KR101882884B1 - 커스터마이즈드 5세대 (5g) 네트워크를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

커스터마이즈드 5세대 (5g) 네트워크를 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

차세대 5G 무선 네트워크를 위한 실시예 논리 기능 구조는 서비스를 위한 가상 데이터 평면 논리 토폴로지를 구축하도록 구성된 소프트웨어 정의된 토폴로지(software defined topology, SDT) 논리 엔티티, 가상 데이터 평면 토폴로지를 무선 네트워크를 통해 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 물리 데이터 평면에 매핑하도록 구성된 소프트웨어 정의된 자원 할당(software defined resource allocation, SDRA) 논리 엔티티, 및 무선 네트워크의 물리 데이터 평면을 통해 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 전송 프로토콜을 선택하도록 구성된 소프트웨어 정의된 서비스별 커스터마이즈드 데이터 평면 프로세스(software defined per service customized data plane process, SDP) 논리 엔티티를 포함하는 제어 평면을 포함할 수 있다. 차세대 5G 네트워크를 위한 실시예 가상의 서비스 전용 서빙 게이트웨이(virtual service specific serving gateway, v-s-SGW)는 무선으로 동작 가능한 장치의 그룹에 의해 제공되는 서비스에 구체적으로 할당될 수 있으며, 무선으로 동작 가능한 장치의 그룹에 의해 전송되는 서비스 관련 트래픽을 수집할 책임이 있을 수 있다.

Description

커스터마이즈드 5세대 (5G) 네트워크를 위한 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR A CUSTOMIZED FIFTH GENERATION (5G) NETWORK}
본 특허 출원은 2014년 3월 5일에 출원된 미국 가특허 출원 제61/948,507호 ('5G Radio Access Network Architecture(Software Defined RAN)') 및 2014년 5월 16일에 출원된 미국 가특허 출원 제61/994,626호 ('System and Method for a Customized 5G Network')의 우선권을 주장하며, 이들 둘 다 그 전체가 참조로서 본 명세서 포함된다.
본 발명은 무선 통신을 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 커스터마이즈드 5세대 (5G) 네트워크를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
5세대(5G) 무선 네트워크는 이전의 무선 네트워크로부터의 주요 패러다임 전환을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 5G 무선 네트워크는 전례없는 개수의 안테나로 높은 반송파 주파수를 이용할 수 있다. 게다가, 5G 무선 네트워크는 매우 통합적이면서, 끊김없는 사용자 경험을 갖는 보편적인 고속의 커버리지를 제공하기 위해 잠재적인 새로운 5G 공중 인터페이스를 LTE와 WiFi를 사용하여 형성하고 있다. 5G 무선 네트워크는 또한 매크로 기지국과, 무선 액세스 메쉬 백홀 네트워크(wireless access mesh backhaul network)을 통해 상호 연결되는 저전력 노드를 구비하는 고집적화된 이기종 무선 액세스 네트워크(radio access network, RAN)을 포함할 수 있다.
기술적 이점은 일반적으로, 커스터마이즈드 5세대(5G) 네트워크를 위한 시스템 및 방법을 기술한 본 개시의 실시예에 의해 달성된다.
실시예에 따라, 차세대 무선 네트워크에서 제어 기능을 제공하기 위한 방법이 제공된다. 본 예에서, 본 방법은 소프트웨어 정의된 토폴로지(software defined topology, SDT) 논리 엔티티에 의해서 서비스를 위한 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지(virtual data-plane logical topology)를 구축하는 단계, 소프트웨어 정의된 자원 할당(software defined resource allocation, SDRA) 논리 엔티티에 의해, 무선 네트워크를 통해 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 물리 데이터 평면에 상기 가상의 데이터 평면 토폴로지를 매핑하는 단계, 및 소프트웨어 정의된 서비스별 커스터마이즈드 데이터 평면 프로세스(software defined per-service customized data plane process, SDP) 논리 엔티티에 의해서 상기 무선 네트워크의 물리 데이터 평면을 통해 상기 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 전송 프로토콜을 선택하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따라, 가상의 게이트웨이를 구축하기 위한 방법이 제공된다. 본 예에서, 본 방법은 네트워크 장치 상에 제1 가상의 사용자 전용 서빙 게이트웨이(virtual user-specific serving gateway, v-u-SGW)를 인스턴스화하는 단계, 및 제1 논리 v-u-SGW ID를 상기 제1 v-u-SGW에게 할당하는 단계를 포함한다. 상기 네트워크 장치는 호스트 식별자(identifier, ID)가 할당된다. 상기 네트워크 장치 상의 상이한 v-u-SGW는 상이한 논리 v-u-SGW ID가 할당된다. 본 방법은 상기 호스트 ID와 상기 제1 논리 v-u-SGW ID 둘 다를 명시하는 패킷이 상기 제1 v-u-SGW에게 전달될 수 있도록 상기 네트워크 내의 라우팅 파라미터를 구성하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에 따라, 트래픽을 라우팅하기 위한 방법이 제공된다. 본 예에서, 본 방법은 업스트림 네트워크 노드로부터의 트래픽 플로우를 수신하는 단계를 포함한다. 상기 트래픽 플로우는 네트워크 장치 상에 인스턴스화된 가상의 사용자 전용 서빙 게이트웨이(v-u-SGW)와 연관된 사용자에게 향하는 것이다. 본 방법은 상기 서비스 관련 트래픽에 의해 규정된 어드레스 정보를 확인하는 단계, 및 상기 어드레스 정보에 따라 상기 트래픽 플로우를 다운스트림 네트워크 노드로 전달하는 단계를 더 포함한다. 상기 어드레스 정보는 상기 네트워크 장치에게 할당된 호스트 ID와 상기 v-u-SGW에게 할당된 로컬 ID를 지시한다.
또 다른 실시예에 따라서, 네트워크 서비스를 관리하기 위한 방법이 제공된다. 본 예에서, 본 방법은 무선으로 동작 가능한 장치(wirelessly-enabled device)의 그룹에게 제공되는 서비스를 확인하는 단계를 포함한다. 상기 무선으로 동작 가능한 장치의 그룹은 사용자 장치(UE), M2M(machine-to-machine) 장치, 또는 이들의 조합을 포함한다. 본 방법은 가상의 서비스 전용 서빙 게이트웨이(v-s-SGW)를 상기 서비스에게 할당하는 단계를 더 포함한다. 상기 v-s-SGW는 사용자 장치의 그룹에 의해 전송되는 서비스 관련 트래픽을 수집해야 한다.
또 다른 실시예에 따라, 위치 추적을 위한 방법이 제공된다. 본 예에서, 본 방법은 무선 네트워크 내에 위치되는 사용자 장치(user equipment, UE)를 확인하는 단계, 및 장치 LTaaS(location tracking as a service) 계층을 통해 상기 UE의 위치를 추적하는 단계를 포함한다. 상기 UE의 위치는, 상기 UE가 상기 무선 네트워크 내의 상이한 위치로 이동함에 따라 동적으로 업데이트된다. 상기 UE 중 제1 UE는 제1 무선 네트워크 내에 위치된다. 상기 LTaaS 계층을 통해 상기 UE의 위치를 추적하는 단계는 상기 제1 UE가 상기 제1 무선 네트워크 내의 제1 네트워크 장치 인근에 있는 것으로 결정하는 단계, 및 상기 제1 UE가 상기 제1 무선 네트워크 내의 상기 제1 네트워크 장치 인근에 위치되는 것을 지시하도록 상기 LTaaS 계층 내 제어 센터를 업데이트하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에 따라, 컨텐트 캐싱을 위한 방법이 제공된다. 본 예에서, 본 방법은 콘텐트 포워딩 서비스 관리자(content forwarding service manager, CFM)에 의해 가용한 컨텐트의 인기를 감지하는 단계를 포함한다. 상기 가용한 컨텐트는 하나 이상의 애플리케이션 서버에 저장되어 있다. 본 방법은, 상기 가용한 컨텐트로부터, 상기 가용한 컨텐트의 인기에 기초하여 정보 중심 네트워킹(information-centric networking, ICN) 가상 네트워크(VN) 내의 캐싱을 위한 컨텐트를 선택하는 단계; 및 무선 네트워크의 무선 액세스 네트워크(RAN) 내의 네트워크 장치에게 전달되어야 할 상기 선택된 컨텐트를 프롬프트(prompt)하는 단계를 더 포함한다. 상기 네트워크 장치는 상기 ICN VN의 가상의 ICN 서버를 포함한다. 상기 네트워크 장치는 요청에 따라 서비스되는 사용자 장치(UE)의 가상의 사용자 전용 서빙 게이트웨이(virtual user-specific serving gateway, v-u-SGW)에게 상기 선택된 컨텐트를 제공하도록 구성된다.
또 다른 실시예에 따라, 컨텐트 캐싱을 위한 다른 방법이 제공된다. 본 예에서, 본 방법은 무선 네트워크 내의 네트워크 장치에서 컨텐트를 수신하는 단계를 포함한다. 상기 네트워크 장치는 정보 중심 네트워킹(information-centric networking, ICN) 가상 네트워크(VN)의 가상의 ICN 서버를 포함한다. 본 방법은 상기 컨텐트를 ICN 포맷으로 캐싱하는 단계, 서비스되는 UE의 가상의 사용자 전용 서빙 게이트웨이(virtual user-specific serving gateway, v-u-SGW)로부터 컨텐트 요청을 수신하는 단계, 및 상기 컨텐트를 ICN 포맷으로 상기 v-u-SGW에게 전달하는 단계를 더 포함한다. 상기 v-u-SGW는, 변환된 컨텐트가 상기 서비스되는 UE에게 중계되기 전에, 상기 선택된 컨텐트를 상기 ICN 포맷으로부터 사용자 전용 포맷으로 변환하도록 구성된다.
본 발명 개시와 그 이점을 보다 완전하게 이해할 수 있도록, 첨부 도면을 참조하여 사용한 설명이 참조된다.
도 1은 무선 통신 네트워크 실시예의 구성도이다.
도 2는 5G 네트워크 구조 실시예의 구성도이다.
도 3은 차세대 5G 무선 네트워크를 위한 논리 기능 구조 실시예의 구성도이다.
도 4는 도 2에 도시된 5G 네트워크 구조 실시예를 통해 구축되는 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지의 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 5G 네트워크 구조 실시예를 통해 구축되는 물리 데이터 평면(550) 토폴로지의 도면이다.
도 6a-6b는 가상의 SGW를 위한 네이밍 구조를 보여주는 5G 네트워크 구조 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 서비스로서의 위치 추적(LTaaS)을 제공하기 위한 5G 네트워크 구조 실시예의 도면이다.
도 8은 컨텐트 캐싱을 위한 5G 네트워크 구조 실시예의 도면이다.
도 9는 통신 장치 실시예의 도면이다.
도 10은 계산 플랫폼 실시예의 도면이다.
상이한 도면에서 대응하는 번호 및 심볼은 일반적으로 달리 표현되지 않는 한 대응되는 부분을 나타낸다. 도면은 실시예의 관련 특징을 명확히 예시하기 위해 도시되며 반드시 일정한 비율로 도시될 필요는 없다.
이하 실시예의 구조, 제조 및 사용에 대해 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 매우 다양한 구체적인 내용으로 구체화될 수 있는 다수 이용가능한 발명 사상을 제공한다는 점이 인식되어야 한다. 설명되는 구체적인 실시예는 단지 본 발명을 형성하고 사용하기 위한 구체적인 방법에 대한 예시일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "무선 네트워크"는 무선으로 동작 가능한 장치에 대한 무선 액세스를 제공하기에 적합한 네트워크를 나타낸다. 무선 네트워크는 무선 및/또는 유선 링크에 의해 연결되는 복수의 네트워크측 장치를 포함할 수 있으며, 복수의 네트워크 도메인, 예를 들어, 복수의 무선 액세스 네트워크(RAN), 하나 이상의 EPC(evolved packet core) 네트워크 등을 포함할 수 있다. 별도의 특정이 없으면, 용어 "무선 네트워크"는 네트워크가 현재 무선 액세스를 제공하고 있는 것을 암시하지 않는다. 예를 들어, 무선 네트워크는 오프라인(예를 들어, 유지 등)일 수 있다. 다른 예로, 무선 네트워크는 현재 임의의 사용자에 대한 서비스가 없는 온라인일 수 있다.
본 개시의 측면은 차세대 5G 무선 네트워크에 대한 실시예 논리 기능 구조를 제공한다. 논리 기능 구조는 데이터 평면(data plane), 제어 평면, 및 관리 평면을 포함한다.
제어 평면은 서비스를 위한 가상 데이터 평면 논리 토폴로지를 구축하도록 구성된 소프트웨어 정의된 토폴로지(software defined topology, SDT) 논리 엔티티, 가상 데이터 평면 토폴로지를 무선 네트워크를 통해 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 물리 데이터 평면에 매핑하도록 구성된 소프트웨어 정의된 자원 할당(software defined resource allocation, SDRA) 논리 엔티티, 및 무선 네트워크의 물리 데이터 평면을 통해 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 전송 프로토콜을 선택하도록 구성된 소프트웨어 정의된 서비스별 커스터마이즈드 데이터 평면 프로세스(software defined per service customized data plane process, SDP) 논리 엔티티를 포함한다. 관리 평면은 태스크 관련된 다양한 관리를 수행하기 위한 엔티티를 포함할 수 있다. 예를 들어, 관리 평면은 상이한 무선 액세스 네트워크(RAN) 및/또는 상이한 무선 네트워크, 예를 들어 상이한 조작에 의해 유지되는 무선 네트워크들 사이의 스펙트럼 공유를 관리하도록 구성된 인프라스트럭쳐 관리 엔티티를 포함할 수 있다. 관리 평면은 또한 하나 이상의 데이터 및 분석 엔티티, 사용자 서비스 관리 엔티티, 연결 관리 엔티티, 및 컨텐트 서비스 관리 엔티티를 포함할 수 있으며, 이들은 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
본 개시의 측면은 차세대 5G 네트워크를 위한 가상 서비스 전용 서빙 게이트웨이(virtual service specific serving gateway, v-s-SGW)를 추가로 제공한다. v-s-SGW는 구체적으로 무선으로 동작 가능한 장치의 그룹에 의해 제공되는 서비스에게 할당되고, 무선으로 동작 가능한 장치의 그룹에 의해 전달되는 서비스 관련 트래픽을 수집하도록 되어 있다. 실시예에서, v-s-SGW는 v-s-SGW와 무선으로 동작 가능한 장치 사이에 확장되는 베어러 채널을 통해 전달되는 데이터를 암호화/복호화함으로써서 서비스 관련 트래픽에 대한 액세스 보호를 제공한다. v-s-SGW는 또한 무선으로 동작 가능한 장치들 사이에 제2 계층 앵커 포인트(layer two (L2) anchor point)를 제공할 수 있다. 예를 들어, v-s-SGW는 무선으로 동작 가능한 장치에 의해 액세스되는 상이한 무선 네트워크 및/또는 RAN들 사이는 물론, 무선으로 동작 가능한 장치들에 의해 사용되는 상이한 무선 통신 프로토콜들 사이의 컨버전스를 제공할 수 있다. 또한, v-s-SGW는 무선으로 동작 가능한 장치에 의해 전송되는 서비스 관련 트래픽에 대해 적어도 일부 응용 계층 처리를 수행할 수 있다. 본 개시의 측면은 실시예 장치 네이밍 구조(device naming structure)를 더 제공한다. v-s-SGW를 위해. 구체적으로, 네트워크 장치 상에서 개시되는 v-s-SGW는 로컬 v-u-SGW ID가 할당된다. v-u-SGW ID로부터 송신되는 패킷은 네트워크 장치의 로컬 v-u-SGW ID와 호스트 ID를 포함한다. 따라서, 이러한 송신된 패킷의 수신인은 특정 v-s-SGW와 연관된 로컬 v-u-SGW ID와 호스트 ID를 알 수 있으며, 그 후, 패킷 헤더 내에 로컬 v-u-SGW ID와 호스트 ID를 포함하여 v-s-SGW에게 페킷을 전송할 수 있다.
본 개시의 측면은 차세대 5G 네트워크에 대한 서비스로서의 위치 추적(location tracking as a service, LTaaS)를 더 제공한다. LTaaS 특징은 무선 네트워크에서 사용자 장치(user equipment, UE)가 상이한 위치로 이동함에 따라 UE의 위치가 LTaaS 계층에서 동적으로 업데이트될 수 있도록 UE가 장치 LTaaS 계층을 통해 UE의 위치를 추적할 수 있다. 일부 실시예에서, LTaaS 계층은 집중화된 제어 센터로 구성된다. 다른 실시예에서, LTaaS 계층은 무선 네트워크 내에 위치하는 일련의 분산된 제어 센터, 예를 들어 게이트웨이 또는 AP와 같은, 네트워크 장치 상에 장착된 애플리케이션으로 구성된다. 또 다른 실시예에서, LTaaS 계층은 중앙의 제어기 센터와 주변의 제어 센터 둘 다를 포함한다. 이러한 실시예에서, 중앙의 제어 센터는, 각 무선 네트워크 내에서의 UE 이동을 감시할 수 있는 주면 제어 센터에 의해 주기적으로 업데이트될 수 있다. 실시예에서, LTaaS 계층은 UE의 일반적인 위치를 감시할 수 있다. 예를 들어, LTaaS 계층은 UE의 위치를 특정 무선 네트워크 내의 네트워크 장치, 예를 들어 액세스 포인트, 서빙 게이트웨이(SGW) 등과 연관시킬 수 있다.
본 개시의 측면은 또한 차세대 5G 무선 네트워크를 위한 컨텐트 캐싱(content caching) 기술을 제공한다. 구체적으로, 이동 장치 또는 사용자가 장래 콘텐트에 액세스할 것을 예상하여 컨텐트가 무선 네트워크 또는 무선 액세스 네트워크(RAN)의 네트워크 장치 내에 캐시될 수 있다. 일부 실시예에서, 컨텐트 포워딩 서비스 관리자(content forwarding service manage)는 하나 이상의 애플리케이션 서버 내에 저장된 입수 가능한 컨텐트의 인기에 기초하여 무선 네트워크 내의 캐싱 위치로 푸시(push)될 컨텐트를 선택할 수 있다. 네트워크 장치는 정보 중심 네트워킹(information centric networking, ICN) 가상 네트워크(VN)의 가상 ICN 서버를 포함할 수 있으며, 요청에 따라 서비스되는 UE의 가상 사용자 전용 서빙 게이트웨이(v-s-SGW)에게 캐시된 컨텐트를 제공하도록 구성될 수 있다. 특히, 캐시된 콘텐트는 ICN 포맷으로 네트워크 장치에 저장되고, v-u-SGW는 컨텐트 요청에 따른 캐시된 컨텐트를 수신한 경우 캐시된 컨텐트를 ICN 포맷으로부터 사용자 전용 포맷으로 변환할 수 있다. 그 후, v-u-SGW는 사용자 전용 포맷을 갖는 캐시된 컨텐트를 서비스되는 UE에게 전달할 수 있다. 컨텐트가 네트워크 장치로 푸시된 후, 컨텐트 포워딩 서비스 관리자(CFM)는 컨텐트가 네트워크 장치에 캐시되어 있다는 것을 지시하기 위해 컨텐트 캐시 테이블을 업데이트할 수 있다. 컨텐트 캐시 테이블은 컨텐트의 이름을 네트워크 장치 또는 네트워크 장치 내에 포함된 가상 IVN 서버의 네트워크 어드레스와 연관시킬 수 있다. ICN VN은 서비스되는 UE로 트랜스패어런트(transparent)될 수 있으며, 하나의 무선 네트워크 조작자 또는 제3자에 의해 조작될 수 있다. 이들과 다른 측면이 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 데이터를 전송하는 네트워크(100)를 도시한다. 네트워크(100)는 커버리지 영역(101)을 갖는 액세스 포인트(access point, AP)(110), 복수의 이동 장치(120), 및 백홀 네트워크(130)를 포함한다. 도시된 바와 같이, AP(110)는 이동 장치(120)와 업링크(파선) 및/또는 다운링크(점선)를 구축하며, 이것은 이동 장치(120)로부터 AP(110)에게 그리고 반대로 데이터를 운반하도록 서비스한다. 업링크/다운링크 연결을 통해 운반되는 데이터는 백홀 네트워크(130)를 거쳐서 원격단(remote end, 도시되지 않음)으로 또는 원격단으로부터 전달되는 데이터는 물론, 이동 장치(120) 사이에 전달되는 데이터를 포함할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "액세스 포인트(AP)"는 eNB(enhanced base station), 매크로 셀, 펨토셀, Wi-Fi 액세스 포임트, 또는 기타 무선으로 동작 가능한 장치들과 같이, 네트워크에게 무선 액세스를 제공하도록 구성된 임의의 컴포넌트(또는 컴포넌트들의 집합)을 가리킨다. AP는 하나 이상의 무선 통신 프로토콜, 예를 들어, LTE(long term evolution), LTE-A(LTE advanced), HSPA(High Speed Packet Access), Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac 등에 따라서 무선 액세스를 제공할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "이동 장치(mobile device)"는 UE, 이동 스테이션(STA), 및 기타 무선으로 동작 가능한 장치들과 같이, AP와의 무선 연결을 구축할 수 있는 임의의 콤포넌트(또는 콤포넌트의 집합)을 가리킨다. 일부 실시예에서, 네트워크(100)는 중계기, 저전력 노드 등과 같은, 기타 다양한 무선 장치들을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예는 복수의 무선 액세스 네트워크(RAN)를 포함하는 5G 무선 네트워크에서 구현될 수 있다. 도 2는 복수의 무선 액세스 네트워크(RAN)(210, 220, 230)에 서비스를 제공하는 무선 네트워크 도메인(201)을 포함하는 실시예인 5G 네트워크 구조(200)를 도시한다. 무선 네트워크 도메인(201)은 다양한 게이트웨이 장치, 예를 들어 패킷 데이터 네트워크(packet data network, PDN) 게이트웨이, 서빙 게이트웨이(SGW)를 포함할 수 있으며, 각 RNA(210, 220, 230)은 하나 이상의 액세스 포인트(AP), 예를 들어 매크로 기지국, 저전력 노드 등을 포함할 수 있다.
본 개시의 측면은 차세대 5G 무선 네트워크에 대한 실시예인 논리 기능 구조를 제공한다. 도 3은 차세대 5G 무선 네트워크에 대한 실시예인 논리 기능 구조(300)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 실시예인 논리 기능 구조(300)는 관리 평면(310), 제어 평면(320), 및 데이터 평면(330)을 포함한다.
관리 평면(310)은 다양한 관리 관련 태스크를 수행하기 위한 엔티티를 포함할 수 있다. 본 예에서, 관리 평면(330)은 데이터 및 분석 엔티티(311), 인프라스트럭쳐 관리 엔티티(312), 사용자 서비스 관리 엔티티(313), 연결 관리 엔티티(314), 및 컨텐트 서비스 관리 엔티티(315)를 포함한다. 데이터 및 분석 엔티니(311)는 서비스로서의 데이터 분석(data analytics as a service, DAaaS)을 제공하도록 구성된다. 이것은, 클라이언트에게 데이터 분석 요약을 제공하는, 특정 서비스에 대한 온-디맨드(on-demand) 네트워크 상태 분석과 온-디맨드 서비스 QoE 상태 분석을 포함할 수 있다. 인프라스트럭쳐 관리 엔티티(312)는 무선 네트워크 내 상이한 무선 액세스 네트워크(RAN) 사이, 또는 상이한 조작자에 의해 유지되는 무선 네트워크들 사이에 스펙트럼 공유를 관리할 수 있다. 이것은 무선 네트워크 통합, RAN 백홀의 관리 및 액세스 링크 자원, 중첩되는 무선 네트워크 사이의 스펙트럼 공유의 협조, 액세스 관리, 공중 인터페이스 관리, 및 장치 액세스 네이밍 및 네트워크 노드 네이밍 책임을 포함할 수 있다.
사용자 서비스 관리 엔티티(313)는, 사용자 컨텍스트 정보 관리, 서비스 전용 경험 품질(quality of experience, QoE) 감시, 및 책임 부과를 포함한다. 연결 관리 엔티티(314)는 무선 네트워크의 데이터 평면을 통한 LTaaS를 제공할 수 있다. 연결 관리 엔티티(314)는 또한 커스터마이즈드 및 시나리오 감지 위치 추적 방식을 구축하고, 소프트웨어 정의 및 가상의 이동 사용자별 기하 위치 추적 방식을 구축하며, 사용자 전용 데이터 평면 토폴로지 업데이트를 트리거하는 것과 같은, 기타 책임을 가질 수 있다. 컨텐트 서비스 관리 엔티티(315)는 무선 네트워크에서 컨텐트 캐싱을 관리할 수 있다. 이것은 RAN에서 캐시되어야 할 컨텐트를 선택하고, 캐시 위치를 선택하며, 캐쉬 가능한 네트워크 노드를 구성하고, 컨텐트 포워딩을 관리하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 관리 평면은 또한 도메인간 및 도메인내 무선 네트워크 보안은 물론, 네트워크 액세스 보안(예를 들어, 서비스 전용 보안, 사용자 장치 네트워크 액세스 보호 등)을 책임지는 보안 관리 엔티티를 포함할 수 있다.
제어 평면(320)은 다양한 제어 관련 태스크를 수행하기 위한 엔티티를 포함할 수 있다. 본 예에서, 제어 평면은 소프트웨어 정의된 토폴로지(software defined topology, SDT) 논리 엔티티(322), 소프트웨어 정의된 자원 할당(software defined resource allocation, SDRA) 논리 엔티티(324), 및 소프트웨어 정의된 서비스별 커스터마이즈드 데이터 평면 프로세스(software defined per service customized data plane process, SDP) 논리 엔티티(326)를 포함할 수 있다. SDT 엔티티(322), SDRA 논리 엔티티(324), 및 SDP 논리 엔티티(326)는 서비스 관련 트래픽을 운반하기 위해 서비스 전용 데이터 평면을 집합적으로 구성할 수 있다. 보다 구체적으로, SDT 논리 엔티티(322)는 서비스를 위해 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지를 구축하도록 구성된다. 이것은 데이터 평면(330)을 형성하는 네트워크 장치의 집합으로부터 서비스를 제공하도록 네트워크 장치를 선택하는 것을 포함한다. SDRA 논리 엔티티(324)는 가상 데이터 평면 토폴로지를 무선 네트워크를 통해 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 물리 데이터 평면에게 매핑하도록 구성된다. 이것은 가상 데이터 평면 토폴로지의 논리 링크를 데이터 평면의 물리 경로에 매핑하는 것을 포함할 수 있다. SDP 논리 엔티티(326)는 무선 네트워크의 물리 데이터 평면을 통해 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 전송 프로토콜을 선택하도록 구성된다. 전송 프로토콜은 다양한 기준에 기초하여 선택될 수 있다. 하나의 예로, SDP 논리 엔티티는 서비스 관련 트래픽의 특성, 예를 들어 업무 특성, 페이로드 볼륨(payload volume), 서비스 품질(QoS) 요구사항 등에 기초하여 전송 프로토콜을 선택한다. 다른 예로, SDP 논리 엔티티는 네트워크 상의 조건, 예를 들어 데이터 경로 상에서의 부하에 기초하여 전송 프로토콜을 선택한다.
SDT 엔티티(322), SDRA 논리 엔티티(324), 및 SDP 논리 엔티티(326)는 서비스 전용 데이터 평면을 구축함에 있어서의 각자의 역할을 벗어난 다른 책임을 가질 수 있다. 예를 들어, SDT 엔티티(322)는 이동 VN 이송(migration)을 가능하게 하고 이동 관리 서비스를 제공하는 것은 물론, v-s-SGW/v-u-SGW를 위한 주요 기능을 동적으로 정의할 수 있다. 다른 예로, SDRA 논리 엔티티(324)는 무선 전송 협조를 제공하는 것은 물론 가상 네트워크 세션을 포함할 수 있다. SDT 엔티티(322)와 SDRA 논리 엔티티(324) 중 하나 또는 둘 다 PCRF(policy and charging rule function) 서비스를 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이, SDT 엔티티(322), SDRA 논리 엔티티(324), 및 SDP 논리 엔티티(326)는 서비스 관련 트래픽을 운반하기 위한 서비스 전용 데이터 평면을 집합적으로 구성할 수 있다. 구체적으로, SDT 엔티티(322)는 서비스를 위한 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지를 구축하고, SDRA 논리 엔티티(324)는 가상의 데이터 평면 토폴로지를 무선 네트워크를 통해 서비스 전용 트래픽을 전송하기 위한 물리 데이터 평면 경로에 매핑하며, SDP 논리 엔티티(326)는 물리 데이터 평면을 통해 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 전송 프로토콜을 선택한다.
도 4는 도 2에 도시된 실시예 5G 네트워크 구조를 통해 서비스를 위해 구축된 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지(450)를 도시한 도면(400)이다. 도시된 바와 같이, 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지(450)는 서비스를 제공하도록 구성된 네트워크 장치(411, 422, 433) 사이에 연장되어 있는 일련의 논리 링크(451, 542, 543)를 포함한다. 본 예에서, 가상의 서비스 전용 서빙 게이트웨이(v-s-SGW)(401)는 네트워크 장치(411, 422, 433) 사이에 전송되는 서비스 관련 트래픽을 수집해야 한다. 일부 실시예에서, SDP 논리 엔티티(326)는 서비스 관련 트래픽을 수집하기 위한 v-s-SGW(401)는 물론, 서비스를 제공하기 위해 네트워크 장치(411, 422, 433)를 선택하여 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지(450)를 구축할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 실시예 5G 네트워크 구조를 통해 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 물리 데이터 평면(550)를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 물리 데이터 평면(550)은 서비스를 제공하도록 구성된 v-s-SGW(401)과 네트워크 노드(411, 422, 433) 사이에 연장되어 있는 물리 경로(511-513, 521-524, 531-534)를 포함한다. 본 예에서, 물리 경로(511-513)는 논리 링크(451)에 매핑되었고, 물리 경로(521-524)는 논리 링크(542)에 매핑되었으며, 물리 경로(531-534)는 논리 링크(543)에 매핑되었다.
본 개시의 측면은 차세대 5G 무선 네트워크에서 v-s-SGW를 위한 네이밍 구조(naming structure)를 제공한다. 도 6은 서비스 전용 트래픽을 수집하도록 할당된 v-s-SGW(612, 614)를 포함하는 실시예 5G 네트워크 구조(600)를 도시한다. 도시된 바와 같이, v-s-SGW(612, 614)는 네트워크 장치(610) 상에 예시된다. v-s-SGW(612, 614)는 상이한 서비스에 할당된다. 구체적으로, v-s-SGW(612)는 장치(622)에 의해 제공되거나 또는 액세스되는 서비스에 할당되고, v-s-SGW(614)는 장치(644)에 의해 제공되거나 또는 액세스되는 서비스에 할당된다. 장치(622, 644)가 액세스 포인트(AP)로 예시되는 동안, 어떠한 네트워크 장치, 예를 들어, 사용자 장치(UE), M2M(machine-to-machine) 장치, 센서 등이라도 서비스를 액세스하거나 또는 제공하도록 선택될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. v-s-SGW(612, 614)는 상이한 로컬 v-s-SGW ID(identifier)가 할당된다. 본 예에서, v-s-SGW(612)는 제1 로컬 v-s-SGW ID(vID-1)가 할당되고, v-s-SGW(614)는 제2 로컬 v-s-SGW ID(vID-2)가 할당된다. 로컬 v-s-SGW ID는, v-s-SGW(612, 614)와 통신하기 위해, 네트워크 장치(610)(호스트 ID-1)에 할당된 ID와 결합하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 호스트 ID와 vID-1을 명시하는 패킷(예를 들어, 데이터, 제어, 관리 등)는 v-s-SGW(612)로 라우팅될 수 있고, 반면에 호스트 ID와 vID-2를 명시하는 패킷은 v-s-SGW(614)로 라우팅될 수 있다.
본 개시의 측면은 차세대 5G 무선 네트워크에서 v-u-SGW를 위한 네이밍 구조를 더 제공한다. 도 6b는 (각각) UE(633, 655)에게 할당된 v-u-SGW(613, 615)를 포함하는 실시예 5G 네트워크 구조(600)를 도시한다. v-u-SGW(613, 615)는 네트워크 장치(611) 상에서 예시되고, 상이한 로컬 v-u-SGW ID가 할당된다. 본 예에서, v-u-SGW(613)는 제3 로컬 v-u-SGW ID(vID-3)이 할당되고, v-u-SGW(615)는 제4 로컬 v-u-SGW ID(vID-2)가 할당된다. 로컬 v-u-SGW ID는 v-u-SGW(613, 615)와 통신하기 위해, 네트워크 장치(611)(호스트 ID2)에 할당되는 ID와 결합하여 사용될 수 있다.
본 개시의 측면은 차세대 5G 네트워크를 위한 서비스로서의 위치 추적을 더 제공한다. 도 7은 서비스로서의 위치 추적(LTaaS)을 제공하기 위한 실시예 5G 네트워크 구조(700)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 실시예 5G 네트워크 구조(700)는 네트워크 도메인(701, 702)과 LTaaS 계층(705)을 포함한다. 네트워크 도메인(701)은 복수의 게이트웨이(710, 715)과 복수의 AP(712, 714, 716, 718)를 포함한다. 마찬가지로, 네트워크 도메인(702)는 복수의 게이트웨이(720, 725)과 복수의 AP(724, 728)를 포함한다. 게이트웨이(710, 715, 720, 725)는 네트워크 게이트웨이, 예를 들어, 무선 액세스 네트워크 내의 가상의 서빙 게이트웨이(vSGW), EPC(evolved packet core) 내의 SGW 또는 PGW 등을 포함할 수 있다.
본 예에서, LTaaS 계층(705)은 중앙 제어 센터(750)와 (각각) 네트워크 도메인(701, 702)에 위치하는 지역 제어 센터(751, 752)를 포함한다. 다른 예로, LTaaS 계층(705)은 중앙 제어 센터(750)만을 포함하도록 완전히 집중화되거나, 또는 지역 제어 센터(751, 752)만을 포함하도록 완전히 분산될 수 있다.
LTaaS 계층(705)은 네트워크 도메인(701, 702) 내의 네트워크 콤퍼넌트(예를 들어, 게이트웨이(710, 715, 720, 725), AP(712, 714, 716, 718, 724, 728) 등)에 대한 UE(791, 792)의 상대적인 위치를 감시함으로써 네트워크 도메인(701, 702)을 돌아다니는 UE(791, 792)의 위치를 추적할 수 있다. LTaaS 계층(705)이 UE(791, 792)의 위치를 감시하는 입도(granularity)는 상이한 실시예에 따라 변할 수 있다. 하나의 실시예로, LTaaS 계층(705)은 AP(712, 714, 716, 718, 724, 728)에 관하여 UE(791, 792)의 위치를 감시한다. 이러한 실시예에서, LTaaS 계층(705)은 UE가 하나의 AP에서 다른 AP로 이동하는 경우, 예를 들어 UE(791)가 AP(714)에서 AP(712)로 이동하는 경우, 업데이트될 수 있다. 다른 실시예로, LTaaS 계층(705)은 게이트웨이(710, 715, 720, 725)에 관하여 UE(791, 792)의 위치를 감시한다. 이러한 실시예에서, LTaaS 계층(705)은 UE가 상이한 게이트웨이와 연관된 AP들 사이에 이동하는 경우에 업데이트될 수 있으나, UE가 동일한 게이트웨이와 연관된 AP들 사이에 이동하는 경우에는 그렇지 않다. 예를 사용하면, LTaaS 계층(705)은, UE(791)가 AP(714)에서 AP(716)로 이동하는 경우 UE(791)가 게이트웨이(715)에 재연관되는 것이 요구되기 때문에, 업데이트될 수 있다. 그러나, UE(791)가 AP(714)에서 AP(712)로 이동하는 경우, AP가 둘다 게이트웨이(710)에 연관되어 있기 때문에, 업데이트는 트리거될 수 없다. 또 다른 예로, LTaaS 계층(705)은 네트워크 도메인(701, 702)에 관하여 UE(791, 792)의 위치를 감시한다. 이러한 실시예에서, LTaaS 계층(705)은 UE가 무선 네트워크 도메인 사이를 이동하는 경우 업데이트될 수 있으나, UE가 동일한 네트워크 도메인 내에서 상이한 AP 사이에 이동하는 경우에는 업데이트될 수 없다. 예를 들어, LTaaS 계층(705)은 UE(792)가 AP(728)에서 AP(718)로 이동하는 경우에는 업데이트될 수 있지만, UE(792)가 AP(728)에서 AP(724)로 이동하는 경우에는 업데이트될 수 없다.
또 다른 실시예로, 두 계층의 LTaaS 추적이 있을 수 있다. 예를 들면, 지역 데이터 센터(751)는 무선 네트워크 도메인(701, 702)에서 네트워크 장치에 관하여 UE(791, 792)의 위치를 추적할 수 있고, 중앙 데이터 센터(750)는 UE(791, 792)가 연결된 무선 네트워크 도메인을 추적할 수 있다. 다른 실시예로, 중앙 데이터 센터(750)는 지역 데이터 센터(751, 752)에 의해 유지되는 위치 테이블의 복사본(carbon copy)를 저장할 수 있다.
본 개시의 측면은 또한 차세대 5G 무선 네트워크를 위한 컨텐트 캐싱 기술을 제공한다. 도 8은 콘텐트 캐싱을 위해 채택된 실시예 5G 네트워크 구조(800)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 실시예 5G 네트워크 구조(800)는 네트워크 도메인(801, 802), 광역 네트워크(WAN)(803), 및 콘텐트 위치 추적 계층(805)을 포함한다. 네트워크 도메인(801)은 캐싱 가능한 네트워크 장치(810, 811), 게이트웨이(815), 및 복수의 AP(812, 814, 816, 818)를 포함한다. 마찬가지로, 네트워크 도메인(802)은 캐싱 가능한 네트워크 장치(820), 게이트웨이(825), 및 복수의 AP(824, 828)를 포함한다. 네트워크 장치(810, 815, 820, 825)는 게이트웨이와 같은, 임의의 네트워크 장치를 포함할 수 있다.
애플리케이션 서버(831, 832)에 저장된 컨텐트는 지역 제어 센터(851, 852) 상에 (각각) 예시된 컨텐트 포워딩 서비스 관리자(content forwarding service manager, CFM)에 의해 무선 네트워크 도메인(801, 802)에서 WAN(803)으로부터 캐싱 가능한 네트워크 장치(810, 811, 820)로 푸시될 수 있다. 예를 들어, CFM은 애플리케이션 서버(831, 832) 상에 저장된 가용한 컨텐트의 인기를 감지하고, 그 후 하나 이상의 캐싱 가능한 네트워크 장치(810, 811, 820)에게 푸시되어야 하는 인기있는 컨텐트를 알려준다. 일부 실시예에서, 컨텐트는 또한 하나 이상의 게이트웨이(815, 825) 및/또는 AP(812, 814, 816, 818) 내에 캐시될 수 있다.
캐싱 가능한 네트워크 장치(810, 811, 820)는 정보 중심 네트워킹(information centric networking, ICN) 가상 네트워크(VN)의 가상 ICN 서버를 포함할 수 있으며, 이것은 UE(892, 894, 896, 898)에게 트랜스패어런트(transparent)될 수 있다. ICN VN은 무선 네트워크 조작자 또는 제3자 중 하나에 의해 조작될 수 있다. 캐싱 가능한 네트워크 장치(810, 811, 820)는 요청에 따라 서비스되는 UE의 가상의 사용자 전용 서빙 게이트웨이(v-s-SGW)에게 캐시된 컨텐트를 제공하도록 구성될 수 있다. v-s-SGW는 게이트웨이(815, 825) 상에 예시될 수 있다. 특히, 캐시된 콘텐트는 ICN 포맷으로 캐싱 가능한 네트워크 장치(810, 811, 820)에 의해 저장될 수 있고, v-u-SGW는 캐시된 컨텐트를 컨텐트를 요청한 하나 이상의 UE(892, 894, 896, 898)에게 전송하기 전에, 캐시된 컨텐트를 ICN 포맷으로부터 사용자 전용 포맷으로 변환할 수 있다. 컨텐트가 네트워크 장치로 푸시된 후, 컨텐트 포워딩 서비스 관리자(CFM)는 무선 네트워크 도메인(801, 802) 내의 네트워크 콤포넌트가 콘텐트를 캐싱하고 있다는 것을 지시하기 위해 지역 제어 센터(851, 852) 내의 컨텐트 캐시 테이블을 업데이트할 수 있다. 일부 실시예에서, 컨텐트 위치 추적 계층(805) 내의 중앙 제어 센터(850)는 지역 제어 센터(851, 852)에 유지되고 있는 컨텐트 캐시 테이블의 중앙 버전(central version)을 저장할 수 있다. 컨텐트 캐시 테이블은 컨텐트의 이름을 네트워크 장치 또는 네트워크 장치 내에 포함된 가상 IVN 서버의 네트워크 어드레스와 연관시킬 수 있다.
실시예 시스템과 방법은 여기서 MyNET으로 명명되는 5G 네트워크를 제공하며, 이것은 사용자에게 커스터마이즈되어 있다. MyNET은 네트워크 구조와 논리 기능 구조를 포함한다.
커스터마이즈드 네트워크를 위한 실시예 구조인, MyNET은 M2M 통신, 사설 사회 연결망(social networking), 가상의 네트워크 이동, 보안 구조, 무선 액세스 네트워크(RAN) 내 컨텐트, 연합 네트워크(confederation network), 서비스로서의 사용자 위치 추적, 서비스로서의 네트워크 상태 분석, 서비스로서의 서비스 전달 경험 품질(service devery quality of experience(QoE)) 분석, 장치/모바일/사용자 네이밍 구조, 전송 프로토콜 등을 제공한다. 각 MyNET 네트워크의 데이터 평면은 서비스별 기준에 따라 커스터마이즈될 수 있다. RAN 네트워크는 서비스 트래픽 감지 데이터 평면 토폴로지를 갖는다. 가상의 서비스 전용 서빙 게이트웨이(v-s-SGW)는 온-디맨드로 생성되고, 기계 분포와 트래픽 특성에 기초하여 동적으로 구성될 수 있다.
가상의 이동 사용자 전용 SGW(v-u-SGW)와 연결 관리자(v-u-CM)는 상이한 네트워크 장치로 이동될 수 있다. 커스터마이즈드 위치 추적 방식이 제공된다. 서비스로서의 위치 추적이 가능하다. v-u-SGW의 위치와 기능성은 동적으로 구성된다. 모바일의 상관 위치(relative location, RL)가 추적된다.
가상의 서비스 전용 SGW(v-s-SGW)는 공용 사회 연결망과 독립될 수 있으며, 서비스 프라이버시를 제공할 수 있다. v-s-SGW는 화상 회의와 같은 다양한 서비스에게 할당될 수 있다.
본 개시의 측면은 무선 네트워크 인프라스트럭져의 연장으로서 MyNET 종단 사용자 애드혹 네트워크 지원(end-customer ad-hoc network support)을 제공한다. MyNET 종단 사용자 애드혹 네트워크는 사용자 애드혹 네트워크 감지 데이터 평면 구조를 가질 수 있다. WN 조작자(WNO)는 클라우드 내의 종단 사용자들의 트래픽을 애드혹 클라우드 GW에게 전달하거나/수집하기 위해 하나 이상의 애드혹 가상 클라우드 SGW(v-c-SGW)를 구성할 수 있다.
도 13은 컨텐트 중심 네트워크의 MyNET 지원 실시예를 도시한다. RAN 내 캐시는 컨텐트 서비스(content service, CS) 제어에 의해 제어된다. 선택적 네트워크 노드(network node, NN)(CC-capable NN)는 저장 전달과 동적 결합 기능과 함께 구성된다. 컨텐트 위치는 컨텐트 사용자에게 인식된다(v-u-SGW가 인터레스트(interest)/요청을 로컬 CS 제어기 또는 근접한 CC-노드에게 전달함). WNO는 컨텐트 이름-위치 정보를 얻기 위해 컨텐트 위치 결정 계층과 통신한다. WNO는 컨텐트 이름 캐시 - CC-노드 어드레스 정보를 RAN 내에 유지한다.
실시예 MyNET 보안 구조는 복수 계층 네트워크 액세스 보호를 제공할 수 있다. 실시예 MyNET 보안 구조는 사용자/장치 전용 및 비사용자 전용 무선 액세스 보호를 제공할 수 있다. 예비 WN 액세스 보호 자료는 사용자 장치(WN-전용)과 독립되는 모든 에지 노드 내에 유지되고, 예비 WN 액세스 보호를 제공한다. 2차 WN 보호 자료는 v-u-SGW 내에 유지되고, 사용자/장치 전용이며, 보다 강력한 WN 액세스 보호를 제공한다. 사용자 장치는 액세스를 얻기 위해 WN 네트워크 액세스의 주요 자료를 획득한다. VN 액세스 자료는 VN 또는 v-u-SGW의 에지 GW에서 유지되며 VN 전용 보호를 제공한다.
협력적 에너지 절약 모드는 위치 업데이트 메시지와 페이징 메시지를 중계하기 위해 주변의 액티브 장치/네트워크를 이용한다. VN은 액티브 또는 아이들(idle)일 수 있다. WN 조작자는 이동 MAC 상태와 상태 천이를 관리하고, 액티브 VN 및 아이들 VN과 천이를 관리하며, 커스터마이즈드 액세스 MAP를 관리한다. 기하학적으로 중첩되고 연결되지 않은 복수의 네트워크의 조합과 협력은 동일하거나 또는 상이한 조작자에 의해 개발된다. 장치는 조작자와 독립적이다. 장치 위치 추적은 협력과 제어(사용자 LTaaS)를 사용한다. WNO는, 사용자가 그 자신의 WN과 대응하는 GW 어드레스로 진입하는 경우, 글러벌 제어 센터에 그 위치를 등록한다. WNO는 이동 사용자가 현재 데이터 전달 목적을 위해 위치하는 WN 이름을 검색한다. 전체적으로 고유한 사용자/장치 이름은 이동 중에 변경되지 않는다. 네트워크 액세스 ID(PHYID/MACID)는 로컬 RAN에서 고유하고, 이동 중에 업데이트된다. 그것은 인터넷 프로토콜(IP)과 완전히 비연계적(decoupled)이다.
각 장치/UE/사용자(한 사용자가 복수의 장치를 가질 수 있음)에 대해, 장치 이름 등록(글로벌)은 오프라인으로 행해지고, PHYID 또는 네트워크 액세스 ID는 온라인으로 행해지며, 로컬 영역 내에서 고유하다. 각 사용자/장치의 v-u-SGW에 대해, 이름 구조는 v-u-SGW가 위치하는 네트워크 노드의 네트워크 어드레스를 포함하고, v-u-SGW ID(네트워크 노드에서 고유함)가 사용된다. 임의의 네트워크 노드의 경우, 이름 구조는 내부-위치 RAN:NN ID(로컬 RAN에서 고유함)을 포함하고, 경계 노드(고유의 ID와 글로벌 ID/IP 어드레스)가 사용된다. 데이터 경로의 각 세크먼트의 경우, 하나의 플로우를 식별하는데 플로우 ID, 목적지 노드 NA/서브-플로우 ID, 또는 목적지 노드 IP/QoS 등이 사용될 수 있다. 플로우 ID는 로컬 RAN/코어 내에서 고유하다. 목적지 노드 NA는 로컬 RAN/코어 내에서 고유하다. 서브-플로우 ID는 장치 내에서 고유하다.
도 9는 통신 장치(900)의 실시예의 구성도를 도시하며, 이것은 상기에서 설명된 하나 이상의 장치(예를 들어, UE, NB 등)에 상응할 수 있다. 통신 장치(00)는 프로세서(904), 메모리(906), 및 복수의 인터페이스(910, 912, 914)를 포함할 수 있으며, 이들은 도 9에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 프로세서(904)는 계산 및/또는 기타 처리 관련 태스크를 수행할 수 있는 콤포넌트일 수 있고, 메모리(906)는 프로그램 및/또는 프로세서(904)를 위한 명령을 저장할 수 있는 콤포넌트일 수 있다. 인터페이스(910)는 통신 장치(900)가 기타 장치와 통신할 수 있도록 하는 콤포넌트 또는 콤포넌트들의 집합일 수 있다.
도 10은 여기서 설명된 장치와 방법을 구현하기 위해 사용될 수 있는 처리 시스템의 구성도이다. 구체적인 장치는 도시된 콤포넌트들 모두 또는 콤포넌트의 일부만을 이용할 수 있고, 집적 레벨은 장치에 따라 변할 수 있다. 또한, 장치는 복수의 처리 유닛, 프로세서, 메모리, 전송기, 수신기 등과 같이, 다수 형태의 콤포넌트를 포함할 수 있다. 처리 시스템은 스피커, 마이크로폰, 마우스, 터치스크린, 키패드, 키보드, 프린터, 디스플레이 등과 같은, 하나 이상의 입력/출력 장치를 장착한 처리 유닛을 포함할 수 있다. 처리 유닛은 중앙 처리 유닛(CPU), 메모리, 대용량 저장 장치, 비디오 어댑터, 및 버스에 연결된 I/O 인터페이스를 포함할 수 있다.
버스는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변장치 버스, 비디오 버스 등을 포함하는 몇몇의 버스 구조 중 하나 이상의 임의 유형일 수 있다. CPU는 임의 유형의 전자 데이터 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리는 정적 랜덤 액세스 메모리(static random access memory, SRAM), 동적 랜덤 액세스 메모리(Dynamic RAM, DRAM), 동기식 DRAM(synchorous DRAM, SDRAM), 리드 온리 메모리(read only memory, ROM), 이들의 조합 등과 같은 임의 유형의 비휘발성 시스템 메모리를 포함할 수 있다. 실시예에서, 메모리는 부팅시 사용을 위한 ROM과, 프로그램을 실행하는 동안 사용을 위한 프로그램 및 데이터 저장용 DRAM을 포함할 수 있다.
대용량 저장 장치는 데이터, 프로그램 및 기타 정보를 저장하고, 버스를 통해 접근 가능한 데이터, 프로그램 및 기타 정보를 생성하도록 구성된 임의 유형의 비휘발성 저장 장치를 포함할 수 있다. 대용량 저장 장치는, 예를 들어, 하나 이상의 SSD(solid state drive), 하드 디스크 드라이브, 자기 디스크 드라이브, 광디스크 드라이브 등을 포함할 수 있다.
비디오 어댑터와 I/O 인터페이스는 외부 입력 및 출력 장치를 처리 유닛에 연결시키기 위한 인터페이스를 제공한다. 도시된 바와 같이, 입력 및 출력 장치의 예는 비디오 어댑터에 연결된 디스플레이와 I/O 인터페이스에 연결된 마우스/키보드/프린터를 포함한다. 기타 장치가 처리 유닛에 연결될 수 있으며, 추가의 또는 소수의 인터페이스 카드가 이용될 수 있다. 예를 들어, USB(Universal Serial Bus)(도시되지 않음)와 같은 직렬 인터페이스가 프린터를 위한 인터페이스를 제공하는 데 사용될 수 있다.
처리 유닛은 또한 하나 이상의 네트워크 인터페이스를 포함하며, 이것은 노드 또는 상이한 네트워크를 액세스하기 위해, 이더넷 케이블 등과 같은 유선 링크, 및/또는 무선 링크를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스는 처리 유닛이 네트워크를 통해 원격 유닛과 통신할 수 있도록 한다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스는 하나 이상의 전송기/전송 안테나와 하나 이상의 수신기/수신 안테나를 통해 무선 통신을 제공할 수 있다. 실시예에서, 처리 유닛은 다른 처리 유닛, 인터넷, 원격 저장 시설 등과 같은 원격 장치와의 데이터 처리와 통신을 위해 로컬 영역 네트워크 또는 광역 네트워크에 연결된다.
본 발명의 일 측면에서, 트래픽을 라우팅하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은,
제1 네트워크 장치에 의해, 업스트림 네트워크 노드로부터, 네트워크 장치 상에 인스턴스화된 가상의 사용자 전용 서빙 게이트웨이(v-u-SGW)와 연관된 사용자에게 향하는 트래픽 플로우를 수신하는 단계;
상기 서비스 관련 트래픽에 의해 규정된 어드레스 정보를 확인하는 단계; 및
상기 어드레스 정보에 따라 상기 트래픽 플로우를 다운스트림 네트워크 노드로 전달하는 단계
를 포함하며,
상기 어드레스 정보는 상기 네트워크 장치에게 할당된 호스트 ID와 상기 v-u-SGW에게 할당된 로컬 ID를 지시한다.
일실시예에서, 상기 로컬 ID는 상기 네트워크 장치에 의해 상기 v-u-SGW에게 할당된다.
본 발명의 다른 측면에서, 네트워크 서비스를 제공하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은,
사용자 장치(UE), M2M(machine-to-machine) 장치, 또는 이들의 조합을 포함하는 무선으로 동작 가능한 장치(wirelessly-enabled device)의 그룹에게 제공되는 서비스를 확인하는 단계; 및
가상의 서비스 전용 서빙 게이트웨이(v-s-SGW)를 상기 서비스에게 할당하는 단계
를 포함하며,
상기 v-s-SGW는 사용자 장치의 그룹에 의해 전송되는 서비스 관련 트래픽을 수집하는 것을 맡고 있다.
다른 측면에서, 상기 v-s-SGW는 상기 v-s-SGW와 상기 무선으로 동작 가능한 장치의 그룹 내 무선으로 동작 가능한 장치 사이에 연장되어 있는 베어러 채널을 통해 전송되는 서비스 관련 트래픽을 위한 액세스 보호를 제공한다. 다른 실시예에서, 상기 v-s-SGW는 상기 무선으로 동작 가능한 장치의 그룹 사이에 제2 계층(layer two, L2)의 앵커 포인트(anchor point)를 제공한다. 다른 실시예에서, 상기 무선으로 동작 가능한 장치의 그룹 내의 적어도 일부 무선으로 동작 가능한 장치는 서로 다른 무선 통신 프로토콜을 이용하고, 상기 v-s-SGW는 상기 상이한 무선 통신 프로토콜 사이의 컨버전스(convergence)를 위한 제2 계층(L2)의 앵커 포인트를 제공한다. 다른 실시예에서, 상기 무선으로 동작 가능한 장치의 그룹 내의 적어도 일부 무선으로 동작 가능한 장치는 상이한 무선 액세스 네트워크(RAN)에 위치하고, 상기 v-s-SGW는 상기 상이한 RAN 사이의 복수-RAN 컨버전스를 위한 제2 계층(L2)의 앵커 포인트를 제공한다. 다른 실시예에서, 상기 v-s-SGW는 상기 서비스 관련 트래픽을 위한 적어도 일부 애플리케이션 계층 처리를 수행한다. 다른 실시예에서, 상기 v-s-SGW는 상기 서비스 관련 트래픽에 대응하는 적어도 일부 통계 정보를 계산하고, UE의 그룹 내 UE, 하나 이상의 애플리케이션 서버 내 애플리케이션 서버, 또는 이들의 조합으로 제어 메시지 내의 통계 정보를 전송한다. 다른 실시예에서, 상기 v-s-SGW에 의해 수행되는 애플리케이션 계층 처리는 클라이언트에 의해 구성된다. 다른 실시예에서, 상기 v-s-SGW에 의해 수행되는 애플리케이션 계층 처리는 조작자(operator)에 의해 구성된다.
본 발명의 다른 측면에서, 위치 추적을 위한 방법이 제공된다. 이 방법은,
무선 네트워크 내에 위치되는 사용자 장치(user equipment, UE)를 확인하는 단계; 및
장치 LTaaS(location tracking as a service) 계층을 통해 상기 UE의 위치를 추적하는 단계
를 포함하며,
상기 UE의 위치는, 상기 UE가 상기 무선 네트워크 내의 상이한 위치로 이동함에 따라, 동적으로 업데이트되고, 상기 UE 중 제1 UE는 제1 무선 네트워크 내에 위치되며,
상기 LTaaS 계층을 통해 상기 UE의 위치를 추적하는 단계는 상기 제1 UE가 상기 제1 무선 네트워크 내의 제1 네트워크 장치 인근에 있는 것으로 결정하는 단계, 및 상기 제1 UE가 상기 제1 무선 네트워크 내의 상기 제1 네트워크 장치 인근에 위치되는 것을 지시하도록 상기 LTaaS 계층 내 제어 센터를 업데이트하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 상기 LTaaS 계층은 상기 무선 네트워크의 적어도 한 명의 조작자에 의해 조작된다. 다른 실시예에서, 상기 LTaaS 계층은 상기 무선 네트워크의 조작자와 다른 제3자에 의해 조작된다. 다른 실시예에서, 상기 LTaaS 계층은 상기 무선 네트워크와 독립되어 있는 중앙 제어 센터를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 제1 네트워크 장치는 상기 제1 무선 네트워크 내의 액세스 포인트를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 제1 네트워크 장치는 상기 제1 무선 네트워크 내의 서빙 게이트웨이(SGW)를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 제1 UE는 상기 제1 무선 네트워크와 분리되어 있는 제2 무선 네트워크 내에 있으며, 상기 방법은, 상기 LTaaS 계층 내 상기 중앙 제어 센터로부터의 업데이트를 상기 제2 무선 네트워크 내의 지역 제어 센터(regional control center)에게 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 업데이트는 상기 제1 UE가 상기 제1 무선 네트워크 내 상기 제1 네트워크 장치 인근에 위치되는 것을 지시하고, 상기 제2 무선 네트워크 내의 지역 제어 센터는 요청에 따라 상기 제1 UE의 상대 위치를 상기 제2 UE에게 통지하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 상기 제2 무선 네트워크는 상기 제1 무선 네트워크와 다른 네트워크 조작자에 의해 조작된다. 다른 실시예에서, 상기 LTaaS 계층은 상기 무선 네트워크 내에 위치하는 분산된 지역 제어기를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 UE 중 제1 UE는 제1 무선 네트워크에 위치하고, 상기 LTaaS 계층을 통해 상기 UE의 위치를 추적하는 단계는, 상기 제1 UE가 상기 제1 무선 네트워크 내 제1 네트워크 장치 인근의 위치로 이동한 것으로 결정하는 단계; 및 상기 제1 UE가 상기 제1 무선 네트워크 내 상기 제1 네트워크 장치 인근에 위치되는 것을 지시하도록 상기 제1 무선 네트워크 내 제1 지역 제어 센터를 업데이트하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 UE 중 제2 UE는 상기 제1 무선 네트워크와 분리되어 있는 제2 무선 네트워크 내에 위치되며, 상기 방법은, 상기 제1 지역 제어 센터로부터의 업데이트를 상기 제2 무선 네트워크 내의 제2 지역 제어 센터에게 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 업데이트는 상기 제1 UE가 상기 제1 무선 네트워크 내 상기 제1 네트워크 장치 인근에 위치되는 것을 지시하고, 상기 제2 무선 네트워크 내의 지역 제어 센터는 요청에 따라 상기 제1 UE의 상대 위치를 상기 제2 UE에게 통지하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 이 방법은, 제3자 조작자로부터 상기 제1 UE의 위치 정보에 대한 요청을 수신하는 단계; 및 상기 제3자 조작자에게 상기 제1 UE의 상대 위치를 지시하는 응답을 전송하는 단계를 더 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 제3자 조작자는 상기 제1 UE를 향하는 트래픽이 전송되고 있는 중인 네트워크 자원을 조작한다. 다른 실시예에서, 상기 제3자 조작자는 가상의 조작자이다.
본 발명의 다른 측면에서는, 콘텐트 캐싱(content caching)을 위한 방법을 제공한다. 이 방법은,
콘텐트 포워딩 서비스 관리자(content forwarding service manager, CFM)에 의해, 하나 이상의 애플리케이션 서버에 저장되어 있는 가용한 컨텐트의 인기를 감지하는 단계;
상기 가용한 컨텐트로부터, 상기 가용한 컨텐트의 인기에 기초하여 정보 중심 네트워킹(information-centric networking, ICN) 가상 네트워크(VN) 내의 캐싱을 위한 컨텐트를 선택하는 단계; 및
무선 네트워크의 무선 액세스 네트워크(RAN) 내의 네트워크 장치에게 전달되어야 할 상기 선택된 컨텐트를 프롬프트(prompt)하는 단계
를 포함하며,
상기 네트워크 장치는 상기 ICN VN의 가상의 ICN 서버를 포함하고, 상기 네트워크 장치는 요청에 따라 서비스되는 사용자 장치(UE)의 가상의 사용자 전용 서빙 게이트웨이(virtual user-specific serving gateway, v-u-SGW)에게 상기 선택된 컨텐트를 제공하도록 구성된다.
다른 실시예에서는, 상기 선택된 컨텐트는 ICN 포맷으로 상기 네트워크 장치에 의해 저장된다. 다른 실시예에서는, 상기 v-u-SGW는, 사용자 전용 포맷을 갖는 컨텐트를 상기 서비스되는 UE에게 중계하기 전에, 상기 선택된 컨텐트를 상기 ICN 포맷으로부터 상기 사용자 전용 포맷으로 변환하도록 구성된다. 다른 실시예에서는, 상기 사용자 전용 포맷은 인터넷 프로토콜(IP) 포맷을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 선택된 컨텐트가 상기 네트워크 장치에 의해 캐시되어 있는 것을 지시하도록 상기 CFM 내에 저장된 컨텐트 캐시 테이블을 업데이트하는 단계를 더 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 컨텐트 캐시 테이블은 상기 컨텐트의 이름을 상기 가상의 IVN 서버의 네트워크 어드레스와 연관시킨다. 다른 실시예에서, 상기 ICN VN은 상기 서비스되는 UE에 트랜스패어런트(transparent)하다. 다른 실시예에서, 상기 ICN VN은 상기 무선 네트워크의 조작자에 의해 조작된다. 다른 실시예에서, 상기 ICN VN은 상기 무선 네트워크의 조작자와 다른 제3자 조작자에 의해 조작된다.
본 발명의 다른 측면에서, 콘텐트 캐싱을 위한 방법이 제공된다. 이 방법은,
무선 네트워크 내의 네트워크 장치에서 컨텐트를 수신하는 단계 - 상기 네트워크 장치는 정보 중심 네트워킹(information-centric networking, ICN) 가상 네트워크(VN)의 가상의 ICN 서버를 포함함 -;
상기 컨텐트를 ICN 포맷으로 캐싱하는 단계;
상기 네트워크 장치에 의해, 서비스되는 UE의 가상의 사용자 전용 서빙 게이트웨이(virtual user-specific serving gateway, v-u-SGW)로부터 컨텐트 요청을 수신하는 단계; 및
상기 컨텐트를 ICN 포맷으로 상기 v-u-SGW에게 전달하는 단계
를 포함하며,
상기 v-u-SGW는, 변환된 컨텐트가 상기 서비스되는 UE에게 중계되기 전에, 상기 선택된 컨텐트를 상기 ICN 포맷으로부터 사용자 전용 포맷으로 변환하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 상기 사용자 전용 포맷은 인터넷 프로토콜(IP) 포맷을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에서, 자원 할당 논리 엔티티에서의 실행을 위한 방법이 제공된다. 이 방법은,
네트워크 내의 노드에 의해 제공되는 서비스와 연관된 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지(virtual data plane logical topology)를 수신하는 단계 - 상기 네트워크 내의 논리 엔티티로부터 수신되는 상기 토폴로지는 소프트웨어 정의 토폴로지 서비스를 제공함 -;
상기 서비스와 연관된 트래픽의 전송을 위한, 상기 네트워크 내의 물리 데이터 평면을 생성하기 위해 상기 수신된 가상의 데이터 평면 토폴로지를 상기 네트워크 내의 일련의 노드에 매핑하는 단계; 및
상기 물리 데이터 평면을 통해 상기 서비스와 연관된 트래픽에 대한 전송 특징을 선택하도록 소프트웨어 정의된 서비스별 논리 엔티티에게 명령하는 단계
를 포함한다.
본 발명은 예시적인 실시 예를 참조하여 설명되었지만, 이러한 설명은 제한적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 다른 실시 예뿐만 아니라, 다양한 변형 및 예시적인 실시 예들의 조합은 상술한 설명을 참조하면 당업자에게 명백할 것이다. 따라서 첨부된 청구 범위는 그러한 변경 또는 실시 예를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (51)

  1. 소프트웨어 정의된 토폴로지(software defined topology, SDT) 논리 엔티티에 의해, 서비스를 위한 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지(virtual data-plane logical topology)를 구축하는 단계 - 상기 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지는 상기 서비스에 전용임 -;
    소프트웨어 정의된 자원 할당(software defined resource allocation, SDRA) 논리 엔티티에 의해, 무선 네트워크를 통해 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 물리 데이터 평면에 상기 서비스에 전용인 상기 가상의 데이터 평면 토폴로지를 매핑하는 단계; 및
    소프트웨어 정의된 서비스별 커스터마이즈드 데이터 평면 프로세스(software defined per-service customized data plane process, SDP) 논리 엔티티에 의해, 상기 무선 네트워크의 물리 데이터 평면을 통해 상기 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 전송 프로토콜을 선택하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가상의 데이터 평면 토폴로지를 구축하는 단계는,
    상기 물리 데이터 평면을 형성하는 네트워크 장치의 집합(collection)으로부터 상기 서비스를 제공하기 위해 네트워크 장치를 선택하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 물리 데이터 평면에 상기 가상의 데이터 평면 토폴로지를 매핑하는 단계는 상기 가상의 데이터 평면 토폴로지의 논리 링크를 상기 물리 데이터 평면의 물리 경로에 매핑하는 단계를 포함하며,
    상기 논리 링크는 상기 서비스를 제공하기 위해 선택된 네트워크 장치들 사이에 연장되어 있는,
    방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 물리 데이터 평면을 통해 상기 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 전송 프로토콜을 선택하는 단계는,
    상기 서비스 관련 트래픽의 특성에 따라서 상기 전송 프로토콜을 선택하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    인프라스트럭쳐 관리 엔티티(infrastructure management entity)에 의해, 상기 무선 네트워크 내의 상이한 무선 액세스 네트워크(radio access network, RAN) 사이에 스펙트럼 공유를 관리하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인프라스트럭쳐 관리 엔티티에 의해, 복수의 무선 네트워크들 사이에 스펙트럼 공유를 관리하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    데이터 및 분석 엔티티에 의해, 서비스로서의 데이터 분석을 제공하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    사용자 서비스 관리 엔티티(customer service management entity)에 의해, 서비스 합의에 따라 상기 데이터 평면의 이용에 대한 대가를 고객에게 청구하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    연결 관리 엔티티에 의해, 상기 무선 네트워크의 데이터 평면을 통해 서비스로서의 위치 추적(location tracking as a service, LTaaS)을 제공하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    컨텐트 서비스 관리 엔티티에 의해, 상기 무선 네트워크의 데이터 평면 내의 컨텐트 캐싱(caching)을 관리하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  11. 통신 장치로서,
    복수의 프로세서;
    상기 복수의 프로세서 중의 프로레서에 의해 실행된 때, 상기 프로세서로 하여금 다음:
    서비스를 위한 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지(virtual data-plane logical topology)를 구축하기 위한 소프트웨어 정의된 토폴로지(software defined topology, SDT) 논리 엔티티 - 상기 가상의 데이터 평면 논리 토폴로지는 상기 서비스에 전용임 -;
    무선 네트워크를 통해 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 물리 데이터 평면에 상기 서비스에 전용인 상기 가상의 데이터 평면 토폴로지를 매핑하기 위한 소프트웨어 정의된 자원 할당(software defined resource allocation, SDRA) 논리 엔티티; 및
    상기 무선 네트워크의 물리 데이터 평면을 통해 상기 서비스 관련 트래픽을 전송하기 위한 전송 프로토콜을 선택하기 위한 소프트웨어 정의된 서비스별 커스터마이즈드 데이터 평면 프로세스(software defined per-service customized data plane process, SDP) 논리 엔티티
    를 인스턴트화하도록 하는 명령을 저장하는 복수의 컴퓨터 판독 가능한 메모리
    를 포함하는 통신 장치.
  12. 삭제
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KR1020167027575A 2014-03-05 2015-03-05 커스터마이즈드 5세대 (5g) 네트워크를 위한 시스템 및 방법 KR101882884B1 (ko)

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