KR102224248B1

KR102224248B1 - 통신 시스템에서 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법

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Publication number: KR102224248B1
Application number: KR1020170072750A
Authority: KR
Inventors: 백영교; 손중제; 김성훈; 백상헌; 이호연; 고한얼; 이원준; 소성용; 이재욱; 노희준; 김태경; 김순재
Original assignee: 삼성전자주식회사; 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2021-03-08
Also published as: KR20180134685A; US20180359795A1; US10798761B2

Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다.
본 개시는 복수의 네트워크 기능(Network Fuction, 이하 NF)을 포함하는 코어 네트워크(Core Network, 이하 CN), 사용자 장치(User Equipment, 이하UE), 기지국((R)AN), 데이터 네트워크(Data Network, DN) 를 포함하는 시스템에서,
상기 사용자 장치는 상기 복수의 네트워크 기능(Network Fuction, 이하 NF) 중 적어도 하나의 NF에 복수 개의 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Date Unit, 이하 PDU) 세션을 설립하기 위한 메시지를 전송하는 단계; 상기 메시지에 기초하여, 상기 사용자 장치, 상기 기지국 및 상기 복수의 네트워크 기능 간 상기 복수 개의PDU 세션을 설립하기 위한 신호를 교환하는 단계; 및 상기 신호에 기초하여, 상기 사용자 장치(UE)와 상기 데이터 네트워크(Data Network, DN) 간에 소정의 우선순위에 따라 상기 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 단계; 를 포함하고, 상기 복수 개의 PDU 세션 중 각각의 PDU 세션은 특정 서비스를 위한 각각의 네트워크 슬라이스(Network Slice, NS)와 대응되고, 상기 메시지는 상기 복수 개의 PDU 세션에 대응되는 상기 서비스에 대한 정보를 포함하고, 상기 우선순위는 상기 서비스에 대한 정보에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 사용자 장치(UE)와 데이터 네트워크(Data Network, DN) 간 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법을 제공한다.

Description

통신 시스템에서 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법{METHOD FOR ESTABLISHING PROTOCOL DATA UNIT IN COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시는 통신 시스템에서 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 복수 개의 PDU세션을 설립하는 방법에 관한 것이다.

4G (4th-Generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G (5th-Generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (beyond 4G network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (post LTE)의 시스템이라 불리고 있다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 (mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가 (60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍 (beamforming), 거대 배열 다중 입출력 (massive MIMO), 전차원 다중입출력 (full dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나 (array antenna), 아날로그 빔형성 (analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (device to device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (coordinated multi-points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조 (advanced coding modulation: ACM) 방식인 FQAM (hybrid FSK and QAM modulation) 및 SWSC (sliding window superposition coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC (filter bank multi carrier), NOMA (non-orthogonal multiple access), 및 SCMA (sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

5G 네트워크 기술은 4G LTE 이동 통신 기술의 후속 기술로서, 유선을 비롯하여 다양한 방법으로 접속되는 네트워크의 모든 대상들 (기술, 도메인, 계층, 장비/기기, 사용자 인터랙션 등) 이 고도로 융합된 단대단 (End-toEnd; E2E) 시스템을 지향하고 있다. 이를 위해 ITU-R, ITU-T, NGMN, 3GPP 등의 표준화 그룹을 중심으로 고성능, 저지연, 고가용성 등의 특성을 가지는 무선 및 유선 네트워크 기술의 구현을 위해 전혀 새로운 Clean slate 형태의 시스템 및 네트워크 구조를 설계 중이다.

5G 네트워크의 새로운 구조적 특징 중 가장 두드러지는 것은 라디오 엑세스 네트워크 (Radio Access Network; RAN) 및 코어 네트워크 (Core Network; CN) 구조에 대한 네트워크 슬라이싱 (Network Slicing) 기술의 도입이다. 이는 네트워크 자원과 네트워크 기능 (Network Function) 들을 개 별 서비스에 따라 하나의 독립적인 슬라이스로 묶어 제공함으로써 네트워크 시스템 기능 및 자원의 분리 (Isolation), 맞춤형 (Customization), 독립적 관리 (Independent management and orchestration) 등의 속성을 이동 통신 네트워크 구조에 적용하고자 함이다. 이러한 네트워크 슬라이싱 기술을 이용하면 서비스, 사용자, 비즈니스 모델 등의 기준에 따라 5G 시스템의 네트 워크 기능들을 선택 및 조합하여 독립적이고 유연한 5G 서비스의 제공이 가능해진다.

5G 네트워크에서의 슬라이스는 코어 네트워크 및 라디오 액세스 네트워 크에서 특정 서비스에 필요한 5G 서비스를 위한 CP (Control Plane) 및 UP (User Plane) 네트워크 기능들을 조합하여 맞춤형 5G 네트워크 서비스를 제 공하게 된다.

본 개시는 코어 네트워크(Core Network, 이하 CN)에서의 중복적인 시그널링 과정을 줄이고, 사용자 장치(User Equipment, 이하UE)와 CN 간의 상호작용의 수를 최소화하며, CriC 서비스처럼 지연시간에 민감한 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Date Unit, 이하 PDU)세션의 설립을 최대한 빠르게 할 수 있는, 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 방법을 제공한다.

본 개시는 사용자 장치(User Equipment, 이하UE)와- Core Access and Mobility Management Function(AMF) 사이의 연결성을 지원하는데 있어서 AMF가 변경되었을 경우 UE와 AMF 간의 NAS 메시지 교환에 지연시간을 감소시킬 수 있는, 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 방법을 제공한다.

본 개시는 복수의 네트워크 기능(Network Fuction, 이하 NF)을 포함하는 코어 네트워크(Core Network, 이하 CN), 사용자 장치(User Equipment, 이하UE), 기지국((R)AN), 데이터 네트워크(Data Network, DN) 를 포함하는 시스템에서, 사용자 장치(UE)와 데이터 네트워크(Data Network, DN)간 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법에 있어서, 상기 사용자 장치는 상기 복수의 네트워크 기능(Network Fuction, 이하 NF) 중 적어도 하나의 NF에 복수 개의 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Date Unit, 이하 PDU) 세션을 설립하기 위한 메시지를 전송하는 단계; 상기 메시지에 기초하여, 상기 사용자 장치, 상기 기지국 및 상기 복수의 네트워크 기능 간 상기 복수 개의PDU 세션을 설립하기 위한 신호를 교환하는 단계; 및 상기 신호에 기초하여, 상기 사용자 장치(UE)와 상기 데이터 네트워크(Data Network, DN) 간에 소정의 우선순위에 따라 상기 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 단계; 를 포함하고, 상기 복수 개의 PDU 세션 중 각각의 PDU 세션은 특정 서비스를 위한 각각의 네트워크 슬라이스(Network Slice, NS)와 대응되고, 상기 메시지는 상기 복수 개의 PDU 세션에 대응되는 상기 서비스에 대한 정보를 포함하고, 상기 우선순위는 상기 서비스에 대한 정보에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 사용자 장치(UE)와 데이터 네트워크(Data Network, DN) 간 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법을 제안한다.

본 개시에 따른 복수 개의 PDU 세션 설립 방법은 Indicator for Multiple PDU Session Establishment(iMess)라는 새로운 지시자를 도입하여, iMess를 기반으로 네트워크 기능 간의 적응적 상호작용을 통해 UE가 다수의 PDU 세션을 요청하고 설립하는 과정을 단축시킬 수 있다.

본 개시에 따른 복수 개의 PDU 세션 설립 방법은 (R)AN 과 NF에 각각 연결되는 Proxy 기반의 NF를 더 포함하여, 기존의 고착화(stickiness) 문제를 해결함과 동시에, NF 변경 후 새로운 NAS 메시지를 전달해야 할 경우 해당 메시지를 전달하는데 소요되는 지연시간을 단축시킬 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 따른 복수 개의 PDU 세션 설립 방법은 UE-AMF 사이의 연결성을 지원하는데 있어서 proxy 기반의 NF를 도입하여, AMF 변경 후 새로운 NAS 메시지를 전달해야 할 경우에 해당 메시지를 전달하는데 소요되는 지연시간을 감소시킬 수 있다.

도1 및 도2 는 각각 3GPP TS 23.501에 정의된 5G 시스템 구조(5G System Architecture)와 참조점(Reference point) 으로 표현된 비-로밍(Non-Roaming) 5G 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도3은 3세대 프로젝트 파트너쉽 (3rd generation partnership project: 3GPP, 이하 "3GPP"라 칭하기로 한다)의 TS 23.502에 정의된 비 로밍(Non-roaming) 시나리오에서의 사용자 장치가 요구한 단일 PDU 세션 설립(UE-requested single PDU session establishment for non-roaming scenario)의 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4은 3개의 PDU 세션을 사용하여 3 개의 DN에 동시에 액세스하는 UE에 대한 비 로밍 non-roaming 5G 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 3개의 PDU 세션을 설립하는 방법의 흐름도이다.
도 6은 5G 시스템에서 복수 개의 PDU 설립 요청을 나타내는 지시자(iMess)를 이용하여, 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 5G 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 5G 시스템에서 복수 개의 PDU 설립 요청을 나타내는 지시자(iMess)를 이용하여, 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 방법의 흐름도이다.
도 8은 CriC 서비스에 대응되는 복수 개의 PDU 세션 설립을 위한 iMess 의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 9는 기존의 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 방법과 비교하여, iMess 기반으로 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 방법의 성능 향상폭을 도시한 도면이다.
도 10 은 종래의 Intel 솔루션에서 제안한 방식에 따라 데이터 베이스(Data base) 를 기반으로 NF의 이동 (migration) 절차를 지원하는 방법의 흐름도이다.
도 11 및 도 12는 proxy 기반의 NF의 구현 방안의 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.
도13은 기존 3GPP에서 정의하고 있는 temporary ID (temp ID)의 구조와 본 발명과의 호환성을 도시한 도면이다.
도14는 Proxy NF 기반의 NF의 이동 (migration) 지원 방안의 절차를 도시한 흐름도이다. 지원하는 방법의 흐름도이다.
도15는 네트워크 슬라이스(Network Slice, 이하 NS)의 특징에 기초하여, RAN-Proxy-AMF 사이의 연결 (즉, N2AP connection) 의 항상성을 관리하는 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 16은 N2AP connection를 유지하지 않는 슬라이스 에서의 동작과정을 나타낸다.
도 17은 데이터 베이스 기반 로드 밸런싱 (load balancing) 지원 방안의 절차를 도시한 흐름도이다.
도 18은 임의 선택 기반 로드 밸런싱 (load balancing) 지원 방안의 절차를 도시한 흐름도이다.
도 19는 NAS 메시지의 평균 발생 주기를 늘려가면서 기존 솔루션과 본 발명의 지연시간 비율을 나타낸 그래프이다.
도 20은 본 개시에 따른 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법이 구현되는 UE의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 21 내지 도22는 본 개시에 따른 시스템에서 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법의 흐름도이다.

첨부되는 도면들을 참조하는 하기의 상세한 설명은 청구항들 및 청구항들의 균등들로 정의되는 본 개시의 다양한 실시예들을 포괄적으로 이해하는데 있어 도움을 줄 것이다. 하기의 상세한 설명은 그 이해를 위해 다양한 특정 구체 사항들을 포함하지만, 이는 단순히 예로서만 간주될 것이다. 따라서, 해당 기술 분야의 당업자는 여기에서 설명되는 다양한 실시예들의 다양한 변경들 및 수정들이 본 개시의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 공지의 기능들 및 구성들에 대한 설명은 명료성 및 간결성을 위해 생략될 수 있다.

하기의 상세한 설명 및 청구항들에서 사용되는 용어들 및 단어들은 문헌적 의미로 한정되는 것이 아니라, 단순히 발명자에 의한 본 개시의 명료하고 일관적인 이해를 가능하게 하도록 하기 위해 사용될 뿐이다. 따라서, 해당 기술 분야의 당업자들에게는 본 개시의 다양한 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명은 단지 예시 목적만을 위해 제공되는 것이며, 첨부되는 청구항들 및 상기 청구항들의 균등들에 의해 정의되는 본 개시를 한정하기 위해 제공되는 것은 아니라는 것이 명백해야만 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 명백하게 다른 내용을 지시하지 않는 “한”과, “상기”와 같은 단수 표현들은 복수 표현들을 포함한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 일 예로, “컴포넌트 표면(component surface)”은 하나 혹은 그 이상의 컴포넌트 표현들을 포함한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 이해되어야만 한다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 통신 기능을 포함할 수 있다. 일 예로, 전자 디바이스는 스마트 폰(smart phone)과, 태블릿(tablet) 개인용 컴퓨터(personal computer: PC, 이하 ‘PC’라 칭하기로 한다)와, 이동 전화기와, 화상 전화기와, 전자책 리더(e-book reader)와, 데스크 탑(desktop) PC와, 랩탑(laptop) PC와, 넷북(netbook) PC와, 개인용 복합 단말기(personal digital assistant: PDA, 이하 ‘PDA’라 칭하기로 한다)와, 휴대용 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player: PMP, 이하 ‘PMP’라 칭하기로 한다)와, 엠피3 플레이어(mp3 player)와, 이동 의료 디바이스와, 카메라와, 웨어러블 디바이스(wearable device)(일 예로, 헤드-마운티드 디바이스(head-mounted device: HMD, 일 예로 ‘HMD’라 칭하기로 한다)와, 전자 의류와, 전자 팔찌와, 전자 목걸이와, 전자 앱세서리(appcessory)와, 전자 문신, 혹은 스마트 워치(smart watch) 등이 될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 통신 기능을 가지는 스마트 가정용 기기(smart home appliance)가 될 수 있다. 일 예로, 상기 스마트 가정용 기기는 텔레비젼과, 디지털 비디오 디스크(digital video disk: DVD, 이하 ‘DVD’라 칭하기로 한다) 플레이어와, 오디오와, 냉장고와, 에어 컨디셔너와, 진공 청소기와, 오븐과, 마이크로웨이브 오븐과, 워셔와, 드라이어와, 공기 청정기와, 셋-탑 박스(set-top box)와, TV 박스 (일 예로, Samsung HomeSyncTM, Apple TVTM, 혹은 Google TVTM)와, 게임 콘솔(gaming console)과, 전자 사전과, 캠코더와, 전자 사진 프레임 등이 될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 의료 기기(일 예로, 자기 공명 혈관 조영술(magnetic resonance angiography: MRA, 이하 ‘MRA’라 칭하기로 한다) 디바이스와, 자기 공명 화상법(magnetic resonance imaging: MRI, 이하 “MRI”라 칭하기로 한다)과, 컴퓨터 단층 촬영(computed tomography: CT, 이하 ‘CT’라 칭하기로 한다) 디바이스와, 촬상 디바이스, 혹은 초음파 디바이스)와, 네비게이션(navigation) 디바이스와, 전세계 위치 시스템(global positioning system: GPS, 이하 ‘GPS’라 칭하기로 한다) 수신기와, 사고 기록 장치(event data recorder: EDR, 이하 ‘EDR’이라 칭하기로 한다)와, 비행 기록 장치(flight data recorder: FDR, 이하 ‘FER’이라 칭하기로 한다)와, 자동차 인포테인먼트 디바이스(automotive infotainment device)와, 항해 전자 디바이스(일 예로, 항해 네비게이션 디바이스, 자이로스코프(gyroscope), 혹은 나침반)와, 항공 전자 디바이스와, 보안 디바이스와, 산업용 혹은 소비자용 로봇(robot) 등이 될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 통신 기능을 포함하는, 가구와, 빌딩/구조의 일부와, 전자 보드와, 전자 서명 수신 디바이스와, 프로젝터와, 다양한 측정 디바이스들(일 예로, 물과, 전기와, 가스 혹은 전자기 파 측정 디바이스들) 등이 될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 상기에서 설명한 바와 같은 디바이스들의 조합이 될 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 전자 디바이스는 상기에서 설명한 바와 같은 디바이스에 한정되는 것이 아니라는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

본 발명의 몇 가지 실시예로는 다음과 같은 것들이 있다. 인스턴트 메시지, 비디오 스트리밍, 소셜 네트워킹과 같은 여러 종류의 eMBB 서비스를 동시에 작동시키고자 하는 경우이다. USIM 카드를 교환하거나, 뉴욕의 지하철처럼 서비스가 되지 않는 지역 내에 있다가 다시 5G 서비스를 받고자 할 때 이러한 실시예가 발생한다. 이 경우에 다수의 백그라운드 응용의 PDU 세션 설립 과정을 단축시킴으로써 모바일 기기의 부팅 시간을 줄일 수 있다. 또 하나의 실시예로는 이동하는 차 안에서 다수의 eMBB 서비스와 하나의 V2X CriC 서비스를 받는 모바일 기기를 사용하는 경우이다. 터널과 같은 서비스 불가 지역을 지나가거나, 배터리 교환 등의 이유로 차 내에서 모바일 기기를 다시 작동시킨다면, UE가 주행 경로와 관련된 정보를 포함하는 V2X 서비스를 다른 서비스보다도 먼저 받게끔 한다. 또 다른 실시예로 IoT 기기가 eHealth 혹은 eFarm 등의 mIoT 서비스를 지원하는 PDU 세션과 원격으로 로봇을 제어하는 CriC 서비스를 지원하는 PDU 세션 두 가지에 연결되는 경우이다. 이 상황에서는 배터리 문제 등의 이유로 연결이 끊길 수 있으며 이 때, CriC 서비스는 최대한 빠르게 다시 제공받음으로써 원격 제어에 문제가 생기는 일이 없도록 한다.

도1 및 도2 는 각각 3GPP TS 23.501에 정의된 5G 시스템 구조(5G System Architecture)와 참조점(Reference point) 으로 표현된 비-로밍(Non-Roaming) 5G 시스템 구조를 도시한 도면이다.

도 1 및 도2에서 도시한 바와 같이, 5G 시스템 구조는 네트워크 요소인 사용자 장치(User Equipment, UE, 이하 “UE” 라 칭하기로 한다.), 기지국(Radio Access Network(RAN), 이하 “(R)AN” 라 칭하기로 한다.), 데이터 네트워크(Data Network, DN, 이하 “DN” 라 칭하기로 한다.) 및 코어 네트워크(Core Network, CN, 이하 “CN” 라 칭하기로 한다.) 내부의 복수의 네트워크 기능(Network Fuction, NF, 이하 “NF” 라 칭하기로 한다.)을 포함할 수 있다. 또한, 도1 및 도2에서 도시한 바와 같이 5G 시스템 구조는 복수의 NF 별로 기능, 연결점, 프로토콜 등이 정의될 수 있고, NF 에 대응되는 서비스 기반 인터페이스를 나타내는 참조점(Reference point)과, NF 간에 존재하는 상호작용을 나타내는 참조점(Reference point)을 이용하여 5G 시스템 구조를 도시될 수 있다.

복수의 네트워크 기능(Network Fuction, NF)은 Authentication Server Function(이하 “AUSF” 라 칭하기로 한다.), Core Access and Mobility Management Function(이하 “AMF” 라 칭하기로 한다.), Network Exposure Function(이하 “NEF” 라 칭하기로 한다.), Network Function Repository Function(이하 “NRF” 라 칭하기로 한다.), Policy Control Function(이하 “PCF” 라 칭하기로 한다.) Session Management Function(이하 “SMF” 라 칭하기로 한다.), Unified Data Management(이하 “UDM” 라 칭하기로 한다.), User Plane Function(이하 “UPF” 라 칭하기로 한다.) 및 Application Function(이하 “AF” 라 칭하기로 한다.)을 포함할 수 있다. 특히, 본 개시에서 AMF(12a,12b), SMF(14a,14b), PCF(15a,15b) 및 UPF(13a,13b)는 사용자 장치가 요청한 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit: PDU, 이하 “PDU”라 칭하기로 한다.) (이하 “UE-requested PDU” 라 칭하기로 한다.) 세션 설립과 UE10a10b-CN 트래픽 관리에 핵심적인 역할을 할 수 있다.

복수의 참조점은 NAMF12a12b(Service-based interface exhibited by AMF(12a,12b)), NSMF14a14b(Service-based interface exhibited by SMF(14a,14b)), NNEF(Service-based interface exhibited by NEF(1)), NPCF15a15b(Service-based interface exhibited by PCF(15a,15b)), NUDM16a16b(Service-based interface exhibited by UDM(16a,16b)), NAF18a18b(Service-based interface exhibited by AF(18a,18b)), NNRF(Service-based interface exhibited by NRF(2)), NAUSF19a19b(Service-based interface exhibited by AUSF(19a,19b)), N1(Reference point between the UE(10a,10b) and the AMF(12a,12b)), N2(Reference point between the (R)AN(11a,11b) and the AMF(12a,12b)), N3(Reference point between the (R)AN(11a,11b) and the UPF(13a,13b)), N4(Reference point between the SMF(14a,14b) and the UPF(13a,13b)), N6(Reference point between the UPF(13a,13b) and a Data Network(17a,17b)), N9(Reference point between two Core UPF(13a,13b)s) 을 포함할 수 있다.

이하 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

UE(10a,10b)는 사용자 장치로써, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 기술되는 사용자 장치는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, 등이 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 UE(10a,10b)는 전자 디바이스를 포함할 수 있다. UE(10a,10b)과 AMF(12a,12b)간의 참조점은 N1로 정의되어 있다.

(R)AN(11a,11b) 는 새로운 무선 액세스 기술(Radio Access Technology: RAT)을 사용하는 기지국을 나타낸다. 예를 들면, AN(11a,11b) 은 Wi-Fi와 같은 non-3GPP 접속 기술을 포함한 일반적인 기지국을 나타낸다. AN(11a,11b) 과 AMF(12a,12b)간의 참조점은 N2로 정의되고, AN과 UPF(13a,13b) 간의 참조점은 N3로 정의되어 있다.

DN(17a,17b)은 하향링크 방향으로 전송할 PDU를 UPF(13a,13b)로 전달하거나 UE(10a,10b)이 보낸 PDU를 UPF(13a,13b)을 통해 받을 수 있고, DN(17a,17b)과 UPF(13a,13b)간의 참조점은 NG6로 정의되어 있다.

AMF(12a,12b)은 접속기술에 독립적인, 즉 UE(10a,10b) 단위의 접속 및 이동성 관리를 위한 접속 및 이동성 관리 기능을 제공한다. AMF(12a,12b)와 UE(10a,10b)간의 참조점은 N1로 정의되고, AMF(12a,12b)와 AN간의 참조점은 N2로 정의되고, AMF(12a,12b)와 UDM(16a,16b) 간의 참조점은 N8로 정의되고, AMF(12a,12b)와 AUSF(19a,19b) 간의 참조점은 N12로 정의되고, AMF(12a,12b)와 SMF(14a,14b)간 참조점은 N11로 정의되어 있다.

SMF(14a,14b)는 하나의 UE(10a,10b)가 여러 개의 세션을 가질 경우 각 세션 별로 다른 SMF(14a,14b) 가 할당되어 각각의 세션을 관리하는 세션 관리 기능을 제공한다. 예를 들면, SMF(14a,14b)에서 생성된 제어 신호 정보를 이용해서 UPF(13a,13b)를 설정하고, UPF(13a,13b)는 자신의 상태를 SMF(14a,14b)쪽에 보고 할 수 있도록 NG4 참고점이 정의되어 있다. 또한 SMF(14a,14b)와 AMF(12a,12b)간의 참조점은 N11로 정의되고, SMF(14a,14b)와 UDM(16a,16b) 간의 참조점은 N10로 정의되고, SMF(14a,14b)와 PCF(15a,15b)간 참조점은 N7 로 정의되고, SMF(14a,14b)와 AMF(12a,12b) 간의 참조점은 N11로 정의되어 있다.

예를 들면, 각 UE(10a,10b)는 하나의 AMF(12a,12b)에 연결될 수 있는 반면, SMF(14a,14b)의 경우 하나의 UE(10a,10b)가 여러 개의 세션을 가질 수 있으므로 각 세션 별로 다른 SMF(14a,14b)를 가질 수 있다.

AF(18a,18b)는 서비스 품질(Quality of Service: QoS, 이하 “QoS” 라 칭하기로 한다.)를 보장하기 위해 패킷 흐름에 대한 정보를 Policy Control을 담당하는 PCF(15a,15b)에 제공해 주며, 이를 바탕으로 PCF(15a,15b)가 세션 관리, 이동성 관리 등의 정책을 결정하여 AMF(12a,12b), SMF(14a,14b) 등에 전달함으로써 적절한 이동성 관리, 세션 관리, QoS 관리 등을 수행할 수 있도록 한다. AF(18a,18b)와 PCF(15a,15b)간의 참조점은 N5로 정의되어 있다.

AUSF(19a,19b)는 UE(10a,10b)의 인증을 위한 데이터를 저장하고 있으며, UDM(16a,16b)는 사용자의 subscription data, policy data 등을 저장하고 있다. AUSF(19a,19b)와 UDM(16a,16b)간의 참조점은 N13으로 정의되고, AUSF(19a,19b)와 AMF(12a,12b)간의 참조점은 N12으로 정의되고, UDM(16a,16b)와 AMF(12a,12b)간의 참조점은 N8으로 정의되고, UDM(16a,16b)와 SMF(14a,14b)간의 참조점은 N10으로 정의되어 있다.

CP functions은 네트워크 및 단말을 제어하기 위해 다양한 기능들을 포함하고 있으며 대표적인 두 가지 기능인 이동성 관리 기능을 담당하는 UE(10a,10b), (R)AN(11a,11b), UPF(13a,13b), AMF(12a,12b), AF(18a,18b), DN(17a,17b) 와 세션 관리 기능을 담당하는 SMF(14a,14b)는 두 개의 독립적인 function들로 CP functions에 포함된다.

도 2의 5G 시스템에는 도1 에서 도시된 NEF(1)와 NRF(2) 는 포함되지 않을 수 있는데, 이는 이 NF 들은 필요에 따라서 도2에 도시된 NF 들과 상호작용이 가능하기 때문이다.

도2 에서 도시한 5G 시스템의 UE(10a,10b), (R)AN(11a,11b), AMF(12a,12b), UPF(13a,13b), SMF(14a,14b), PCF(15a,15b), UDM(16a,16b), DN(17a,17b) 간의 동작들을 순서대로 상술한다.

도3은 3세대 프로젝트 파트너쉽 (3rd generation partnership project: 3GPP, 이하 "3GPP"라 칭하기로 한다)의 TS 23.502에 정의된 비 로밍(Non-roaming) 시나리오에서의 사용자 장치가 요구한 단일 PDU 세션 설립(UE-reuested single PDU session establishment for non-roaming scenario)의 과정을 나타낸 흐름도이다.

3GPP TS 23.501에 따르면, 5G 시스템에서는 PDU 연결 서비스, 즉 UE(10a,10b)와 DNN에 의해 식별 된 DN(17a,17b) 사이에서 PDU의 교환을 제공하는 서비스를 지원한다.

PDU 연결 서비스는 UE(10a,10b)로부터 요청 시 설정되는 PDU 세션을 통해 지원되는 데 즉, PDU 세션은 PDU 연결 서비스를 제공하는 데이터 네트워크와 UE(10a,10b) 간의 연결(association)을 의미한다.

이 경우, 각각의 PDU 세션은 단일 PDU 세션 타입을 지원한다. 즉, PDU 세션의 설정 시에 UE(10a,10b)에 의해 요청된 단일 타입의 PDU의 교환을 지원한다. 다음 PDU 세션 유형은 IPv4, IPv6, Ethernet, Unstructured로 정의될 수 있다.

한편, 5G 시스템에서 CM-IDLE 상태의 UE(10a,10b)가 DN(17a,17b)에 접속하여 원격의 서버와 통신하기 위해서는 PDU세션 설립 트리거링(triggering)이 이루어져야 한다.

PDU 세션 설립 절차는 두 가지 유형의 세션 설립 절차를 가지는데, UE(10a,10b) 개시(UE-requested) PDU 세션 설립 절차와 네트워크 개시(Network-requested)의 PDU 세션 설립 절차를 가진다.

UE-initiated PDU 세션 설립 절차는 UE(10a,10b)가 이후의 데이터 교환을 위해 DN(17a,17b)과 연결을 맺고자 하는 경우이다.

예를 들면, PDU 세션은 UE(10a,10b)와 SMF(14a,14b) 사이에서 N1을 통해 교환되는 NAS SM 시그널링을 사용하여 UE(10a,10b) 요청시 설정되고 UE(10a,10b) 및 5GC 요청 시 수정되며 UE(10a,10b) 및 5GC 요청시 해제될 수 있다.

network-initiated PDU 세션 설립 절차는 네트워크에서 UE(10a,10b)의 관련 애플리케이션에 트리거 메시지를 보냄으로써 PDU 세션을 설립하도록 하는 경우이다.

예를 들면, 네트워크는 장치 트리거 메시지(device trigger message)를 UE(10a,10b) 측의 애플리케이션에 전송한다. 장치 트리거 요청 메시지에 포함된 트리거 페이로드는 UE(10a,10b) 측의 애플리케이션이 PDU 세션 설정 요청을 트리거 할 것으로 예상되는 정보를 포함한다. 그 정보에 기초하여, UE(10a,10b) 측의 애플리케이션은 PDU 세션 설정 절차를 트리거링한다.

또한, 애플리케이션 서버(Application Server)의 요청에 따라 5GC는 UE(10a,10b)의 특정 응용 프로그램을 트리거 할 수 있다. 트리거 메시지를 수신 할 때, UE(10a,10b)는 이를 UE(10a,10b) 내의 식별 된 애플리케이션에 전달해야 하고, UE(10a,10b)에서 식별 된 응용 프로그램은 특정 DN(17a,17b)N에 대한 PDU 세션을 설정할 수 있다.

도3에서 도시한 바와 같이, 단일 PDU 세션 설립 방법은 네트워크 요소인 UE(10b), (R)AN(11b), DN(17b)와, CN 내부에서 PDU 세션 설립 과정에 참여하는 NF로써 AMF(12b), UDM(16b), SMF(14b), PCF(15b), UPF(13b)에 의하여 수행된다.

간단하게는, SMF(14b)가 UE(10b)로부터 PDU 세션 설립 요청 메시지를 받으면(단계103~105), UDM(16b), PCF(15b), UPF(13b)와 상호작용하여 수신한 요청이 유효한지를 확인하고(단계 107~109), PDU 세션과 관련된 CN 내의 NF와 연결한 뒤(단계 111~123), UE(10b)에게 설립된 세션 정보를 전달한다(단계 125-131). 필요한 경우, UE(10b)는 추가적으로 PDU 세션 설립 완료 메시지를 보낸다. 이 때, AMF(12b), SMF(14b), UPF(13b)는 추가적인 처리를 진행하고 PDU 타입 IPv6의 경우에는 SMF(14b)에서 IPv6 Router Advertisement 메시지를 UE(10b)에게 전달한다(단계 135~143). 참고로, 단계 113에서의 PCF(15b) 선택은 동적 PCC의 도입에 따라 결정된다.

단계 101에서 UE(10b)는 AMF(12b)로 PDU 세션 설립 요청 메시지를 전송한다.

예를 들면, UE(10b)는 AMF(12b)로 NAS 메시지를 전송할 수 있는데, NAS 메시지에는 Single Network Slice Selection Assistance Information(S-NSSAI), Data Network Name (DNN), PDU 세션 ID, 요청 유형, N1 SM 정보 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다.

이 경우, NAS 메시지에는 PDU 세션 설립 요청 메시지가 포함될 수 있다.

또한, UE(10b)에 의해 전송 된 NAS 메시지는 사용자 위치 정보 및 액세스 기술 유형 정보를 포함해야 하는 AMF(12b)쪽으로 N2 메시지의 형태로 AN(11b)에 의해 캡슐화될 수 있다. 이 경우, AMF(12b)는 사용자 위치 정보 (예: RAN의 경우 셀 ID)와 함께 NAS SM 메시지 (단계 101 에서 전송)를 AN(11b)로부터 수신할 수 있다.

UE(10b)는 새로운 PDU 세션을 수립하기 위해, 새로운 PDU 세션 ID를 생성할 수 있다.

요청 유형(request type)은 PDU 세션 설정이 새로운 PDU 세션을 설정하라는 요청 인 경우 "초기 요청(initial request)"을 표시하고, 요청이 3GPP 액세스와 비 -3GPP 액세스 사이의 기존 PDU 세션을 나타내는 경우 "기존 PDU 세션(Existing PDU Session)"을 나타낼 수 있다.

N1 SM 정보는 외부 DN(17b)에 의한 PDU 세션 권한 부여에 대한 정보가 포함된 SM PDU DN요청 컨테이너를 포함 할 수 있다.

이에 따라, UE(10b)는 N1 SM 정보 내의 PDU 세션 설정 요청을 포함하는 NAS 메시지의 전송에 의해 UE요청된(UE- requested) PDU 세션 설립 절차를 개시한다. PDU 세션 설립 요청은 PDU 유형, Service and Session Continuity (SSC) 모드, 프로토콜 구성 옵션을 포함 할 수 있다.

단계 103에서 AMF(12b)는 SMF(14b)를 선택한다.

예를 들면, AMF(12b)는 새로운 PDU 세션에 대한 요청에 해당하는 NAS 메시지의 요청 유형이 "초기 요청"인 경우, PDU 세션 ID가 UE(10b)의 기존 PDU 세션에 사용되지 않음을 결정할 수 있다.

NAS 메시지가 S-NSSAI를 포함하지 않으면, AMF(12b)는 UE(10b) subscription 에 따라 요청 된 PDU 세션에 대하여 디폴트 S-NSSAI를 결정할 수 있다.

AMF(12b)는 TS 23.501 [2], 6.3.2 절에 기술 된 것처럼 SMF(14b)를 선택할 수 있다.

AMF(12b)는 PDU 세션 ID와 SMF(14b) ID의 연관을 저장할 수 있다.

또한, 요청 유형이 "기존 PDU 세션"이고, AMF(12b)가 PDU 세션 ID를 인식하지 못하거나 DN(17b)N에 해당하는 SMF(14b) ID가 UDM(16b)의 subscription context 에 포함되어 있지 않은 경우 오류가 발생할 수 있다.

한편, SMF(14b) 선택 기능은 AMF(12b)가 지원하며 PDU 세션을 관리 할 SMF(14b)를 할당하는 데 사용된다.

또한, SMF(14b) 정보를 사용할 수 없는 경우에 AMF(12b)의 SMF(14b) 선택 기능은 SMF 인스턴스(SMF instance(s))를 발견하기 위해 네트워크 저장소 기능(the Network Repository Function)을 활용할 수 있는데, AMF(12b)에서 로컬로 구성됩니다. NRF는 SMF(14b) 인스턴스의 IP 주소 또는 FQDN을 AMF(12b)에 제공합니다.

AMF(12b)에서의 SMF(14b) 선택 기능은 3GPP 액세스 및 비 -3GPP 액세스 모두에 적용 가능하다.

또한, AMF(12b)가 SMF(14b)를 선택할 때, DNN, S-NSSAI, UDM(16b)의 Subscription information, Local operator policies, Load conditions of the candidate SMFs 의 요소들을 고려할 수 있다.

예를 들면, UE(10b)에 SMF(14b)를 유도하는데 사용된 동일한 DNN 및 S-NSSAI에 대한 대한 기존의 PDU 세션이 있는 경우, 동일한 SMF(14b)가 선택 될 수 있다.

단계 105에서 AMF(12b)는 SMF(14b)에 PDU 세션 설립 요청을 포함하는 SM 요청을 전송한다.

예를 들면, SM 요청은 Subscriber Permanent ID, DNN, S-NSSAI, PDU 세션 ID, AMFID, N1 SM 정보, 사용자 위치 정보, 액세스 기술 유형, PEI 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. N1 SM 정보는 PDU 세션 ID, PDU 세션 설립 요청을 포함할 수 있다.

AMF(12b) ID는 UE(10b)를 서비스하는 AMF(12b)를 고유하게 식별한다.

N1 SM 정보는 PDU 세션 ID, PDU 세션 설립 요청을 포함할 수 있다. 이 경우, PDU 세션 설립 요청은 UE(10b)로부터 수신될 수 있다.

Permanent Equipment Identifier(PEI)은 TS 23.501 절의 5.9.3 절에 개시된 바와 같이 5G 시스템에 액세스하는 3GPP UE에 대해 정의한다. PEI는 다양한 UE유형 및 사용 사례에 대해 서로 다른 형식을 취할 수 있다. U는 사용중인 PEI 형식의 표시와 함께 PEI를 네트워크에 제시해야 한다. UE가 적어도 하나의 3GPP 액세스 기술을 지원한다면, UE는 IMEI 포맷으로 PEI를 할당 받아야 한다. 이 릴리스의 범위에서 PEI 매개 변수에 지원되는 유일한 형식은 TS 23.003 [19]에서 정의 된 IMEI이다.

단계 107에서 SMF(14b)는 UDM(16b)에 Subscription Data 요청을 전송한다.

Subscription Data Request 는 Subscriber Permanent ID, DNN 에 대한 정보를 포함한다.

단계 105에서의 요청 유형이 "기존 PDU 세션"을 나타내는 경우, SMF(14b)는 요청이 3GPP 액세스와 비 -3GPP 액세스 간의 핸드 오버로 인한 것임을 결정할 수 있다. SMF(14b)는 PDU 세션 ID를 기반으로 기존 PDU 세션을 식별한다.

SMF(14b)가 DNN과 관련된 UE(10b)에 대한 SM 관련 subscription data 를 아직 획득하지 않은 경우, SMF(14b)는 UDM(16b)에 subscription data 를 요청할 수 있다.

단계 109에서 UDM(16b)는 SMF(14b)로 Subscription Data 응답을 전송한다.

Subscription Data는 인증 된 PDU 유형, 인증 된 SSC 모드, 기본 QoS 프로파일이 포함된다.

SMF(14b)는 UE(10b) 요청이 the user subscription 및 local policies 과 호환되는지를 검사한다. 호환되지 않는 경우, SMF(14b)는 AMF(12b)에 의해 전송된 NAS SM 시그널링 (관련된 SM 거부 원인 포함)을 통해 UE(10b) 요청을 거절하고, SMF(14b)는 AMF(12b)에게 PDU 세션 ID가 해제되고, 나머지 절차를 건너 뛰도록 알려줄 수 있다.

단계 111에서 SMF(14b)는 PDU 세션의 설립 승인/인증을 수행한다.

SMF(14b)가 TS 23.501 [5]의 5.6.6 절에 설명 된 대로 PDU 세션 설립을 승인/인증해야 하는 경우, SMF(14b)는 TS 23.501 [2] 6.3.3 절에 설명 된 대로 UPF(13b)를 선택하고 4.3.2.3 절에서 설명된 PDU 세션 설정 승인/인증을 트리거한다.

만약, PDU 세션 설립 인증 / 권한 부여가 실패하면, SMF(14b)는 PDU 세션 설립 절차를 종료하고 UE(10b)에 거부를 표시한다.

단계 113에서. 동적 PCC가 배포되면 SMF(14b)는 PCF(15b) 선택을 수행한다.

단계 115에서 SMF(14b)는 PDU 세션에 대한 기본 PCC 규칙을 얻기 위해 PCF(15b)에 대해 PDU-CAN 세션 설립을 시작한다.. 만약, 단계105에서의 요청 유형이 "기존 PDU 세션"을 나타내면 PCF(15b)는 PDU-CAN 세션 수정을 수행할 수 있다.

단계 117은, SMF(14b)는 UPF(13b)를 선택한다.

단계 105에서의 요청 유형이 "초기 요청"을 나타내면 SMF(14b)는 PDU 세션에 대한 SSC 모드를 선택한다.

또한, 단계 111이 수행되지 않으면, 단계117에서 SMF(14b)는 TS 23.501 [2] 6.3.3 절에 설명 된 대로 UPF(13b)도 선택한다. 예를 들면, PDU 유형이 IPv4 또는 IPv6 인 경우 SMF(14b)는 TS 23.501 [2] 5.8.1 절에 설명 된 대로 PDU 세션에 대한 IP 주소 / 접두어(IP address/prefix)를 할당할 수 있다. 또한, 비 구조적 PDU 유형의 경우 SMF(14b)는 TS 23.501 [2] 5.6.9.4 절에 설명 된 대로 PDU 세션에 대한 IPv6 접두사(IPv6 prefix)와 N6 지점 간 터널링 (UDP / IPv6 기반)을 할당할 수 있다.

단계119에서 동적 PCC가 배포되고 PDU-CAN 세션 설립이 아직 완료되지 않은 경우 SMF(14b)는 PDU 세션에 대한 기본 PCC 규칙을 얻기 위해 PCF(15b)쪽으로 PDU-CAN 세션 설립을 시작한다. 그렇지 않으면, 요청 유형이 "초기 요청"이고 동적 PCC가 배포되고 PDU 유형이 IPv4 또는 IPv6 인 경우, SMF(14b)는 PDU-CAN 세션 수정을 시작하고 할당 된 UEIP 주소 / 접두어(UEIP address/prefix)를 PCF(15b)에 제공할 수 있다.

단계121 및 단계123 에서 SMF(14b)는 요청 유형이 "초기 요청"을 나타내고 단계 111가 수행되지 않은 경우 선택된 UPF(13b)와 N4 세션 설립 절차를 시작하고, 그렇지 않으면 선택한 UPF(13b)로 N4 세션 수정 절차를 시작할 수 있다.

단계121에서 SMF(14b)는 UPF(13b)에 N4 세션 설립 / 수정 요청을 전송한다.

SMF(14b)는 이 PDU 세션에 대해 UPF(13b)에 설치 될 패킷 탐지(Packet detection), 적용(enforcement) 및 보고 규칙(reporting rules)을 제공할 수 있다. SMF(14b)가 CN 터널 정보(CN Tunnel Info)를 할당하면, 단계 121 에서 CN 터널 정보(CN Tunnel Info)가 UPF(13b)에 제공될 수 있다.

단계123에서 UPF(13b)는 N4 세션 설립 / 수정 응답을 SMF(14b)에 전송한다.

CN 터널 정보가 UPF(13b)에 의해 할당되면 단계123에서 CN 터널 정보가 SMF(14b)에 제공됩니다.

단계125에서 SMF(14b)는 AMF(12b)에 PDU 세션 설립 수락을 포함하는 SM 요청 응답을 전송한다.

SM 응답에는 원인(Cause), N2 SM 정보, 및 N1 SM 정보를 포함한다.

N2 SM 정보는 AMF(12b)가 (R) AN에게 전달해야 하는 정보를 포함하고 있다.

예를 들면, N2 SM 정보는 PDU 세션 ID, QoS 프로필(QoS Profile), CN 터널 정보(CN Tunnel Info)를 포함할 수 있다.

PDU 세션 ID는 UE(10b)에 대한 AN 시그널링에 의해 UE(10b)에 대한 AN 리소스와 PDU 세션 간의 연관을 UE(10b)에 나타내기 위해 사용될 수 있다.

CN 터널 정보는 PDU 세션에 해당하는 N3 터널의 코어 네트워크 주소를 포함한다.

QoS 프로파일은 (R) AN에 QoS 파라미터(QoS parameters)와 QoS 흐름 식별자(QoS Flow Identifiers)사이의 매핑을 제공한다. 다수의 QoS 프로파일들이 (R) AN에 제공 될 수 있다.

N1 SM 정보는 AMF(12b)가 UE(10b)에 제공해야 하는 PDU 세션 설립 수락을 포함한다.

N1 SM 정보는 PDU 세션 설립 수락에 대한 정보를 포함한다. 예를 들면 PDU 세션 설립 수락에 대한 정보는 인가 된 QoS 규칙(Authorized QoS Rule), SSC 모드, S-NSSAI, 할당 된 IPv4 주소 등을 포함할 수 있다.

복수의 인가 된 QoS 규칙은 N1 SM 정보 및 N2 SM 정보 내의 PDU 세션 설립 수락에 포함될 수 있다.

또한 SM 응답은 PDU 세션 ID 를 포함하고, 및 AMF(12b)가 타겟 UEtarget UE)뿐만 아니라 어떤 UE에 대한 액세스를 사용할지를 결정할 수 있게 하는 정보를 포함한다.

단계127에서 AMF(12b)는 (R) AN(11b) 에 N2 PDU 세션 요청을 전송한다.

N2 PDU 세션 요청은 N2 SM 정보, NAS 메시지를 포함하는데, NAS 메시지 에는 PDU 세션 ID와 PDU 세션 설립 수락을 포함할 수 있다.

AMF(12b)는 UE(10b)로 향하는 PDU 세션 ID 및 PDU 세션 설립 수락을 포함하는 NAS 메시지를 전송하고, N2 PDU 세션 요청 내의 SMF(14b)로부터 수신된 N2 SM 정보를 (R) AN(11b) 에 전송할 수 있다.

단계 129에서 (R) AN(11b) 은 SMF(14b)로부터 수신된 정보와 관련된 UE(10b)와 특정 시그널링 교환을 할 수 있다. 예를 들어, 3GPP RAN(11b)의 경우에, 단계 125에서 수신 된 PDU 세션 요청에 대한 인증 된 QoS 규칙(Authorized QoS Rules)과 관련된 필요한 RAN 자원을 UE(10b)와 설정하는 RRC 연결 재구성이 발생될 수 있다.

또한, (R) AN(11b) 은 PDU 세션에 대해 (R) AN N3 터널 정보를 할당할 수 있다.

또한, (R) AN(11b) 은 단계 125에서 제공된 NAS 메시지 (PDU 세션 ID, N1 SM 정보 (PDU 세션 수립 허용))를 UE(10b)에 포워딩할 수 있다. (R) AN(11b) 은 필요한 RAN 자원이 설정되고 (R) AN 터널 정보((R)ANtunnel information)의 할당이 성공적인 경우에만 NAS 메시지를 UE(10b)에 제공할 수 있다.

UE(10b)가 코어 네트워크에 대해 PDU 세션을 성공적으로 설정했음을 나타내기 위해 UE(10b)는 NAS PDU 세션 설정 완료 메시지를 보낼 수 있다.

단계 131에서 (R) AN(11b) 는 AMF(12b)에 N2 PDU 세션 요청 응답을 전송한다.

PDU 세션 요청 응답에는 PDU 세션 ID, (R)AN(11b) 터널 정보 원인((R)ANtunnel information Cause), N2 SM 정보를 포함한다.

N2 SM 정보는 PDU 세션 ID, (R) AN 터널 정보((R)ANTunnel Info), 허용/거부된 QoS 프로파일 (들)의 목록(List of accepted/rejected QoS profile(s))을 포함할 수 있다.

(R) AN 터널 정보는 PDU 세션에 대응하는 N3 터널의 액세스 네트워크 어드레스에 대응한다.

단계135에서 AMF(12b)는 SMF(14b)로 N2 SM 정보를 포함하는 SM 요청을 전송한다.

예를 들면, AMF(12b)는 (R) AN(11b) 에서 수신한 N2 SM 정보를 SMF(14b)로 전달할 수 있다.

단계137에서 SMF(14b)는 UPF(13b)에 N4 세션 설립 / 수정 요청을 전송한다.

PDU 세션에 대한 N4 세션이 이미 설정되지 않은 경우 SMF(14b)는 UPF(13b)와 함께 N4 세션 설정 절차를 시작할 수 있다. 그렇지 않은 경우 SMF(14b)는 UPF(13b)를 사용하여 N4 세션 수정 절차를 시작할 수 있다. SMF(14b)는 (R)AN터널 정보와 CN 터널 정보를 제공할 수 있다. CN 터널 정보는 SMF(14b)가 단계 119에서 CN 터널 정보를 선택한 경우에만 제공될 수 있다.

단계139에서 UPF(13b)는 SMF(14b)로 N4 세션 설립 / 수정 응답을 전송한다.

단계 141에서 SMF(14b)는 AMF(12b)로 SM 요청 응답을 전송한다.

이 단계 후에 AMF(12b)는 관련 이벤트를 SMF(14b)에 전달할 수 있다. 예를 들면, (R) AN 터널 정보가 변경되거나 AMF(12b)가 재배치되는 핸드 오버 시에 AMF(12b)는 관련 이벤트를 SMF(14b)에 전달할 수 있다.

단계143에서 PDU 타입이 IPv6인 경우 SMF(14b)는 IPv6 Router Advertisement를 생성하고 이를 N4와 UPF(13b)를 통해 UE(10b)로 전송한다.

도면에 도시하지는 않았지만, SMF ID가 단계 109에서 UDM(16b)에 의한 DNN subscription context에 의해 포함되지 않으면, SMF(14b)는 SMF(14b) 주소 및 DN(17b)N을 포함하여 "UF_Register UENF"서비스 (5.2.3.1 참조)를 호출할 수 있다. UDM(16b)은 SMF ID, 주소 및 연관된 DN(17b)N을 저장할 수 있다.

PDU 세션 설정이 성공적이지 않으면 SMF(14b)는 AMF(12b)에게 알릴 수 있다.. AMF(12b)가 SMF(14b)를 PDU 세션 ID와 연관 시키면, SMF(14b)는 이 PDU 세션 ID와 관련된 수신 N1 시그널링의 통지에 자동으로 가입할 수 있다. 이러한 통지는 AMF(12b)가 N1 시그널링과 관련하여 (R) AN으로부터 수신 한 임의의 사용자 위치 정보 및 액세스 유형을 자동으로 제공할 수 있다.

도 4은 3개의 PDU 세션을 사용하여 3 개의 DN(27a,27b,27c)에 동시에 액세스하는 UE(20)에 대한 비 로밍 non-roaming 5G 시스템 구조를 도시한 도면이다.

UE(20)는 3GPP 및 비-3GPP 액세스 네트워크를 통해 동시에 동일한 DN(27a,27b,27c) 또는 상이한 DN(27a,27b,27c) 에 다수의 PDU 세션을 설정할 수 있다. 도에 도시하지는 않았지만, UE(20)는 동일한 데이터 네트워크에 대해 다수의 PDU 세션을 설정할 수 있으며, 상이한 UPF(23a,23b,23c) 종료 N6에 의해 서비스 될 수 있다.

도 4에서 도시한 바와 같이 UE(20)가 3개의 PDU 세션을 통해 3개의 DN(27a,27b,27c)에 동시에 액세스할 때, 하나의 UE(20)에 대해서 각 PDU 세션은 해당 세션을 위해 제어 평면에서의 각 SMF(24a,24b,24c), 사용자 평면에서의 각 UPF(23a,23b,23c)를 가지고 있다.

즉, 다수의 확립 된 PDU 세션들을 갖는 UE(20)는 상이한 UPF(23a,23b,23c) 및 상이한 SMF(24a,24b,24c)에 의해 서비스 될 수 있다. 또한, 다수의 UPF(23a,23b,23c)를 사용하여 다수의 확립 된 PDU 세션을 갖는 UE(20)의 경우, SMF(24a,24b,24c)는 PDU 세션 당 UE-CN 사용자 평면 연결의 독립적인 활성화를 지원할 수 있다. 이 때, 서로 다른 PDU 세션의 트래픽이 (R)AN(21)으로부터 UPF(23a,23b,23c)까지 전달되는 경로는 disjoint하다.

한편, 각각의 PDU 세션은 특정 서비스를 위한 네트워크 슬라이스에 연결될 수 있다. 서로 다른 요구사항을 갖는 서비스 별로 별도의 네트워크 슬라이스(Network Slice, NS)가 만들어지고, 네트워크 기능(Network Fuction, NF)도 네트워크 슬라이스마다 다른 위치에 존재할 수 있다.

예를 들면, 제1 PDU 세션은 eMBB 서비스를 위한 슬라이스, 제2 PDU 세션은 V2X 서비스를 위한 슬라이스에 해당될 수 있다.

이 때, 서로 다른 PDU 세션의 트래픽이 (R)AN(21)으로부터 UPF(23a,23b,23c)까지 전달되는 경로는 disjoint하다.

한편, 도 4에서는 하나의 PCF(25a,25b,25c)가 3개의 SMF(24a,24b,24c)와 연결되고 동적 PCC가 도입되는지에 대해서는 불분명하다.

UE(20)는 3GPP 액세스와 비 -3GPP 액세스간에 PDU 세션을 이동하도록 요청할 수 있다. 3GPP 액세스와 비 -3GPP 액세스간에 PDU 세션을 이동시키기 위한 결정은 PDU 세션 단위로 행해지며, 즉, UE(20)는 주어진 시간에 3GPP 액세스를 사용하는 일부 PDU 세션을 가질 수 있고 다른 PDU 세션은 비 -3GPP 액세스를 사용할 수 있다.

네트워크로 전송 된 PDU 세션 설정 요청에서, UE(20)는 5.3.2 절에 정의 된 PDU 세션 ID, PDU 세션 유형, 슬라이싱 정보, DNN, SSC 모드를 제공할 수 있다.

도4 에서 도시한 5G 시스템의 UE(20), (R)AN(21), AMF(22), UPF(23a,23b,23c), SMF(24a,24b,24c), PCF(25a,25b,25c), UDM(26), DN(27a,27b,27c) 간의 동작들을 순서대로 상술한다.

도 5는 3개의 PDU 세션을 설립하는 방법의 흐름도이다.

도 5는 TS 23.502를 기반으로 3개의 PDU 세션 설립의 구체적인 과정을 나타낸 것으로, 도 3과 같이 3개의 PDU 세션의 동적 PCC의 도입이 고려된 상황이다.

다수의 PDU 세션 설립이 UE(20)로부터 요청되면 TS 23.502의 명세를 따라 각 PDU 세션 설립이 독립적으로 이루어진다.

도5에서 도시한 바와 같이, 3개의 PDU 세션 설립 과정은 순차적으로 수행되는 단계200a, 단계200b, 및 단계200c 를 포함할 수 있다.

이 경우, 단계 200a은 제 1 PDU 세션 설립의 과정을 포함하고, 단계 200b는 제 2 PDU 세션 설립의 과정을 포함하고, 단계 200c는 제 3 PDU 세션 설립의 과정을 포함할 수 있다.

또한, 단계 200a, 단계200b, 및 단계200c 는 각 PDU 세션의 SMF(24a,24b,24c), PCF(25a,25b,25c), UPF(23a,23b,23c) 상호작용 과정을 포함할 수 있는데, 각 단계는 도3에서 도시한 단일 PDU 세션 설립의 과정과 동일하다.

따라서, 단계 200a 에 포함된, 단계 201 내지 단계 245는 도3의 단계 101 내지 단계 145 에 대응되므로 구체적인 설명은 생략한다. 마찬가지로 단계 200b 및 단계 200c도 도3의 단계 101 내지 단계 145 에 대응된다.

상술한 바와 같이, 복수 개의 PDU 세션 설립 과정은 각 PDU 세션 설립 과정을 단순히 반복하는 식으로 처리된다.

예를 들면, 복수 개의 PDU 세션 설립 요청은 각 PDU 세션 설립 요청을 반복하는 것이고, 복수 개의 PDU 세션 설립 과정에서 NF 간 상호작용은 각 PDU 세션의 SMF(24a,24b,24c), PCF(25a,25b,25c), UPF(23a,23b,23c) 상호작용 과정을 반복하는 것이다.

즉, 복수 개의 PDU 세션 설립 과정에 필요한 UE(20)와 CN간에 필요한 상호작용의 수는 요청된 PDU 세션의 수에 따라 선형적으로 증가하며, AMF(22), SMF(24a,24b,24c), UDM(26)과 같은 NF들은 동일한 데이터 교환을 반복하게 된다.

5G 시스템은 다양한 서비스를 제공하는 애플리케이션들이 각각의 PDU 세션 설립을 요구하는 경우, 각각의 PDU 세션은 특정 서비스를 위한 네트워크 슬라이스에 연결될 수 있다.

서로 다른 요구사항을 갖는 서비스 별로 별도의 네트워크 슬라이스(Network Slice, NS)가 만들어지고, 네트워크 기능(Network Fuction, NF)도 네트워크 슬라이스마다 다른 위치에 존재할 수 있다.

예를 들면, 애플리케이션은 인스턴트 메시지(IM), 소셜 네트워킹 서비스(SNS), V2X 서비스 등을 포함할 수 있고, IM, SNS는 eMBB 서비스로 분류되고 V2X는 CriC 서비스로 분류될 수 있다.

이 경우, 소셜 네트워킹 서비스(SNS)를 제공하는 애플리케이션이 PDU 세션 설립을 요구한 경우, PDU 세션은 eMBB 서비스를 위한 네트워크 슬라이스(Network Slice: NS, 이하 “NS”라 칭한다)와 연결될 수 있다.

또한, Vehicle to X (V2X)를 제공하는 애플리케이션이 PDU 세션 설립을 요구한 경우, PDU 세션은 CirC 서비스를 위한 NS에 연결될 수 있다

도 6은 일 실시 예에 따른 5G 시스템에서 복수 개의 PDU 설립 요청을 나타내는 지시자를 이용하여, 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 5G 시스템 구조를 도시한 도면이다.

본 개시에서 복수 개의 PDU 설립 요청을 나타내는 지시자(Indicator for Multiple PDU Session Establishment: iMess, 이하 “iMess”라 칭한다)를 새롭게 도입할 수 있다.

도6에서 도시한 바와 같이, iMess(300)는 AMF ID(310), Flag(320), PSI(330,340,350) 로 구성될 수 있다.

AMF ID(310)는 AMFPool ID(311)와 AMF Instance ID(313) 두 필드를 포함한다.

(R)AN(31) 은 UE(30)로부터 AMF Instance ID(313) 를 제공받은 경우 AMF Instance ID(313) 에 해당하는 AMF(32)로 PDU 세션 설립 요청 메시지를 전달할 수 있다. 한편, UE(30)가 AMF Instance ID(313) 를 제공하지 않은 경우 (R)AN(31) 은 AMFPool ID(311)를 기반으로 가용 AMF(32)를 찾은 뒤 적합한 AMF(32)를 UE(30)에게 배정하고 PDU 세션 설립 요청 메시지를 AMF(32)에 전달할 수 있다.

Flag(320)는 Size(321)와 CriC Size(323) 두 필드 포함한다.

Size(321)는 iMess(300)가 포함하는 복수 개의 PDU 세션의 총 개수를 의미하며, CriC Size(323)는 복수 개의 PDU 세션 중 즉각적인 PDU 세션 설립이 필요한 CirC 서비스에 대응하는 PDU 세션의 개수를 의미한다. 이에 관하여는 도 7 내지 도 8을 참조하여 후에 자세히 살펴보기로 한다.

PSI(330,340,350) 는 PDU 세션 요청의 세부적인 정보를 서술하기 위해 사용된다. PSI는 PDU Session ID(331,341,351)와 PDU Session Type(333,343,353), S-NSSAI(Single Network Slice Selection Assistance Information)(335,345,355), DNN(Data Network Name)(337,347,357), SSC(Service and Session Continuity)(339,349,359) 필드를 포함한다.

UE(30)가 기존에 소유하고 있던 PDU 세션을 재사용하고자 한다면 이전 PDU 세션이 사용했던 정보들이 PSI 필드에 기입될 수 있다. 한편, UE(30)가 새로운 PDU 세션을 설립하고자 한다면 UE(30)는 CN이 PDU 세션을 설립해줄 수 있도록 S-NSSI 값만 명시할 수 있다.

도 6에서 도시한 바와 같이 iMess(300)는 3개의 PDU 세션과 대응되는 3개의 PSI(330,340,350) 를 포함할 수 있는데, 3개의 PSI는 복수의 PDU 세션의 설립 순서에 대응하여 상하로 정렬될 수 있다.

예를 들면, 즉각적인 PDU 세션 설립이 필요한 CriC 서비스에 해당하는 PSI(330)는 eMBB나 mIoT에 해당하는 PSI(340,350)보다 상위에 배열되고, 이에 따라 CriC 서비스에 대응되는 PDU 세션의 설립이 eMBB나 mIoT 서비스에 대응되는 PDU 세션의 설립보다 우선순위가 높게 된다. 이에 관하여는 도 7 내지 도 8을 참조하여 후에 자세히 살펴보기로 한다.

본 개시에 따르면 UE(30)는 복수 개의 PDU 세션 설립을 위해 iMess(300)를 담은 PDU 세션 설립 요청 메시지를 (R) AN(31)에 전송할 수 있다.

일반적으로 5G 시스템은 서로 다른 요구사항을 갖는 서비스 별로 별도의 네트워크 슬라이스(Network Slice, NS)가 만들어지고, 네트워크 기능(Network Fuction, NF)도 네트워크 슬라이스마다 다른 위치에 존재할 수 있다. 즉, 5G 시스템은 UE(30)가 여러 종류의 네트워크 슬라이스와 연결된 다수의 PDU 세션을 설립하는 것을 지원하며, 이는 PDU 세션마다 서로 다른 SMF(34a,34b,34c)(Session Management Function)와 UPF(33a,33b,33c)(User Plane Function)를 갖는다는 것을 의미한다.

예를 들면, 도6에서 도시한 바와 같이 UE(30)는 3개의 PDU 세션을 설립할 수 있는데, 3 개의 PDU 세션은 CirC 서비스에 대응되는 NS#1에 연결되는 하나의 PDU 세션 및 eMBB 서비스에 대응되는 NS#2에 연결되는 두 개의 PDU 세션을 포함할 수 있다.

또한, 각 PDU 세션은 UE(30), (R)AN(31), AMF(32) 와 관련된 각각의 NF 와 즉, SMF(34a,34b,34c), PCF(35a,35b,35c), UPF(33a,33b,33c) 간 시그널링의 상호작용을 통하여 설립될 수 있다.

도6 에서 도시한 5G 시스템의 UE(30), (R)AN(31), AMF(32), UPF(33a,33b,33c), SMF(34a,34b,34c), PCF(35a,35b,35c), UDM(36), DN(37a,37b,37c) 간의 동작들을 순서대로 상술한다.

도 7은 일 실시 예에 따른 5G 시스템에서 복수 개의 PDU 설립 요청을 나타내는 지시자(iMess)를 이용하여, 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 방법의 흐름도이다.

도 7에서 도시한 바와 같이, 다수 PDU 세션 설립 과정에서 지연(latency)에 민감한 CirC 서비스에 대응되는 제1 PDU 세션 설립 과정(단계300)은 다른 PDU 세션 설립 과정(S310, S320)과 분리되어 우선적으로 처리될 수 있다.

예를 들면, 다른 PDU 세션 설립 과정(단계310, 단계320)은 제2 PDU 세션 설립 과정과 제3 PDU 세션 설립 과정을 포함할 수 있는데, 제2 PDU 세션 설립과 제3 PDU 세션은 이동 초광대역 통신 서비스(enhanced mobile broadband, 이하 eMBB) 또는 대규모 사물인터넷(Massive Internet of Things,mIoT)서비스에 대응되는 PDU 세션일 수 있다.

간단하게는, CirC 서비스에 대응되는 제1 PDU 세션 설립 과정(단계 300)은 iMess 에 기반한 복수 개의 PDU 세션 설립 요청 메시지를 AMF(32) 에 전송하는 과정(단계 400)과, AMF(32)와 UDM(36) 간의 상호작용 과정(단계 410), NF 선택과 연결과정(단계 420), 제1 PDU 세션 응답 과정(단계 430) 및 제1 PDU 세션 컨펌 과정(단계 440)를 포함할 수 있다.

또한, 다른 PDU 세션 설립 과정(단계310, 단계320)은 제2 PDU 세션 설립 과정에서 NF 선택과 연결과정(단계 450), 제3 PDU 세션 설립 과정에서 NF 선택과 연결과정(단계 460), 제2 PDU 세션과 제3 PDU 세션 응답 과정(단계470) 및 제2 PDU 세션 컨펌 과정(단계 480) 및 제3 PDU 세션 컨펌 과정(단계 490)을 포함할 수 있다.

단계 400은, (R)AN(31)은 UE(30)로부터 iMess(300)를 담은 PDU세션 설립 요청을 받고 AMF ID 필드(310)를 참조하여 기존의 AMF(32)를 선택하거나 AMFPool ID(311)를 참조하여 UE(30)에 새로운 AMF(32)를 배정하는 과정(단계 501)과 AMF(32)는 iMess(300)에 기입된 필드를 분석하고 표준에 따라 각각의 PDU 세션에 적합한 SMF(34a,34b,34c)를 선택하는 과정(단계 502)를 포함할 수 있다.

단계 410은 AMF(32)가 UDM(36)으로부터 미리 UE(30)와 관련된 subscription data를 통합적으로 가져오는 과정(단계 505 및 단계 507)을 포함할 수 있다. 이 경우, 도3의 단계 107 내지 단계 109에서 도시한 바와 같이 각각의 선택된 SMF(34a,34b,34c)가 개별적으로 UDM(36)으로부터 subscription data를 가져오는 것과는 상이하다.

즉, 도7의 단계410에서는 AMF(32)가 SMF(34a,34b,34c)의 역할을 대리하여 UDM(36)으로부터 subscription data를 통합적으로 읽어올 수 있다. 한편, 이 과정은 표준을 위배하지 않는다. 그 이유는 본 발명에서 AMF(32)의 역할은 단순히 N8 참조점을 통해 subscription data를 읽어와 해당하는 SMF(34a,34b,34c)에게 전달하는 것이고, 전달된 subscription data의 추가적인 처리는 표준에 따라 각각의 SMF(34a,34b,34c)에서 진행되기 때문이다. 추가적으로 AMF(32)는 SMF(34a,34b,34c)에게 SM 관련 subscription data를 전달하고 난 뒤 해당 데이터를 삭제할 수 있으며 이는 TS 23.501에 명시된 AMF의 stateless 요건에 부합한다.

도 7에서 도시한 바와 같이, 다수 PDU 세션 설립 과정에서 지연(latency)에 민감한 CirC 서비스에 대응되는 제1 PDU 세션 설립 과정(S300)은 다른 PDU 세션 설립 과정(단계310, 단계320)과 분리되어 우선적으로 처리될 수 있다. 구체적으로, AMF(32)가 SM Request를 보내기 이전 SM Request의 순서를 재정렬하여 eMBB, mIoT 서비스 PDU 세션 요청보다 CriC 서비스 PDU 세션 요청을 우선적으로 송신한다.

단계 420은 AMF(32)가 UE(30)의 제1 PDU 세션 설립 요청과 UE(30)의 subscription data를 포함한 SM Request를 SMF(34a)에 전송하는 과정(단계 509)을 포함할 수 있다.

또한, 단계 420에 포함된 단계 511 내지 단계 525는 도3의 단계 111 내지 단계 125와 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

단계 430에 포함된 단계 527 내지 단계 533는 도3의 단계 127 내지 단계 133과 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

단계 440은 제1 PDU 세션 컨펌 과정으로, CN에서 UE(30)가 요청한 제1 PDU 세션이 성공적으로 설립했다는 것을 UE(30)에게 알리기 위해 AMF(32)는 (R)AN(31)으로부터 받은 각각의 N2 SM 정보를 포함한 SM Request를 SMF(34a,)에게 전달하는 과정(단계 535) 및 SMF(34a)는 SM Request에 담긴 UPF(33a,33b,33c)의 정보를 조회하여 UPF(33a)와 N4 참조점의 연결을 맺고 UPF(33a)가 UE(30)를 향한 첫 번째 downlink 데이터를 송신하는 과정(단계 537 내지 단계 545)를 포함할 수 있다. 한편, 단계 440에 포함된 단계 535 내지 단계 545는 도3의 단계 135 내지 단계 145와 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

단계 450은 AMF(32)가 UE(30)의 제2 PDU 세션 설립 요청과 UE(30)의 subscription data를 포함한 SM Request 를 SMF( 34b)에 전송하는 과정(단계 547) 및 UE(30), AMF(32), UPF(33b), SMF(34b), PCF(35b) 및 DN(37b) 간의 상호작용(단계 549)를 포함할 수 있다. 이 경우, 단계 549는 제1 PDU 세션 설립 과정에서 단계 511 내지 단계 525 과 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

단계 460은 AMF(32)가 UE(30)의 제3 PDU 세션 설립 요청과 UE(30)의 subscription data를 포함한 SM Request 를 SMF(34c)에 전송하는 과정(단계 551) 및 UE(30), AMF(32), UPF(33c), SMF(34c), PCF(35c) 및 DN(37c) 간의 상호작용(단계 553)를 포함할 수 있다. 이 경우, 단계 553는 제1 PDU 세션 설립 과정에서 단계 511 내지 단계 525 과 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

단계 470은 제2 PDU 세션과 제3 PDU 세션 응답 과정을 포함하는 것으로, AMF(32)는 두 PDU 세션의 정보를 통합한 하나의 N2 PDU Session Request 메시지를 생성하여 (R)AN(31)에게 전달하는 과정(단계 555), (R)AN(31)은 두 PDU 세션의 AN 관련 시그널링을 UE(30)에게 전달하는 과정(단계 557), (R)AN(31)은 설립된 두 PDU 세션들의 (R)AN(31)과 UPF(33b,33c) 사이 인터페이스에 해당하는 N3 참조점의 IP 주소를 AMF(32)에게 전달하는 과정(단계 559) 및 UE(30)는 할당된 UPF(33b,33c)로 첫 번째 uplink 데이터를 송신하는 과정(단계 561)을 포함할 수 있다.

단계 480은 제2 PDU 세션 컨펌 과정으로 단계 563 및 단계 565은 제1 PDU 세션 설립 과정에서 단계 535 내지 단계 545 과 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

단계 490은 제3 PDU 세션 컨펌 과정으로 단계 567 및 단계 569는 제1 PDU 세션 설립 과정에서 단계 535 내지 단계 545 과 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

상술한 바와 같이, SMF(34a,34b,34c)는 AMF(32)로부터 UE(30)의 복수 개의 PDU 세션 설립 요청과 UE(30)의 subscription data를 포함한 SM Request 를 받으면 다른 NF들(PCF(35a,35b,35c), UPF(33a,33b,33c), AMF(32)), 네트워크 요소들(DN(37a,37b,37c), (R)AN(31), UE(30))과 시그널링을 주고받으며 세션 설립 과정을 진행할 수 있다. 이 경우, 본 발명은 이 과정에서 오가는 시그널링을 간략화하고 UE(30)와 CN 사이의 상호작용을 최소화 하기 위해 (R)AN(31)과 AMF(32) 사이의 N2 PDU Session Request 와 N2 PDU Session Request Ack을 하나로 통합하여 전송할 수 있다. 하지만 이러한 integrated response 방식은 PDU 세션의 데이터 송수신 시점을 늦추는 현상을 야기하고 설립하고자 하는 PDU 세션의 개수가 늘어날수록 그 문제는 심각해진다.

따라서 도7 에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 다수 PDU 세션 설립 과정에서 지연(latency)에 민감한 CirC 서비스 PDU 세션 설립 과정을 다른 PDU 세션 설립 과정과 분리하여 우선적으로 처리할 수 있다. 예를 들면, 다른 PDU 세션은 이동 초광대역 통신 서비스(enhanced mobile broadband, 이하 eMBB) 및 대규모 사물인터넷(Massive Internet of Things,mIoT)서비스에 대응되는 PDU 세션을 포함할 수 있다.

구체적으로, AMF(32)가 UDM(36)으로부터 미리 UE(30)와 관련된 subscription data를 통합적으로 가져오고, SMF(34a,34b,34c)에 UE(30)의 subscription data를 포함한 SM Request 를 송신할 수 있다. 이 경우, AMF(32)가 SM Request를 보내기 이전에 SM Request의 순서를 재정렬하여 eMBB, mIoT 서비스 PDU 세션 요청보다 CriC 서비스 PDU 세션 요청을 우선적으로 송신할 수 있다.

이에 따라, CirC 서비스에 대응되는 PDU 세션 설립 과정은 표준과 동일하게 개별적으로 진행되고, 남은 두 개의 eMBB 에 대응되는 서비스 PDU 세션 설립 과정은 앞선 PDU 세션 설립 과정 이후에 진행된다. 한편, 첫 번째 eMBB 서비스에 대응되는 PDU 세션 설립 과정와 두 번째 eMBB 서비스에 대응되는 PDU 세션 설립 과정이 끝난 뒤에 AMF(32)는 두 PDU 세션의 정보를 통합한 하나의 N2 PDU Session Request 메시지를 만들고 이를 (R)AN(31)에게 전달한다.

즉, 본 발명에서 서술한 과정은 다수 PDU 세션 설립에서 중복 시그널링 횟수를 감소시켜 UE(30)와 CN 사이의 상호작용을 최소화할 수 있다.

도 8은 CriC 서비스에 대응되는 복수 개의 PDU 세션 설립을 위한 iMess(400a,400b,400c) 의 다양한 예를 도시한 도면이다.

도 6과 도 7은 CriC 서비스 PDU 세션이 단 하나 존재할 때의 상황을 서술하는 반면, 도 8은 도시한 바와 같이 CriC 서비스에 대응되는 PDU 세션이 두 개 이상 존재하는 경우의 iMess 실시예를 도시한 도면이다.

CriC 서비스를 요구하는 어플리케이션이 V2X, remote-control 및 AR/VR등과 같이 다수 존재할 경우 우선순위에 기반하여 각 CriC 서비스 PDU 세션 설립의 우선순위가 결정되고, iMess(400a,400b,400c) 의 복수 개의 PSI도 재정렬될 수 있다. 복수 개의 PSI는 V2X 어플리케이션의 PSI(430a,430b,430c), remote-control어플리케이션의 PSI(440a,440b,440c) 및 AR/VR어플리케이션의 PSI(450a,450b,450c)를 포함할 수 있다.

AMF(32)는 CriC 서비스에 대응되는 PDU 세션을 설립함에 있어, iMess(400a,400b,400c) 에 명시된 PSI 순서대로 세션 설립 과정을 진행한다.

우선순위는 UE(30)의 선호도에 관한 것으로, 사용자가 직접 설정할 수도 있다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이 CirC 서비스에 대응되는 PDU 세션이 복수 개인 경우, CirC 서비스에 대응되는 복수 개의 PDU 세션의 설립 순서는 UE의 환경과, CirC 서비스를 요구하는 복수 개의 애플리케이션의 각각의 활용(utilization), 지연(latency) 및 신뢰성(reliability)에 대한 요구조건에 기초하여 결정될 수 있다.

예를 들면, CirC 서비스를 제공하고자 하는 애플리케이션 각각의 요구조건 중 신뢰성(reliability)에 대해서는 신호 세기, 채널의 congestion 상태, UE의 위치, NF의 로드 등 다양한 요소들이 영향을 끼칠 수 있다. 다만, 그 정도를 정량화하여 우선 순위를 매기는 방법을 고안하는 것은 본 발명을 통해 용이하게 해결할 수 있는 문제이므로 본 개시에서는 보다 간략하게 신호 세기만을 차용하여 신뢰성(reliability)를 정량화 해 우선 순위를 매기는 것을 설명한다.

예를 들면, AR/VR 어플리케이션과 remote-control 어플리케이션을 사용하는 UE가 수신하는 무선 신호의 세기가 약한 경우, remote-control 어플리케이션이 요구하는 높은 수준의 신뢰성(reliability)를 만족시킬 수 없으므로 비교적 낮은 신뢰성(reliability)를 요구하는 AR/VR어플리케이션의 우선순위가 remote-control어플리케이션의 우선순위보다 높다. 이 경우, iMess 에 포함된 복수 개의 PSI 중에서, AR/VR어플리케이션의 PSI(450a,450b,450c) 가 remote-control어플리케이션의 PSI(440a,440b,440c) 보다 상위에 위치될 수 있다.

한편, AMF는 CriC 서비스에 대응되는 복수 개의 PDU 세션을 설립함에 있어 iMess에 배열된 PSI 순서에 따라 PDU 세션 설립 과정을 진행하므로, 우선적으로 AR/VR 어플리케이션의 CriC 서비스에 대응되는 PDU 세션을 설립한 뒤 remote-control 어플리케이션의 CriC 서비스에 대응되는 PDU 세션 설립을 진행한다.

또한, 도 6에서 도시한 바와 같이 Remote-control 어플리케이션 PSI 뒤에는 eMBB, mIoT 서비스의 PSI들이 나열되고, 복수 개의 PDU 세션 설립 과정은 도 7에 서술된 바와 같이 통합적으로 진행될 수 있다.

도 9는 기존의 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 방법과 비교하여, iMess 기반으로 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 방법의 성능 향상폭을 도시한 도면이다.

도 9는 요청하는 PDU 세션의 개수, 요청하는 PDU 세션 종류의 변화에 따른 시그널링 플로우의 수를 나타낸다.

성능 평가를 위해 도 5의 call flow를 따르는 표준 PDU 세션 설립 과정에의 시그널링 플로우 수와 도 7의 call flow를 따라 iMess에 기반한 다수 PDU 세션 설립 과정에서 발생하는 시그널링 플로우 수를 비교하였다. 또한, UE에서 V2X, remote-control, AR/VR 세 가지 CriC 서비스 어플리케이션이 구동되는 상황을 가정하여 CriC 서비스에 대응되는 PDU 세션의 개수를 0개부터 3개까지 변화시켜가며 성능을 측정하였다.

도 9에서 도시한 바와 같이, 요청하는 PDU 세션 중 CriC 서비스에 대응되는 PDU 세션이 존재하지 않는 경우 iMess를 활용한 PDU 세션 설립은 표준 PDU 세션 설립에 비해 26%의 성능 향상을 보인다.

도9 에서 도시한 바와 같이, CriC 서비스 PDU 세션의 개수가 늘어남에 따라 시그널링 플로우의 수가 늘어났지만 그 정도는 크지 않았고 결과적으로 표준과 비교했을 때의 성능 향상 폭은 그대로 유지된다.

도 10 내지 도 18에 도시된 serving CN control plane function의 일 예로 AMF를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않음을 유의하여야 한다.

도 10 은 종래의 Intel 솔루션에서 제안한 방식에 따라 데이터 베이스(Data base) 를 기반으로 NF의 이동 (migration) 절차를 지원하는 방법의 흐름도이다.

도10 에서 도시한 바와 같이, Serving CN control plane function(43)에서 New serving CN control plane function(44)으로 이동이 일어나면, UE(40), RAN(41), Database(42) 간에 시그널링이 상호작용되면서 UE(40) 에서 New serving CN control plane function(44)로 서비스 요청 메시지가 전송될 수 있다.

단계 601에서 UE(40)는 Core network (CN)와 초기 시그널링을 교환하기 위해 RAN(41)에 서비스 요청을 시도한다.

단계 603에서 RAN(41)은 UE(40)가 어떤 serving CN control plane function(43)에 연결되어야 하는지에 대한 정보를 얻기 위해 database(42)에 질의를 한다.

단계 605에서 RAN(41)은 Database(42)로부터 받은 serving CN control plane function(43) 정보를 해석하여 physical address (예, IP address)를 얻는다.

단계 607 에서 RAN(41)은 physical address를 통해 RAN(41)과 serving CN control plane function(43) 사이에 TNL association 과정을 수행한다. 만일 다른 UE(40)에 의해 RAN(41)과 serving CN control plane function(43)과의 연결이 이미 존재한다면 해당 단계는 생략될 수 있다.

단계 609에서 RAN(41)은 RAN(41)과 serving CN control plane function(43) 사이에 UE-specific 연결을 만든다.

단계 611에서 RAN(41)은 Database(42)에 질의 없이 단계 609에서 생성된 UE-specific 연결을 통해 시그널링 메시지를 전달한다. 예를 들면, 시그럴닝 메시지는 NAS 메시지이다.

단계 613에서 Serving CN control plane function(43)이 New serving CN control plane function(44)으로 이동(migration)될 때, UEcontext 정보는 New serving CN control plane function(44)으로 전달된다.

단계 615에서 database(42)에는 New serving CN control plane function(44) 정보가 저장된다.

단계 617에서 기존의 serving CN control plane function(43)은 RAN(41)에게 NG2 message를 보내 UE-specific RAN-CN 연결을 종료시킨다.

단계 619에서 UE(40)는 새로운 Core network (CN)와 초기 시그널링을 교환하기 위해 RAN(41)에 서비스 요청을 시도한다. 예를 들면, UE(40)가 새로운 NAS 메시지를 RAN(41)에게 전달할 수 있다.

단계 621에서 RAN(41)과 New serving CN control plane function(44) 사이에 UE-specific 연결이 없기 때문에, RAN(41)은 UE(40)가 어떤 New serving CN control plane function(44)에 연결되어야 하는지에 대한 정보를 얻기 위해 database(42)에 질의를 한다.

단계 623에서 RAN(41)은 Database(42)로부터 받은 New serving CN control plane function(44) 정보를 해석하여 physical address (예, IP address)를 얻는다.

단계 625에서 RAN(41)은 physical address를 통해 RAN(41)과 New serving CN control plane function(44) 사이에 TNL association 과정을 수행한다.

단계 627 에서 RAN(41)은 RAN(41)과 New serving CN control plane function(44) 사이에 UE-specific 연결을 만든다.

단계 629에서 RAN(41)은 단계 627에서 생성된 UE-specific 연결을 통해 처리하지 못한 UE-initiated NAS 메시지 교환을 진행한다.

일반적으로, 기존 4G 네트워크 (즉, LTE)의 경우 globally uniquetemporary identifier (GUTI) 기반으로 단말과 MME간의 연결을 지원한다. 즉, GUTI를 통해 사용자들은 자신을 관리하는 특정 mobility management entity (MME)와 연결되며, radio access network (RAN)에서는 GUTI를 기반으로 사용자의 컨트롤 메시지 (즉, NAS message)를 특정 MME에게 전달해준다. 이렇게, 인식자를 통해 특정 엔티티들이 연결되는 것을 고착화(stickiness)라고 한다. 하지만 가상화 환경에서는 MME내의 기능들이 가상화된 기능(function)으로 정의되며, 해당 기능(function)의 생성, 삭제 그리고 이동이 빈번하게 발생한다. 즉, 기존과 같이 특정 network function (NF)을 지칭하는 인식자를 통해 UE과 네트워크 제어평면과의 연결성을 지원한다면, 사용자에게 변경된 인식자를 매번 알려줘야 하기 때문에 UE 측에 큰 오버헤드가 발생할 수 있다.

도 1 내지 도 9 에서는 하나의 UE가 하나의 AMF와 시그널링이 되는 것을 개시하였지만, 도 6에서 도시한 AMF POOL에 포함된 복수 개의 AMF 중에 제1 AMF에서 제2 AMF로 이동(migration)이 일어나는 경우, UE(40) 는 제2AMF 에게 다시 NAS 메시지를 전송해야 하는 과정이 필요하다.

즉, 도 10에서 도시한 바와 같이, 종래의 Intel 솔루션은 UE-AMF 사이의 연결성을 지원하는데 있어서 AMF가 변경되었을 경우 연결을 끊고 연결이 필요할 경우에 다시 연결을 수행하는 리액티브(reactive)방식이다. 그렇기 때문에 UE(40)와 새로운 AMF 간의 NAS 메시지 교환에 지연시간이 발생한다.

본 발명의 목적은 5G 시스템에서 (R)AN 과 NF에 각각 연결되는 Proxy 기반의 NF를 더 포함하여, 기존의 고착화(stickiness) 문제를 proxy network function (NF) 기반으로 해결함과 동시에, NF 변경 후 새로운 NAS message를 전달해야 할 경우 해당 message를 전달하는데 소요되는 지연시간을 단축시키는 것이다.

도 11 및 도 12는 proxy 기반의 NF의 구현 방안의 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.

도11에서 도시한 바와 같이, Proxy(52a) 가 데이터 센터 내의 하나의 NF로 구현될 수 있고, 도 12에서 도시한 바와 같이, proxy(52b) 가 eNB(51b)에 함께 구현될 수 있다. 즉, 본 발명에서 설명하는 proxy 는 도11 내지 도12 에서 도시한 바와 같이 3GPP에서 정의하고 있는 엔티티(entity)와 함께 구현될 수 있다.

도13은 기존 3GPP에서 정의하고 있는 temporary ID (temp ID)의 구조와 본 발명과의 호환성을 도시한 도면이다. 도13 에서 도시한 바와 같이, 기존 3GPP에서 정의하고 있는 Temp ID 구조(1300)의 AMF group ID(1350a)와 본 발명의 proxy ID(1350b)가 매칭될 수 있다. 이는 3GPP temp ID 구조(1300)의 수정 없이 본 발명이 구현 가능함을 나타낸다.

도14는 Proxy NF 기반의 NF의 이동 (migration) 지원 방안의 절차를 도시한 흐름도이다. 지원하는 방법의 흐름도이다.

단계 701에서 UE(50a)는 Core network (CN)와 초기 시그럴닝을 교환하기 위해 RAN(51a)에 서비스 요청을 시도한다. 예를 들면, UE(50a) 가 서비스 요청 메시지를 RAN(51a)에게 전송할 수 있다.

단계 703에서 RAN(51a)은 단계 701에서 수신한 서비스 요청을 Proxy(52a)에게 전달한다.

단계 705에서 Proxy(52a)는 RAN(51a)과 TNL 연결을 수행한다.

단계 707에서 Proxy(52a)는 Serving CN control plane function(53a)과도 TNL 연결을 수행한다.

단계 709에서 RAN(51a)과 Proxy(52a)는 UE-specific한 sticky 연결을 수행한다.

단계 711에서 Serving CN control plane function(53a)과 proxy(52a)간에도 UE-specific한 sticky연결을 수행한다.

단계 713에서 NAS메시지는 UE-specific한 sticky 연결을 통해 UE(50a)와 Serving CN control plane function(53a) 사이에 교환된다.

단계 715에서 Serving CN control plane function(53a)이 New serving CN control plane function(54a)으로 migration할 때, UEcontext 정보는 New serving CN control plane function(54a)으로 전달된다.

단계 717에서 Serving CN control plane function(53a)은 proxy(52a)와의 UE-specific한 sticky 연결을 해지하고, New serving CN control plane function(54a)의 정보를 proxy(52a)에게 알려준다.

단계 719에서 Serving CN control plane function(53a)은 Proxy(52a)에게 연결을 유지해야 한다는 연결 유지 플레그 메시지(Connection maintenance flag message)를 전달한다.

단계 721에서 Proxy(52a)는 New serving CN control plane function(54a)간의 TNL 연결을 수행한다.

단계 723에서, proxy(52a)와 New serving CN control plane function(54a)사이에 UE-specific한 sticky 연결이 설정된다.

단계 725에서 UE(50a)의 NAS 메시지는 UE-specific한 sticky 연결을 통해 New serving CN control plane function(54a)과 교환된다

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 NF(53a)가 이동(migration)됐을 경우, proxy(52a)와 새로운 NF(54a) 사이의 연결은 프로액티브(proactive)하게 수행될 수 있다. (단계 715 내지 단계 723). 이를 통해, NF가 이동(migration)된 이후, 새로운 NAS 메시지의 전달에는 기존보다 짧은 지연시간이 소요될 수 있다. 다만, NF가 이동(migration)된 후에도 RAN-Proxy-AMF 사이의 연결 (즉, N2AP connection)을 유지하기 위한 비용이 발생할 수 있다. 즉, NAS 메시지 전달 지연시간과 연결 유지 비용 사이의 트레이드오프 관계가 존재한다.

이 트레이드오프 관계를 최적화 하기 위해 네트워크 슬라이스(network slice:NS, 이하 “NS”라 칭한다.) 별로 RAN-Proxy-AMF 연결 (N2AP connection)의 항상성을 결정할 수 있다.

도15는 네트워크 슬라이스(Network Slice, 이하 NS)의 특징에 기초하여, RAN-Proxy-AMF 사이의 연결 (즉, N2AP connection) 의 항상성을 관리하는 다양한 예를 도시한 도면이다.

도 15에서 도시한 바와 같이. UE 1(60a)과 UE 2(60b)가 각각 Data center for Slice 1 (NS1)과 Data center for Slice 2(NS2)에 연결되어 있을 경우, Data center for Slice 1 (NS1)은 지연시간에 민감한 서비스를 제공하는 슬라이스이고 Data center for Slice 2(NS2)는 그렇지 않을 경우, Data center for Slice 1 (NS1)의 N2AP connection 은 항상 유지하고, Data center for Slice 2(NS2)의 N2AP connection은 유지하지 않을 수 있다.

NS 별로 N2AP connection 의 항상성을 관리하면, 지연시간과 연결 유지 비용 사이의 트레이드오프 관계 이외에도 N2AP connection을 유지하는 것으로 발생하는 다른 장/단점 역시 고려 가능하다. 예를 들어, N2AP connection을 유지하는 것으로 처리량(throughput) 혹은 서비스 품질(quality of service (QoS))이높아질 수 있는 서비스가 있다면 이를 기준으로 N2AP connection의 항상성 여부를 결정할 수 있다.

도 16은 N2AP connection를 유지하지 않는 슬라이스에서의 동작과정을 나타낸다.

단계 801 내지 단계 817은 도 14의 단계 701 내지 단계 717과 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

단계 819에서 해당 NS의 serving CN control plane function(63a) (즉, AMF)는 N2AP connection 유지 여부를 결정하고, 이를 proxy(62a)에게 알려준다

만약, Proxy(62a)에서 NS의 특징을 다른 방식으로 얻거나 자체적으로 관리하고 있을 경우 단계 819는 생략될 수 있다.

단계 819에서 N2AP connection가 유지되지 않는 것으로 결정이 되면, NF(63a)가 이동(migration) 된 후에, UE(60A)가 이동된 NF(64a)에게 NAS 메시지를 전달하기 위해서 N2AP connection을 새롭게 맺는 과정 (단계 825 내지 단계 837)이 필요하다.

N2AP connection이 유지되는 슬라이스는 도 14에서 도시한 과정을 따른다.

한편, 본 발명에서 하나의 proxy(62a)만 배치되는 경우 모든 NAS 메시지를 해당 proxy(62a)에서 처리해야 하는 병목현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 proxy(62a) 를 분산 배치하고 (즉, proxy pool을 유지) 적절한 proxy(62a)를 선택할 수 있는 방안이 필요하다. Proxy(62a)를 선택할 수 있는 간단한 방안으로 데이터 베이스 기반 로드 밸런싱(load balancing) 지원 방안과 임의 선택 기반의 로드 밸런싱 (load balancing) 지원 방안이 있다.

도 17은 데이터 베이스 기반 로드 밸런싱 (load balancing) 지원 방안의 절차를 도시한 흐름도이다.

단계 901은 도 14의 단계 701과 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

단계 903 및 단계 905에서 RAN(71)은 데이터 베이스에 질의/응답과정을 통해 proxy pool에서 사용 가능한 proxy 정보를 획득한다. 예를 들면, RAN(71)은 데이터 베이스에게 질의를 통해 부하가 낮은 proxy(73a)의 정보를 획득하고 해당 proxy(73a)로 연결을 수행할 수 있다.

단계 907 내지 단계 929는 도 14의 단계 703 내지 단계 705와 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

상술한 바와 같이, 초기 접속 시에 RAN(71)은 데이터 베이스에 proxy pool내의 사용 가능한 proxy(73a) (즉, 부하가 낮은 proxy)를 문의 하고, 데이터 베이스는 사용 가능한 proxy(73a)에 대한 정보를 RAN(71)으로 전송한다.

도 18은 임의 선택 기반 로드 밸런싱 (load balancing) 지원 방안의 절차를 도시한 흐름도이다.

단계 1001은 도 14의 단계 701과 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

단계 1003에서 RAN(71)은 proxy(73b)와 연결 하기 전에 proxy pool에서 임의의 proxy를 선택한다. 예를 들면, 초기 접속 시에 RAN(71)은 proxy pool에서 임의의 proxy(73b)를 선택하여 해당 proxy(73b)와 연결을 수행할 수 있다.

단계 1005 내지 단계 1027은 도 14의 단계 703 내지 단계 705와 대응하므로 구체적인 설명은 생략한다.

임의 선택 기반 로드 밸런싱(load balancing) 지원 방안은 데이터 베이스 기반 로드 밸런싱 (load balancing) 지원 방안에 비하여 정확한 부하 분산 효과를 얻을 수는 없지만 proxy들의 부하 유지 오버헤드가 존재하지 않는 것이 장점이다.

도 19는 NAS 메시지의 평균 발생 주기를 늘려가면서 기존 솔루션과 본 발명의 지연시간 비율을 나타낸 그래프이다. 본 발명의 효과를 알아보기 위해 event-driven simulator를 개발하여 기존 솔루션 (Intel 솔루션) 대비 지연시간 감소율을 측정하였다. 도19에서 도시한 바와 같이, 본 발명을 통해 3~70%의 지연 시간 절감 효과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있다.

도 20은 본 개시에 따른 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법이 구현되는 UE의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.

한편, 본 개시의 실시 예에 따른 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법은 UE(1000)에서 구현되거나, 또는 기록 매체에 기록될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, UE(1000)는 적어도 하나 이상의 프로세서(1100)와, 메모리(1200)를 포함할 수 있다.

상기 프로세서(1100)는 CPU(central processing unit; 중앙 처리 장치)이거나, 혹은 메모리(1200)에 저장된 명령어를 처리하는 반도체 장치일 수 있다.

상기 프로세서(1100)는 UE(1000)의 모든 동작을 제어하는 제어기(controller)일 수 있다. 상기 제어기는 메모리(1200)에서 저장된 프로그램 코드를 읽어내어 실행함으로써 UE(1000)가 작동하는 동작들을 실행할 수 있다.

UE(1000)는 사용자 입력 장치(1500)와, 데이터 통신 버스(1300)와, 사용자 출력 장치(1600) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 진술한 각각의 구성 요소는 데이터 통신 버스(1300)를 통해 데이터 통신을 할 수 있다.

UE(1000)는 네트워크(1800)에 연결된 네트워크 인터페이스(1700)를 더 포함할 수 있다.

메모리(1200)는 다양한 형태의 휘발성 혹은 비휘발성 저장매체를 포함할 수 있다. 예컨대, 메모리(1200)는 ROM(1230) 및 RAM(1260)을 포함할 수 있다.

따라서, 본 개시의 실시 예에 따른 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법은 컴퓨터에서 실행 가능한 방법으로 구현될 수 있다. 본 개시의 실시 예에 따른 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법이 컴퓨터 장치에서 수행될 때, 컴퓨터로 판독 가능한 명령어들이 본 개시에 따른 운영 방법을 수행할 수 있다.

한편, 상술한 본 개시에 따른 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 UE(1000)에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장 장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 UE(1000)에 분산되어, 분산 방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

사용자 장치와 데이터 네트워크(Data Network, DN) 간 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하기 위하여, 복수의 네트워크 기능(Network Fuction, 이하 NF)을 포함하는 코어 네트워크(Core Network, 이하 CN), 사용자 장치, 기지국((R)AN), 데이터 네트워크(Data Network, DN) 를 포함하는 시스템의 동작들을 순서대로 상술한다.

도 21 내지 도22는 본 개시에 따른 복수 개의 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 설립하는 방법의 흐름도이다.

단계 1100에서 사용자 장치는 복수의 네트워크 기능(Network Fuction, 이하 NF) 중 적어도 하나의 NF에 복수 개의 PDU 세션을 설립하기 위한 메시지를 전송한다.

메시지는 복수 개의 PDU 세션에 대응되는 서비스에 대한 정보를 포함할 수 있다.

메시지는 도 6에서 도시한 iMess 가 포함된 NAS 메시지 일 수 있다.

예를 들면, iMess 는 사용자 장치가 PDU 세션 설립 요청을 송신하고자 하는 Core Access and Mobility Management Function(이하, AMF)에 대한 정보를 포함하는 AMF ID 필드, 사용자 장치가 설립하고자 하는 복수의 PDU 세션의 수와 복수의 PDU 세션 중 CirC 서비스를 제공하는 PDU 세션의 수에 대한 정보를 포함하는 Flag 필드 및 복수의 PDU 세션 요청에 대한 정보를 포함하는 복수의 PSI 필드를 포함할 수 있다.

또한, 복수의 PSI 필드는 복수의PDU 세션의 설립 순서의 우선순위에 대응하여 상하로 정렬될 수 있다.

또한, 메시지는 복수 개의 PDU 세션 설립 요청 정보를 포함하는 것으로, 복수 개의 PDU 세션 중 최초의 PDU 세션이 설립 되는 과정에서 전송되는 NAS 메시지일 수 있다.

단계 1120에서 단계 1100에서 수신한 메시지에 기초하여, 사용자 장치, 기지국 및 복수의 네트워크 기능 간 복수 개의PDU 세션을 설립하기 위한 신호가 교환된다.

예를 들면, AMF는 UDM으로부터 미리 UE와 관련된 subscription data를 통합적으로 가져올 수 있고, UE의 PDU 세션 설립 요청과 UE의 subscription data를 포함한 SM Request 를 SMF에 전송할 수 있다. 즉, 본 발명은 복수의 PDU 세션 설립과 관련하여, UDM으로부터 미리 UE와 관련된 subscription data를 통합하여 가져옴으로써, 중복 시그널링 횟수를 감소시켜 UE와 CN 사이의 상호작용을 최소화할 수 있다.

이 경우, SMF는 AMF로부터 UE의 복수 개의 PDU 세션 설립 요청과 UE의 subscription data를 포함한 SM Request를 받으면 다른 NF들(PCF, UPF, AMF), 네트워크 요소들(DN, (R)AN, UE)과 시그널링을 주고받으며 세션 설립 과정을 진행할 수 있다.

단계 1130 에서 단계 1120에서 교환되는 신호에 기초하여, 사용자 장치와 데이터 네트워크(Data Network, DN) 간에 소정의 우선순위에 따라 복수 개의 PDU 세션이 설립된다.

복수 개의 PDU 세션은 iMess 에 포함된 PSI 필드의 정렬 순서에 기초하여, 순차적으로 설립이 될 수 있다. 이 경우, PSI 필드의 정렬 순서는 PDU 세션에 대응되는 서비스에 대한 정보에 기초하여 결정되는 우선순위에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 즉각적인 PDU 세션 설립이 필요한 CriC 서비스에 해당하는 PSI는 eMBB나 mIoT에 해당하는 PSI보다 상위에 배열되고, 이에 따라 CriC 서비스에 대응되는 PDU 세션의 설립이 eMBB나 mIoT 서비스에 대응되는 PDU 세션의 설립보다 우선순위가 높게 된다.

한편, CriC 서비스를 요구하는 어플리케이션이 V2X, remote-control 및 AR/VR 등과 같이 다수 존재할 경우 복수 개의 PDU 세션의 설립과 관련한 우선순위는 사용자가 직접 설정할 수도 있다. 또한, 우선순위는 UE의 환경 및 CirC 서비스를 요구하는 복수 개의 애플리케이션의 각각의 활용(utilization), 지연(latency) 및 신뢰성(reliability)에 대한 요구조건에 기초하여 결정될 수 있다.

또한, CriC 서비스에 대응되는 PDU 세션이 설립되고, 이후에 eMBB나 mIoT에 대응되는 PDU 세션이 설립이 되면, AMF는 CriC 서비스가 아닌 eMBB 나 mIoT에 대응되는 복수 개의 PDU 세션의 정보를 통합한 하나의 N2 PDU Session Request 를 생성하여 (R)AN에게 전달할 수 있다. 즉, 본 발명은 복수의 PDU 세션 설립과 관련된 N2 PDU Session Request와 N2 PDU Session Request Ack을 하나로 통합하여 (R)AN과 AMF 사이에서 교환함으로써, UE와 CN 사이의 상호작용을 최소화 할 수 있다.

도 22의 단계 1200 및 단계 1210 은 도 21의 단계 1100 및 단계 1120과 대응하므로, 구체적인 설명은 생략한다.

도 22의 단계 1220 및 단계 1230 은 도21 의 단계 1130에서 상술한 바 구체적인 설명은 생략한다.

한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

300 : iMess

Claims

사용자 장치(User Equipment, UE) 및 데이터 네트워크(Data Network, DN) 간의 복수 개의 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Date Unit, PDU) 세션을 설립하기 위한 상기 UE의 방법에 있어서,
상기 UE는 상기 복수의 네트워크 기능(Network Fuction, NF)들 중 적어도 하나의 NF에 복수 개의 PDU 세션들을 설립하기 위한 요청 메시지로써, 상기 PDU 세션들의 PDU 세션 ID들을 포함하는 상기 요청 메시지를 전송하는 단계;
소정의 우선순위에 따라 상기 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 순서로 정렬된 상기 PDU 세션 ID들에 기반하여 상기 UE와 상기 DN 사이에 상기 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 단계; 를 포함하고,
상기 소정의 우선순위는 상기 UE에 의하여 수신된 신호의 세기 및 상기 복수 개의 PDU 세션에 상응하는 특정 서비스들과 관련된 정보에 기초하여 결정되고,
상기 복수 개의 PDU 세션 중 각각의 PDU 세션은 특정 서비스를 위한 각각의 네트워크 슬라이스(Network Slice, NS)와 대응되는 것인 방법.
제1 항에 있어서,
상기 특정 서비스에 관련된 정보는 크리티컬 서비스 (critical service) 및 이동 초광대역 통신 서비스(enhanced mobile broadband, eMBB), 대규모 사물인터넷(Massive Internet of Things, mIoT)서비스에 관련된 정보를 포함하며, 상기 복수 개의 PDU 세션 중 상기 크리티컬 서비스에 대응되는 PDU 세션의 설립에 있어서 가장 높은 우선순위를 갖는 것인 방법.
제2 항에 있어서,
상기 크리티컬 서비스에 대응되는 PDU 세션이 복수 개인 경우, 상기 크리티컬 서비스에 대응되는 복수 개의 PDU 세션의 설립 순서는 사용자의 입력에 따라 결정되는 것인 방법.
제2 항에 있어서,
상기 크리티컬 서비스에 대응되는 PDU 세션이 복수 개인 경우, 상기 크리티컬 서비스에 대응되는 복수 개의 PDU 세션의 설립 순서는 상기 UE의 환경과, 상기 크리티컬 서비스를 요구하는 복수 개의 애플리케이션의 각각의 활용(utilization), 지연(latency) 및 신뢰성(reliability)에 대한 요구조건에 기초하여 결정되는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 요청 메시지는 상기 복수 개의 PDU 세션 설립 요청 정보를 포함하는 것으로, 상기 복수 개의 PDU 세션 중 최초의 PDU 세션이 설립 되는 과정에서 전송되는 NAS 메시지인 방법.
제1 항에 있어서,
상기 요청 메시지에 기초하여, 상기 UE, 기지국((R)AN) 및 상기 복수의 NF 간 상기 복수 개의PDU 세션을 설립하기 위한 신호를 교환하는 단계를 더 포함하고,
상기 복수의 NF 중 AMF(Access and Mobility Management Function) 는 UDM(Unified Data Management)으로부터 상기 복수 개의 PDU 세션에 관련된 상기 UE의 가입 데이터 를 수신하는 단계를 포함하는,
상기 가입 데이터는 최초의 PDU 세션이 설립 되는 과정에서 수신되는 데이터인 방법.
제6 항에 있어서,
상기 가입 데이터는 SMF(Session Management Function)로 전송되는 것인 방법.
제2 항에 있어서,
상기 eMBB 서비스 및 상기 mIoT 서비스에 대응되는 PDU 세션이 복수 개인 경우, 상기 복수의 NF 중 AMF(Access and Mobility Management Function) 와 기지국 간에는 상기 복수 개의 PDU 세션의 정보를 통합한 하나의 신호가 교환되는 것인 방법.
제1항에서,
상기 요청 메시지는;
상기 UE가 PDU 세션 설립 요청을 송신하고자 하는 AMF(Access and Mobility Management Function)에 대한 정보를 포함하는 AMF ID 필드,
상기 사용자 장치가 설립하고자 하는 복수의 PDU 세션의 수와 상기 복수의 PDU 세션 중 크리티컬 서비스를 제공하는 PDU 세션의 수에 대한 정보를 포함하는 Flag 필드, 및
상기 복수의 PDU 세션 요청에 대한 정보를 포함하는 복수의 PSI(public service identity) 필드를 포함하며, 상기 복수의 PSI 필드는 상기 복수의PDU 세션의 설립 순서의 상기 우선순위에 대응하여 상하로 정렬되는 것인 방법.
사용자 장치(User Equipment, UE) 및 데이터 네트워크(Data Network, DN) 간의 복수 개의 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Date Unit, PDU) 세션을 설립하기 위한 상기 UE에 있어서:
송수신기; 및
컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는;
상기 송수신기를 통해, 상기 UE는 상기 복수의 네트워크 기능(Network Fuction, NF) 중 적어도 하나의 NF에 복수 개의 PDU 세션들을 설립하기 위한 요청 메시지로써, 상기 PDU 세션들의 PDU 세션 ID들을 포함하는 상기 요청 메시지를 전송하고,
소정의 우선순위에 따라 상기 복수 개의 PDU 세션을 설립하는 순서로 정렬된 상기 PDU 세션 ID들에 기반하여 상기 UE와 상기 DN 사이에 상기 복수 개의 PDU 세션을 설립하고,
상기 소정의 우선순위는 상기 UE에 의하여 수신된 신호의 세기 및 상기 복수 개의 PDU 세션에 상응하는 특정 서비스들과 관련된 정보에 기초하여 결정되고,
상기 복수 개의 PDU 세션 중 각각의 PDU 세션은 특정 서비스를 위한 각각의 네트워크 슬라이스(Network Slice, NS)와 대응되는 것인 UE.
제10항에 있어서,
상기 특정 서비스에 관련된 정보는 크리티컬 서비스 (critical service) 및 이동 초광대역 통신 서비스(enhanced mobile broadband, eMBB), 대규모 사물인터넷(Massive Internet of Things, mIoT)서비스에 관련된 정보를 포함하며, 상기 복수 개의 PDU 세션 중 상기 크리티컬 서비스에 대응되는 PDU 세션의 설립에 있어서 가장 높은 우선순위를 갖는 것인 UE.
제11 항에 있어서,
상기 크리티컬 서비스에 대응되는 PDU 세션이 복수 개인 경우, 상기 크리티컬 서비스에 대응되는 복수 개의 PDU 세션의 설립 순서는 사용자의 입력에 따라 결정되는 것인 UE.
제11항에 있어서,
상기 크리티컬 서비스에 대응되는 PDU 세션이 복수 개인 경우, 상기 크리티컬 서비스에 대응되는 복수 개의 PDU 세션의 설립 순서는 상기 UE의 환경과, 상기 크리티컬 서비스를 요구하는 복수 개의 애플리케이션의 각각의 활용(utilization), 지연(latency) 및 신뢰성(reliability)에 대한 요구조건에 기초하여 결정되는 것인 UE.
제10항에 있어서,
상기 요청 메시지는 상기 복수 개의 PDU 세션 설립 요청 정보를 포함하는 것으로, 상기 복수 개의 PDU 세션 중 최초의 PDU 세션이 설립 되는 과정에서 전송되는 NAS 메시지인 UE.
제10 항에 있어서, 상기 컨트롤러는;
상기 송수신기를 통해, 상기 요청 메시지에 기초하여, 상기 UE, 기지국((R)AN) 및 상기 복수의 NF 간 상기 복수 개의PDU 세션을 설립하기 위한 신호를 교환하고,
상기 송수신기를 통해, 상기 복수의 NF 중 AMF(Access and Mobility Management Function) 는 UDM(Unified Data Management)으로부터 상기 복수 개의 PDU 세션에 관련된 상기 UE의 가입 데이터를 수신하고,
상기 가입 데이터는 최초의 PDU 세션이 설립 되는 과정에서 수신되는 데이터인 UE.
제15 항에 있어서,
상기 가입 데이터는 SMF(Session Management Function)로 전송되는 것인 UE.
제11 항에 있어서, 상기 컨트롤러는;
상기 송수신기를 통해, 상기 eMBB 서비스 및 상기 mIoT 서비스에 대응되는 PDU 세션이 복수 개인 경우, 상기 복수의 NF 중 AMF(Access and Mobility Management Function) 와 기지국 간에는 상기 복수 개의 PDU 세션의 정보를 통합한 하나의 신호가 교환되는 것인 UE.
제10항에서,
상기 요청 메시지는;
상기 UE가 PDU 세션 설립 요청을 송신하고자 하는 AMF(Access and Mobility Management Function)에 대한 정보를 포함하는 AMF ID 필드,
상기 사용자 장치가 설립하고자 하는 복수의 PDU 세션의 수와 상기 복수의 PDU 세션 중 크리티컬 서비스를 제공하는 PDU 세션의 수에 대한 정보를 포함하는 Flag 필드, 및
상기 복수의 PDU 세션 요청에 대한 정보를 포함하는 복수의 PSI(public service identity) 필드를 포함하며, 상기 복수의 PSI 필드는 상기 복수의PDU 세션의 설립 순서의 상기 우선순위에 대응하여 상하로 정렬되는 것인 UE.