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KR20120091376A - 복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속된 로컬 네트워크에서의 ｉｐ 서브넷 어드레스의 할당 - Google Patents

복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속된 로컬 네트워크에서의 ｉｐ 서브넷 어드레스의 할당 Download PDF

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KR20120091376A
KR20120091376A KR1020127015707A KR20127015707A KR20120091376A KR 20120091376 A KR20120091376 A KR 20120091376A KR 1020127015707 A KR1020127015707 A KR 1020127015707A KR 20127015707 A KR20127015707 A KR 20127015707A KR 20120091376 A KR20120091376 A KR 20120091376A
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KR1020127015707A
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제임스 지. 하울렛
리차드 비. 파킨슨
Original Assignee
알까뗄 루슨트
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Publication date
Application filed by 알까뗄 루슨트 filed Critical 알까뗄 루슨트
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Abstract

복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속되는 로컬 네트워크가 제공된다. 네트워크는 디바이스들 각각이 대응하는 IP 서브넷 어드레스를 갖는 로컬 IP 서브넷로서 구성된다. 디바이스들 중 하나는 펨토셀 기지국이다. 펨토셀 기지국에 접속된 이용자 단말에는 로컬 네트워크 내 디바이스들 중 다른 것과 통신들을 개시할 수 있기 위해서 IP 서브넷 어드레스가 할당된다.

Description

복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속된 로컬 네트워크에서의 ＩＰ 서브넷 어드레스의 할당{ALLOCATING AN IP SUBNET ADDRESS IN A LOCAL NETWORK COMPRISING A PLURALITY OF DEVICES AND CONNECTED TO THE INTERNET}
본 발명은 원격통신들, 특히 무선 원격통신들에 관한 것이다.
무선 원격통신 시스템들은 공지되어 있다. 셀들로서 알려진 일단의 라디오 커버리지 영역들에 의해 라디오 커버리지가 제공되는 점에서 많은 이러한 시스템들은 셀 방식이다. 라디오 커버리지를 제공하는 기지국은 각 셀 내에 위치된다. 통상적인 기지국들은 비교적 큰 지리적 영역들에 커버리지를 제공하고, 대응하는 셀들을 매크로셀들이라고도 한다.
매크로셀 내에 작은 크기의 셀들을 확립하는 것이 가능하다. 매크로셀들보다 작은 셀들을 종종 마이크로셀들, 피코셀들, 또는 펨토셀들이라고도 하나, 여기에서는 매크로셀들보다 작은 셀들에 대해선 총칭하여 펨토셀들이라는 용어를 이용한다. 펨토셀을 확립하는 한 방법은 매크로셀의 커버리지 영역 내에 비교적 제한된 범위 내에서 동작하는 펨토셀 기지국을 제공하는 것이다. 펨토셀 기지국의 이용의 일예는 빌딩 내에 무선 통신 커버리지를 제공하는 것이다.
펨토셀 기지국은 비교적 낮은 송신 파워를 가지며, 따라서 각 펨토셀은 매크로셀에 비해 작은 커버리지 영역을 갖는다.
펨토셀 기지국들은 주로 특정 가정 또는 사무실에 속하는 이용자들을 위한 것이다. 펨토셀 기지국들은 사설 액세스 또는 공공 액세스일 수 있다. 사설 액세스인 펨토셀 기지국들에서, 액세스는 등록된 이용자들, 예를 들면, 가족 구성원들 또는 특정한 그룹들의 고용인들만으로 제약된다. 공공 액세스인 펨토셀 기지국들에서, 다른 이용자들은 등록된 이용자들에 의해 수신되는 서비스 퀄리티(Quality of Service)를 보호하기 위해 어떤 제약들을 갖고 펨토셀 기지국을 이용할 수도 있다.
펨토셀 기지국은 라디오 통신들을 위해 안테나에 접속된 라디오 주파수(RF) 트랜시버를 포함한다. 펨토셀 기지국들을 펨토들이라고도 한다.
펨토셀 기지국의 한 공지된 유형은 "백홀(backhaul)"로서, 즉 코어 네트워크에 접속하기 위해, 광대역 인터넷 프로토콜(IP) 접속을 이용한다. 광대역 인터넷 프로토콜 접속의 한 유형은 비동기 디지털 가입자 회선(ADSL)이다. ADSL 라우터는 펨토셀 기지국을 코어 네트워크에 접속한다.
IP 접속은 펨토셀 기지국을 통해 제공되는 음성 호들 및 데이터 서비스들 모두가 지원될 수 있게 한다.
IP 네트워크들에서, 네트워크 내에 노드들은 하나 이상의 IP 어드레스들을 갖는다. 이들 어드레스들은 데이터 패킷들의 발신지 노드 및 목적지 노드를 확인하기 위해 이용된다. 데이터 패킷들을 데이터그램들이라고도 한다. 각 데이터그램은 발신지 어드레스 및 목적지 IP 어드레스를 내포하는 헤더를 포함하고, 데이터그램들은 이들 어드레스들에 기초하여 네트워크를 통해 라우팅된다.
전형적으로 IP 네트워크들에서 노드들은 이동하지 않는, "호스트들" 또는 "서버들"이라고도 하는 것들인 컴퓨터들이다. 데이터그램들의 라우팅은 자동으로 관리되나, 웹-서핑 세션과 같은 특정 데이터 세션 기간 동안엔 일반적으로 고정된다.
도 1에 도시된 바와 같이, IP를 수반하는 모바일 원격통신들을 위한 공지된 네트워크(2)에서, 일부 노드들은 이동한다. 예를 들면, 모바일 이용자 단말들은 IP 호스트들이다. 모바일 이용자 단말을 흔히 이용자 단말 또는 이용자 장비(UE)로서 표기한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이용자 단말(UE)에 IP 데이터 접속을 제공하기 위해서, 모바일 네트워크는 이용자 단말을 위한 고정된 접속 포인트(4)을 제공하고, 이어서 데이터그램들을 고정된 접속 포인트로부터 이용자 단말에 및 이로부터 터널링(tunneling)한다. 3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP) 3세대(3G) 네트워크에서, 고정된 접속 포인트(4)은 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN)이고 GPRS는 일반 패킷 라디오 시스템을 지칭한다. 이 고정된 접속 포인트(4)은 도 1에 도시된 바와 같이 10.x.y.z와 같은 포맷의 IP 어드레스를 갖는다.
공지된 바와 같이, GGSN에 의해 제공되는 이 IP 어드레스는 네트워크 내 다른 노드들과의 통신들을 위해 이용자 단말(UE)에 의해 이용된다. 이용자 단말(UE)이 펨토셀 기지국("펨토")을 통해 접속될 때, 펨토는 GGSN으로부터 확장하는 이동 터널(mobility tunnel)의 종점이 되고, 이용자 단말은 고정된 접속 포인트, 즉 GGSN의 IP 어드레스를 이용한다.
인터넷 프로토콜은 IP 어드레스들이 구조를 갖는 소위 계층3(Layer3) 프로토콜이다. 구체적으로, IP 어드레스들은 각각 0 내지 255 사이의 일련의 4개의 숫자들 형태이다.
도 1에 도시된 바와 같이, ADSL 라우터에 접속되는 이를테면 랩톱들, 프린터 및 펨토와 같은 모든 디바이스들은 동일 IP 서브넷에 속하는 IP 어드레스들을 갖는다. 이것은 가정용 게이트웨이로서 작용하는 ADSL 라우터가, IP 용어들로, 계층2 네트워크 기능을 제공하기 때문이다. 동일 IP 서브넷에 있다는 것은 디바이스들이 이들 각각의 IP 어드레스들의 몇개의 최상위 숫자들을 공통으로 갖는다는 것을 의미한다. 도 1에 도시된 예에서, 이 IP 서브넷 내 디바이스들은 모두가 192.168.0.x 포맷의 어드레스들을 갖는다. 이들 디바이스들은 공유된 계층2 네트워크 노드, 즉 ADSL 라우터를 통해 이들의 IP 서브넷 어드레스들을 이용하여 서로 직접 통신한다. 이들 어드레스들은 이들 디바이스들의 계층2, 매체 액세스 제어(MAC) 인터페이스들에 직접 관계된다.
이 IP 서브넷에서, 최대 가용한 254개의 어드레스들로서, 192.168.0.1 내지 192.168.0.254가 있다. 가정용 게이트웨이는 단독으로 이들 어드레스들 중 하나를 이용한다. 나머지는 이 예에서 가정용 IP 네트워크로서 간주될 수 있는 IP 서브넷 내 각각의 디바이스들에 할당하는데 이용될 수 있다. 이들 어드레스들은 서로 유사하고 단일 "사설 IP" 어드레스 범위에 속한다. 이들 어드레스들은 자체에서만 의미가 있고, 따라서 IP 라우터는 다른 곳에서 데이터그램들을 이러한 사설 IP 어드레스에 라우팅할 수 없다. 이것은 가정용 IP 네트워크 내 디바이스들이 인터넷 내 노드들과의 데이터 접속들을 개시할 수는 있으나 IP 데이터 통신들을 수신할 수는 없음을 의미한다.
반대로, 다른 IP 서브넷 내 노드로 전송될 데이터그램들은 ADSL 라우터에 의해 목적지 노드를 향한 경로 상에 다른 계층2 네트워크 내 노드에 넘겨진다.
ASDL 라우터에 접속되는 다른 디바이스들처럼, 펨토가 가정에 배치될 때, 펨토에 로컬 IP 서브넷 어드레스가 할당된다. 라디오에 의해 펨토에 부착된 이용자 단말이 활성 데이터 세션을 가질 때, 펨토는 고정된 접속 포인트, 즉 GGSN에 확장하는 이동 터널의 종점이 된다. 이용자 단말은 이 예에서 포맷 10.x.y.z의 GGSN의 IP 어드레스를 이용하기 때문에, 이용자 단말은 가정용 네트워크 내 디바이스들과 동일한 계층2 네트워크에 있지 않다. 따라서, 이용자 단말은 ADSL 라우터에 부착된, 펨토를 포함해서, ADSL 라우터 및 디바이스들과 동일한 IP 서브넷 내에 있지 않다. 이용자 단말은 가정용 네트워크에서 이용되는 IP 어드레스들(이 예에서는 192.168.0.1 내지 192.168.0.254)의 범위 내에 있지 않은 IP 어드레스를 갖는다.
결국, 이용자 단말은 이들 디바이스들과의 데이터 접속을 개시할 수 없다. 예를 들면, 이용자 단말은 디스크 폴더 공유와 같은 로컬 서비스들을 이용할 수 없으며, 또는 프린터가 가정 내 펨토에 접속되어 있을지라도 로컬 프린터를 이용할 수 없다.
이 문제를 해결하기 위해서, 이용자 단말이 가정용 네트워크 내 디바이스들을 이용할 수 있게 하기 위해서 펨토 자신을 로컬 IP 고정된 접속 포인트가 되게 하는 것이 공지되어 있다. 두 가지 방법들이 알려져 있는데, 하나는 펨토에서 네트워크 어드레스 변환(NAT)을 수반하고, 다른 하나는 GGSN 기능을 펨토에 이전시키는 것을 수반한다. 이들을 이하 더 상세히 개괄한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 네트워크 어드레스 변환(NAT)에서, 펨토는 로컬 IP 서브넷에 있는 발신지 IP 어드레스를 갖는 데이터그램들을 확인하기 위해 이용자 단말에서 3G 코어 네트워크로의 데이터 트래픽 업링크를 필터링하는 필터를 포함한다. 또한, 펨토는 발신지 어드레스가 펨토의 어드레스로 변경되는 NAT 스테이지를 포함한다. 응답으로 보내진 어떠한 데이터그램이든 펨토에 의해 수신되고, 펨토는 수신된 데이터그램 내 목적지 어드레스를 IP 서브넷 어드레스가 되게 변경한다. 이 경우에, IP 서브넷 어드레스는 이용자 단말의 어드레스이다. 이 방식은 수신된 데이터그램들을 어느 이용자 단말들로 전송될 것인지의 상세한 기록들을 펨토가 유지할 것을 수비한다. 또한, 필터링 및 어드레스 변환은 3G 코어 네트워크에 시그널링되지 않기 때문에, 3G 코어 네트워크의 오퍼레이터는 예를 들면, 요청시에만 펨토를 제어함으로써 프로세스를 잘 제어할 수 없다.
또 다른 공지된 대안은 펨토가 IP 고정된 접속 포인트가 되게 GGSN 기능을 펨토에 이전시키는 것이다. 이것은 3G 코어 네트워크에 시그널링에 대한 상당한 변경들, 예를 들면, 펨토와 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN) 간에 Gn 인터페이스를 제공할 것을 요구한다.
당업자는 첨부된 독립 청구항들을 참조한다. 일부 바람직한 특징들이 종속 청구항들에 개시된다.
본 발명의 예는 복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속되는 로컬 네트워크로서, 네트워크는 디바이스들 각각이 대응하는 IP 서브넷 어드레스를 갖는 로컬 IP 서브넷로서 구성되고, 디바이스들 중 하나는 펨토셀 기지국이고, 펨토셀 기지국에 접속된 이용자 단말에는 로컬 네트워크 내 디바이스들 중 다른 것과 통신들을 개시할 수 있기 위해서 IP 서브넷 어드레스가 할당된다.
일부 바람직한 실시예들은 로컬 IP 서브넷에서 다른 디바이스들에 접속되는 펨토셀 기지국에 접속된 이용자 단말이 다른 디바이스들과 통신할 수 있게 한다. 다른 디바이스들은 로컬 프린터를 포함할 수 있다. 다른 디바이스들은, 가정에 있고 오디로를 제공하는 서버와 같은 로컬 저장 디바이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 이제 예로서 그리고 도면들을 참조하여 기술될 것이다.
도 1은 공지된 무선 통신들 네트워크(종래기술)를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 네트워크에서 이용되는 네트워크 어드레스 변환의 공지된 프로세스(종래기술)를 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 무선 통신들 네트워크를 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시되고 서브넷 어드레스 할당기 스테이지("미러(mirror) GGSN")을 포함하는 펨토셀 기지국들 중 하나를 예시한 도면.
도 5는 도 4에 도시된 펨토셀 기지국에 의해 이용자 단말에 서브넷 어드레스의 할당을 예시하는 메시지 순서도.
이제 펨토셀 기지국들을 포함하는 네트워크를 기술하고, 펨토셀 기지국에 부착된 이용자 단말에 서브넷 어드레스을 할당함에 있어 펨토셀 기지국 구조 및 기능을 더 상세하게 검토한다.
네트워크
도 3에 도시된 바와 같이, 인터넷(16) 및 IP를 포함하는 모바일 원격통신들을 위한 네트워크(12)에서, 일부 노드들이 이동한다. 예를 들면, 모바일 이용자 단말들은 IP 호스트들이다. 모바일 이용자 단말(18)을 흔히 이용자 단말 또는 이용자 장비(UE)로서 표기한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이용자 단말(UE)에 IP 데이터 접속을 제공하기 위해서, 3G 코어 네트워크(20)는 이용자 단말을 위한 고정된 접속 포인트(14)을 제공하고, 이어서 데이터그램들을 고정된 접속 포인트로부터 이용자 단말에 및 이로부터 전송된다. 3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP) 3세대(3G) 네트워크에서, 고정된 접속 포인트(14)는 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN)이고 GPRS는 일반 패킷 라디오 시스템을 지칭한다. 이 고정된 접속 포인트(4)은 도 3에 도시된 바와 같이 10.x.y.z와 같은 포맷의 IP 어드레스를 갖는다.
GGSN에 의해 제공되는 이 IP 어드레스는 네트워크 내 다른 노드들과의 통신들을 위해 이용자 단말(UE)에 의해 이용된다. 이용자 단말(UE)이 펨토셀 기지국("펨토")(22)을 통해 접속될 때, 펨토는 GGSN으로부터 확장하는 이동 터널의 종점이 되고, 이용자 단말(18)은 이것이 보내는 데이터그램들 내 발신지 어드레스로서 그리고 이것이 수신하는 데이터그램들 내 목적지 어드레스로서, 고정된 접속 포인트(14), 즉 GGSN의 IP 어드레스를 이용한다.
인터넷 프로토콜은 IP 어드레스들이 구조를 갖는 소위 계층3 프로토콜이다. 구체적으로, IP 어드레스들은 각각 0 내지 255 사이의 일련의 4개의 숫자들 형태이다.
도 3에 도시된 바와 같이, ADSL 라우터(28)에 접속되는 이를테면 랩톱(24), 프린터(26) 및 펨토(22)와 같은 디바이스들은 동일 IP 서브넷(30)에 속하는 IP 어드레스들을 갖는다. 디바이스들은 로컬 네트워크의 노드들로서 간주될 수 있다. 가정용 게이트웨이로서 작용하는 ADSL 라우터(28)는, IP 용어들로, 계층2 네트워크 기능을 제공한다. 동일 IP 서브넷(30)에 있다는 것은 디바이스들(24, 26, 28)이 이들 각각의 IP 어드레스들의 몇개의 최상위 숫자들을 공통으로 갖는다는 것을 의미한다. 도 3에 도시된 예에서, 이 IP 서브넷(30) 내 디바이스들은 모두가 192.168.0.x 포맷의 어드레스들을 갖는다. 이들 디바이스들은 공유된 계층2 네트워크 노드, 즉 ADSL 라우터를 통해 이들의 IP 서브넷 어드레스들을 이용하여 서로 직접 통신한다. 이들 어드레스들은 디바이스들의 계층2, 매체 액세스 제어(MAC) 인터페이스들에 직접 관계된다.
이 IP 서브넷에서, 최대 가용한 254개의 어드레스들로서, 192.68.0.1 내지 192.68.0.254가 있다. 가정용 게이트웨이(28)는 단독으로 이들 어드레스들 중 하나를 이용한다. 나머지는 이 예에서 가정용 IP 네트워크로서 간주될 수 있는 IP 서브넷(30) 내 각각의 디바이스들에 할당하는데 이용될 수 있다. 이들 어드레스들은 서로 유사하고 단일 "사설 IP" 어드레스 범위에 속한다. 이들 어드레스들은 자체에서만 의미가 있고, 따라서 IP 라우터(도시되지 않음)는 다른 곳에서 데이터그램들을 이러한 사설 IP 어드레스에 라우팅할 수 없다.
반대로, 다른 IP 서브넷 내 노드(도시되지 않음)로 전송될 데이터그램들은 ADSL 라우터(28)에 의해 목적지 노드를 향해 다른 계층2 네트워크 노드로 넘겨진다.
펨토셀 기지국은 때때로 로컬 IP 접속 포인트로서 작용한다.
이용시 GGSN(14)은 IP 접속 포인트로서 작용한다. 펨토셀 기지국(22)은 로컬 IP 접속 포인트로서도 작용한다. 이용자 단말(18)과 3G 코어 네트워크(20) 간에 시그널링은 펨토셀 기지국(22)을 통해 간다. 펨토셀은 로컬 IP 접속 포인트으로서 작용하기 위해서 시그널링 메시지들을 판독하고 맞게 조정한다.
따라서, 동작에서, 이용자 단말은 2개의 IP 접속 포인트들을 갖는다. 하나는 3G 코어 네트워크(20) 내 GGSN이다. 다른 하나는 펨토셀 기지국이다. 이들은 다소 상호 보완적 방식으로 이용된다. IP 접속 포인트가 GGSN에 확립될지라도, GGSN는 이용자 단말이 등록된 펨토셀 내에 이용자 단말이 있을 때 이용자 단말을 위한 접속 포인트으로서 이용되지 않는다. 대신에, 펨토셀은 펨토셀 기지국에 가능한 접속을 위해 펨토셀 기지국에 의해 등록된 이용자 단말이 펨토셀 커버리지 영역 내에 있을 때 이용자 단말을 위해 이용되는 IP 접속 포인트가다.
펨토셀 기지국 구조
도 4에 도시된 바와 같이, 펨토셀 기지국(22)은 비-액세스 계층(Non-Access Stratum)(NAS) 검출기(32), IP 어드레스 할당기(36), 이용자 단말을 위한 계층2 인터페이스(38), 및 계층2 브리지(40)을 포함하는 로컬 접속 포인트 제공기(32)를 포함한다. 또한, 펨토셀 기지국은 계층1 물리 인터페이스(42), 펨토 자신의 계층2 인터페이스(44) 및 라디오 주파수 인터페이스(46)를 포함한다.
NAS 검출기
NAS 검출기(32)는 코어 네트워크(2)에서 이용자 단말(18)과 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)(48)/GGSN(14) 간에 비-액세스 계층 시그널링을 모니터링한다. 이러한 모니터링을 스누핑(snooping)이라고도 한다. 이 NAS 시그널링은 이용자 단말(18)에 웹 브라우저와 같은 애플리케이션들에 의해 이용하기 위해 데이터 접속을 확립하기 위해 이용자 단말(18)에 의해 이용된다.
시그널링은 이용자가 접속하기를 원하는 IP 데이터 네트워크를 고정된 접속 포인트으로서 확인하기 위한 코드를 포함한다. 코드는 액세스 지점 이름(APN)이다. 펨토셀 기지국(22)은, APN을 포함하고 이것을 로컬 IP 서브넷에 액세스하기 위한 요청으로서 취급하는 데이터 접속 요청, 즉 활성화 PDP 콘텍스트 요청을 인식하게 구성된다. 펨토셀 기지국(22)은 이 가능한 접속을 위한 리소스들을 확보해 두며 요청을 3G 코어 네트워크(20)로 전달한다. 코어 네트워크(20)에서, SGSN(48)/GGSN(14)은 통상적인 인증 및 권한부여 체크들을 적용한다.
APN에서 명명된 IP 서브넷이 이용자 단말(18)이 액세스하는 것을 허락하는 IP 서브넷이라면, SGSN(48)/GGSN(14)은 요청을 수용한다. 펨토셀 기지국(22)은 이 수용을 검출하고 접속을 확립한다.
한편, 이용자 단말(18)이 APN에서 명명된 IP 서브넷에 액세스하는 것이 허락되지 않는다면, SGSN(48)/GGSN(14)은 요청을 거절한다. 펨토셀 기지국(22)은 이 거절을 검출하고 리소스들을 해제한다.
IP 어드레스 할당기
이것은 IP 서브넷 어드레스를 이용자 단말에 할당함으로써 이용자 단말을 위한 IP 서브넷 접속 포인트을 확립하는 펨토셀 기지국 내 모듈이다. 이 예에서, 이것은 동적 호스트 구성 프로토콜(DHCP)을 이용하여 행해진다.
실질적으로, IP 어드레스 할당기(36)는 DHCP 클라이언트로서 작용하고, 로컬 IP 서브넷(30)에서, DHCP 서버로서 작용하는 가정용 게이트웨이(28)로부터 IP 어드레스를 요청한다.
L2 인터페이스
로컬 IP 서브넷에 완전히 관여하기 위해서, 이용자 단말은 계층2에서 펨토셀 기지국에 인터페이스한다. 따라서, 펨토셀 기지국은 이용자 단말을 위해서, 이 예에서 계층2, 즉 이더넷 매체 액세스 제어(MAC) 기능의 인터페이스(38)를 포함한다.
펨토셀은 다수의 방법들로 이 인터페이스(38)를 관리한다:
- 인터페이스(38)에 MAC 어드레스를 제공하는 것;
- MAC 어드레스와 IP 어드레스 간에 매핑 기능을 제공하기 위해 어드레스 레졸루션 프로토콜(ARP)을 이용하는 것; 및
- 이용자 단말로부터 데이터그램들을 위한 계층2 프레임 어셈블리를 제공하는 것으로, 특히 이것은 이용자 단말이 데이터그램을 보내는 로컬 IP 서브넷 내에 노드들의 계층2 MAC 어드레스들을 제공하는 것을 포함하고, 특히, ARP은 목적지 IP 어드레스를 목적지 계층2 MAC 어드레스에 매핑하기 위해 이용된다.
- 이용자 단말로 가는 데이터그램들을 위한 계층2 디어셈블리(disassembly)를 제공하는 것; 및
- 계층3 IP 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터그램들을 계층2에 매핑하는 것.
계층2 브리지
펨토셀 기지국(22)이 로컬 IP 서브넷(30)에 대한 단일 계층1 물리 인터페이스(42)만을 갖기 때문에, 계층2 브리지(40)는 이용자 단말을 위해 펨토 내 유지관리되는 계층2 인터페이스(38)에, 그리고 로컬 IP 서브넷(30) 내 다른 노드들에 펨토셀 자신의 계층2 인터페이스(44)를 접속하기 위해 이용된다. 따라서, 펨토셀 기지국(22) 및 이용자 단말(18)은 계층1 물리 인터페이스(42)를 공유한다.
IP 서브넷 어드레스를 이용자 단말에 할당함에 있어서의 동작
도 5에 도시된 바와 같이, IP 어드레스들을 할당함에 있어 메시지 순서는 펨토셀 기지국에 접속된 이용자 단말에 로컬 IP 서브넷 어드레스를 할당하는 것을 포함한다.
먼저, 이용자 단말(18)은 활성화 PDP 콘텍스트 요청을 펨토(22) 및 가정용 게이트웨이(28)를 통해 SGSN(48)로 전달한다(단계(a)).
펨토는 요청을 검출하기 위해서 업링크 NAS 시그널링 메시지들을 스누핑한다(단계(b)). 요청은 로컬 IP 서브넷의 액세스 지점 이름을 포함한다.
펨토는 요청에 포함된 트랙잭션 식별자 및 네트워크 서비스 액세스 지점 식별자(NSAPI)를 기록하고, 요청을 SGSN(48)에 전달한다(단계(c)).
SGSN(48)는 이용자 단말의 가입을 확인하고, 적절한 액세스 지점 이름(APN) 접속 포인트을 선택하고 적절한 GGSN(14)을 선택한다. 이어서, SGSN는 정형화(formulate)하고 생성 PDP 콘텍스트 요청을 GGSN(14)로 전달한다(단계(e)).
GGSN(14)은 생성 PDP 콘텍스트 응답을 SGSN(48)로 전송함으로써 응답한다(단계(f)).
다음에, 펨토는, 이용자 단말을 위해, 계층2 인터페이스 인스턴스(38) 및 MAC 어드레스를 할당한다(단계(g)). MAC 어드레스는 지원되는 MAC 어드레스들의 펨토 자신의 계층2 인터페이스(44) 내 리스트에 추가된다.
다음에 펨토(22)와 가정용 게이트웨이(28) 간에 DHCP를 수반하는 일련의 메시지들에 의해서 펨토(22) 내 IP 어드레스 할당기(36)에 의해 이용자 단말(18)에 대해 로컬 IP 서브넷 내 IP 어드레스가 할당된다. 구체적으로, 펨토로부터 DHCP 발견 메시지가 DHCP 제공 메시지로 응신하는(단계(j)) 가정용 게이트웨이에 전송된다(단계(i)). 이어서, 펨토는 가정용 게이트웨이가 DHCP 수신확인(Acknowledge) 메시지로 응신하는 DHCP 요청 메시지를 전송한다(단계(j)).
이후로, 펨토는 로컬 IP 서브넷 내 이 IP 어드레스에 대한 요청들에 대해 이용자 단말에 할당된 대응하는 MAC 어드레스를 제공함으로써 응답한다.
이어서 라디오 액세스 베어러(Bearer), 즉 채널이 펨토(22)를 제어하는 SGSN(48)의 제어 하에 펨토(22)와 이용자 단말(18) 간에 셋업된다(단계(l)). SGSN(48)은 RAB 식별자 RAB_ID를 라디오 액세스 베어러에 할당한다. RAB_ID는 NSAPI이다.
이어서 SGSN(48)은 이용자 단말(18)에 대해 활성화 PDP 콘텍스트 수용 메시지를 펨토에 돌려보낸다(단계(m)).
펨토는 이 수용 메시지를 이전에 기록된 트랙잭션 식별자를 이용하여 대응하는 PDP 콘텍스트 요청과 대조한다. 이에 따라 이 수용 메시지는 펨토에 의해 확인되고 이어서 펨토는 GGSN(14)에 의해 제공된 PDP IP 어드레스(이 어드레스는 이 예에서 10.11.12.13이다)를 펨토에 의해 제공되는 로컬 IP 서브넷 어드레스(이 예에서 192.168.0.6)로 대체한다(단계(n)). 그런데, 수용 메시지에 포함된 다른 PDP 프로토콜 설정들도 펨토, 특히 IP 어드레스들을 도메인 이름들에 매핑하는 GGSN 밖에 서버 (도시되지 않음)의 식별자로 대체된다.
이어서 수용 메시지가 이용자 단말(18)에 전송된다(단계(o)).
결국, 이용자 단말은 이용자 단말이 현재 로컬 IP 서브넷 어드레스를 갖고 있기 때문에 IP 트래픽을 로컬 IP 서브넷 내 다른 노드들과 교환한다(단계(p)). 이 트래픽은 펨토(22) 및 가정용 게이트웨이(28)를 통해서 전송된다(단계(q)). 예를 들면, 이용자 단말은 로컬 IP 서브넷 상에 가정 내 로컬 디바이스로부터 스트리밍되는 디지털 음악 데이터를 청취하거나 로컬 IP 서브넷 상에 프린터에 이메일들을 프린트할 수 있다. 트래픽은 유니캐스트, 멀티캐스트, 또는 브로드캐스트 트래픽 중 어느 것이다.
이 라디오 베어러 상에 이용자 트래픽은 로컬 IP 서브넷 내에서 보내지기 때문에, SGSN 및 GGSN로의 이동 터널이 활성된 상태로 유지하기 위해서 특별한 "활성상태 유지" 데이터가 주기적으로 전송된다(단계(r)). 구체적으로 ICMP 에코 요청들이 연관된 라디오 액세스 베어러를 통해 GGSN을 지나 서버(도시되지 않음)에 전송된다.
이 예는 구체적으로 데이터 서비스에 관한 것이다. 이 예에서, 음성 호 서비스들은 영향을 받지 않는다.
일반
위에 예는 3GPP 3G 네트워크에 관한 것으로, 그러나 이외 어떤 다른 실시예들은 2G, 4G, 롱 텀 에볼루션(LTE), WiMax 또는 다른 유형들의 무선 원격통신들 네트워크들에 관계될 수 있다.
본 발명은 이의 필수적 특징들 내에서 다른 구체적 형태들로 실시될 수 있다. 기술된 실시예들은 모든 면들에서 제약으로서가 아니라 예시로서만 고찰되기 위한 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 전술한 설명에 의해서가 아니라 첨부된 청구항들에 의해 표시된다. 청구항들의 의미 및 등가 범위 내에 오는 모든 변경들은 이들의 범위 내에 포함된다.
당업자는 여러 위에 기술된 방법들의 단계들은 프로그램된 컴퓨터들에 의해 실행될 수 있음을 쉽게 인실할 것이다. 일부 실시예들은 프로그램 저장 디바이스들, 예를 들면, 머신 또는 컴퓨터 판독가능하고 명령들의 기계-실행가능한 또는 컴퓨터-실행가능한 프로그램들을 엔코딩하는 디지털 데이터 저장 매체에 관계된 것이고, 명령들은 위에 기술된 방법들의 일부 또는 모든 단계들을 실행한다. 프로그램 저장 디바이스들은, 예를 들면, 디지털 메모리들, 자기 디스크들 및 자기 테이프들과 같은 자기 저장 매체, 하드 드라이브들, 또는 선택적으로 판독가능 디지털 데이터 저장 매체일 수 있다. 일부 실시예들은 위에 기술된 방법들의 단계들을 실행하게 프로그램된 컴퓨터들을 수반한다.
18: 모바일 이용자 단말 20: 3G 코어 네트워크
22: 펨토셀 기지국 28: ADSL 라우터
30: IP 서브넷 32: NAS 검출기
36: IP 어드레스 할당기

Claims (13)

  1. 복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속되는 로컬 네트워크에 있어서,
    상기 네트워크는 상기 디바이스들 각각이 대응하는 IP 서브넷 어드레스를 갖는 로컬 IP 서브넷로서 구성되고, 상기 디바이스들 중 하나는 펨토셀 기지국이고, 상기 펨토셀 기지국에 접속된 이용자 단말에는 상기 로컬 네트워크 내 상기 디바이스들 중 다른 것과 통신들을 개시할 수 있기 위해서 IP 서브넷 어드레스가 할당되는, 복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속되는 로컬 네트워크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스들 각각이 접속되는 로컬 게이트웨이를 추가로 포함하고, 상기 게이트웨이는 상기 인터넷에 접속되는, 복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속되는 로컬 네트워크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    이용되고 있는 상기 펨토셀 기지국은 상기 로컬 게이트웨이로부터 상기 이용자 단말을 위한 상기 IP 서브넷 어드레스를 얻는, 복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속되는 로컬 네트워크법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펨토셀 기지국은 상기 인터넷을 통해 전달하기 위해 상기 이용자 단말로부터의 메시지들에서 활성화 패킷 데이터 프로토콜 요청을 검출하고,
    상기 요청의 검출은 상기 펨토셀 기지국이 상기 이용자 단말을 위한 IP 서브넷 어드레스를 요청하게 하는, 복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속되는 로컬 네트워크.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펨토셀 기지국은 동적 호스트 구성 프로토콜(DHCP) 클라이언트가 DHCP 서버인 상기 게이트웨이와 통신함에 의해 상기 어드레스를 얻는, 복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속되는 로컬 네트워크.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 패킷들을 전달하기 위해서, 상기 펨토셀 기지국은 상기 이용자 단말의 매체 액세스 제어(MAC) 어드레스를 제공함으로써 상기 이용자 단말의 상기 로컬 IP 어드레스에 대한 요청들에 응답하는, 복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속되는 로컬 네트워크.
  7. 인터넷을 통해 원격통신 코어 네트워크에 접속되는 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 로컬 네트워크에 있어서,
    상기 이용자 단말이 상기 로컬 네트워크 내에서 통신하고 있는 동안 상기 코어 네트워크에 대해 상기 세션을 활성된 상태로 유지하기 위해서 상기 이용자 단말과의 세션에 대해 상기 펨토셀 기지국과 상기 코어 네트워크 간에 데이터가 주기적으로 전송되는, 로컬 네트워크.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 로컬 네트워크에 있어서,
    상기 펨토셀은 상기 인터넷으로부터 상기 이용자 단말로의 메시지들에서 활성화 패킷 데이터 프로토콜 수용 메시지를 검출하고, 상기 이용자 단말을 위한 상기 로컬 IP 서브넷 어드레스로 상기 IP 어드레스를 대체함으로써 이 메시지를 수정하고, 상기 수정된 메시지를 상기 이용자 단말에 전달하는, 로컬 네트워크.
  9. 제 1 항에 따른 로컬 네트워크에 있어서,
    상기 펨토셀 기지국에 접속된 상기 이용자 단말에는, 상기 이용자 단말이 등록된 상기 펨토셀 기지국의 상기 펨토셀 내에 상기 이용자 단말이 있는 것으로서 결정되었을 때 상기 IP 서브넷 어드레스가 할당되는, 로컬 네트워크.
  10. 복수의 디바이스들을 포함하고 인터넷에 접속된 로컬 네트워크에서 IP 서브넷 어드레스를 할당하는 방법으로서, 상기 디바이스들 중 하나는 펨토셀 기지국인, 상기 방법에 있어서,
    상기 디바이스들 각각 대응하는 IP 서브넷 어드레스를 갖는 로컬 IP 서브넷로서 상기 네트워크를 구성하는 단계, 및
    상기 이용자 단말이 상기 로컬 네트워크 내 상기 디바이스들 중 다른 것과의 통신을 개시할 수 있게 하기 위해서 상기 펨토셀 기지국에 접속되는 이용자 단말에 IP 서브넷 어드레스를 할당하는 단계를 포함하는, IP 서브넷 어드레스를 할당하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 펨토셀 기지국은 상기 인터넷을 통해 전달하기 위해 상기 이용자 단말로부터의 메시지들에서 활성화 패킷 데이터 프로토콜 요청을 검출하고, 결국 상기 이용자 단말을 위한 IP 서브넷 어드레스를 요청하는, IP 서브넷 어드레스를 할당하는 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 로컬 네트워크는 상기 인터넷을 통해 원격통신 코어 네트워크에 접속되고, 상기 이용자 단말이 상기 로컬 네트워크 내에서 통신하고 있는 동안 상기 코어 네트워크에 대해 상기 세션을 활성된 상태로 유지하기 위해서 상기 이용자 단말과의 세션에 대해 상기 펨토셀 기지국과 상기 코어 네트워크 간에 데이터가 주기적으로 전송되는, IP 서브넷 어드레스를 할당하는 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펨토셀은 상기 인터넷으로부터 상기 이용자 단말로의 메시지들에서 활성화 패킷 데이터 프로토콜 수용 메시지를 검출하고, 상기 이용자 단말을 위한 상기 로컬 IP 서브넷 어드레스로 상기 IP 어드레스를 대체함으로써 상기 메시지를 수정하고, 상기 수정된 메시지를 상기 이용자 단말에 전달하는, IP 서브넷 어드레스를 할당하는 방법.
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