KR100924033B1

KR100924033B1 - 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100924033B1
Application number: KR1020070067940A
Authority: KR
Inventors: 한완희
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2009-10-27
Also published as: KR20090004051A

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 기술에 관한 것으로, 패킷 교환장치(SGSN) 및 패킷관문 교환장치(GGSN)에서 세션 자원 할당 요구 메시지를 수신한 경우, SGSN 및 GGSN의 패킷 핸들링부에서 일정시간 동안 GTP-U에 흐른 총 사용자 트래픽을 합산하고, 합산된 사용자 트래픽을 초당 대역폭 값으로 산출하며, SGSN 및 GGSN의 네트워크 프로세서(NP)에서 상기 초당 대역폭 값과 상기 자원 할당 요구 메시지에서 요구하는 트래픽 클래스의 대역폭 값을 수용 가능한 최대 대역폭 값과 비교하여 자원할당 가능여부를 판단하고, 자원할당이 가능한 경우는 기존의 예약된 대역을 줄여서 추가 자원을 할당하여 주는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 이동통신 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 대역폭 자원 할당 방식 알고리즘을 변경하여 제어함으로써, 시스템 자원의 효율성을 극대화하여 사용자 트래픽 대역폭을 높이기 위한 추가 증설 비용을 절감할 수 있다.

이동통신, SGSN, GGSN, GTP-U, PACKET HANDLE

Description

이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ALLOCATING OF NETWORK RESOURCE IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템에서의 자원할당 기술에 관한 것으로서, 특히 패킷 교환장치(Serving GPRS Support Node, 이하 SGSN이라 한다)와 패킷관문 교환장치(Gateway GPRS Support Node,이하 GGSN이라 한다)간의 대역폭 자원할당 방식을 변경하여 시스템 자원을 효율적으로 제어하는데 적합한 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 3G UMTS(3rd Generation Universal Mobile Telecommunication System, 제 3세대 보편 이동 통신 시스템)와 같은 비동기 이동 통신 시스템은 유럽식 표준인 GSM(Global System for Mobile Communication)에서 진화한 제 3 세대 이동 통신 시스템으로서, GSM 핵심을 기본으로 하여 무선 접속망(RAN : Radio Access Network)에 WCDMA(Wideband Code division Multiple Access) 기술을 접목하여 다양한 서비스를 제공하고 있다.

도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, WCDMA망을 이용한 패킷 데이터 서비스 시스템은 이동 단말(100), 기지국(105), 무선망제어기(Radio Network Controller, 이하 RNC라 한다.)(110), 홈 위치 등록기(Home Location Register, 이하 HLR이라 한다)(120), SGSN(115), GGSN(130) 및 인터넷 망(135)을 포함한다.

이동 단말(100)은 이동 통신망을 통해 통화가 가능하며, 이동 통신망으로부터의 세션 설정 요청에 따라 자동적으로 세션 설정 절차를 수행하고 패킷 데이터를 송수신하는 단말로서, 패킷 데이터 송수신을 위한 데이터 저장 공간을 포함한다.

기지국(105) 및 RNC(110)는 RAN(Radio Access Network)이라 통칭하며, 이동 단말(100)로부터의 통신 요청 신호, 데이터 전송 요청 신호 및 업로딩 데이터를 수신하여 SGSN(115)으로 전송하고, SGSN(115)으로부터 패킷 데이터를 수신하여 이동통신 단말기(100)로 전송하는 기능을 수행한다.

구체적으로 기지국(105)은 이동 단말(100)과의 무선 접속 종단 기능을 수행하고, 음성, 영상 및 데이터 트래픽(Traffic)을 WCDMA 방식으로 송수신하는 기능과 송수신 안테나를 통하여 이동 단말(100)과의 정보를 송수신 한다.

RNC(110)는 유무선 채널 관리, 이동 단말(100)의 프로토콜 정합, 기지국의 프로토콜 정합. 소프트 핸드오프(Soft Handoff) 처리, 핵심망(Core Network)과의 프로토콜 정합, 패킷 서비스 접속, 장애 관리, 시스템 로딩(Loading) 등과 같은 기능을 담당한다.

홈 위치 등록기(Home Location Register, 이하 HLR이라 한다.)(120)는 이동 단말(100)의 등록 인식, 등록 삭제, 위치 확인 등의 기능을 수행한다. 또한, HLR(120)은 인터넷망(135), 즉 인터넷망(135)과 연결된 CP(Content Provider)(미도시)로부터 푸쉬(Push) 방식을 통한 패킷 데이터 전송을 위하여 이동 단말(100)의 위치 정보 요청 신호가 수신되면 저장하고 있는 데이터베이스를 검색하여 이동 단말(100)이 위치하고 있는 영역을 담당하는 SGSN 주소 정보를 확인하여 인터넷망(135)과 연결된 CP로 제공한다. 즉, HLR(120)이 위치 정보 요청 신호에 응답하여 인터넷망(135)의 CP로 전송하는 응답 신호에는 SGSN 주소 정보가 포함되어 있다.

SGSN(115)은 패킷 데이터의 송수신 서비스를 위하여 이동통신 단말기의 이동성 관리, 발/착신 호 처리 절차 및 패킷 데이터의 송수신을 처리하기 위한 세션(Sesson) 관리, 인증 및 과금 기능 등을 지원한다. 또한, 패킷 데이터의 라우팅 처리 기능을 가진다.

GGSN(130)은 패킷 데이터의 송수신 서비스를 위한 고속의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 IP(Internet Protocol) 기반 패킷망의 서빙 노드(Serving Node)로서, 패킷 데이터 서비스를 위하여 이동 단말(100)로 IP 주소를 할당하고, 세션을 관리하며, 패킷 데이터의 라우팅 처리 기능을 하며 WCDMA와 인터넷망(135)을 연결하기 위한 인터페이스를 제공한다. 또한, GGSN(130)은 접속점 노드(Access Point Node, 이하 APN이라 한다)을 통해 패킷 데이터 서비스를 제공하는 망 및 접속되는 망을 결정하고, 인터넷망(135)과의 게이트웨이(Gateway) 역할을 수행한다. 여기서, APN은 GGSN(135)이 이동 단말(100)에 할당하는 IP 주소를 포함하고 있는 구분자로서, 특정 서비스를 위한 구분자로 활용되기도 한다.

인터넷망(135)은 연결되어 있는 다수의 CP로부터 패킷 데이터를 전달받아 SGSN(115) 및 GGSN(130)을 통하여 RNC(110)에 전송한다.

여기서, 이동 단말(100)은 패킷 데이터 전송을 위하여 SGSN(115)과의 세션 설정을 요청하게 되는데, 이 과정을 통상적으로 "PDP(Packet Data Protocol) Context Request"라고 하며, "PDP Context Request" 메시지에는 이동 단말의 식별 정보와, 대역폭 할당을 요청할 트래픽 클래스와, APN 정보를 포함한다.

또한, 인터넷망(135)의 다수의 CP는 이동 단말(100)로 패킷 데이터를 푸쉬 방식으로 제공하는 것도 가능한데, 이때 인터넷망(135)의 CP는 HLR(120)을 통하여 이동 단말(100)의 위치 정보를 조회하고, 이동 단말(100)이 위치한 영역을 담당하는 SGSN 주소 정보를 확인한 뒤, 세션 설정 요청 신호를 해당 SGSN(115)으로 전송하게 된다. 그리고 SGSN(115)은 이동 단말(100)로 세션 설정 요청 신호를 전송한다. 이와 같이 WCDMA망에서 이동 단말(100)로 통신을 위한 세션 설정을 요청하는 일련의 작업을 통상적으로 "PDU(Packet Data Unit) Notification"이라고 한다.

그리고 이상의 과정을 통하여 이동 단말(100)과 SGSN(115) 사이에 세션이 설정되는데, 이러한 일련의 과정을 "PDP Context Activation"이라고 한다.

도 2는 종래 기술에 따른 SGSN과 GGSN간의 자원 할당 방식을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 패킷 교환기인 SGSN(115) 및 GGSN(130)에서 사용자 트래픽 대역폭(User traffic Bandwidth)에 대한 자원 할당 방식을 단말이 요청한 QoS(Quality of Service)(UP 64K/ Down 384k) 예약(Reserved) 방식으로 할당함에 따라 실제 트래픽에 무관하게 지속적인 예약 자원을 유지하게 된다. 이에 실제 사 용되지 않는 가용 자원은 있으나 예약 설정된 세션으로 인해 자원 부족 현상이 발생하게 된다.

즉, 이동 단말은 SGSN(115)으로 "PDP Context Request" 메시지를 통하여 세션 설정을 요청하게 되고, SGSN(115)은 “PDP Context Request" 메시지에 포함된 이동 단말 정보 및 트래픽 정보를 토대로 대역폭 대역을 할당하게 된다.

이는 최번시 기준으로 실제 트래픽이 예약된 대역폭의 약 30%이하로 측정된다.

상기한 바와 같이 동작하는 종래 기술에 의한 SGSN/GGSN의 자원할당 방식에 있어서는, 사용자 트래픽 대역폭에 대한 자원 할당 방식을 단말이 올린 QoS 방식으로 할당함에 따라 실 트래픽이 없는 상태에서도 예약 자원을 유지하게 되어 실제 미사용 사용자 트래픽 자원은 있으나, 예약 설정된 세션으로 인해 자원 부족 현상이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상술한 종래 기술의 한계를 극복하기 위한 것으로, 이동통신시스템의 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 대역폭 자원의 효율적 활용을 통한 용량 증대를 수행할 수 있는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명은, 이동통신시스템의 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 대역폭 자원 할당 방식 알고리즘을 변경함으로써 시스템 자원의 효율성 및 용량 증대를 구현할 수 있는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예 방법은, 패킷 교환장치(SGSN) 및 패킷관문 교환장치(GGSN)에서 세션 자원 할당 요구 메시지를 수신한 경우, SGSN 및 GGSN의 패킷 핸들링부에서 일정시간 동안 GTP-U에 흐른 총 사용자 트래픽을 합산하는 과정과, 상기 합산된 사용자 트래픽을 초당 대역폭 값으로 산출하는 과정과, 상기 SGSN 및 GGSN의 네트워크 프로세서(NP)에서 상기 초당 대역폭 값과 상기 자원 할당 요구 메시지에서 요구하는 트래픽 클래스의 대역폭 값을 수용 가능한 최대 대역폭 값과 비교하여 자원할당 가능여부를 판단하는 과정과, 상기 자원할당이 가능한 경우는 기존의 예약된 대역을 줄여서 추가 자원을 할당하는 과정을 포함한다.

본 발명에서 상기 자원 할당 요구 메시지는, 이동 단말 식별 정보와, 대역폭 할당을 요청할 트래픽 클래스와, 접속점 노드(APN) 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 트래픽 클래스가 컨버세이셔널(Conversational)과 스트리밍(Streaming) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과, 일정 시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량 및 추가 요구되는 대역폭을 상기 NP에서 수용할 수 있는 최대 대역폭과 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는 경우 호를 수락하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트래픽 클래스가 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스 트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 일정시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스의 사용량을 NP에서 수용할 수 있는 최대 대역폭만을 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는다면 호를 수락하는 것을 특징으로 한다.

다만, 상기 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스 호가 유입되는 시점에 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational)과 스트리밍(Streaming) 클래스 호의 총 대역폭과 일정시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스의 총합이 NP의 최대 대역폭을 초과하는 경우 호를 거절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예 장치는, 세션 자원 할당 요구 메시지를 수신한 경우, 패킷 교환장치(SGSN) 및 패킷관문 교환장치(GGSN)에서 일정시간 동안 GTP-U에 흐른 총 사용자 트래픽을 합산하고, 상기 합산된 사용자 트래픽을 초당 대역폭 값으로 산출하는 상기 SGSN 및 GGSN의 패킷 핸들링부와, 상기 초당 대역폭 값과 상기 자원 할당 요구 메시지에서 요구하는 트래픽 클래스의 대역폭 값을 수용 가능한 최대 대역폭 값과 비교하여 자원할당 가능여부를 판단하고, 상기 자원할당이 가능한 경우는 기존의 예약된 대역을 줄여서 추가 자원을 할당하는 상기 SGSN 및 GGSN의 네트워크 프로세서(NP)를 포함한다.

또한, 상기 트래픽 클래스가 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 일정시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스의 사용량을 NP에서 수용할 수 있는 최대 대역폭만을 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는다면 호를 수락하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 이동통신 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 대역폭 자원 할당 방식 알고리즘을 실제 트래픽 자원할당 방식 알고리즘으로 변경하여 제어함으로써, 시스템 자원의 효율성을 극대화하며 사용자 트래픽 대역폭을 높이기 위한 추가 증설 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 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.

본 발명은 이동통신시스템의 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 사용자 트래픽 자원할당 방식을 실제 트래픽 자원할당 방식으로 알고리즘을 변경하여 제어함으로써, 자원의 효율성을 극대화하기 위한 것이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN/GGSN의 자원할당 구조를 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, SGSN/GGSN(300)는 네트워크 프로세스(Network Prpcess, 이하 NP라 한다)(310)와 패킷 핸들링부(Packet Handle, 이하 PH라 한다)(320)를 포함한다. NP(310)에서는 이동 단말의 세션 자원 할당 요구에 따라 자원 할당 요구 메 시지에 포함된 이동 단말 정보와 APN, 트래픽 정보를 확인한 후, 실제 트래픽 자원 및 현재 가용 자원에 대한 분석을 통하여 대역폭 자원을 할당한다.

PH(320)는 과금 및 통계 수집과, Gn/Gi로의 패킷 전달과, 터널 종단 식별자(TEID: Tunnel Endpoint Identified)를 관리한다. SSGN PH는 GTP-U(GPRS tunneling Protocol-User Plane) 패킷에 대해 PH(320)에서 패킷 포워딩 정보(FIB:Forwarding Information Base)를 검색하여 GGSN으로 가는 경로 정보를 확인하여 해당 GTP-U 패킷을 목적지(GGSN)로 전송하여 주는 역할을 담당하며, GGSN PH는 SSGN PH의 기능을 역으로 수행하는 것이다.

이를 통해 PH(320)는 일정시간 동안 GTP-U에 흐름 총 사용자 트래픽을 합산하는 것이 가능하며, 이를 초당 대역폭 값으로 산출할 수 있다. 이와 같이 산출된 초당 대역폭 값은 NP(310)로 전달되며, NP(310)로부터의 대역폭 자원 할당 제어 명령을 전달 받은 경우, 각 제어명령에 따라 패킷 핸들링을 수행하게 된다.

SGSN/GGSN(300)의 자원할당 방식을 구체적으로 설명하며, 이동 단말의 세션 자원 할당 요구에 따라 SGSN/GGSN(300)의 PH별로 GTP-U에 흐른 트래픽에 대하여 일정시간 동안(예를 들어, 5분 동안) 총 트래픽을 합산하고, 5분 동안의 사용자 트래픽을 초당 Bps 사용량으로 나눈다.

이후, 세션 자원을 관리하는 NP(310)에서는 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 트래픽 클래스와, 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 트래픽 클래스의 실제 트래픽을 이용하여 현재 대역폭의 사용내역을 계산한다.

이동 단말로부터 요청된 신규 호가 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량 및 추가 요구되는 대역폭을 NP(310)에서 수용할 수 있는 최대 대역폭과 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는 경우 호를 수락한다.

또한, 신규 호가 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량을 NP(310)에서 수용할 수 있는 최대 대역폭만을 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는 다면 호를 수락한다.

다만, 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스 호가 유입되는 시점에 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 클래스 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 총합이 NP의 최대 대역폭을 초과하는 경우 호를 거절하게 된다.

이와 같이, 각 트래픽 클래스별 호 수락 여부를 판단하여, 여유 대역에 대한 자원 할당 제어명령을 PH(320)로 전달하고, PH(320)에서는 NP(310)의 제어하에 실제 트래픽 대역 외에 기존의 예약된 대역을 줄임으로서 세션 자원 할당 요구에 따 라 추가 자원을 할당한다.

따라서 사용자 트래픽 자원 할당 방식을 실제 트래픽 자원 할당방식으로 개선함으로써 예약된 대역폭 대역을 최소화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN/GGSN의 자원할당 절차를 도시한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 400단계에서 SGSN/GGSN이 세션 자원 할당 요구를 수신한 경우, 405단계에서 SGSN/GGSN의 PH별로 GTP-U에 흐른 트래픽에 대하여 일정시간 동안(예를 들어 5분동안) 총 트래픽을 합산하고, 410단계에서 5분 동안의 사용자 트래픽을 초당 Bps 사용량으로 나누게 되며, 이를 통하여 초당 대역폭 값을 구할 수 있다.

415단계에서 NP는 초당 계산된 대역폭 값을 사용하여 자원할당 여부를 판단하고, 이를 통해 실제 트래픽 대역 외에 기존의 예약된 대역을 줄임으로서 추가 자원을 할당할 수 있도록 한다.

이때, 자원할당 여부의 판단은 세션 자원 할당 요구시 요청된 트래픽 클래스에 따라 다르게 판단하게 되며, 이를 통해 기존의 예약된 대역 또는 여부 대역을 할당하거나 거절하게 된다.

이를 구체적으로 설명하면, 세션 자원을 관리하는 NP에서 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 트래픽 클래스와, 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 트래픽 클래스의 실제 트래픽을 이용하여 현재 대역폭의 사용내역을 계산하고 이를 토대로 사용 가능한 여유 대역을 추가 적으로 할당하는 것으로서,

이동 단말로부터 요청된 신규 호가 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량 및 추가 요구되는 대역폭을 NP(310)에서 수용할 수 있는 최대 대역폭과 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는 경우에 호를 수락하여 대역을 할당한다.

또한, 신규 호가 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량을 NP(310)에서 수용할 수 있는 최대 대역폭만을 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않을때에 호를 수락하게 된다.

다만, 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스 호가 유입되는 시점에 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 클래스 호의 총 대역폭과 5 분 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 총합이 NP의 최대 대역폭을 초과하는 경우에는 추가적인 대역할당 없이 호를 거절한다.

이와 같이 415단계에서 자원할당 여부를 판단하여 420단계에서 세션 자원 할당 요구에 따라 여유 대역에 대한 할당이 가능한 경우는 425단계로 진행하여 자원 할당 및 호 수락을 수행하게 된다. 그러나 420단계에서 여유대역에 대한 할당이 가능하지 않다고 판단된 경우는, 430단계로 진행하여 세션 자원 할당 요구에 따른 호 거절을 수행한다.

따라서 사용자 트래픽 자원할당 방식을 실제 트래픽 자원 할당방식으로 알고리즘을 개선함으로써 예약된 대역폭 대역을 최소화한다.

한편, 하기 (표 1)에서는 사용자 트래픽 자원할당 방식을 실제 트래픽 자원 할당방식으로 변경 개선한 전후의 용량 비교를 나타내고 있다.

구분	시스템 운용 용량	사용 용량	여유 용량	최대 동시 접속자 수
사용자 트래픽 자원할당 방식	910 Mbps	770 Mbps	240 Mbps	2,400
실제 트래픽 자원 할당방식	910 Mbps	250 Mbps	660 Mbps	8,000

(표 1)은 최번시 기준으로 동시 접속자수가 2,000명일 경우에 GGSN의 가용자원을 측정한 것으로서, 사용자 트래픽 자원할당 방식과 실제 트래픽 자원 할당방식은 같은 시스템 운용 용량을 가진 GGSN에서도 사용자 트래픽 자원할당 방식의 사용 용량이 실제 트래픽 자원 할당방식의 사용용량보다 3배 가까이 차이가 나며, 이에 따라 여유용량도 실제 트래픽 자원 할당방식이 더 많은 여유 용량을 갖게 된다.

그러므로 최대 접속자수도 사용자 트래픽 자원할당 방식을 사용할 경우 2,400명 정도가 한계이나, 실제 트래픽 자원 할당방식을 사용할 경우에는 대략 8,000명 정도의 동시 접속이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 이동통신시스템의 네트워크망 장비인 SGSN과 GGSN간 사용자 트래픽 자원할당 방식을 실제 트래픽 자원할당 방식으로 알고리즘을 변경하여 제어함으로써, 자원의 효율성을 극대화한다.

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.

이상과 같이, 본 발명에 따른 이동통신 시스템은, SGSN과 GGSN간의 대역폭 자원 할당 방식 알고리즘을 실제 트래픽 자원할당 방식 알고리즘으로 변경하여 제어하며, 시스템 자원의 효율성 극대화와 사용자 트래픽 대역폭을 높이기 위한 것에 적합하다.

도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 구조를 도시한 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 SGSN/GGSN의 자원 할당 방식을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN/GGSN의 자원할당 구조를 도시한 블록도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SGSN/GGSN의 자원할당 절차를 도시한 흐름도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

100 : 이동 단말 105 : 기지국

110 : RNC 115 : SGSN

120 : HLR 125 : GTP-U

130 : GGSN

Claims

패킷 교환장치(SGSN) 및 패킷관문 교환장치(GGSN)에서 세션 자원 할당 요구 메시지를 수신한 경우, 상기 SGSN 및 GGSN의 패킷 핸들링부에서 일정시간 동안 GTP-U에 흐른 총 사용자 트래픽을 합산하는 과정과,

상기 합산된 사용자 트래픽을 초당 대역폭 값으로 산출하는 과정과,

상기 SGSN 및 GGSN의 네트워크 프로세서(NP)에서 상기 초당 대역폭 값과 상기 자원 할당 요구 메시지에서 요구하는 트래픽 클래스의 대역폭 값을 수용 가능한 최대 대역폭 값과 비교하여 자원할당 가능여부를 판단하는 과정과,

상기 자원할당이 가능한 경우는 기존의 이동 단말이 요청한 QoS(Quality of Service) 예약방식으로 할당된 대역을 줄여서 추가 자원을 할당하는 과정

을 포함하는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 자원 할당 요구 메시지는,

이동 단말 식별 정보와, 대역폭 할당을 요청할 트래픽 클래스와, 접속점 노드(APN) 정보

를 포함하는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법.
제 1항에 있어서,

상기 트래픽 클래스가 컨버세이셔널(Conversational)과 스트리밍(Streaming) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과, 일정 시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량 및 추가 요구되는 대역폭을 상기 NP에서 수용할 수 있는 최대 대역폭과 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는 경우 호를 수락하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법.
제 1항에 있어서,

상기 트래픽 클래스가 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 일정시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스의 사용량을 NP에서 수용할 수 있는 최대 대역폭만을 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는다면 호를 수락하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법.
제 4항에 있어서,

상기 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스 호가 유입되는 시점에 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational)과 스트리밍(Streaming) 클래스 호의 총 대역폭과 일정시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티 브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스의 총합이 NP의 최대 대역폭을 초과하는 경우 호를 거절하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 방법.
세션 자원 할당 요구 메시지를 수신한 경우, 패킷 교환장치(SGSN) 및 패킷관문 교환장치(GGSN)에서 일정시간 동안 GTP-U에 흐른 총 사용자 트래픽을 합산하고, 상기 합산된 사용자 트래픽을 초당 대역폭 값으로 산출하는 상기 SGSN 및 GGSN의 패킷 핸들링부와,

상기 초당 대역폭 값과 상기 자원 할당 요구 메시지에서 요구하는 트래픽 클래스의 대역폭 값을 수용 가능한 최대 대역폭 값과 비교하여 자원할당 가능여부를 판단하고, 상기 자원할당이 가능한 경우는 기존의 이동 단말이 요청한 QoS(Quality of Service) 예약방식으로 할당된 대역을 줄여서 추가 자원을 할당하는 상기 SGSN 및 GGSN의 네트워크 프로세서(NP)

를 포함하는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 장치.
제 6항에 있어서,

상기 자원 할당 요구 메시지는,

이동 단말 식별 정보와, 대역폭 할당을 요청할 트래픽 클래스와, 접속점 노드(APN) 정보

를 포함하는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 장치.
제 6항에 있어서,

상기 트래픽 클래스가 컨버세이셔널(Conversational)과 스트리밍(Streaming) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과, 일정 시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive) & 백그라운드(Background) 클래스의 사용량 및 추가 요구되는 대역폭을 상기 NP에서 수용할 수 있는 최대 대역폭과 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는 경우 호를 수락하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 장치.
제 6항에 있어서,

상기 트래픽 클래스가 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스일 경우, 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational) & 스트리밍(Streaming) 호의 총 대역폭과 일정시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스의 사용량을 NP에서 수용할 수 있는 최대 대역폭만을 비교하여 최대 대역폭을 초과하지 않는다면 호를 수락하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 장치.
제 9항에 있어서,

상기 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스 호가 유입되는 시점에 기존에 개설된 컨버세이셔널(Conversational)과 스트리밍(Streaming) 클래스 호의 총 대역폭과 일정시간 동안의 실제 트래픽 통계에서 수집된 인터액티브(Interactive)와 백그라운드(Background) 클래스의 총합이 NP의 최대 대역폭을 초과하는 경우 호를 거절하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 네트워크 자원 할당 장치.