ＧＡＮ 단말이 Ｅ-ＵＴＲＡＮ망과 ＧＥＲＡＮ/ＵＴＲＡＮ 망 사이를 이동할 때 발생하는 시그널링의 감소 방법 및 시스템 document_id A220623105909

GAN(generic access network)은 종래 UMA(unlicensed mobile access) 네트워크라고 불리던 시스템이다. 상기 시스템은 단말이 음성, 데이터, 또는 음성과 데이터 모두를 전송하거나 또는 아무 것도 전송하지 않으면서 셀룰러 네트워크와 IP 액세스 네트워크 사이에서 끊김 없이 핸드오버 할 수 있도록 해준다. 즉, GAN 시스템은 모바일폰 사용자가 고정 광대역 네트워크의 이점들을 사용할 수 있다. GAN 시스템은 GERAN/UTRAN 네트워크에 아키텍처 컴포넌트로서 GAN 제어기를 포함한다. GAN 제어기는 일반적인 네트워크의 기지국 제어기(BSC)와 기능적으로는 동일하다. 그러나 상기 GAN 제어기는 일반적인 기지국 제어기와는 달리, 프론트엔드는 IP 액세스 네트워크에 연결되며, GAN 전용 프로토콜을 이용하여 상기 인터페이스(Up 인터페이스라고 함)를 통해 단말과 통신한다. 단말과 상기 네트워크 사이에 시그널링과 사용자 데이터를 전송할 수 있도록 GAN 제어기가 Up 인터페이스 메시징을 기존의 BSC/코어 네트워크 인터페이스 프로토콜로 변환하는 작업을 담당한다. 도 1은 종래 GAN 제어기(Generic Access Network Controller, 이하 GANC)를 포함하는 패킷 스위칭 도메인(또는 'PS 도메인', 이하 동일하다)과 이동 교환국(Mobile Switching Center, 이하 MSC)를 포함하는 서킷 스위칭 도메인(또는 'CS 도메인', 이하 동일하다)을 포함한 이동통신망을 나타낸 도면 이다. 도 1에서 단말기(User Equipment : 이하, UE)(110)는 인터넷 프로토콜(Internet Protocol : 이하, IP) 네트워크에서 전화 통화 서비스에 접속되어 있다. 참조번호 101, 103, 105는 유럽의 2.5세대 및 3세대 이동통신인 GPRS/UMTS(General Packet Radio Service/Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화된 이동통신 핵심망(Core Network, Non-Access Stratum) 및 접속 네트워크(Access Network, Access Stratum)를 나타낸 것이다. 기지국(enhanced Node B : 이하, eNB)(101)은 무선 접속을 관리한다. 이동성 관리 엔터티(Mobility Management Entity : 이하, MME)(103)는 UE(110)가 이동통신망에 접속할 때 UE(110)의 인증 및 등록을 담당하며, UE(110)로부터 서비스 요청을 처리하고, UE(110)가 eNB(101) 간을 이동할 때 이동성을 보장한다. 서빙 게이트웨이(Serving Gateway : 이하, SGW)(105)는 음성 정보 등 사용자의 서비스 데이터를 eNB(101)에 전달하기 위한 베어러 서비스를 제공한다. 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet Data Network Gateway : 이하, PDN GW)(105)는 이동 통신망에 접속한 UE(110)에게 IP 주소를 할당하고, IP 연결성(IP Connectivity)를 제공한다. IP 네트워크 상에서 PDN GW(105)는 일반적인 IP 라우터(Router)와 동일한 동작을 수행한다. SGSN (Serving GPRS Service Node) (107)은 UE(110)가 GERAN/UTRAN망을 통해 이동통신망에 접속할 때 UE(110)의 인증 및 등록을 담당하며, UE(110)로부터 서비스 요청을 처리하고, UE(110)가 BS 또는 NodeB 간을 이동할 때 이동성을 보장한다. 라디오 네트워크 서브시스템 (Radio Network Subsystem: 이하 RNS) 또는 베이스 스테이션 서브시스템 (Base Station Subsystem: 이하 BSS) (111)은 UTRAN 망에서의 무선 접속을 담당하는 기지국 (NodeB)와 NodeB를 관리하는 라디오 네트워크 콘트롤러 (Radio Network Controller: 이하 RNC) 또는 GERAN 망에서의 무선 접속을 담당하는 GERAN 기지국 (Base Station, 이하 BS)과 BS 를 관리하는 베이스 스테이션 콘트롤러를 포함한다. 이동 교환국(Mobile Switching Center: 이하, MSC)(115)은 이동 단말 장치에게 회선 교환 호의 처리, 이동성 관리, GSM 서비스를 제공하는 전화 교환기이다. 여기서 말하는 서비스는 음성, 데이터, FAX, SMS를 모두 포함한다. 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server: 이하, HSS)(109)는 가입자의 가입 정보와 인증 정보를 저장하며, 가입자가 이동통신망에서 가입자가 등록된 이동 교환국(115) 또는 SGSN(107) 또는 이동성 관리 엔터티(103)의 주소를 기억한다. GANC(117)는 셀룰러망이 아닌 일반적인 IP 접속망을 통해 연결된 UE(110)가 이동 통신망과 통신할 수 있도록 시그널링을 변환해 주는 장치이다. GANC(117)는 일반적인 GERAN 네트워크의 기지국 컨트롤러(Base Station Controller: 이하 BSC) 또는 UTRAN 네트워크의 라디오 네트워크 콘트롤러 (Radio Network Controller: 이하 RNC)와 기능적으로 동일하다. 다만 BSC/RNC 와는 달리 GANC(117)는 IP 접속 네트워크를 통해 단말 장치와 연결되며, GAN 전용 프로토콜을 통해 단말 장치와 통신한다. GANC(117)가 적용되는 IP 접속망의 예로서 무선랜 (Wireless LAN 또는 WiFi)가 일반적으로 쓰이나, 도 1에서는 진화된 패킷 시스템 (evolved Packet System: 이하 EPS)을 IP 접속망으로 사용하는 사례를 도시하고 있다. GANC(117)는 UE(110)과 GANC 간의 통신 기밀성을 유지하지 위해 복호화된 통신 채널을 제공하는 보안 게이트 웨이 (Security Gateway: 이하 SEGW) (119)를 포함한다. 도 2는 GANC(117)에 등록되어 있는 GAN 단말(UE)이 MSC(115)로 수신된 착신 호를 수신하는 절차에 대한 시그널링을 도시한 도면이다. 우선, 201 단계에서 MSC(115)는 UE(110)에게 착신호가 있을 때, UE(110)를 호출하기 위해 페이징 메시지(이하 'Paging 메시지')를 UE(110)가 등록된 GANC(117)에게 전송한다. 그러면, GANC(117)는 203 단계에서 상기 MSC(115)로부터 전송되는 페이징 메시지를 수신하고, UE(110)와 맺고 있는 보안화된 IP(secure IP) 연결을 통해 UE(110)에게 페이징 요청 메시지(또는 'GA-CSR PAGING REQUEST 메시지', 이하 동일하다)를 전송한다. 이는 휴지 상태의 UE(110)를 통신이 가능한 상태로 변경하도록 요청하기 위함이다. 205 단계에서 UE(110)는 GANC(117)에게 페이징 응답 메시지(또는 'GA-CSR PAGING RESPONSE 메시지', 이하 동일하다)를 보내어 응답한다. 207 단계에서 GANC(117)는 UE(110)로부터 수신한 Paging Response 메시지를 MSC(115)에게 전달하여 MSC(115)에게 UE(110)가 통신할 준비가 되었음을 알린다. 209 단계에서 MSC(115)는 GANC(117)를 통해 UE(110)에게 셋업 메시지(또는 'Setup 메시지', 이하 동일하다)를 보내어 착신호가 있음을 알린다. 211 단계에서 UE(110)는 GANC(117)를 통해 MSC(115)에게 착신호 수신 확인 메시지(이하 'Call confirmed 메시지', 이하 동일하다)를 보내어 착신호를 수신했음을 알린다. 213 단계에서 MSC(115)는 Assignment Procedure를 통해 GANC(117)에게 음성 신호를 전송하기 위한 무선 채널을 준비할 것을 요청한다. 그러면 GANC(117)는215 단계에서 UE(110)와 음성 신호인 RTP (Realtime Transport Protocol) 패킷을 전송하기 위한 정보를 UE(110)와 주고 받는다(RTP stream setup). 217 단계에서 UE(110)는 착신 신호를 울려 사용자에게 착신호가 있음 알리고, MSC(115)에게 알람 메시지(또는 'Alerting 메시지' 이하 동일하다)를 보내어 사용자가 응답할 것을 기다리고 있음을 알린다. 사용자가 착신호를 받으면 219 단계에서 UE(110)는 MSC(115)에게 연결 메시지(또는 'Connect 메시지', 이하 동일하다)를 보내어 호가 연결되었음을 알린다. 그러면 MSC(115)는 221 단계에서 MSC(115)는 호가 연결되었음을 확인한다. 223단계에서 마침내 음성 신호가 UE(110)로부터 MSC(115) 사이에 전달된다. 209 단계부터 223 단계에서 UE(110)와 MSC(115)가 주고 받는 신호는 일반적인 CS 도메인에서의 음성호 착신 방법과 다르지 않다. 도 3은 UE(110)가 GAN 서비스 지역에 진입하거나 또는 이탈할 경우, GANC(117)에 등록하고 해제하는 절차를 위한 시그널링을 도시한 도면이다. 301단계에서 UE(110)는 GANC(117)의 서비스 지역으로 이동한다. 그러면 303 단계에서 UE(110)는 SEGW와 보안 아이피 터널(이하, 'secure IP tunnel')을 생성하기 위해 SEGW의 IP 주소를 DNS 서버에 쿼리(query)하고 이를 획득한다. 그리고305 단계에서 UE(110)는 상기 DNS 서버로부터 획득한 SEGW(110)의 IP 주소를 이용하여 SEGW(119)와 secure IP tunnel을 생성한다. 그리고 307 단계에서 UE(110)는 305단계에서 생성한 SEGW(119)와의 secure IP tunnel을 통해 GAN의 DNS 서버로부터 GANC(117)의 IP 주소를 획득한다. 309 단계에서 UE(110)는 상기 획득한 GAN 제어기(117)의 IP 주소를 이용하여 GANC(117)에 GAN 등록 요청 메시지(또는 'GA-RC REGISTER REQUEST 요청 메시지, 이하 동일하다)를 보내어 GAN 서비스 등록을 요청한다. 상기 GAN 등록 요청 메시지는 CID (Cell ID), LAI (Location Area Id), IMSI (International Mobile Subscriber Identity)를 포함한다. 309 단계에서 UE(110)로부터 등록 요청 메시지를 받은 GANC(117)는 311단계에서 UE(110)에게 GAN 등록 수락 메시지(또는 GA-RC REGISTER ACCEPT 메시지, 이하 동일하다)를 보내어 GAN 서비스 등록이 완료되었음을 알린다. 이 때 GA-RC REGISTER ACCEPT 메시지는 GAN에 대한 시스템 정보(system information)을 포함한다. GAN 서비스 등록을 마친 UE(110)는 313 단계에서 GANC(117)를 통해 MSC에게 위치 영역 업데이트 요청 메시지(또는 Location Area Update 요청 메시지, 이하 동일하다)를 보내는 것으로 Location Area Update 절차를 개시한다. 이후 MSC로 수신된 착신호는 GANC(117)를 통해 UE(110)에게 전달된다. 이후 315 단계에서 UE(110)가 GANC(117)의 서비스 지역을 벗어나게 되면, UE(110)는 GAN 등록을 해지하기 위해 317 단계에서 GAN 등록 해제 메시지(또는 GA-RC DEREGISTER 메시지, 이하 동일하다)를 GANC(117)에게 전송한다. GAN 서비스등록이 해지되면, UE(110)는 BSS 또는 RNS의 A 또는 Iu 메시지를 통해 MSC(115)로부터 직접 착신호를 수신하기 위해 319단계에서 BSS 또는 RNS를 통해 MSC에게 Location Area Update 요청 메시지를 보내어 Location Area Update 절차를 개시한다. 이후 UE(110)는 MSC가 수신한 착신호를 BSS 또는 RNS를 통해 수신한다. 그러나 도 1에서 도시한 바와 같이 GAN 서비스를 무선랜이 아닌 EPS 망을 통해 제공하는 경우, UE(110)가 E-UTRAN 망이 GAN 서비스 영역이 된다. 따라서 UE(110)가 GERAN/UTRAN 망에서 E-UTRAN 망으로 이동하거나 E-UTRAN 망을 벗어나서 GERAN/UTRAN 망으로 이동하는 경우에도 도 3과 같은 시그널링이 UE(110)와 네트워크 사이에 교환되어야 한다. 한편, EPS 망은 UE(110)가 E-UTRAN 망과 GERAN/UTRAN망을 이동하는 경우에도 UE(110)가 네트워크와 시그널링을 하지 않아도 착신호를 수신할 수 있는 기능인 유휴 모드 시그널링 리덕션(또는 Idle-mode Signalling Reduction, ISR, 이하 동일하다)을 기본적으로 제공한다. 즉, ISR이 활성화 되어 있는 UE(110)는, E-UTRAN이나 GERAN/UTRAN 망 어디에 있다 하더라도 네트워크에 자신의 위치를 알리지 않고도 네트워크로부터 착신호를 수신할 수 있다. 따라서 도 1과 같이 GAN 서비스를 EPS 망에서 제공하는 경우, UE(110)가 ISR을 활성화 시켰다 하더라도, UE(110)가 E-UTRAN망과 GERAN/UTRAN망을 이동할 때마다 도 3에서 도시한 GAN 등록과 해제를 위한 시그널링을 해야 하기 때문에 ISR로 인한 이득이 사라지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 GANC(117)에 등록된 단말이 E-UTRAN망과 GERAN/UTRAN 망을 이동하는 경우에도 GAN 시그널링을 하지 않고서도 MSC로부터 착신호를 수신하기 위한 방법이 필요하다.