KR102168177B1 - 네트워크 장치 및 이를 이용한 패킷 처리 방법 - Google Patents

네트워크 장치 및 이를 이용한 패킷 처리 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 네트워크 장치는 타 네트워크 장치(session management function, SMF)로부터 상기 타 네트워크 장치와 상기 네트워크 장치 간의 연관(association)에 관한 메시지를 수신받는 통신부와, 상기 수신받은 메시지로부터, 상기 네트워크 장치가 상기 타 네트워크 장치에게 전달하고자 하는 메시지의 타입(type)을 기준으로 전달 정보를 획득하고, 상기 획득된 전달 정보를 기초로 상기 전달하고자 하는 메시지가 상기 타 네트워크 장치에게 전달되도록 처리하는 메시지 처리부를 포함한다.

Description

네트워크 장치 및 이를 이용한 패킷 처리 방법 {NETWORK FUNCTION AND METHOD FOR PROCESSING PACKET USING THE SAME}
본 발명은 네트워크 장치 및 이를 이용한 패킷 처리 방법에 관한 것이다.
LTE 시스템에서 통신서비스의 종류 및 전송 요구 속도 등이 다양해짐에 따라, LTE 주파수 증설 및 5G 시스템으로의 진화가 활발하게 진행되고 있다.
이와 같이 빠르게 진화되고 있는 5G 시스템은, 한정된 무선자원을 기반으로 최대한 많은 수의 단말을 수용하면서, eMBB (enhanced mobile broadband, 향상된 모바일 광대역)/mMTC(massive machine type communications, 대규모 기계형 통신)/URLLC(ultra-reliable and low latency communications, 고도의 신뢰도와 낮은 지연 시간 통신)의 시나리오를 지원하고 있다.
5G 시스템에서는, 단말, 기지국(액세스), 코어 및 서버를 End to End로 지원하기 위한 네트워크 구조를 정의하고 있으며, 기존 LTE(4G)에서 단일 노드(예: S-GW, P-GW 등)가 복합적으로 수행하던 제어 시그널링 및 데이터 송수신의 기능을 분리하여, 제어 시그널링 기능의 평면(또는 제어 평면)(Control Plane) 및 데이터 송수신 기능의 평면(또는 사용자 평면)(User Plane)을 구분한 네트워크 구조를 정의하고 있다.
이때, 제어 평면에는 다양한 노드들이 포함된다. 예컨대 단말의 무선구간 액세스를 제어하는 AMF(Access and Mobility Function), 단말 정보와 단말 별 가입서비스정보, 과금 등의 정책을 관리/제어하는 PCF(Policy Control Function), 단말 별로 데이터 서비스 이용을 위한 세션을 관리/제어하는 SMF(Session Management Function), 외부 망과의 정보 공유 기능을 담당하는 NEF(Network Exposure Function) 등을 예로 들 수 있다.
아울러, 사용자 평면에는 UPF와 같은 것들이 포함될 수 있다.
PCT 특허공개공보, 2018-008944호 (2018.01.11. 공개)
SMF와 UPF 간에는 N4 인터페이스를 통해, 패킷 전달 제어 프로토콜(packet forwarding control protocol, PFCP)을 이용하여 다양한 메시지가 전달된다. 전달되는 메시지는 예컨대 세션(session) 메시지, QoS, 용량(과금)에 관한 것 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, SMF와 UPF 간에 N4 인터페이스를 통해 전달되는 전술한 메시지들이 유실없이 또한 지연(delay) 없이 실시간성으로 전달될 수 있게 하는 기술을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 네트워크 장치(network function, NF)는 타 네트워크 장치로부터 상기 네트워크 장치와 상기 타 네트워크 장치 간의 연관(association)에 관한 메시지를 수신받는 통신부와, 상기 수신받은 메시지로부터, 상기 네트워크 장치가 상기 타 네트워크 장치에게 전달하고자 하는 메시지에 대한 전달 정보를 획득하고, 상기 획득된 전달 정보를 기초로 상기 전달하고자 하는 메시지가 상기 타 네트워크 장치에게 전달되도록 처리하는 메시지 처리부를 포함한다.
일 실시예에 따른 네트워크 장치가 수행하는 패킷 처리 방법은 타 네트워크 장치로부터 상기 네트워크 장치와 상기 타 네트워크 장치 간의 연관(association)에 관한 메시지를 수신받는 단계와, 상기 수신받은 메시지로부터, 상기 네트워크 장치가 상기 타 네트워크 장치에게 전달하고자 하는 메시지에 대한 전달 정보를 획득하는 단계와, 상기 획득된 전달 정보를 기초로 상기 전달하고자 하는 메시지를 상기 타 네트워크 장치에게 전달하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면 SMF와 UPF 간에 전달되는 메시지는 전달 정보를 기초로 전달될 수 있다. 이 때 메시지의 전달에 사용되는 주소는 특정한 값으로 바인딩되지 않고 다수의 값 중에서 선택될 수 있으며, 고유 번호 역시 메시지에 선택적으로 부여될 수 있다. 따라서 메시지의 전달에 있어서 오버로드와 지연이 방지될 수 있고 메시지의 전달에 대한 안정성 또한 향상될 수 있으며, 이를 통해 지연없는 연결, QoS의 보장 및 실시간 과금이 가능해진다. 뿐만 아니라 각 메시지 별로 주소가 할당되기 때문에 다양한 스위치나 라우터에 대한 바이패스(bypass)가 가능해진다.
도 1은 일 실시예에 따른 5G 시스템의 아키텍처를 예시적으로 도시하고 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 UPF와 SMF 간에 전달되는 메시지의 종류를 예를 들어 도시하고 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 UPF의 구성을 개념적으로 도시하고 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 SMF의 구성을 개념적으로 도시하고 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 전달 정보를 예를 들어 도시하고있다.
도 6은 일 실시예에 따라 UPF와 SMF 간에 메시지가 전달될 때 이용 가능한 주소에 관한 것을 예를 들어 도시하고 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 패킷 처리 방법의 절차를 도시하고 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 5G 시스템의 아키텍처(10)를 예시적으로 도시하고 있다.
도 1의 아키텍처(10)가 나타내고 있는 5G 시스템 자체에 대해 살펴보기로 한다. 5G 시스템은 4세대 LTE 이동통신 기술로부터 진보된 기술이다. 이러한 5G 시스템은 기존 이동통신망 구조의 개선(Evolution) 혹은 클린-스테이트(Clean-state) 구조를 통해 새로운 무선 액세스 기술(RAT, Radio Access Technology), LTE(Long Tern Evolution)의 확장된 기술이며, eLTE(extended LTE), non-3GPP 액세스 등을 지원한다.
다만, 도 1에 도시된 아키텍처(10)는 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명의 사상이 도 1에 도시된 아키텍처(10)에만 한정 적용되는 것으로 해석되는 것은 아니며, 또한 본 발명의 사상이 5G 시스템에만 한정 적용되는 것으로 해석되는 것도 아니다.
아키텍처(10)에는 다양한 구성요소들(즉, 네트워크 기능(NF, network function))이 포함된다. 이하에서는 이들 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.
도 1을 참조하면, 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server Function), 액세스 및 이동성 관리 기능(AMF: (Core) Access and Mobility Management Function), 세션 관리 장치(SMF: Session Management Function)(200), 정책 제어 기능(PCF: Policy Control function), 어플리케이션 기능(AF: Application Function), 통합된 데이터 관리(UDM: Unified Data Management), 데이터 네트워크(DN: Data network), 사용자 평면 장치(UPF: User plane Function)(100), (무선) 액세스 네트워크((R)AN: (Radio) Access Network, 또는 기지국)(400) 및 단말(UE: User Equipment)(300) 등이 도시되어 있다.
이 중, UPF(100)는 5G 시스템에서 사용자 평면(user plane)에 속한 구성요소이다. 아울러, SMF(200)는 각각 사용자 평면과는 분리된 제어 평면(control plane)에 속한 구성요소이다.
한편, 도 1을 참조하면, AUSF, AMF, SMF, PCF, AF 또는 UDM 등은 SBI(service-based interface)(600)에 의해 연결된다. 아울러, SMF(200)와 UPF(100)는 N4 인터페이스(PFCP, Packet Forwarding Control Plane)로 연결된다.
다만, 실시예에 따라 SMF(200)와 UPF(100)는 N4 인터페이스가 아닌 SBI(600)에 의해 연결될 수도 있으며, 이 경우 SMF(200)와 UPF(100) 사이를 연결하는 인터페이스는 Nupf라고 지칭될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 UPF(100와 SMF(200) 간에 전달되는 메시지의 종류를 예를 들어 도시하고 있는 도면이다.
먼저, UPF(100)와 SMF(200) 간에는 전술한 바와 같이 N4 인터페이스를 통해(PFCP) 또는 SBI(600)를 통해 패킷 전달의 제어에 관한 다양한 메시지가 전달된다. 전달되는 메시지에는 예컨대 연관(association)의 설정(setup), 수정(변경)(update) 및 해제(release)에 관한 요청(request) 메시지 및 이러한 요청 메시지에 대한 응답(response) 메시지, 세션(session)의 설정(establishment), 수정(modification) 및 해제(release)에 관한 요청 메시지 및 이러한 요청 메시지에 대한 응답 메시지, 세션 보고(report)에 관한 요청 메시지 및 이러한 요청 메시지에 대한 응답 메시지 등이 포함될 수 있다. 뿐만 아니라, 도 2에는 도시되어 있지 않지만 QoS 제어에 관한 메시지나 과금의 근거가 되는 패킷 사용량에 관한 메시지 등이 포함될 수도 있다.
여기서 일 실시예에 따르면, UPF(100)와 SMF(200) 간에 전달되는 연관(association)에 관한 메시지에는 연관 이외의 메시지, 예컨대 세션(session) 메시지, 세션 보고(reporting) 메시지, QoS 제어 메시지 또는 패킷 사용량에 관한 메시지 등이 UPF(100)와 SMF(200) 간에서 어떻게 전달되어야 하는지를 규정하는 '전달 정보'가 포함된다. (이하에서 '메시지'라고 하면, 연관 메시지 이외의 메시지인 세션(session) 메시지, 세션 보고(session) 메시지, QoS 제어 메시지 또는 패킷 사용량에 관한 메시지 중 어느 하나를 가리키는 것으로 정의한다)
UPF(100)는 이러한 전달 정보를 기초로 SMF(200)에게 메시지를 전달하며, SMF(200) 역시 마찬가지로 이러한 전달 정보를 기초로 UPF(100)에게 메시지를 전달한다. 이렇게 전달 정보를 기초로 메시지가 전달될 경우, 메시지의 오버로드가 해결될 수 있으므로 유실 없는 또는 지연(delay) 없는 메시지의 전달이 가능해지며 따라서 UPF(100)의 분산 배치나 UPF(100)의 장거리 배치 등이 가능해진다. 이하에서는 이러한 효과를 가능하게 하는 UPF(100)와 SMF(200)에 대해 각각 살펴보기로 한다.
도 3은 일 실시예에 따른 UPF(100)의 구성을 도시하고 있다. 도 3을 참조하면, UPF(100)는 통신부(110), 정보 저장부(120) 및 메시지 처리부(130)를 포함하며, 다만 UPF(100)의 구성이 도 3에 도시된 것으로 한정 해석되는 것은 아니다.
먼저 통신부(110)는 메시지를 송수신하는 포트이며, 하드웨어 또는 소프트웨어적으로 구현 가능하다.
정보 저장부(120)는 메모리 등에 의해 구현 가능하다. 정보 저장부(120)는 통신부(110)를 통해 SMF(200)로부터 전달받은 전달 정보를 저장할 수 있는데, 전달 정보에 대해서는 후술하기로 한다. 한편, 정보 저장부(120)에 전달 정보만이 저장되는 것은 아니며 그 밖에 다양한 정보가 저장될 수 있다.
메시지 처리부(130)는 연관(association)에 관한 메시지를 생성한다. 이러한 메시지 처리부(130)는 이하에서 설명될 기능을 수행하도록 프로그램된 명령어를 저장하는 메모리 및 이러한 명령어를 실행하는 마이크로프로세서에 의해 구현 가능하다.
연관에 관한 메시지는 전술한 바와 같이 연관의 설정(setup), 수정(update) 및 해제(release)에 관한 요청(request) 메시지 및 이러한 요청 메시지에 대한 응답(response) 메시지를 포함한다. 연관에 관한 메시지를 통해 SMF(200)의 로드(load) 컨트롤 기능이 설정/해제될 수 있고, UPF(100)의 버퍼링 기능이 설정/해제될 수 있으며, UPF(100)에 IP가 할당되는 방법이 지정될 수 있으며 다만 이에 한정되는 것은 아니다. 메시지 처리부(130)가 생성한 연관에 관한 메시지는 통신부(110)를 통해 SMF(200)에게 전달된다.
한편, 통신부(110)를 통해 SMF(200)로부터 연관에 관한 메시지가 수신되면, 메시지 처리부(130)는 이렇게 수신된 연관에 관한 메시지에 따라 연관을 설정, 수정 또는 해제할 수 있다.
메시지 처리부(130)는 전달 정보를 생성한다. 생성된 전달 정보는 전술한 연관에 관한 메시지에 포함되어서 통신부(110)를 통해 SMF(200)에게 전달된다.
여기서 전달 정보는 메시지의 타입(type) 정보, 메시지의 전달에 사용되는 주소(associated address), 메시지의 전달에 관한 제어 항목(associated reliability) 및 자원 우선순위도(resource priority) 중 적어도 하나를 포함한다. 전달 정보의 예시는 도 5에 도시되어 있다.
이 중, 메시지의 타입(type)은 메시지의 종류를 나타낸다. 메시지의 타입에 대해 예를 들어 살펴보면, 세션(session)의 설정(establishment), 수정(modification) 및 해제(release)에 관한 요청 메시지 및 이러한 요청 메시지에 대한 응답 메시지, 세션 보고(report)에 관한 요청 메시지 및 이러한 요청 메시지에 대한 응답 메시지, 뿐만 아니라 QoS 제어에 관한 메시지나 과금의 근거가 되는 패킷 사용량에 관한 메시지 등이 포함될 수 있다. 여기서, 메시지의 타입은 메시지에 포함된 규칙(rule), 예컨대 PDR(packet detection rule), FAR(forward action rule), QER(QoS enforcement rule) 또는 URR(usage report rule)을 기초로 구분될 수 있으며, 또는 상기 룰 각각에 포함된 세부적인 정보(information element)를 기초로 구분될 수도 있다.
한편, 메시지의 전달에 사용되는 주소(associated address)는 메시지에 대한 소스 IP, 목적지 IP, 소스 포트 및 목적지 포트를 포함한다. 보다 구체적으로 살펴보면, UPF(100)에서는 N개의 IP와 M개의 포트(N과 M은 자연수)가 이용 가능하고, SMF(200)에서는 P개의 IP와 Q개의 포트(P와 Q는 자연수)가 이용 가능하다고 하자. SMF(200)로부터 UPF(100)에게 전달되는 각 메시지의 소스 IP는 P개의 IP 중에서 선택되고 소스 포트는 Q개 중에서 선택되며, 목적지 IP는 N개 중에서 선택되며, 목적지 포트는 M개 중에서 선택될 수 있다. 즉, SMF(200)로부터 UPF(100)에게 전달되는 메시지의 소스 IP나 목적지 IP 또는 소스 포트나 목적지 포트가 특정한 1개의 값으로 한정(바인딩)되지 않고 여러 개 중에서 선택될 수 있다. 메시지의 전달에 사용되는 주소에 관한 사항은 도 6에 예시적으로 도시되어 있다.
메시지의 전달에 관한 제어 항목(associated reliability)은 고유 숫자(seq. No)가 메시지에 부여되는 방식, 요청(request)에 대한 응답(response)을 수신하기까지의 대기 시간(expiry timeout) 및 재전달 최대 횟수(max. retry) 중 적어도 하나를 포함한다.
이 중, 고유 숫자(seq. No)는 각 메시지마다 부여되는, 서로 중첩되지 않는 숫자이며 메시지의 처리 순서와 관련된다. 고유 숫자는 그 값이 증가하는 방식(incremental)으로 각 메시지에 부여되거나 또는 임의의(random) 값으로 선택되어서(selective) 각 메시지에 부여될 수 있다.
대기 시간(expiry timeout)은 SMF(200)가 UPF(100)에게 메시지를 요청한 뒤 응답을 수신하기까지 대기할 수 있는 최대 시간을 의미한다.
재전달 최대 횟수(max. retry)는 SMF(200)가 UPF(100)에게 메시지를 요청한 뒤 응답이 올 때까지 해당 메시지를 재요청할 수 있는 최대 횟수를 의미한다.
메시지의 자원 우선순위도는 SMF(200)의 자원이 어떤 우선순위로 각 메시지에 할당되어야 하는지를 나타내는 정보이다. 자원 우선순위도는 전술한 메시지의 타입(type) 정보, 메시지의 전달에 사용되는 주소(associated address) 및 메시지의 전달에 관한 제어 항목 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있다.
여기서, 메시지의 전달에 사용되는 주소와 메시지의 전달에 관한 제어 항목은 메시지의 타입이 어떤지에 따라 상이한 값을 가질 수 있다. 예컨대, 메시지의 타입이 세션의 설정인 경우에 메시지가 갖는 주소는 메시지의 타입이 세션의 수정 또는 해제인 경우에 메시지가 갖는 주소와 상이할 수 있다. 또한, 메시지의 타입이 세션의 설정인 경우에 메시지가 갖는 제어 항목은 메시지의 타입이 세션의 수정 또는 해제인 경우에 메시지가 갖는 제어 항목과 상이할 수 있다.
전술한 전달 정보는 연관에 관한 메시지에 포함되어서 통신부(110)를 통해 UPF(100)로부터 SMF(200)에게 전달된다. SMF(200)(의 메시지 처리부(230))는 이렇게 전달받은 연관에 관한 메시지로부터 전달 정보를 획득한다. 획득된 전달 정보는 SMF(200)가 UPF(100)에게 메시지를 전달하는 과정에서 이용된다. 예컨대 전달하고자 하는 메시지의 타입에 따라 해당 메시지의 주소와 제어 항목의 값 및 자원의 우선순위도가 결정되고, 이렇게 결정된 값을 기초로 해당 메시지가 SMF(200)로부터 UPF(100)에게 전달된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 일 실시예에 따르면 UPF(100)가 생성한 전달 정보는 연관에 관한 메시지에 포함되어서 SMF(200)에게 전달되며, SMF(200)는 UPF(100)에게 메시지를 전달하는 과정에서 이러한 전달 정보를 참조할 수 있다. 이 때 메시지의 전달에 사용되는 주소는 특정한 값으로 바인딩되지 않고 다수의 값 중에서 선택될 수 있으며, 고유 번호 역시 메시지에 선택적으로 부여될 수 있다. 따라서 메시지의 전달에 있어서 오버로드와 지연이 방지될 수 있으며 메시지의 전달에 대한 안정성 또한 향상될 수 있으며, 이를 통해 지연없는 연결, QoS의 보장 및 실시간 과금이 가능해진다. 뿐만 아니라 각 메시지 별로 주소가 할당되기 때문에 다양한 스위치나 라우터에 대한 바이패스(bypass)가 가능해진다.
한편, 지금까지는 UPF(100)가 전달 정보를 생성하고, 이렇게 생성된 전달 정보가 UPF(100)로부터 SMF(200)에게 전달되며, SMF(200)는 이러한 전달 정보를 기초로 메시지를 UPF(100)에게 전달하는 것에 대해 설명하였다. 이하에서는 SMF(200)가 전달 정보를 생성하고, 이렇게 생성된 전달 정보가 SMF(200)로부터 UPF(100)에게 전달되며, UPF(100)는 이러한 전달 정보를 기초로 메시지를 SMF(200)에게 전달하는 것에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 SMF(200)의 구성을 도시하고 있다. 도 4를 참조하면, SMF(200)는 통신부(210), 정보 저장부(220) 및 메시지 처리부(230)를 포함하며, 다만 SMF(200)의 구성이 도 4에 도시된 것으로 한정 해석되는 것은 아니다.
먼저 통신부(210)는 메시지를 송수신하는 포트이며, 하드웨어 또는 소프트웨어적으로 구현 가능하다.
정보 저장부(220)는 메모리 등에 의해 구현 가능하다. 정보 저장부(220)는 통신부(210)를 통해 UPF(100)로부터 전달받은 전달 정보를 저장할 수 있는데, 전달 정보에 대해서는 후술하기로 한다. 한편, 정보 저장부(220)에 전달 정보만이 저장되는 것은 아니며 그 밖에 다양한 정보가 저장될 수 있다.
메시지 처리부(230)는 연관(association)에 관한 메시지를 생성한다. 여기서, 메시지 처리부(230)가 생성하는 연관에 관한 메시지에 대한 사항은 UPF(100)의 메시지 처리부(130)와 동일한 바, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
메시지 처리부(230)는 전달 정보를 생성한다. 생성된 전달 정보는 전술한 연관에 관한 메시지에 포함되어서 통신부(210)를 통해 UPF(100)에게 전달된다.
여기서 전달 정보에 관한 사항은 UPF(100)에서 이미 설명한 것과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이러한 전달 정보는 연관에 관한 메시지에 포함되어서 통신부(210)를 통해 SMF(200)로부터 UPF(100)에게 전달된다. UPF(100)(의 메시지 처리부(130))는 이렇게 전달받은 연관에 관한 메시지로부터 전달 정보를 획득한다. 획득된 전달 정보는 UPF(100)가 SMF(200)에게 메시지를 전달하는 과정에서 이용된다. 예컨대 전달하고자 하는 메시지의 타입에 따라 해당 메시지의 주소와 제어 항목의 값 및 자원의 우선순위도가 결정되고, 이렇게 결정된 값을 기초로 해당 메시지가 UPF(100)로부터 SMF(200)에게 전달된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 일 실시예에 따르면 SMF(200)가 생성한 전달 정보는 연관에 관한 메시지에 포함되어서 UPF(100)에게 전달되며, UPF(100)는 SMF(200)에게 메시지를 전달하는 과정에서 이러한 전달 정보를 참조할 수 있다. 이 때 메시지의 전달에 사용되는 주소는 특정한 값으로 바인딩되지 않고 다수의 값 중에서 선택될 수 있으며, 고유 번호 역시 메시지에 선택적으로 부여될 수 있다. 따라서 메시지의 전달에 있어서 오버로드와 지연이 방지될 수 있으며 메시지의 전달에 대한 안정성 또한 향상될 수 있으며, 이를 통해 지연없는 연결, QoS의 보장 및 실시간 과금이 가능해진다. 뿐만 아니라 각 메시지 별로 주소가 할당되기 때문에 다양한 스위치나 라우터에 대한 바이패스(bypass)가 가능해진다.
도 7은 일 실시예에 따른 패킷 처리 방법의 절차를 도시하고 있다. 다만, 도 7은 예시적인 것에 불과하므로, 패킷 처리 방법의 절차가 도 7에 도시된 것으로 한정 해석되는 것은 아니다.
도 7을 참조하면, SMF(200)는 연관 설정 요청 메시지를 UPF(100)에게 송신한다(S100). 연관 설정 요청 메시지는 SMF(200)의 메시지 처리부(230)가 생성한 것일 수 있다. 이러한 연관 설정 요청 메시지에는 전술한 전달 정보가 포함된다.
UPF(100)는 단계 S100에서 수신받은 연관 설정 요청 메시지에 따라 연관을 설정한 뒤(S110), 설정을 완료하였다는 응답 메시지를 SMF(200)에게 송신한다(S120).
이 후 UPF(100)와 SMF(200) 간에는 세션 메시지와 같은 다양한 메시지가 송수신된다(S130). 이 때 UPF(100)가 SMF(200)에게 송신하고자 하는 세션 메시지는 단계 S100에서 수신받은 연관 설정 요청 메시지에 포함된 전달 정보를 기초로 SMF(200)에게 송신될 수 있다. 예컨대, 단계 S130에서 UPF(100)가 SMF(200)에게 송신하고자 하는 세션 메시지의 주소와 제어 항목은 S100에서 수신받은 연관 설정 요청 메시지에 포함된 전달 정보를 기초로 결정된 뒤 송신될 수 있다.
한편, SMF(200)는 연관 설정에 변경이 필요한지 여부를 판단할 수 있다(S200). 만약 변경이 필요하지 않다고 판단되면 단계 S130이 반복 수행될 수 있다. 그러나 변경이 필요하다고 판단되는 경우 SMF(200)는 UPF(100)에게 연관 수정(변경) 요청 메시지를 송신한다(S300). 연관 수정 요청 메시지는 SMF(200)의 메시지 처리부(230)가 생성한 것일 수 있으며, 이러한 연관 수정 요청 메시지에는 전술한 전달 정보가 포함된다.
여기서 SMF(200)는 연관 설정에 변경이 필요한지 여부를 다음과 같은 사항 중 적어도 하나를 기초로 판단할 수 있다.
- SMF(200)와 UPF(100) 간의 인터페이스(N4 인터페이스 또는 SBI)의 로드 상태
- UPF(100)에 연결된 인터페이스의 로드 상태 (예컨대 N3, N6, N9 인터페이스 등)
- SMF(200)에 연결된 인터페이스의 로드 상태 (예컨대 Nsmf 인터페이스)
- 인터페이스 처리와 관련하여, UPF(100) 또는 SMF(200) 각각의 자원 상태 (예컨대 CPU / Memory / Storage 등)
- 인터페이스를 통해 전달되는 메시지에 대한 이벤트 상태 정보 (예컨대 세션의 생성/수정/삭제 및 이들과 관련된 PDR, QER, FAR, URR 등)
또는 SMF(200)는 연관 설정에 변경이 필요하다고 AMF와 같은 타 NF로부터 전달받은 경우 또는 다음과 같은 사항 등을 통해 판단할 수도 있다.
- 단말(300)의 무선 컨디션 상태 (예컨대 무선 signal status)
- 단말(300)의 슬라이스 ID나 IP 주소가 변경되었는지 여부
- 단말(300)이 특정 지역으로 진입하였는지(enter) 아니면 해당 특정 지역으로부터 나왔는지(exit) 여부
- 사전에 정의된 시간
- 단말(300)이 소정 서비스에 가입하거나 또는 가입된 서비스를 해지하였는지 여부
UPF(100)는 단계 S300에서 수신받은 연관 수정 요청 메시지에 따라 연관을 수정한 뒤(S310), 변경을 완료하였다는 응답 메시지를 SMF(200)에게 송신한다(S320).
이 후 UPF(100)와 SMF(200) 간에는 세션 메시지와 같은 다양한 메시지가 송수신된다(S330). 이 때 UPF(100)가 SMF(200)에게 송신하고자 하는 세션 메시지는 단계 S300에서 수신받은 연관 수정 요청 메시지에 포함된 전달 정보를 기초로 SMF(200)에게 송신될 수 있다. 예컨대, 단계 S330에서 UPF(100)가 SMF(200)에게 송신하고자 하는 세션 메시지의 주소와 제어 항목은 S300에서 수신받은 연관 수정요청 메시지에 포함된 전달 정보를 기초로 결정된 뒤 송신될 수 있다.
한편, 도 7에는 연관 설정 또는 변경 요청 메시지가 SMF(200)로부터 UPF(100)에게 송신된 경우에 대한 상황만이 도시되어 있는데, 본 발명의 사상이 도 7에 도시된 것으로 한정 해석되는 것은 아니다. 예컨대 연관 설정 또는 변경 요청 메시지가 UPF(100)로부터 SMF(200)에게 송신된 경우에 대한 상황에 대해서도 동일한 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 지금까지 설명된 본 발명의 사상은 SMF(200)와 UPF(100) 간에 세션 메시지가 전달되는 경우에 적용되는데, 다만 본 발명의 사상이 이러한 경우에만 한정 적용되는 것을 해석되는 것은 아니다. 즉, 실시예에 따라 도 1에 도시된 네트워크 장치(network function, NF) 간에 메시지가 전달되는 경우에도 본 발명의 사상이 적용 가능하다. 예컨대, UPF(100) 간에 메시지가 전달되는 경우, SMF(200) 간에 메시지가 전달되는 경우, AMF와 SMF(200) 간에 메시지가 전달되는 경우, PCF와 SMF(200) 간에 메시지가 전달되는 경우 등에도 본 발명의 사상이 적용 가능하며, 이 경우 메시지를 송수신하는 주체 중 일방은 네트워크 장치(network function, NF)라고 지칭될 수 있고 타방은 타 네트워크 장치라고 지칭될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 일 실시예에 따르면 SMF와 UPF 간에 전달되는 메시지는 전달 정보를 기초로 전달될 수 있다. 이 때 메시지의 전달에 사용되는 주소는 특정한 값으로 바인딩되지 않고 다수의 값 중에서 선택될 수 있으며, 고유 번호 역시 메시지에 선택적으로 부여될 수 있다. 따라서 메시지의 전달에 있어서 오버로드와 지연이 방지될 수 있으며 메시지의 전달에 대한 안정성 또한 향상될 수 있으며, 이를 통해 지연없는 연결, QoS의 보장 및 실시간 과금이 가능해진다. 뿐만 아니라 각 메시지 별로 주소가 할당되기 때문에 다양한 스위치나 라우터에 대한 바이패스(bypass)가 가능해진다.
한편, 전술한 발명의 실시예는 각각의 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체의 형태 또는 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장된, 해당 방법에 포함된 각 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램의 형태로 실시될 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
일 실시예에 따르면, 메시지의 전달에 있어서 오버로드와 지연이 방지될 수 있으며 메시지의 전달에 대한 안정성 또한 향상될 수 있으며, 이를 통해 지연없는 연결, QoS의 보장 및 실시간 과금이 가능해진다.
100: UPF
200: SMF

Claims (12)

  1. 네트워크 장치(network function, NF)로서,
    타 네트워크 장치로부터 상기 네트워크 장치와 상기 타 네트워크 장치 간의 연관(association)에 관한 메시지를 수신받는 통신부와,
    상기 수신받은 연관에 관한 메시지로부터, 메시지의 타입 별로 지정되어 있는 전달 정보를 획득 ― 상기 전달 정보에는, 상기 네트워크 장치가 상기 타 네트워크 장치에게 메시지를 전달할 때 상기 네트워크 장치에 의해 지정 가능한, 상기 타 네트워크 장치가 지원하는 자원의 리스트가 포함됨 ― 하고, 상기 네트워크 장치가 상기 타 네트워크 장치에게 전달하고자 하는 메시지의 타입을, 상기 전달하고자 하는 메시지에 포함된 PDR(packet detection rule), FAR(forward action rule), QER(QoS enforcement rule) 또는 URR(usage report rule)을 기초로 구분한 뒤, 상기 구분된 타입에 대응되는 자원을 상기 획득된 전달 정보에 포함된 자원의 리스트로부터 지정하고, 상기 지정된 자원에 기초해서 상기 전달하고자 하는 메시지가 상기 타 네트워크 장치에게 전달되도록 처리하는 메시지 처리부를 포함하며,
    상기 전달하고자 하는 메시지가 상기 타 네트워크 장치에게 전달되도록 상기 메시지 처리부에 의해 처리되는 경우에는,
    상기 타 네트워크 장치에 의해 지원 가능한 복수 개의 IP 및 복수 개의 포트 중에서 지정된 어느 하나의 IP 및 어느 하나의 포트가 이용되는
    네트워크 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크 장치가 세션 관리 장치(session management function, SMF)이면 상기 타 네트워크 장치는 사용자 평면 장치(user plane function, UPF)이고, 상기 네트워크 장치가 상기 사용자 평면 장치이면 상기 타 네트워크 장치는 상기 세션 관리 장치인
    네트워크 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 정보는,
    메시지의 전달에 사용되는 주소(address), 메시지의 전달에 관한 제어 항목 및 자원 우선순위도 중 적어도 하나를 포함하는
    네트워크 장치.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 메시지의 전달에 사용되는 주소는,
    상기 메시지의 소스 IP, 목적지 IP, 소스 포트 및 목적지 포트 중 적어도 하나를 포함하는
    네트워크 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 메시지의 전달에 관한 제어 항목은,
    고유 숫자(seq. No)가 메시지에 부여되는 방식, 요청(request)에 대한 응답(response)을 수신하기까지 대기하는 시간(expiry timeout) 및 재전달 최대 횟수(max. retry) 중 적어도 하나를 포함하는
    네트워크 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 메시지의 자원 우선순위도는,
    메시지의 타입 정보, 메시지의 전달에 사용되는 주소(address) 및 메시지의 전달에 관한 제어 항목 중 적어도 하나를 기초로 결정된 것인
    네트워크 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 연관에 관한 메시지는,
    상기 연관의 설정(setup), 변경(update) 및 해제(release) 메시지 중 적어도 하나를 포함하는
    네트워크 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 연관의 변경 메시지를, 상기 네트워크 장치와 상기 타 네트워크 장치 간의 인터페이스의 상태, 상기 네트워크 장치에 연결된 인터페이스의 상태, 상기 타 네트워크 장치에 연결된 인터페이스의 상태, 상기 네트워크 장치와 상기 타 네트워크 장치 각각의 자원 상태, 단말의 상태 또는 시간에 관한 정보 중 적어도 하나가 변경됨에 따라 수신받는
    네트워크 장치.
  10. 네트워크 장치가 수행하는 패킷 처리 방법에 있어서,
    타 네트워크 장치로부터 상기 네트워크 장치와 상기 타 네트워크 장치 간의 연관(association)에 관한 메시지를 수신받는 단계와,
    상기 수신받은 연관에 관한 메시지로부터, 메시지의 타입 별로 지정되어 있는 전달 정보를 획득 ― 상기 전달 정보에는, 상기 네트워크 장치가 상기 타 네트워크 장치에게 메시지를 전달할 때 상기 네트워크 장치에 의해 지정 가능한, 상기 타 네트워크 장치가 지원하는 자원의 리스트가 포함됨 ― 하는 단계와,
    상기 네트워크 장치가 상기 타 네트워크 장치에게 전달하고자 하는 메시지의 타입을, 상기 전달하고자 하는 메시지에 포함된 PDR(packet detection rule), FAR(forward action rule), QER(QoS enforcement rule) 또는 URR(usage report rule)을 기초로 구분한 뒤, 상기 구분된 타입에 대응되는 자원을 상기 획득된 전달 정보에 포함된 자원의 리스트로부터 지정하고, 상기 지정된 자원에 기초해서 상기 전달하고자 하는 메시지를 상기 타 네트워크 장치에게 전달하는 단계를 포함하며,
    상기 전달하고자 하는 메시지가 상기 타 네트워크 장치에게 전달되는 단계에서는,
    상기 타 네트워크 장치에 의해 지원 가능한 복수 개의 IP 및 복수 개의 포트 중에서 지정된 어느 하나의 IP 및 어느 하나의 포트가 이용되는
    패킷 처리 방법.
  11. 제 10 항에 따른 방법에 포함된 단계를 포함하여 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  12. 제 10 항에 따른 방법에 포함된 단계를 포함하여 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
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