NAS 통신이 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, NAS 프로토콜은 단말 인터페이스(LTE, WiFi, 유선 등) 종류에 관계 없이 IP 통신 기반으로 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 제어 평면(control plane)의 프로토콜 스택(protocol stack)을 나타내는 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 단말(100)에서 IP 계층(320) 위에 NAS 계층(310)이 위치하고, MME(120)에서도 IP 계층(340) 위에 NAS 계층(330)이 위치한다. 즉, NAS 프로토콜은 단말(100)과 MME(120) 사이에서 사용된다. 그리고 단말(100)과 MME(120)는 각각 ePDG(160)와 IP 통신을 수행한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, NAS 메시지가 IP 계층에 실려서 전달될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 나타내는 도면이다. 더욱 상세히 설명하면, 도 4는 비신뢰(untrusted) WiFi 액세스 망 환경에서 NAS 프로토콜을 적용하여, 단말(100)이 코어 망에 초기 접속하는 절차를 나타낸다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법은 IPSec 터널을 생성하는 과정(S600)이 추가된 것을 제외하고 도 2와 동일하다.
단말(100)과 ePDG(160) 사이의 인증과 협상을 위해, IKE(Internet Key Exchange) SA(Security Association) 과정이 수행된다. 이 IKE SA 과정에서 마스터 키(Master Key)가 생성되어 IKE 메시지가 암호화되며, 암호화 무결성 알고리즘 협상 및 세션 키(Session Key)가 생성된다. 다음으로, 단말(100)과 ePDG(160) 사이에 IPSec SA가 설정된다. IPSec SA는 패킷 암호화 및 인증에 사용되는 키(Key), 알고리즘 등이 포함된다. IPSec SA가 설정되면, 단말(100)과 ePDG(160) 사이에는 IPSec 터널을 통해 보안통신이 가능해진다.
도 4에서, 상기 S600 단계를 제외하고는 도 2와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법은, 상기 S600 단계에서 생성된 IPSec 터널을 통해, 단말(100)과 MME(120) 간에 NAS 프로토콜이 적용될 수 있다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 제어 평면(control plane)의 프로토콜 스택(protocol stack)을 나타내는 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 단말(100)과 ePDG(160) 사이에 IPsec(510) 터널이 생성되고, 이를 통해 보완성이 제공될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따르면, NAS 메시지를 보안성이 추가된 IP에 실어서 전달될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 데이터 평면(data plane)의 프로토콜 스택(protocol stack)을 나타내는 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 도 2의 S230 단계에서 P-GW(140)가 할당한 IP 주소(610)를 이용하여, 단말(100)과 P-GW(140) 간에 통신이 수행될 수 있다. 그리고 단말과(100)과 ePDG(160) 간의 데이터 통신을 위한 IP 통신은 임시 IP(630)가 사용될 수 있으며 안전한 통신을 위해 IPsec(620) 터널이 사용될 수 있다. ePDG(160)와 P-GW(140) 간의 데이터 통신은 GRE(Generic Routing Encapsulation)(640) 터널이 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 제어 평면의 프로토콜 스택에 대한 다른 예를 나타내는 도면이다. 즉, 도 7은 GRE 터널 대신에 GTP(GPRS Tunneling Protocol) 터널이 사용되는 경우를 나타낸다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 단말(100)과 ePDG(160) 사이에는 IP 통신을 기반으로 NAS 프로토콜이 수행되며, ePDG(160)와 MME(120) 사이에는 GTP-C(720) 프로토콜을 통해 NAS 메시지가 전달될 수 있다.
상기 도 2 내지 도 7에서는 NAS 메시지가 단말(100)과 ePDG(160) 간의 IP 통신을 통해 전송되는 것을 나타내었다. 이러한 방법 외에 단말(100)과 ePDG(160) 간에 801.11 MAC 프레임을 통해 NAS 메시지가 전송될 수 있다. 이러한 방법에 대해서 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 제어 평면의 프로토콜 스택을 나타내는 도면이다. 즉, 도 8은 IP가 지원되지 않는 이더넷(Ethernet) 망에서, NAS 메시지가 MAC 프레임을 통해 전송되는 경우를 나타낸다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 단말(100)에서 MAC 계층(820) 위에 NAS 계층(810)이 위치하고, MME(120)에서는 IP 계층(830) 위에 NAS 계층(840)이 위치한다. 단말(100)과 ePDG(160) 사이에는 MAC 통신이 수행되고, ePDG(160)와 MME(120) 사이에는 IP 통신이 수행된다. 그리고, NAS 프로토콜은 단말(100)과 MME(120) 사이에 사용된다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 단말(100)과 ePDG(160) 사이에서 NAS 메시지는 MAC 통신을 통해 전송된다.
단말(100)과 ePDG(160) 사이에 NAS 메시지가 전송되는 방법은 두 가지가 있을 수 있다. 첫 번째 방법은 이더타입(Ether_Type)이 이터넷 프레임에 새롭게 추가되는 방법이다. 그리고 두 번째 방법은 특정 MAC 주소를 사용하는 방법이다. 이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단말(100)과 ePDG(160) 사이에서 NAS 메시지를 전달하기 위해, IP 통신을 이용하지 않고 MAC 프레임을 그대로 사용할 수 있다. 여기서, 이더타입(Ether_Type)이나 특정 MAC 주소는 표준으로 정의된 이미 알려진 값이 사용될 수 도 있고, 망 내에서 별도(private) 값으로 서로 간에 정의되어 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NAS 기반 액세스 방법을 적용하기 위한 데이터 평면의 프로토콜 스택을 나타내는 도면이다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 단말(100)에서 MAC 계층(920) 위에 IP 계층(910)이 위치한다. 즉, IP 통신(910)이 이더넷 프레임(920) 위에 그대로 사용될 수 있다. 그리고 단말(100)과 ePDG(160) 간의 데이터 통신은 IP 통신이 아닌 MAC 통신(920)을 통해 수행된다. 단말(100)과 P-GW(140) 간의 데이터 통신은 IP 통신(910)을 통해 수행된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 단말(100)을 나타내는 도면이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 단말(100)은 프로세서(101), 메모리(102) 및 RF 모듈(103)을 포함한다.
프로세서(101)는 상기 도 1 내지 도 9에서 방법 및 프로토콜 스택을 구현하도록 설계된다.
메모리(102)는 프로세서(101)와 연결되고 프로세서(101)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장한다.
RF 모듈(103)은 안테나(도시 하지 않음)와 연결되고 무선 신호를 송신 또는 수신한다. 그리고 안테나는 단일 안테나 또는 다중 안테나(MIMO 안테나)로 구현될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따르면, Non-3GPP 액세스 망에 NAS 프로토콜을 적용함으로써, 액세스 망에 관계 없이 이동성을 제공할 뿐만 아니라 심리스 핸드오버(seamless handover)를 제공할 수 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 (20)

  1. 단말이 Non-3GPP 액세스 망을 통해 코어망에 액세스하는 방법으로서,
    상기 Non-3GPP 액세스 망에 포함된 제1 게이트웨이로부터, IP 주소를 할당 받는 단계, 그리고
    상기 IP 주소를 통해, 상기 단말의 이동성을 관리하는 제1 장치로 비접속계층(Non-Access Stratum, NAS) 프로토콜을 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 IP 주소를 할당 받는 단계는, 상기 제1 게이트웨이로부터 임시 IP 주소를 할당 받는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 IP 주소를 할당 받는 단계는, 상기 제1 게이트웨이와 IPSec(Internet Protocol Security)을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 게이트웨이와 상기 제1 장치는 서로 연결되어 있는 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 Non-3GPP 액세스 망은 WLAN(Wireless Local Area Network)인 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 Non-3GPP 액세스 망은 비신뢰(untrusted) Non-3GPP 액세스 망인 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 임시 IP 주소를 할당 받는 단계는, IPv6 자동설정(Auto-configuration) 방식 또는 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 방식을 통해, 상기 제1 게이트웨이로부터 상기 임시 IP 주소를 할당 받는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 IPSec 터널을 생성하는 단계는,
    상기 제1 게이트웨이와 함께, IKE(Internet Key Exchange) SA(Security Association) 과정을 수행하는 단계, 그리고
    상기 제1 게이트웨이와 함께, IPSec SA(Security Association) 과정을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 NAS 프로토콜을 적용하는 단계,
    상기 IP 주소를 통해, 상기 제1 게이트웨이로부터 보안 모드 명령 메시지를 수신하는 단계, 그리고
    상기 IP 주소를 통해, 상기 제1 게이트웨이로 보안 모드 완료 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 NAS 프로토콜을 적용하는 단계는,
    상기 IP 주소를 통해, 상기 제1 게이트웨이로부터 접속 수락(Attach Accept) 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 단말이 이더넷 망을 통해 코어망에 액세스하는 방법으로서,
    상기 이더넷 망에 포함되어 있는 제1 게이트웨이와 MAC 통신을 수행하는 단계, 그리고
    상기 MAC 통신을 통해, 상기 단말의 이동을 지원하는 제1 장치로 비접속계층(Non-Access Stratum, NAS) 프로토콜을 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 게이트웨이와 상기 제1 장치는 서로 연결되어 있는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 NAS 프로토콜을 적용하는 단계는, 이터넷 프레임에 이더타입을 추가하여, 상기 제1 장치로 상기 NAS프로토콜을 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 NAS 프로토콜을 적용하는 단계는, 특정 MAC 주소를 사용하여, 상기 제1 장치로 상기 NAS 프로토콜을 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 단말에서 MAC 계층 위에 NAS 계층이 위치하며, 상기 제1 장치에서 IP 계층 위에 NAS 계층이 위치하는 방법.
  16. Non-3GPP 액세스 망을 통해 코어망에 초기 접속하는 단말로서,
    상기 Non-3GPP 액세스 망에 포함된 제1 게이트웨이로부터 IP 주소를 할당 받도록 제어하고, 상기 IP 주소를 통해 상기 단말의 이동성을 관리하는 제1 장치로 비접속계층(Non-Access Stratum, NAS) 프로토콜을 적용하도록 제어하는 프로세서, 그리고
    상기 NAS 프로토콜에 대응하는 메시지를 송수신하는 RF 모듈을 포함하는 단말.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 IP 주소는 상기 제1 게이트웨이로부터 할당 받은 임시 IP 주소인 단말.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 IP 주소는 상기 제1 게이트웨이와 IPSec(Internet Protocol Security)을 생성하여, 상기 제1 게이트웨이로부터 할당 받은 IP 주소인 단말.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 게이트웨이와 상기 제1 장치는 직접적으로 서로 연결되어 있는 단말.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 프로세서는, IP 계층 위에 NAS 계층에 위치하도록 설정하는 단말.
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