KR100617780B1 - Method for updating routing area of mobile node in wireless internet and mobile communication network - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 게이트웨이 노드들을 통해 데이터 패킷 네트워크에 접속되는 이동 통신 네트워크에서 이동 단말에 의한 패킷 데이터 서비스의 액세스를 제어하기 위한 것으로서, 이동 단말이 상기 이동 통신 네트워크의 서비스 노드로 라우팅 영역의 갱신을 요구하면, 서비스 노드는 상기 이동 단말을 위해 적절한 제1 게이트웨이 노드를 선택하고, 상기 제1 게이트웨이 노드가 상기 이동 단말에 기 접속되어 있는 제2 게이트웨이 노드가 아님을 확인하여, 상기 제1 게이트웨이 노드에게 상기 이동 단말에 대한 가입자 데이터를 생성할 것을 요구한다. 제1 게이트웨이 노드는 상기 이동 단말에 대한 가입자 데이터를 생성하고 상기 이동 단말에게 등록 절차를 수행할 것을 요구하여, 홈 에이전트에 상기 이동 단말의 식별자가 상기 제1 게이트웨이 노드의 주소에 대응하여 등록되도록 한다. 이러 한 본 발명은 UMTS 네트워크에서 이동 단말의 이동으로 인하여 GGSN(FA)이 변경되었을 시 변경된 GGSN(FA) 정보를 HA에 등록하여 이후 단말로 전달되는 UMTS 네트워크 경로를 최적화 할 수 있다.The present invention is to control the access of the packet data service by the mobile terminal in the mobile communication network connected to the data packet network through a plurality of gateway nodes, the mobile terminal to update the routing area to the service node of the mobile communication network If requested, the service node selects an appropriate first gateway node for the mobile terminal, confirms that the first gateway node is not a second gateway node previously connected to the mobile terminal, and informs the first gateway node. Request to generate subscriber data for the mobile terminal. The first gateway node generates subscriber data for the mobile terminal and requests the mobile terminal to perform a registration procedure so that the home agent registers the identifier of the mobile terminal corresponding to the address of the first gateway node. . In the present invention, when the GGSN (FA) is changed due to the movement of the mobile terminal in the UMTS network, the modified GGSN (FA) information can be registered in the HA, thereby optimizing the UMTS network path delivered to the terminal.
GPRS, UMTS, SGSN, GGSN, RA UPDATE, PDP CONTEXT, FA, HAGPRS, UMTS, SGSN, GGSN, RA UPDATE, PDP CONTEXT, FA, HA
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 UMTS 네트워크의 구조를 개략적으로 도시한 도면.1 is a diagram schematically showing the structure of a UMTS network according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 UMTS 시스템의 무선접속 네트워크(UTRAN)를 나타낸 구성도.2 is a diagram illustrating a radio access network (UTRAN) of a UMTS system.
도 3은 UMTS 코어 네트워크를 포함하는 무선 패킷 데이터 통신 네트워크의 구성도.3 is a block diagram of a wireless packet data communication network including a UMTS core network.
도 4는 PDP 컨텍스트 활성화 절차를 도시한 메시지 흐름도.4 is a message flow diagram illustrating a PDP context activation procedure.
도 5는 전형적인 SGSN 간 RA 갱신 절차를 나타낸 메시지 흐름도.5 is a message flow diagram illustrating a typical inter-SGN RA update procedure.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN간 RA 갱신 절차를 나타낸 메시지 흐름도.6 is a message flow diagram illustrating an RA update procedure between SGSNs according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 무선통신 시스템에서의 이동 인터넷 서비스 방법에 관한 것으로서, 특히 이동 단말의 이동성을 보장하면서 안정적인 이동 인터넷 서비스를 제공하기 위한 방법 및 네트워크에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile internet service method in a wireless communication system, and more particularly, to a method and a network for providing a stable mobile internet service while ensuring mobility of a mobile terminal.
알려진 바와 같이, 셀룰러(Cellular)나 개인휴대통신(Personal Communications Services) 또는 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000 통신 시스템과 같은 무선 통신 네트워크 상에 존재하는 가입자들은 인터넷 가능한 이동 단말을 통해, 또는 노트북 컴퓨터 등을 소프트웨어/하드웨어 모뎀을 사용하여 기존의 이동 전화기에 접속함으로써 어떠한 환경에서도 인터넷을 액세스할 수 있다.As is known, subscribers present on a wireless communication network, such as Cellular or Personal Communications Services or International Mobile Telecommunication (IMT-2000) communication systems, may be connected via an Internet capable mobile terminal or a laptop computer or the like. You can access the Internet in any environment by connecting to your existing mobile phone using a software / hardware modem.
디지털 이동 전화 네트워크에서 유럽형 GSM(Global System for Mobile communications) 시스템과 같은 이동 통신 네트워크는 두 부분으로 구분될 수 있다. 첫 번째 부분은 기지국들(Base Stations: BSs)과 각각 복수의 기지국들을 제어하는 기지국 제어기들(Base Station Controllers: BSCs)로 구성되는 무선 네트워크(Radio Network)라 칭해진다. 두 번째 부분은 코어 네트워크(Core Network)라 칭해지며 각각 복수의 기지국 제어기들을 책임지는 이동 교환기들(Mobile Switching Centers: MSCs)로 구성된다. 이동 교환기는 전형적인 전화 네트워크의 교환기와 동일하다. 인터넷 트래픽은 코어 네트워크를 통해 이동 단말과 인터넷 서비스 제공자 사이에 설정된 회선 교환 접속(Circuit Switched Connection)에 의해 운반된다.In a digital mobile telephone network, a mobile communication network such as a European type Global System for Mobile communications (GSM) system can be divided into two parts. The first part is called a radio network composed of base stations (BSs) and base station controllers (BSCs) that control a plurality of base stations, respectively. The second part is called Core Network and consists of Mobile Switching Centers (MSCs) each responsible for a plurality of base station controllers. The mobile exchange is the same as the exchange of a typical telephone network. Internet traffic is carried by a Circuit Switched Connection established between the mobile terminal and the Internet service provider through the core network.
현재 진행중인 이동 통신 표준, 특히 GSM에서 발전된 GPRS(General Packet Radio Service) 통신 시스템은 GSM과의 패킷 교환 서비스를 지원하기 위해 개발된 것이다. GPRS의 등장으로 인해 부가적인 코어 네트워크를 GSM 시스템에 효율적으로 추가하는 것이 가능하게 되었다. GPRS 코어 네트워크는 SGSN(Serving GPRS Support Node)들과 GGSN(Gateway GPRS Support Node)들에 의해 서비스된다. The ongoing mobile communication standard, in particular the General Packet Radio Service (GPRS) communication system, developed from GSM, was developed to support packet switched services with GSM. The advent of GPRS has made it possible to efficiently add additional core networks to GSM systems. The GPRS core network is serviced by Serving GPRS Support Nodes (SGSNs) and Gateway GPRS Support Nodes (GGSNs).
UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)는 GPRS나 비슷한 패킷 교환 시스템과 결합될 수 있도록 개발된 제3 세대 통신 시스템이다. UMTS 통신 시스템은 음성 서비스뿐 아니라 GPRS보다 더 고속의 패킷 데이터 서비스를 지원하여, 고속 데이터 통신 및 동영상 통신 등이 가능하다. UMTS 통신 시스템에서 무선 네트워크는 통상 UTRAN(UMTS Radio Access Network) 또는 단순히 RAN이라 칭해지며, RAN은 기지국들에 대응하는 노드 B(Node B)들과 기지국 제어기들에 대응하는 무선 네트워크 제어기들(Radio Network Controllers: RNCs)로 이루어진다.Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) is a third generation communication system developed to be combined with GPRS or similar packet switching systems. The UMTS communication system supports not only voice services but also packet data services that are faster than GPRS, enabling high-speed data communications and video communications. In a UMTS communication system, a wireless network is commonly referred to as a UMTS Radio Access Network (UTRAN) or simply a RAN, and the RAN is a Radio Network Controller corresponding to Node Bs corresponding to base stations and base station controllers. Controllers: RNCs.
통상의 경우, UMTS 시스템을 통한 인터넷 액세스는 패킷 교환 코어 네트워크(Packet Switched Core Network)를 통해 이루어진다. 인터넷을 액세스하고자 하는 이동 단말은 노드 B와 무선 네트워크 제어기를 통해 GGSN으로 인터넷 액세스를 요구한다. GGSN은 인터넷을 통해 인터넷 액세스 서버로 상기 요구를 전달한다. 일반적으로 인터넷 액세스 서버는, 이동 통신 네트워크와는 독립적으로 운영되는 인터넷 서비스 제공자이다. 그러나 어떤 경우에 상기 인터넷 액세스 서버는 상기 이동 단말에게 인터넷 프로토콜(Internet Protocol: IP) 주소를 할당하는 등 필요에 따라 이동 통신 네트워크의 구성요소로서 동작한다. Typically, Internet access through a UMTS system is through a Packet Switched Core Network. The mobile terminal wishing to access the Internet requests Internet access to the GGSN through the Node B and the radio network controller. GGSN forwards the request to the Internet access server via the Internet. In general, an Internet access server is an Internet service provider that operates independently of a mobile communication network. In some cases, however, the Internet access server acts as a component of the mobile communication network as needed, such as assigning an Internet Protocol (IP) address to the mobile terminal.
인터넷 프로토콜 버전 4(IPv4)에 따르면, IP 주소는 32비트로 이루어진다. 보다 발전된 인터넷 프로토콜 버전 6(IPv6)에서는, 인터넷 액세스 서버를 단일하게 식별하는 64비트의 라우팅 프리픽스와 또한 이동 단말을 단일하게 식별하는 64비트의 호스트 프리픽스로 이루어지는 128비트의 IP 주소를 제안한다. 이들 IP 주소는 인터넷을 액세스하는 이동 단말들에게 동적으로 또는 고정적으로 부여될 수 있다. 할당된 IP 주소는, 이동 단말이 인터넷 세션을 개시할 수 있는 패킷 교환 코어 네트워크와 무선 네트워크를 통해 이동 단말에게 되돌려진다. According to Internet Protocol Version 4 (IPv4), the IP address consists of 32 bits. More advanced Internet Protocol Version 6 (IPv6) proposes a 128-bit IP address consisting of a 64-bit routing prefix that uniquely identifies an Internet access server and also a 64-bit host prefix that uniquely identifies a mobile terminal. These IP addresses can be dynamically or statically assigned to mobile terminals accessing the Internet. The assigned IP address is returned to the mobile terminal via a packet switched core network and wireless network through which the mobile terminal can initiate an internet session.
이동 단말이 인터넷 액세스를 요구할 시 홈 네트워크(Home Network)에 등록되어 있다면, 인터넷 세션은 홈 네트워크의 GGSN을 통해 라우트된다. 그러나 이동 단말이 로밍(roaming)중이고 외부 네트워크(Foreign Network)에 등록되어 있다면, 인터넷 세션은 방문 네트워크의 SGSN과 가능하다면 홈 또는 방문 네트워크의 GGSN을 통해 처리된다.If the mobile terminal is registered with the home network when requesting internet access, the internet session is routed through the GGSN of the home network. However, if the mobile terminal is roaming and registered with the Foreign Network, the Internet session is handled through the SGSN of the visiting network and possibly the GGSN of the home or visiting network.
인터넷 서비스를 지원하는 네트워크에서, GGSN은 해당 무선 서비스영역내의 이동 단말들의 위치를 파악하여 상위 시스템에 등록하는 지역 에이전트(Foreign Agent: FA)로서의 기능을 포함할 수 있으며, 특정 도메인의 하위 지역 에이전트들을 통해 등록된 이동 단말들의 위치 및 통신에 관련된 정보는 홈 에이전트(Home Agent: HA)에 의해 통합적으로 관리된다.In a network supporting the Internet service, the GGSN may include a function as a foreign agent (FA) that locates and registers mobile terminals in a corresponding wireless service area and registers it with a higher system. Information related to the location and communication of the mobile terminals registered through the home agent (HA) is integrally managed.
UMTS 통신 시스템을 표준화하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 그룹에서는 UMTS 네트워크에서의 이동 인터넷 서비스를 위해, UMTS 네트워크에 FA 역할을 수행하는 단지 하나의 GGSN만이 존재하는 경우와 UMTS 네트워크에 FA 역할을 수행하는 여러 GGSN들이 존재하는 경우에 대한 동작을 각각 제시하고 있다.The 3rd Generation Partnership Project (3GPP) group, which standardizes the UMTS communication system, provides mobile Internet services in the UMTS network when there is only one GGSN serving as a FA in the UMTS network and as a FA in the UMTS network. The operation for the case where several GGSNs exist is presented respectively.
상기한 두 경우들 중 특히 여러 GGSN들이 존재한 경우, 이동 단말이 한 GGSN의 하위 영역에서 다른 GGSN의 하위 영역으로 이동하게 되면 이전 GGSN과 신규 GGSN간에 제어 절환이 이루어져야 한다. 그러나 종래의 UMTS 통신 시스템을 통한 인터넷 서비스 방법에서는 이동 단말이 GGSN들간에 이동한 경우에 이동 단말의 변경된 위치정보를 코어 네트워크에 정상적으로 등록하기 위한 기능을 제공하고 있지 않았다. 따라서 이동 단말의 이동성을 보장하면서 안정적인 인터넷 서비스를 제공할 수 없었다는 문제점이 있었다.In particular, when there are several GGSNs in the above two cases, when the mobile station moves from a subregion of one GGSN to a subregion of another GGSN, control switching should be performed between the old GGSN and the new GGSN. However, the conventional Internet service method through the UMTS communication system does not provide a function for normally registering the changed location information of the mobile terminal in the core network when the mobile terminal moves between the GGSNs. Therefore, there is a problem that it was not possible to provide a stable Internet service while ensuring the mobility of the mobile terminal.
따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, UMTS 네트워크에서 이동 인터넷 서비스를 받고 있는 이동 단말의 이동성을 보장하기 위한 안정적인 인터넷 서비스 방법 및 네트워크를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention, which was devised to solve the problems of the prior art operating as described above, is to provide a stable internet service method and network for guaranteeing mobility of a mobile terminal receiving a mobile internet service in a UMTS network. .
본 발명의 다른 목적은 이동 단말이 SGSN 간 RA 갱신 절차를 수행할 때 가장 가까운 FA기능을 가진 GGSN을 선택함으로서 가장 최적화된 이동 인터넷 서비스를 하도록 지원하는 방법 및 네트워크를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method and network for supporting a mobile Internet service most optimized by selecting a GGSN having the nearest FA function when a mobile terminal performs an inter-SGS RA update procedure.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 실시예는, 복수의 게이트웨이 노드들을 통해 데이터 패킷 네트워크에 접속되는 이동 통신 네트워크에서 이동 단말에 의한 패킷 데이터 서비스의 액세스를 제어하는 방법에 있어서,In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention provides a method of controlling access of a packet data service by a mobile terminal in a mobile communication network connected to a data packet network through a plurality of gateway nodes.
이동 단말이 상기 이동 통신 네트워크의 서비스 노드로 라우팅 영역의 갱신 을 요구하는 과정과,Requesting an update of a routing area from a mobile terminal to a service node of the mobile communication network;
상기 서비스 노드가 상기 이동 단말을 위해 적절한 제1 게이트웨이 노드를 선택하고, 상기 제1 게이트웨이 노드가 상기 이동 단말에 기 접속되어 있는 제2 게이트웨이 노드가 아님을 확인하는 과정과, Selecting, by the service node, a first gateway node suitable for the mobile terminal, and confirming that the first gateway node is not a second gateway node previously connected to the mobile terminal;
상기 서비스 노드가 상기 제1 게이트웨이 노드에게 상기 이동 단말에 대한 가입자 데이터를 생성할 것을 요구하는 과정과,The service node requesting the first gateway node to generate subscriber data for the mobile terminal;
상기 제1 게이트웨이 노드가 상기 이동 단말에 대한 가입자 데이터를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.And generating, by the first gateway node, subscriber data for the mobile terminal.
본 발명의 다른 실시예는, 이동 통신 네트워크에 있어서,Another embodiment of the present invention is a mobile communication network,
상기 이동 통신 네트워크를 데이터 패킷 네트워크에 접속시키는 복수의 게이트웨이 노드들과,A plurality of gateway nodes connecting the mobile communication network to a data packet network;
이동 단말을 서비스하며, 상기 이동 단말의 라우팅 영역 갱신 요구에 응답하여 상기 복수의 게이트웨이 노드들 중 상기 이동 단말을 위해 적절한 제1 게이트웨이 노드를 선택하고, 상기 제1 게이트웨이 노드가 상기 이동 단말에 기 접속되어 있는 제2 게이트웨이가 아니면 상기 제1 게이트웨이 노드에게 상기 이동 단말에 대한 가입자 데이터를 생성할 것을 요구하는 서비스 노드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Serving a mobile terminal, selecting a first gateway node suitable for the mobile terminal from among the plurality of gateway nodes in response to a routing area update request of the mobile terminal, and the first gateway node is previously connected to the mobile terminal. If not the second gateway is characterized in that it comprises a service node for requesting the first gateway node to generate subscriber data for the mobile terminal.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리 를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
후술되는 본 발명은 UMTS 네트워크에서 이동 단말이 SGSN간 라우팅 영역(Routing Area: RA) 갱신 절차를 수행할 때 가장 가까운 GGSN/FA를 선택하여 최적의 이동 인터넷 서비스가 이루어지도록 하는 것이다.The present invention, which will be described later, selects the nearest GGSN / FA so that an optimal mobile internet service can be achieved when a mobile station performs a routing area (RA) update procedure between SGSNs in a UMTS network.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 UMTS 네트워크의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates the structure of a UMTS network according to a preferred embodiment of the present invention.
상기 도 1을 참조하면, 이동 단말(MS)(10)은 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)(20)와 접속되어 음성 및 데이터 호(call)를 처리하며, 회선 서비스(CS: Circuit Service)와 패킷 서비스(PS: Packet Service)를 모두 지원한다. 상기 UTRAN(20)은 기지국(Node B)과, 무선 네트워크 제어기(RNC)로 구성되며 그 상세한 구성은 도 2에 나타내었다. 상기 기지국은 상기 이동 단말(10)과 Uu 인터페이스(interface)를 통해서 연결되며, 상기 무선 네트워크 제어기는 코어 네트워크(30)와 Iu 인터페이스를 통해서 연결된다. 상기 코어 네트워크(Core Network)(30)는 SGSN(32)과 GGSN(34)를 통칭하는 것이다. Referring to FIG. 1, a mobile station (MS) 10 is connected to a UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) 20 to process voice and data calls, and to connect a circuit service (CS) with a circuit service. Supports Packet Service (PS). The UTRAN 20 is composed of a base station (Node B) and a radio network controller (RNC), the detailed configuration of which is shown in FIG. The base station is connected to the
상기 UTRAN(20)은 상기 이동 단말(10)에서 에어(air)상으로 전송된 무선 데이터 혹은 제어 메시지(control message)들을 GPRS 터널링 프로토콜(GTP: GPRS Tunneling Protocol, 이하 "GTP"라 칭하기로 한다)에 따라 프로토콜 변환을 수행한다. GPRS는 UMTS 네트워크에서 수행하는 패킷 데이터 서비스이다. The UTRAN 20 may refer to wireless data or control messages transmitted from the
상기 SGSN(32)는 이동 단말(10)의 가입자 정보와 위치 정보를 관리하는 서비스 노드로서, 상기 UTRAN(20)과 Iu 인터페이스를 통해 연결되며 GGSN(34)과는 Gn 인터페이스를 통해 연결되어 데이터 및 제어 메시지 등을 송수신한다. 그리고 상기 SGSN(32)는 홈위치 등록기(HLR: Home Location Register)(36)와 Gr 인터페이스를 통해 연결되어 가입자 정보 및 위치 정보를 등록한다. The SGSN 32 is a service node that manages subscriber information and location information of the
상기 홈위치 등록기(36)는 패킷 도메인(packet domain)의 가입자 정보 및 라우팅(routing) 정보 등을 저장하며, 상기 GGSN(34)과는 Gc 인터페이스를 통해 연결된다. 상기 홈위치 등록기(36)는 이동 단말(10)의 로밍(roaming)등을 고려하여 다른 공중 육상 이동 통신 네트워크(Public Land Mobile Network, 이하 "PLMN"이라 칭하기로 한다)(도시하지 않음)에 위치할 수도 있다.The home location register 36 stores subscriber information and routing information of a packet domain, and is connected to the
상기 GGSN(34)은 UMTS 네트워크에 있어서 GTP의 종단에 해당하는 액세스 포인트이며, Gi 인터페이스를 통해 외부 네트워크와 연결되어 인터넷(internet)(40), 혹은 패킷 도메인 네트워크(PDN: Packet Domain Network)나 다른 PLMN 등과 연동할 수 있다.The
도 2는 UMTS 시스템의 무선접속 네트워크(UMTS Terrestrial Radio Access Network: 이하 UTRAN이라 칭함)를 나타낸 구성도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a UMTS Terrestrial Radio Access Network (hereinafter referred to as UTRAN) of a UMTS system.
상기 도 2를 참조하면, UTRAN(20)은 무선망 제어기들(RNCs)(34a,34b)과 노드 B들(26a,28a,26b,28b)로 구성되어, 이동 단말(10)을 코어 네트워크(30)로 연결한다. 노드 B들(26a,28a,26b,28b)의 하위에는 복수의 셀들이 존재할 수 있으며, 각각의 무선망 제어기(24a,24b)는 해당하는 하위의 노드 B들(26a,28a,26b,28b)을 제어하고, 각각의 노드 B(26a,28a,26b,28b)는 해당하는 하위의 셀들을 제어한다. 하나의 RNC와 상기 RNC에 의해서 제어를 받는 노드 B들과 셀들을 합쳐서 무선망 서브시스템(Radio Network Subsystem: 이하 RNS라 칭함)(22a,22b)이라고 한다. Referring to FIG. 2, the
RNC(34a,34b)는 자신이 제어하는 노드 B들(26a,28a,26b,28b)의 무선자원을 할당하거나 관리하며. 노드 B들(26a,28a,26b,28b)은 실제 무선자원을 제공하는 역할을 한다. 무선 자원은 셀별로 구성되어 있으며, 노드 B들(26a,28a,26b,28b)이 제공하는 무선자원은 각자가 관리하는 셀들의 무선 자원들을 의미한다. 단말(10)은 특정 노드 B의 특정 셀이 제공하는 무선 자원을 이용해서 무선 채널을 구성하고 통신을 수행할 수 있다.The
도 3은 UMTS 코어 네트워크를 포함하는 무선 패킷 데이터 통신 네트워크의 구성도를 나타낸 것이다. 여기에서는 특히 GSM/GPRS 기반 기술에 따른 시스템 구현을 도시하였다.3 illustrates a configuration of a wireless packet data communication network including a UMTS core network. Here, a system implementation based on GSM / GPRS based technology is illustrated.
상기 도 3을 참조하면, 각각의 SGSN(32a, 32b)는 해당 HLR(36a, 36a)로부터 가입자 정보를 얻어 하위의 UTRAN(20a, 20b)의 서비스영역에 존재하는 이동 단말(10)의 패킷 데이터 서비스를 제어한다. 어떤 셀 내에 위치하는 이동 단말(10)은 기지국과 무선 인터페이스를 통해 통신하며, 또한 상기 셀이 속하는 서비스영역 의 SGSN(32a)과 통신한다. 이러한 통신 네트워크에서는 이동 단말(10)과 SGSN(32a) 간에 데이터 패킷들의 패킷 교환 전송이 이루어진다.Referring to FIG. 3, each
GGSN 백본(Backbone)(50)은 SGSN들(32a, 32b)에 의해 종단되는 UMTS 코어 네트워크들을 GGSN들(34a, 34b, 34c)에 의해 인터넷(40a)이나 서비스 센터(40b)나 사설 네트워크(40c)와 같은 외부시스템들로 접속시킨다. 또한 GGSN 백본(50)은 경계 게이트웨이(Border Gateway: BG)(52)에 의해 GPRS간 백본 네트워크(Inter-GPRS Backbone Network)(54)에 접속된다.The
GGSN들(34a, 34b, 34c)은 패킷 데이터 서비스 가입자들의 PDP(Packet Data Protocol) 주소들과 라우팅 정보, 즉 SGSN 주소들을 저장한다. 라우팅 정보는 인터넷(40a)으로부터의 데이터 트래픽을 단말의 현재 스위칭 포인트, 즉 SGSN으로 터널링하는데 사용된다.
UMTS 코어 네트워크의 HLR들(36a, 36b)은 PDP 유형(type)과 PDP 주소의 쌍들에 매핑된 가입자 식별자들과 가입자 데이터와 라우팅 정보를 저장한다. HLR들(36a, 36b)은 또한 PDP 유형/주소 쌍들 각각을 하나 또는 그 이상의 GGSN들에 매핑시킨다.The
패킷 데이터 서비스를 액세스하기 위하여, 이동 단말은 먼저 자신이 위치하는 지역을 커버하는 SGSN과 논리적 링크를 설정한다. 이때 SGSN은 상기 이동 단말에 대해 이동성 관리(Mobility Management: MM) 컨텍스트(context)를 생성(create)하고, 이동 단말에 대한 인증(Authorization) 및 승인(Authentication) 절차를 수행한다. MM 컨텍스트는 유휴(idle), 대기(standby) 및 준비(ready)와 같은 이동 단 말의 상태들과 이동 단말의 위치를 포함한다. To access the packet data service, the mobile terminal first establishes a logical link with the SGSN covering the area where it is located. In this case, the SGSN creates a mobility management (MM) context for the mobile terminal and performs an authentication and authorization procedure for the mobile terminal. The MM context includes the states of the mobile terminal such as idle, standby and ready and the location of the mobile terminal.
트래픽 데이터를 송수신하기 위하여 이동 단말은 PDP 활성화 절차를 요구함으로써 사용하고자 하는 패킷 데이터 주소, 즉 IP 주소를 활성화하도록 되어 있다. 이러한 동작은 이동 단말과 해당하는 GGSN 사이에서 이루어지며, 이때 외부 시스템, 즉 인터넷과의 연동(interworking)이 개시된다. 구체적으로 PDP 컨텍스트는 이동 단말과 GGSN 및 SGSN 내에서 생성된다. In order to transmit and receive traffic data, the mobile station is configured to activate a packet data address, i. This operation is performed between the mobile terminal and the corresponding GGSN, where interworking with an external system, i.e., the Internet, is initiated. In more detail, the PDP context is created in the mobile terminal, the GGSN, and the SGSN.
대기 또는 준비 상태의 이동 단말은 하나 또는 그 이상의 PDP 컨텍스트들을 가질 수 있다. PDP 컨텍스트는, X.25나 IP와 같은 PDP 유형, X.121 주소와 같은 PDP 주소, 서비스 품질(Quality of Service: QoS), NSAPI(Network Service Access Point Identifier), 부가적으로 액세스 포인트 이름(Access Point Name: APN)과 같은 서로 다른 데이터 전송 파라미터들을 정의한다.A mobile terminal in standby or ready state can have one or more PDP contexts. PDP contexts can include PDP types such as X.25 or IP, PDP addresses such as X.121 addresses, Quality of Service (QoS), Network Service Access Point Identifier (NSAPI), and additionally, access point names (Access). Define different data transmission parameters such as Point Name (APN).
다음으로 도 4를 참조하여 패킷 데이터 서비스를 액세스하기 위해 PDP 컨텍스트를 활성화하는 동작을 설명하기로 한다. 상기 도 4는 PDP 컨텍스트 활성화 절차를 도시한 메시지 흐름도이다. 상기 PDP 컨텍스트 활성화 절차는 GPRS 접촉(Attach) 절차가 이루어진 이후에 수행되는 것이다.Next, an operation of activating the PDP context to access the packet data service will be described with reference to FIG. 4. 4 is a message flow diagram illustrating a PDP context activation procedure. The PDP context activation procedure is performed after the GPRS attach procedure.
UMTS 패킷 도메인에서 데이터 트래픽을 전송하기 위해서는 GTP 터널을 생성해야 한다. GTP 터널이 생성되는 경우는, 크게 이동 단말이 UMTS 코어 네트워크에 요청하는 이동 단말 초기 활성화(MS-Initiated Activate)와 외부 시스템로부터 UMTS 코어 네트워크에 요청하는 네트워크 요청 활성화(Network Requested Activate)의 두 가지 경우로 구분된다. In order to transmit data traffic in the UMTS packet domain, a GTP tunnel must be created. When a GTP tunnel is created, there are two cases of mobile terminal initial activation (MS-Initiated Activate) that the mobile terminal requests to the UMTS core network and network request activated to request the UMTS core network from an external system. Separated by.
상기 도 4를 참조하면, 이동 단말은 패킷 데이터의 발생을 감지함에 따라 상기 패킷 데이터를 전송하기 위한 GTP 터널의 생성을 위해 SGSN으로 PDP 컨텍스트 활성화 요청(Activate PDP Context Request) 메시지(message)를 전송한다.(60) 상기 PDP 컨텍스트 활성화 요청 메시지에 포함되는 파라미터들로는 NSAPI와, PDP 유형과, PDP 주소와, APN과, QOS 등이 있다.Referring to FIG. 4, the mobile terminal transmits an Activate PDP Context Request message to SGSN to generate a GTP tunnel for transmitting the packet data in response to the occurrence of packet data. (60) Parameters included in the PDP context activation request message include NSAPI, PDP type, PDP address, APN, and QOS.
상기 NSAPI는 이동 단말에서 생성되는 정보로서, 5번에서 15번까지 총 11개의 값이 사용될 수 있다. 상기 NSAPI 값은 PDP 주소 및 PDP 컨텍스트 식별자와 일대일 대응되어 GTP 터널들을 구분하기 위하여 GTP 터널들 각각에 고유한 값으로 지정된다. PDP 주소는 UMTS 도메인에서 사용되는 이동 단말의 IP 어드레스를 나타내며, 상기 PDP 컨텍스트 정보를 구분하는 정보이다. PDP 컨텍스트는 GTP 터널의 각종 정보들을 저장하고 있으며 PDP 컨텍스트 ID로 관리된다. The NSAPI is information generated by the mobile terminal, and a total of 11 values from 5 to 15 can be used. The NSAPI value is one-to-one correspondence with the PDP address and the PDP context identifier, and is assigned a value unique to each of the GTP tunnels to distinguish the GTP tunnels. The PDP address represents the IP address of the mobile terminal used in the UMTS domain and is information for distinguishing the PDP context information. PDP context stores various information of GTP tunnel and is managed by PDP context ID.
상기 PDP 타입은 상기 PDP 컨텍스트 활성화 요구 메시지를 통해 생성하고자 하는 GTP 터널의 종류, 즉 타입을 나타낸다. 상기 GTP 터널의 종류로는 IP, PPP(Point to Point Protocol), 모바일 IP(Mobile IP) 등이 있다. 상기 APN은 상기 GTP 터널을 생성 요청하는 이동 단말이 현재 접속하고자하는 서비스 네트워크의 접속 포인트를 나타낸다. 상기 QOS는 현재 생성되는 GTP 터널을 통해 전송되는 패킷 데이터의 요구된 품질을 나타낸다. 서비스 품질이 높은 GTP 터널을 사용하는 패킷 데이터는 서비스 품질이 낮은 GTP 터널을 사용하는 패킷 데이터보다 우선 처리된다. The PDP type indicates the type, that is, the type of GTP tunnel to be created through the PDP context activation request message. Types of the GTP tunnel include IP, Point to Point Protocol (PPP), Mobile IP, and the like. The APN indicates an access point of a service network that a mobile terminal requesting to create the GTP tunnel currently wants to access. The QOS represents the required quality of packet data transmitted over the GTP tunnel currently being created. Packet data using a high quality of service GTP tunnel is prioritized over packet data using a low quality of service GTP tunnel.
상기 PDP 컨텍스트 활성화 요청 메시지를 수신한 SGSN은 UTRAN을 통해 이동 단말로 무선 접속 베어러 셋업(Radio Access Bearer Setup) 메시지를 전송하여 무선 접속 베어러를 설정한다.(62) 이와 같이 SGSN과 UTRAN간, 및 UTRAN과 이동 단말간에 무선 접속 베어러가 설정됨에 따라 무선을 통한 패킷 데이터 전송에 필요한 자원(resource)이 할당된다.Upon receiving the PDP context activation request message, the SGSN transmits a radio access bearer setup message to a mobile terminal through UTRAN to set up a radio access bearer. (62) Thus, between SGSN and UTRAN and UTRAN. As a radio access bearer is established between a mobile station and a mobile terminal, resources required for packet data transmission over the air are allocated.
UTRAN에 추적(trace) 기능이 활성화되어 있을 경우 SGSN은 추적 요구(Invoke Trace) 메시지를, HLR이나 운용 및 유지보수 센터(OMC: Operation and Maintenance Center)로부터 얻은 추적(trace) 정보와 함께 UTRAN에 전달한다.(64) 상기 추적 기능은 데이터의 흐름을 추적하기 위한 용도로서 사용된다. If tracing is enabled in UTRAN, SGSN sends an Invoke Trace message to UTRAN, along with trace information from the HLR or Operation and Maintenance Center (OMC). (64) The tracking function is used for tracking the flow of data.
여기서 만일 이동 단말이 동적 주소의 할당을 요구하였다면, SGSN은 GGSN에게 동적 주소를 할당하도록 한다. 상기 GGSN은 상기 PDP 컨텍스트 활성화 요구 메시지에 포함된 APN에 의해 지시될 수 있다. APN이 없거나 APN이 유효한 GGSN 주소를 나타내고 있지 못한 경우, SGSN에 의해 적절한 GGSN이 선택된다.Here, if the mobile terminal has requested the allocation of the dynamic address, the SGSN causes the GGSN to allocate the dynamic address. The GGSN may be indicated by an APN included in the PDP context activation request message. If there is no APN or if the APN does not indicate a valid GGSN address, the appropriate GGSN is selected by the SGSN.
UTRAN을 통해 무선 접속 베어러가 설정된 상태에서 SGSN은 GGSN으로 PDP 컨텍스트 생성 요구(Create PDP Context Request) 메시지를 전송한다.(66) 이때 SGSN과 GGSN 사이에는 터널 종단점 식별자(TEID: Tunnel Endpoint ID)가 새롭게 설정되는데, 상기 TEID는 GTP 터널을 사용하는 네트워크 노드들 간에 패킷 데이터를 전송하기 위해 설정되는 것이다. 즉, SGSN은 GGSN의 TEID를 기억하고 있으며, GGSN은 SGSN의 TEID를 기억하고 있다. 상기 PDP 컨텍스트 생성 요구 메시지에는 GGSN이 SGSN로 패킷 데이터를 전송할 때 사용하여야 할 TEID가 포함되어 있다. With the radio access bearer set up through UTRAN, SGSN sends a Create PDP Context Request (GDP) message to GGSN. (66) A tunnel endpoint ID (TEID) is newly created between SGSN and GGSN. The TEID is set to transmit packet data between network nodes using a GTP tunnel. That is, SGSN stores the TEID of GGSN, and GGSN stores the TEID of SGSN. The PDP context creation request message includes a TEID to be used when the GGSN transmits packet data to the SGSN.
GGSN은 상기 PDP 컨텍스트 생성 요구 메시지에 응답하여 PDP 컨텍스트 생성 이 정상적으로 완료되면 SGSN으로 PDP 생성 응답(Create PDP Context Response) 메시지를 전송한다(68). 이로써 SGSN과 GGSN간에 GTP 터널이 생성되며, 상기 GTP 터널을 통해 실제 패킷 데이터 전송이 가능하게 된다.In response to the PDP context creation request message, the GGSN transmits a Create PDP Context Response message to the SGSN when the PDP context creation is normally completed (68). This creates a GTP tunnel between SGSN and GGSN, and enables actual packet data transmission through the GTP tunnel.
상기 PDP 생성 응답 메시지를 수신한 SGSN은 이동 단말로 PDP 활성화 허용(Activate PDP Context Accept) 메시지를 전송한다(70). 이동 단말이 상기 PDP 활성화 허용 메시지를 수신함에 따라 이동 단말과 UTRAN 사이에 무선 경로가 생성되며, UTRAN과 SGSN 및 GGSN 사이에 GTP 터널의 생성이 완료된다.Upon receiving the PDP generation response message, the SGSN transmits an Activate PDP Context Accept message to the mobile terminal (70). As the mobile terminal receives the PDP activation permission message, a radio path is generated between the mobile terminal and the UTRAN, and the generation of the GTP tunnel is completed between the UTRAN, SGSN, and GGSN.
이동 단말은 상기 GTP 터널을 통해 자신의 PDP 어드레스를 가지는 모든 패킷 데이터들을 송수신하는 것이 가능하게 된다. 상기 GTP 터널은 하나의 PDP 컨텍스트와 일대일 대응하며, GTP 터널이 상이하면 PDP 컨텍스트가 상이함으로써 다른 터널 정보를 가지게 된다. The mobile terminal can transmit and receive all packet data having its own PDP address through the GTP tunnel. The GTP tunnel has one-to-one correspondence with one PDP context. If the GTP tunnel is different, the GTP tunnel has different tunnel information because the PDP context is different.
UMTS 네트워크에서 이동 단말이 유휴 상태일 때 라우팅 영역(RA) 갱신 절차가 이루어진다. RA 갱신은 이동 단말이 무선 네트워크 제어기(Radio Network Controller: RNC)가 관리하는 영역들 간을 이동했을 때 새로운 위치 정보를 SGSN(115)에게 통보하는 절차이다. 그러면, SGSN(115)은 그 정보를 HLR(117)에 등록한다.In the UMTS network, a routing area (RA) update procedure is performed when the mobile station is idle. The RA update is a procedure of notifying the SGSN 115 of new location information when the mobile terminal moves between areas managed by a Radio Network Controller (RNC). The SGSN 115 then registers that information with the HLR 117.
RA 갱신은 SGSN의 변경 여부에 따라 다음의 두 가지로 구분된다. 즉, SGSN 내(Intra-SGSN) RA 갱신은 이동 단말이 하나의 SGSN이 관리하는 RNC들 사이에서 이동할 때 수행된다. 또 SGSN 간(Inter-SGSN) RA 갱신은 이동 단말이 서로 다른 SGSN들이 관리하는 RNC들 사이에서 이동할 때 수행된다. 이러한 RA 갱신 절차를 통해 신규 SGSN은 기존 SGSN로부터 가지고 있는 모든 단말 관련 정보, 즉 MM(Mobility Management) 컨텍스트와 PDP 컨텍스트를 전달받는다.RA renewal is divided into two categories according to the change of SGSN. That is, intra-SGSN RA update is performed when the mobile terminal moves between RNCs managed by one SGSN. In addition, Inter-SGSN RA update is performed when a mobile station moves between RNCs managed by different SGSNs. Through this RA update procedure, the new SGSN receives all terminal related information, that is, a MM (Mobility Management) context and a PDP context, from the existing SGSN.
도 5는 전형적인 SGSN 간 RA 갱신 절차를 나타낸 메시지 흐름도이다.5 is a message flow diagram illustrating a typical inter-SGN RA update procedure.
상기 도 5를 참조하면, 과정 102에서 이동 단말이 새로운 라우팅 영역에 진입함에 따라 신규 SGSN에게 라우팅 영역 갱신 요구(Routing Area Update Request) 메시지를 전송하면, 과정 104에서 신규 SGSN은 이동 단말의 MM 및 PDP 컨텍스트들을 얻기 위해 기존 SGSN에게 SGSN 컨텍스트 요구(SGSN Context Request) 메시지를 전송한다. 상기 SGSN 컨텍스트 요구 메시지는, 상기 신규 SGSN의 주소를 포함한다. 그러면 과정 106에서 기존 SGSN은 SGSN 컨텍스트 응답(SGSN Context Response) 메시지로 응답한다. 상기 SGSN 컨텍스트 응답 메시지는 MM 컨텍스트와 PDP 컨텍스트를 포함한다. 만일 기존 SGSN에서 상기 이동 단말을 확인할 수 없다면, 상기 기존 SGSN은 적절한 오류 메시지로 응답한다.Referring to FIG. 5, when the mobile station enters a new routing area in
과정 108은 전형적인 보안 기능(Security Functions)의 실행을 나타낸다. 암호화(ciphering)가 지원된다면 이 과정에서 암호화 모드가 설정되며, 암호화에 관련된 정보는 HLR을 통해 얻어진다.
모든 컨텍스트들의 수신이 완료되면 과정 110에서 신규 SGSN은 기존 SGSN에게 SGSN 컨텍스트 애크(SGSN Context Acknowledge) 메시지를 전송한다. 여기서 기존 SGSN은 신규 SGSN으로 데이터 패킷들을 전달할 수 있도록 기존 MM 데이터 패킷들이 제거될 때까지 신규 SGSN의 주소를 저장한다. 즉 기존 SGSN은 타이머를 시작하고, 상기 타이머가 만기되면 이동 단말을 위한 모든 컨텍스트들을 제거한다. 과 정 112에서 기존 SGSN은 신규 SGSN에게 버퍼링되어 있던 데이터 패킷들을 전달한다.When the reception of all the contexts is completed, the new SGSN transmits an SGSN Context Acknowledge message to the existing SGSN in
과정 114에서 신규 SGSN은 PDP 컨텍스트 갱신 요구 메시지(Update PDP Context Request) 메시지를 해당 GGSN으로 전송한다. 상기 PDP 컨텍스트 갱신 요구 메시지는, 신규 SGSN의 주소와 서비스 품질 정보 등을 포함한다. 과정 116에서 GGSN은 자신의 PDP 컨텍스트를 갱신하고, PDP 컨텍스트 갱신 응답(Update PDP Context Response) 메시지로 회신한다. 여기서 GGSN은 자신의 PDP 컨텍스트에 상기 신규 SGSN의 주소를 포함시킨다.In
과정 118에서 신규 SGSN은 HLR에게 위치 갱신(Update Location) 메시지를 전송하여 이동 단말의 SGSN이 변경되었음을 통지한다. 여기서 HLR은 통상 기존 SGSN이 소속되는 도메인의 HLR이다. 상기 위치 갱신 메시지는 상기 신규 SGSN의 주소와 상기 이동 단말의 식별자를 포함한다. 그러면 과정 120에서 HLR은 기존 SGSN에게 위치 제거(Cancel Location) 메시지를 전송하여 MM 컨텍스트를 삭제한다. 상기 위치 제거 메시지는 이동 단말의 식별자를 포함한다. 즉 상기 과정 110에서 설명한 타이머가 구동되고 있지 않다면, 기존 SGSN은 MM 및 PDP 컨텍스트들을 제거하고, 과정 122에서 위치 제거 애크(Cancel Location Ack) 메시지로 응답한다. 상기 위치 제거 애크 메시지도 또한 이동 단말의 식별자를 포함한다.In
과정 124에서 HLR은 가입자 데이터 삽입(Insert Subscriber Data) 메시지를 신규 SGSN으로 전송한다. 상기 가입자 데이터 삽입 메시지는 이동 단말의 식별자와 GPRS 가입자 데이터를 모두 포함한다. 과정 126에서 신규 SGSN은 이동 단말의 식별 자를 포함하는 가입자 데이터 삽입 애크(Insert Subscriber Data Ack) 메시지로 응답한다. 과정 128에서 HLR은 상기 위치 갱신 메시지에 대응하여 이동 단말의 식별자를 포함하는 위치 갱신 애크(Update Location Ack) 메시지를 신규 SGSN으로 전송한다.In
과정 130에서 신규 SGSN은 이동 단말로 라우팅 영역 갱신 허용(Routing Area Update Accept) 메시지를 전송한다. 그러면 과정 132에서 이동 단말은 라우팅 영역 갱신 완료(Routing Area Update Complete) 메시지로 응답한다. 이상으로써 라우팅 영역 갱신 절차가 완료되며, 이후 이동 단말이 패킷 데이터 서비스를 시도하면 신규 SGSN과 GGSN 사이의 GTP 터널이 사용된다.In
과정 134에서 GGSN은 MIP FA 통보(MIP FA advertisement) 메시지를 전송한다. 이는 상기 GGSN이 FA 기능을 수행하는 경우에 해당하는 것이다. 과정 136에서 이동 단말이 MIP 등록 요구(MIP Registration Request) 메시지를 전송하면 과정 138에서 GGSN은 해당하는 HA로 MIP 등록 요구(MIP Registraion Request) 메시지를 전달한다.In
과정 140에서 HA는 상기 이동 단말의 식별자를 해당 FA의 주소, 즉 상기 GGSN의 주소에 대응하여 등록하고 MIP 등록 응답(MIP Registration Reply) 메시지를 GGSN으로 회신한다. 과정 142에서 GGSN은 MIP 등록 응답(MIP Registration Reply) 메시지를 이동 단말에게 회신함으로써 이동 단말이 패킷 데이터 서비스를 액세스할 수 있는 준비를 완료한다.In
이상과 같이 이동 단말이 한 SGSN에서 다른 SGSN으로 로밍하는 경우에, 신규 SGSN은 기존 SGSN에게 MM 컨텍스트 및 PDP 컨텍스트를 요구한다. 신규 SGSN은 기존 SGSN로부터 모든 정보를 받은 후에 GGSN(Gateway GPRS Support Node)과 HLR에게 변경된 SGSN 주소를 통보하게 된다. 기존 SGSN은 신규 SGSN에게 모든 정보를 넘겨준 후에 일정시간이 지나면 자신이 저장하고 있던 MM 컨텍스트와 PDP 컨텍스트를 삭제한다.As described above, when the mobile terminal roams from one SGSN to another SGSN, the new SGSN requests the existing SGSN to the MM context and the PDP context. After the new SGSN has received all the information from the existing SGSN, it will notify the Gateway GPRS Support Node (GGSN) and HLR of the changed SGSN address. The existing SGSN deletes the MM context and the PDP context that it has saved after a certain time after handing over all information to the new SGSN.
상기 도 5에 도시한 바에 따르면 이동 단말이 이동할 때 그에 대한 이동성 관리를 SGSN에서 담당을 하기 때문에 이동 단말의 위치 정보에 GGSN의 변경 정보가 등록되지 않는다. 이는 GGSN에서 관리하는 APN(Access Point Name)들이 서로 다르기 때문이다. 여기서 APN이란 이동 단말의 데이터 세션에 대한 접속 종단점을 나타내는 것으로서, 어떤 외부 네트워크로의 기준점(reference point)를 선택하기 위해 사용되는 것이다.As shown in FIG. 5, since the SGSN takes charge of mobility management when the mobile terminal moves, the change information of the GGSN is not registered in the location information of the mobile terminal. This is because APNs (Access Point Names) managed by GGSN are different. In this case, the APN indicates an access end point for a data session of the mobile terminal and is used to select a reference point to an external network.
일반적으로 하나의 UMTS 네트워크에 여러 개의 GGSN이 있는 경우, 각 GGSN은 서로 다른 서비스를 하게 된다. 서로 다른 서비스를 한다는 의미는 서로 다른 APN을 제공한다는 것을 의미하므로, APN이 다르다는 것은 이들 GGSN들 중 이동 인터넷을 위한 APN을 제공하는 GGSN, 즉 FA 기능을 가지는 GGSN이 여러 개 있다는 의미가 된다In general, when there are several GGSNs in one UMTS network, each GGSN serves a different service. Since different service means providing different APN, different APN means that among these GGSNs, there are several GGSNs that provide APNs for mobile internet, that is, GGSNs with FA function.
UMTS 네트워크에 FA 역할을 하는 여러 개의 GGSN들이 존재하는 경우 RA 갱신시에 GGSN의 변경 정보가 HA에 등록되지 않으면 FA 변경이 이루어지지 않아 이동 단말이 해당 GGSN의 영역에 위치하는 경우에도 HA는 이동 단말에게 다른 GGSN으로 향하는 경로를 할당하게 될 수 있다. 이러한 경우 이동 단말에게 최적화된 이동 인 터넷 서비스를 보장할 수 없다. 따라서 후술되는 본 발명의 바람직한 실시예에서는 이동 단말이 SGSN 간 RA 갱신 절차를 수행할 때, 가장 가까운 FA 기능을 가지는 GGSN을 선택하도록 한다.If there are several GGSNs acting as FAs in the UMTS network, if the change information of the GGSN is not registered in the HA at the time of RA update, the FA is not made because the FA is not made and the HA is located in the area of the corresponding GGSN. May be assigned a route to another GGSN. In this case, the mobile internet service optimized for the mobile terminal cannot be guaranteed. Therefore, in the preferred embodiment of the present invention to be described later, when the mobile terminal performs an RA update procedure between SGSNs, the mobile station selects the GGSN having the nearest FA function.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 신규 SGSN은 기존 SGSN으로부터 MM 컨텍스트와 PDP 컨텍스트 정보를 받았을 때 해당 이동 단말의 APN이 "Mobile IP v4"임을 확인한다. 해당 APN일 때 자신의 APN 캐시(Cache) 정보나 DNS(Domain Name System) 서버에게 문의하여 GGSN 주소 정보를 확보한다. 만약 확보된 GGSN 주소가 없을 때나 확보한 GGSN 주소가 기존 SGSN에서 받은 정보와 동일하면 상기 도 5에 도시한 바와 같은 SGSN간 RA 갱신 절차를 수행한다. 즉, GGSN은 변경되지 않는다.According to a preferred embodiment of the present invention, when the new SGSN receives the MM context and the PDP context information from the existing SGSN, the new SGSN confirms that the APN of the corresponding mobile terminal is "Mobile IP v4". When the APN is requested, obtain its GGSN address information by contacting its APN cache information or DNS (Domain Name System) server. If there is no secured GGSN address or if the secured GGSN address is the same as the information received from the existing SGSN, the RAN renewal procedure between SGSNs as shown in FIG. 5 is performed. That is, the GGSN is not changed.
만약 확보한 GGSN 주소가 기존 SGSN에서 받은 정보와 상이하다면 확보한 GGSN에게 PDP 컨텍스트를 설정하도록 한다. GGSN이 정상적인 허가(Accept) 응답을 주면 기존 GGSN에게 저장하고 있던 PDP 컨텍스트 정보를 삭제하도록 한다. 이때 기존 SGSN은 일정시간 동안 PDP 컨텍스트를 유지하다가 자체적으로 PDP 컨텍스트를 삭제한다.If the obtained GGSN address is different from the information received from the existing SGSN, the acquired GGSN should set the PDP context. When the GGSN gives a normal accept response, it deletes the PDP context information stored in the existing GGSN. At this time, the existing SGSN maintains the PDP context for a certain time and deletes the PDP context by itself.
한편, 신규 GGSN은 PDP 컨텍스트를 처음으로 설정하는 경우와 동일하게, 이동 단말로 하여금 등록 요구(Registration Request) 절차를 시작하도록 한다. 그러면 HA에는 변경된 FA주소가 등록되므로 이후 이동 단말로 전달되는 패킷은 신규 GGSN으로 전달되어 최적화된 이동 인터넷 서비스가 가능하다.Meanwhile, the new GGSN causes the mobile terminal to start a registration request procedure as in the case of setting up a PDP context for the first time. Then, since the changed FA address is registered in the HA, the packet transmitted to the mobile terminal is then delivered to the new GGSN, thereby enabling the optimized mobile Internet service.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN간 RA 갱신 절차를 나타낸 메시지 흐름도이다.6 is a message flow diagram illustrating an RA update procedure between SGSNs according to a preferred embodiment of the present invention.
상기 도 6을 참조하면, 과정 202에서 이동 단말이 새로운 라우팅 영역에 진입함에 따라 신규 SGSN에게 라우팅 영역 갱신 요구(Routing Area Update Request) 메시지를 전송하면, 과정 204에서 신규 SGSN은 이동 단말의 MM 및 PDP 컨텍스트들을 얻기 위해 기존 SGSN에게 상기 신규 SGSN의 주소를 포함하는 SGSN 컨텍스트 요구(SGSN Context Request) 메시지를 전송한다. 그러면 과정 206에서 기존 SGSN은 MM 컨텍스트와 PDP 컨텍스트를 포함하는 SGSN 컨텍스트 응답(SGSN Context Response) 메시지로 응답한다. 만일 기존 SGSN에서 상기 이동 단말을 확인할 수 없다면, 상기 기존 SGSN은 적절한 오류 메시지로 응답한다.Referring to FIG. 6, when the mobile station enters a new routing area in
과정 208은 전형적인 보안 기능(Security Functions)의 실행을 나타낸다. 암호화(ciphering)가 지원된다면 이 과정에서 암호화 모드가 설정되며, 암호화에 관련된 정보는 HLR을 통해 얻어진다.
모든 컨텍스트들의 수신이 완료되면 과정 210에서 신규 SGSN은 기존 SGSN에게 SGSN 컨텍스트 애크(SGSN Context Acknowledge) 메시지를 전송한다. 여기서 기존 SGSN은 신규 SGSN으로 데이터 패킷들을 전달할 수 있도록 기존 MM 데이터 패킷들이 제거될 때까지 신규 SGSN의 주소를 저장한다. 즉 기존 SGSN은 타이머를 시작하고, 상기 타이머가 만기되면 이동 단말을 위한 모든 컨텍스트들을 제거한다. 과정 212에서 기존 SGSN은 순간적으로 GGSN으로부터 수신한 데이터 패킷들을 신규 SGSN에게 전달한다.When the reception of all the contexts is complete, in
신규 SGSN은 상기 과정 206에서 기존 SGSN으로부터 수신한 MM 및 PDP 컨텍스트들을 참조하여 해당 이동 단말의 APN이 "MobileIPv4"임을 확인하고, 자신의 APN 캐시 정보나 DNS 서버에게 문의하여 자신이 속한 GGSN의 주소를 확보한다. 여기서 이동 단말이 요구하는 APN이 "MobileIPv4"라 함은 이동 단말이 이동 인터넷 서비스를 요구함을 의미하게 된다.The new SGSN refers to the MM and PDP contexts received from the existing SGSN in
상기 확보한 GGSN 주소가 기존 SGSN으로부터 얻은 GGSN 주소와 동일하지 않으면, 상기 이동 단말은 GGSN 간 로밍(Roam)중인 것으로 간주되어, 과정 214에서 신규 SGSN은 자신이 속한 GGSN, 즉 신규 GGSN에게 PDP 컨텍스트 생성 요구(Create PDP Context Request) 메시지를 전송하여, 신규 GGSN에서 이동 단말에 대한 PDP 컨텍스트를 설정하도록 한다. 신규 GGSN은 도 4에 도시한 PDP 활성화 절차에서와 마찬가지로 새로운 PDP 컨텍스트를 생성한다. 과정 216에서 신규 SGSN은 신규 GGSN으로부터 PDP 컨텍스트 생성 응답(Create PDP Context Response) 메시지를 수신한다.If the obtained GGSN address is not the same as the GGSN address obtained from the existing SGSN, the mobile terminal is considered to be roaming between GGSNs. Send a Create (PDP Context Request) message, so that the new GGSN to set the PDP context for the mobile terminal. The new GGSN creates a new PDP context as in the PDP activation procedure shown in FIG. In
과정 218에서 신규 SGSN은 기존 GGSN에게 PDP 컨텍스트 삭제 요구(Delete PDP Context Request) 메시지를 전송한다. 과정 220에서 기존 GGSN은 이동 단말에 대한 PDP 컨텍스트를 삭제하고 PDP 컨텍스트 삭제 응답(Delete PDP Context Response) 메시지를 신규 SGSN으로 회신한다. 여기서 기존 SGSN은 도 4에 도시한 바와 마찬가지로, 자체 타이머가 만기되면 해당 PDP 컨텍스트를 삭제한다.In
과정 222에서 신규 SGSN은 HLR에게 신규 SGSN의 주소와 이동 단말의 식별자를 포함하는 위치 갱신(Update Location) 메시지를 전송하여 이동 단말의 SGSN이 변경되었음을 통지한다. 여기서 신규 SGSN은 통상 기존 SGSN이 소속되는 UMTS 네트워크의 HLR에게 위치 갱신 메시지를 전송한다. 그러면 과정 224에서 HLR은 기존 SGSN에게 이동 단말의 식별자를 포함하는 위치 제거(Cancel Location) 메시지를 전 송하여 MM 컨텍스트를 삭제하도록 한다. 즉 앞서 설명한 자체 타이머가 구동되고 있지 않다면, 기존 SGSN은 MM 및 PDP 컨텍스트들을 제거하고, 과정 226에서 이동 단말의 식별자를 포함하는 위치 제거 애크(Cancel Location Ack) 메시지로 응답한다.In
과정 228에서 HLR은 이동 단말의 식별자와 GPRS 가입자 데이터를 모두 포함하는 가입자 데이터 삽입(Insert Subscriber Data) 메시지를 신규 SGSN으로 전송한다. 과정 230에서 신규 SGSN은 이동 단말의 식별자를 포함하는 가입자 데이터 삽입 애크(Insert Subscriber Data Ack) 메시지로 응답한다. 과정 232에서 HLR은 상기 위치 갱신 메시지에 대응하여 이동 단말의 식별자를 포함하는 위치 갱신 애크(Update Location Ack) 메시지를 신규 SGSN으로 전송한다.In
과정 234에서 신규 SGSN은 이동 단말로 라우팅 영역 갱신 허용(Routing Area Update Accept) 메시지를 전송한다. 그러면 과정 236에서 이동 단말은 라우팅 영역 갱신 완료(Routing Area Update Complete) 메시지로 응답한다. 이상으로써 라우팅 영역 갱신 절차가 완료되며, 이후 이동 단말이 패킷 데이터 서비스를 시도하면 신규 SGSN과 GGSN 사이의 GTP 터널이 사용된다.In
과정 238에서 신규 GGSN은 APN 호의 설정 요청을 받았을 시와 마찬가지로 MIP FA 통보(MIP FA advertisement) 메시지를 전송한다. 이는 신규 GGSN이 FA 기능을 수행하는 경우에 해당하는 것으로서 이동 단말로 하여금 등록 요구 절차를 시작하도록 하기 위함이다.In
과정 240에서 이동 단말이 MIP 등록 요구(MIP Registration Request) 메시지 를 전송하면 과정 242에서 신규 GGSN은 해당하는 HA로 MIP 등록 요구(MIP Registraion Request) 메시지를 전달한다. 과정 244에서 HA는 상기 이동 단말의 식별자를 해당 FA의 주소, 즉 상기 신규 GGSN의 주소에 대응하여 등록하고 MIP 등록 응답(MIP Registration Reply) 메시지를 신규 GGSN으로 회신한다. 과정 246에서 신규 GGSN은 MIP 등록 응답(MIP Registration Reply) 메시지를 이동 단말에게 회신함으로써 이동 단말이 패킷 데이터 서비스를 액세스할 수 있는 준비를 완료한다.If the mobile terminal transmits a MIP Registration Request message in
이상과 같이, 라우팅 영역 갱신 절차에서 GGSN이 변경되었음을 인식하였을시, 신규 GGSN은 PDP 컨텍스트를 처음 생성하는 때와 동일하게 동작한다. 따라서 신규 GGSN은 이동 단말에게 MIP FA 통보 메시지를 전송하여, 이동 단말로 하여금 등록 요구 절차를 시작하게 한다.As described above, when recognizing that the GGSN has been changed in the routing area update procedure, the new GGSN operates in the same manner as when the PDP context is first created. Therefore, the new GGSN sends a MIP FA notification message to the mobile terminal, causing the mobile terminal to start the registration request procedure.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.In the present invention operating as described in detail above, the effects obtained by the representative ones of the disclosed inventions will be briefly described as follows.
본 발명은, UMTS 네트워크에 FA 기능을 가진 GGSN이 많이 있을 때 최적화된 이동 인터넷 서비스를 위해서 이동 단말의 이동으로 인하여 SGSN이 변경되었을시 라우팅 영역 갱신을 통해 신규 GGSN에서 이동 단말의 PDP 컨텍스트를 새로이 생성함으로써 GGSN의 변경된 FA 정보가 HA에 등록되도록 한다. 이러한 본 발명은 UMTS 네트워크에서 이동 단말의 이동으로 인하여 GGSN/FA이 변경되었을 시 변경된 GGSN/FA 정보를 HA에 등록하여 UMTS 네트워크에서 이동 인터넷 서비스를 위한 최적의 경로를 유지할 수 있도록 한다.According to the present invention, when there are many GGSNs with FA functions in the UMTS network, when the SGSN is changed due to the movement of the mobile terminal, the PDP context of the mobile terminal is newly created in the new GGSN through the routing area update. By doing so, the changed FA information of the GGSN is registered in the HA. The present invention registers the changed GGSN / FA information to the HA when the GGSN / FA is changed due to the movement of the mobile terminal in the UMTS network to maintain the optimal path for the mobile Internet service in the UMTS network.
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