한국전자통신연구원 2015 Electronics and Telecommunications Trends

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2 Ⅰ. 서론소셜네트워킹, 미디어공유, 태블릿같은공유공간에서혁신적인애플리케이션 (Innovative applications) 들은거대한데이터양을사용하게된다. 모바일 IP 데이터의급격한증가는네트워크의폭주를야기하게된다. 시스코가 년시스코비주얼네트워킹인덱스글로벌모바일데이터트래픽전망보고서를통해전세계모바일데이터트래픽이향후 4년간약 11배증가해 2018 년에는연평균 190엑사바이트에달할것이라고밝혔다 [1]. 모바일트래픽의증대는개인단말기, M2M 등모바일인터넷연결수가꾸준히증가해 2018 년에는전세계인구수의 1.4 배에달하는 100 억을넘어설것이기때문으로분석됐다. 모바일데이터사용량의급격한증가는셀룰러네트워크의용량한계치에거의도달한상황에서운용되는오버로드문제점을야기하며이를해결하기위해서네트워크사업자들은꾸준히아이디어와방법을찾고있다. 여러가지방안중의하나가특정룰이나조건에기반을둔사용자의일부데이터의지능적인 redirected 를활용하는데이터오프로딩기술기법이며이는오버로딩을극복하고성능을개선하는효과를가져온다. 셀룰러망에서데이터오프로딩은처음에는모호한측면이있었다. 대부분의경우에타깃네트워크가다른프로토콜을사용하는 Wireless Fidelity(WiFi) 네트워크 (IEEE 계열의프로토콜을사용 ) 를이용하기때문에오프로딩은 3rd Generation Partnership Project (3GPP) 에접속하기위해서복잡도가높아지는등의많은제약사항이있었지만이를해결하고자 3GPP Rel. 8 에서는매크로셀과유사한개념의펨토셀을공식적으로정의하였다 [2]. 데이터오프로딩은 2가지중요한관점에서 3GPP LTE-A(3GPP Rel. 10) 와관련이있다. 즉, 3GPP LTE-A 는 3GPP Rel. 8이나 Rel. 9보다데이터전송률이높기때문에 Evolved Packet Core(EPC) 의데이터용량수요가잠재적으로증대될것이다. 3GPP Rel. 10에서는 Local IP Access(LIPA), Selected IP Traffic Offload(SIPTO), IP Flow Mobility(IFOM) 기법에대해서작업을하고있다. 3GPP 에서 LIPA 와 SIPTO 는 LIPA_SIPTO 워크아이템에서다루어지고있고 IFOM 은 Multi Access PDN Connectivity and IP Flow Mobility(MAPIN) WI에서다루어지고있다. LIPA 는 residential/enterprise IP네트워크용으로실내펨토셀과피코셀에유용한반면 SIPTO 는펨토셀과 macrocell 을설정할때인터넷액세스망에유용한기술이다. 본고에서는 3GPP Rel. 10 규격에정의된 Long Term Evolution(LTE) 네트워크의 LIPA 와 SIPTO 에대해서상세하게기술하고네트워크구조와네트워크요소들에미치는영향등의 LIPA 와 SIPTO 기술의특징에대해서살펴보고자하며, 특히 LIPA 와 SIPTO 기술이 3GPP 규격의여러버전에광범위하게기술되어있으나본고에서는주로 Rel. 10과 Rel. 11 그리고그이후의관점에서다루고 LIPA 와 SIPTO 구현시고려해야하는이슈에대해서기술한다. II. 데이터오프로딩기술 1. 오프로딩기술개요본절에서는효율적인오프로딩을수행하기위해 LIPA, SIPTO 그리고 IFOM의 3가지유형의오프로딩기술에대해서정의하였다 [3][4]. 여기서는이 3가지기술에대한각각의특징에대해서살펴본다. LIPA 는 ( 그림 1) 처럼 Home enodeb(henb) 에연결된사용자를매크로셀을경유하지않고동일한 HeNB 에연결된로컬네트워크로데이터를전달하는방법이다. 또한, LIPA 는사용자를로컬네트워크에연결된임의의외부네트워크로연결하는기능을한다. 등록과 Packet Data Network(PDN) 설정시그널링등은사용자가선택한 Public Landline and Mobile Network(PLMN) 에서이루어진다. LIPA 는 HeNB 에서가능하고매크로셀에서는 최성구외 / 3GPP 데이터오프로딩기술 141

서비 이루어진다. LIPA는 3GPP Rel. 9에서 도입되었으며 스를 받을 수 있다. Rel. 10과 Rel. 11에서 계속 워킹활동이 진행되고 있다.

conferencing unit와 인터넷에 을 갖게 하는 방법이다[5].

으로 보다 많은 전송이 이루어지는 문제점이 있으며 SIPTO는 (그림 2)와 같이 시스템 부하를 줄이기 위하 3GPP Rel. 10에서 도입되었다.

타깃 망은 셀룰러 망에서 사 항에서 WiFi 통신환경 내에서 선물코너를 지나가고 있 용자에 보다 가까운 HeNB나 다른 게이트웨이가 될 수 을 때 사용자가 WiFi를 발견하고 WiFi를 통해서 먼저 설 있다.

3 불가능하다. 트래픽 오프로드는 Access Point Net- 여 선택하여 오프로딩 함으로써 잠재적인 네트워크의 오 work(apn)과 Closed Subscriber Group(CSG) 단위로 버로드를 피할 수 있으며 사용자는 보다 고품질의 서비 이루어진다. LIPA는 3GPP Rel. 9에서 도입되었으며 스를 받을 수 있다. Rel. 10과 Rel. 11에서 계속 워킹활동이 진행되고 있다. IFOM은 (그림 3)처럼 사용자가 동일한 PDN에서 용도로는 IP기반 무선 네트워크에 Laptops, Tablets, 3GPP 네트워크와 WiFi 네트워크에 동시에 데이터 세션 printers, Servers, Video conferencing unit와 인터넷에 을 갖게 하는 방법이다[5]. 시나리오에 따라서 사용자는 IP기반의 전화가 연결되었을 때 네트워크는 이들을 모두 오프로딩을 원활하게 하기 위해 데이터 세션을 추가하거 연결하기 위해서 셀 게이트웨이와 Private 게이트웨이를 나 삭제할 수 있다. 데이터 오프로드가 LIPA나 SIPTO에 사용하여 구축할 수 있다. 사용자가 Laptop으로부터 출 비해 많이 전송할 수 있지만 오프로드 데이터는 사용자 력하기를 원한다면 LIPA는 내부적으로 출력을 요청하는 중심으로 이루어지거나 Radio Access Network(RAN)측 라우팅을 할 수 있다. 으로 보다 많은 전송이 이루어지는 문제점이 있으며 SIPTO는 (그림 2)와 같이 시스템 부하를 줄이기 위하 3GPP Rel. 10에서 도입되었다. 여 HeNB나 셀룰러 망의 IP트래픽 점유율을 local 망으 용도로는 LTE 망에서 IMS서비스를 받는 사용자가 공 로 오프로드하는 방법이다. 타깃 망은 셀룰러 망에서 사 항에서 WiFi 통신환경 내에서 선물코너를 지나가고 있 용자에 보다 가까운 HeNB나 다른 게이트웨이가 될 수 을 때 사용자가 WiFi를 발견하고 WiFi를 통해서 먼저 설 있다. SIPTO는 일반적으로 사용자의 이동에 의해서 발 정하고 데이터를 전송한다[6]. 이것을 유지하는 동안에 생되지만 트래픽의 집중과 또는 망의 운용규정(Rule)에 따 도 LTE를 통한 IMS 서비스를 계속 유지하게 될 경우에 라서 발생된다. SIPTO는 3GPP Rel. 10에서 도입되었다. 사용된다. LIPA는 Private 망에서만 가능하지만 SIPTO 용도로는 공연장에서 망 운용자는 공연장에서 발생하 는 Private뿐만 아니라 매크로 망에서 적용할 수 있다. 는 모든 트래픽을 로컬 게이트웨이로 오프로드하기 위하 3GPP는 Breakout 관점에서 크게 2가지 Architecture 유 형으로 구분한다. LIPA/SIPTO 관점에서 Breakout은 데 이터 오프로딩이 발생하는 지점을 의미하며 Breakout은 Private 망이 될 수도 있으며 또한 (at/above RAN) RAN 이나 RAN상위단이 될 수 있다. IFOM은 전혀 다른 Architecture를 가지고 있으며 사 용자로부터 서로 다른 병렬연결을 통해 분리되어 있어서 IFOM에는 Breakout 지점이 존재하지 않는 특징이 있다. 142 전자통신동향분석 제30권 제4호 2015년 8월

4 2. 기술별요구사항가. LIPA 기술요구사항 3GPP 에는다음과같은 Key 요구사항이정의되어있다 [3][4]. ( 그림 2) 처럼 LIPA 데이터플로우는 Private 망을반드시거쳐야하며연동된셀룰러망요소들을경유하면안된다. 데이터경로는 Private 망의다른장치에서종료되거나또는공중인터넷 (Private 망이연결된경우 ) 장치에서종료되어야한다. 사용자는동시에 Private 망과 Public 망에동시에연결할수있어야한다. 액세스제어는사용자정보, Dedicated APN/through User Equipment(UE) signaling, Network configured enable/ disable, Proprietary solution 과같은선택사항에의해서수행되어야한다. Local GateWay(L-GW) 는논리적으로 HeNB에존재하며 Private 망에연결되고 SGi 인터페이스를통해서 Public 네트워크에연결된다. 또한, S5를통해서 Serving Gateway(S-GW) 에연결된다. 주요기능은사용자의 IP할당, Direct Tunnel with HeNB 그리고 Packet filtering 기능을한다. LIPA 연결은기존 3GPP 기능으로이루어지고 LIPA Data Folw 는 Separate 된 APN, Quality of Service(QoS) 등에따라서다르게처리된다. Home Subscriber Server(HSS) 는 LIPA 정보를포함하기위해 APN 에서 CSG ID별 LIPA 접근여부정보, 로밍시사용자접근할수있는 LIPA 의 PLMN 리스트정보, LIPA 가 APN 에 dedicated 접속 /prohibited/conditional 접속여부정보그리고로컬 APN 에대한 QoS marking/treatment 가 local LAN 망에매핑가능여부정보가포함되어있다. 나. SIPTO 기술요구사항 SIPTO 는 Macro 와펨토셀 (HeNB) 에대해서적용되며이들에대한공통적인 UserCase 요구사항과각각의요구사항에대해서살펴보면 SIPTO 기능 ( 특정 UE/APN Combination 에대해서 ) 은여러가지메커니즘을통해서다이나믹하게조정가능하게된다. 즉, 모바일운용자, HeNB 운용자그리고사용자요소들에따라서다이나믹하게동작하게된다. 즉, SIPTO 는 User 의의지와무관하게작동되어야하고 SIPTO 를통한오프로딩은네트워크운용자의 Security 메커니즘을구성하지않는다. 또한, macro 내에서또는 macro 와 micro 네트워크간의이동시에 IP플로우의서비스연속성지원은기존의 3GPP 절차에따라서수행된다. 그리고 SIPTO 는사용자로밍시에도지원되어야하며이를위해서는 HSS 로부터 SIPTO 관련정보가 Home PLMN(HPLMN) 과 Visited PLMN(VPLMN) 사이에교환되어야한다. SIPTO Macro 네트워크에서의 SIPTO 역할은선택한 PS 트래픽을 Directed IP네트워크로오프로드하는것이다. 즉, 어떤데이터플로우가오프로딩없이계속해서서비스가제공되는동안에오프로딩이제공되어야한다는것이다. 다시말하면기존서비스중에오프로딩이동시에발생한다는것이다. SIPTO 펨토에서의오프로드데이터트래픽은 macro 셀룰러네트워크를거치지않고전송되어야한다. SIPTO macro 구조에서 SIPTO 의기본개념은 S- GW와 PDN GateWay(P-GW) 조합을토플로지상으로 / 지정학적으로무선네트워크나 Mobile Management Entity(MME) 에더가까운곳에서데이터를오프로드하는것이다. 구조와관련된몇몇이슈로는 HSS 는 SIPTO 가지원되는 IMSI 에대한 APN 리스트를갖고있어야한다. 다. IFOM 기술요구사항 IFOM 은 Dual Stack Mobile IP(DSMIP)v6 프로토콜에기반하고있으며 3GPP 와 non 3GPP 간의오프로딩에사용된다. PDN 연결에서특정데이터플로우에대한 3GPP 와 Wireless Local Area Network(WLAN) 액세스네트워크사이의데이터트래픽의선택적인오프로드를지원하고 3GPP 와 WLAN 액세스기반의데이터플로우도동시에제공할수있어야한다. 그리고데이터세션을 최성구외 / 3GPP 데이터오프로딩기술 143

seamless 하게처리하기위해 Evolved Packet System(EPS) 와 WLAN 사이에핸드오버를지원해야하며 IFOM 형상은 Access Network Discovery and Selection Function(ANDSF) 같은메커니즘을사용하거나 Static 또는 Preconfigured 방식을사용하여네트워크운용자에의해서지원되어야한다.

5 seamless 하게처리하기위해 Evolved Packet System(EPS) 와 WLAN 사이에핸드오버를지원해야하며 IFOM 형상은 Access Network Discovery and Selection Function(ANDSF) 같은메커니즘을사용하거나 Static 또는 Preconfigured 방식을사용하여네트워크운용자에의해서지원되어야한다. Configuration 은 APN/ Data flow 레벨에서가능해야한다. CDMA, WiMAX, WLAN 같은 non 3GPP Access 관점에서 EPC 는 non 3GPP 액세스네트워크와인터페이스역할을한다. 3GPP 규격에 EPC 와연동되는 non-3gpp 규격을 Trusted 와 non-trusted 으로구분하여정의하였다 [7]. Trusted 액세스네트워크는 P-GW 에직접연결되는반면 nontrusted 액세스네트워크는 epdg(evolved Packet Data Gateway) 을통해서 P-GW 와연결되어추가로 Security 와 Authentication 을수행하여야한다. DSMIPv6 는 IETF 프로토콜에 3GPP 와 non-3gpp 네트워크간에 mobility 를관리하기위해정의하였다 [8]. 3GPP 네트워크상의어떤연결도홈링크와 non-3gpp 의 foreign 링크가있으며홈링크에서의사용자의 IP주소를 Home of Address(HoA) 라고하고 foreign 링크에서의사용자주소를 Care of Address(CoA) 라고한다. 서로다른 CoAs 를관리하고데이터를올바르게라우팅하기위해 Home Agent( 일반적으로 P-GW) 는 binding 과라우팅필터개념을사용하고 DSMIPv6 에서 mobility 는 PDN 연결레벨에서이루어져야한다. IFOM 은보다상당한수준의데이터플로우를처리하는것으로동일한 PDN 연결에포함된선택된데이터플로우는다른유형의액세스망으로오프로드가될수가있으며이들은동시에병행하여이루어져야한다. 대로고유한 UseCase 를가진다. 여기서는특히 Evolved Universal Terrestrial(E-UTRAN)-HeNB 구조에서여러네트워크요소들에미칠영향에대해서기술한다. 비록 3GPP Rel.10 에서네트워크구조를제시하였지만, 여전히 LIPA 와 SIPTO 에대해서는연구중이고 LIPA, SIPTO 기술에대한트래픽오프로딩에대해서는 2가지유형의관점에서 Breakout 구조를제안하였다. 1. LIPA collocated L-GW 우선, residential/enterprise IP망 에 breakout 을갖는구조를살펴보면코어네트워크가바이패스되고사용자트래픽이 residential/enterprise IP network 에위치하는 L-GW 를통해서라우팅된다. 이런구조는 LIPA 와일부펨토셀 SIPTO 시나리오를커버한다. 그리고 at or above Radio Access Network(RAN) 에 breakout 을갖는구조에서는코어네트워크에분기점이있으며 Serving GPRS Support Node(SGSN) 같은네트워크노드중하나를바이패스하여데이터경로의홀 (Hole) 수를줄이거나가급적사용자측에가까운게이트웨이조합 (S-GW, P-GW) 을선택하여최적의데이터경로를선택함으로써서비스품질이개선된다. 이들구조는매크로와일부펨토셀에대한 SIPTO 시나리오를커버한다. L-GW 가 HeNB 에위치하는 LIPA 구조를 ( 그림 4) 에나타냈으며 3GPP 는 HeNB 와 L-GW 를갖는 HeNB 기반의 LIPA 를정의하였다. 여기서는 LIPA 토플로지를구성하는노드들 III. LIPA/SIPTO 기술및 UseCase 본절에서는 LIPA 와 SIPTO 의특징과각각의기술에대한 UseCase 에대해서언급한다. 둘다 IP트래픽의오프로딩을제공하고비슷해보이지만각각의기술은나름 144 전자통신동향분석제 30 권제 4 호 2015 년 8 월

의 기능과 메시지 플로우에 대해서 기술한다. HeNB 서 S-GW는 기존기능에서 추가적으로 L-GW로부터 브시스템은 S-GW와는 L-S5 인터페이스를 가지며 dummy패킷을 수신하면 MME로 페이징 트리거 및 L- Local IP네트워크와는 SGi 인터페이스를 가진다. L-S5 GW와의 L-S5 인터페이스 관리기능을 수행해야 한다.

6 의 기능과 메시지 플로우에 대해서 기술한다. HeNB 서 S-GW는 기존기능에서 추가적으로 L-GW로부터 브시스템은 S-GW와는 L-S5 인터페이스를 가지며 dummy패킷을 수신하면 MME로 페이징 트리거 및 L- Local IP네트워크와는 SGi 인터페이스를 가진다. L-S5 GW와의 L-S5 인터페이스 관리기능을 수행해야 한다. 인터페이스는 GPRS Tunneling Protocol-Control plane (GTP-C) 프로토콜 처리하는 인터페이스이다. 이 인터 2. SIPTO above RAN 페이스는 S5 인터페이스에서 정의된 리스트로부터 일부 (그림 5)는 SIPTO에 대해서 매크로 네트워크와 HeNB 제한적인 절차를 지원한다. SGi 인터페이스는 L-GW와 서브시스템 각각에 대해서 보여주며 여기서 Breakout은 Local IP망 사이에 존재하는 인터페이스로써 외부 IP망 above RAN이다. GW 조합(S-GW/P-GW) 선택은 사용 관점에서 보면 L-GW는 일반적인 IP라우터로 보인다. 자관점에서 최단경로를 선택하기 위해 토플로지 상으로 현재 기존의 HeNB에 비해서 LIPA의 추가적인 기능은 가까운 것으로 선택된다. L-GW의 IP주소 할당과 L-S5 Internet Protocol 이 절에서는 (그림 5)에서 매크로와 펨토셀에 대해서 Security(IPSEC) 터널 설정, L-GW의 IP주소를 MME로 동시에 네트워크 노드에 영향을 미치는 것에 대해서 살 전달하고 오프로드 트래픽에 대한 HeNB와 L-GW사이 펴 본다[12]. HeNB에는 아무런 영향이 없으며 HSS는 의 내부 Direct User Plane 경로관리, Release of LIPA 사용자 데이터를 저장하고 있다. HPLMN에서 APN별 bearers before Handout 기능들이 있다. 또한, L-GW는 로, 그리고 사용자별로 오프로드가 허용되어있는지 금지 P-GW의 서브셋 기능으로는 사용자 IP주소 할당, SGI 되어있는지 정보를 저장하고 있다. 유사하게 각 VPLMN 인터페이스 지원, L-S5 인터페이스 지원, HeNB와 에서도 로밍 동의를 위해서 사용자 정보를 저장하고 있다. residential/corporate IP망 사이의 DL and UL 데이터 사용자에 토플로지 상으로 가까운 최적의 GW 조합 전송기능, 페이징 트리거 기능, QoS 강화기능, Lawful (S-GW/P-GW)을 선택하며 HSS로부터 받은 사용자 정 Interception(LI), 과금 기능들을 지원해야 한다[10][11]. 보를 활용하여 사용자별/APN별 SIPTO 허용 또는 금지 HSS는 LIPA 서비스 요청이 오면 가능한 LIPA APN에 한다. 또한, 사용자의 접근관점에서 S-GW와 P-GW 선 대한 CSG로 사용자 인증을 관리한다. 사용자에 대한 정 택하는 기능을 갖는다. 또한, 사용자에게 SIPTO 사용이 보는 HPLMN뿐만 아니라 VPLMN에서 관리되고 있다. 허용되고 나중에 사용자가 SIPTO 연결을 요청했을 때 MME는 기존 기능에서 추가적으로 CSG에서 LIPA서 GW 재설정을 방지하기 위한 SIPTO 정책을 사용하여 비스를 요구하는 사용자 인증에 대한 검증을 수행하고 non-sipto에 대한 연결을 위한 GW선택이 역시 수행 L-GW의 IP주소를 S-GW로 전달한다. HeNB와 L-GW 사이의 Direct User Plane 관리를 위하여 초기 컨텍스트 설정절차나 Enhanced Radio Access Bearer(E-RAB)설 정절차에서 Correlation ID(HeNB에 대한 L-GW S5 PGW Tunnel Identifier(TEID))를 전달, LIPA PDN연결 이 S1기반 핸드오버 준비과정에서 해제되었는지 확인 및 등록된 사용자의 HeNB서브 시스템 영역을 벗어남으 로써 무선 연결없는 LIPA PDN 연결에 대해서 해제기능 을 수행해야 한다. 최성구 외 / 3GPP 데이터 오프로딩 기술 145

7 된다. MME는 사용자 이동에 따른 GW 재설정에 대한 판단을 한다. 사용자 이동은 같은 APN의 연결에 대해 reactivate 를 요청함으로써 SIPTO 베어러의 해제를 내 포하지만 사용자에 가장 가까운 새로운 접근관점에서 GW를 활용하게 된다. 마지막으로 사용자가 S-GW의 커버러지를 벗어나게 되면, MME는 P-GW의 변경이 필 요한지 여부에 따라서 처리하게 된다. 만약에 변경이 필 요하면, SIPTO PDN 연결에 대해서 해제 후 재설정 요 구 를 수행하거나 사용자의 베어러의 일부 또는 전부 해 제 되었는지 여부에 따라서 절차를 수행한다. MME는 이러한 절차들을 활용하여 SIPTO 세션들의 이동성과 세 션 연속성을 보장하게 된다. 3. Call Flows for Data Offloading LIPA 기술이 적용됨으로써 추가적으로 영향을 주는 주 요 이슈와 각 노드별 주고받는 주요 Information Ele- 본 절에서는 데이터 오프로딩 기술 관련하여 메시지 플로우에 대해서 살펴본다. 다만, 현재 3GPP에서 LIPA 기술에 대한 표준화가 진행되고 있어서 우선 LIPA 기술 에 대해서 메시지 플로우를 살펴보고 기존 절차대비 ment(ie)s에 대해서 살펴본다[13]. (그림 6)과 같은 UE requested PDN 설정절차에서 주 요 이슈는 절차 3, 절차 4에서 사용되는 S5 PGW TEID 가 HeNB의 내부 User path 관리를 위해서 Correlation ID로써 교환된다. 그리고 절차 14와 15에서는 L-GW와 HeNB사이에 오프로딩을 위한 UL/DL터널링이 실제적 으로 설정된다. (그림 7)과 같은 S1 해제절차에서 주요 이슈는 절차 4 즉, HeNB에서 L-GW로 사용자가 해제되었다고 통보하 146 전자통신동향분석 제30권 제4호 2015년 8월

8 는과정과 L-GW 가페이징과정에서 S5를 enable 하는절차를제외하고는아무런영향이없다. ( 그림 8) 과같은사용자 triggered service request 절차에서 RRC 연결모드에서 LIPA PDN 연결이 activated 되어있을때 MME는 S1AP 메시지에서 Setup 된 E-RABs 리스트에각각의 E-RAB 에대한 S5 PGW TEID 를포함하고있다. ( 그림 9) 와같은네트워크 triggered service request 절차에서주요이슈절차들은다음과같다. 절차 1에서는 L-GW 에도착하는 DL 패킷은 L-GW 에버퍼링되며절차 2에서는 L-GW 는페이징을트리거하기위하여 dummy 패킷을 S-GW 로전달한다. 그리고절차 3에서는일단 UE-triggered service request 절차에따라서 LIPA PDN 연결설정완료되면 S-GW 는 S1-U 로패킷을포워딩한다. Dummy 패킷은절차 7a에서 HeNB 에의해서인터셉트되어버려지게된다. 이와동시에절차 7b에서 L-GW 에버퍼링된 DL 데이터는 Direct 경로로간다. IV. 데이터오프로딩기술동향 1. 표준기술동향 3GPP SA2 그룹에서표준화가진행되고있으며 LIPA Mobility and SIPTO at the Local Network(LIMONET) 은 2010 년 11월부터표준화논의가시작되었으며현재는 Rel.12 버전까지진행되고있다 [4]. LIMONET 은 Rel.10 의 Work Item 인 LIPA-SIPTO 의확장된 Work Item 이라고할수있다. Rel. 10 LIPA 에서는 HeNB 를통해접속된단말의데이터트래픽이이동통신사업자망인코어망으로전달되지않고직접 L-GW 를통해집안의다른기기들또는기업망으로전달될수있도록정의하여 HeNB 에 L-GW 가합쳐져있는아키텍처를정의하였다. LIMONET 은일종의기술보고서문서인 Technical Report 를작성하고있는데로컬네트워크이동성및이동에따른 SIPTO 세션연속성시나리오와아키텍처요구사항이정의되어있고, 이러한요구사항을만족시키기위한주요이슈들과솔루션인아키텍처, L-GW 선택및어드레싱, LIPA 이동성지역발견, LIPA 비활성화, 로컬네트워크에서의 SIPTO 에대해정의되어있다. 로컬네트워크의 SIPTO 에경우, 로컬네트워크에서의 SIPTO 시나리오, 로컬네트워크에서 APN 당 SIPTO 솔루션, 로컬네트워크에서 SIPTO 를위한 LIPA 허가등이채택되어반영되었다. LIPA 와 SIPTO 관련작업들이 3GPP Rel. 10, 11, 그이후버전에언급되어있으며 Rel. 10은 collocated L-GW 의 LIPA 에대한표준을정의하였다. 매크로와팸토셀에대한 RAN 상의 breakout 을갖는 SIPTO 에대한지원언급은 Rel. 10의 4.2 절에언급되어있지만팸토셀환경에서 residential/corporate IP네트워크상의분기점을갖는 SIPTO 지원에관한언급은 Rel. 10 에서제외되어있다. Rel. 11의 Work 와 Study Items 에서는 Rel. 11은 HeNB 간의 LIPA mobility 를지원하게되었으며 multiple LIPA PDN 을동시에연결하는것을지원하게되었다. Rel. 11은 Local 네트워크에서이동성을포함한 SIPTO 를지원하게되며사용자가로컬네트워크에서매크로네트워크사이로이동할때 SIPTO 데이타세션에대한연속성을지원하게된다는것이 4.3 절에언급되어있다. 또한 Managed Remote Access (MRA)/ 최성구외 / 3GPP 데이터오프로딩기술 147

9 LIPA mobility 에서는 HeNB 는사용자가 PLMN 을통한 Home 네트워크에있을때 CSG 멤버에대해서원격접근을허용하는기능을추가하였으며사용자별로접근을제한할수도있다는것이다. Rel. 11은 MRA와 LIPA 사이의 mobility 관점에대해서연구하고있으며 HeNB 와 enb사이에핸드오버발생할때 LIPA 세션이 MRA세션으로서연속성을유지해야할때 mobility 관점에서연구가진행되고있다. 2. 연구개발동향데이터오프로딩관련하여많은연구가진행되고있으며주로표준규격에맞추어기술적분석과새로운방안을연구하고있다. Aeroflex 에서는현재진행중인데이터오프로딩의표준화관점에서기술적인분석을통해각각의기술에대해서장단점을정의하였다 [14]. 즉, LIPA, SIPTO 그리고 IFOM 과같이 3가지유형에대해서요구사항과구조및고속메시지처리플로우에대해서기본적인개념과핵심기술에대해서기술했고구현시복잡성이나적응성에대해서분석하였다. NEC 에서는모바일트래픽오프로딩을위해 Rel. 12에정의된 SIPTO at the Local Network with L-GW function collocated with the enb 를기반으로연구를진행하고있다 [15]. 특히 UE mobility 와 Charging 에대한솔루션을제시하고 QoS, RTT, 네트워크리소스효율증대및 Total Cost of Ownership(TCO) 를줄이는것을목표로연구개발중이다. Radisys 에서는인터넷오프로딩관점에서노드별 TCO 를분석하였으며크게무선망부분과네트워크부분에대해연구하였다 [16]. 무선망부분에서는 WiFi 와펨토셀을액세스하였을때실내에서는커버리지문제나용량증대및서비스강화차원에서필요성을언급하였으며네트워크측면에서는 Capital Expenditure (CAPEX)/OPerational Expenditure(OPEX) 절감및네트워크최적화기술, Caching, 지연문제및이동성과과금관점에서기 술적인분석을수행하였다. Aricent 에서는데이터오프로딩을위해 IPR 관점에서 LIPA 용 HeNB 소프트웨어프레임웍 (L2/L3 Call Control 포함 ) 을연구하였다. 그리고 LIPA 지원은 L-GW 을구현함으로써제공되어지며 Differentiated Services Code Point(DSCP), QoS와트래픽 Shaping, Network Address Translation(NAT) 를지원하기위한 IP백홀요구사항도연구하였다 [17]. 특히 stand alone L-GW 를갖는 LIPA 와 Selected IP Traffic Offload at Local Network(SIPTO@LN) 구조에서 Rel. 11을좀더업그레이드시키는 IPR 로드맵에따른연구개발을진행중이다. V. 결론본고에서는데이터오프로딩의개요, 요구사항및기능에대해서살펴보았다. 각각의기술에대해서각노드에서기존의시스템에대해서오프로딩기술이도입됨으로써영향을받게되는기능이나메시지절차에대해서분석하였다. LIPA 는 Local 네트워크에아주적합하고심플한구조이고네트워크제어되는기능 (Network controlled function) 이며매크로네트워크에는적용불가하며추가적으로 L-GW 가필요하며 SIPTO 는펨토나매크로네트워크에적용가능하며기존의절차에최소의영향을갖도록최상위에정의되었으며네트워크제어되는기능으로네트워크오버로드를해결할수있는기술이다. IFOM 은 Radio 와네트워크의 Congestion 에도움을주는오프로딩기술로 DSMIPv6 와 WiFi 같은 non 3GPP 액세스네트워크가필요하며 LIPA 나 SIPTO 기술보다구현하는것이복잡한것을특징으로한다. 이들은데이타오프로딩을목적으로하는기술들이지만각각뚜렷한차이점이있기때문에이들이상호보완관계를갖는다. 또한, 3GPP 에서는이들기술에대한개선및최적화에초점을맞추어연구가진행되고있으며향후, 3GPP Rel.12 이후버전에서는이들작업에대한활발한워킹활동이이루어질것으로보여진다. 데이터전송률과모바일데이 148 전자통신동향분석제 30 권제 4 호 2015 년 8 월

10 터의이용이증가함에따라펨토셀과 Public 역할을하는소형셀의결합된수요가광범위하게확대될것으로예상되며, 오프로딩기술은무선망개발환경에서핵심영역으로부상할것으로예상된다. 약어정리 3GPP 3rd Generation Partnership Project ANDSF Access Network Discovery and Selection Function APN Access Point Name CAPEX Capital Expenditure CoA Care of Address CSG Closed Subscriber Group DSCP Differentiated Services Code Point DSMIP Dual Stack Mobile IP E-RAB Enhanced Radio Access Bearer EPC Evolved Packet Core epdg evolved Packet Data Gateway EPS Evolved Packet System E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network GTP-C GPRS Tunneling Protocol Control Plane GW GateWay HeNB Home enodeb HoA Home of Address HPLMN Home PLMN HSS Home Subscriber Server IE Information Element IFOM Internet Flow Mobility IPSec Internet Protocol Security IRI Intercept Related Information L-GW Local GateWay LI Lawful Interception LIMONET LIPA Mobility and SIPTO at the Local Network LIPA Local IP Access LTE Long Term Evolution MAPIN Multi Access PDN Connectivity and IP Flow Mobility MRA MME NAT OPEX PDN P-GW PLMN QoS RAN SGSN S-GW SIPTO Managed Remote Access Mobile Management Entity Network Address Translation OPerational EXpenditure Packet Data Network PDN GateWay Public Landline and Mobile Network Quality of Service Radio Access Network Serving GPRS Support Node Serving Gateway Selected IP Traffic Offload Selected IP Traffic Offload at Local TAI TCO TEID UE VPLMN WiFi WLAN 참고문헌 Network Tracking Area Update Identity Total Cost of Ownership Tunnel IDentifier User Equipment Visited PLMN Wireless Fidelity Wireless Local Area Network [1] Cisco, Visual Networking Index Global Mobile Data Traffic Forecast , [2] 3GPP TS v11.2.0, Service Requirements for Home Node B (HNB) and Home enode B (HeNB), Release 11, [3] 3GPP TR v10.0.0, Local IP Access and Selected IP Traffic Offload (LIPA-SIPTO), Release 10, [4] 3GPP TR v12.0.1, LIPA Mobility and SIPTO at the Local Network Release 12, [5] 3GPP TS v10.1.0, IP Flow Mobility and Seamless Wireless Local Area Network (WLAN) Offload, Release 10, [6] 3GPP SA2 TS v10.2.1, Mobility between 3GPP Wireless Local Area Network (WLAN) Interworking and 3GPP Systems, Release 10, [7] 3GPP TS v10.4.0, Architecture Enhancements for Non-3GPP Accesses, Release 10, 최성구외 / 3GPP 데이터오프로딩기술 149

11 [8] Mobile IPv6 Support for Dual Stack Hosts and Routers, [9] Traffic Offloading: WiFi to Rescue, wordpress.com/2010/09/27/traffic-offloading-wifi-to -rescue/ [10] 3GPP TS v11.1.1, Lawful Interception Requirements, Release 11, [11] 3GPP TS v11.8.0, Policy and Charging Control Architecture, Release 11, [12] K. Samdanis, T. Taleb, and S. Schmid, Traffic Offload Enhancements for eutran, IEEE Commun. Surveys & Tutorials, vol. 14, no. 3, Sept [13] 3GPP TS v10.4.0, General Packet Radio Service(GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access, Release 10, [14] [15] Mobile Traffic Offload, NEC s Cloud Centric Approach to Future Mobile Networks, NEC Corporation, [16] G. Brown, Internet Offload for Mobile Operators, Heavy Reading, White Paper, Sept [17] R. Gupta and N. Rastogi, LTE Advanced LIPA and SIPTO, Aricent, 전자통신동향분석제 30 권제 4 호 2015 년 8 월

歯I-3_무선통신기반차세대망-조동호.PDF

歯I-3_무선통신기반차세대망-조동호.PDF KAIST 00-03-03 / #1 1. NGN 2. NGN 3. NGN 4. 5. 00-03-03 / #2 1. NGN 00-03-03 / #3 1.1 NGN, packet,, IP 00-03-03 / #4 Now: separate networks for separate services Low transmission delay Consistent availability