KR102244049B1 - 무선 통신 네트워크에서 지역별 데이터 네트워크 구성을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

무선 통신 네트워크에서 지역별 데이터 네트워크 구성을 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면 무선 이동통신 시스템에서 단말의 접속 방법에 있어서, 수신한 정보는 데이터 네트워크의 접속이 허용 가능한 지역 정보 및 데이터 네트워크의 정보를 포함하는 가용한 데이터 네트워크 정보를 수신하는 단계, 상기 가용한 데이터 네트워크 정보에 기반하여 설정한 데이터 네트워크 접속 가능 지역에 진입하는 지 여부를 감지하는 단계 및 상기 감지에 기반하여 상기 데이터 네트워크에 대한 접속 절차를 수행하는 단계를 포함하는 방법 및 이를 수행하는 단말과 이를 포함하는 시스템을 제공할 수 있다.

Description

무선 통신 네트워크에서 지역별 데이터 네트워크 구성을 위한 방법 및 시스템{SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING LOCAL AREA DATA NETWORK SERVICE}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관련된 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 셀룰러 무선 통신 시스템(5G System)에서 지역별 데이터 네트워크(Local Area Data Network) 제공하는 기술에 관련된 내용이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 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) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 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), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 셀룰러 이동통신 표준을 담당하는 3GPP는 기존 4G LTE 시스템에서 5G 시스템으로의 진화를 꾀하기 위해 새로운 Core Network 구조를 5G Core (5GC) 라는 이름으로 명명하고 표준화를 진행하고 있다.
5GC는 기존 4G를 위한 네트워크 코어인 Evolved Packet Core (EPC) 대비 다음과 같은 차별화된 기능을 지원한다.
첫째, 5GC에서는 네트워크 슬라이스 (Network Slice) 기능이 도입된다. 5G의 요구조건으로, 5GC는 다양한 종류의 단말 타입 및 서비스를 지원해야 한다; e.g., eMBB(enhanced Mobile Broadband), URLLC(Ultra Reliable Low Latency Communications), mMTC(massive Machine Type Communications). 이러한 단말/서비스는 각각 코어 네트워크에 요구하는 요구조건이 다르다. 예를 들면, eMBB 서비스인 경우에는 높은 data rate을 요구하고 URLLC 서비스인경우에는 높은 안정성과 낮은 지연을 요구 할 것이다. 이러한 다양한 서비스 요구조건을 만족하기 위해 제안된 기술이 Network Slice 방안이다. Network Slice는 하나의 물리적인 네트워크를 가상화 (Virtualization) 하여 여러 개의 논리적인 네트워크를 만드는 방법으로, 각 Network Slice Instance (NSI) 는 서로 다른 특성을 가질 수 있다. 이는 각 NSI 마다 그 특성에 맞는 네트워크 기능 (Network Function (NF))을 가짐으로써 가능하게 된다. 각 단말마다 요구하는 서비스의 특성에 맞는 NSI를 할당하여 여러 5G 서비스를 효율적으로 지원 할 수 있게 된다.
둘째, 5GC는 이동성 관리 기능과 세션 관리 기능의 분리를 통해 네트워크 가상화 패러다임 지원을 수월하게 할 수 있다. 기존 4G LTE에서는 모든 단말이 등록, 인증, 이동성 관리 및 세션 관리 기능을 담당하는 이동성 관리 엔티티 (Mobility Management Entity (MME)) 라는 단일 코어 장비와의 시그널링 교환을 통해서 망에서 서비스를 제공받을 수 있었다. 하지만, 5G에서는 단말의 수가 폭발적으로 늘어나고 단말의 타입에 따라 지원해야 하는 이동성 및 트래픽/세션 특성이 세분화됨에 따라 MME와 같은 단일 장비에서 모든 기능을 지원하게 되면 필요한 기능별로 엔티티를 추가하는 확장성 (Scalability) 이 떨어질 수 밖에 없다. 따라서, 제어 평면을 담당하는 코어 장비의 기능/구현 복잡도와 시그널링 부하 측면에서 확장성 개선을 위해 이동성 관리 기능과 세션 관리 기능을 분리하는 구조를 기반으로 다양한 기능들이 개발되고 있다.
3GPP 이동통신 망 규격(TS23.401)에 따르면, 단말로 부터의 모든 IP 트래픽은 PDN-GW 에서 종단된다. 백홀망에서의 지연을 개선하기 위하여, LIPA (Local IP Access) 와 SIPTO (Selected IP Traffic Offloading)이 IP Anchor 를 단말에 가까운 곳에 위치시키기 위하여 제안되었다. 이러한 구조에서 단말의 PDN 연결이 설정되는에, 단말의 위치에 따라서 PDN 연결을 자동으로 생성하거나 해지하는 방법이 없다.
본 발명에서는 단말이 위치한 곳에서 가용한 지역 데이터 네트워크 (Local Area Data Network)을 발견하고, 단말의 위치에 따라서 단말의 데이터 망 연결하는 세션 (PDU session)을 생성하고 해지 혹은 비활성화 하는 방법을 제안한다.
기존의 4G 이동통신 망인 3GPP Evolved Packet Core 망에서는, 단말의 위치에 따라서 단말에 가용한 데이터 네트워크에 대한 정보를 제공하고 단말의 데이터에 접속하기 위한 세션 연결을 생성하고 단말의 위치에 따라서 생성된 세션을 활성화 및 비활성화하는 방법이 없다.
다시 설명 하면, 특정한 위치에서만 패킷의 송수신이 가능한 데이터 네트워크 연결을 제공하는 방법이 존재 하지 않는다. 그래서 네트워크 사업자는 특정한 지역에서만 데이터 네트워크를 사용하도록 하는 지역별 데이터 네트워크 서비스를 제공할 수 없었다.
본 발명의 실시 예에서는 단말에게 단말이 현재 위치한 지역에서 가용한 데이터 네트워크 정보를 제공하고 단말이 제공 받은 가용 데이터 네트워크 정보를 활용하여 해당 지역에서 사용이 가능한 데이터 네트워크 세션을 생성하고 단말이 데이터 세션의 송수신이 허용 가능한 지역에서 벗어 나는 경우 생성되었던 세션을 해지하거나 일시 중단 (혹은 비활성화)시키는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 단말의 세션이 생성된 상태에서 다시 단말의 세션의 송수신이 허용 가능한 지역으로 이동되었을 때, 일시 중단 (혹은 활성화)되었던 세션을 다시 활성화 혹은 재개하는 방법을 제안한다.
본 발명의 실시 예에서는 사용자의 세션이 가용한 지역을 트래킹 영역(Tracking Area) 목록 혹은 셀 목록 (cell list)으로 세션의 접속이 허용 가능한 지역 (DN service area)를 정의 한다.
본 발명의 실시 예에서 단말은 상기에서 정의한 세션 접속 허용 지역 (DN service area)를 확인하여 세션 접속 허용 지역으로의 진입과 이탈을 감지 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 단말이 세션 접속 허용 지역 (DN service area)에 진입 혹은 이탈을 감지하였을 때, 생성된 세션이 활성화와 비활성화되는 지를 네트워크에 알려주기 위하여, 단말은 트래킹 지역 갱신 절차 (Tracking Area Update Procedure) 혹은 5G 시스템에서는 등록 갱신 절차 (Registration Update Procedure)를 수행할 수 있다. 동일한 내용을 수행하는 다른 방법으로, 본 발명의 실시 예에서 단말은 세션 접속 허용지역 (DN service area)의 진입과 이탈을 감지 하였을 때, 단말은 5G 코어망에서 세션을 비활성화 혹은 해지하도록 하기 위하여 등록 갱신 절차를 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 단말이 세션 접속 허용 지역 (DN service area)으로부터 이탈할 때, 단말의 세션을 해지하지 않고, 네트워크는 단말의 세션을 비활성화 시킬 수 있다. 단말의 세션이 비활성화된 상태에서, 단말과 네트워크는 송수신 패킷을 버릴 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 단말이 세션 접속 허용 지역(DN service area)으로 되돌아 오는 경우, 단말의 세션은 재개 되거나 재활성화 된다. 단말은 등록 갱신 절차를 수행하여 네트워크가 단말의 세션의 상태를 갱신할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시 예에서 단말이 세션 접속 허용 지역에서 벗어나는 경우, 단말은 네트워크에서 단말의 이동성을 관리하는 AMF (Access and Mobility management Function)에 단말의 세션의 상태가 변경되었음을 알리기 위하여 트래킹 지역 갱신 절차 즉, 등록 갱신절차를 수행한다. AMF 는 세션을 관리하는 SMF (Session Management Function)에 세션의 상태가 변경되었음을 알려준다. 즉, SMF 는 단말이 세션 접속 허용지역(DN service area)에 위치하지 않기 때문에 세션의 상태를 비활성화 상태로 변경한다. 네트워크에서 SMF 의 통제를 받아서 세션의 사용자 트래픽의 송/수신을 담당하는 사용자 평면 기능(User Plane Function) 은다운 링크 트래픽을 버릴 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 지역 데이터 네트워크 (Local Area Data Network, LADN) 를 지원하는 네트워크에서는 단말의 세션 생성 허용 지역이 아닌 곳에서 세션의 생성을 허용 하지 않을 수 있다. 단말이 LADN 에 접속을 위하여 세션 생성 요청을 보내었을 때, AMF 에서는 단말이 현재 위치하고 있는 지역에서 LADN 접속이 가능한지를 판단한다. AMF 는 LADN 이 가능한지 여부를 나타내는 지시자를 SMF 에 전달한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 단말이 특정한 지역에 위치하는 곳에서 세션을 연결하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 단말이 네트워크에 최초 등록하는 절차를 수행하거나 등록 갱신 절차를 수행할 때, 해당 지역에서 사용 가능한 데이터 네트워크 정보를 단말에 제공하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 단말이 데이터 네트워크 접속이 가능한 지역에서, 단말은 데이터 네트워크를 연결할 수 있다. 또한, 단말이 데이터 네트워크 연결절차를 수행하여 성공적으로 연결이 된 이후에 접속 허용지역을 벗어나는 경우, 단말의 세션은 비활성화 될 수 있다.
도 1은 지역별 데이터 네트워크 제공을 위한 네트워크 구조를 설명한다.
도 2는 데이터 네트워크 설정의 예를 보여 준다.
도 3은 단말 (UE), AMF (Access and Mobility Management Fucntion), 그리고 SMF (Session Management Function) 간의 정보의 흐림을 표시 한다.
도 4는 세션의 활성화/비활성화 상태를 표시 한다.
도 5는 지역 데이터 네트워크의 개념을 보여 준다.
도 6은 5G 네트워크 구조를 설명한다.
도 7은 지역 데이터 네트워크 정보를 디스커버리하는 절차를 예시한다.
도 8은 지역 데이터 네트워크 세션 설정 절차를 설명한다.
도 9는 지역 데이터 네트워크 세션에 대한 서비스 요청 절차를 설명한다.
도 10은 지역 데이터 네트워크 영역 구성 방법을 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예는 지역 데이터 네트워크의 개념과 네트워크 구조, 그리고 이를 구현하기 위한 방법을 설명한다.
지역 데이터 네트워크는 단말이 특정한 지역에 위치하는 경우에만 세션을 통하여 연결이 가능한 데이터 네트워크이다. 단말이 지역 데이터 네트워크에 연결이 허용되는 지역은 데이터 네트워크 연결 가능 지역 (Local Area Data Network Zone)으로 트래킹 영역의 목록 (a list of tracking area)으로 구성될 수 있다.
단말은 5G 시스템에서 지역 데이터 네트워크 연결 가능 지역 (Local Area Data Network Zone)내에서 지역 데이터 네트워크에 연결이 가능하다. 이러한 지역 데이터 네트워크는 엔터프라이즈 네트워크 (사내망 연결망), 경기장, 특별 이벤트, 콘서트장 및 IoT 서비스에 활용 가능하다.
먼저 본 발명의 실시 예에 따른 지역 데이터 네트워크의 개념을 설명하고 이를 제공하기 위한 네트워크 구조와 절차에 대하여 설명한다.
지역 데이터 네트워크는 단말이 특정한 지역에 위치하는 경우에만 세션을 통하여 연결이 가능한 데이터 네트워크이다. 단말이 지역 데이터 네트워크에 연결이 허용되는 지역은 데이터 네트워크 연결 가능 지역 (Local Area Data Network Zone)으로 트래킹 영역의 목록 (a list of tracking area)으로 구성될 수 있다.
단말은 5G 시스템에서 지역 데이터 네트워크 연결 가능 지역 (Local Area Data Network Zone)내에서 지역 데이터 네트워크에 연결이 가능하다.
[도 5] 는 지역 데이터 네트워크의 개념을 보여준다.
가용 데이터 네트워크의 설정 정보는 초기에 네트워크 (예를 들면 AMF)에 설정되어 있고, 단말이 최초 등록이나 등록 갱신 절차를 수행하는 과정에서 단말에게 알려 진다. 단말에 알려진 정보를 이용하여, 단말은 데이터 네트워크 접속 허용지역에 위치한다고 판단하고, 응용 프로그램이 요청한 경우 세션을 생성 절차를 시작할 수 있다. 혹은 단말은 데이터 네트워크 접속 허용 지역에 위치하며, 응용 프로그램이 요청하고 단말 라우팅 선택 정책에 따라서 세션 생성 절차를 시작한다. 혹은 단말이 응용 프로그램이 요청하는 경우, 데이터 네트워크 접속 허용 지역으로 진입하는 경우 세션 생성 절차를 시작할 수 있다.
이러한 지역 데이터 네트워크는 엔터프라이즈 네트워크 (사내망 연결망), 경기장, 특별 이벤트, 콘서트장 및 IoT 서비스에 활용 가능하다.
기술적 문제 1. 데이터 네트워크 연결 가능 지역의 정의
데이터 네트워크 접속이 허용 가능한 지역에 가장 세분화된 단위로, 아래 표와 같은 네 가지 가능성을 고려할 수 있다.
데이터 네트워크 연결 가능 지역의 단위 장점 단점
트래킹 영역
(Tracking Area)		 기존의 트래킹 영역 재사용 트래킹 영역에 의존성 존재
신규 정의 영역 신규 정의로 깔끔함 RAN 규격의 변경이 필요
이통통신 망 셀
(Cell)		 가장 작은 단위 유연성이 적음
무선 접속 망의 페이징 영역 (RAN paging area) 좁은 지역에 적합 단말의 코어네트워크 관점에서 활성화 상태(active state)에서만 동작
위와 같은 분석을 토대로, 본 발명의 실시 예에서는 데이터 네트워크 연결 가능 지역의 최소 단위로 트래킹 영역을 재사용할 것을 제안한다. 본 발명의 실시 예에서는 데이터 네트워크 연결 가능 지역을 트래킹 영역 단위로 설정하며, 이러한 트래킹 영역 단위는 단말이 등록 혹은 등록 갱신 절차에서 수신 받는 5G 시스템에서의 등록 영역 (Registration Area), 4G 시스템에서는 트래킹 영역 목록 (Tracking Area Index List)와는 독립적으로 설정이 가능하다. 단말이 최초 등록 절차와 등록 갱신 절차를 통하여 네트워크는 단말에 등록 영역(Registration Area, 4G 시스템에서는 TAI list에 해당)과 함께 그 등록 영역에서 가용한 데이터 네트워크 접속 허용 지역의 목록을 단말에 알려준다.
[도 1]에서 등록 영역과 데이터 네트워크 접속 허용 지역에 대한 설정에 대한 예를 도시 한다.
제안1. 하나의 단말 세션에 대하여, 데이터 네트워크 접속 허용 지역으로 트래킹 영역의 목록으로 정의하는 것을 제안한다. 이러한 영역은 사업자의 정책에 따라서 설정된다. 단말은 트래킹 영역을 확인하여 데이터 네트워크 접속 허용 지역으로의 진입과 이탈을 감지할 수 있다. 단말이 데이터 네트워크 접속 허용 지역으로의 진입과 이탈을 감지하였을 때, 단말은 등록 갱신 절차를 수행하여 단말 세션의 상태가 사용 가능한 상태인지 그렇지 않은지를 네트워크에 알려 줄 수 있다.
기술적 문제 2. 단말이 데이터 네트워크 접속 허용 영역에 들어갈 때 네트워크가 PDU 세션 설정을 트리거하는지 여부.
우리의 분석 결과, 네트워크가 반드시 세션의 생성을 트리거 해야만 하는 응용 예가 존재할 것으로 생각되지 않는다. 단말이 특정 지역에 진입할 때, 통지 서비스를 요구하는 단말의 응용 프로그램의 경우, 그 응용 프로그램은 해당 지역에 진입 알림을 받은 다음 바로 세션의 생성을 요청하여 세션을 생성 할 수 있다. 따라서, 네트워크가 트리거 하여 세션을 생성하는 것 대신에, 단말이 데이터 네트워크 접속 허용 지역에 진입하는 경우, 곧바로 세션을 생성하는 지시자를 추가 할 것을 제안한다.
제안 2. 단말이 데이터 네트워크 접속 허용 지역으로 진입할 때 곧바로 세션의 생성이 필요한지를 지시하는 세션의 유형을 추가할 것을 제안한다.
단말이 네트워크에 최초 등록 절차 혹은 등록 갱신 절차를 수행 중에 수신한 등록 영역 (Registration Area, TAI List) 내에서 단말의 접속이 허용되는 세션과 그 세션이 허용되는 지역에 대한 정보를 수신 받는다. 이러한 정보는 또한 단말이 데이터 네트워크 접속 허용 지역으로 진입하는 경우, 즉각적인 세션의 생성을 지시하는 지시자 (immediate setup indicator)를 포함 할 수 있다. 만일 그러한 지시자가 들어 있지 않다면, 단말은 데이터 네트워크 접속이 허용되는 지역에서 필요한 시점에 세션의 생성하는 절차를 시작할 수 있다.
기술적 문제 3. 네트워크가 단말에 가용한 지역 네트워크 정보를 제공하는 방법
본 발명의 실시 예에서는 아래와 같은 세 가지 방법을 고려하였다.
접속 가능 데이터 네트워크 정보 전달 방법 장점 단점
방송 (broadcast) 단말별 사전 설정이나 알려주는 것이 불필요 정보전달용 방송 메시지의 오버헤드
단말별로 다른 설정이 불가능
무선 접속 망(RAN)의 변경이 필요
단말에 사전 설정
(provisioning)		 단말별 설정 가능 단말이 해당지역에 멀리 떨어져 있는 경우 불 불필요한 정보가 설정됨
단말 별로 정보를 알려줌 단말별 설정 가능
제안 3. 본 발명의 실시 예에서는 단말 별로 정보를 알려주는 방식을 제안한다. 데이터 네트워크 접속 허용 지역의 가용 정보를 단말이 최초 등록 절차 혹은 등록 갱신 절차 혹은 별도의 데이터 네트워크 접속 허용 지역을 알려주는 절차를 통하여 단말에 알려 준다.
기술적 문제 4. 단말이 데이터 접속 지역에서 이탈하는 경우 세션을 해지할지 여부 및 해지하는 방법
단말의 이동에 따라서, 단말이 데이터 접속 허용 지역을 벗어나는 경우 세션을 즉각적으로 해지하는 것은 바람직 하지 않다. 왜나하면, 단말이 데이터 접속 허용 지역으로 곧바로 되돌아 올 수도 있기 때문이다. 이러한 경우, 만일 세션이 해지 되어다가 다시 생성되는 절차를 수행하면, 네트워크에서는 단말의 IP 주소 할당 절차 및 기지국과 코어망간의 터널 (N3 터널)을 생성하는 절차를 수행이 요구되므로, 이것은 복잡성을 증가시킨다. 단말이 데이터 접속 허용 지역을 벗어나는 경우, 세션을 해지하는 대신에 세션을 비활성화 시킬 수 있다. 이렇게 세션이 비활성화 된경우, 단말과 네트워크에서는 해당 세션에 대한 트래픽을 버릴 수 있다. 단말이 데이터 네트워크 접속 허용 지역으로 되돌아 올 때, 세션은 활성화된다. 단말은 네트워크가 세션의 상태를 갱신할 수 있도록 단말의 위치를 갱신하는 등록 갱신 절차를 수행한다.
제안 4. 다음과 같이 세션의 비활성화 및 활성화 상태를 제안한다.
데이터 접속 허용 지역 내 데이터 접속 허용지역 외
세션 생성 상태
(PDU session established)		 Enabled State
(활성화 상태)		 Disabled State
(비활성화 상태)
세션 미생성 상태
(PDU session is not established)		 비 가용 상태
(Unavailable state)		 가용 상태
(Available state)
표 3은 단말의 위치에 따른 세션의 상태를 나타낸다.
기술적 문제 5. 단말이 반복적으로 데이터 네트워크 접속 허용지역으로 진입과 이탈을 반복적으로 하는 경우에 호처리 신호 전달을 최소화 하는 방법
단말이 데이터 네트워크 접속 허용 지역으로의 진입과 이탈을 반복적으로 하는 시나리오에서는 단말과 네트워크 간에 세션의 상태를 맞추기 위하여서는 많은 양의 신호 처리 메시지를 주고 받아야 한다.
단말이 active 상태에서는 트래킹 영역의 변경은 또한 핸드오버 절차를 수반하게 되고 이러한 신호처리 메시지는 더욱 증가 한다.
단말이 idle 상태에서는 신호 처리 메시지의 오버헤드는 더욱 심각하다. 왜냐하면, 단말의 상태를 천이시키는 절차를 수행하므로 더욱 더 많은 양의 신호 처리 메시지를 송/수신 해야 하기 때문이다. 특히, 단말과 네트워크가 송수신 데이터가 없는 경우, 많은 자원을 낭비하게된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, idle 상태에서 lazy update 를 고안할 수 있다. 단말이 데이터를 사용하지 않으면 단말은 네트워크의 상태를 갱신할 필요가 없기 때문이다.
제안 5. 본 발명의 실시 예에서는 세션이 비활성화 상태에서 lazy statue update 를 제안한다.
제안하는 방식에서, 단말은 데이터 네트워크 접속 허용 지역을 idle 상태에서 진입하거나 이탈할 때 등록 갱신 절차를 수행하지 않는다. 단말이 데이터 네트워크 접속 허용 지역에서 세션의 상태가 비활성화 상태에서 송신할 데이터가 있는 경우, 단말은 세션의 상태를 변경하기 위하여 등록 갱신 절차를 수행 할 수 있다. 단말이 데이터 네트워크 접속 허용지역 밖에 위치하는 동안, 네트워크에 단말로 향하는 다운링크 데이터가 UPF (User Plane Function)에 도착하였을 때, 네트워크는 단말에 페이징 메시지를 보내고, 단말은 서비스 요청 (Service Request) 절차를 수행하여 패이징에 응답한다. 이러한 절차를 수행할 때, 네트워크는 단말이 현재 위치한 지역에서 세션을 사용할 수 있는지 없는지를 확인한다. 네트워크가 현재 단말이 위치한 지역이 세션을 사용할 수 없는 지역으로 판단하면, 네트워크는 단말의 서비스 요청을 거절할 수 있다. 이러한 절차에서 세션의 상태는 비활성화 상태로 변경된다.
네트워크 구조
다음으로 본 발명의 실시 예에 다른 지역 데이터 네트워크 제공을 위한 네트워크 구조와 절차를 기술한다. 하기에서 기술하는 절차는 데이터 네트워크 허용 가능지역에 대한 정보를 단말에 전달하는 절차, 세션을 생성하고 유지하는 절차 그리고, 세션을 활성화/비활성화 하는 절차를 포함한다.
지역 데이터 네트워크는 사전에 설정된 특정한 지역 즉, 데이터 네트워크 접속 허용 지역(즉 LADN Zone 혹은 DN allowed area)내에서만 연결 및 접속이 가능한 데이터 네트워크이다. 데이터 네트워크 접속 허용 지역은 단말의 위치가 5G 시스템 내에서 추적 가능한 논리적인 영역이다. 하나의 데이터 네트워크 접속 허용 지역은 트래킹 영역 혹은 셀의 집합으로 실현될 수 있다.
[도 1]에서 예시된 바와 같이, 지역 데이터 네트워크 1 (Local Area Data Network 1)은 단말이 LADN Zone 1 (즉 TA1, TA2, TA3 그리고 TA4) 내에 있는 지역에서만 연결이 가능하다. 즉 하나의 5G 기지국, 그림에서 NG-NB (NextGen Node-B로 5G 기지국을 의미하며 eLTE 기지국 및 New Radio 기지국을 포함 할 수 있다.) 복수의 LADN Zone을 제공할 수 있다. 그림에서 NG-NB1 은 TA1, TA2, TA3 그리고 TA4 로 구성된 LADN Zone 1과 TA5와 TA6을 포함하는 LADN Zone 2의 일부에 대한 서비스를 제공할 수 있다.
네트워크 구조와 함께 본 발명의 실시 예는 다음과 같은 특성을 가진다.
1) 데이터 네트워크 접속 허용 영역은 단말이 세션을 통하여 데이터 네트워크에 연결이 허용되는 지역이며, 이러한 지역은 트래킹 영역 집합 혹은 셀 집합으로 정의될 수 있다.
2) 데이터 네트워크 접속 허용 지역은 사업자의 정책에 따라서 단말의 세션 별로 설정될 수 있다. 데이터 네트워크 접속 허용 지역은 단말의 가입자 정보 및 사업자 정책에 따라서 정적으로 설정되거나 혹은 동적으로 설정될 수 있다.
3) 세션에 대한 데이터 네트워크 접속 허용 지역은 네트워크에서 단말의 이동성을 관리하는 기능을 수행하는 AMF (Access and Mobility management Function)에 사전에 설정될 수 있다.
4) 단말이 최초 등록 절차 혹은 등록 갱신 절차를 수행할 때, AMF 는 단말에 가용한 지역 네트워크 정보를 알려 줄 수 있다.
5) 단말이 데이터 네트워크 허용 가능 지역 내에 위치하는 동안, 단말은 사업자 정책에 따라서 세션을 생성할 수 있다. 단말의 정책 정보는 단말의 데이터 네트워크 허용 지역으로의 진입과 이탈 시에 단말의 동작을 규정하는 정책에 대한 정보를 포함 할 수 있다. 예를 들어 LADN 진입 정책은 단말이 데이터 네트워크 허용 지역으로 진입 시에, 세션의 설정을 위한 절차를 수행을 지시하거나, 혹은 단말이 등록 갱신 절차를 통하여 네트워크에 단말의 현재 위치를 통보하도록 지시할 수 있다.
6) 단말이 데이터 네트워크 허용 지역 밖에 위치하는 동안 세션은 비활성화 된다. 이와는 다른 방식으로, 단말이 데이터 네트워크 접속 허용 지역 밖으로 이탈하는 경우, 단말은 코어망이 세션을 해지하도록 현재 단말의 위치를 통보 할 수 있다. 예로 단말은 등록 요청 메시지(Registration Request)를 AMF 에 전달한다. AMF 가 단말의 위치를 확인한 후 AMF 는 SMF 에 세션의 해지를 지시할 수 있다. LADN 이탈 정책은 단말이 데이터 네트워크 접속 허용 지역으로부터의 이탈을 감시하였을 때 단말의 동작을 지시할 수 있다. 예를 들면 LADN 이탈 정책은 로컬 데이터 네트워크를 위한 세션의 해지 절차의 수행을 지시하거나 네트워크가 세션을 해지하거나 비활성화 시키도록 하기 위하여 현재의 위치를 네트워크에 알리도록 하는 등록 갱신 절차의 수행을 지시할 수 있다.
7) 데이터 네트워크 접속 허용 지역 정보는 세션의 생성 절차 중에 단말에 전달 될 수 있다.
8) 단말은 트래킹 영역을 확인하여 데이터 네트워크 접속 허용 지역의 진입과 이탈을 감지하는 경우, 단말의 상태를 관리하기 위하여 등록 갱신 절차를 수행 할 수 있다. 단말은 트래킹 영역과 현재의 셀 정보를 확인하여 데이터 접속 허용 지역의 진입을 감지하면, 단말은 현재의 위치를 단말의 LADN 정책 정보에 따라서 코어 네트워크에 알리기 위하여 등록 갱신 절차를 수행한다. 이러한 LADN 정책 정보는 코어 네트워크의 정책 제어 서버 (PCF: Policy Control Function) 을 통하여 수신 받은 정보이다. [도 3] 에 AMF, SMF, 및 UE(단말) 에 대한 정보의 흐름을 표시하였다. [도 3] 에서 MM 은 AMF 를 의미한다. SM 은 SMF 을 의미한다. [도 6]에서는 PCF 를 포함한 네트워크 구조를 도시한다. PCF 는 단말에 대한 LADN 정책을 관리하는 네트워크 Function 이다. PCF 는 단말의 LADN 정책에 대한 사전 설치 및 갱신을 책임진다.
기능 설명
1) 서비스 가능 지역 (데이터 네트워크 허용 지역) 정보를 포함한 가용 데이터 네트워크 정보의 발견
단말이 최초 등록 절차 혹은 등록 갱신 절차를 수행할 때, 코어망의 AMF 는 단말에 데이터 네트워크의 가용성 및 가용한 데이터 네트워크의 서비스 가능 지역 정보를 단말에 알려 줄 수 있다. 이 정보는 단말이 데이터 네트워크 허용 가능 지역에 진입 즉시 데이터 네트워크 접속을 위한 세션의 즉각적인 설정을 하도록 요구하는 지시자를 포함할 수 있다. 이러한 지시자가 없는 경우, 단말은 단말의 응용 프로그램의 필요에 따라서 세션의 설정을 시작할 수 있다.
2) 서비스 가능 지역 내에서 세션의 설정
단말이 현재 접속 중인 기지국의 트래킹 영역이 데이터 네트워크 서비스 가능 지역 내에 포함되어 있으면 (즉, 단말이 수신 받은 지역 데이터 네트워크가 현재 지역에서 가용하면), 단말은 세션의 설정 절차를 시작할 수 있다. 세션의 설정 과정에서 단말은 세션이 허용되는 지역에 대한 전체 목록을 수신할 수 있다. 단말이 서비스 허용 지역 내에서 세션이 생성되었을 때, 세션은 활성화 상태에 있다.
3) 단말의 위치에 따른 세션의 상태 전환
[도 4] 는 지역 데이터 네트워크 지원을 위한 세션의 활성화/비활성화 상태를 기술한다.
단말과 네트워크가 세션을 설정한 이후, 단말이 서비스 지역 내에서 이동하는 동안 세션은 활성화된 연결 상태로 유지된다. 단말의 세션 상태가 비활성화된 상태에서 단말이 데이터 네트워크 허용 가능 지역으로 이동하면 단말은 등록 갱신 절차를 수행하여 AMF에서는 SMF 에 단말의 위치 정보를 알려주어서 SMF 는 단말의 세션에 대한 상태를 비활성화된 연결 상태에서 활성화된 연결상태로 변경한다. SMF 는 세션의 상태를 관리하며, 세션의 상태에 따라서 UPF 에서 사용자의 하향 트래픽의 버리는 동작을 결정할 수 있다.
단말이 세션의 활성화된 상태에서 데이터 네트워크 허용 지역을 벗어날 때, 단말은 등록 갱신 절차를 수행하여 AMF 에 현재 위치 알려준다. AMF 는 SMF 에 단말의 현재 위치정보를 알리고 SMF 는 세션의 상태를 활성화된 연결 상태에서 비활성화된 연결 상태로 전환한다.
단말의 세션이 비활성화된 상태에 있는 경우, UPF 하향 패킷이 도착하는 경우 데이터 수신 알림을 메시지를 SMF 에 보내지 않고, 즉 단말에 페이징 절차를 수행하지 않고 하향 패킷을 버린다. 단말은 세션이 비활성화된 상태에서 상향 패킷을 버린다.
<추가 실시 예1> 데이터 네트워크 서비스 지역의 구성 방법
첫번째 추가 실시 예에서는 데이터 네트워크 서비스 가능 지역의 구성방법을 설명한다. 사업자는 트래킹 영역의 집합으로 구성된 등록 영역 (Registration Area)을 5G 코어 네트워크가 단말에 할당하는 트래킹 영역의 집합으로 단말이 등록 영역에 속해 있는 경우, 단말이 이동성을 위한 트래킹 영역 갱신 절차 혹은 등록 갱신 절차를 수행할 필요가 없는 영역을 의미한다. 단말은 등록 영역을 벗어나는 경우, 반드시 등록 갱신 절차를 수행하여야 하므로, 데이터 네트워크 서비스 지역을 구성할 때, 등록 영역을 고려하는 것이 필요하다.
사업자는 데이터 네트워크 서비스 지역을 구성할 때, 등록 영역을 함께 고려하여야 하는데, 등록 영역과 데이터 네트워크 서비스 지역의 관계에 따라서 아래와 같은 설정이 가능하다.
1) 트래킹 영역으로 구성된 데이터 네트워크 서비스 지역이 하나의 등록 영역과 일치하는 경우 (<도 10> 의 1번 설정 그림)
2) 트래킹 영역으로 구성된 데이터 네트워크 서비스 지역이 하나의 등록 영역내에 존재하는 경우 (<도 10> 의 2번 설정 그림)
3) 트래킹 영역으로 구성된 데이터 네트워크 서비스 지역이 여러 개의 등록 영역에 걸쳐서 설정되는 경우 (<도 10> 의 3번 설정 그림)
4) 셀 집합으로 구성된 데이터 네트워크 서비스 지역이 하나의 등록 영역 내에 구성되는 경우 (<도 10> 의 4번 설정 그림)
5) 트래킹 영역으로 구성된 데이터 네트워크 서비스 지역이 복수의 등록 영역으로 구성되는 경우
6) 데이터 네트워크 서비스 지역이 하나의 사업자 망 전체로 구성되는 경우
이와는 별도로, 하나의 단말의 두 개 이상의 지역 데이터 네트워크에 가입한 경우, 두 개 이상의 지역 데이터 네트워크는 각 서비스 영역에 따라서 <도 2>에 기술한 바와 같이, 두 개의 데이터 서비스 영역간의 교집합 부분이 존재하지 않을 수 있거나, 혹은 두 개의 데이터 서비스 영역이 교집합 부분이 존재할 수도 있다.
<추가 실시 예2> 단말의 지역별 데이터 네트워크 정보 발견 방법
두 번째 추가 실시 예에서는 지역별 데이터 네트워크 정보의 발견 방법을 설명한다.
단말은 이동통신 네트워크에 최초 접속 하거나 등록 영역을 벗어나는 경우, 혹은 주기적으로 단말이 착신 가능상태임을 네트워크에 알려주기 위하여 등록 절차 (Registration Procedure) 를 수행한다. 이러한 네트워크 등록 절차를 수행하는 중에, 네트워크는 단말이 등록 절차를 수행하는 위치의 등록 영역 내에 단말이 가입한 가용한 지역 데이터 네트워크가 포함되어 있는 경우, 단말에 가용한 데이터 네트워크 정보를 단말에 알려 준다.
이와 같은 절차는 <도 5>와 같이 수행되며, 네트워크내의 AMF 는 22번 절차에서 단말에 지역 데이터 네트워크 정보를 전송한다. 지역 데이터 네트워크 정보는 지역 데이터 네트워크를 구분할 수 있는 데이터 네트워크 이름 (Data Network Name: DNN) 및 데이터 네트워크 지역 정보를 포함한다. 데이터 네트워크 지역 정보는 <추가 실시 예 1>에 나타낸 예와 같이, 현재의 등록 영역, 트래픽 영역의 집합, 셀 집합, 복수의 등록 영역 혹은 사업자 전체 영역이 될 수 있다.
<추가 실시 예3> 단말의 지역별 데이터 네트워크 세션 생성 절차
세번째 추가 실시 예에서는 단말의 지역별 데이터 네트워크 세션의 생성 절차를 설명한다. 단말은 <추가 실시 예 2>에서와 같이 등록 절차를 수행하여, 데이터 네트워크 서비스 지역을 알 수 있다. 단말은 기지국에서 방송 신호를 시스템 정보를 통하여 현재 접속 가능한 셀이 어떠한 트래킹 영역인지를 알 수 있다. 단말은 현재 접속한 셀이 등록 절차로부터 수신 받은 데이터 네트워크 서비스 지역내에 포함되어 있는 경우, 해당하는 지역 데이터 네트워크를 생성할 수 있음을 알 수 있다. 단말이 현재의 셀에서 방송하는 트래킹 영역 정보 혹은 셀 정보를 통하여 해당 지역 데이터 네트워크 연결을 설정할 수 있음을 알고 있고, 단말의 응용 계층 프로그램이 데이터 네트워크 연결 설정을 요구하는 경우, 단말은 지역 데이터 네트워크 연결을 생성하기 위한 세션 설정 절차를 수행한다. 즉, 단말이 데이터 네트워크 허용 지역에 있고, 응용 계층 프로그램이 세션 생성을 직접 혹은 간접적으로 세션 설정을 요청하는 경우, 단말은 <도 8>에 예시한 바와 같은 세션 생성 절차를 수행한다.
<도 8>의 [절차(step) 1]에서와 같이 단말은 세션의 생성 요청 메시지에 지역 데이터 네트워크를 지시할 수 있는 정보 (예를 들면 DNN 정보)를 포함하여 네트워크 전달한다. <도 8>의 [절차 2] 에서와 같이, AMF 가 지역 데이터 네트워크에 해당하는 DNN 을 수신하면, AMF 는 단말이 현재 위치에서 단말이 요청한 지역 데이터 네트워크 연결을 위한 세션을 생성할 수 있는지를 확인한다. AMF은 확인 한 내용을 <도 8>의 [절차 3]과 같이 지역 데이터 네트워크 허용 지시자 (영문: LADN allowable indicator) 를 SMF 에 보낸다.
<도 8> 의 [절차 4]에서, SMF 는 지역 데이터 네트워크 가입정보를 UDM 으로부터 수신하여, 단말의 데이터 네트워크 가입 정보를 확인한다. <도8>의 [절차 7]에서 SMF 는 단말이 데이터 네트워크의 허용 여부를 최종 결정한다.
만일 SMF 가 데이터 네트워크를 허용 하는 경우, SMF 는 <도8>의 [절차 10]에서 세션의 허용하는 메시지와 함께 해당 세션이 지역 데이터 네트워크임을 알리는 지시자를 AMF 에 전송한다. 이를 수신한 AMF 는 추후 해당 단말로부터 서비스 가능 지역 외에서 Service Request 를 수신하는 경우, 해당 요청을 거절한다.
SMF 가 데이터 네트워크를 허용하지 않는 경우, SMF 는 <도 8> [절차 10]에서 세션 요청을 거절하는 메시지를 AMF 를 통하여 단말에 전송한다. 거절 메시지는 현재 지역에서 세션의 생성이 허가 되지 않음을 나타내는 지시자를 포함한다.
단말이 요청한 DNN 이 단말이 가입되지 않은 DNN 인 경우, SMF 는 “요청한 DNN은 가입되지 않아 세션 생성이 허용되지 않음”을 나타내는 거절 코드를 단말에 전달한다. 단말이 요청한 DNN 이 현재 단말의 위치에서 허용되지 않는 경우, SMF 는 “현재 위치에서 요청한 DNN은 허용되지 않음”을 나타내는 거절 코드를 단말에 전달한다.
추가 실시 예3 를 구현하는 다른 방법으로 단말이 LADN 허용 지역이 아닌 지역에서 세션의 생성을 요청하는 경우, AMF 가 사용자 단말의 LADN 가입 여부 및 현재 위치를 판단한 후, 만일 사용자 단말이 가입하지 않았거나, 현재의 위치가 가입한 LADN 의 서비스 위치가 아닌 경우, AMF 는 단말에 세션 설정 거절 메시지를 보내어 세션 생성을 거절할 수 있다. 이러한 절차는 <도8>의 [절차 2] 에서 AMF 가 세션 생성의 거절을 결정한 후 이후 메시지를 수행하지 않고, 바로 단말에 PDU 세션 거절 메시지를 RAN 을 통하여 전송한다.
<추가 실시 예4> 지역별 데이터 네트워크 세션에 대한 서비스 요청(Service Request) 절차
네번째 추가 실시 예에서는 단말의 지역별 데이터 네트워크 세션에 대한 Service Request 절차를 설명한다.
5G 네트워크에서 서비스 요청(Service Request) 절차는 단말이 무선 자원 제어(Radio Resource Control: RRC) 연결이 존재하지 않는 유휴 상태 (CM-IDLE state)에서 단말이 상향 트래픽이 존재하는 경우, 단말의 무선 자원 제어 연결이 존재하는 활성화된 연결 상태(CM-CONNECTED 상태)로 천이 하는 경우에 수행된다.
이와 더불어, 5G 네트워크에서는 이미 연결된 세션에 대하여 세션 별로 선택적인 사용자 평면(User Plane)에 대한 활성화를 지원한다. 이를 위하여, 단말이 현재 무선 자원 제어에 대한 연결이 존재하는 활성화된 연결 상태 (CM-CONNECTED) 상태라 할지라도, 특정 세션은 비활성화 (deactivated state)에 머무를 수 있다. 이러한 경우 비활성화(deactivated state) 상태의 세션을 활성화 상태로 변경하기 위하여 서비스 요청 (Service Request) 절차를 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 지역 데이터 네트워크를 위한 세션을 생성한 단말이 유휴 상태에서 데이터 네트워크 서비스 지역 밖으로 이동한 이후, 상향 트래픽의 발생하는 경우, 서비스 요청 메시지를 보내지 않을 것을 권고 한다.
단말이 유휴 상태에서 데이터 네트워크 서비스 지역 밖으로 이동한 상태에서, 이미 생성된 지역 데이터 네트워크 세션에 대한 상향 트래픽이 발생한 경우에, <도9>와 같은 서비스 요청(Service Request)를 수행 할 수 있다. 이러한 경우, 네트워크는 단말의 현재 위치를 파악하여, 단말이 해당 세션이 현재 지역에서 허용 가능하지 않음을 알리는 거절 코드와 함께 단말이 요청한 서비스 요청을 거절한다.
<도 9>은 이와 같은 절차를 기술한다. 즉 <도9>의 [절차 2a] 에서 AMF 는 단말이 서비스 요청메시지를 보낸 지역에서 지역 데이터 네트워크 세션이 허용 가능한지를 판단하고, SMF 에 지역 데이터 네트워크 허용 지시자(LADN allowable indicator)를 보내어 이를 알려 준다. 만일 AMF 가 해당 지역에서 지역 데이터 네트워크가 허용되지 않음을 판단하면, AMF 는 단말에 “현재 지역에서 해당 세션에 대한 연결이 허용되지 않음”을 알리는 거절 코드와 함께 서비스 요청을 거절한다.
<추가 실시 예5> 단말이 지역 데이터 네트워크 서비스 지역 밖에 있을 때, 착신 패킷이 도착하는 경우에 대한 동작
단말이 유휴 상태에서 지역 데이터 네트워크 서비스 지역 밖에 있을 때, UPF 에 단말 착신 패킷이 도착 할 수 있다. 이러한 경우 UPF 는 SMF 에 하향 패킷 도착 알림을 보내고, SMF 는 다시 AMF 에 하향 패킷 도착 알림 메시지를 전달한다. AMF 는 단말이 유휴 상태에 있음을 판단하고, 단말에 페이징 메시지를 보내어 단말을 깨운다.
단말이 페이징 메시지를 받으면 <추가 실시 예6>에 도시한 바와 같이 서비스 요청을 네트워크에 보내어 단말의 활성화된 연결 상태로의 천이를 시도한다. 단말이 서비스 요청을 보내는 경우, AMF 는 SMF 가 요청한 하향 패킷 알림을 요청한 세션이 지역 데이터 네트워크 세션이고, 단말이 현재 해당 세션이 허용 가능한 지역에 위치함을 판단하고, 해당 단말이 요청한 서비스 요청을 거절한다.
<추가 실시 예6> 지역 데이터 네트워크 정책에 의한 단말 동작
5G 네트워크는 정책 제어 서버 (Policy Control Function: PCF) 을 통하여 단말의 동작을 제어하기 위한 정책을 관리하고, 정책을 단말에 설치 한다.
5G 네트워크는 단말이 최초 접속시 혹은 단말에 대한 정책이 갱신되는 경우, 단말에 단말 관련 정책을 설치 하거나 갱신 할 수 있다. 이러한 단말 관련 정책은 대표적으로 단말의 사용자 라우팅 선택 정책 (User traffic Routing Selection Policy: URSP)이다.
본 발명의 실시 예에서는 단말의 지역 데이터 네트워크과 연관된 단말 정책을 설명한다. 본 실시예에서는 단말이 데이터 네트워크 서비스 지역으로의 진입을 감지 하였을때의 단말의 동작을 지시하는 지역 데이터 네트워크 (LADN) 진입 정책과 단말이 데이터 네트워크 서비스 지역밖으로 이탈을 감지 하였을 때 단말의 동작을 지시하는 지역 데이터 네트워크 (LADN) 이탈 정책을 설명한다.
5G 네트워크의 PCF 는 단말의 LADN 진입 정책과 LADN 이탈 정책을 단말의 최초 접속 절차, 등록 갱신 절차, 혹은 PCF 가 필요한 경우 단말에 정책을 설정한다.
단말이 <추가 실시 예2>에 예시한 바와 같이 가용 지역 데이터 네트워크 정보를 수신할 때, 가용 데이터 네트워크의 서비스 지역 정보를 수신하고, 단말은 수신 받은 서비스 지역 정보로부터 설정된 데이터 네트워크 허용 지역으로 진입을 감지한다.
단말이 데이터 네트워크 허용 지역으로 진입을 감지하는 경우, 단말은 정책 제어 서버로부터 수신한 LADN 진입 정책에 의하여 규정된 동작을 수행한다. 예를 들어, LADN 진입정책이 단말이 세션을 설정하는 것을 지시하면, 단말은 세션 설정 절차를 수행한다. 혹은 LADN 진입정책이 단말이 등록 갱신 절차의 수행을 규정하면, 단말은 등록 갱신 절차를 수행한다.
단말이 데이터 네트워크 허용 지역으로부터 이탈을 감지하는 경우, 단말은 정책 제어 서버로부터 수신한 LADN 이탈 정책에 의하여 규정된 동작을 수행한다. 예를 들어, LADN 이탈 정책이 네트워크가 세션의 해지 혹은 비활성화를 위하여 단말이 등록 갱신 절차의 수행을 규정하면, 단말은 등록 갱신 절차를 수행한다. 혹은 LADN 이탈 정책이 단말이 해당 세션의 해지를 지시하면, 단말은 세션의 해지 절차를 수행한다.
<추가 실시 예7> 데이터 네트워크 서비스 지역으로 진입/이탈에 따른 단말 라우팅 선택 정책 (UE Route Selection Policy) 변경
5G 네트워크는 정책 제어 서버 (Policy Control Function: PCF) 을 통하여 단말의 동작을 제어하기 위한 정책을 관리하고, 정책을 단말에 설치 한다.
5G 네트워크는 단말이 최초 접속시 혹은 단말에 대한 정책이 갱신되는 경우, 단말에 단말 관련 정책을 설치 하거나 갱신 할 수 있다. 이러한 단말 관련 정책은 대표적으로 단말 라우팅 선택 정책 (User traffic Routing Selection Policy: URSP)이다. 단말 라우팅 선택 정책은 단말에 의하여 사용되며, 단말로부터 송출되는 ㅌ래픽이 생성된 세션 중 어떤 세션으로 라우팅되는지를 결정하는 데 사용될 수 있고 새로운 세션의 생성을 트리거 할 수 있다. 단말 라우팅 정책은 다음의 정책 중 하나 이상의 내용이 포함될 수 있다.
1) 서비스 및 세션 연속성 제공 모드 선택 정책 (SSC Mode Selection Policy)
2) 네트워크 슬라이스 선택 정책 (Network Slice Selection Policy)
3) DNN 선택 정책 (DNN Selection Policy)
4) 끊김 허용 오프로딩 정책 (Non-seamless Offloading Policy)
본 실시 예에서는 단말이 응용 프로그램의 트래픽이 지역 데이터 네트워크로 라우팅 될 수 있도록 규정하는 DNN 선택 정책을 통하여 단말의 응용 프로그램 트래픽이 지역 데이터 네트워크로 라우팅 될 수 있는 방법이 사용되는 경우에, 단말이 지역 데이터 서비스 지역을 이동함에 따라서 DNN 선택 정책이 활성화되거나 비활성화되는 방법을 고안한다.
즉, 지역 데이터 네트워크를 사용하도록 하는 단말의 트래픽 라우팅을 위한 DNN 선택 정책은 단말이 등록 절차를 통하여 수신한 데이터 서비스 지역 정보를 통하여, 단말이 DNN 으로 구분되는 지역 네트워크를 위한 지역으로 진입하였을 때, 해당 DNN 선택 정책은 활성화 된다. 단말이 지역 네트워크를 위한 지역에서 이탈할 때, 해당 DNN 선택 정책은 비활성화 된다.
<추가 실시 예8> 가용 LADN 정보를 중복적으로 수신하지 않는 방법
단말은 5G 코어 네트워크의 AMF 로부터 단말이 등록 절차의 수행 중에 LADN 정보를 수신 받는다. 단말은 등록 영역(Registration Area) 에서 주기적인 등록 절차를 수행하는 경우, 이전에 등록절차를 수행한 등록 영역에서 동일한 LADN 정보의 수신을 방지할 수 있다. 단말은 동일한 등록 영역 내에서 최초에 수신 받은 LADN 정보를 저장한다. AMF 은 단말이 주기적인 등록 절차를 수행할 때, 이전과 동일한 등록 영역에서 등록 절차를 수행하는 경우, LADN 정보의 전송을 생략할 수 있다.
동일한 LADN 정보의 수신의 반복적인 전달을 방지하는 다른 방법으로는 AMF 가 설정되어 있는 LADN 정보를 지시하는 식별자를 할당하고, LADN 정보 대신 식별자를 보내는 것이다. LADN 정보를 지시하는 식별자는 AMF Pool 영역 내에서 유일하게 할당할 수 있다. 참고로, AMF Pool 영역은 단말이 serving AMF 를 변경할 필요 없이 단말이 서비스를 받을 수 있는 영역으로 하나의 AMF Pool 영역은 하나 혹은 그 이상의 AMF 에 의하여 서비스 받을 수 있다. AMF Pool 영역은 트래킹 영역의 모음으로 구성될 수 있으며, AMF Pool 영역은 서로 중첩될 수 있다.
이 방식을 사용하는 경우, 단말은 이동성 관리를 위한 등록 절차를 수행할 때, AMF 는 LADN 정보 내에 LADN 정보를 구분하는 식별자를 단말에 포함하여 전송한다. 단말은 LADN 정보의 유지 관리한다. 단말이 주기적인 등록 절차를 수행하는 경우, AMF 는 LADN 정보를 보내는 대신에 LADN 정보의 식별자를 단말에 전송한다. 만약에 단말이 LADN 정보의 식별자에 해당하는 LADN 정보가 존재하지 않는 경우, 단말은 AMF 에 UE 설정 정보 갱신 절차 혹은 등록 갱신 절차에 LADN 정보를 요청하는 지시자를 포함하여 LADN 정보를 별도로 요청할 수 있다.
AMF 는 단말이 해당 LADN 세션을 생성한 경우, 세션 생성 절차과정에서 이를 알 수 있고, AMF 는 LADN 세션이 생성된 동안 단말의 등록 갱신 절차 과정에서 LADN 정보의 전송을 생략할 수 있다.
<추가 실시 예9> LADN 서비스 접속 여부 판단을 위한 부가 정보 제공 방안
단말이 LADN 을 포함하는 등록 영역에 진입할 때, 5G 코어망의 AMF 는 단말에 LADN 정보를 제공한다. LADN 정보는 데이터 네트워크의 구분자인 DNN 과 LADN 서비스가 제공가능 한 서비스 영역 정보를 포함한다.
본 실시 예에서는 LADN 정보에 단말이 세션 접속 여부 판단을 위한 부가 정보를 제공하는 방법을 설명한다. 단말이 LADN 세션의 생성 여부의 판단은 단말의 응용 프로그램이 해당 DNN 에 접속에 대한 직접적인 API 를 통한 요청 혹은 추가 실시예 7에 기술한 단말 라우팅 정보 정책에 따라서 해당 DNN 을 사용하는 단말의 응용 프로그램으로부터 데이터가 생성되는 경우에 LADN 세션의 생성을 결정한다.
단말이 LADN 세션에 접속하기 위한 부가적인 정보를 LADN 정보에 포함하여 단말에 전송하여 단말이 LADN 세션의 접속 여부를 판단을 위한 정보로 활용하도록 할 수 있다. 이러한 부가적인 정보는 아래와 같은 정보를 포함 할 수 있다.
1) 세션의 공급자 정보: 세션을 제공하는 사업자의 정보. 예를 들면, 지역 사업자 (예를 들면 쇼핑몰/공항 등 지역 사업자 혹은 공공기관 사업자 등), 인터넷 서비스 사업자, Visited 망 사업자, Home 망 사업자
2) 세션의 과금 정보: 무과금, 종량제 과금, 사용량 Quota 별 과금, 시간별 과금
3) 세션이 제공하는 QoS 정보: 최대 제공 가능 전송률, 최대 지연 시간 등
4) 세션이 활용하는 RAT 및 주파수 정보: 3G/4G/5G 정보, 활용 주파수 정보
5) 세션의 인증 정보: 인증 방식 (EAP Method 정보), 인증에 필요한 Credential 정보 (예, 인증서 혹은 ID/PW 방식)
6) 세션 생성 후, 최초 접속 페이지 정보: 세션 접속이 후 접속해야 하는 URL 정보
단말은 LADN 에 대한 위와 같은 정보를 수신하고, 세션 접속 여부를 판단하고, 세션의 접속 과정에서 필요한 인증방식을 결정한다.
7) 세션이 제공 가능한 서비스 정보: 예를 들면 VoLTE 서비스, IPTV 서비스, 원격 파일 제공 서비스, 고속 스트리밍 서비스 VR/AR 서비스, V2X 서비스 등
8) 기타 세션 정보: 예를 들면, 가입자 기반 세션인지 혹은 사업자의 모든 가입자에게 제공 가능한 세션인지를 알려주는 정보
한편, 본 발명의 실시 예에서 단말은 송수신부 및 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 송수신부는 송신부 및/또는 수신부로 구성될 수 있다. 송수신부는 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 제어부는 단말의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부는 도 1 내지 도 10을 통해 설명한 단말의 동작을 제어할 수 있다.
단말 뿐만 아니라 도 7의 각 엔티티들은 송수신부 및 제어부를 포함할 수 있다. 엔티티의 송수신부는 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있고, 제어부는 본 발명의 실시 예에서 설명하는 각 엔티티의 동작을 제어할 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 무선 이동통신 시스템에서 단말이 수행하는 방법에 있어서,
    AMF (access and mobility management function) 을 수행하는 제1 엔티티에 등록 요청 메시지를 전송하는 단계;
    상기 제1 엔티티에서 생성되고 LADN (local area data network)에 대한 LADN 정보를 포함한 등록 승인 메시지를 수신하는 단계, 상기 LADN 정보는 상기 LADN의 DNN (data network name) 및 상기 LADN에 대한 LADN 서비스 영역 정보를 포함하며;
    상기 LADN 서비스 영역 정보에 기반하여 상기 단말이 트래킹 영역의 세트인 LADN 서비스 영역에 위치하는지 결정하는 단계;
    상기 단말이 LADN 서비스 영역에 위치한 경우, 상기 LADN에 대한 PDU (protocol data unit) 세션을 설립하기 위한 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 요청 메시지에 기반하여 설립된 상기 PDU 세션을 통해 DN (data network)와 통신하는 단계를 포함하며,
    상기 LADN 서비스 영역 정보는 상기 트래킹 영역의 세트에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말이 상기 LADN 서비스 영역을 벗어나는 경우, 상기 설립된 PDU 세션이 해제되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단말이 상기 LADN 서비스 영역을 벗어나는 경우, 상기 설립된 PDU 세션에 대한 사용자 평면 연결이 비활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔티티에서 전송된 페이징 메시지를 수신한 이후, 서비스 요청 메시지를 상기 제1 엔티티에 전송하는 단계; 및
    상기 제1 엔티티에서 전송된 거절 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 거절 메시지는 상기 단말이 LADN 서비스 영역의 밖에 위치한 경우에 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 거절 메시지는 상기 제1 엔티티로부터 SMF (session management function)을 수행하는 제2 엔티티에 전송된 상기 LADN 서비스 영역의 단말 존재에 대한 정보에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 무선 이동통신 시스템에서 AMF (access and mobility management function)을 수행하는 제1 엔티티의 방법에 있어서,
    단말에서 생성된 등록 요청 메시지를 수신하는 단계;
    LADN (local area data network)에 대한 LADN 정보를 포함한 등록 승인 메시지를 상기 단말에 전송하는 단계, 상기 LADN 정보는 상기 LADN의 DNN (data network name) 및 상기 LADN에 대한 LADN 서비스 영역 정보를 포함하며;
    상기 단말이 트래킹 영역의 세트인 LADN 서비스 영역에 위치한 경우, 상기 LADN에 대한 PDU (protocol data unit) 세션을 설립하기 위한 요청 메시지를 수신하는 단계를 포함하며,
    상기 LADN 서비스 영역 정보는 상기 트래킹 영역의 세트에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단말이 상기 LADN 서비스 영역을 벗어나는 경우, 상기 요청 메시지에 기반하여 설립된 상기 PDU 세션이 해제되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단말이 상기 LADN 서비스 영역을 벗어나는 경우, 상기 요청 메시지에 기반하여 설립된 상기 PDU 세션에 대한 사용자 평면 연결이 비활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 단말에 페이징 메시지를 전송한 이후, 상기 단말에서 생성된 서비스 요청 메시지를 수신하는 단계; 및
    거절 메시지를 상기 단말에 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 거절 메시지는 상기 단말이 LADN 서비스 영역의 밖에 위치한 경우에 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 LADN 서비스 영역에 단말의 존재에 대한 정보를 SMF (session management function)을 수행하는 제2 엔티티에 전송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 거절 메시지는 상기 LADN 서비스 영역에 단말의 존재에 대한 정보에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 무선 이동통신 시스템에서 단말에 있어서,
    송수신부; 및
    상기 송수신부를 통해, AMF (access and mobility management function) 을 수행하는 제1 엔티티에 등록 요청 메시지를 전송하는 단계,
    상기 송수신부를 통해, 상기 제1 엔티티에서 생성되고 LADN (local area data network)에 대한 LADN 정보를 포함한 등록 승인 메시지를 수신하고, 상기 LADN 정보는 상기 LADN의 DNN (data network name) 및 상기 LADN에 대한 LADN 서비스 영역 정보를 포함하며;
    상기 LADN 서비스 영역 정보에 기반하여 상기 단말이 트래킹 영역의 세트인 LADN 서비스 영역에 위치하는지 결정하고,
    상기 송수신부를 통해, 상기 단말이 LADN 서비스 영역에 위치한 경우, 상기 LADN에 대한 PDU (protocol data unit) 세션을 설립하기 위한 요청 메시지를 전송하고,
    상기 요청 메시지에 기반하여 설립된 상기 PDU 세션을 통해 DN (data network)와 통신하는 제어부를 포함하며,
    상기 LADN 서비스 영역 정보는 상기 트래킹 영역의 세트에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단말이 상기 LADN 서비스 영역을 벗어나는 경우, 상기 설립된 PDU 세션이 해제되는 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 단말이 상기 LADN 서비스 영역을 벗어나는 경우, 상기 설립된 PDU 세션에 대한 사용자 평면 연결이 비활성화되는 것을 특징으로 하는 단말.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 송수신부를 통해, 상기 제1 엔티티에서 전송된 페이징 메시지를 수신한 이후, 서비스 요청 메시지를 상기 제1 엔티티에 전송하고,
    상기 송수신부를 통해, 상기 제1 엔티티에서 전송된 거절 메시지를 수신하며,
    상기 거절 메시지는 상기 단말이 LADN 서비스 영역의 밖에 위치한 경우에 생성되는 것을 특징으로 하는 단말.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 거절 메시지는 상기 제1 엔티티로부터 SMF (session management function)을 수행하는 제2 엔티티에 전송된 상기 LADN 서비스 영역의 단말 존재에 대한 정보에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 하는 단말.
  16. 무선 이동통신 시스템에서 AMF (access and mobility management function)을 수행하는 제1 엔티티에 있어서,
    송수신부; 및
    상기 송수신부를 통해, 단말에서 생성된 등록 요청 메시지를 수신하고,;
    LADN (local area data network)에 대한 LADN 정보를 포함한 등록 승인 메시지를 상기 단말에 전송하고, 상기 LADN 정보는 상기 LADN의 DNN (data network name) 및 상기 LADN에 대한 LADN 서비스 영역 정보를 포함하며,
    상기 단말이 트래킹 영역의 세트인 LADN 서비스 영역에 위치한 경우, 상기 LADN에 대한 PDU (protocol data unit) 세션을 설립하기 위한 요청 메시지를 수신하는 제어부를 포함하며,
    상기 LADN 서비스 영역 정보는 상기 트래킹 영역의 세트에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 엔티티.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 단말이 상기 LADN 서비스 영역을 벗어나는 경우, 상기 요청 메시지에 기반하여 설립된 상기 PDU 세션이 해제되는 것을 특징으로 하는 제1 엔티티.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 단말이 상기 LADN 서비스 영역을 벗어나는 경우, 상기 요청 메시지에 기반하여 설립된 상기 PDU 세션에 대한 사용자 평면 연결이 비활성화되는 것을 특징으로 하는 제1 엔티티.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 단말에 페이징 메시지를 전송한 이후, 상기 단말에서 생성된 서비스 요청 메시지를 수신하고,
    거절 메시지를 상기 단말에 전송하며,
    상기 거절 메시지는 상기 단말이 LADN 서비스 영역의 밖에 위치한 경우에 생성되는 것을 특징으로 하는 제1 엔티티.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 송수신부를 통해, 상기 LADN 서비스 영역에 단말의 존재에 대한 정보를 SMF (session management function)을 수행하는 제2 엔티티에 전송하며,
    상기 거절 메시지는 상기 LADN 서비스 영역에 단말의 존재에 대한 정보에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 하는 제1 엔티티.
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