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KR20130130837A - 지오-리던던트 게이트에서 세션 복원을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

지오-리던던트 게이트에서 세션 복원을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20130130837A
KR20130130837A KR1020137024688A KR20137024688A KR20130130837A KR 20130130837 A KR20130130837 A KR 20130130837A KR 1020137024688 A KR1020137024688 A KR 1020137024688A KR 20137024688 A KR20137024688 A KR 20137024688A KR 20130130837 A KR20130130837 A KR 20130130837A
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사티얌 신하
프라빈 바산트 뮬리
사시엔더 넬라콘다
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알까뗄 루슨트
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Abstract

1차 서비스 게이트웨이(SGW)와 연관된 백업 SGW를 관리하기 위한 방법 및 시스템은 1차 SGW로부터 대응 UE 세션 상태 정보의 적어도 일부를 주기적으로 수신하는 것 - 세션 상태 정보의 수신된 부분은 1차 SGW에 의해 지원된 모바일 디바이스의 그룹과 연관된 모든 사용자 세션이 라이브 상태에 있는 것을 2차 SGW가 질의 관리 엔티티에 지시하는 것을 가능하게 하는데 충분함 -과, 1차 SGW의 고장에 응답하여, 1차 SGW와 연관된 IP 어드레스 및 경로의 관리를 추정하고 고장난 1차 SGW에 의해 지원된 각각의 UE가 네트워크에 자신을 재인증하게 하는 것을 포함한다.

Description

지오-리던던트 게이트에서 세션 복원을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SESSION RESTORATION AT GEO-REDUNDANT GATEWAYS}
관련 출원의 상호 참조
본 특허 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 포함되어 있는 2011년 3월 18일 출원된 발명의 명칭이 "서빙 게이트웨이의 지오-리던던스(GEO-REDUNDANCE IN A SERVING GATEWAY)"인 미국 가특허 출원 제 61/454,328호를 우선권 주장한다.
본 특허 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 포함되어 있는 발명의 명칭이 "지오-리던던트 게이트웨이에서 세션 복원을 위한 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR SESSION RESILIANCY AT GEO-REDUNDANT)"인 동시 출원된 미국 특허 출원 제 호(대리인 정리 번호 ALU/809348) 및 발명의 명칭이 "지오-리던던트 게이트웨이에서 장애 조치 처리를 위한 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR FAILOVER HANDLING AT GEO- REDUNDANT GATEWAYS)"인 제 호(대리인 정리 번호 ALU/809431)에 관련된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 네트워크 리소스 관리에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 비배제적으로 서빙 게이트웨이(SGW)와 같은 시스템 라우터와 연관된 동작의 적응에 관한 것이다.
무선 네트워크, 예시적으로 롱 텀 에볼루션(LTE) 네트워크는 하나 이상의 eNodeB와 통신하는 휴대폰 또는 다른 사용자 장비(UE)의 그룹을 포함할 수 있고, eNodeB는 하나 이상의 서빙 게이트웨이(SGW)와 통신하고, SGW는 패킷 데이터 네트워크(PDN) 게이트웨이(PGW)와 통신하고, PGW는 IP 멀티미디어 서브시스템(IMS) 액세스 네트워크 또는 코어 네트워크와 같은 고정 네트워크와 통신한다. 부가적으로, LTE 네트워크는 이동성 관리 엔티티(MME), 정책 및 과금 규칙 결정(PCRF), 네트워크 관리 시스템(NMS) 등과 같은 다양한 네트워크 요소를 포함한다.
서빙 게이트웨이(SGW)가 네트워크 내의 다른 노드와 접속성을 손실하는(예를 들어, 네트워크 단절, 파워 고장 또는 심지어 부분 고장에 기초하는 트리거링 거동에 기인하는) 고장 시나리오에서, 백업 SGW가 동작을 인계받아야 한다. 이러한 것은 적당한 사용자/가입자 기대에 계속 부합하면서 리소스 이용에 있어서 부당한 스파이킹을 회피하기 위해 지능형 방식으로 성취되어야 한다.
1차 SGW가 고장일 때, 고장난 SGW를 향한 모든 패킷이 드롭된다. 게다가, MME는 고장난 SGW와 연관된 경로 관리 상태를 손실할 것이고 모든 그 활성 세션을 클린업해야 할 것이다. 이는 활성 UE가 백업 SGW 또는 대안 SGW를 통해 네트워크에 재접속하게 할 것이다. 유사하게, PGW는 SGW로의 그 경로 관리 상태를 손실할 것이고, IMS 서브시스템(모든 UE가 PGW 상에서 네트워크 내로 활성임)을 향해 세션 상태를 클린업할 것이다. 활성 UE가 재연결하는 상태로, 이 상태는 PGW 및 IMS 서브시스템으로 복원될 것이다.
그러나, 대부분의 UE는 임의의 소정의 순간에 아이들 상태이기 때문에, 1차 SGW 고장시에, MME는 이들 세션을 클린업하기 위해 아이들 UE에 도달하지 않을 것이다. 이는 아이들 UE 세션을 클린업하기 위한 제 1 단계가 각각의 아이들 UE를 페이징하는 것이기 때문인데, 이는 엄청나게 고비용이다. 아이들 UE가 클린업되지 않으면, 어떠한 네트워크 엔티티도 네트워크 내에서 현재 어디에 위치되어 있는지를 인지하지 못하기 때문에, 네트워크-개시 호가 도달하기 위한 어떠한 방법도 존재하지 않는다. 더욱이, IMS 서브-시스템은 UE를 발견할 수 없고 어떠한 엔티티도 UE가 자신을 재식별하도록 활발하게 조장하지 않는다. 결과는 UE가 다양한 타이머에 따라 최대 1시간 또는 2시간 동안 도달 가능하지 않을 것이기 때문에 중요하다. 이는 사용자에 허용 불가능하다.
종래 기술의 다양한 단점은 1차 SGW로부터 대응 UE 세션 상태 정보의 적어도 일부를 주기적으로 수신하는 것 - 세션 상태 정보의 수신된 부분은 1차 SGW에 의해 지원된 모바일 디바이스의 그룹과 연관된 모든 사용자 세션이 라이브 상태에 있다는 것을 2차 SGW가 질의 관리 엔티티에 지시하는 것을 가능하게 하는데 충분함 -과, 1차 SGW의 고장에 응답하여, 1차 SGW와 연관된 IP 어드레스 및 경로의 관리를 추정하고 고장난 1차 SGW에 의해 지원된 각각의 UE가 네트워크에 자신을 재인증하게 하는 것을 포함하는 1차 서비스 게이트웨이(SGW)와 연관된 백업 SGW를 관리하기 위한 방법, 시스템 및 장치의 본 발명에 의해 처리된다.
도 1은 실시예로부터 이득을 얻는 예시적인 통신 시스템의 도면.
도 2는 도 1의 통신 시스템에 사용을 위해 적합한 예시적인 서빙 게이트웨이(SGW) 라우터 아키텍처를 도시하는 도면.
도 3은 실시예에 따른 세션 상태 백업 방법의 흐름도.
도 4는 실시예에 따른 세션 상태 복원 방법의 흐름도.
도 5는 실시예에 따른 아이들 또는 활성 UE에 대해 S11에서 진입 제어 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도.
도 6은 아이들 UE에 대해 S5에서 진입 제어 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도.
도 7은 활성 UE에 대해 S5에서 진입 제어 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도.
도 8은 활성 UE에 대해 S1-u에서 진입 데이터 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도.
도 9는 아이들 UE에 대해 S5/S8에서 진입 데이터 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도.
도 10은 활성 UE에 대해 S5/S8에서 진입 데이터 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도.
도 11은 다양한 실시예에 대해 본 명세서에 설명된 기능을 수행하는데 사용을 위해 적합한 범용 컴퓨터의 고레벨 블록도.
본 발명의 교시는 첨부 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 고려함으로써 즉시 이해될 수 있다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능하면 도면에서 공통인 동일한 요소를 나타내기 위해 동일한 도면 부호가 사용되었다.
본 발명은 주로 활성 및 아이들 가입자의 모두가 고장난 SGW로부터 백업 SGW로 전이되도록 서비스 게이트웨이(SGW) 리던던시의 롱 텀 에볼루션(LTE) 네트워크의 환경에서 설명될 것이다.
4G LTE 무선 네트워크 내의 관리 및 백업 기능을 제공하는 환경 내에서 본 명세서에 주로 도시되고 설명되지만, 본 명세서에 도시되고 설명된 관리 및 백업 기능은 다른 유형의 무선 네트워크(예를 들어, 3G 네트워크, 2G 네트워크, WiMAX 등), 유선 네트워크 또는 무선 및 유선 네트워크의 조합 내에 이용될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 따라서, LTE 네트워크와 관련하여 본 명세서에 설명된 다양한 네트워크 요소, 링크 및 다른 기능적 엔티티는 다양한 다른 유형의 무선 및 유선 네트워크와 연관된 대응 네트워크 요소, 링크 및 다른 기능적 엔티티를 식별하도록 광범위하게 구성될 수 있다.
본 발명의 부분은 무선 네트워크의 극적으로 증가하는 크기가 특히 현존하는 해결책에 의해 적절하게 처리되지 않는 특정 네트워크 관리 문제점을 유도한다는 본 발명자들의 인식에 놓여 있다. 특히, 현존하는 해결책이 가입자 장비가 다양한 정상 상태(아이들 또는 활성 상태와 같은)에 또는 다양한 전이 상태(호 흐름 사이의 진행, 아이들 상태와 활성 상태 사이의 이동, 일 eNodeB로부터 다른 것으로의 핸드오버에 연계, 전용 베어러 생성, PDN 세션 파괴 등과 같은)에 있을 수 있다는 현실을 처리하는 것이 실패하고 열악하게 스케일링되었다는 것이 본 발명자들에 의해 인식되었다. 더욱이, 가입자 트래픽은 연구 또는 전이 상태의 임의의 하나에서 가입자로 또는 가입자로부터 흐를 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 관리 및 백업/보호 기능을 포함하는 예시적인 무선 통신 시스템을 도시한다. 구체적으로, 도 1은 복수의 사용자 장비(UE)(102), 장기 진화(LTE) 네트워크(110), IP 네트워크(130) 및 네트워크 관리 시스템(NMS)(140)을 포함하는 예시적인 무선 통신 시스템(100)을 도시한다. LTE 네트워크(110)는 UE(102)와 IP 네트워크(130) 사이의 통신을 지원한다. MS(140)는 LTE 네트워크(110)를 위한 다양한 관리 기능을 지원하기 위해 구성된다. LTE 네트워크의 구성 및 동작은 당 기술 분야의 숙련자에 의해 이해될 수 있을 것이다.
예시적인 UE(102)는 LTE 네트워크(110)와 같은 무선 네트워크에 액세스하는 것이 가능한 무선 사용자 디바이스이다. UE(102)는 베어러 세션(들)의 지원하에 제어 신호화를 지원하는 것이 가능하다. UE(102)는 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말(PDA), 컴퓨터, 태블릿 디바이스 또는 임의의 다른 무선 사용자 디바이스일 수 있다.
예시적인 LTE 네트워크(110)는 예시적으로, 2개의 eNodeB(1111, 1112)[집합적으로, eNodeB(111)], 2개의 서빙 게이트웨이(SGW)(1121, 1122)[집합적으로, SGW(112)], 패킷 데이터 네트워크(PDN) 게이트웨이(PGW)(113), 이동성 관리 엔티티(MME)(114) 및 정책 및 과금 규칙 결정(PCRF)(115)을 포함한다. eNodeB(111)는 UE(102)를 위한 무선 액세스 인터페이스를 제공한다. SGW(112), PGW(113), MME(114) 및 PCRF(115), 뿐만 아니라 명료화의 목적으로 생략되어 있는 다른 구성 요소는 IP를 사용하여 종단간 서비스 전달을 지원하는 진화된 패킷 코어(EPC) 네트워크를 제공하도록 협동한다.
eNodeB(111)는 UE(102)를 위한 통신을 지원한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 eNodeB(111)는 각각의 복수의 UE(102)를 지원한다. eNodeB(111)와 UE(102) 사이의 통신은 각각의 UE(102)와 연관된 LTE-Uu 인터페이스를 사용하여 지원된다.
SGW(112)는 예시적으로 SGW(112)와 eNodeB(111) 사이의 각각의 S1-u를 사용하여 eNodeB(111)를 위한 통신을 지원한다. S1-u 인터페이스는 핸드오버 중에 베어러 당 사용자 평면 터널링 및 eNodeB간 경로 스위칭을 지원한다.
도 1에 도시된 바와 같이, SGW(1121)는 eNodeB(1111)를 위한 통신을 지원하고, SGW(1122)는 eNodeB(1112)를 위한 통신을 지원한다. 다양한 보호/백업 실시예에서, SGW(1121)는 eNodeB(1112)를 위한 통신을 지원하는 것이 또한 가능하고, SGW(1122)는 eNodeB(1111)를 위한 통신을 지원하는 것이 또한 가능하다.
PGW(113)는 예시적으로 PGW(113)와 SGW(112) 사이의 각각의 S5/S8 인터페이스를 사용하여 SGW(112)를 위한 통신을 지원한다. S5 인터페이스는 PGW(113)와 SGW(112) 사이의 통신, UE 이동성에 기인하는 SGW 재배치 등을 위한 사용자 평면 터널링 및 터널 관리와 같은 기능을 제공한다. S5 인터페이스의 공중 육상 모바일 네트워크(PLMN) 변형일 수 있는 S8 인터페이스는 방문자 PLMN(VPLMN) 내의 SGW와 홈 PLMN(HPLMN) 내의 PGW 사이의 사용자 및 제어 평면 접속성을 제공하는 PLMN간 인터페이스를 제공한다. PGW(113)는 SGi 인터페이스를 경유하여 LTE 네트워크(110)와 IP 네트워크(130) 사이에 통신을 용이하게 한다.
MME(114)는 UE(102)의 이동성의 지원하에 이동성 관리 기능을 제공한다. MME(114)는 예시적으로 MME(114)와 eNodeB(111) 사이의 통신을 위한 제어 평면 프로토콜을 제공하는 각각의 S1-MME 인터페이스를 사용하여 eNodeB(111)를 지원한다.
PCRF(115)는 서비스 공급자가 LTE 네트워크(110)를 경유하여 제공된 서비스에 관련된 규칙 및 LTE 네트워크(110)를 경유하여 제공된 서비스를 위한 과금에 관련된 규칙을 관리할 수 있는 동적 관리 능력을 제공한다.
도 1과 관련하여 본 명세서에 도시되고 설명된 바와 같이, LTE 네트워크(110)의 요소는 요소들 사이의 인터페이스를 경유하여 통신한다. LTE 네트워크(110)와 관련하여 설명된 인터페이스는 또한 세션이라 칭할 수도 있다. LTE 네트워크(110)는 진화된 패킷 시스템/솔루션(EPS)을 포함한다. 일 실시예에서, EPS는 EPS 노드[예를 들어, eNodeB(111), SGW(112), PGW(113), MME(114) 및 PCRF(115)] 및 EPS-관련 상호 접속성(예를 들어, S* 인터페이스, G* 인터페이스 등)을 포함한다. EPS-관련 인터페이스는 본 명세서에서 EPS-관련 경로라 칭할 수도 있다.
IP 네트워크(130)는 UE(102)가 콘텐트, 서비스 등에 액세스할 수 있는 하나 이상의 패킷 데이터 네트워크를 포함한다.
MS(140)는 LTE 네트워크(110)를 관리하기 위한 관리 기능을 제공한다. MS(140)는 임의의 적합한 방식으로 LTE 네트워크(110)와 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어 MS(140)는 IP 네트워크(130)를 가로지르지 않는 통신 경로(141)를 경유하여 LTE 네트워크(110)와 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, MS(140)는 IP 네트워크(130)에 의해 지원되는 통신 경로(142)를 경유하여 LTE 네트워크(130)와 통신할 수 있다. 통신 경로(141, 142)는 임의의 적합한 통신 능력을 사용하여 구현될 수 있다. MS(140)는 도 10과 관련하여 이하에 설명된 바와 같은 범용 컴퓨팅 디바이스 또는 특정 용도 컴퓨팅 디바이스로서 구현될 수 있다.
도 2는 도 1의 통신 시스템에 사용을 위해 적합한 예시적인 서빙 게이트웨이(SGW) 라우터 아키텍처를 도시한다. 구체적으로, 도 1은 도 1과 관련하여 전술된 SGW(112)와 같은 SGW로서 동작하는 라우터(200)를 도시한다. 라우터(200)는 도 1과 관련하여 전술된 네트워크(110)와 같은 네트워크(110)를 경유하여 다양한 네트워크 요소(도시 생략)와 통신한다. SGW(200)와 관련하여 본 명세서에 예시된 특정 토폴로지는 기본 SGW 기능성을 유지하면서 수정될 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다.
SGW(200)는 복수의 입출력(I/O) 카드(210-1, 210-2,,, 210-N)[집합적으로 I/O 카드(210)], 스위치 패브릭(220) 및 제어 모듈(230)을 포함하는 것으로서 도시되어 있다. 제어 모듈(230)은 각각의 제어 신호(CONT)에 의해 I/O 카드(210) 및 스위치 패브릭(220)의 동작을 제어한다. 제어 모듈(230)은 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이 다양한 SGW 기능을 수행한다.
각각의 I/O 카드(210)는 네트워크(110)와 스위치 패브릭(220) 사이에 패킷을 전달하도록 동작하는 복수의 진입 포트, 진출 포트, 제어기 등(도시 생략)을 포함한다. I/O 카드(210)의 특정 진입 포트에서 수신된 패킷은 동일한 I/O 카드(210) 또는 상이한 I/O 카드(210)의 진출 포트를 경유하여 스위치 패브릭(220)으로 또는 네트워크(110)로 재차 전달될 수 있다. I/O 카드(210)를 경유하는 패킷의 라우팅은 제어 모듈(230)에 의해 제공된 라우팅 데이터에 따라 표준 방식으로 성취된다.
스위치 패브릭(220)은 전기, 광학, 전기 광학, MEMS 등과 같은 임의의 표준 스위치 패브릭을 포함할 수 있다.
제어 모듈(230)은 도 1과 관련하여 전술된 네트워크 관리 시스템(NMS)(140)과 같은 네트워크 관리자(도시 생략)로부터 다양한 SGW 동작 및 관리 기능에 속하는 구성 데이터, 라우팅 데이터, 정책 정보 및 다른 정보를 수신한다. 제어 모듈(230)은 또한 동작 및 관리 기능에 속하는 구성 데이터, 상태 데이터, 경고 데이터, 성능 데이터 및 다른 정보를 네트워크 관리자에 제공한다.
제어 모듈(230)은 I/O 모듈(231), 프로세서(232) 및 메모리(233)를 포함한다. 메모리(233)는 SGW 관리자(233SGWM), 백업 및 복구 관리자(23BRAM), 세션 데이터(233SD), 라우터 데이터(233RD) 및 다른 기능/데이터(233O)를 제공하기 위해 소프트웨어 모듈, 인스턴스화된 객체 등을 포함하는 것으로서 도시되어 있다. 제어 모듈(230)은 도 11과 관련하여 이하에 설명되는 바와 같은, 범용 컴퓨팅 디바이스 또는 특정 용도 컴퓨팅 디바이스로서 구현될 수 있다.
SGW 관리자(233SGWM)는 당 기술 분야의 숙련자들에 공지되고 본 명세서에 더 설명된 바와 같이 다양한 서빙 게이트웨이(SGW) 기능을 관리하도록 동작한다.
백업 및 복구 관리자(23BARM)는 다양한 실시예와 관련하여 본 명세서에 설명된 백업 및 복구 기능을 관리하도록 동작한다. 예를 들어, 이러한 백업 및 복구 기능은 SGW가 1차 또는 활성 SGW, 2차 또는 백업 SGW 또는 양자 모두로서 동작하는지 여부에 따라 상이할 수 있다. 일반적으로, 다양한 실시예는 활성 SGW에 의해 지원된 가입자를 위한 사용자 장비 또는 모바일 디바이스와 연관된 일부 또는 모든 세션 관련 데이터의 백업 SGW에서 전송 및 저장을 고려하여, 양 활성 및 아이들 세션의 신속한 복구가 이러한 가입자에 제공될 수 있게 된다.
세션 데이터(233SD)는 가입자를 위한 사용자 장비 또는 모바일 디바이스와 연관된 세션 데이터를 포함한다. SGW가 1차 또는 활성 SGW로서 동작하면, 세션 데이터(233SD)는 1차 또는 활성 SGW에 의해 이후의 가입자를 위한 사용자 장비 또는 모바일 디바이스를 지원하는 정보를 포함할 수 있다. SGW가 2차 또는 백업 SGW로서 동작하면, 세션 데이터(233SD)는 백업 SGW에 의해 지원된 하나 이상의 1차 또는 활성 SGW와 연관된 세션 데이터의 부분을 포함할 수 있다.
라우팅 데이터(233RD)는 SGW의 기본 라우팅 기능의 환경 내에서 적절한 진출 포트를 향해 라우팅될 진입 포트에서 수신된 패킷 또는 트래픽 흐름을 프로세싱하기 위한 것과 같은, SGW에 의해 프로세싱될 패킷 또는 트래픽 흐름과 연관된 라우팅 정보를 포함한다. 라우팅 데이터(233RD)는 라우팅 테이블, 보호 또는 고장 복구 정보 등을 포함할 수 있다.
다른 기능/데이터(233O)는 다른 관리 또는 데이터 엔티티에 명백하게 속하지 않는 다양한 실시예에 따른 표준 SGW 동작 뿐만 아니라 SGW 동작과 관련하여 본 명세서에 설명된 다양한 기능을 수행하도록 동작하는 프로그램, 기능, 데이터 구조 등을 포함한다.
백업 SGW 선택 및 지오 - 리던던트 페어링
MME는 고장난 SGW에 인접한 노드 또는 네트워크 요소에 의한 SGW의 고장에 경고될 수 있다. 이들 인접한 노드 또는 네트워크 요소는 이전에 할당된 백업 SGW를 통해, MME에 의해 식별된 백업 SGW를 통해, 또는 소정의 다른 라우팅 수단을 통해 접속성을 재설정하기 위한 보정 동작을 독립적으로 취할 수 있다.
다양한 실시예에서, 특정 백업 SGW는 예시적으로 네트워크 관리 시스템(NMS)에 의해 네트워크 내의 하나 이상의 1차 또는 활성 SGW에 할당된다. 선택된 백업 SGW는 1차 또는 활성 SGW에 가장 지리학적으로 근접한 SGW일 수 있다. 더욱이, 몇몇 1차 또는 활성 SGW는 다른 1차 또는 활성 SGW에 대한 백업 SGW로서 동작할 수 있다.
다양한 실시예에서, 특정 백업 SGW는 1차 또는 활성 SGW의 고장 후에 선택된다. 이들 실시예에서, 백업 SGW는 고장난 SGW에 대한 지리학적 근접도, DNS 응답 기준, 경로 관리 검증 기준, 세션 로딩 및 다양한 다른 기준의 일부 또는 전체를 포함하는 다양한 기준에 기초하여 선택될 수 있다. 다양한 실시예에서, 백업 SGW의 선택은 예를 들어 풀링된 SGW 고장들 중 하나의 이벤트에 백업 SGW를 제공하기 위해 당겨지는 특정 MME에 이용 가능한 SGW의 풀로부터 MME에 의해 행해진다.
일 실시예에서, SGW(112)는 SGW의 지오-리던던트쌍을 형성하는데 사용될 수 있도록 서로 지리학적으로 근접한다. 일반적으로, 특정 eNodeB(111)의 UD(102)로부터의 트래픽 및 데이터 흐름은 특정 SGW를 경유하여 PGW(113)에 주로 라우팅되고, 특정 SGW는 eNodeB로부터 음성 및 데이터 트래픽과 관련하여 1차 또는 작동 SGW로서 기능한다. 즉, SGW 중 하나는 작동 또는 1차 노드로서 구성되고, 다른 하나는 보호 또는 백업 노드로서 구성된다. 정상 동작 상태(즉, 고장이 없음)에서, 작동 노드는 예시적으로 복수의 eNodeB로부터 호 흐름 및 데이터 흐름을 프로세싱하도록 동작하고, 반면에 보호 노드는 작동 노드의 고장의 경우에 작동 노드를 백업하도록 동작한다.
일 실시예에서, 제 1 SGW(1121)는 eNodeB(1111)로부터 음성 및 데이터 트래픽과 관련하여 1차 또는 작동 SGW로서 동작하고, 반면에 제 2 SGW(1122)는 eNodeB(1111)로부터 음성 및 데이터 트래픽과 관련하여 2차 또는 백업 SGW로서 동작한다.
일 실시예에서, 제 2 SGW(1122)는 제 2 eNodeB(1112)로부터 음성 및 데이터 트래픽과 관련하여 1차 또는 작동 SGW로서 동작하고, 반면에 제 1 SGW(1121)는 제 2 eNodeB(1112)로부터 음성 및 데이터 트래픽과 관련하여 2차 또는 백업 SGW로서 동작한다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 SGW(112)는 이들의 하나(또는 그 이상의) 각각의 eNodeB로부터의 음성 및 데이터 트래픽과 관련하여 1차 또는 작동 SGW로서, 다른 SGW와 연관된 하나(또는 그 이상의) eNodeB로부터 음성 및 데이터 트래픽과 관련하여 2차 또는 백업 SGW로서 동작한다.
본 명세서에 설명된 다양한 실시예는 1차 작동 SGW의 고장에 응답하여 이러한 UD(102)와 연관된 세션, 음성 및 데이터 트래픽 및 다양한 다른 관리 정보 또는 환경의 신속 복원에 관한 것이다. 특히, SGW들 사이의 신속하고 효율적인 보호/백업 기능을 제공하기 위해, 다양한 실시예는 가입자 경험에 상당한 영향을 미치지 않고 백업 SGW로의 신속한 전이를 가능하게 하기 위해 사용자 장비와 연관된 세션 상태 정보의 다수의 레벨의 리던던트 저장을 고려한다. 특히, 세션 상태 정보 리던던시는 MME(114) 및 PGW(113) 모두가 아이들 가입자 UE를 위한 상태 정보를 유지할 수 있게 하여 활성 세션이 신속하게 재설정되고 가입자 경험이 향상될 수 있게된다.
백업 SGW 에서의 사용자 세션의 복원
고장난 또는 고장 SGW(112)로부터 백업 SGW(112)로의 UD(102) 및/또는 eNodeB(111)의 "전송" 지원의 환경 내에서, 사용자 세션의 완전한 생존성은 항상 성취 가능하지 않을 수도 있다. 그러나, 본 명세서에 설명된 다양한 실시예는 활성 및 백업 SGW 사이의 낮은 동기화 오버헤드를 유지하면서 서비스의 요구시 복원을 이용하는 서비스의 고속 복원을 촉진하도록 적응된다.
서비스의 요구시 복원은 백업 SGW가 단지 활동을 요구하는 세션만을 프로세싱하는 것이다. 활성 사용시에 SGW에서, 즉시 복원을 요구하지 않는 다수의 아이들 세션이 존재할 수 있다. 장시간 기간에 걸쳐, 이들 세션을 활성이 되고, 이 때, 이들 세션을 재접속할 필요가 있게 된다. 이 적시 복원 접근법에 의해, 네트워크는 활성이 아닌 세션을 위한 신호화 오버헤드로 과부하되지 않는다.
저동기화 오버헤드는 1차 SGW와 그 백업 SGW 사이의 데이터 동기화 동작, 세션 상태 업데이트 등이 최소로 유지되는 것이다. 통상적으로, 활성화되고, 아이들이 되거나 하나의 eNodeB로부터 다른 것으로 인계되는 세션을 추적하는 것과 같은 다양한 기능에 관련된 활성 SGW와 MME 사이에 상당한 트래픽이 존재한다. 이들 활동은 활성 및 백업 SGW 사이에 모든 이들 변화를 통신하기 위해 상당한 부담이 되도록 매우 빈번하다. 일반적으로, 다양한 실시예는 어느 세션이 고장시에 활성 SGW에 존재하는지의 지식만을 이용한다.
본 명세서에 설명된 다양한 방법론 및 기술은 1차 SGW 상의 사용자 세션이 1차 SGW의 고장에 응답하여 백업 SGW를 경유하여 복원될 수 있는 메커니즘을 제공한다. 본 명세서에 설명된 세션 복원 메커니즘의 다양한 실시예는 3개의 구성 요소, 즉 (1) IP 어드레스 생존성, (2) 경로 관리 연속성 및 (3) 세션 복원을 처리한다.
IP 어드레스 생존성은 백업 SGW에 접속된 네트워크 요소가 백업 SGW로의 전송 프로세스 전체에 걸쳐 고장난 SGW의 IP 어드레스(들)에 액세스하는 것이 계속 가능한 것을 보장하는 프로세스이다.
몇몇 실시예에서, IP 어드레스 생존성은 VRRP(레이어 2 접근법) 또는 애니캐스트 IP 어드레스(레이어 3 접근법)의 사용을 통해서와 같은 가상 IP 어드레스를 사용하여 구현된다.
몇몇 실시예에서, IP 어드레스 생존성은 활성 및 백업 SGW가 동일한 IP 어드레스를 광고하게 함으로써 구현되고, 여기서 활성 SGW는 매우 바람직한 메트릭을 갖고 IP 어드레스를 광고하고, 백업 SGW는 바람직하지 않은 또는 "중독" 메트릭을 갖고 IP 어드레스를 광고한다. 이들 실시예에서, 광고 IP 어드레스들 사이에 선택하는 임의의 네트워크 요소는 이 어드레스가 매우 바람직하기 때문에 항상 활성 SGW의 것을 선택할 것이다. 활성 SGW가 고장나고 단지 유효한 IP 어드레스가 백업 SGW에 의해 광고되는 것일 때, 네트워크 요소는 모든 데이터 평면 및 제어 평면 트래픽으로 백업 SGW를 선택할 것이다.
경로 관리 연속성은 고장난 SGW에 대한 경로 관리를 갖는 네트워크 요소가 백업 SGW에 대한 전송 프로세스를 통한 연속성을 유지하는 것을 보장하는 프로세스이다. 몇몇 실시예에서, 활성 SGW는 다양한 다른 네트워크 요소(예를 들어, MME, eNodeB, PGW)와 주기적인 경로 관리 관계로 연계된다. 각각의 경로 관리 인스턴스는 에코 요구에서 송신된 재시동 카운터에 의해 식별된다. 이 번호가 변경되면, 네트워크 요소가 재시동되었다는 것을 나타낸다(네트워크 요소를 다운되어 백업되게 하는 리부트 또는 관리 작용에 기인하여).
백업 SGW가 인계할 때, 이는 경로 관리 에코 요구를 수신하고 에코 응답을 응답적으로 전송한다. 게다가, 백업 SGW는 에코 요구 및 필드 에코 응답을 송신한다. 모든 피어마다, 백업 SGW는 활성 SGW에서 수신된 재시동 카운터를 인지할 것이다. 이 방식으로, 피어로부터의 재시동 카운터가 변경되면, 백업 SGW는 그 피어와 연관된 세션을 응답적으로 클린업할 수 있다. 다양한 실시예에서, 백업 SGW가 에코 요구를 송신할 때, 이는 또한 활성 SGW가 송신을 위해 사용되는 것을 재시동 카운터에 송신할 것이다. 이 방식으로, 활성 SGW의 피어는 세션을 클린업하지 않을 것이다.
본 명세서에 설명된 방법론은 상시-대기 SGW 백업에 비교될 때 다수의 장점을 제공한다. 구체적으로, 단지 UE 재연결을 호출하기에 충분한 정보는 비교적 느리게 변하는 정보이고, 이는 상태 데이터의 체적이 큰 교환을 생성하는 것을 회피하는 방식으로 백업 SGW(또는 MME)에 제공될 수 있다(이에 의해 데이터를 전달하는 각각의 메디케이션 링크에서 적은 속도/신뢰성 적은 프로세서 주의를 요구함). 더욱이, 저장된 상태 정보가 UE 재연결을 호출하기에 충분하지 않더라도, 방법은 MME가 UE를 재시동하도록 요청하게 하는 것보다 유해가 되지 않는다.
세션 복원은 다운되거나 비활성인 세션을 식별하고 백업 SGW를 통해 가능한 한 식별된 세션을 복원하는 프로세스이다. 세션 복원에 있어서, 활성 SGW는 백업 SGW가 예를 들어 UE 세션을 분해하고 UE가 네트워크에 재연결하게 하는 것과 같은 몇몇 제한된 동작을 취할 수 있도록 각각의 UE에 대한 충분한 정보를 전달한다. 이는 백업 SGW가 단지 활성 SGW의 UD만을 인지하고, 이들 UD를 위한 제어 메시지를 프로세싱하거나 이들 UD를 위한 데이터 트래픽 평면을 포워딩하지 않는 것을 의미한다.
세션 복원 단계는 세션 상에 활동이 존재할 때마다 실행한다. 목표는 세션이 중단되어 있는 것을 UE에게 통보하는 것이고, UE는 네트워크에 재연결될 필요가 있다. 이는 세션의 신호화 및 유지 보수에 수반된 네트워크 요소가 세션에 계속 유지되어 따라서 이들이 이들의 피어와 통신할 수 있는 것을 암시한다.
활성 SGW 고장 시나리오 후에, 데이터 평면 또는 제어 평면이건간에 모든 트래픽은 백업 SGW에 라우팅될 것이다. 데이터 트래픽이 백업 SGW의 S5-u 또는 S1-u 인터페이스에 도달할 때, 이는 백업 SGW의 데이터 평면에서 프로그램되지 않아야 하는 터널 종단점 식별자(TEID)를 갖는 터널에 도달할 것이다. SGW의 일반적인 거동은 에러 지시 제외를 발생시키는 것, 즉 TEID가 인식되지 않는 트래픽을 송신하는 피어를 통보하는 것일 것이다. 본질적으로, 데이터 트래픽의 도달은 이 세션이 인식되지 않고 클린업되어야 하는 것을 피어에 통보하기 위한 이벤트를 제어 평면에 트리거링한다. S1-u 또는 S5-u 인터페이스에 도달하는 데이터에 대해, 베어러 삭제 요구는 세션을 클린업하기 위해 MME에 송신되고, 세션 삭제 요구는 그 세션 상태를 클린업하기 위해 PGW에 송신된다. MME는 UE로 줄곧 클린업을 트리거링할 것이다. MME가 <어느 것이 호출되었는가> 분리 요구를 재연결 요구 코드와 함께 송신하면, UE는 고속 재접속을 수행할 것이다.
마찬가지로, 제어 메시지가 S11 또는 S5-c 인터페이스 상에 도달하면, 백업 SGW는 MME에 대한 베어러 삭제 요구 및 PGW에 대한 세션 삭제 요구를 생성할 것이다. 클린업은 UE가 네트워크에 재연결되고 수신 또는 발신 호를 위한 준비가 된 것을 보장한다.
삭제 요구가 받아들여지게 하기 위해, 이들 요구는 이들의 각각의 섹션과 연관된 정확한 제어 TEID를 갖고 MME 및 PGW에 도달해야 한다. 이는 백업 SGW가 (1) 경로 관리를 생존 유지하고, (2) 각각의 세션을 위한 데이터 TEID 및 연관된 제어 TEID를 식별하기 위해 세션에 대한 충분한 상태 정보를 유지하게 하는데 중요하기 때문이다. 활성 및 백업 SGW에 의해 사용된 TEID 공간은 어떠한 충돌도 발생하지 않게 하기 위해 분리되어야 한다.
일반적으로, 복원 절차는 (1) 활성 SGW에 공지된 경로 관리 재시동 카운터 및 각각의 피어의 IP 어드레스, (2) 활성 SGW에 공지된 모든 세션을 위한 제어 TEID 및 (3) 활성 SGW에 공지된 모든 세션을 위한 데이터 TEID와 같은 활성 및 백업 SGW 사이에 통신된 정보를 사용한다.
도 3은 일 실시예에 따른 세션 상태 백업 방법의 흐름도를 도시한다. 이 방법은 도 1 내지 도 2와 관련하여 전술된 SGW(112)와 같은, 1차 SGW에 사용을 위해 적응된 부분 및 백업 SGW에 사용을 위해 적응된 부분을 포함한다.
일반적으로, 도 3의 방법(300)은 UE 세션을 분해하여 이에 의해 UE를 강제로 네트워크에 재연결하는 것과 같은 적어도 제한된 동작을 백업 SGW가 취하는 것을 가능하게 하기 위해 활성 SGW에 의해 지원된 각각의 UE(102)에 대한 충분한 정보를 백업 SGW에 저장하도록 적응된다. 일 실시예에서, 백업 SGW는 단지 활성 SGW UD만을 인지하고, 이들 UD와 연관된 제어 메시지를 프로세싱하지 않거나 또는 데이터 평면을 포워딩하지 않는다. 이 방식으로, UE 세션의 신호화 및 유지 보수에 수반된 다양한 네트워크 요소는 활성인 것으로서 세션을 계속 고려하고 이에 따라 이들의 피어와 통신할 것이다.
단계 310에서, 적어도 하나의 대안 또는 백업 SGW가 1차 SGW를 위해 결정된다. 즉, 1차 또는 활성 SGW로서 동작하는 네트워크 내의 SGW의 하나 이상에 대해, 적어도 하나의 백업 SGW가 결정된다. 박스 315를 참조하면, 백업 SGW는 1차 및/또는 백업 SGW와 연관된 위치, 구성, 용량 또는 다른 팩터와 관련하여 결정될 수 있다. 결정은 이웃하는 SGW 사이의 발견, 구성 또는 최적화 프로세스의 환경 내에서와 같은 SGW간 협상에 의해 행해질 수 있다. 결정은 또한 도 1과 관련하여 전술된 네트워크 관리자(140)와 같은 네트워크 관리자에 의해 행해질 수 있다. 다른 엔티티 및/또는 결정 방법론이 사용될 수 있다.
다양한 실시예에서, 1차 SGW를 위한 대안 또는 백업 SGW의 결정은 이하의 선택 기준, DNS 응답 시간, 경로 관리 검증 시간, 세션 로딩 등 중 하나 이상에 기초하여 자동으로 수행된다. 다양한 실시예에서, 기준은 또한 새로운 호 셋업을 위한 새로운 1차 SGW를 선택하기 위해 MME에 의해 사용된다.
단계 320에서, 활성 및 백업 SGW는 요구에 따라 초기화되고, 1차 및 백업 역할은 SGW들 사이에 할당되고, 1차 및 백업 SGW 사이의 통신이 설정되고, 적어도 1차 SGW는 그 IP 어드레스를 광고하기 시작한다.
박스 325를 참조하면, 단계 320에서 프로세스는 활성 및 백업 SGW 사이에 설정될 필요가 있는 이벤트를 전달하기 위한 SGW간 통신 프로토콜(ISCP)을 갖는 SGW간 통신 채널(ISCC)을 설정하는 것과, 사용될 하나 이상의 IP 생존성 메커니즘을 규정하는 것과, 1차 SGW로부터 백업 SGW로 전달될 관련 이벤트를 규정하는 것과, 활성 SGW가 사용할 터널 종단점 식별자(TEID)의 범위를 결정하는 것과, 피어 어드레스 및 재시동 카운터 정보 등을 공유하는 것의 일부 또는 모두를 포함한다.
다양한 실시예에서, 초기화 중에, 활성 SGW는 자체로 식별되고 백업 SGW의 식별을 요구한다. 피어링이 적절하게 구성된 SGW들 사이에 있는 것을 검증한 후에, 활성 SGW는 이것이 활성 역할을 하게 되는 것으로 선언한다. 피어링이 동의될 때, 활성 SGW는 S1-u, S11, S5-c 및 S5-u 인터페이스에 대해 그 IP 어드레스를 광고하기 시작한다. 정상 동작시에, 활성 SGW는 S11, S5-c, S5-u 및 S1-u 인터페이스 상의 IP 어드레스를 "소유"한다. 활성 SGW는 또한 백업 SGW가 그 범위를 사용하기를 거절할 수 있도록 이것이 사용할 TEID 범위를 공유한다.
다양한 실시예에서, 활성 SGW는 SGW를 위한 로컬 재시동 카운터를 백업 SGW와 공유하고, 여기서 단지 하나의 재시동 카운터만이 SGW 내의 모든 프로토콜을 위해 유지된다. 몇몇 실시예에서, 활성 SGW는 활성 SGW가 통신하는 각각의 피어에 대해, 피어 IP 어드레스 및 재시동 카운터쌍을 공유한다. 이들 실시예에서, 피어가 주기적으로 진행함에 따라, 활성 SGW는 백업 SGW에 이 정보를 통신한다. 이 정보는 통상적으로 안정한 네트워크에서 변경되지 않는다.
단계 330에서, 1차 SGW는 1차 SGW에 의해 지원된 모바일 디바이스와 연관된 세션 상태 정보를 적어도 하나의 대응 백업 SGW에 전송한다. 즉, 이것이 UE 관련 메시지를 프로세싱함에 따라, 활성 SGW는 UE를 위한 세션 상태 관련 이벤트를 식별하고, 이 정보를 백업 SGW에 통신한다.
박스 335를 참조하면, 세션 상태 정보는 사전 결정된 수의 초 또는 분 후와 같은 사전 결정된 간격에서 전송될 수 있다. 세션 상태 정보는 하나 또는 사전 결정된 수의 관련 가입자 이벤트의 발생 후에 또한 전송될 수 있다. 관련 가입자 이벤트는 예시적으로 세션 생성 이벤트, 베어러 생성 이벤트, 세션 삭제 이벤트 및/또는 베어러 삭제 이벤트를 포함한다. 일반적으로, 세션 복원 실시예의 목적을 위한 관련 가입자 이벤트는 이하의 예에 제공된 바와 같은 사용자 세션의 생성 또는 파괴를 야기하는 임의의 이벤트를 포함한다.
세션 생성 이벤트: 새로운 세션이 생성될 때, 새로운 제어 TEID는 PGW를 향해 S5 인터페이스에 할당된다. 이것이 UE를 위한 제 1 세션이면, 새로운 제어 TEID는 MME를 향한 S11 인터페이스에 할당된다. 생성 이벤트의 완료시에, 디폴트 베어러를 위한 데이터 평면 TEID가 또한 S5-u 또는 S1-u 인터페이스 상의 eNodeB로부터이건간에 SGW에 진입하는 트래픽을 위해 할당된다.
베어러 생성 이벤트: 새로운 전용 베어러가 생성될 때, 새로운 데이터 평면 S1-u 및 S5-u TEID는 SGW에 진입하는 트래픽을 위해 할당된다.
세션 삭제 이벤트: 세션이 삭제될 때, S5-u 데이터 평면 TEID 및 S5-u 제어 평면 TEID는 백업 SGW 뿐만 아니라 S1-u 데이터 평면 TEID로부터 삭제될 필요가 있다. 게다가, 이것이 UE의 최종 세션이면, MME로의 S11 제어 TEID는 삭제될 필요가 있다.
베어러 삭제 이벤트: 전용 베어러가 삭제될 때, S5-u 데이터 평면 TEID 및 S1-u 데이터 평면 TEID는 백업 SGW로부터 삭제될 필요가 있다.
변경의 빈도는 PDN 세션 및 전용 베어러의 셋업/분해의 빈도에 기초한다. 그러나, 이는 세션 및 베어러의 상태를 수정하는 SGW에 도달하는 이벤트만큼 빈번하지는 않다. 상태 정보는 세션의 수명 중에 변경되지 않는 진입 및 진출 제어 평면 TEID와, 베어러의 수명 중에 변경되지 않는 진입 데이터 평면 TEID를 주로 포함한다.
몇몇 실시예에서, 활성 SGW가 실제로 고장난 백업 SGW에 의한 부정확한 평가를 회피하기 위해, 활성 SGW는 전달될 몇몇 관련 이벤트가 존재하는 경우에 백업 SGW에 생존 메시지를 주기적으로 송신한다.
단계 340에서, 각각의 백업 SGW에서, 백업 SGW에 의해 지원된 하나 이상의 1차 SGW로부터 전송된 세션 상태 정보가 저장된다. 박스 345를 참조하면, 일 실시예에서, 저장된 세션 데이터는 특정 사용자 디바이스 또는 장비가 활성 또는 얼라이브 상태인 질의 실행을 지시하기에 충분하다. 다른 실시예에서, 저장된 세션 데이터는 1차 SGW 고장에 앞서 활성이었던 사용자 장비와 연관된 세션을 생성하거나 복원하기에 충분하다. 다른 실시예에서, 저장된 세션 데이터는 1차 SGW 고장에 앞서 비활성이었던 사용자 장비와 연관된 세션을 생성하거나 복원하기에 충분하다.
도 4는 일 실시예에 따른 세션 상태 복원 방법의 흐름도를 도시한다. 구체적으로, 도 4는 도 3과 관련하여 전술된 바와 같은 세션 상태 정보가 그 위에 저장되어 있는 LTE 네트워크 내의 대안 또는 백업 SGW와 같은 대안 또는 백업 게이트웨이로서 동작하는 게이트웨이에 사용을 위해 적응된 방법(400)을 도시한다.
단계 410에서, 예시적으로 도 3과 관련하여 전술된 바와 같이 방법(300)의 단계 310 내지 325에 따라 백업 SGW로서 동작하는 SGW와 같은 게이트웨이가 초기화되고 1차 SGW로의 통신 경로가 설정된다.
단계 420에서, 백업 게이트웨이는 1차 SGW의 고장과 같은 시간이 지시될 때까지 활성 SGW에 의해 지원된 UE에 속하는 UE 상태 정보를 수신하여 저장한다. 박스 425를 참조하면, 1차 SGW 고장은 명시적 고장 지시, 이웃 노드 얼라이브 지시기의 타임아웃, 피어 카운터 타임아웃 등을 경유하여 지시될 수 있다. 이러한 지시는 1차 SGW와 연관된 유지 보수 조건 또는 1차 SGW와 연관된 오버로드 조건과 같은 1차 SGW 또는 소정의 다른 조건의 실제 고장에 기인할 수 있다.
단계 430에서, 1차 SGW 고장 후에, 백업 게이트웨이는 고장난 1차 게이트웨이의 IP 어드레스 및 경로 관리 듀티를 추정한다. 예를 들어, 박스 435를 참조하면, 백업 게이트웨이는 제어 평면 및 데이터 평면 트래픽 및 패킷이 백업 게이트웨이로 라우팅되도록 바람직한 기준으로 IP 어드레스를 광고하기 시작할 수 있다.
단계 440에서, 제어 또는 데이터 평면 트래픽, 예를 들어 UE 세션과 연관된 네트워크 생성 제어 평면 트래픽 또는 제어 평면 트래픽(즉, 백업 SGW 진입 데이터 평면 또는 트리거링된 진입 제어 평면)을 수신하는 것에 응답하여, 백업 SGW는 MME를 위한 하향링크 데이터 광고(DDN) IMSI 메시지 및 PGW를 위한 삭제 세션 메시지를 응답적으로 생성한다.
박스 445를 참조하면, 이들 메시지의 결과는 (a) IMSI 페이징 기능을 수행하고, (b) 선택된 재연결 코드를 제공하면서 UE를 분리하고, (c) UE가 아이들 모드에 있으면 IMSI 연결을 수행함으로써 MME가 아이들 모드 UD를 프로세싱하도록 동작하는 것이다. MME는 (a) 분리를 수행하고, (b) IMSI 연결을 수행함으로써 활성 또는 접속 모드 UD를 프로세싱하도록 동작한다. 또한, 백업 SGW는 PGW에 삭제 세션 요구를 포워딩하고, 이는 PCRF 및 IMS를 경유하여 UE 상태 이상을 응답적으로 클린업한다.
다양한 복원 실시예가 도 5 내지 도 10과 관련하여 이하에 더 상세히 예시된다. 본 명세서에 설명된 다양한 도면은 단지 예시적인 실시예를 제공하고, 본 명세서에 설명된 다양한 교시를 유지하면서 수정될 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다. 이들 도 5 내지 도 10의 각각은 예시적으로 도 1 내지 도 4와 관련하여 본 명세서에 설명된 바와 같은 상이한 복원 시나리오에 대해 UE(102)[예를 들어, eNodeB(111)를 경유하여], MME(114), 백업 SGW(112) 및 PGW(113) 사이에 통과된 다양한 신호를 도시한다.
도 5는 아이들 또는 활성 UE에 대해 S11에서 진입 제어 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 6은 아이들 UE에 대해 S5/S8에서 진입 제어 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 7은 활성 UE에 대해 S5/S8에서 진입 제어 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 8은 활성 UE에 대해 S1-u에서 진입 데이터 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 9는 아이들 UE에 대해 S5/S8에서 진입 데이터 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 10은 활성 UE에 대해 S5/S8에서 진입 데이터 신호에 응답하여 복원을 제공하는 방법의 흐름도를 도시한다.
따라서, 다양한 실시예가 1차 SGW로부터 백업 SGW로(직접 또는 MME를 경유하여) 세션 상태 정보의 부분을 주기적으로 전송하는 것을 고려하고, 여기서 전송된 세션 상태 정보는 단지 활성 세션을 갖는 모바일 또는 가입자 디바이스를 식별하기에 충분하다. 이 방식으로, 백업 SGW가 백업 SGW와 연관된 IP 어드레스 및 다른 정보를 사용하여 네트워크에 그 자신을 재인증하거나 재연결하기 위해 이들 모바일 또는 가입자 디바이스를 프롬프팅할 수 있다. 동시에, "세션 얼라이브" 또는 "세션 활성" 응답 메시지가 활성 세션을 갖는 이들 모바일 또는 가입자 디바이스 대신에 또는 스푸핑하여 질의 관리 엔티티에 백업 SGW에 의해 송신된다. 이 방식으로, 질의 관리 엔티티에서 이들 모바일 또는 가입자 디바이스와 연관된 세션 상태 정보는 질의 관리 엔티티에 의해 보존된다.
본 명세서에 설명된 다양한 실시예는 세션 상태 정보 및/또는 1차 SGW와 연관된 다른 정보가 장애 조치 메커니즘을 구현하는데 사용을 위해 백업 SGW에 저장된다는 것을 일반적으로 고려한다. 그러나, 다양한 실시예에서, 이러한 정보는 다중 백업 SGW 및/또는 SGW가 아닌 하나 이상의 네트워크 요소에 저장될 수 있다. 저장된 세션 상태 정보 및/또는 1차 SGW와 연관된 다른 정보는 장애 조치 메커니즘의 부분으로서 백업 SGW에 의해 검색된다.
다양한 실시예는 세션 복원 프로세스를 가속화하기 위한 하나 이상의 부가의 메커니즘을 사용하도록 수정된다. 세션 복원 프로세스를 가속화하기 위한 일 메커니즘은 백업 SGW가 인계되었다는 것을 지시하기 위해 SGW로부터 MME로 전송된 첫번째 몇몇 에코 요구시에 사전 규정된 IE의 사용을 포함한다. MME는 S1-u 또는 S5-u 상의 데이터 평면 광고를 대기하는 대신에 활성 세션의 클린업을 응답적으로 가속화한다. 세션 복원 프로세스를 가속화하기 위한 일 메커니즘은 백업 SGW가 장애 조치 직후에 이들 세션을 사전 행동적으로 클린업하기 시작하여 이에 의해 세션을 더 신속하게 복구할 수 있도록 활성 SGW로부터 백업 SGW로 활성 세션의 리스트를 주기적으로 통과시키는 것을 포함한다. 이들 및 다른 메커니즘은 세션 복원 프로세스를 향상시키거나 가속화하기 위해 개별적으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
1차 및 백업 SGW 사이의 동기화 상태 정보, 뿐만 아니라 이러한 동기화의 빈도는 네트워크 토폴로지, 이용 가능한 리소스, 원하는 복원 속도 등과 같은 다양한 팩터에 의존한다.
예로서, 범용 패킷 무선 시스템(GPRS) 터널링 프로토콜 또는 GTP를 이용하는 LTE 네트워크를 위해 적응된 것과 같은 시스템은 다양한 세션 또는 UE와 연관된 GDP 정보, 경로 관리 정보, 무선 주파수(RF) 관련 정보에 속하는 일부 또는 모든 상태 정보를 동기화할 수 있다.
상태 관련 GTP 정보는 예시적으로 S11 및 S5-c를 위한 제어 FTEID, S1-u 및 S5-u를 위한 데이터 FTEID 등을 포함할 수 있다. 상태 관련 경로 관리 정보는 예시적으로 S11, S1-u 및 S5 등을 위한 재시동 카운터를 포함할 수 있다. 상태 관련 RF 정보는 예시적으로 기원 상태, RAT 등(APN 당 n개의 전용 베어러를 가정하여 대략 16 + (24 + n*8) 잠재 세션]을 포함할 수 있다.
동기화/업데이트 빈도는 사전 결정되고, 주기적 성질이고 그리고/또는 다양한 네트워크 이벤트에 관련될 수 있다.
다양한 실시예에서, 1차 및 백업 SGW는 세션 생성 이벤트를 위한 8개의 GTP/RF 메시지, 세션 파괴 이벤트를 위한 6개의 GTP/RF 메시지 및 세션 생성/파괴 이벤트를 위한 2개의 IMCP 메시지를 동기화하는 것과 같은, 세션이 생성되고 그리고/또는 파괴될 때 동기화된다.
다양한 실시예에서, 1차 및 백업 SGW는 더 양호한 생성 이벤트를 위한 6개의 GTP/RF 메시지, 베어러 파괴 이벤트를 위한 6개의 GTP/RF 메시지 및 베어러 생성/파괴 이벤트를 위한 2개의 IMCP 메시지를 동기화하는 것과 같은, 베어러가 생성되고 그리고/또는 파괴될 때 동기화된다.
다양한 실시예에서, 1차 백업 SGW는 MME 재배치 이벤트를 위한 4개의 GTP/RF 메시지 및 2개의 IMCP 메시지를 동기화하는 것과 같은 MME 재배치와 같은 네트워크 구성 이벤트에 응답하여 동기화된다.
다양한 실시예에서, SGW 듀얼 IP 어드레스는 하나의 어드레스가 일 어드레스 백업에서 로컬인 S11 및 S5에 사용된다. 로컬 IP 어드레스는 백업 SGW에서 현존 세션을 보유하는데 사용되고, 반면에 백업 IP 어드레스는 새로운 세션, 고장난 또는 고장인 1차 SGW로부터 전달된 세션, 고장난 또는 고장인 1차 SGW와 연관된 제어 트래픽 등을 위해 사용된다. 구체적으로, 백업 SGW에 균등한 IP 어드레스 할당은 2개의 부분(동일한 크기일 수 있거나 아닐 수도 있음)으로 분할되고, 여기서 제 1 부분은 백업 SGW에서 현존 데이터 및 제어 평면 트래픽을 위해 사용되고, 제 2 부분은 고장난 또는 고장인 SGW와 연관된 데이터 및 제어 평면 트래픽을 위해 사용된다. 이 방식으로, 세션 지원이 1차 SGW로부터 백업 SGW로 이동함에 따라 충돌이 회피된다. 즉, 활성 SGW가 되는 백업 SGW는 IP 어드레스의 활성 SGW 번들을 이용한다. 이 방식으로, 회의가 회피되고 세션을 위한 지원은 이들의 IP 어드레스와 관련하여 번들 당 기초로 SGW들 사이에서 전송될 수 있다. 다양한 실시예에서, 고장 억제가 이용되고, 하나의 다른 실시예에서 이는 이용되지 않는다.
따라서, 2개(또는 그 이상)의 서비스 게이트웨이(SGW) 또는 노드는 지오-리던던트쌍으로서 동작할 수 있고, 1차/백업 또는 작동/보호 게이트웨이 또는 노드라 나타낼 수 있다. 1차 또는 작동 SGW 또는 노드는 마스터 모드에서 동작하고, 백업 또는 보호 SGW(들) 또는 노드(들)는 슬레이브 모드에서 동작한다. 1차 또는 작동 SGW의 고장의 이벤트에, 백업 또는 보호 SGW(들)는 마스터 모드에서 동작하기 시작한다. 이 상황에서, UE 및 이들의 세션은 슬레이브(들)로 "장애 조치된다". 고장난 1차 또는 작동 SGW/노드가 재차 동작 상태가 될 때, 백업 또는 보호 SGW로부터 재차 1차 또는 작동 SGW/노드로 새로운 세션을 복귀시키거나 장애 조치할 필요가 있을 수 있다.
마스터 동작 모드에서, 마스터 SGW/노드는 트래픽을 송신하기를 원하는 임의의 노드가 그 트래픽을 위한 라우트로서 마스터를 선택할 수 있도록 슬레이브(들) SGW에 의해 광고된 라우트 데이터에 바람직한 라우트 데이터를 광고한다. 이러한 것이 발생하는 것을 보장하기 위해, 슬레이브 SGW는 예를 들어 "중독된" 라우트 데이터, 즉 그 최고 비용 또는 몇몇 다른 네거티브 파라미터로 행하도록 사용을 위해 결코 선택되지 않는 라우트 데이터를 광고할 수 있다.
도 11은 다양한 실시예와 관련하여 본 명세서에 설명된 기능을 수행하는데 사용을 위해 적합한 범용 컴퓨터의 고레벨 블록도를 도시한다. 특히, 범용 컴퓨터와 관련하여 본 명세서에 설명된 아키텍처 및 기능성은 다양한 도면과 관련하여 본 명세서에 설명된 각각의 다양한 스위칭 및 통신 요소 또는 노드, 즉 UD(102), eNodeB(111), SGW(112), PGW(113), MME(114), PCRF(115) 및 네트워크 관리 시스템(140)에 사용을 위해 적응된다. 범용 컴퓨터를 설명하는 것과 관련하여 본 명세서에 설명된 기능성의 일부는 다양한 네트워크 요소 또는 노드 및/또는 네트워크 내의 요소를 구성하고 관리하기 위해 동작하는 네트워크 운영 센터(NOC) 또는 네트워크 관리 시스템(NMS)에 구현될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 시스템(1100)은 프로세서 요소(1102)(예를 들어, CPU), 메모리(1104), 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및/또는 판독 전용 메모리(ROM), 패킷 프로세싱 모듈(1105) 및 다양한 입출력 디바이스(1106)[예를 들어, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 테이프 드라이브, 플로피 드라이브, 하드 디스크 드라이브 또는 콤팩트 디스크 드라이브를 포함하는 저장 디바이스, 수신기, 송신기, 스피커, 디스플레이, 출력 포트 및 사용자 입력 디바이스(키보드, 키패드, 마우스 등과 같은)]를 포함한다.
도 11에 도시된 컴퓨터(1100)는 본 명세서에 설명된 기능적 요소 및/또는 본 명세서에 설명된 기능적 요소의 부분을 구현하기 위해 적합한 일반적인 아키텍처 및 기능성을 제공한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 본 명세서에 도시되고 설명된 기능은 예를 들어 범용 컴퓨터, 하나 이상의 애플리케이션 주문형 집적 회로(ASIC) 및/또는 임의의 다른 하드웨어 등가물을 사용하여 소프트웨어 및/또는 하드웨어에 구현될 수 있다.
소프트웨어 방법으로서 본 명세서에 설명된 단계의 일부는, 예를 들어 다양한 방법 단계를 수행하기 위해 프로세서와 협동하는 회로로서 하드웨어 내에 구현될 수 있다는 것이 고려된다. 본 명세서에 설명된 기능/요소의 부분은 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있고, 여기서 컴퓨터 명령은 컴퓨터에 의해 프로세싱될 때, 본 명세서에 설명된 방법 및/또는 기술이 호출되거나 또는 다른 방식으로 제공되도록 컴퓨터의 동작을 적응시킨다. 본 발명의 방법을 호출하기 위한 명령은 고정 또는 제거 가능 매체에 저장되고, 브로드캐스트 또는 다른 신호 보유 매체 내의 데이터 스트림을 경유하여 전송되고, 유형의 매체를 경유하여 전송되고 그리고/또는 명령에 따라 동작하는 컴퓨팅 디바이스 내의 메모리 내에 저장될 수 있다.
상기 설명은 본 발명의 다양한 실시예에 관련되지만, 본 발명의 다른 및 추가의 실시예가 그 기본 범주로부터 벗어나지 않고 안출될 수도 있다. 이와 같이, 본 발명의 적절한 범주는 이어지는 청구범위에 따라 결정되어야 한다.
110: 네트워크 130: IP 네트워크
140: 관리 시스템 231: 입출력
232: 프로세서 233: 메모리
233SGWM: SGW 관리자 233BRARM: 백업 및 복구 관리자
233SD: 세션 데이터 233RD: 라우터 데이터
233O: 기타 1103: 프로세서(들)
1104: 메모리 1106: 입출력 디바이스(들)

Claims (10)

1차 서비스 게이트웨이(SGW)와 연관된 백업 SGW를 관리하기 위한 방법에 있어서,
상기 1차 SGW로부터 대응 UE 세션 상태 정보의 적어도 일부를 주기적으로 수신하는 단계 - 상기 세션 상태 정보의 수신된 부분은 상기 1차 SGW에 의해 지원된 모바일 디바이스의 그룹과 연관된 모든 사용자 세션이 라이브 상태에 있다는 것을 2차 SGW가 질의 관리 엔티티에 지시하는 것을 가능하게 하는데 충분함 - 와,
상기 1차 SGW의 고장에 응답하여, 상기 1차 SGW와 연관된 IP 어드레스 및 경로의 관리를 추정하고 고장난 1차 SGW에 의해 지원된 각각의 UE가 네트워크에 자신을 재인증하게 하는 단계를 포함하는
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 1차 SGW가 고장이 아닐 때 다른 네트워크 요소에 의한 상기 백업 SGW의 선택을 회피하도록 적응된 라우트 데이터를 광고하는 단계와, 상기 1차 SGW가 고장일 때 다른 네트워크 요소에 의한 상기 백업 SGW의 선택을 조장하도록 적응된 선호 라우트 데이터를 광고하는 단계를 더 포함하는
방법.
제 1 항에 있어서,
각각의 UE가 네트워크로부터 분리되고 네트워크에 재연결하도록 요구하는 단계를 더 포함하는
방법.
제 1 항에 있어서,
1차 SGW에 의해 지원된 UE와 연관된 세션 상태 정보의 일부는 1차 SGW가 고장나는 시간에 근접한 활성 세션과 연관된 모바일 디바이스를 식별하기에 충분한 세션 상태 정보를 포함하는
방법.
제 1 항에 있어서,
UE와 연관된 세션 상태 정보는 대응 세션 생성 이벤트, 세션 삭제 이벤트, 베어러 생성 이벤트 및 베어러 삭제 이벤트 중 하나 이상에 응답하여 수신되는
방법.

제 1 항에 있어서,
UE와 연관된 세션 상태 정보는 사전 결정된 간격으로 또는 사전 결정된 수의 가입자 이벤트 후에 수신되는
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 백업 SGW는 상기 1차 SGW와 연관된 IP 어드레스와 충돌하지 않는 로컬 IP 어드레스의 세트와 연관되고,
상기 백업 SGW는 상기 1차 SGW가 고장날 때 IP 어드레스의 상기 백업 SGW 로컬 세트만을 관리하고,
상기 백업 SGW는 상기 1차 SGW가 고장이 아닐 때 로컬 IP 어드레스의 모든 세트를 관리하는
방법.
1차 서비스 게이트웨이(SGW)를 백업하도록 적응된 SGW에 사용을 위한 장치에 있어서,
1차 SGW와 연관된 백업 서비스 게이트웨이(SGW)를 관리하기 위해 구성된 프로세서를 포함하고, 방법은
상기 1차 SGW로부터 대응 UE 세션 상태 정보의 적어도 일부를 주기적으로 수신하는 단계 - 상기 세션 상태 정보의 수신된 부분은 1차 SGW에 의해 지원된 모바일 디바이스의 그룹과 연관된 모든 사용자 세션이 라이브 상태에 있다는 것을 2차 SGW가 질의 관리 엔티티에 지시하는 것을 가능하게 하는데 충분함 - 와,
1차 SGW의 고장에 응답하여, 상기 1차 SGW와 연관된 IP 어드레스 및 경로의 관리를 추정하고 고장난 1차 SGW에 의해 지원된 각각의 UE가 네트워크에 자신을 재인증하게 하는 단계를 포함하는
장치.
프로세서에 의해 실행될 때, 1차 서비스 게이트웨이(SGW)와 연관된 백업 SGW를 관리하기 위한 방법을 수행하는 소프트웨어 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서,
방법은
상기 1차 SGW로부터 대응 UE 세션 상태 정보의 적어도 일부를 주기적으로 수신하는 단계 - 상기 세션 상태 정보의 수신된 부분은 1차 SGW에 의해 지원된 모바일 디바이스의 그룹과 연관된 모든 사용자 세션이 라이브 상태에 있다는 것을 2차 SGW가 질의 관리 엔티티에 지시하는 것을 가능하게 하는데 충분함 - 와,
1차 SGW의 고장에 응답하여, 상기 1차 SGW와 연관된 IP 어드레스 및 경로의 관리를 추정하고 고장난 1차 SGW에 의해 지원된 각각의 UE가 네트워크에 자신을 재인증하게 하는 단계를 포함하는
컴퓨터 판독 가능 매체.
컴퓨터가 1차 서비스 게이트웨이(SGW)와 연관된 백업 SGW를 관리하기 위한 방법을 수행하도록 컴퓨터의 동작을 적용하는 소프트웨어 명령을 프로세싱하도록 컴퓨터가 동작하는 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서,
상기 방법은
상기 1차 SGW로부터 대응 UE 세션 상태 정보의 적어도 일부를 주기적으로 수신하는 단계 - 상기 세션 상태 정보의 수신된 부분은 1차 SGW에 의해 지원된 모바일 디바이스의 그룹과 연관된 모든 사용자 세션이 라이브 상태에 있다는 것을 2차 SGW가 질의 관리 엔티티에 지시하는 것을 가능하게 하는데 충분함 - 와,
1차 SGW의 고장에 응답하여, 상기 1차 SGW와 연관된 IP 어드레스 및 경로의 관리를 추정하고 고장난 1차 SGW에 의해 지원된 각각의 UE가 네트워크에 자신을 재인증하게 하는 단계를 포함하는
컴퓨터 프로그램 제품.
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