이동통신 네트워크에서의 사용자 패킷 헤더 생성 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING USER PACKET HEADER IN MOBILE COMMUNICATION NETWORK}

본 발명은 이동통신 네트워크에서의 사용자 패킷 헤더 생성 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 차세대 이동통신 네트워크의 논리적인 기능요소인 사용자 평면 기능요소와 기지국 사이의 효과적인 터널링을 위한 사용자 패킷 헤더 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.

3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 네트워크에서 QoS(Quality of Service)는 SDF(Service Data Flows) QoS와 EPS(Evolved Packet System) 베어러 QoS의 2가지 매커니즘이 있는데, SDF QoS는 P-GW(Packet Data Network Gateway)에서만 이루어지고 EPS 베어러 QoS는 P-GW를 비롯한 S-GW(Serving Gateway), 기지국 그리고 단말에 모두 적용된다. 또한 LTE 네트워크에서는 이동성의 단위도 EPS 베어러 단위로 적용된다.

LTE 네트워크에서 단말은 APN(Access Point Name) 당 하나의 디폴트 베어러와 여러 개의 전용 베어러를 설정할 수 있다. EPS 베어러는 각각의 EPS 베어러 식별자로 구분이 되고, 하나의 EPS 베어러 식별자는 노드간 인터페이스 사이에 구간별 베어러 식별자인 무선 베어러 식별자, S1 TEID(Tunnel Endpoint Identifier), 55 TEID를 가지고 매핑되어 있다. 특히 S1 인터페이스인 기지국과 S-GW 사이와 S5 인터페이스인 S-GW와 P-GW 사이에는 GTP 터널링 프로토콜을 사용하여 베어러를 구분하고 있다.

한편 3GPP 차세대 이동통신 네트워크에서는 기본적으로 CP(Control Plane)와 UP(User Plane)를 기능별로 구분하고, UP 기능 노드를 하나로 일원화 하였다. RAN(Radio Access Network)은 3GPP 계열의 RAN뿐만 아니라 non-3GPP(예를 들면, WiFi 등)를 수용하는 것으로 되어 있다. 현재 차세대 이동통신 네트워크에서는 단말과 RAN 사이의 무선 베어러, SDF 플로우는 그대로 유지하고, PDU(Packet Data Unit) 세션, PDU 플로우를 사용하고 있는데, PDU 세션은 기존의 PDN 연결에 해당하는 EPS 세션과 유사하고, PDU 플로우는 하나 이상의 SDF 플로우의 개념으로 사용되므로, EPS 베어러와 유사하다.

차세대 이동통신 네트워크의 기술 문서에서는 이 정도로 정의하고 있고, QoS 측면 또는 이동성 측면에서 PDU 플로우 및 SDF 단위의 QoS 제어 및 이동성 제어에 대한 다양한 솔루션을 가지고 논의 중에 있다.

3GPP LTE 네트워크에서 QoS 및 이동성 제어를 위해 많은 기능 노드에서 사용하는 사용자 트래픽의 단위는 EPS 베어러 단위이다. IP 플로우의 집합 단위인 EPS 베어러 단위로 QoS 및 이동성을 제어하면 네트워크 내에서 묶음 단위로 관리하므로 편리하다. 또한 하나의 EPS 베어러를 기지국과 게이트웨이 사이에서 관리하기 위해서 EPS 베어러 단위로 터널을 사용하여 해당 트래픽을 베어러 단위로 구별하여 송수신 한다. 물론 EPS 베어러 단위의 QoS 파라미터들은 MME로부터 기지국 및 단말까지 시그널링을 통하여 전달된다. 따라서 LTE 네트워크에서는 IP 플로우 단위의 QoS 및 이동성 제어가 용이하지 않다. 또한 LTE 네트워크에서는 하나의 단말에 대해 1개의 디폴트 베어러와 11개의 전용 베어러로 구성되어 이에 따른 접속 노드와 게이트웨이 사이의 터널 자원도 증가하게 된다.

한편 3GPP 차세대 이동통신 네트워크에서 QoS 이슈에서는 IP 플로우 기반의 QoS 뿐만 아니라 이동성에 있어서도 non-3GPP RAN 노드와의 IP 플로우 이동성에 대해서 요구되고 있다. 또한 UP 기능 노드와 non-3GPP RAN 및 다른 UP 기능 노드와 연동함에 있어서 터널링 방식을 기존의 GTP 뿐만 아니라 GRE 등의 IP 친화적인 터널 방식의 사용도 제기되고 있다. 하지만 아직 구체적인 방안이 정해지지 않고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 이동통신 네트워크에서 하나의 단말에 대해 여러 개의 베어러를 할당함으로 인한 자원낭비를 줄이고, IP 플로우 기반의 효율적인 QoS 및 이동성을 제공할 수 있는 이동통신 네트워크에서의 사용자 패킷 헤더 생성 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 이동통신 네트워크의 사용자 평면 기능 노드에서 사용자 패킷 헤더를 생성하는 방법이 제공된다. 사용자 패킷 헤더 생성 방법은 PDU(Packet Data Unit) 세션에 할당된 터널에 해당하는 터널 식별자와 IP(Internet Protocol) 플로우 식별자의 매핑 정보 및 IP 플로우에 대한 QoS(Quality of Service) 파라미터를 제어 평면 기능 노드로부터 수신하는 단계, 그리고 상기 IP 플로우로의 사용자 패킷을 수신하면, 상기 사용자 패킷 앞에 터널 헤더와, 상기 IP 플로우의 식별자를 포함하는 플로우 식별자 필드를 추가하여 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 차세대 이동통신 네트워크의 UP(User Plane) 기능 노드, 기지국 및 단말에서 IP 플로우별 QoS 및 이동성을 보다 쉽게 제어할 수 있다.

도 1은 기존 이동통신 네트워크의 EPS 베어러 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 이동통신 네트워크의 EPS 베어러를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예가 적용되는 차세대 이동통신 네트워크 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 차세대 이동통신 네트워크의 PDU 세션을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 차세대 이동통신 네트워크에서의 PDU 세션 설정 절차 및 IP 플로우 세션 설정 절차를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 UP 기능 노드와 기지국 사이의 터널링 구간 및 기지국과 단말 사이의 사용자 패킷 헤더 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 UP 기능 노드와 기지국 사이에서 GTP 터널링 프로토콜을 사용할 때의 터널 헤더 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 UP 기능 노드와 기지국 사이에서 GRE 터널링 프로토콜을 사용할 때의 터널 헤더 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 패킷 헤더 생성 장치를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일� ��의 기능을 포함할 수도 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 네트워크에서의 사용자 패킷 헤더 생성 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 기존 이동통신 네트워크의 EPS 베어러 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 이동통신 네트워크의 EPS 베어러를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 이동통신 네트워크(100)는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network) 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A(Advanced) 네트워크라 불릴 수 있으며, 단말(110) 및 기지국인 eNB(Evolved Node B)(120)를 포함한다.

단말(110)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있다.

기지국(120)은 단말(110)과 통신하며, 기지국(120)과 단말(110) 사이에 연결되는 무선 베어러를 관리한다.

기지국(120)은 다른 기지국과 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결되며, S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core), 보다 상세하게는 S1-MME 인터페이스를 통해 MME(Mobility Management Entity)(130)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)(140)와 연결된다.

EPC는 MME(130), S-GW(140) 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)(150)로 구성된다. MME(130)는 단말(110)의 이동성 및 EPS 세션을 관리한다. S-GW(140)는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW(150)는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.

단말(110)이 인터넷 망으로 사용자 데이터(user data)를 송신하거나 인터넷 망으로부터 사용자 데이터를 수신하기 위해서는, 단말(110)과 인터넷 망 사이에 존재하는 이동통신 네트워크 엔티티(entity)들 간에 존재하는 여러 경로에 자원이 할당되어야 한다. 이렇게 이동통신 네트워크 엔티티들 사이에 자원이 할당되어 데이터 송수신이 가능해진 경로를 베어러(Bearer)라고 한다.

단말(110)이 인터넷 망으로 데이터를 전달하려면, 우선 단말(110)은 무선 베어러(Radio Bearer)를 통해서 기지국(120)에게 데이터를 전달한다. 기지국(120)은 데이터를 S1 베어러를 통해서 S-GW(140)로 전달하고, S-GW(140)는 S5 베어러를 통해서 데이터를 P-GW(150)로 전달하며, 최종적으로 P-GW(150)와 인터넷 망에 존재하는 목적지까지 외부 베어러(External Bearer)를 통해서 전달된다.

마찬가지로, 인터넷 망에서 단말(110)로 데이터가 전달되려면 위의 설명과 역방향으로 각각의 베어러를 거쳐서 단말(110)에 전달될 수 있다.

이와 같이 이동통신 네트워크(100)에서는 각 인터페이스마다 각각의 베어러를 정의하여, 인터페이스들간의 독립성을 보장하고 있다. 각 인터페이스에서의 베어러를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

이동통신 네트워크(100)에서 제공하는 베어러를 총칭하여 EPS(Evolved Packet System) 베어러라고 한다. EPS 베어러는 특정 QoS(Quality of Service)로 IP 트래픽을 전송하기 위하여 단말(110)과 P-GW(150) 간에 설정된 전달 경로이다. P-GW(150)는 인터넷 망으로부터 IP 플로우를 수신 또는 인터넷 망으로 IP 플로우를 전송할 수 있다. 각 EPS 베어러는 전달 경로의 특성을 나타내는 QoS 결정 파라미터들로 설정된다. EPS 베어러는 단말마다 하나 이상 구성될 수 있다. S5 베어러는 S5 인터페이스의 베어러이다. S5 인터페이스는 S-GW(140)와 P-GW(150)가 동일한 사업자에 속해 있을 경우에 존재한다. 하나의 EPS 베어러는 각각 하나의 무선 베어러, S1 베어러, S5 베어러에 대응된다. S1 베어러는 기지국(120)과 S-GW(140) 사이의 인터페이스에서의 베어러이다.

도 2에 도시한 바와 같이, EPS 베어러 종류는 디폴트(default) EPS 베어러와 전용(dedicated) EPS 베어러가 있다. 단말이 이동통신망에 접속하면 IP 주소를 할당 받고 PDN 연결을 생성하면서 동시에 디폴트 EPS 베어러가 생성된다. 즉 디폴트 EPS 베어러는 새로운 PDN 연결이 생성될 때 처음 생성된다. 단말이 디폴트 EPS 베어러를 통해 서비스(예를 들어, 인터넷 등)를 이용하다가 디폴트 EPS 베어러로는 QoS를 제대로 제공받을 수 없는 서비스를 이용하게 되면 온-디맨드(on-demand)로 전용 EPS 베어러가 생성될 수 있다. 이 경우 전용 EPS 베어러는 이미 설정되어 있는 베어러와는 다른 QoS로 설정될 수 있다. 즉 단말은 기본적으로 디폴트 EPS 베어러와 QoS에 따라 추가적으로 여러 개의 전용 EPS 베어러를 가질 수 있다.

사용자 트래픽(IP flows)에 대해 SDF(Service Data Flow)는 서비스에 대응하는 QoS를 제공하고, EPS 베어러는 EPS 망에서 단말(110)과 P-GW(150)간에 QoS를 제공한다. SDF가 EPS을 거쳐 단말(110)에게 전송될 때에는 P-GW(150)에 설치되어 있는 QoS 규칙에 따라 적합한 QoS를 제공해 줄 수 있는 EPS 베어러로 매핑되어 전달된다.

사용자 트래픽은 어떤 서비스(또는 어플리케이션)를 이용하는가에 따라 다른 QoS 특성을 갖는다. SDF는 사용자 트래픽을 서비스 별로 필터링(filtering)(또는 분류)한 IP 플로우 또는 IP 플로우들의 묶음으로, 단말의 가입자 등급 및 이용하는 어플리케이션에 따라 특정 QoS 정책이 적용된다. 같은 서비스 품질을 가진 IP 플로우들은 SDF로 매핑이 되고, 이 SDF는 사업자 정책을 반영한 QoS 규칙을 적용하는 단위가 된다.

도 2를 보면, 단말로 향하는 IP 플로우들은 P-GW(150)에서 서비스 특성에 따라 SDF로 필터링(분류)되고, SDF별로 QoS 정책(예를 들면, 대역폭 제어)이 적용된다. EPS 전달망에서 QoS는 EPS 베어러에 의해 제공되므로 각 SDF는 자신의 QoS 요구사항을 만족해 줄 수 있는 EPS 베어러로 매핑되어 전송된다.

예를 들어, 임의의 사용자 트래픽(IP flow 1~ IP flow 5)에 대해, 사용자 트래픽(IP flow 1, IP flow 2, IP flow 3)은 각각 SDF1, SDF2, SDF3으로 매핑이 되고, 사용자 트래픽(IP flow 4, IP flow 5)은 SDF4로 매핑될 수 있으며, SDF1 및 SDF2는 디폴트 EPS 베어러를 통해 단말(110)로 전달되고, SDF3 및 SDF4는 전용 EPS 베어러를 통해 단말(110)로 전달될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예가 적용되는 차세대 이동통신 네트워크 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 3을 참고하면, 차세대 이동통신 네트워크에서 단말(310)은 차세대 RAN(Radio Access Network)의 기지국(320)을 통해 차세대 코어 네트워크(NextGen Core Network)에 접속할 수 있다.

차세대 코어 네트워크는 CP(Control Plane) 기능 노드(function)(330)와 UP(User Plane) 기능 노드(340)를 포함할 수 있다. 기지국(320)은 NG2 인터페이스를 통하여 CP 기능 노드(330)와 연결될 수 있고, NG3 인터페이스를 통하여 UP 기능 노드(340)와 연결될 수 있다. CP 기능 노드(330)와 UP 기능 노드(340) 사이는 NG4 인터페이스를 통해 연결될 수 있다. NG1 인터페이스는 도 1에 도시된 이동통신 네트워크의 NAS(Non Access Stratum) 인터페이스라고 볼 수 있고 NG4는 도 1에 도시된 이동통신 네트워크의 GTP(GPRS Tunneling Protocol)-C 인터페이스에 대응한다고 할 수 있다. 또한 차세대 이동통신 네트워크에서 단말(310)은 NG1 인터페이스를 통하여 UP 기능 노드(340)와 직접 연결될 수 있다.

CP 기능 노드(330)는 UP 기능 노드(340)와 RAN을 관리하는 노드로서, 제어 신호를 송수신한다. CP 기능 노드(330)의 일부인 정책 제어 기능 노드(도시하지 않음)은 단말(310)이 해당 IP 플로우 세션에 요청한 QoS를 검증해주거나 사업자의 QoS 정책을 UP 기능 노드(340), 기지국(320) 및 단말(310)로 전달하는 기능을 한다. 이러한 CP 기능 노드(330)는 MME(도 1의 130)의 기능 전부 또는 일부를 수행한다. UP 기능 노드(340)는 사용자 데이터가 송수신되는 게이트웨이의 일종이다. UP 기능 노드(340)는 도 1에 도시된 이동통신 네트워크의 S-GW(140) 및 P-GW(150)의 기능 전부 또는 일부를 수행한다.

AF(Application function) 노드(350)는 DN(Data Network)(260) 내에 위치하는 애플리케이션 서버이다.

도 4는 도 3에 도시된 차세대 이동통신 네트워크의 PDU 세션을 나타낸 도면이다.

도 4를 참고하면, 단말(310)은 RAN의 기지국(320)을 통해서 UP 기능 노드(340)를 거쳐, DN(360)으로 향하는 PDU 세션을 가진다. 단말(310)과 UP 기능 노드(340) 사이 또는 단말(310)과 DN(360) 사이에서는 PDU 세션을 통해서 PDU 플로우 또는 SDF 플로우가 송수신될 수 있다.

차세대 이동통신 네트워크에서는 단말(310)과 RAN 사이의 무선 베어러, SDF 플로우는 그대로 유지하고, PDU 세션과 PDU 플로우를 사용한다. PDU 세션은 기존의 PDN 연결에 해당하는 EPS 세션과 유사하고, PDU 플로우는 하나 이상의 SDF 플로우의 개념으로 사용되므로, EPS 베어러와 유사하다.

도 5는 도 3에 도시된 차세대 이동통신 네트워크에서의 PDU 세션 설정 절차 및 IP 플로우 세션 설정 절차를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 5의 전반부는 PDU 세션 설정(PDU Session Establishment) 절차를 나타내며, 도 1에 도시된 이동통신 네트워크에서는 단말(110)의 어태치(Attach) 절차에 해당된다.

도 1에 도시된 이동통신 네트워크에서의 어태치 절차에서 해야 할 기본적인 기능 관점에서 보면, 단말(310)의 IP 할당을 CP 기능 노드(330)에서 할당하는 것을 제외하고는 도 1에 도시된 이동통신 네트워크의 기본 절차와 유사하다.

CP 기능 노드(330)는 단말(310)로부터 NAS를 통해서 어태치 요청(Attach Request)를 수신하면(S502), HSS(Home Subscriber Server)(380)를 통해 가입자 인증 절차를 거치고(S504), HSS(380)로 위치 업데이트 요청(update location request) 메시지를 전송하고, HSS로부터 가입된 QoS와 같은 가입 정보를 수신한다(S506).

CP 기능 노드(330)는 단말(310)의 IP를 할당하고(S508), UP 기능 노드(340)와 기지국(320) 사이에 사용자 패킷 전송을 위해 사용할 터널 설정을 위해 터널 식별자(tunnel id)를 할당한다. CP 기능 노드(330)는 할당된 터널 식별자(tunnel id)를 디폴트 사용자 평면 셋업(Default user plane setup) 메시지를 통해서 UP 기능 노드(340)와 공유한다(S510).

또한 CP 기능 노드(330)는 자원 셋업(Resource setup) 메시지를 기지국(320)으로 전송한다(S512). 자원 셋업(Resource setup) 메시지는 해당 PDU 세션 식별자에 할당된 IP, 터널 식별자(tunnel id), QoS 정보를 포함할 수 있다.

자원 셋업(Resource setup) 메시지를 수신한 기지국(320)은 RAN 계층의 프로토콜을 통해서 단말(310)과의 무선 베어러를 설정하고, 어태치 수락(Attach Accept) NAS 메시지를 RAN 계층의 프로토콜을 통해 단말(310)로 전송한다(S514). 이때 어태치 수락(Attach Accept) NAS 메시지 어태치는 할당된 IP, 생성된 PDU 세션 및 QoS 정보 등을 포함한다.

단말(310)의 어태치 절차 이후, 단말(310)과 코어 네트워크 사이에 서비스를 위해서는 IP 플로우 세션 절차가 이루어진다. IP 플로우 세션 절차는 어태치 절차와 별도의 절차로 독립적으로 이루어질 수 있다. IP 플로우 세션 절차는 개념적으로는 도 1에 도시된 이동통신 네트워크의 서비스 요청 절차와 동일하나, IP 플로우 단위를 사용하는지 IP 플로우의 묶음인 EPS 베어러를 사용하는지에 따라 세부적으로 많이 다르다.

먼저, 단말(310)은 NAS 계층의 프로토콜을 이용하여 세션 셋업 요청(Session Setup Request) 메시지를 CP 기능 노드(330)로 전송한다(S516). 이때 단말(310)이 요청한 다중 IP 플로우(multiple IP flow)와 함께 각 IP 플로우의 QoS 파라미터를 같이 전송한다.

세션 셋업 요청(Session Setup Request)을 수신한 CP 기능 노드(330)는 단말 컨텍스트(UE Context)를 확인한 후(S518), 단말(310)이 요청한 QoS에 대해서 정책 제어 기능 노드(Policy control function)(370)를 통해서 단말(310)이 요청한 QoS와 사업 QoS 정책을 가지고 최종 QoS 파라미터를 정하는 절차를 가진다(S520). 정책 제어 기능 노드(380)는 CP 기능 노드(330)의 일부로, 사용자가 해당 IP 플로우 세션에 요청한 QoS를 검증해주거나 해당 단말(310)에 대한 사업자의 QoS 정책을 네트워크에 적용하기 위해 UP 기능 노드(340), 기지국(320) 및 단말(310)로 전송해주는 기능을 한다. 이러한 정책 제어 기능 노드(370)의 기능을 CP 기능 노드(330)에서 수행할 수도 있다.

이후, CP 기능 노드(330)의 절차는 도 1에 도시된 이동통신 네트워크에서와 다르게 적용된다. 도 1에 도시된 이동통신 네트워크에서처럼 어태치 절차에서 생성한 디폴트 베어러 외에 추가적인 전용 베어러 및 터널 식별자를 할당하지 않는다. 본 발명의 실시 예에 따르면, CP 기능 노드(330)는 IP 플로우 단위의 QoS 및 이동성 제공을 위해서 어태치 절차에서 생성된 PDU 세션에 할당된 터널에 해당하는 터널 식별자(tunnel id)에 IP 플로우 식별자를 할당하여 매핑시키고(S522), 터널 식별자, IP 플로우 식별자 및 IP 플로우에 대한 QoS 파라미터 정보를 IP 플로우 사용자 평면 셋업(IP flow user plane setup) 메시지를 통해 UP 기능 노드(340)와 공유한다(S524).

또한. CP 기능 노드(330)는 터널 식별자, IP 플로우 식별자 및 IP 플로우에 대한 QoS 파라미터 정보를 자원 셋업(Resource setup) 메시지 및 세션 셋업 완료(Session setup complete) 메시지를 통하여 기지국(320) 및 단말(310)까지 모두 공유한다(S526, S528).

IP 플로우 세션 설정 절차가 및 코어 네트워크 사이에서 이루어지면서 IP 플로우 단위의 QoS 정보가 각각의 기능 노드(330, 340)에 설정된 이후, 단말(310) 또는 DN(360)으로부터 해당 IP 플로우로의 트래픽이 송수신 될 때 단말(310), 기지국(320) 및 UP 기능 노드(340)에서 각각 해당 IP 플로우에 기 설정된 QoS 파라미터 정보를 이용하여 QoS 제어를 수행할 수 있다(S530, S532, S534).

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 UP 기능 노드와 기지국 사이의 터널링 구간 및 기지국과 단말 사이의 사용자 패킷 헤더 구조를 나타낸 도면이다.

도 6은 도 5에서 IP 플로우 세션 설정의 시그널링 절차를 마친 후, 단말(310), 기지국(320) 및 UP 기능 노드(340)에 IP 플로우에 대한 QoS 파라미터가 모두 설정된 후에, 단말(310)과 DN(360)의 대응하는 노드 사이에서 전송되는 사용자 패킷 구조를 나타낸다.

하향 트래픽의 예를 들어 보면, DN(360)의 대응하는 노드로부터 전송된 IP 패킷은 UP 기능 노드(340)까지는 IP 라우팅을 통해 전송된다. 이후 UP 기능 노드(340)와 기지국(320) 사이는 기본적으로 터널링 프로토콜이 사용된다.

본 발명의 실시 예에 따른 IP 플로우 기반의 QoS 제어를 위해서는 기존의 터널링 프로토콜의 터널 헤더 정보 이외에 터널에 속한 IP 플로우 식별자도 같이 포함하여 전송된다.

즉, UP 기능 노드(340)는 DN(360)의 대응하는 노드로부터 수신한 IP 패킷 앞에 터널 헤더와 터널링을 위한 IP 헤더 또는 UDP/IP 헤더를 추가하고, 또한 터널 헤더와 IP 패킷 사이에 터널에 속한 IP 플로우 식별자를 포함하는 플로우 식별자 필드를 추가하여 기지국(320)으로 전송한다.

이를 수신한 기지국(320)에서는 터널 식별자와 IP 플로우 식별자를 이용하여 IP 플로우 기반의 QoS 제어를 할 수가 있다.

기지국(320)은 UP 기능 노드(340)로부터 수신한 패킷에서 터널 헤더와 터널링을 위한 IP 헤더 또는 UDP/IP 헤더를 제거하고, 플로우 식별자 필드 앞에 무선 프로토콜 헤더를 추가한 후 기지국(320)과 단말(310) 사이의 무선 구간을 통해서 단말(310)로 전송한다.

기지국(320)으로부터 패킷을 수신한 단말(310)에서도 패킷 내 IP 플로우 식별자를 이용하여 IP 플로우 기반의 QoS 제어를 할 수 있다.

상향링크 트래픽의 경우는 하향링크 트래픽과 방향만 다를 뿐 하향링크 트래픽의 예와 동일하다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 UP 기능 노드와 기지국 사이에서 GTP 터널링 프로토콜을 사용할 때의 터널 헤더 구조를 나타낸 도면이다.

도 7을 참고하면, GTP 터널링 프로토콜에 따른 GTP 터널 헤더는 12 옥텟(Octets)으로 구성되어 있으며, 기본적인 GTP 터널 헤더의 구성은 공지된 내용이므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 예를 들면, 기본적인 GTP 터널 헤더의 구성은 3GPP TS29.274 규격에 개시되어 있다.

다만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 기존의 GTP 터널링 프로토콜 헤더와는 별개로 IP 플로우 식별자가 GTP 터널 헤더 뒤에 추가될 수 있다.

또한 GTP 터널링 프로토콜의 필수 파라미터인 TEID의 총 32 비트의 일부 비트를 활용하여 IP 플로우 식별자가 삽입될 수 있다. 즉 플로우 식별자 필드 없이 TEID의 32 비트의 일부 비트를 활용하여 IP 플로우 식별자가 표현될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 UP 기능 노드와 기지국 사이에서 GRE 터널링 프로토콜을 사용할 때의 터널 헤더 구조를 나타낸 도면이다.

도 8을 참고하면, GRE(General Routing Encapsulation) 터널링 프로토콜에 따른 기본적인 GRE 터널 헤더의 구성 또한 공지된 내용이므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

다만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 기존의 GRE 터널링 프로토콜과는 별개로 IP 플로우 식별자가 GRE 터널 헤더 뒤에 추가될 수 있다.

또한 GRE 터널링 프로토콜의 옵션 파라미터인 키 필드의 총 32 비트의 일부 비트를 활용하여 IP 플로우 식별자가 삽입될 수 있다. 즉 플로우 식별자 필드 없이 키 필드의 32 비트의 일부 비트를 활용하여 IP 플로우 식별자가 표현될 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 패킷 헤더 생성 장치를 나타낸 도면이다.

도 9를 참고하면, 사용자 패킷 헤더 생성 장치(900)는 프로세서(910), 송수신기(920) 및 메모리(930)를 포함한다. 사용자 패킷 헤더 생성 장치(900)는 UP 기능 노드(340)에 구현될 수 있다.

프로세서(910)는 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있다.

송수신기(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 기지국(320) 및 DN(360)의 노드사이에서 사용자 패킷을 송수신한다.

메모리(930)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(930)는 프로세서(910)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다. 메모리(930)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.

프로세서(930)는 앞에서 설명한 바와 같이 하향 트래픽에 대해, UP 기능 노드(640)와 기지국(320) 사이에서 터널링을 통해 IP 패킷을 전송하기 위한 터널 헤더와 터널에 속한 IP 플로우 식별자를 생성하고, IP 패킷에 터널 헤더와 IP 플로우 식별자를 포함하는 플로우 식별자 필드를 추가하여 패킷을 구성할 수 있다. 프로세서(930)는 상향 트래픽에 대해, 기지국(320)으로부터 수신된 사용자 패킷으로부터 널 헤더와 플로우 식별자 필드를 제거할 수 있다. 이러한 프로세서(930)는 도 6 내지 도 8에서 설명한 바와 같은 패킷을 구성하기 위한 명령어를 메모리(920)에 로드시켜, 도 6 내지 도 8에서 설명한 바와 같은 패킷을 구성하기 위한 동작이 수행되도록 할 수 있다. 그리고 이러한 프로그램 명령은 저장 장치(930)에 저장되어 있을 수 있으며, 또는 네트워크로 연결되어 있는 다른 시스템에 저장되어 있을 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.