KR20170034314A - 액세스 방식에 비종속적인 통합 네트워크 시스템 및 그 방법 - Google Patents

액세스 방식에 비종속적인 통합 네트워크 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 향후 도래할 다양한 미래서비스 제공의 최적화를 기하는 한편 인프라 투자/운용의 효율성을 제공하기 위하여, IMT-2020 무선 기술(5G), WiFi, 유선 등 다양한 네트워크 접속기술을 All-IP 기반 융합 제어 기술로 수용하고, 공통 신호체계 및 이동성 제어체계를 도입하여 유무선 액세스 기술에 비종속적인 통합 네트워크 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

액세스 방식에 비종속적인 통합 네트워크 시스템 및 그 방법{Access Independent Converged Network System and Method thereof}
본 발명은 네트워크 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히, 다양한 유선 액세스망과 무선 액세스 망(예, IMT-2020 무선 기술(5G), WiFi 등)을 IP(Internet Protocol) 기반으로 통합 수용할 수 있는, 유무선 액세스 방식에 비종속적인 통합 네트워크 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
3GPP 규격 기반의 4G 이동통신 네트워크인 EPS(Evolved Packet System)는 무선영역의 LTE(Long Term Evolution)와 기지국 이후의 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)로 구성되어 있다. 3GPP에서는 2G GSM 네트워크에서 데이터 통신을 제공하기 위하여 GPRS(General Packet Radio Service)를 도입하였는데, 이 GPRS의 기능적 특성과 네트워크 구조적 특성을 이후 3G, 4G에서 승계하였다. EPC의 SGW(Serving Gateway), PGW(PDN(Packet Data Network) Gateway)의 계층적 트래픽 수용구조와 GTP(GPRS Tunneling Protocol) 터널링 방식이 그것이다.
이러한 종래의 네트워크 구조적 특성은 향후 도래할 5G 시대의 서비스 전개에 있어 다음과 같은 다양한 문제점을 노출시키고 있다.
먼저, 종래의 네트워크에서 4G 모바일 코어는 단말로부터 발생하는 모든 트래픽이 필수적으로 거쳐야 하는 노드(PGW)가 존재함에 따라 망내 트래픽 집중도가 심화된다. 이는 패킷망 상에서 회선망과 유사한 서비스 제공을 위한 GTP 터널링 기술에서 기인한다.
또한, 종래의 네트워크에서 GTP 터널 구조로 인하여 데이터센터, 콘텐츠서버 등을 가입자 접면으로 전진 배치할 수 없는 구조이므로 데이터 유통구조의 한계가 존재한다.
또한, 종래의 네트워크에서 사용자 대역폭의 확대를 위하여 이용 가능한 모든 무선자원(5G+WiFi 등)을 동시에 이용할 수 있는 환경이 필요하나 이종 무선액세스 기술별로 별도망을 구축 운용하고 있는 현재 망 구조로는 이종 액세스 자원의 효율적 이용이 불가능한 상태이다.
또한, 종래의 네트워크에서 이동성 제공을 위하여 PGW와 같은 이동성 앵커 포인트(Mobility Anchor Point)가 필요하며, 이로 인하여 핸드오버 후 트래픽에 대한 삼각 라우팅 경로가 발생하게 되어 트래픽 전달 경로의 비효율성 및 단일 고장점(Single Point of Failure) 위험성이 존재한다.
그리고, 종래의 네트워크에서 이동통신 코어망이 액세스의 기술방식에 종속적이므로 WiFi(Wireless Fidelity) 및 2G/3G/4G 등 액세스 방식이 새롭게 출현할 때마다 새로운 코어망이 필요한 고비용 구조이며, 이로 인한 서비스 연동의 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 향후 도래할 다양한 미래서비스 제공의 최적화를 기하는 한편 인프라 투자/운용의 효율성을 제공하기 위하여, IMT-2020 무선 기술(5G), WiFi, 유선 등 다양한 네트워크 접속기술을 All-IP 기반 융합 제어 기술로 수용하고, 공통 신호체계 및 이동성 제어체계를 도입하여 유무선 액세스 기술에 비종속적인 통합 네트워크 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 다중 액세스망의 통합적 수용을 위한 통합 네트워크 시스템은, 트래픽의 전송을 위한 통합 유선 IP 네트워크 상에 배치되는 하나 이상의 통합 게이트웨이; 및 상기 하나 이상의 통합 게이트웨이를 관리 및 제어하되, 상기 통합 게이트웨이가 가입자별 또는 서비스별 트래픽을 분리하여 관리 및 제어하고 상기 통합 게이트웨이가 백홀로 연결된 동종 액세스 노드들 또는 두 종류 이상의 이종 액세스 노드들과 IP 패킷 기반으로 통신하도록, 상기 통합 게이트웨이로 송수신 IP 플로우의 경로를 제공하는 통합 제어 엔티티를 포함하고, 상기 통합 제어 엔티티는, 사용자 인증 제어, 접속 제어, 단말 이동성 제어, 및 IP 플로우에 대한 서비스 호 제어, 이동성 제어 및 QoS(Quality of Service) 제어를 포함하는 제어 기능들 중 적어도 하나를 상기 하나 이상의 통합 게이트웨이를 통해 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 통합 네트워크 시스템은, 상기 통합 유선 IP 네트워크의 에지에 배치된 상기 통합 게이트웨이를 통해, 상기 동종 액세스 노드들 또는 상기 이종 액세스 노드들이 통합적으로 수용되는 것으로서, 동종 액세스 여부나 유무선에 관계없는, 서로 다른 액세스들을 포함하는 두 종류 이상의 이종 액세스를 통합적으로 수용 가능하며 새로운 유형의 서비스 및 장치를 수용 가능하도록 하기 위한 것을 특징으로 한다.
두 종류 이상의 이종 액세스를 통합적으로 제어하고 수용 가능한 상기 통합 네트워크 시스템의 구조에서, 상기 통합 게이트웨이와 상기 통합제어엔티티는 이종 자원 상태를 모니터링하여 자원의 관리와 할당에 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 통합 게이트웨이는, 상기 이종 자원 상태의 모니터링을 기초로 자원여유가 있는 이종의 망으로 트래픽 스티어링을 수행할 수 있다.
상기 통합 게이트웨이는, 상기 이종 자원 상태의 모니터링을 기초로 자원여유가 있는 다중 액세스망에 동시에 접속된 사용자 단말에 각각의 액세스망으로 데이터를 분산하여 전송할 수 있다.
사용자 단말과 서로 다른 액세스 방식으로 통신하는 액세스 노드들과 상기 통합 제어 엔티티 사이의 인터페이싱 신호 체계는, 액세스 방식에 비종속적인 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 한다..
액세스 방식에 상관없이 서비스 제공 서버가 가입자 장치쪽으로 전진 배치되도록, 상기 통합 유선 IP 네트워크 상의 에지에 배치된 상기 통합 게이트웨이에 상기 서비스 제공 서버를 연결하는 것을 특징으로 한다.
상기 통합 제어 엔티티는, ID와 로케이터가 분리된 IP 주소 체계를 기초로 단말을 관리하면서, 제1 통합 게이트웨이를 통해 상기 통합 유선 IP 네트워크에 접속하는 단말의 이동에 대하여, 앵커 프리하게 상기 네트워크에 접속하도록 제2 통합 게이트웨이로 핸드오버를 위한 상기 단말의 이동성 및 IP 플로우의 이동성을 제어할 수 있다.
상기 이동성 제어는, 무선 액세스-무선 액세스 간 이동성 제어를 포함하는 동종 액세스 내 이동성 제어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동성 제어는, 무선 액세스-유선 액세스 간 이동성 제어, 또는 IMT-2020 액세스-WiFi 액세스 간 이동성 제어를 포함하는 이종 액세스 간의 이동성 제어를 포함할 수 있다.
상기 통합 제어 엔티티는, 다중 액세스망에 동시에 접속된 단말에 대하여, 상기 통합 게이트웨이가 이종 액세스망의 통합자원관리를 기반으로 가용자원 상태를 판단하고 복수의 IP 플로우들을 IP 플로우 단위로 트래픽을 구분하여 IP 플로우의 이동성을 지원하도록 제어할 수 있다.
상기 통합 게이트웨이가 소정의 대역폭 이상의 데이터를 포함하는 IP 플로우에 대하여, 상기 다중 액세스망을 통하여 분산하여 상기 단말로 전송하도록, 상기 통합 제어 엔티티는 상기 통합 게이트웨이를 제어할 수 있다.
상기 통합 네트워크 시스템은, 상기 통합 유선 IP 네트워크 상의 에지에 분산 배치되며, 상기 제어 기능들 중 적어도 하나의 제어 기능을 논리적으로 수행하는 분산제어엔티티를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 다중 액세스망의 통합적 수용을 위한 통합 네트워크 시스템의 운영 방법은, 트래픽의 전송을 위한 통합 유선 IP 네트워크 상에 배치되는 하나 이상의 통합 게이트웨이를 관리 및 제어하는 통합 제어 엔티티에서, 상기 통합 게이트웨이가 가입자별 또는 서비스별 트래픽을 분리하여 관리 및 제어하고 상기 통합 게이트웨이가 백홀로 연결된 동종 액세스 노드들 또는 두 종류 이상의 이종 액세스 노드들과 IP 패킷 기반으로 통신하도록, 상기 통합 게이트웨이로 송수신 IP 플로우의 경로를 제공하는 단계; 및 상기 통합 제어 엔티티에서, 사용자 인증 제어, 접속 제어, 단말 이동성 제어, 및 IP 플로우에 대한 서비스 호 제어, 이동성 제어 및 QoS(Quality of Service) 제어를 포함하는 제어 기능들 중 적어도 하나를 상기 하나 이상의 통합 게이트웨이를 통해 수행하는 단계를 포함한다.
상기 통합 네트워크 시스템의 운영 방법은, 상기 통합 유선 IP 네트워크의 에지에 배치된 상기 통합 게이트웨이를 통해, 상기 동종 액세스 노드들 또는 상기 이종 액세스 노드들이 통합적으로 수용되는 것으로서, 동종 액세스 여부나 유무선에 관계없는, 서로 다른 액세스들을 포함하는 두 종류 이상의 이종 액세스를 통합적으로 수용 가능하며 새로운 유형의 서비스 및 장치를 수용 가능하도록 하기 위한 것을 특징으로 한다.
두 종류 이상의 이종 액세스를 통합적으로 제어하고 수용 가능한 상기 통합 네트워크 시스템의 구조에서, 상기 통합 게이트웨이와 상기 통합제어엔티티는 이종 자원 상태를 모니터링하여 자원의 관리와 할당에 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 통합 게이트웨이는, 상기 이종 자원 상태의 모니터링을 기초로 자원여유가 있는 이종의 망으로 트래픽 스티어링을 수행할 수 있다.
상기 통합 게이트웨이는, 상기 이종 자원 상태의 모니터링을 기초로 자원여유가 있는 다중 액세스망에 동시에 접속된 사용자 단말에 각각의 액세스망으로 데이터를 분산하여 전송할 수 있다.
사용자 단말과 서로 다른 액세스 방식으로 통신하는 액세스 노드들과 상기 통합 제어 엔티티 사이의 인터페이싱 신호 체계는, 액세스 방식에 비종속적인 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
액세스 방식에 상관없이 서비스 제공 서버가 가입자 장치쪽으로 전진 배치되도록, 상기 통합 유선 IP 네트워크 상의 에지에 배치된 상기 통합 게이트웨이에 상기 서비스 제공 서버를 연결하는 것을 특징으로 한다.
상기 통합 제어 엔티티에서, ID와 로케이터가 분리된 IP 주소 체계를 기초로 단말을 관리하면서, 제1 통합 게이트웨이를 통해 상기 통합 유선 IP 네트워크에 접속하는 단말의 이동에 대하여, 앵커 프리하게 상기 네트워크에 접속하도록 제2 통합 게이트웨이로 핸드오버를 위한 상기 단말의 이동성 및 IP 플로우의 이동성을 제어할 수 있다.
상기 이동성 제어는, 무선 액세스-무선 액세스 간 이동성 제어를 포함하는 동종 액세스 내 이동성 제어, 또는 무선 액세스-유선 액세스 간 이동성 제어나 IMT-2020 액세스-WiFi 액세스 간 이동성 제어를 포함하는 이종 액세스 간의 이동성 제어를 포함할 수 있다.
상기 통합 제어 엔티티에서, 다중 액세스망에 동시에 접속된 단말에 대하여, 상기 통합 게이트웨이가 이종 액세스망의 통합자원관리를 기반으로 가용자원 상태를 판단하고 복수의 IP 플로우들을 IP 플로우 단위로 트래픽을 구분하여 IP 플로우의 이동성을 지원하도록 제어할 수 있다.
상기 통합 게이트웨이가 소정의 대역폭 이상의 데이터를 포함하는 IP 플로우에 대하여, 상기 다중 액세스망을 통하여 분산하여 상기 단말로 전송하도록, 상기 통합 제어 엔티티는 상기 통합 게이트웨이를 제어할 수 있다.
상기 통합 네트워크 시스템의 운영 방법은, 상기 통합 유선 IP 네트워크 상의 에지에 분산 배치되는 분산제어엔티티에서, 상기 제어 기능들 중 적어도 하나의 제어 기능을 논리적으로 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유무선 액세스 기술에 비종속적인 통합 네트워크 시스템 및 그 방법에 따르면, 사업자가 게이트웨이를 분산 배치함으로써 동종 액세스 노드들 또는 유무선 관계없이 서로 다른 액세스들을 포함하는 2 종류 이상의 이종 액세스를 통합적으로 수용하며, 이를 통해 새로운 유형의 서비스 및 단말을 유연하게 수용할 수 있고, 확장이 용이한 망 운영이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 서비스 제공자는 에지 네트워크에 별도의 장치없이 IP 기반의 서비스 제공 서버를 배치할 수 있어 저지연 고용량 데이터 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 사업자는 다양한 유무선 액세스망을 통합관리 및 제어하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 액세스 망 간의 통합 무선 자원 관리를 통해 네트워크 자원을 효율적으로 활용할 수 있어 운영비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 다양한 유무선 액세스 망 간의 이동성 제공을 통해 사용자에게 끊김없는 서비스를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면 단일 액세스 망으로는 서비스가 불가능한 대용량 서비스에 대하여도 액세스망 통합을 통해 대용량 서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 3G 망, 4G 망, WiFi 망, 유선망을 포함하는 다중망 구조에 대한 개략적인 개념도이다.
도 2는 일반적인 4G 네트워크에서의 GTP(GPRS Tunneling Protocol) 적용구조를 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 유무선 액세스 기술에 비종속적인 통합 네트워크 시스템의 개념도의 일례이다.
도 3b는 본 발명의 유무선 액세스 기술에 비종속적인 통합 네트워크 시스템의 개념도의 다른 예이다.
도 3c는 본 발명의 통합 네트워크 시스템의 동작 개념을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4a는 기존 EPC에서 단말-MME 간의 인터페이스 신호 체계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템에서 IMT-2020(5G) 접속 방식으로 사용자 단말(UE)에서 기지국(5GBS)을 통한 통합 제어 엔티티(UCE) 간의 인터페이스 신호 체계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템에서 WiFi 접속 방식으로 사용자 단말(UE)에서 WiFi 액세스 포인트를 통한 통합 제어 엔티티(UCE) 간의 인터페이스 신호 체계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 기존의 이동통신 시스템에서의 이동성 지원을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템에서 통합 제어 엔티티(UCE)를 통한 Anchor-free 이동성 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템에서 유무선 Intra-GW 이동성 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템에서 무선 Intra-GW 이동성 제어의 구체적인 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템에서 높은 대역폭이 요구된 IP 플로우의 분산 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템의 구현 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
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 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 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. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 일반적인 3G 망, 4G 망, WiFi 망, 유선망을 포함하는 다중망 구조에 대한 개략적인 개념도이다.
일반적인 인터넷을 위한 유선 IP 네트워크(1)는 유선가입자(2)와 WiFi(3) 통신을 수용한다. 4G 네트워크로 불리우는 EPS는 LTE 무선 인터페이스(Radio Interface)가 적용되는 기지국(eNodeB, eNB)(4)가 4G 코어망(CN)인 EPC(8)에 접속되며, EPC(8)는 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)(7), 서빙 게이트웨이(Serving Gateway, SGW)(5), PDN 게이트웨이(PGW)(6)로 구성된다. 3G 네트워크는 무선 인터페이스(Radio Interface)가 적용되는 기지국(NodeB, NB)(9)가 모바일 패킷 코어(mobile packet core)(13)에 RNC(Radio Network Controller)(10)를 통하여 접속되며, 모바일 패킷 코어(mobile packet core)(13)는 Serving GPRS Support Node(SGSN)(11)과 Gateway GPRS Support Node(GGSN)(12)로 구성된다. WiFi와 3G 코어네트워크는 Packet Data Gateway(PDG)(15)를 통하여 연동되며, WiFi와 4G 코어네트워크는 enhanced PDG(ePDG)(14)를 통하여 연동된다. 한편, 유선 IP 네트워크(1) 및 3G/4G 이동통신 네트워크(4, 9)는 Internet Exchange Point(IX)(16)를 통하여 연동된다.
도 2는 일반적인 4G 네트워크에서의 GTP(GPRS Tunneling Protocol) 적용구조를 나타낸다.
4G 패킷망 상에서 가입자별/서비스별 트래픽의 분리와 이를 통한 과금 등을 위하여, 전통적인 회선 서비스와 유사한 터널링 기법을, 기지국(eNB)과 서빙 게이트웨이(SGW) 사이 및 서빙 게이트웨이(SGW)와 PDN 게이트웨이(PGW) 사이에, 적용한 것으로, 트래픽 제어의 복잡도가 높을 뿐만 아니라 All-IP 기반 융합 네트워크로의 진화에 걸림돌로 작용하고 있다.
도 3a는 본 발명의 유무선 액세스 기술에 비종속적인 통합 네트워크 시스템(100)의 개념도의 일례이다. 도 3b는 본 발명의 유무선 액세스 기술에 비종속적인 통합 네트워크 시스템(100)의 개념도의 다른 예이다. 도 3c는 본 발명의 통합 네트워크 시스템(100)의 동작 개념을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3a을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 통합 네트워크 시스템(100)은, 트래픽 전송의 라우팅을 위한 라우터들을 포함하는 통합 유선 IP 네트워크(27) 상의 에지(Edge)(28)에 분산 배치되는 복수의 통합 게이트웨이(Converged Gateway, CGW)(25)와 통합 신호처리를 통하여 이들을 관리하는 통합 제어 엔티티(Unified Control Entity, UCE)(26)를 포함한다. 또한, 통합 네트워크 시스템(100)은 네트워크 상에서 가입자 접면으로 전진 배치될 수 있는 마이크로 데이터 센터(Micro Data Center)(29)를 더 포함할 수도 있다. 마이크로 데이터 센터(29)는 서비스 운영에 필요한 소정의 데이터를 저장 관리할 수 있다.
이는 5G 시대의 폭증하는 트래픽을 분산 수용하여 네트워크의 유연성을 확보하기 위함이며, 통합 게이트웨이(CGW)(25)는 백홀(Backhaul)(24)을 통하여 IMT(International Mobile Telecommunication)-2020(5G) 기지국(5GBS)(20), WiFi 통신을 위한 액세스 포인트(21), 유선가입자와 통신을 위한 유선 노드(23) 등 동종 액세스 노드들 및 두 종류 이상의 이종 액세스 노드들(유무선 여부와 관계없음)과 통신할 수 있도록 이들을 수용한다(S110). 또한, 통합 게이트웨이(CGW)(25)는 3G/4G 이동통신 네트워크(30)와 통신할 수 있도록 수용할 수도 있다.
IMT-2020 기지국(5GBS)(20) - 통합 게이트웨이(CGW)(25) 간에는, WiFi 액세스 포인트(AP)(또는 액세스 콘트롤러 AC)(21) - 통합 게이트웨이(CGW)(25), 유선 노드(23) - 통합 게이트웨이(CGW)(25) 간과 마찬가지로, GTP 기반이 아닌 기본적인 IP 패킷 기반의 통신 제어가 이루어진다. IP 패킷 기반이라 함은 액세스 종류에 무관하게 개별 IP 계층의 세션을 정의하는 IP 플로우를 직접 제어함을 의미한다.
통합 게이트웨이(CGW)(25)는 마이크로 플로우(Micro-Flow) 트래픽 제어기능을 통해 데이터 경로를 제공하는 통합 제어 엔티티(Unified Control Entity, UCE)(26)로부터, 네트워크 상에서 송수신되는 IP 플로우(데이터)의 경로를 제공받는다(S120).
통합 제어 엔티티(UCE)(26)는 통합 게이트웨이(CGW)(25)를 관리하되, 사용자 인증제어, 접속제어, 단말 이동성 제어 및 통합 게이트웨이(CGW)(25)를 통한 IP 플로우에 대하여, 서비스 호 제어(예, 연결/설정 등), 동종 액세스 내 IP 이동성(예, 무선 액세스-무선 액세스) 및 이종 액세스 간의 IP 이동성(예, 유선 액세스-무선 액세스, IMT-2020 액세스-WiFi 액세스 등) 제어, QoS(Quality of Service) 제어 등을 담당하게 된다(S130).
한편, 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 통합 네트워크 시스템(100)은, 복수의 통합 게이트웨이(Converged Gateway, CGW)(25)와 통합 신호처리를 통하여 이들을 관리하는 통합 제어 엔티티(Unified Control Entity, UCE)(26)는, 에지에 분산되어 하나 이상의 통합게이트웨이(25)를 제어하는 분산 제어 엔티티(edge Unified Control Entity)(45)를 포함한다. 통합제어 엔티티(26)의 사용자 인증제어, 접속제어, 단말 이동성 제어, IP 플로우에 대한 서비스 호 제어, 이동성 제어, 또는 QoS(Quality of Service) 제어 기능들 중 적어도 하나의 제어 기능을 논리적으로 수행하도록 하기 위하여, 논리적으로 배분된 분산제어엔티티(eUCE)(45)를 네트워크 에지에 하나 이상 분산배치 할 수 있다. 또한, 분산제어엔티티(eUCE)들(45)은 하나 이상의 통합게이트웨이(25)를 제어하며, 통합제어엔티티(UCE)(26)와 통신을 통하여 필요한 신호를 주고 받음으로써 통합제어엔티티(UCE)(26)를 제어할 수도 있다.
<데이터 계층>
본 발명에 의해 새롭게 정의되는 통합 게이트웨이(CGW)(25)와 IMT-2020 기지국(5GBS)(20) 간의 데이터 트래픽 제어에 있어, 본 발명에서는 GTP 기반의 제어가 아닌 기본적인 IP 패킷 기반의 제어를 제공한다. 이를 위하여 본 발명은 IMT-2020 기지국(5GBS)(20) 및 통합 게이트웨이(CGW)(25)에서 가입자별/서비스별 트래픽을 분리하여 관리/제어할 수 있도록, 통합 제어 엔티티(Unified Control Entity, UCE)(26)는 Micro-Flow 트래픽 제어기능을 통해 송수신 IP 플로우의 데이터 경로를 제공한다.
즉, 본 발명은 상기 Micro-Flow 트래픽 제어기능을 통해 IMT-2020의 하위계층에서 올라오는 신호(데이터)에 대하여 IP 계층에서 가입자별/서비스별 트래픽을 분리하고 관리할 수 있도록 하여 데이터 경로를 제공한다. 본 발명에서는 기존 4G의 기지국(eNB)(4)에서 무선 베어러(Radio Bearer) ID(identifier)(RBID)와 eNB - SGW 간의 GTP Tunnel Endpoint ID(TEID)를 매핑하여 데이터 경로를 확보하는 방식을 사용하지 않는다. 이러한 기존의 방식 대신, 본 발명에서는 IMT-2020에서 정의되는 RBID 또는 무선 채널(Radio Channel) ID와, IP 패킷의 플로우 정보(5-tuple 정보) 및 패킷 플로우(IP-Flow)를 정의할 수 있는 정보를 매핑하여 데이터 경로를 제공한다.
본 발명에 따라, 통합 게이트웨이(CGW)(25)에서는 IMT-2020 기지국(5GBS) (20), WiFi 액세스 포인트(21), 유선 노드(23) 등의 접속에 무관하게 모든 사용자 단말(UE, User Equipment)과의 트래픽을 동일한 방식으로 제어/관리할 수 있게 된다. 또한, 통합 게이트웨이(CGW)(25)에서는 액세스 기술과 무관하게 동일한 방식으로 사용자 트래픽에 대한 QoS 제어를 수행하며, IP 이동성 제공을 위한 추가기능을 수행한다. 한편, 통합 게이트웨이(CGW)(25)에서는 패킷 플로우(IP-Flow)를 기반으로 사용자 트래픽의 과금정보, 측정정보 등을 추출한다.
본 발명에서 사용자 단말(UE)은 IMT-2020 기지국(20) 또는 WiFi 액세스 포인트(21)를 통해 통합 게이트웨이(CGW)(25)에 접속할 수 있는 스마트폰, 음성/영상 전화 통화가능한 웨어러블 디바이스, 테블릿 PC, 노트북 PC, 등 무선 단말을 포함할 수 있으며, 모뎀 등 유선 노드(23)를 통해 통합 게이트웨이(CGW)(25)에 접속할 수 있는 데스크탑 PC 기타 통신 전용 단말기 등 유선 단말을 포함한다.
<신호계층>
기존 EPC(8)의 신호계층은 단말-eNB 간, MME-단말 간, MME-eNB 간, MME-SGW 간의 각각의 신호체계가 존재한다(예, 표준 3GPP TS24.301, TS39.413, TS29.272, TS23.401 참조). 이러한 신호체계는 기존 유선 네트워크에서의 제어방식과 크게 상이하여 액세스 기술에 따른 별도망을 구축해야 하는 폐단을 가져오게 된다. 특히 기존 EPC(8)에서 단말-MME 간의 신호는 단말-eNB, eNB-MME상에 정의된 인터페이스를 통하여 이루어지게 되어있으며(도 4a 참조), 이는 액세스 기술 및 고유 네트워크 기술에 종속성을 갖게 되어 액세스 기술과 비종속적인 단일망을 구축할 수 없게 된다. 따라서 본 발명에서는 단말-UCE(4G에서의 단말-MME에 대응) 간의 신호체계는, 동일한 신호 체계를 이용하여, 동종 액세스 여부, 유무선 액세스 여부 등 액세스 방식에 상관없이 특정 액세스 기술 및 망기술에 비종속적으로 처리할 수 있는 구조를 갖는다.
예를 들어, 본 발명에서는 도 4b 및 도 4c와 같이, 사용자 단말(UE)이 기지국(5GBS) 또는 WiFi 액세스 포인트(21) 등 서로 다른 액세스 방식을 지원하는 중간 노드들(액세스 노드들)과 인터페이싱을 위한 서로 다른 신호 체계를 이용하여 통신하더라도, 중간 노드와 통합 제어 엔티티(UCE)(26) 간에 동일한 신호 체계를 이용하여, 액세스 방식에 상관없이(액세스 방식에 비종속적으로) 인터페이싱이 가능하다.
도 4b의 예에서, IMT-2020(5G) 접속인 경우, 사용자 단말(UE)의 신호처리 계층은, 제어응용(control application) - IP - PDCP(Packet Data Convergence Protocol) - RLC(Radio Link Control) - 5G MAC(Media Access Control) - 5G PHY(Physical)를 포함하며, 이와 같은 계층 구조로 기지국(5GBS)과 인터페이싱 가능하다. 기지국(5GBS)과 통합 제어 엔티티(UCE)(26)는 동일한 신호 체계(IP- L2-L1)를 이용하여 인터페이싱하며, 통합 제어 엔티티(UCE)(26)는 상위에 제어응용(control application)계층을 갖는다.
도 4c의 예에서, WiFi 접속인 경우, 사용자 단말(UE)의 신호처리 계층은, 제어응용(control application) - IP - WiFi L2 - WiFi L1을 포함하며, 이와 같은 계층 구조로 WiFi 액세스 포인트(21)와 인터페이싱 가능하다. WiFi 액세스 포인트(21)와 통합 제어 엔티티(UCE)(26)는 동일한 신호 체계(IP- L2-L1)를 이용하여 인터페이싱하며, 통합 제어 엔티티(UCE)(26)는 상위에 제어응용(control application)계층을 갖는다.
한편, 기존 4G 신호체계는 Connection-less(패킷 비연결형) 서비스를 위한 IP 네트워크 상에서 회선 서비스와 유사한 GTP 터널링을 위하여 GTP-C(Control) 신호를 처리하게 되어 신호체계 자체가 복잡하다. LTE 에서 음성통화도 VoLTE(Voice over LTE)서비스가 보편화 되고 있는 등 모든 서비스가 패킷 기반의 connection-less 서비스로 제공되고 있으며 특히, 향후 보편화될 IoT(Internet of Things) 서비스는 소규모 데이터를 간헐적으로 전송하게 되는 특성을 갖게 되는데, 이때 회선 기반의 서비스 제공을 위한 복잡한 시그널링 체계의 적용이 용이하지 않게 된다. 따라서 본 발명에서는 connection-less 서비스 제공을 위한 경량화(light-weight)한 신호체계를 제공할 수 있다.
<통합자원관리>
본 발명에서는 무선자원 이용효율 극대화를 위하여 IMT-2020 영역과 WiFi 영역의 이종 무선자원에 대한 통합 관리를 한다. 중앙제어플랫폼인 통합 제어 엔티티(UCE)(26)는 통합 게이트웨이(CGW)(25)를 관리하며 이를 통하여 송수신되는 IP 패킷 기반으로, IMT-2020 영역과 WiFi 영역으로부터 셀당 기 사용 대역폭(Bandwidth), 셀당 기 사용 무선채널 수, 셀당 가입자 수, 셀당 가입자 트래픽 세션 수 등을 취합하고, 이를 통합 관리한다. 이러한 무선자원의 통합관리는 셀의 무선자원 이용률에 따라 가입자를 가용 무선 자원이 많은 셀(IMT-2020 영역과 WiFi 영역의 동종 혹은 이종)로 핸드오버를 시키기 위함이며 이 기능에 대하여는 추후 더 기술한다.
<UCE에서의 CGW의 플로우 제어를 통한 Anchor-free IP 이동성 제어>
IP 이동성 제어를 위하여, 본 발명에서는 사용자 단말(UE)을 식별하기 위한 ID(Identifier)와 데이터 전송을 위한 로케이터(Locator)로 분리하는 IP 주소 체계를 도입한다. ID는 사용자 단말(UE)의 식별과 인증을 위한 용도로 사용되며, 로케이터(Locator)는 사용자 단말(UE)의 위치정보 등록/관리, 가입자 트래픽 전송을 위하여 사용된다.
도 5a는 기존의 이동통신 시스템에서의 이동성 지원을 설명하기 위한 도면이다.
기존의 이동성 제어기술의 특징은 Mobile IP 기술의 Home Agent(HA)와 같이 사용자 단말(UE)의 트래픽이 항상 거쳐야 하는 Mobility Anchor Point가 존재한다. 특히, 도 5a 에서 보는 바와 같이 3GPP 규격에서는, PDN 게이트웨이(PGW) 간의 Mobility 규격이 정의되지 않은 상태로 사용자 단말(UE)이 다른 서빙 게이트웨이(SGW) 지역으로 이동을 하여도, 핸드오버를 위하여 초기에 접속된 PDN 게이트웨이(PGW)를 항상 거쳐서 이동통신 네트워크 코어망(CN)에 접속해야 하는 비효율적인 구조를 갖는다. 이러한 이동성 제공 구조는 트래픽 경로의 비최적화에 따른 망자원의 낭비를 가져오게 될 뿐만 아니라, 향후 도입될 저지연 서비스 등의 제공에도 문제를 야기하게 된다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템(100)에서 통합 제어 엔티티(UCE)(26)를 통한 Anchor-free 이동성 제어를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 도 5b에서 보이는 바와 같이 기존의 이동성 지원에서 Anchoring 포인트를 제거하고, 통합 게이트웨이들(CGW)의 Edge-by-Edge로 네트워크(27)에 접속하도록 트래픽 경로 최적화가 가능한 무 앵커(앵커 프리) 이동성(Anchor-free mobility)을 제공한다. 본 발명의 통합 제어 엔티티(UCE)(26)는 ID/로케이터 분리 IP 주소 체계를 기초로 사용자 단말(UE)을 관리하면서, 유선 IP 네트워크(27)의 에지(Edge)(28)에 분산 배치되는 통합 게이트웨이들(CGW)(25)을 통해 네트워크(27)에 접속하는 사용자 단말(UE)이 핸드오버할 수 있도록 상기 단말의 이동성 및 IP 플로우의 이동성을 관리 및 제어한다. 사용자 단말(UE)이 IMT-2020, WiFi, 유선 등 다양한 특성의 액세스망을 통하여 접속하여도, 통합 게이트웨이들(CGW)(25)은 사용자 단말(UE)의 이동에 대하여 연동되는 통합 제어 엔티티(UCE)(26)의 제어에 따라 이동성을 지원하여, 사용자 단말(UE)이 가장 가까운 통합 게이트웨이를 통해 끊김없는 서비스를 받을 수 있도록 지원할 수 있다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템(100)에서 유무선 Intra-GW 이동성 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5c와 같이, 사용자 단말(UE)의 이동을 감지한 통합 제어 엔티티(UCE)(26)의 제어를 통해 통합 게이트웨이(CGW)(25)가 무선 액세스망 간의 이동성(Inter-GW 이동성)을 지원할수 있을 뿐만 아니라, 하나의 통합 게이트웨이(CGW)(25)와 접속한 사용자 단말(UE)에 대하여 유선 액세스 망(유선 IP)와 무선 액세스 망(IMT-2020/WiFi) 간의 이동성(Intra-GW 이동성)이 지원될 수 있다. 여기서, 서로 다른 무선 액세스 망(IMT-2020, WiFi) 간의 Intra-GW 이동성 지원을 포함한다. 상기 통합 제어 엔티티(26)의 제어를 통하여 이동성을 제공하는 상기 통합 게이트웨이(25)는 통합 제어 엔티티(25) 뿐만 아니라, 분산 제어 엔티티(45)와 연결하여 제어를 받을 수도 있다. 상기 분산 제어 엔티티(45)와 연결된 경우, Inra-GW 이동성의 경우에는 통합 게이트웨이(25) 내의 이동성이므로 분산 제어 엔티티(45)의 제어로 충분하지만, Inter-GW 이동성의 경우에는 통합 게이트웨이들(25) 간의 이동성을 지원하기 위하여 상기 통합 게이트웨이들(25)이 서로 다른 분산 제어 엔티티(45)와 연결된 경우라면 상기 분산 제어 엔티티들(45)과 통합 제어 엔티티(26)가 연동하여 제어를 수행하는 경우도 필요할 수 있다.
도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템(100)에서 무선 Intra-GW 이동성 제어의 구체적인 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5d와 같이, IMT-2020 접속 방식의 지역에 2이상의 WiFi 액세스 포인트(WiFi1/WiFi2)가 설치된 경우, 통합 게이트웨이(CGW)(25)는 통합 제어 엔티티(UCE)(26)의 제어에 따라 이종 액세스망의 통합자원관리를 기반으로 가용자원 상태를 판단하고 복수의 IP 플로우들을 IP 플로우 단위로 트래픽을 구분하여 관리 및 제어할 수 있으며, 이와 같은 IMT-2020 또는 WiFi1/WiFi2 등 다중 액세스망에 동시에 접속된 사용자 단말(UE)의 이동에 대하여 IP Flow 이동성을 지원할 수 있다.
도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템(100)에서 높은 대역폭이 요구된 IP 플로우의 분산 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 5e와 같이, 통합 제어 엔티티(UCE)(26)의 제어에 따라 통합 게이트웨이(CGW)(25)는 UHD(Ultra High Definition) 및 홀로그램과 같이 소정의 대역폭 이상의 높은 대역폭을 요구하는 데이터를 포함하여 하나의 액세스 기술로는 전송이 어려운 IP Flow에 대하여, IMT-2020 또는 WiFi1/WiFi2 등 다중 액세스망에 동시에 접속된 사용자 단말(UE)에 각각의 액세스망으로 데이터를 분산하여 전송할 수도 있다.
<통합자원관리를 활용한 사용자 군집도 인식 및 서비스 인식 기반 핸드오버>
IMT-2020 또는 WiFi 등 이종 무선 접속 구간이 지리적으로 중첩되어 있는 경우, 특정 무선 접속 구간에 접속된 사용자가 많거나 사용자가 요구하는 서비스를 수용하기 위한 무선자원이 부족한 경우 사용자 서비스의 QoS는 영향을 받게 된다. 이 경우, 지리적으로 중첩된 인접한 이종 셀의 유휴자원이 있다면(도 5d 참조), 통합 게이트웨이(CGW)(25), 통합 제어 엔티티(UCE)(26) 등의 장치를 통하여, 사용자 단말을 인접셀로 접속하게 하여 양질의 서비스 제공이 가능해 진다. 이를 위하여 본 발명은 도 3과 같은 통합 네트워크에서 통합 제어 엔티티(UCE)(26)의 제어에 따라 통합 게이트웨이(CGW)(25)가 통합자원관리 기능을 통한 가용자원 상태를 판단하며, 해당 접속구간에 접속된 사용자 군집도 정보, 사용자 단말들의 트래픽에 대한 서비스 특성을 인식한 정보(전송변조모드, 대역폭 등)를 기반으로 사용자 단말을 이종 셀로 재접속시킬 수 있는 기능을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템(100)의 구현 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 네트워크 시스템(100)의 통합 게이트웨이(CGW)(25), 통합 제어 엔티티(UCE)(26) 등은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 통합 게이트웨이(CGW)(25), 통합 제어 엔티티(UCE)(26) 등은 도 6과 같은 컴퓨팅 시스템(1000)으로 구현될 수 있다.
컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다. 프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory)(1310) 및 RAM(Random Access Memory)(1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유무선 액세스 기술에 비종속적인 통합 네트워크 시스템(100)에서는, 사업자가 통합 게이트웨이(CGW)(25)를 분산 배치함으로써 동종 액세스 노드들, 또는 유무선에 관계없이 서로 다른 액세스들을 포함하는 2 종류 이상의 이종 액세스를 통합적으로 수용하며, 이를 통해 새로운 유형의 서비스 및 단말/서버 기타 전자장치를 유연하게 수용할 수 있고, 확장이 용이한 망 운영이 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면 서비스 제공자는 액세스 방식에 상관없이 유선 IP 네트워크(27)의 에지(Edge)(28)의 통합 게이트웨이(CGW)(25)에 연결되는 서비스 제공 서버를 배치할 수 있어, 가입자(사용자 단말 등 장치) 접면으로 전진 배치되는 서비스 제공 서버를 통해 저지연 고용량 데이터 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 사업자는 다양한 유무선 액세스망을 통합관리 및 제어하는 것이 가능하고, 액세스 망 간의 통합 무선 자원 관리를 통해 네트워크 자원을 효율적으로 활용할 수 있어 운영비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 다양한 유무선 액세스 망 간의 이동성 제공을 통해 사용자에게 끊김없는 서비스를 제공할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따르면 단일 액세스 망으로는 서비스가 불가능한 대용량 서비스에 대하여도 액세스망 통합을 통해 대용량 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면　이동성 제어에 있어서 유무선 여부에 관계없이 이동성 제어가 가능해질 뿐만 아니라, 이종 액세스들이 통합제어 되고 수용되는 구조이므로 이종 자원 상태(예, 이종 액세스 간 이용자 군집도 등)를 모니터링하여 자원의 관리와 할당에 이용함으로써 자원이용 효율성을 높일 수 있다. 기존의 망은 단일 액세스 기술로만 이루어진 망이기 때문에 하나의 자원만 관리 제어하면 되었지만, 본 발명과 같이 이종 액세스를 수용하는 단일망 또는 통합망에서 통합 제어 엔티티(UCE)(26)와 통합 게이트웨이(CGW)(25)는 자원의 관리와 할당을 위하여 다양한 액세스에 따른 이종 자원 상태를 모니터링한다.
이와 같은 이종 자원 상태에 대한 통합 관리를 바탕으로, 통합 게이트웨이(CGW)(25)는 자원여유가 있는 이종의 망으로 트래픽 스티어링(steering)을 해주는 것이 가능하다. 예를 들어, 게이트웨이(CGW)(25)가 응용을 인식(예, 대역폭, 동영상 트래픽 등)하여 가입자가 연결되어있는 이종의 망으로 통합 제어 엔티티(UCE)(26) 등 제어체계와 협력하여 네트워크에서 자동으로 경로를 바꾸어 줄 수 있다.
또한, 본 발명에서 동종 액세스 노드들, 또는 유무선에 관계없이 서로 다른 액세스들을 포함하는 2 종류 이상의 이종 액세스를 통합적으로 수용함으로써, 게이트웨이(CGW)(25)는 통신에 필요한 데이터(예, 높은 대역폭을 요구하는 데이터 등)를 이종 액세스에 동시전송(분산전송)이 가능해진다. 즉, 이종 자원 상태의 모니터링을 기초로 자원여유가 있는 다중 액세스망에 동시에 접속된 사용자 단말(UE)에 각각의 액세스망으로 높은 대역폭의 데이터를 분산하여 전송할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
IMT-2020 기지국(20)
WiFi 액세스 포인트(21)
유선 노드(23)
통합 게이트웨이(CGW)(25)
통합 제어 엔티티(UCE)(26)

Claims (20)

  1. 다중 액세스망의 통합적 수용을 위한 통합 네트워크 시스템에 있어서,
    트래픽의 전송을 위한 통합 유선 IP 네트워크 상에 배치되는 하나 이상의 통합 게이트웨이; 및
    상기 하나 이상의 통합 게이트웨이를 관리 및 제어하되, 상기 통합 게이트웨이가 가입자별 또는 서비스별 트래픽을 분리하여 관리 및 제어하고 상기 통합 게이트웨이가 백홀로 연결된 동종 액세스 노드들 또는 두 종류 이상의 이종 액세스 노드들과 IP 패킷 기반으로 통신하도록, 상기 통합 게이트웨이로 송수신 IP 플로우의 경로를 제공하는 통합 제어 엔티티를 포함하고,
    상기 통합 제어 엔티티는, 사용자 인증 제어, 접속 제어, 단말 이동성 제어, 및 IP 플로우에 대한 서비스 호 제어, 이동성 제어 및 QoS(Quality of Service) 제어를 포함하는 제어 기능들 중 적어도 하나를 상기 하나 이상의 통합 게이트웨이를 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통합 유선 IP 네트워크의 에지에 배치된 상기 통합 게이트웨이를 통해, 상기 동종 액세스 노드들 또는 상기 이종 액세스 노드들이 통합적으로 수용되는 것으로서, 동종 액세스 여부나 유무선에 관계없는, 서로 다른 액세스들을 포함하는 두 종류 이상의 이종 액세스를 통합적으로 수용 가능하며 새로운 유형의 서비스 및 장치를 수용 가능하도록 하기 위한 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    두 종류 이상의 이종 액세스를 통합적으로 제어하고 수용 가능한 상기 통합 네트워크 시스템의 구조에서, 상기 통합 게이트웨이와 상기 통합제어엔티티는 이종 자원 상태를 모니터링하여 자원의 관리와 할당에 이용하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 통합 게이트웨이는, 상기 이종 자원 상태의 모니터링을 기초로 자원여유가 있는 이종의 망으로 트래픽 스티어링을 수행하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 통합 게이트웨이는, 상기 이종 자원 상태의 모니터링을 기초로 자원여유가 있는 다중 액세스망에 동시에 접속된 사용자 단말에 각각의 액세스망으로 데이터를 분산하여 전송하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    사용자 단말과 서로 다른 액세스 방식으로 통신하는 액세스 노드들과 상기 통합 제어 엔티티 사이의 인터페이싱 신호 체계는, 액세스 방식에 비종속적인 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    액세스 방식에 상관없이 서비스 제공 서버가 가입자 장치쪽으로 전진 배치되도록, 상기 통합 유선 IP 네트워크 상의 에지에 배치된 상기 통합 게이트웨이에 상기 서비스 제공 서버를 연결하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 통합 제어 엔티티는, ID와 로케이터가 분리된 IP 주소 체계를 기초로 단말을 관리하면서, 제1 통합 게이트웨이를 통해 상기 통합 유선 IP 네트워크에 접속하는 단말의 이동에 대하여, 앵커 프리하게 상기 네트워크에 접속하도록 제2 통합 게이트웨이로 핸드오버를 위한 상기 단말의 이동성 및 IP 플로우의 이동성을 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이동성 제어는, 무선 액세스-무선 액세스 간 이동성 제어를 포함하는 동종 액세스 내 이동성 제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이동성 제어는, 무선 액세스-유선 액세스 간 이동성 제어, 또는 IMT-2020 액세스-WiFi 액세스 간 이동성 제어를 포함하는 이종 액세스 간의 이동성 제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 통합 제어 엔티티는, 다중 액세스망에 동시에 접속된 단말에 대하여, 상기 통합 게이트웨이가 이종 액세스망의 통합자원관리를 기반으로 가용자원 상태를 판단하고 복수의 IP 플로우들을 IP 플로우 단위로 트래픽을 구분하여 IP 플로우의 이동성을 지원하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 통합 게이트웨이가 소정의 대역폭 이상의 데이터를 포함하는 IP 플로우에 대하여, 상기 다중 액세스망을 통하여 분산하여 상기 단말로 전송하도록, 상기 통합 제어 엔티티는 상기 통합 게이트웨이를 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 통합 유선 IP 네트워크 상의 에지에 분산 배치되며, 상기 제어 기능들 중 적어도 하나의 제어 기능을 논리적으로 수행하는 분산제어엔티티
    를 더 포함하는 통합 네트워크 시스템.
  14. 다중 액세스망의 통합적 수용을 위한 통합 네트워크 시스템의 운영 방법에 있어서,
    트래픽의 전송을 위한 통합 유선 IP 네트워크 상에 배치되는 하나 이상의 통합 게이트웨이를 관리 및 제어하는 통합 제어 엔티티에서, 상기 통합 게이트웨이가 가입자별 또는 서비스별 트래픽을 분리하여 관리 및 제어하고 상기 통합 게이트웨이가 백홀로 연결된 동종 액세스 노드들 또는 두 종류 이상의 이종 액세스 노드들과 IP 패킷 기반으로 통신하도록, 상기 통합 게이트웨이로 송수신 IP 플로우의 경로를 제공하는 단계; 및
    상기 통합 제어 엔티티에서, 사용자 인증 제어, 접속 제어, 단말 이동성 제어, 및 IP 플로우에 대한 서비스 호 제어, 이동성 제어 및 QoS(Quality of Service) 제어를 포함하는 제어 기능들 중 적어도 하나를 상기 하나 이상의 통합 게이트웨이를 통해 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템의 운영 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 통합 유선 IP 네트워크의 에지에 배치된 상기 통합 게이트웨이를 통해, 상기 동종 액세스 노드들 또는 상기 이종 액세스 노드들이 통합적으로 수용되는 것으로서, 동종 액세스 여부나 유무선에 관계없는, 서로 다른 액세스들을 포함하는 두 종류 이상의 이종 액세스를 통합적으로 수용 가능하며 새로운 유형의 서비스 및 장치를 수용 가능하도록 하기 위한 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템의 운영 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    두 종류 이상의 이종 액세스를 통합적으로 제어하고 수용 가능한 상기 통합 네트워크 시스템의 구조에서, 상기 통합 게이트웨이와 상기 통합제어엔티티는 이종 자원 상태를 모니터링하여 자원의 관리와 할당에 이용하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템의 운영 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 통합 게이트웨이는, 상기 이종 자원 상태의 모니터링을 기초로 자원여유가 있는 이종의 망으로 트래픽 스티어링을 수행하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템의 운영 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 통합 게이트웨이는, 상기 이종 자원 상태의 모니터링을 기초로 자원여유가 있는 다중 액세스망에 동시에 접속된 사용자 단말에 각각의 액세스망으로 데이터를 분산하여 전송하는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템의 운영 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    사용자 단말과 서로 다른 액세스 방식으로 통신하는 액세스 노드들과 상기 통합 제어 엔티티 사이의 인터페이싱 신호 체계는, 액세스 방식에 비종속적인 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 통합 네트워크 시스템의 운영 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 통합 유선 IP 네트워크 상의 에지에 분산 배치되는 분산제어엔티티에서, 상기 제어 기능들 중 적어도 하나의 제어 기능을 논리적으로 수행하는 단계
    를 더 포함하는 통합 네트워크 시스템의 운영 방법.
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