KR102178348B1 - 네트워크장치 및 네트워크장치에서 수행되는 엣지서비스 검색 방법 - Google Patents

네트워크장치 및 네트워크장치에서 수행되는 엣지서비스 검색 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제어 평면(제어 노드)의 요청에 따라 UPF에서 엣지서비스(Edge Service)를 검색함으로써, 제어 평면(제어 노드)에서 가입자에 적용 가능한 엣지서비스를 검색 및 선택할 수 있는 서비스 환경을 실현하는, 네트워크장치 및 엣지서비스 검색 방법을 제안하고 있다.

Description

네트워크장치 및 네트워크장치에서 수행되는 엣지서비스 검색 방법{NETWORK APPARATUS AND EDGE SERVICE DISCOVERY METHOD}
본 발명은, UPF(User Plane Function)에서 엣지서비스(Edge Service)를 검색하기 위한 기술에 관한 것이다.
LTE 통신시스템에서 통신서비스의 종류 및 전송 요구 속도 등이 다양해짐에 따라, LTE 주파수 증설 및 5G 통신시스템으로의 진화가 활발하게 진행되고 있다.
이와 같이 빠르게 진화되고 있는 5G 통신시스템은, 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, 저지연 서비스)의 시나리오를 지원하고 있다.
특히, 5G에서는, 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 영역(Control Plane) 및 데이터 송수신 기능의 영역(User Plane)을 구분한 네트워크 구조를 정의하고 있다.
이때, 5G에서 Control Plane의 제어노드는, 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), 네트워크 내 각 노드들에 대한 정보를 관리/제어하는 기능의 NRF(Network Repository Function) 등으로 정의할 수 있다.
그리고, 5G에서 User Plane의 데이터노드는, SMF의 제어(연동)를 토대로 단말과의 세션을 통해 단말 및 외부 서비스망(예: 인터넷) 상의 서버 간 데이터를 송수신하는 UPF(User Plane Function)로 정의할 수 있다.
한편, 최근 Edge Computing 기술이 화두가 되면서, 5G에서는 저지연 서비스를 위해, 고객(UE)에 근접한 노드(이하, 엣지 노드)에서 엣지서비스(Edge Service)를 제공하는 구조로 진화할 것으로 전망된다.
헌데, 현재 표준에서는, 엣지 노드(UPF 일 수 있음) 관점에서 보면 자신의 어떤 엣지서비스를 제공해야 할지 결정할 수 없고, 실제로 단말의 데이터 세션을 관리/제어하는 SMF가 단말(가입자)에 적용하기 위한 엣지서비스를 검색/선택할 수 있는 구체적인 방안이 없는 실정이다.
이에, 본 발명에서는, UPF(User Plane Function)에서 엣지서비스(Edge Service)를 검색하기 위한 방안을 제안함으로써, SMF가 단말(가입자)에 적용하기 위한 엣지서비스를 검색/선택할 수 있는 서비스 환경을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, UPF(User Plane Function)에서 엣지서비스(Edge Service)를 검색하기 위한 구체적인 기술 방안을 제공하는, 네트워크장치 및 엣지서비스 검색 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 네트워크장치는, 제어 노드로부터 가입자에 대한 엣지서비스 검색 요청을 수신하는 요청수신부; 상기 검색 요청에 따라, 상기 네트워크장치가 갖는 각 인터페이스 별로 상기 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색하는 엣지서비스 검색부; 및 상기 엣지서비스를 검색한 결과를 상기 제어 노드로 회신하여, 상기 제어 노드에서 상기 가입자의 데이터 세션 제어 시 상기 엣지서비스를 적용할 수 있게 하는 검색결과 제공부를 포함한다.
구체적으로, 상기 엣지서비스 검색 요청 및 상기 결과 회신은, 노드(NF: Network Function) 간 서비스 기반 인터페이스(Service Based Interface)에서 정의하는, 데이터 노드로서의 상기 네트워크장치 및 제어 노드 간 인터페이스에 따라 송수신될 수 있다.
구체적으로, 상기 엣지서비스 검색부는, 상기 각 인터페이스 별로, 연결 상태로 확인되는 각 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여, 상기 가입자의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 획득하고, 상기 서비스정보가 획득된 상기 특정 엣지서비스를, 상기 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스로서 검색할 수 있다.
구체적으로, 상기 검색결과 제공부는, 상기 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보를 근거로 상기 네트워크장치 및 엣지서비스 간 상태정보를 관리하고, 상기 가입자에 대한 엣지서비스 검색 결과로서 상기 상태정보를 상기 제어 노드로 회신할 수 있다.
구체적으로, 엣지서비스에 대한 서비스정보는, 엣지서비스의 이름, 엣지서비스를 제공하는 호스팅(Hosting) 주소, 서비스 성능, 서비스 인터페이스(I/F) 정보, I/F 부하 정보, 송수신 처리방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 네트워크장치 및 엣지서비스 간 상태정보는, 엣지서비스가 검색된 각 엣지 노드 별로, 엣지 노드의 인터페이스(I/F)와 노드 위치와 통신포트 및 ID 중 적어도 하나를 나타내는 서비스 인터페이스(I/F) 정보, 엣지 노드에서 이용 가능한 엣지서비스의 개수 및 엣지서비스 리스트, 엣지서비스 제공 시 상기 네트워크장치에 발생되는 부하 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 각 엣지 노드와 수행하는 시그널링은, 상기 가입자의 트래픽 프로파일을 상기 각 엣지 노드로 제공하여 상기 가입자에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청하는 과정, 상기 각 엣지 노드가, 상기 가입자의 트래픽 프로파일을 기반으로, 엣지 노드 자신이 지원하는 엣지서비스 중 상기 가입자의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는지 확인하는 과정, 상기 각 엣지 노드 중 상기 특정 엣지서비스가 있는 것으로 확인한 엣지 노드가, 상기 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 회신하는 과정을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 각 엣지 노드와 수행하는 시그널링은, 상기 각 엣지 노드 중 상기 특정 엣지서비스가 없는 것으로 확인한 엣지 노드가, 엣지 노드 자신과 연결 상태로 확인되는 다른 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여, 상기 가입자의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 획득하고, 상기 각 엣지 노드 중 상기 특정 엣지서비스가 없는 것으로 확인한 엣지 노드가, 상기 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보를 상기 네트워크장치로 회신하는 과정을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 엣지서비스 검색부는, 상기 네트워크장치가 갖는 인터페이스 중 활성화 상태의 인터페이스를 확인하고, 활성화 상태로 확인되는 각 인터페이스 별로, 인터페이스를 통해 연결된 적어도 하나의 엣지 노드의 주소를 검출하여, 각 인터페이스 별로, 주소가 검출되는 엣지 노드를 연결 상태의 엣지 노드로 확인할 수 있다.
구체적으로, 상기 엣지 노드는, 상기 네트워크장치와 N3 인터페이스를 통해 연결되는 접속 노드에 위치하거나, 상기 네트워크장치와 N9 인터페이스를 통해 연결되는 데이터 노드에 위치하거나, 상기 네트워크장치와 N6 인터페이스를 통해 연결되는 별도 노드에 위치할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 네트워크장치에서 수행되는 엣지서비스 검색 방법은, 제어 노드로부터 가입자에 대한 엣지서비스 검색 요청을 수신하는 요청수신단계; 상기 검색 요청에 따라, 상기 네트워크장치가 갖는 각 인터페이스 별로 상기 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색하는 엣지서비스 검색단계; 및 상기 엣지서비스를 검색한 결과를 상기 제어 노드로 회신하여, 상기 제어 노드에서 상기 가입자의 데이터 세션 제어 시 상기 엣지서비스를 적용할 수 있게 하는 검색결과 제공단계를 포함한다.
구체적으로, 상기 엣지서비스 검색 요청 및 상기 결과 회신은, 노드(NF: Network Function) 간 서비스 기반 인터페이스(Service Based Interface)에서 정의하는, 데이터 노드로서의 상기 네트워크장치 및 제어 노드 간 인터페이스에 따라 송수신될 수 있다.
구체적으로, 상기 엣지서비스 검색단계는, 상기 각 인터페이스 별로, 연결 상태로 확인되는 각 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여, 상기 가입자의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 획득하고, 상기 서비스정보가 획득된 상기 특정 엣지서비스를, 상기 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스로서 검색할 수 있다.
구체적으로, 상기 검색결과 제공단계는, 상기 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보를 근거로 상기 네트워크장치 및 엣지서비스 간 상태정보를 관리하고, 상기 가입자에 대한 엣지서비스 검색 결과로서 상기 상태정보를 상기 제어 노드로 회신할 수 있다.
구체적으로, 상기 각 엣지 노드와 수행하는 시그널링은, 상기 가입자의 트래픽 프로파일을 상기 각 엣지 노드로 제공하여 상기 가입자에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청하는 과정, 상기 각 엣지 노드가, 상기 가입자의 트래픽 프로파일을 기반으로, 엣지 노드 자신이 지원하는 엣지서비스 중 상기 가입자의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는지 확인하는 과정, 상기 각 엣지 노드 중 상기 특정 엣지서비스가 있는 것으로 확인한 엣지 노드가, 상기 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 회신하는 과정을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 엣지서비스 검색단계는 상기 네트워크장치가 갖는 인터페이스 중 활성화 상태의 인터페이스를 확인하고, 활성화 상태로 확인되는 각 인터페이스 별로, 인터페이스를 통해 연결된 적어도 하나의 엣지 노드의 주소를 검출하여, 각 인터페이스 별로, 주소가 검출되는 엣지 노드를 상기 연결 상태의 엣지 노드로 확인할 수 있다.
본 발명의 네트워크장치 및 엣지서비스 검색 방법에 따르면, UPF에서 엣지서비스(Edge Service)를 검색하기 위한 방안을 기술을 실현함으로써, 제어 평면이 단말(가입자)에 적용 가능한 엣지서비스를 검색 및 선택할 수 있는 서비스 환경을 제공할 수 있는 효과를 도출한다.
도 1은 5G 시스템의 구조를 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엣지서비스 검색 시나리오를 보여주는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크장치가 검색한 엣지서비스 검색 결과를 보여주는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라서 엣지 노드가 관리하는 서비스정보를 설명하는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라서 UPF가 관리하는 상태정보를 설명하는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지서비스 검색 방법의 동작 흐름을 보여주는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명은, UPF(User Plane Function)에서 엣지서비스(Edge Service)를 검색하기 위한 기술에 관한 것이다.
5G 통신시스템은, 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.
특히, 5G에서는, 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 영역(Control Plane) 및 데이터 송수신 기능의 영역(User Plane)을 구분한 네트워크 구조를 정의하고 있다.
도 1은 5G 시스템의 구조를 보여주는 예시도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 5G에서 Control Plane의 제어 노드는, 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), 네트워크 내 각 노드들에 대한 정보를 관리/제어하는 기능의 NRF(Network Repository Function) 등으로 정의할 수 있다.
그리고, 5G에서 User Plane의 데이터 노드는, SMF의 제어(연동)를 토대로 단말과의 세션을 통해 단말 및 외부 서비스망(예: DN(Data Network)) 상의 서버 간 데이터를 송수신하는 UPF(User Plane Function)로 정의할 수 있다.
도 1의 (1A)에서 알 수 있듯이, 현재 5G에서는 (R)AN-코어(예: DN) 간 연동 또는 UE- 코어(예: DN) 간 연동 성능을 위해, Point-to-Point 방식의 Nx 인터페이스(I/F)를 채택하고 있다.
하지만, 5G에서는, 향후 All-Active 구조, Full 가상화 NF (VNF) 등 Service Based Architecture(SBA)에 특징이 필요함에 따라, Control Plane의 모든 제어노드를 SBA로 진화시키는 구조를 논의이며, 이에 따라 도 1의 (1B)에 도시된 바와 같이 SMF 및 UPF 간 I/F 역시 N4 I/F에서 SBI I/F(Nupf)로 진화하리라 예상된다.
그리고, UPF의 인터페이스가 N4 I/F에서 SBI I/F(Nupf)로 진화하는 경우, UPF는 SMF를 거치지 않고 Nupf를 기반으로 제어 평면의 각 제어 노드(Control Plane의 NF)와 바로 통신이 가능할 것이다.
한편, 최근 Edge Computing 기술이 화두가 되면서, 5G에서는 저지연 서비스를 위해, 고객(UE)에 근접한 노드(이하, 엣지 노드)에서 엣지서비스(Edge Service)를 제공하는 구조로 진화할 것으로 전망된다.
헌데, 현재 표준에서는, 엣지 노드(UPF 일 수 있음) 관점에서 보면 자신의 어떤 엣지서비스를 제공해야 할지 결정할 수 없고, 실제로 단말의 데이터 세션을 관리/제어하는 SMF가 단말(가입자)에 적용하기 위한 엣지서비스를 검색/선택할 수 있는 구체적인 방안이 없는 실정이다.
이에, 본 발명에서는, UPF(User Plane Function)에서 엣지서비스(Edge Service)를 검색하기 위한 방안을 제안함으로써, 제어 평면(예: SMF, PCF 등)이 단말(가입자)에 적용하기 위한 엣지서비스를 검색/선택할 수 있는 서비스 환경을 제공하고자 한다.
구체적으로, 본 발명에서 제안하는 기술 방안(이하, 엣지서비스 검색 기술)을 실현하는 네트워크장치를 제안한다.
본 발명에서 제안하는 엣지서비스 검색 기술은, 제어 노드 및 데이터 노드 간에 요청 및 응답을 통해, 제어 노드가 가입자의 데이터 세션 제어 시 적용 가능한 엣지서비스를 인지함으로써, 제어 평면(제어 노드)에서 가입자에 적용하기 위한 엣지서비스를 검색/선택할 수 있는 서비스 환경을 실현하는 특징을 갖는다.
현재 표준에서는, 실제로 단말의 데이터 세션을 관리/제어하는 SMF가, 엣지서비스를 위한 가입자의 데이터 트래픽 경로(이하, User Plane Path), 엣지서비스 상태를 알 수 없다.
이에, 본 발명에서는, SMF와 같은 제어 노드가 UPF로 가입자에 대한 엣지서비스 검색을 요청 및 이에 따른 검색 결과를 응답으로 수신함으로써, 제어 평면(제어 노드)가 가입자의 데이터 세션 제어 시 적용 가능한 엣지서비스를 인지하는 구성을 실현하고자 한다.
또한, 본 발명에서 제안하는 엣지서비스 검색 기술은, 데이터 노드가 제어 노드로부터의 요청에 따라, 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색함으로써, 데이터 평면(데이터 노드)에서 엣지서비스 검색을 실현하는 특징을 갖는다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 엣지서비스 검색 시나리오를 보여주는 예시도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 제안하는 엣지서비스 검색 기술을 실현하는 주체 즉 네트워크장치(100)는, 데이터 노드로서의 UPF일 수 있다.
그리고, 본 발명의 네트워크장치(100) 즉 UPF(100)으로 가입자에 대한 엣지서비스 검색을 요청하는 제어 노드는, Control Plane의 SMF, PCF 등 Control Plane의 NF 중에서 어떤 노드일 수도 있으며, 다만 이하에서는 설명의 편의 상 SMF라고 하겠다.
본 발명에서 제안하는 엣지서비스 검색 기술에 따르면, 제어 노드 예컨대 SMF는, 가입자에 대한 엣지서비스 검색을 네트워크장치(100)로 요청할 수 있다.
이때, 도 2에서 알 수 있듯이, 네트워크장치(100)는, 가입자(예: UE(10))의 데이터 세션에 관여하여 데이터를 송수신하는 즉 데이터 세션을 처리하고 있는 UPF(100)일 것이다.
따라서, SMF는, 가입자(UE)의 데이터 세션을 처리하고 있는 UPF(100)가 다수 개인 경우, 다수의 UPF(100) 각각으로 엣지서비스 검색을 요청할 수도 있다.
다만, 도 2에서는 설명의 편의 상, 가입자(UE)의 데이터 세션을 처리하고 있는 UPF(100) 하나를 도시하여 설명하겠다.
또한, 네트워크장치(100)로 수신되는 엣지서비스 검색 요청은 한 명 가입자에 대한 것일 수도 있고 다수의 가입자에 대한 것일 수도 있다. 다만, 하에서는 설명의 편의 상 한 명의 가입자 예컨대 UE(10)을 언급하여 설명하겠다.
Control Plane은, 기본적으로 가입자의 프로파일을 가지고 있으며, 본 발명에서 Control Plane의 제어 노드(PCF, SMF, NRF, NEF, NSSF, UDM 등)는, 가입자 프로파일을 근거로 기 정의된 이벤트 발생에 트리거링(Triggering)하여, 이벤트가 발생된 가입자에 대한 엣지서비스 검색을 UPF에 요청할 수 있다.
가입자 프로파일은, 가입자를 식별하기 위한 단말 주소(IMSI, MSISDN, SUPI, GPSI, IP) 등 UE 식별정보, 가입자에 대한 N/W 슬라이스 ID 식별, 가입자의 식별과 매칭되는 가입자 서비스/상품 기반 식별, 가입자가 원하는 엣지서비스 이름, Edge IP 주소, 서비스 QoS 정보 등으로 구성될 수 있다.
그리고, 엣지서비스 검색 요청을 트리거링하는 이벤트는, 가입자가 특정 지역 Entry / Exit 시, 가입자가 Handover 시, 특정 제어 Event 시 등에 발생하는 것으로 정의될 수 있다.
또한, 가입자 단말의 무선 Idle / Active 상태, 연결된 RAT 종류 및 상태, 단말의 무선 품질 (가용 가능한 Resource Block, RSSI, RSRP, RSRQ 정보) 상태, Carrier Aggregation 및 5G-LTE PDCP Aggregation 정보를 바탕으로, 엣지서비스 검색 요청을 트리거링 할 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어 노드 예컨대 SMF는, 가입자 프로파일을 근거로 기 정의된 이벤트 발생 여부를 모니터링하고, 이벤트 발생 시 해당 이벤트가 발생된 가입자(UE(10))에 대한 엣지서비스 검색을 UPF(100)에 요청할 수 있다(①).
본 발명에서 제안하는 엣지서비스 검색 기술에 따르면, 제어 노드 예컨대 SMF로부터 엣지서비스 검색을 요청 받은 UPF(100)는, 엣지서비스 검색 요청에 따라, UPF(100)가 갖는 각 인터페이스 별로 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색한다.
구체적으로, UPF(100)는, UPF(100)가 갖는 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로, 연결 상태로 확인되는 각 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 획득하고, 서비스정보가 획득된 특정 엣지서비스를 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스로서 검색할 수 있다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, UPF(100)가 엣지서비스를 검색하기 위해 수행하는 시그널링에는, UPF(100)가 자신과 직접 연결된 엣지 노드와 수행하는 직접적 시그널링(②) 외에도, 엣지 노드에 연결된 다른 엣지 노드와 수행하는 간접적인 시그널링(②-1)도 포함될 수 있다.
UPF(100)가 엣지서비스를 검색하기 위해 수행하는 시그널링에 대해서는, 후술에서 다시 구체적으로 설명하겠다.
도 2에 도시된 바와 같이, 엣지서비스를 제공하는 엣지(Edge) 노드는, UPF(100)와 N3 인터페이스를 통해 연결되는 접속 노드(gNB, 또는 (R)AN)에 위치할 수 있고, UPF(100)와 N9 인터페이스를 통해 연결되는 데이터 노드 즉 UPF에 위치할 수 있고, UPF(100)와 N6 인터페이스를 통해 연결되는 별도 노드(이하, Edge Server)에 위치할 수도 있다.
즉, 엣지 노드는 N3, N6, N9 구간에 위치할 수 있다.
이러한 엣지 노드가 제공하는 엣지서비스는, CDN(Contents Delivery Network) 서비스, Inline Caching/Proxy 기능, Video Streaming 기능, Web Content 서비스, 차량통신 서비스, 지도 서비스, 로케이션 서비스, Radio 정보 추출 서비스, 그래픽 렌더링 서비스, Big Data 분석 및 추출 기능 등, 다양하게 구현될 수 있다.
그리고, UPF에 위치/구현된 엣지 노드가 제공하는 엣지서비스는, 트래픽의 데이터 패킷 compression / decompression 기능, NAT(Network Address Translation) 서비스, 트래픽 패킷 저장/로딩 기능, 비디오 화질/BW 상태에 따른 스트리밍 조절/Pacing 기능, 프로토콜/패킷 압축 서비스 기능, 안전한 송수신을 위한 트래픽 중복 전송/중복 제거 기능, 가입자 또는 Edge Server의 L2(MAC), L3 (IP), L4 (Port) 및 L7(컨텐츠) 주소 변경 기능 등, 데이터 평면을 고려하여 다양하게 구현될 수 있다.
본 발명에서의 엣지 노드와 일반 인터넷 망에서 동일 서비스를 제공하는 장치(서버)와의 차이점은, 엣지 노드는 가입자가 가입하고 있는 가입통신망 내에 있는 시스템이며, 인터넷 망에서 동일 서비스를 제공하는 장치(서버)는 가입통신망 밖에(외부) 있는 시스템이라는 점이다.
따라서, 본 발명에서의 엣지 노드는 외부 장치(서버)와 비교할 때, 동일 서비스를 제공하더라도 서비스 제공을 위한 노드 Hop 수가 적고, 지연(Latency)가 적으며, 서비스 종단 점이 기지국(gNB) 이후에 있는 것이 특징이다.
본 발명에서 제안하는 엣지서비스 검색 기술에 따르면, UPF(100)는, 전술과 같이 직접적 시그널링(②) 및 간접적인 시그널링(②-1)을 통해 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색한 후, 엣지서비스 검색 결과를 제어 노드 예컨대 SMF로 회신한다(③).
이때, 엣지서비스 검색 요청(①) 및 엣지서비스 검색 결과 회신(③)은, 노드(NF: Network Function) 간 서비스 기반 인터페이스(Service Based Interface)에서 정의하는, 데이터 노드 즉 UPF로서의 네트워크장치(100) 및 제어 노드 간 인터페이스 즉 Nupf 인터페이스(Request/Response, Subscribe/Notify)에 따라 송수신될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제어 노드 및 데이터 노드 간 Nupf 인터페이스에 따른 요청 및 응답을 기반으로, 데이터 노드(UPF)가 제어 노드(예: SMF)로부터의 요청에 따라 엣지서비스 검색을 실현할 수 있고, 제어 노드(예: SMF)가 가입자에게 적용하기 위한 엣지서비스를 검색/선택할 수 있는 서비스 환경이 실현될 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 엣지서비스 검색 기술을 실현하는 네트워크장치의 구성에 대해 구체적으로 설명하겠다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크장치(100)는, 요청수신부(110), 엣지서비스 검색부(120), 검색결과 제공부(130)를 포함한다.
이러한 본 발명의 네트워크장치(100)는, 도 1에 도시된 User Plane의 데이터 노드 즉 각 UPF에 해당될 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크장치(100)는, Control Plane의 NF 즉 제어 노드, 단말 및 외부 서비스망(예: DN(Data Network)) 간의 데이터 세션을 연결하기 위해 단말 측 (R)AN, 외부 서비스망(예: DN(Data Network)) 및/또는 타 UPF와 통신하기 위한 통신부(140)를 더 포함할 수 있다.
이에 통신부(140)는, 타 UPF와 통신하도록 정의된 N9 인터페이스를 지원 하고, (R)AN과 통신하도록 정의된 N3 인터페이스를 지원하고, DN과 통신하도록 정의된 N6 인터페이스를 지원하고, 더 나아가 Control Plane의 NF 즉 제어 노드(예: SMF, PCF 등)와 통신하도록 정의된 Nupf 인터페이스(Request/Response, Subscribe/Notify)를 지원할 수 있다.
이러한 네트워크장치(100)의 구성 전체 내지는 적어도 일부는 하드웨어 모듈 형태 또는 소프트웨어 모듈 형태로 구현되거나, 하드웨어 모듈과 소프트웨어 모듈이 조합된 형태로도 구현될 수 있다.
여기서, 소프트웨어 모듈이란, 예컨대, 네트워크장치(100) 내에서 연산을 제어하는 프로세서에 의해 실행되는 명령어로 이해될 수 있으며, 이러한 명령어는 네트워크장치(100) 내 메모리에 탑재된 형태를 가질 수 있을 것이다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크장치(100)는 전술한 구성을 통해, 본 발명에서 제안하는 방안 즉 UPF에서 엣지서비스를 검색하는 방안을 실현하며, 이하에서는 이를 실현하기 위한 네트워크장치(100) 내 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
요청수신부(110)는, 제어 노드로부터 가입자(예: UE(10))에 대한 엣지서비스 검색 요청을 수신한다.
구체적으로, 요청수신부(110)는, 제어 노드 예컨대 SMF로부터, Nupf 인터페이스 기반 Request 또는 Subscribe 형태의 엣지서비스 검색 요청을 수신할 수 있다.
엣지서비스 검색부(120)는, 요청수신부(110)를 통해 수신한 엣지서비스 검색 요청에 따라, 네트워크장치(100)가 갖는 각 인터페이스 별로 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색하는 기능을 담당한다.
본 발명의 네트워크장치(100)는 데이터 송수신 영역(User Plane)의 데이터 노드 즉 UPF에 해당된다.
이에, 본 발명의 네트워크장치(100, UPF) 내 엣지서비스 검색부(120)는, UPF(100)가 갖는 각 인터페이스 N3,N6,N9 별로 가입자(예: UE(10))의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 엣지서비스 검색부(120)는, 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 연결 상태로 확인되는 각 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 획득한다.
이에, 엣지서비스 검색부(120)는, 전술과 같이 서비스정보가 획득된 특정 엣지서비스를, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스로서 검색할 수 있다.
검색결과 제공부(130)는, 엣지서비스 검색부(120)에서 엣지서비스를 검색한 결과를 제어 노드 예컨대 SMF로 회신하여, 제어 노드 예컨대 SMF에서 가입자(UE(10))의 데이터 세션 제어 시 엣지서비스를 적용할 수 있게 한다.
구체적으로, 검색결과 제공부(130)는, Nupf 인터페이스 기반 Response 또는 Notify 형태의 엣지서비스 검색 결과를, 제어 노드 예컨대 SMF로 회신할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 네트워크장치(100, UPF)에서 엣지서비스를 검색하는 과정(또는 엣지서비스를 검색하기 위해 수행하는 시그널링)에 대해, 구체적으로 설명하겠다.
앞서 설명한 것처럼, 엣지서비스 검색부(120)는, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 엣지서비스를 검색하기 위해, 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 연결 상태로 확인되는 각 엣지 노드와의 시그널링을 수행한다.
구체적으로 설명하면, 엣지서비스 검색부(120)는, 먼저 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 연결 상태 기반의 엣지 노드 검색을 수행할 수 있다.
본 발명에서 네트워크장치(100, UPF)는, 엣지서비스를 위해 세션에 대한 연결 상태 관리를 수행할 수 있다.
여기서, 연결 상태 관리란, UPF의 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 Bandwidth, Latency, 실시간으로 세션의 QoS 품질을 확인하고, 이들을 일정한 수준으로 보장해주는 것을 의미한다.
이에, 엣지서비스 검색부(120)는, 네트워크장치(100, UPF)가 갖는 인터페이스(N3, N6, N9) 중 활성화 상태의 인터페이스를 확인하는, UPF 내 Active I/F 검색 과정을 수행할 수 있다.
예를 들면, 엣지서비스 검색부(120)는, ICMP(Internet control message protocol) 기반 Ping 방식, Neighbor Discovery Protocol (NDP) 라우터 탐색 방식 및 HTTP Keep Alive / Heartbeat, SBI 기반 HTTP Service Discovery 등, 다양한 L2 ~ L7 프로토콜을 사용하여 직접 트래픽을 송수신하여 측정하는 Active 측정 기법을 기반으로, 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 Bandwidth, Latency, 세션 QoS 품질이 일정 수준 이상인지 여부를 통해 활성화 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
또는, 엣지서비스 검색부(120)는, 송수신되고 있는 트래픽에 대한 Probing(예: 트래픽 Mirroring)을 통해 측정하는 Passive 측정 기법을 기반으로, 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 Bandwidth, Latency, 세션 QoS 품질이 일정 수준 이상인지 여부를 통해 활성화 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
그리고, 엣지서비스 검색부(120)는, 활성화 상태로 확인되는 각 인터페이스 별로, 인터페이스를 통해 연결된 적어도 하나의 엣지 노드의 주소를 검출하는, 엣지 노드 주소 검출 과정을 수행할 수 있다.
예를 들면, 엣지서비스 검색부(120)는, 활성화 상태로 확인되는 N3/N9 인터페이스에 연결되는 접속 노드(gNB, 또는 (R)AN)/UPF의 Capability를 통해 서비스 기능(엣지 노드가 구현된 경우 엣지서비스가 포함될 것임)을 확인하여 엣지서비스를 제공하는 엣지 노드의 주소를 검출할 수 있다.
또는, 엣지서비스 검색부(120)는, 활성화 상태로 확인되는 N6 인터페이스에 연결되는 Edge Server의 서비스 리스트/ID를 통해 서비스 기능을 확인하여, 엣지서비스를 제공하는 엣지 노드의 주소를 검출할 수 있다.
이에, 엣지서비스 검색부(120)는, 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로, 주소가 검출되는 엣지 노드를 연결 상태의 엣지 노드로서 확인할 수 있다.
엣지서비스 검색부(120)는, 전술과 같이 연결 상태 기반의 엣지 노드 검색을 통해 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 각 엣지 노드가 검색/확인되면, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 엣지서비스를 검색하기 위해 각 엣지 노드와의 시그널링을 수행한다.
각 엣지 노드와 수행하는 시그널링은, 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일을 각 엣지 노드로 제공하여 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청하는 과정, 각 엣지 노드가, 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일을 기반으로, 엣지 노드 자신이 지원하는 엣지서비스 중 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는지 확인하는 과정, 각 엣지 노드 중 특정 엣지서비스가 있는 것으로 확인한 엣지 노드가, 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 회신하는 과정을 포함한다.
구체적인 실시예를 설명하면, 엣지서비스 검색부(120)는, 전술과 같이 연결 상태 기반의 엣지 노드 검색을 통해 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 각 엣지 노드가 검색/확인되면, 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일을 각 엣지 노드로 제공하여 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청할 수 있다.
이때, 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일에는, 가입자를 식별하기 위한 단말(UE) 주소(IMSI, MSISDN, SUPI, GPSI, IP) 등 UE 식별정보, UE 세션, UE 요구성능(bandwidth, latency 등), UE 서비스 이름 등이 포함될 수 있다.
이에, 본 발명에 따르면 엣지 노드는, UPF(100)로부터 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청을 받는 경우, 제공되는 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일을 기반으로, 엣지 노드 자신이 지원하는 엣지서비스 중 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능(bandwidth, latency 등)을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는지 확인할 수 있다.
이에, UPF(100)로부터 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청을 받는 각 엣지 노드 중, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능(bandwidth, latency 등)을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는 것으로 확인한 엣지 노드는, 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 UPF(100)로 회신하게 된다.
더 나아가, 각 엣지 노드와 수행하는 시그널링은, UPF(100)로부터 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청을 받는 각 엣지 노드 중 특정 엣지서비스가 없는 것으로 확인한 엣지 노드가, 엣지 노드 자신과 연결 상태로 확인되는 다른 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 획득하는 과정, 이처럼 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보를 UPF(100)로 전달하여 회신하는 과정을 더 포함할 수 있다.
예를 들면, UPF(100)로부터 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청을 받는 각 엣지 노드 중, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능(bandwidth, latency 등)을 만족하는 특정 엣지서비스가 없는 것으로 확인한 엣지 노드는, 전술에서 엣지서비스 검색부(120)가 수행한 연결 상태 기반의 엣지 노드 검색을 동일하게 수행하고, 엣지 노드 자신과 연결 상태로 확인되는 다른 엣지 노드로 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일을 전달(Relay)하여, 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청할 수 있다.
이렇게 되면, 엣지 노드로부터 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일을 전달(Relay)받은 다른 엣지 노드는, 전달(Relay)되는 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일을 기반으로, 엣지 노드 자신이 지원하는 엣지서비스 중 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능(bandwidth, latency 등)을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는지 확인하고, 있다면 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 엣지 노드로 회신하여 UPF(100)로 전달/회신되도록 하며, 없다면 전술의 연결 상태 기반의 엣지 노드 검색을 동일하게 수행한 후 또 다른 엣지 노드로 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일을 전달(Relay)할 수 있을 것이다.
물론, 본 발명에서는, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능(bandwidth, latency 등)을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는 것으로 확인한 엣지 노드가, 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 UPF(100)로 회신하는 것과 별개로, 엣지 노드 자신과 연결 상태로 확인되는 다른 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 획득 및 UPF(100)로 전달/회신하는 실시예도 가능할 것이다.
이때, 엣지서비스에 대한 서비스정보는, 엣지서비스의 이름, 엣지서비스를 제공하는 호스팅(Hosting) 주소, 서비스 성능, 서비스 인터페이스(I/F) 정보, I/F 부하 정보, 송수신 처리방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 5 도시된 바와 같이, 본 발명에서 각 엣지(Edge) 노드는, 엣지 노드 자신이 지원하는 엣지서비스에 대한 서비스정보를 보유하고 있다.
도 5는, 도 4에 도시된 엣지 노드들 중 gNB_Edge9가 보유하고 있는 서비스정보를 가정하여 도시하였다.
도 5에서 알 수 있듯이, 엣지서비스에 대한 서비스정보는, 엣지서비스의 이름(Edge Service Name), 엣지서비스를 제공하는 호스팅(Hosting) 주소(Hosting Address), 서비스 성능(성능 수치), 서비스 인터페이스(I/F) 정보(서비스 I/F Name), I/F 부하 정보(I/F Load Information), 송수신 처리방식 등의 정보를 나타낼 수 있다.
예를 들어, gNB_Edge9가 지원하는 엣지서비스 중 하나인 Local CDN은, 로컬로 컨텐츠를 캐칭해주는 서비스를 말한다.
Local CDN 서비스에 대한 서비스정보에는, gNB_Edge9가 Local CDN 서비스를 제공하는 Hosting Address(IP Flow), 이를 제공하는 성능 수치, 서비스 제공하는 서비스 I/F Name, I/F Load Information 및 송수신 처리방식이 있다.
여기서, 송수신 처리 식은 데이터를 UPF로 송수신 시 전달되는 데이터 종류를 말한다. 예를 들어, IP 통신은 (5-tuple flow), GPTU 방식은, PDU 세션 (GPTU로 encapsulation) 전달, VxLAN 통신은 트래픽을 VxLAN으로 Encapsulation하여 보낸다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 네트워크장치(100) 즉 UPF(100)가, 연결 상태 기반의 엣지 노드 검색을 수행하여, 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 gNB_Edge9, gNB_Edge6, gNB_Edge2, gNB_Edge3, UPF_Edge9, UPF_Edge1을 검색/확인한 경우로 가정하고, 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일을 각 엣지 노드(gNB_Edge9, gNB_Edge6, gNB_Edge2, gNB_Edge3, UPF_Edge9, UPF_Edge1)로 제공하여 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청하였다고 가정한다.
그리고, 도 4에서는, 설명의 편의 상, 각 엣지 노드(gNB_Edge9, gNB_Edge6, gNB_Edge2, gNB_Edge3, UPF_Edge9, UPF_Edge1) 모두에서, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능(bandwidth, latency 등)을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는 경우로 가정하겠다.
이 경우, UPF(100)로부터 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청을 받는 각 엣지 노드 중, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능(bandwidth, latency 등)을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는 것으로 확인한 엣지 노드는, 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 UPF(100)로 회신하게 된다.
도 4에서는, gNB_Edge9는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보(1)를 회신하고, gNB_Edge6는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보(2)를 회신하고, gNB_Edge2는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보(3)를 회신하고, gNB_Edge3는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보(4)를 회신하고, UPF_Edge9는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보(5)를 회신하고, UPF_Edge1는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보(6)를 회신하고 있다.
이로써, 엣지서비스 검색부(120)는, 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 각 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보(1,2,3,4,5,6)를 획득할 수 있고, 전술과 같이 서비스정보가 획득된 특정 엣지서비스를, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스로서 검색할 수 있다.
검색결과 제공부(130)는, 엣지서비스 검색부(120)에서 엣지서비스를 검색한 결과를 제어 노드 예컨대 SMF로 회신한다.
보다 구체적으로, 검색결과 제공부(130)는, 엣지서비스 검색부(120)에서 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보를 근거로, 네트워크장치(100, UPF) 및 엣지서비스 간 상태정보를 관리할 수 있다.
네트워크장치(100, UPF) 및 및 엣지서비스 간 상태정보(UPF 내 상태정보)는, 엣지서비스가 검색된 각 엣지 노드 별로, 엣지 노드의 인터페이스(I/F)와 노드 위치와 통신포트 및 ID 중 적어도 하나를 나타내는 서비스 인터페이스(I/F) 정보, 엣지 노드에서 이용 가능한 엣지서비스의 개수 및 엣지서비스 리스트, 엣지서비스 제공 시 네트워크장치(100, UPF)에 발생되는 부하 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 검색결과 제공부(130)는, 엣지서비스 검색부(120)에서 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보를 근거로, 도 6에 도시된 바와 같은 네트워크장치(100, UPF) 및 엣지서비스 간 상태정보(이하, UPF 내 상태정보)를 테이블 형태로 생성하여 관리할 수 있다.
도 6에 도시된 UPF 내 상태정보는, 앞서 설명한 도 4에서 가정한 실시 예에서 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보(1,2,3,4,5,6)를 근거로, 생성/관리한 예시이다.
이러한 UPF 내 상태정보에서, 엣지서비스가 검색된 엣지 노드 gNB_Edge9를 언급하여 설명하면, 엣지 노드 gNB_Edge9에 대하여 gNB_Edge9의 인터페이스(I/F)와 노드 위치(Location)와 통신포트(Port) 및 ID를 나타내는 서비스 인터페이스(I/F) 정보는 서비스정보에서의 서비스 I/F Name과 대응되며, 이 외에도 엣지 노드 gNB_Edge9에서 이용 가능한 특정 엣지서비스의 개수(Number of Edge Service Available) 및 엣지서비스 리스트(Edge Service Name/List), 엣지서비스 제공 시 네트워크장치(100, UPF)에 발생되는 부하 정보(UPF Load Information: bandwidth, latency) 등을 나타낼 수 있다.
그리고, 검색결과 제공부(130)는, 가입자(UE(10))에 대한 엣지서비스 검색 결과로서, 전술과 같이 가입자(UE(10))와 관련하여 관리하고 있는 UPF 내 상태정보를 제어 노드 예컨대 SMF로 회신함으로써, 제어 노드 예컨대 SMF에서 가입자(UE(10))의 세션 제어 시 적용 가능한 엣지서비스가 어떤 것들이 있는지 즉 엣지서비스를 위한 데이터 트래픽 경로(이하, User Plane Path)를 파악할 수 있게 한다.
더 나아가, 검색결과 제공부(130)는, 가입자(UE(10))와 관련하여 관리하고 있는 UPF 내 상태정보를 기 정의된 보관 및 유효 정책에 따라 보관/관리할 수 있다.
이에, 본 발명의 네트워크장치(100, UPF)에서는, 제어 노드(예: SMF)로부터 동일한 가입자(예: UE(10)) 또는 가입자(예: UE(10))와 동일하게 취급할 수 있는 가입자에 대한 엣지서비스 검색 요청 수신 시, 가입자(UE(10))와 관련하여 유효한 UPF 내 상태정보가 보유된 상태라면, 전술의 엣지 노드 검색 및 엣지서비스 검색을 거치지 않고 보유하고 있는 UPF 내 상태정보를 엣지서비스 검색 결과로서 제어 노드(예: SMF)에 회신할 수도 있다.
또는, 본 발명의 네트워크장치(100, UPF)에서는, 제어 노드(예: SMF)로부터 동일한 가입자(예: UE(10)) 또는 가입자(예: UE(10))와 동일하게 취급할 수 있는 가입자에 대한 엣지서비스 검색 요청 수신 시, 가입자(UE(10))와 관련하여 유효한 UPF 내 상태정보가 보유된 상태라면, 전술의 엣지 노드 검색 및 엣지서비스 검색을 거쳐 최신의 엣지서비스(서비스정보)를 검색하여 기 보유하고 있는 UPF 내 상태정보를 업데이트한 후, 업데이트한 UPF 내 상태정보를 엣지서비스 검색 결과로서 제어 노드(예: SMF)에 회신할 수도 있다.
이상, 본 발명에 따르면, Nupf 인터페이스에 따른 요청 및 응답을 기반으로, UPF가 제어 평면(제어 노드)으로부터의 요청에 따라 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색함으로써, 제어 평면(제어 노드)에서 가입자의 세션 제어 시 적용 가능한 엣지서비스를 검색할 수 있는 서비스 환경이 실현되고 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 제어 평면(제어 노드) 예컨대 SMF에서는, 가입자에 대한 엣지서비스 검색 결과로서 적용 가능한 엣지서비스의 종류 뿐 아니라 각 엣지서비스의 상태(예: 부하 정보: bandwidth, latency)를 파악할 수 있으므로, 가입자의 세션 제어 시 적합한(또는 최적의) 엣지서비스를 선택할 수 있는 서비스 환경이 실현되고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 데이터 노드(예: UPF)에서 엣지서비스(Edge Service)를 검색하기 위한 방안을 기술을 실현함으로써, 제어 평면(제어 노드)에서 가입자에 적용 가능한 엣지서비스를 검색 및 선택할 수 있는 서비스 환경을 제공(실현)할 수 있는 효과를 도출한다.
이하에서는, 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지서비스 검색 방법을 설명하겠다.
설명의 편의 상, 본 발명의 엣지서비스 검색 방법이 수행되는 네트워크장치로서 UPF(100)을 언급하여 설명하겠다.
본 발명의 엣지서비스 검색 방법에 따르면, UPF(100)는 제어 노드로부터 가입자(예: UE(10))에 대한 엣지서비스 검색 요청을 수신할 수 있다(S10).
구체적으로, UPF(100)는 제어 노드(예: SMF, PCF 등)로부터, SBI 기반 메시지 형태(예: Request 또는 Subscribe 메시지)의 엣지서비스 검색 요청을 수신할 수 있다.
본 발명의 엣지서비스 검색 방법에 따르면, UPF(100)는 엣지서비스 검색 요청이 수신되면(S10), 수신한 엣지서비스 검색 요청에 따라 UPF(100)가 갖는 각 인터페이스 별로 가입자(예: UE(10))의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색한다(S20~S30).
엣지서비스 검색 과정을 구체적으로 설명하면, 먼저 UPF(100)는 UPF(100)가 갖는 각 인터페이스 N3,N6,N9 별로, 연결 상태 기반의 엣지 노드 검색을 수행할 수 있다(S20).
UPF(100)는 UPF(100)가 갖는 인터페이스(N3, N6, N9) 중 활성화 상태의 인터페이스를 확인하는, UPF 내 Active I/F 검색 과정을 수행할 수 있다.
예를 들면, UPF(100)는 ICMP(Internet control message protocol) 기반 Ping 방식, Neighbor Discovery Protocol (NDP) 라우터 탐색 방식 및 HTTP Keep Alive / Heartbeat, SBI 기반 HTTP Service Discovery 등 다양한 L2 ~ L7 프로토콜을 사용하여 직접 트래픽을 송수신하여 측정하는 Active 측정 기법을 기반으로, 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 Bandwidth, Latency, 세션 QoS 품질이 일정 수준 이상인지 여부를 통해 활성화 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
또는, UPF(100)는 송수신되고 있는 트래픽에 대한 Probing(예: 트래픽 Mirroring)을 통해 측정하는 Passive 측정 기법을 기반으로, 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 Bandwidth, Latency, 세션 QoS 품질이 일정 수준 이상인지 여부를 통해 활성화 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
그리고, UPF(100)는 활성화 상태로 확인되는 각 인터페이스 별로, 인터페이스를 통해 연결된 적어도 하나의 엣지 노드의 주소를 검출하는, 엣지 노드 주소 검출 과정을 수행할 수 있다.
예를 들면, UPF(100)는 활성화 상태로 확인되는 N3/N9 인터페이스에 연결되는 접속 노드(gNB, 또는 (R)AN)/UPF의 Capability를 통해 서비스 기능(엣지 노드가 구현된 경우 엣지서비스가 포함될 것임)을 확인하여 엣지서비스를 제공하는 엣지 노드의 주소를 검출할 수 있다.
또는, UPF(100)는 활성화 상태로 확인되는 N6 인터페이스에 연결되는 Edge Server의 서비스 리스트/ID를 통해 서비스 기능을 확인하여, 엣지서비스를 제공하는 엣지 노드의 주소를 검출할 수 있다.
엣지 노드의 주소는, L2(MAC) / L3(IP) 주소, 엣지 노드의 ID, 엣지 노드가 1개 이상일 경우 관련된 앳지 노드 그룹 ID, Edge 노드 지역 주소가 될 수 있다.
이에, UPF(100)는 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로, 주소가 검출되는 엣지 노드를 연결 상태의 엣지 노드로서 확인할 수 있다(S20).
그리고, UPF(100)는 연결 상태 기반의 엣지 노드 검색을 통해 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 각 엣지 노드가 검색/확인되면(S20), 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 엣지서비스를 검색하기 위해 각 엣지 노드와의 시그널링을 수행한다(S30).
예를 들면, UPF(100)는 전술과 같이 연결 상태 기반의 엣지 노드 검색을 통해 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 각 엣지 노드가 검색/확인되면(S20), 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일을 각 엣지 노드로 제공하여 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청할 수 있다.
이에, 본 발명에 따르면 엣지 노드는, UPF(100)로부터 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청을 받는 경우, 제공되는 가입자(UE(10))의 트래픽 프로파일을 기반으로, 엣지 노드 자신이 지원하는 엣지서비스 중 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능(bandwidth, latency 등)을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는지 확인할 수 있다.
이에, UPF(100)로부터 가입자(UE(10))에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청을 받는 각 엣지 노드 중, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 요구성능(bandwidth, latency 등)을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는 것으로 확인한 엣지 노드는, 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 UPF(100)로 회신하게 된다.
이때, 엣지서비스에 대한 서비스정보는, 엣지서비스의 이름, 엣지서비스를 제공하는 호스팅(Hosting) 주소, 서비스 성능, 서비스 인터페이스(I/F) 정보, I/F 부하 정보, 송수신 처리방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이로써, UPF(100)는 각 인터페이스(N3, N6, N9) 별로 각 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보(예: 도 4의 1,2,3,4,5,6)를 획득할 수 있고, 전술과 같이 서비스정보가 획득된 특정 엣지서비스를, 가입자(UE(10))의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스로서 검색할 수 있다.
그리고, 본 발명의 엣지서비스 검색 방법에 따르면, UPF(100)는 S30단계에서 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보를 근거로, 도 6에 도시된 바와 같은 UPF(100) 및 엣지서비스 간 상태정보(이하, UPF 내 상태정보)를 테이블 형태로 생성하여 관리할 수 있다(S40).
도 6에 도시된 UPF 내 상태정보는, 앞서 설명한 도 4에서 가정한 실시 예에서 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보(1,2,3,4,5,6)를 근거로, 생성/관리한 예시이다.
그리고, 본 발명의 엣지서비스 검색 방법에 따르면, UPF(100)는 가입자(UE(10))에 대한 엣지서비스 검색 결과로서, 전술과 같이 가입자(UE(10))와 관련하여 관리하고 있는 UPF 내 상태정보를 제어 노드(예: SMF, PCF 등)로 회신함으로써(S50), 제어 노드(예: SMF, PCF 등)에서 가입자(UE(10))의 세션 제어 시 적용 가능한 엣지서비스가 어떤 것들이 있는지 인지할 수 있게 한다.
구체적으로, UPF(100)는 SBI 기반 메시지 형태(예: Response 또는 Notify 메시지)의 엣지서비스 검색 결과를, 제어 노드(예: SMF, PCF 등)로 회신할 수 있다.
이상, 본 발명에 따르면, Nupf 인터페이스에 따른 요청 및 응답을 기반으로, UPF가 제어 평면(제어 노드)으로부터의 요청에 따라 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색함으로써, 제어 평면(제어 노드)에서 가입자의 세션 제어 시 적용 가능한 엣지서비스를 검색할 수 있는 서비스 환경이 실현되고 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 제어 평면(제어 노드)에서는, 가입자에 대한 엣지서비스 검색 결과로서 적용 가능한 엣지서비스의 종류 뿐 아니라 각 엣지서비스의 상태(예: 부하 정보: bandwidth, latency)를 파악할 수 있으므로, 가입자의 세션 제어 시 적합한(또는 최적의) 엣지서비스를 선택할 수 있는 서비스 환경이 실현되고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 데이터 노드(예: UPF)에서 엣지서비스(Edge Service)를 검색하기 위한 방안을 기술을 실현함으로써, 제어 평면(제어 노드)에서 가입자에 적용 가능한 엣지서비스를 검색 및 선택할 수 있는 서비스 환경을 제공(실현)할 수 있는 효과를 도출한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엣지서비스 검색 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명에 따른 네트워크장치 및 엣지서비스 검색 방법에 따르면, UPF에서 엣지서비스(Edge Service)를 검색하기 위한 새로운 기술(방안)을 실현한다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100 : 네트워크장치(UPF)
110 : 요청수신부 120 : 엣지서비스 검색부
130 : 검색결과 제공부

Claims (16)

  1. 네트워크장치에 있어서,
    제어 노드로부터 가입자에 대한 엣지서비스 검색 요청을 수신하는 요청수신부;
    상기 검색 요청에 따라, 데이터 노드로서의 상기 네트워크장치가 갖는 각 인터페이스 별로 상기 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색하는 엣지서비스 검색부; 및
    상기 엣지서비스를 검색한 결과를 상기 제어 노드로 회신하여, 상기 제어 노드에서 상기 가입자의 데이터 세션 제어 시 상기 검색된 엣지서비스를 선택하여 적용할 수 있게 하는 검색결과 제공부를 포함하며;
    상기 엣지서비스 검색부는,
    상기 각 인터페이스 별로, 연결 상태로 확인되는 각 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여, 상기 가입자의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 획득하고, 상기 서비스정보가 획득된 상기 특정 엣지서비스를 상기 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스로서 검색하는, 네트워크장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엣지서비스 검색 요청 및 상기 결과 회신은,
    노드(NF: Network Function) 간 서비스 기반 인터페이스(Service Based Interface)에서 정의하는, 데이터 노드로서의 상기 네트워크장치 및 제어 노드 간 인터페이스에 따라 송수신되는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 검색결과 제공부는,
    상기 제어 노드로부터 동일한 가입자에 대한 엣지서비스 검색 요청 수신 시, 가입자와 관련하여 유효한 엣지서비스 검색 결과가 기 보유된 상태라면,
    상기 엣지서비스 검색부에서의 엣지서비스 검색을 거치지 않고 기 보유하고 있는 엣지서비스 검색 결과를 회신하거나, 또는 상기 엣지서비스 검색부에서의 엣지서비스 검색을 거쳐 업데이트한 엣지서비스 검색 결과를 회신하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검색결과 제공부는,
    상기 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보를 근거로 상기 네트워크장치 및 엣지서비스 간 상태정보를 관리하고,
    상기 가입자에 대한 엣지서비스 검색 결과로서 상기 상태정보를 상기 제어 노드로 회신하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    엣지서비스에 대한 서비스정보는,
    엣지서비스의 이름, 엣지서비스를 제공하는 호스팅(Hosting) 주소, 서비스 성능, 서비스 인터페이스(I/F) 정보, I/F 부하 정보, 송수신 처리방식 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 네트워크장치 및 엣지서비스 간 상태정보는,
    엣지서비스가 검색된 각 엣지 노드 별로, 엣지 노드의 인터페이스(I/F)와 노드 위치와 통신포트 및 ID 중 적어도 하나를 나타내는 서비스 인터페이스(I/F) 정보, 엣지 노드에서 이용 가능한 엣지서비스의 개수 및 엣지서비스 리스트, 엣지서비스 제공 시 상기 네트워크장치에 발생되는 부하 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 엣지 노드와 수행하는 시그널링은,
    상기 가입자의 트래픽 프로파일을 상기 각 엣지 노드로 제공하여 상기 가입자에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청하는 과정,
    상기 각 엣지 노드가, 상기 가입자의 트래픽 프로파일을 기반으로, 엣지 노드 자신이 지원하는 엣지서비스 중 상기 가입자의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는지 확인하는 과정,
    상기 각 엣지 노드 중 상기 특정 엣지서비스가 있는 것으로 확인한 엣지 노드가, 상기 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 회신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 각 엣지 노드와 수행하는 시그널링은,
    상기 각 엣지 노드 중 상기 특정 엣지서비스가 없는 것으로 확인한 엣지 노드가, 엣지 노드 자신과 연결 상태로 확인되는 다른 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여, 상기 가입자의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 획득하고,
    상기 각 엣지 노드 중 상기 특정 엣지서비스가 없는 것으로 확인한 엣지 노드가, 상기 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보를 상기 네트워크장치로 회신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 엣지서비스 검색부는
    상기 네트워크장치가 갖는 인터페이스 중 활성화 상태의 인터페이스를 확인하고,
    활성화 상태로 확인되는 각 인터페이스 별로, 인터페이스를 통해 연결된 적어도 하나의 엣지 노드의 주소를 검출하여,
    각 인터페이스 별로, 주소가 검출되는 엣지 노드를 연결 상태의 엣지 노드로 확인하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 엣지 노드는,
    상기 네트워크장치와 N3 인터페이스를 통해 연결되는 접속 노드에 위치하거나, 상기 네트워크장치와 N9 인터페이스를 통해 연결되는 데이터 노드에 위치하거나, 상기 네트워크장치와 N6 인터페이스를 통해 연결되는 별도 노드에 위치하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  11. 네트워크장치에서 수행되는 엣지서비스 검색 방법에 있어서,
    제어 노드로부터 가입자에 대한 엣지서비스 검색 요청을 수신하는 요청수신단계;
    상기 검색 요청에 따라, 데이터 노드로서의 상기 네트워크장치가 갖는 각 인터페이스 별로 상기 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스를 검색하는 엣지서비스 검색단계; 및
    상기 엣지서비스를 검색한 결과를 상기 제어 노드로 회신하여, 상기 제어 노드에서 상기 가입자의 데이터 세션 제어 시 상기 검색된 엣지서비스를 선택하여 적용할 수 있게 하는 검색결과 제공단계를 포함하며;
    상기 엣지서비스 검색단계는,
    상기 각 인터페이스 별로, 연결 상태로 확인되는 각 엣지 노드와의 시그널링을 수행하여, 상기 가입자의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 획득하고, 상기 서비스정보가 획득된 상기 특정 엣지서비스를 상기 가입자의 데이터 처리 시 제공 가능한 엣지서비스로서 검색하는, 엣지서비스 검색 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 엣지서비스 검색 요청 및 상기 결과 회신은,
    노드(NF: Network Function) 간 서비스 기반 인터페이스(Service Based Interface)에서 정의하는, 데이터 노드로서의 상기 네트워크장치 및 제어 노드 간 인터페이스에 따라 송수신되는 것을 특징으로 하는 엣지서비스 검색 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 검색결과 제공단계는,
    상기 제어 노드로부터 동일한 가입자에 대한 엣지서비스 검색 요청 수신 시, 가입자와 관련하여 유효한 엣지서비스 검색 결과가 기 보유된 상태라면,
    엣지서비스 검색부에서의 엣지서비스 검색을 거치지 않고 기 보유하고 있는 엣지서비스 검색 결과를 회신하거나, 또는 상기 엣지서비스 검색부에서의 엣지서비스 검색을 거쳐 업데이트한 엣지서비스 검색 결과를 회신하는 것을 특징으로 하는 엣지서비스 검색 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 검색결과 제공단계는,
    상기 획득한 특정 엣지서비스의 서비스정보를 근거로 상기 네트워크장치 및 엣지서비스 간 상태정보를 관리하고,
    상기 가입자에 대한 엣지서비스 검색 결과로서 상기 상태정보를 상기 제어 노드로 회신하는 것을 특징으로 하는 엣지서비스 검색 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 각 엣지 노드와 수행하는 시그널링은,
    상기 가입자의 트래픽 프로파일을 상기 각 엣지 노드로 제공하여 상기 가입자에게 엣지서비스 제공이 가능한지 요청하는 과정,
    상기 각 엣지 노드가, 상기 가입자의 트래픽 프로파일을 기반으로, 엣지 노드 자신이 지원하는 엣지서비스 중 상기 가입자의 데이터 처리 시 요구성능을 만족하는 특정 엣지서비스가 있는지 확인하는 과정,
    상기 각 엣지 노드 중 상기 특정 엣지서비스가 있는 것으로 확인한 엣지 노드가, 상기 특정 엣지서비스에 대한 서비스정보를 회신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 엣지서비스 검색 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 엣지서비스 검색단계는
    상기 네트워크장치가 갖는 인터페이스 중 활성화 상태의 인터페이스를 확인하고,
    활성화 상태로 확인되는 각 인터페이스 별로, 인터페이스를 통해 연결된 적어도 하나의 엣지 노드의 주소를 검출하여,
    각 인터페이스 별로, 주소가 검출되는 엣지 노드를 상기 연결 상태의 엣지 노드로 확인하는 것을 특징으로 하는 엣지서비스 검색 방법.
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