KR102275940B1 - 이더넷 타입 pdu에 대한 arp 브로드캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

이더넷 타입 pdu에 대한 arp 브로드캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

통과하는 모든 패킷에 대하여 심층 패킷 검사를 수행하지 않고 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 획득하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 주된 원리는, UPF 엔티티가 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 하는지 또는 코어 이더넷 스위치가 DN에 있는지의 여부와 무관하게, UPF 엔티티에서 구축되는 ARP/IPv6 이웃 캐시를 검색함으로써, 임의의 이더넷 클라이언트(UE 또는 UE 배후의 클라이언트 또는 DN에서의 클라이언트)로부터의 ARP 브로드캐스트/ICMPv6 이웃 간청 멀티캐스트가 UPF 엔티티 자체에 의해 응답되는 것이다. 해법은 UPF에서 ARP를 항상 인터셉트하고 로컬 ARP/IPv6 이웃 캐시에 기초하여 그에 응답하도록 단순화된다.

Description

이더넷 타입 PDU에 대한 ARP 브로드캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피하기 위한 방법 및 장치
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본 명세서에서 설명되는 본 발명의 청구 대상은, 일반적으로, 무선 통신 네트워크에 관한 것으로, 특히 통신 네트워크에서 어드레스 해결 프로토콜(address resolution protocol; ARP) 브로드캐스트 동안의 페이징 스톰(paging strom)을 회피하는 기술에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 통과되는 모든 패킷에 대하여 심층 패킷 검사를 수행하지 않고 UPF에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 획득하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
어드레스 해결 프로토콜(ARP)은 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크 어드레스를 데이터 링크 프로토콜에 의해 사용되는 하드웨어 어드레스에 맵핑하기 위해 IP에 의해 사용되는 프로토콜이다. 어드레스 해결이라는 용어는 네트워크에서 컴퓨터의 어드레스를 탐색하는 프로세스를 의미한다. 어드레스는, 로컬 컴퓨터에서 실행되는 클라이언트 프로세스에 의해 원격 컴퓨터에서 실행되는 서버 프로세스로 정보가 송신되는 프로토콜을 사용해서 "해결(resolve: 주소 분해)"된다. 서버가 수신한 정보를 통해, 서버는 어드레스를 필요로 했던 네트워크 시스템을 고유하게 식별해서 필요한 어드레스를 제공할 수 있다. 어드레스 해결 절차는 필요한 어드레스를 포함하는 서버로부터의 응답을 클라이언트가 수신할 경우에 완료된다.
특히, ARP는 IP 어드레스를 로컬 네트워크에서 인식된 물리적 기계 주소(미디어 액세스 제어(Media Access Control) 또는 MAC 어드레스라고도 알려짐)에 맵핑한다. 프로토콜은 OSI 네트워크와 OSI 링크 계층 사이의 인터페이스의 일부로서 네트워크 계층 아래에서 동작한다. 일반적으로 ARP/IPv6 이웃 캐시로서 인용되는 테이블은 각각의 MAC 어드레스와 그 상응하는 IP 어드레스 사이의 상관 관계를 유지하는 데 사용된다. ARP는 이 상관 관계를 만들고 어드레스 변환을 양 방향으로 제공하기 위한 프로토콜 규칙을 제공한다.
따라서, ARP는 2가지 기본 기능: 즉, 1) IPv4 어드레스를 MAC 어드레스로 해결하는 기능, 및 2) MAC의 캐시 테이블(Cache Table)을 IP 어드레스로 유지하는 기능을 제공하기 위해 데이터 링크 계층(Data Link Layer)에 의해 사용된다. 이름(Name)을 IP 어드레스로 해결하기 위해, DNS 서비스가 사용되고, IP 어드레스를 MAC 이더넷 어드레스(Ethernet Address)로 해결하기 위해, ARP 서비스가 사용된다.
IPv6의 경우, 전체 LAN에 대한 브로드캐스트로서 요청을 송신하는 대신, 링크 로컬 멀티캐스트 어드레스에 송신한다는 점을 제외하면, ARP와 유사하게 작동하는 이웃 탐색(Neighbour Discovery) 프로토콜이 이용된다.
시스템은 이 ARP 조회 테이블을 유지하고, 어떤 IP 어드레스가 어떤 MAC 어드레스와 연관되는지에 대한 정보를 저장한다. 패킷을 IP 어드레스에 송신하려고 할 경우, 시스템은 먼저 이 테이블을 참고해서 MAC 어드레스를 이미 알고 있는지 확인한다. 캐시된 값이 있으면, ARP가 사용되지 않는다. ARP 테이블에서 IP 어드레스를 찾을 수 없으면, 시스템은 "who has 192.168.1.1(누가 192.168.1.1인지)"를 문의하는 ARP 프로토콜을 사용해서 브로드캐스트 패킷을 네트워크에 송신한다. 이 패킷은 브로드캐스트 패킷이기 때문에 특수한 MAC 어드레스에 송신되고, 그에 따라 네트워크 상의 모든 기계가 이를 수신하게 된다. 요청된 IP 어드레스를 가진 임의의 기계는 "I am 192.168.1.1(내가 192.168.1.1이다)"라고 하는 ARP 패킷으로 응답할 것이고, 이는 해당 IP에 대한 패킷을 수신할 수 있는 MAC 어드레스를 포함한다.
프로토콜 데이터 단위(protocol data unit)(PDU)는 제어 정보, 어드레스 정보 또는 데이터를 포함하는 네트워크의 피어(peer) 엔티티들 사이에서 단위로서 전달되는 정보이다. 계층화된 시스템들에 있어서, PDU는 프로토콜 제어 정보 및 사용자 데이터로 구성된 특정 계층의 프로토콜에서 지정되는 데이터의 단위를 나타낸다. PDU는 OSI 모델의 초기 4개의 계층과 관련되는 중요한 용어이다. PDU는, 계층(Layer) 1에서는 비트(bit)이고, 계층 2에서는 프레임(frame)이고, 계층 3에서는 패킷(packet)이고, 계층 4에서는 세그먼트(segment)이다. 계층 5 이상에서는, PDU는 데이터(data)로서 인용된다. 5G 네트워크의 맥락에서, PDU 세션은 5G 모바일 노드와 IPv4 또는 IPv6 타입 또는 이더넷 프레임 또는 임의의 비구조화 타입의 데이터를 전달하기 위한 네트워크와의 사이에 설정되는 세션을 의미한다. 따라서, 5G 네트워크에서, 현재 3GPP는 3가지 타입의 PDU 세션, 즉, IP PDU 세션 타입, 이더넷 PDU 세션 타입 및 비구조화 PDU 세션 타입을 정의하고 있다.
3GPP는 5G 아키텍처에 이더넷 PDU 타입의 도입을 논의하고 있고, 5G 아키텍처에서는 사용자 장비(UE)가 이더넷 PDU 타입을 5G 코어 네트워크에 요청할 수 있고 5G 코어 네트워크가 PDU 앵커로서의 역할을 하는 사용자 평면 기능을 할당한다. 이 앵커 UPF는 이더넷 PDU를 통해 동일한 LAN에 접속된 모든 UE에 대한 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 하게 된다. 동일한 LAN에서 이더넷 PDU에 접속되는 클라이언트가 3GPP 네트워크 외부의 클라이언트(즉, DN이라고 하는 데이터 네트워크)를 수반하면, 이 경우, DN에서의 이더넷 스위치는 LAN에 대한 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 할 수 있다. 이 경우 UPF는 3GPP 네트워크의 클라이언트들에 접속하는 리프 스위치들 중 하나로서의 역할을 한다. UPF는 3GPP 네트워크의 이더넷 PDU 클라이언트로부터 수신한 이더넷 프레임을 DN에서의 이 코어 이더넷 스위치로 터널링하게 된다.
또한, UE는 UE 배후의 클라이언트가 3GPP 네트워크를 통해 로컬 스위치로서의 역할을 하는 UE와 접속할 수 있게 하는 이더넷 브리지로서의 역할을 할 수도 있다. 중요하게는, (브리지 모드 동작을 위한) UE 및/또는 UE 배후의 클라이언트가 그들의 계층 3(IP) 어드레스를 취득하는 방법은 3GPP의 범위를 벗어난다.
종래의 WLAN 네트워크에서, 모든 WLAN 클라이언트에 대한 ARP 브로드캐스트를 회피하는 것은 ARP/IPv6 이웃 캐시를 구축함으로써 WLAN 제어기에 의해 처리된다. 여기서, WLAN 제어기는 L3 어드레스 관리 기능 또는 동적 호스트 구성 프로토콜(Dynamic Host Configuration Protocol)(DHCP) 서버를 호스팅하는 한편, 데이터 평면에도 참여한다.
https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/controller/74/configuration/guides/consolidated/b_cg74_CONSOLIDATED/b_cg74_CONSOLIDATED_chapter_01100011.html을 참조하고, 여기에는 무선 LAN 제어기가 현재 ARP 요청에 대한 프록시로서의 역할을 한다는 내용이 개시되어 있다. ARP 요청을 수신하면, 제어기는 모든 WLAN 클라이언트에게 요청을 브로드캐스트하는 대신 ARP 응답으로 응답한다. 이 시나리오는 2가지 장점이 있다, 즉, 클라이언트에게 ARP 요청을 송출하는 상류 디바이스는 클라이언트의 위치를 알지 못할 것이고, 휴대 전화 및 프린터와 같은 배터리-작동식 디바이스는 모든 ARP 요청에 응답할 필요가 없기 때문에 그 전력이 보존된다.
http://packetlife.net/blog/2010/aug/18/dhcp-snooping-and-dynamic-arpinspection/에서 이용 가능한 DHCP Snooping (Through Deep Packet Inspection) And Building ARP/ IPv6 Neighbour Cache를 또한 참조하고, 여기에는 DHCP 스누핑(snooping)은 카탈리스트(Catalyst) 스위치가 계층 2 세그먼트를 통과하는 DHCP 트래픽을 검사할 수 있게 하고 어느 IP 어드레스가 어느 스위치 포트에 호스팅하도록 할당되어 있는지를 추적할 수 있게 한다는 내용이 개시되어 있다. 이 정보는 일반적인 문제 해결에는 편리할 수 있지만, 특히 2가지의 다른 특징, 즉 IP 소스 가드 및 동적 ARP 검사를 지원하도록 설계되었다. 이들 특징은 계층 2 액세스 에지에서 IP 어드레스 스푸핑(spoofing)을 완화하는 데 도움이 된다.
특히, L3 어드레스 할당의 스누핑(DHCP 스누핑과 유사) 및 스위치로부터 직접 ARP 요청에 응답하는 것은 이미 유선 LAN 및 무선 LAN에 존재하는 기술이다.
통신 네트워크는 4G LTE 또는 5G 네트워크일 수 있다. 그러나, 셀룰러 5G 기반 이더넷 PDU 세션 및 이더넷 LAN 네트워크에 대하여 고유한 점은 셀룰러 네트워크에 수백만 명의 가입자가 있을 수 있고 그들 중 다수가 한 번에 CM-IDLE 상태에 있을 수 있다는 점이다. 패킷 검사 당 많은 가입자 세션에 대하여 앵커 스위치(UPF 엔티티라고 함)에서 DHCP 스누핑을 수행하는 것은 연산 집약적이며 정상적인 패킷 전달에 대한 소비 주기에서 스위치의 연산 리소스를 낭비한다. 또한, DN에 있는 코어 이더넷 스위치 및 DN에 위치한 L3 어드레스 관리 서버(DHCP)의 경우, DN에서의 클라이언트에 대한 DHCP 트래픽은 UPF를 통과하지 않을 것이다. 따라서, 이러한 경우 UPF는 DHCP 패킷을 스누핑할 수 없다.
또한, 첨단 기술은 다음과 같이, UE 및/또는 UE 배후의 클라이언트가 어떤 식으로든 그들의 계층 3 어드레스(IP 어드레스)를 취득한 후에, UE가 ARP 요청 또는 이웃 탐색 프로토콜 요청을 수행해서 동일한 LAN에서의 다른 UE/클라이언트의 이더넷 MAC 어드레스를 탐색하고, 이 ARP 요청/이웃 탐색 프로토콜(NDP) 요청이 무선 액세스 네트워크(RAN)에 의해 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티로 터널링된다고 하는 3GPP에서의 문제점을 아직 논의 또는 해결하지 못하고 있다. 그후, 2가지 가능성이 존재한다, 즉:
시나리오 1: UPF 엔티티가 이더넷 스위치로서의 역할을 할 경우, 도 1에 예시되는 바와 같이, LAN에서의 모든 UE/클라이언트에 대하여 ARP를 브로드캐스트하거나 또는 NDP를 멀티캐스트하게 된다. UE들은 터널을 통해 통신 네트워크에 접속되기 때문에, 이러한 브로드캐스트/멀티캐스트는 각각의 터널에서 송신되는 별도의 ARP/NDP 메시지를 초래하게 될 것이다.
시나리오 2: UPF 엔티티 배후의 데이터 네트워크(DN)가 이더넷 스위치로서의 역할을 할 경우, 도 2에 예시되는 바와 같이, UPF 엔티티는 UE 또는 UE 배후의 클라이언트로부터의 ARP 또는 NDP 요청을 DN에 전달하고, 이어서 코어 이더넷 스위치는 L2 브로드캐스트 어드레스에 대한 ARP 요청 또는 링크 로컬 멀티캐스트 어드레스에 대한 NDP 이웃 간청(Neighbour Solicitation) 요청을 회신하게 되고, 결국 UPF 엔티티가 ARP 또는 이웃 간청 요청을 LAN에서의 모든 UE에 송신하게 된다.
많은 UE가 CM-IDLE 상태에 있을 경우, 네트워크에서는 대규모 페이징 스톰이 초래된다. 또한, 데이터 네트워크 이름(DNN) 배후의 클라이언트가 마찬가지로 LAN의 일부가 되고 ARP/NDP(Neighbour Discovery Protocol) 이웃 간청을 발행할 때에도 유사한 문제가 발생한다. 중요하게는, 페이징 또는 위치 탐색은 네트워크가 종단점의 위치에 대한 쿼리를 개시하는 프로세스이다. 이는 셀들 중 하나가 사용자(IP 어드레스)의 위치를 찾을 수 있도록 비콘(브로드캐스트 메시지)을 모든 셀에 송신하는 것에 의해 구현된다. CM-IDLE 상태의 UE는 네트워크에 등록되지만, 신호 연결이 설정되지 않는다. 또한, UE가 그 MAC 어드레스 및 상위 계층 어드레스(IP)를 취득하는 방법도 3GPP의 범위를 벗어난다.
따라서, 네트워크 리소스의 불필요한 점유 및 낭비를 없애기 위해 이더넷 PDU에 대하여 5G 네트워크에서 ARP 요청 또는 이웃 간청 요청이 발행되는 동안 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시가 페이징 스톰을 회피하는 데 사용될 수 있도록, DHCP 요청으로 스누핑하기 위해 통과되는 모든 패킷에 대한 심층 패킷 검사를 수행하지 않고 UPF 엔티티에서 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 구축할 필요가 있다.
중요하게는, LAN에서의 모든 노드에 브로드캐스팅하는 대신 스위치에서 로컬 ARP/IPv6 이웃 캐시로부터의 ARP에 응답하는 것은 잘 알려진 메커니즘이다. 따라서, 본 발명에 의해 해결되는 객관적인 기술적 문제점은 UPF 엔티티 자체에서 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 구축함으로써 5G 네트워크에서의 ARP 브로드캐스트/NDP 멀티캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피하는 것이다.
전술한 5G 네트워크에서의 ARP 브로드캐스트/NDP 멀티캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피하는 것에 대한 필요성은 단지 종래의 시스템/메커니즘/기술의 일부 문제점에 대한 개요를 제공하려는 것이지, 완전함을 의도한 것은 아니다. 본 명세서에서 설명되는 다양한 비-제한적인 실시형태들의 종래의 시스템/메커니즘/기술 및 상응하는 이점에 관한 다른 문제점들은 하기의 설명을 검토하면 더욱 분명해질 수 있을 것이다.
이 개요는 5G 네트워크에서 이더넷 타입 PDU에 대한 ARP 브로드캐스트/NDP 멀티캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피하기 위한 방법과 관련된 개념을 소개하려고 제공되고, 이는 아래의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 더 설명된다. 이 개요는 청구 대상의 필수적인 특징을 식별하려는 것이 아니고 청구 대상의 범위를 결정 또는 한정하는 데 사용하려는 것도 아니다.
본 발명의 목적은, ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시가 ARP 브로드캐스트/NDP 멀티캐스트를 회피하기 위해 사용될 수 있도록, 통과되는 모든 패킷에 대한 심층 패킷 검사를 수행하지 않고 UPF 엔티티에서 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 구축하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 세션 관리 기능(SMF) 엔티티가 UPF 엔티티에서의 어느 터널이 어느 MAC 어드레스(들)를 향하는지를 학습하는 메커니즘을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 UPF 엔티티에 존재하는 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 DN에 의해 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 L3 어드레스 관리 기능이 SMF 엔티티에 또는 DN에 있을 때 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 하는 앵커 UPF 엔티티를 제공함으로써 상기에서 언급된 기술적인 문제점들을 해결하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 L3 어드레스 관리 기능이 SMF 엔티티에 또는 DN에 있을 때 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 하는 DN을 제공함으로써 상기에서 언급된 기술적인 문제점들을 해결하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 하는 UPF 엔티티에서 심층 패킷 검사(Deep Packet Inspection)(DPI)를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 하는 DN에서 심층 패킷 검사(DPI)를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이더넷 스위치 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위해 UE로부터 GARP(Gratuitous Attribute Registration Protocol) 또는 ICMPv6(Internet Control Message Protocol version 6) 이웃 알림(Neighbour Advertisement)을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이더넷 타입 PDU에 대한 ARP 브로드캐스트/NDP 멀티캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 최종 사용자 디바이스에 대한 터널에서 확인되는 계층-2(L2) 어드레스의 획득 방법이 제공되고, 상기 방법은, UPF 엔티티에 의해, UPF 엔티티에 의해 상기 터널에서 검출되는 임의의 소스 L2 어드레스를 통지하기 위한 요청을 세션 관리 기능(SMF) 엔티티로부터 수신하는 단계; UPF 엔티티에 의해, 상기 터널에서 새로운 소스 L2 어드레스를 가진 L2 패킷을 검출하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, 상기 터널에서 검출되는 새로운 소스 L2 어드레스를 SMF 엔티티에 송신하는 단계를 포함하고; UPF 엔티티와 최종 사용자 디바이스에서 종단되는 네트워크 사이의 터널은 UPF 엔티티를 향해 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에 의해 개시되며 이더넷 타입 프로토콜 데이터 단위(PDU) 세션과 연관되는 사용자 평면 설정 메시지에 의해 설정되고; UPF 엔티티에서의 터널 설정은 액세스 네트워크(AN) 또는 데이터 네트워크(DN)에 대한 것이다.
제1 양태의 일 구현예에 있어서, 본 발명은 SMF 엔티티가 UPF 엔티티에서의 어느 터널이 어느 MAC 어드레스(들)를 향하는지를 학습하는 방법을 제공한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에 의해 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP) 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은, SMF 엔티티에 의해, 제1 요청 메시지를 UPF 엔티티에 송신해서 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트― 제1 요청 메시지는 업데이트 ARP/IPv6 이웃 캐시 메시지, L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 포함함 ―하는 단계; UPF 엔티티에 의해, L2 어드레스 맵으로 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한 후에 제1 응답 업데이트 메시지를 SMF 엔티티에 송신하는 단계를 포함한다.
제2 양태의 일 구현예에 있어서, 본 발명은 UPF 엔티티에서 구축되는 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 방법을 제공한다. SMF 엔티티는 UPF 엔티티에 N4 UPF 구성 업데이트 요청(Configuration Update Request)을 발행하고, 업데이트 ARP/IPv6 이웃 캐시 커맨드를 L3 어드레스 내지 L2 어드레스 맵과 함께 전달한다. UPF 엔티티는 제공된 맵으로 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하고 사용자 평면 UPF 구성 업데이트 응답(Configuration Update Response)을 송신한다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 데이터 네트워크(DN)의 L3 어드레스 관리 기능에 의해 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은, DN에 의해, 제1 업데이트 메시지를 네트워크 요소 기능(NEF) 엔티티에 송신― 상기 제1 업데이트 메시지는 L2 어드레스 및 L3 어드레스 맵을 포함함 ―하는 단계; NEF 엔티티에 의해, 어느 세션 관리 기능이 UPF 엔티티를 제어하고 있는지를 나타내는 로컬 구성을 결정하는 단계; 및 NEF 엔티티에 의해, 제1 업데이트 메시지를 적어도 하나의 세션 관리 기능에 송신하는 단계를 포함한다.
제3 양태의 일 구현예에 있어서, 본 발명은 DN에 의해 UPF 엔티티에서 구축되는 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법을 제공한다. L3 어드레스 관리 기능이 DN에 있을 경우, 이 방법은, SMF 엔티티가 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트할 수 있도록, SMF 엔티티에게 L2 어드레스 내지 L3 어드레스 맵에 대하여 알리기 위해 DN에 의해 이용된다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에서 L3 어드레스 관리 기능을 수행해서 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 업데이트― 상기 UPF 엔티티는 코어 이더넷 스위치임 ―하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은, UPF 엔티티에 의해, 최종 사용자 디바이스로부터 계층-2(L2)를 통한 제1 요청 메시지를 포함하는 제1 요청 메시지를 수신― 상기 메시지는 최종 사용자 디바이스의 소스 미디어 액세스 제어를 포함함 ―하는 단계; UPF 엔티티에 의해, 제1 요청 메시지를 SMF 엔티티에 전달하는 단계; SMF 엔티티에 의해, 제1 응답 메시지를 UPF 엔티티에 송신하는 단계; UPF 엔티티에 의해, 제1 응답 메시지를 최종 사용자 디바이스에 전달하는 단계; SMF 엔티티에 의해, ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위해 제1 요청 업데이트 메시지를 UPF 엔티티에 송신― 제1 요청 업데이트 메시지는 업데이트 ARP/IPv6 이웃 캐시 메시지, L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 포함함 ―하는 단계; UPF 엔티티에 의해, L2 어드레스 맵으로 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한 후에 제1 응답 업데이트 메시지를 SMF 엔티티에 송신하는 단계를 포함한다.
제4 양태의 일 구현예에 있어서, 본 발명은, 이더넷 PDU 세션 및 LAN에서의 UE/DN 배후의 클라이언트에 대한 L3 어드레스 관리 기능이 SMF 엔티티에 위치되는 것을 제공한다. L3 어드레스 관리 기능은 DHCP 서버 또는 IPv6 어드레스 할당 기능일 수 있다.
본 발명의 제5 양태에 따르면, 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에서 계층-3(L3) 어드레스 관리 기능을 수행해서 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 업데이트― 데이터 네트워크(DN)가 코어 이더넷 스위치임 ―하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은, 코어 이더넷 스위치에 의해, 최종 사용자 디바이스로부터 계층-2(L2)를 통한 제1 요청 메시지를 포함하는 제1 요청 메시지를 수신― 상기 메시지는 최종 사용자 디바이스의 소스 미디어 액세스 제어를 포함함 ―하는 단계; 코어 이더넷 스위치에 의해, 제1 요청 메시지를 SMF 엔티티에 전달하는 단계; SMF 엔티티에 의해, L3 어드레스 할당을 제공하기 위해 제1 응답 메시지를 코어 이더넷 스위치에 송신― 제1 응답 메시지는 SMF에 의해 전달되는 L3 어드레스 할당을 포함함 ―하는 단계; 코어 이더넷 스위치에 의해, 제1 응답 메시지를 최종 사용자 디바이스에 전달하는 단계; SMF에 의해, 본 발명의 제1 양태에서 지시된 대로 UPF 엔티티에서 최종 사용자 디바이스에 대한 L2 어드레스를 획득하는 단계; SMF 엔티티에 의해, ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위해 제1 요청 업데이트 메시지를 UPF에 송신― 제1 요청 업데이트 메시지는 업데이트 ARP/IPv6 이웃 캐시 메시지, L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 포함함 ―하는 단계; UPF 엔티티에 의해, L2 어드레스 맵으로 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한 후에 제1 응답 업데이트 메시지를 SMF 엔티티에 송신하는 단계를 포함한다.
제5 양태의 일 구현예에 있어서, 본 발명은 L3 어드레스가 DN에 의해 할당될 때 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 제6 양태에 따르면, 계층-3(L3) 어드레스가 데이터 네트워크(DN)에 의해 할당될 때 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 업데이트― 상기 UPF 엔티티는 코어 이더넷 스위치임 ―하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은, 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에 의해, UPF 엔티티에 의해 검출되는 임의의 소스 계층-2(L2) 어드레스를 통지하기 위한 요청― L2 어드레스는 UPF 엔티티에서 UE에 대한 터널에서 또는 DN에서의 클라이언트에 대한 터널에서 UPF 엔티티에 의해 검출됨 ―을 하는 단계; UPF 엔티티에 의해, 상기 터널에서 새로운 소스 L2 어드레스를 가진 L2 패킷을 검출하는 단계; UPF 엔티티에 의해, 상기 터널에서 검출되는 새로운 소스 L2 어드레스를 SMF 엔티티에 송신하는 단계; DN에 의해, L2 어드레스 및 L3 어드레스 맵을 포함하는 제1 업데이트 메시지를 SMF 엔티티에 송신하는 단계; SMF 엔티티에 의해, L2 어드레스 및 L3 어드레스 맵을 포함하는 제1 업데이트 메시지를 UPF 엔티티에 전달해서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한 후에 제1 응답 업데이트 메시지를 SMF 엔티티에 송신하는 단계를 포함한다.
제6 양태의 일 구현예에 있어서, 본 발명은 L3 어드레스가 DN에 의해 할당될 때 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 제7 양태에 따르면, 무상(gratuitous) 어드레스 해결 프로토콜(GARP)/ICMPv6 이웃 알림(Neighbour Advertisement)을 수행해서 이더넷 스위치 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은, 애플리케이션 계층에 의해, 디바이스 트리거 메시지 요청을 개시해서 네트워크 요소 기능(NEF) 엔티티를 통해 3GPP 사용자 장비(UE)에 대하여 GARP/ICMPv6 이웃 알림을 개시― 디바이스 트리거 요청 메시지는 사용자 장비(UE)를 나타내기 위한 외부 ID를 포함함 ―하는 단계; NEF 엔티티에 의해, 외부 ID가 유효한 UE에 속할 경우, 디바이스 트리거 요청 메시지를 액세스 관리 기능(AMF) 엔티티에 전달하는 단계; AMF 엔티티에 의해, 디바이스 트리거 요청 메시지를 최종 사용자 디바이스에 전달하는 단계; 최종 사용자 디바이스에 의해, 디바이스 트리거 응답 메시지를 AMF 엔티티에 송신하는 단계; AMF 엔티티에 의해, 디바이스 트리거 응답 메시지를 NEF 엔티티에 전달하는 단계; NEF 엔티티에 의해, 디바이스 트리거 응답 메시지를 애플리케이션 계층에 전달하는 단계; 및 사용자 장비에 의해, 디바이스 트리거 메시지의 수신시에 GARP/ICMPv6 이웃 알림 메시지를 개시하는 단계를 포함한다.
제7 양태의 일 구현예에 있어서, 본 발명은 무상 어드레스 해결 프로토콜(GARP)/ICMPv6 이웃 알림을 수행해서 이더넷 스위치 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법을 제공한다. UE/UE 배후의 클라이언트/DN에서의 클라이언트는, 계층 3 어드레스를 학습한 후에, 무상 ARP/ICMPv6 이웃 알림을 수행해서 이더넷 스위치(UPF 엔티티 또는 UPF 엔티티 배후의 DN일 수 있음) ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한다. 이를 통해 스위치는 ARP/IPv6 이웃 캐시를 학습하고, 여기서 UE는 전술한 디바이스 트리거 메시지에 의해 트리거되어 자체에 대한 또는 그 배후의 클라이언트에 대한 GARP/IPv6 이웃 알림을 개시할 수 있으며, 한편 DN에서의 클라이언트는 3GPP 범위 밖의 일부 애플리케이션 수단에 의해 트리거된다.
본 발명의 제8 양태에 따르면, 최종 사용자 디바이스에 대한 터널에서 확인되는 계층-2(L2) 어드레스를 획득하기 위한 네트워크 요소가 제공되고, 상기 네트워크 요소는, 상기 터널에서 새로운 소스 L2 어드레스를 가진 L2 패킷을 검출하도록 구성되는 프로세서 유닛; 상기 터널에서 검출되는 임의의 소스 L2 어드레스를 통지하기 위한 요청을 수신하도록 구성되는 트랜시버 모듈― 상기 트랜시버 모듈은 상기 터널에서 검출되는 새로운 소스 L2 어드레스를 송신하도록 더 구성됨 ―; 및 프로세서 유닛 및 트랜시버 모듈에 동작 가능하게 연결되는 메모리 유닛을 포함하고; 네트워크 요소와 최종 사용자 디바이스에서 종단되는 네트워크 사이의 터널은 네트워크 요소를 향해 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에 의해 개시되며 이더넷 타입 프로토콜 데이터 단위(PDU) 세션과 연관되는 사용자 평면 설정 메시지에 의해 설정되고; 네트워크 요소에서의 터널 설정은 액세스 네트워크(AN) 또는 데이터 네트워크(DN)에 대한 것이다.
본 발명의 제9 양태에 따르면, 네트워크 장치에서 L3 어드레스 관리 기능에 의해 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 네트워크 기능 엔티티가 제공되고, 상기 네트워크 기능 엔티티는, 어느 세션 관리 기능(SMF)이 네트워크 장치를 제어하고 있는지를 나타내는 로컬 구성을 결정하도록 구성되는 처리 유닛; 제1 업데이트 메시지를 수신하도록 구성되는 트랜시버 모듈을 포함하고; 상기 제1 업데이트 메시지는 L2 어드레스 및 L3 어드레스 맵을 포함하고; 상기 트랜시버 모듈은 제1 업데이트 메시지를 적어도 하나의 SMF에 송신하도록 더 구성된다.
이용 가능한 기술과는 대조적으로, 본 발명은 네트워크 리소스를 불필요하게 점유 및 낭비한 5G 네트워크에서의 ARP 브로드캐스트/NDP 멀티캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피한다. 본 발명은 통과되는 모든 패킷에 대하여 심층 패킷 검사를 수행하지 않고 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 구축하는 것을 제안한다.
또한, 제1 구현예와 관련하여 위에서 언급된 다양한 옵션 및 바람직한 실시형태들은 다른 구현예들과 관련하여 적용 가능하다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도면에서, 참조 번호의 가장 좌측 자리(들)는 참조 번호가 처음으로 나타나는 도면을 식별한다. 도면 전반에서 동일한 번호는 유사한 특징 및 구성을 인용하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명의 청구 대상의 과제의 일 실시형태에 따른, UPF 엔티티가 이더넷 스위치로서의 역할을 하고 LAN에서의 모든 UE에 대하여 ARP를 브로드캐스트하고/ICMPv6 이웃 간청을 멀티캐스트하는 네트워크 배치 시나리오를 예시한다.
도 2는 본 발명의 청구 대상의 과제의 다른 실시형태에 따른, DNN이 이더넷 스위치로서의 역할을 하고 LAN에서의 모든 UE에 대하여 ARP를 브로드캐스트하고/ICMPv6 이웃 간청을 멀티캐스트하는 네트워크 배치 시나리오를 예시한다.
도 3은 본 발명의 청구 대상의 실시형태에 따른, SMF 엔티티가 N4 세션 맵에 MAC 어드레스를 구축하기 위한 절차를 예시한다.
도4는 본 발명의 청구 대상의 다른 실시형태에 따른, ARP/IPv6 이웃 캐시 업데이트 절차를 예시한다.
도 5는 본 발명의 청구 대상의 다른 실시형태에 따른, DN으로부터 NEF, SMF 엔티티를 통해 UPF 엔티티로 MAC, L3 어드레스 맵을 업데이트하는 것을 예시한다.
도 6은 본 발명의 청구 대상의 다른 실시형태에 따른, UPF 엔티티가 코어 이더넷 스위치일 경우, SMF 엔티티에서의 L3 어드레스 관리 기능 및 UPF 엔티티에서의 ARP/IPv6 이웃 캐시의 업데이트를 예시한다.
도 7은 본 발명의 청구 대상의 다른 실시형태에 따른, 코어 이더넷 스위치가 DN일 경우, DN에서의 L3 어드레스 관리 기능 및 UPF 엔티티에서의 ARP/IPv6 이웃 캐시의 업데이트를 예시한다.
도 8은 본 발명의 청구 대상의 다른 실시형태에 따른, UPF 엔티티가 코어 이더넷 스위치일 경우, UPF 엔티티에서의 심층 패킷 검사 및 ARP/IPv6 이웃 캐시의 구축을 예시한다.
도 9는 본 발명의 청구 대상의 다른 실시형태에 따른, DN에서의 코어 스위치 및 DN에 대한 터널링 노드로서의 역할을 하는 UPF 엔티티를 예시한다.
도 10은 본 발명의 청구 대상의 다른 실시형태에 따른, 무상 ARP 또는 ICMPv6 이웃 알림을 수행해서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 UE를 예시한다.
도 11은 본 발명의 청구 대상의 다른 실시형태에 따른, 네트워크 장치를 예시한다.
도 12는 본 발명의 청구 대상의 다른 실시형태에 따른, 네트워크 기능 엔티티를 예시한다.
첨부된 도면들은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 것이며 실척이 아닐 수도 있다는 점을 이해해야 한다.
본 발명은 다양한 방식으로, 즉 프로세스, 장치, 시스템, 물질의 구성, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체, 또는 프로그램 명령어가 광학 또는 전자 통신 링크를 통해 송신되는 컴퓨터 네트워크로서 구현될 수 있다. 본 명세서에서는, 이들 구현예, 또는 본 발명이 취할 수 있는 임의의 다른 형태가 기술로 인용될 수 있다. 일반적으로, 개시된 프로세스들의 단계들의 순서는 발명의 범위 내에서 변경될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태의 상세한 설명은 발명의 원리를 설명하는 첨부 도면과 함께 아래에 제공된다. 본 발명은 이러한 실시형태들과 관련하여 설명되지만, 본 발명이 임의의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해서만 한정되고, 본 발명은 다양한 대안, 수정 및 등가물을 포함한다. 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 하기의 설명에서는 다양한 구체적인 세부내용이 설명된다. 이들 세부내용은 예시의 목적으로 제공되며, 본 발명은 이들 구체적인 세부내용의 일부 또는 전부가 없더라도 청구범위에 따라 실시될 수 있다. 명확성을 위해, 본 발명과 관련되는 기술 분야에 공지된 기술적인 자료는 본 발명이 불필요하게 모호해지지 않도록 상세하게 설명되어 있지 않다.
하기의 상세한 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다양한 구체적인 세부내용이 설명된다. 그러나, 당업자라면, 이러한 구체적인 세부내용 없이도 본 발명을 실시할 수 있음을 이해할 것이다. 다른 경우들에 있어서, 잘 알려진 방법, 절차, 및 컴포넌트, 모듈, 유닛 및/또는 회로는 발명을 모호하게 만들지 않기 위해 상세하게 설명되어 있지 않다.
본 발명의 실시형태들이 이와 관련하여 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, "처리", "컴퓨팅", "계산", "결정", "설정", "분석", "확인" 등과 같은 용어를 이용한 논의는, 컴퓨터의 레지스터 및/또는 메모리 내의 물리적(예컨대, 전자) 용량으로 표현되는 데이터를, 연산 및/또는 처리를 수행하기 위한 명령어를 저장할 수 있는 컴퓨터의 레지스터 및/또는 메모리 또는 그 밖의 비-일시적인 정보 저장 매체 내의 물리적 수량으로 유사하게 표현되는 다른 데이터로 취급 및/또는 변환하는 컴퓨터, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 시스템, 또는 그 밖의 전자 컴퓨팅 장치의 연산(들) 및/또는 처리(들)를 의미할 수 있다.
본 발명의 실시형태들이 이와 관련하여 한정되는 것은 아니지만, 본 명세서에서 사용되는 "복수" 및 "다수"라는 용어는, 예를 들어, "많은 수" 또는 "2개 이상"을 포함할 수 있다. "복수" 또는 "다수"라는 용어는 명세서 전반에서 2개 이상의 컴포넌트, 디바이스, 요소, 유닛, 파라미터 등을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 명세서에서 설명되는 방법 실시형태들은 특정 순서 또는 시퀀스로 제한되지 않는다. 부가적으로, 설명된 방법 실시형태들 또는 그 요소들의 일부는 동시에, 동일 시점에, 또는 함께 발생할 수 있거나 수행될 수 있다.
본 발명은, 5G 네트워크에서 이더넷 타입 PDU에 대한 ARP 브로드캐스트/ICMPv6 이웃 간청 멀티캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피하기 위해 ARP/IPv6 이웃 캐시가 사용될 수 있도록, 통과되는 모든 패킷에 대하여 심층 패킷 검사를 수행하지 않고 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 구축하는 것이다.
본 발명에 있어서는, UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 구축하기 위한 방법이 개시된다.
네트워크를 통과하는 모든 패킷에 대하여 심층 패킷 검사를 수행하지 않고 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 구축하기 위한 방법이 개시되어 있는 양태들이 설명되지만, 본 발명은 많은 상이한 컴퓨팅 시스템, 환경, 및/또는 구성으로 구현될 수 있고, 실시형태들은 하기의 예시적인 시스템, 디바이스/노드/장치, 및 방법의 맥락에서 설명된다.
이제, 본 개시물의 실시형태들을 예시적인 도면 및 하나 이상의 실시예를 이용해서 설명한다. 그러나, 이러한 예시적인 도면 및 실시예는 본 개시물의 보다 양호한 이해를 위해 설명의 목적으로 제공되고, 본 개시물의 범위에 대한 한정으로 해석되지 않아야 한다.
이더넷에서, 이더넷 어드레스 또는 MAC 어드레스는 네트워크 디바이스들간의 통신에 필요하다. 이러한 디바이스는 48 비트 또는 6 옥텟(octet)으로 구성되는 이더넷 어드레스에 대하여 패킷을 송신 또는 수신하는 반면, IPv4 어드레스는 32 비트 또는 4 옥텟으로 구성되고, IPv6 어드레스는 128 비트 또는 16 옥텟으로 구성된다. ARP는 2가지 종류의 패킷, 즉 ARP 요청 및 ARP 응답을 처리한다. 송신자는 대상 IP 노드의 MAC 어드레스를 알고 싶을 경우, 네트워크 내의 모든 호스트에게 ARP 요청을 브로드캐스트한다. 대상 노드는 유니캐스트 모드로 ARP 응답을 통해 MAC 어드레스를 이용하여 송신자에게 응답을 송신한다. 유사하게, IPv6 케이스의 경우에는, 이웃 탐색이 2가지 종류의 패킷을 처리한다. ICMPv6 이웃 간청은 링크 계층 멀티캐스트 네트워크에 연결되는 모든 디바이스에 멀티캐스트로서 송신되고, ICMPv6 이웃 알림은 ICMPv6 이웃 간청을 개시한 디바이스에 유니캐스트 응답으로서 송신된다.
UE와 PDU 연결 서비스를 제공하는 데이터 네트워크 사이의 연관성. 연관성의 타입은 IP, 이더넷 또는 비구조화된 타입일 수 있다. 3GPP는 UE가 이더넷 PDU 타입을 5G 코어 네트워크에 요청할 수 있도록 5G 아키텍처에 이더넷 PDU 타입의 도입을 검토하고 있다.
이더넷 PDU 세션 타입으로 설정된 PDU 세션의 경우, 세션 관리 기능(SMF) 엔티티 및 PDU 세션 앵커로서의 역할을 하는 UPF 엔티티는 PDU 세션이 이더넷 프레임을 전달한다는 사실과 관련된 특정 거동을 지원할 수 있다. 이 PDU 세션에 대해서는 MAC나 IP 어드레스가 5G 코어 네트워크(5GC)에 의해 UE에 할당되지 않는다.
SMF 엔티티는, UPF 엔티티와 AN 노드 사이의 터널 메인터넌스, UE IP 어드레스 할당 및 관리 선택 및 UP 기능의 제어, 외부 DN에 의한 PDU 세션 인가/인증을 위한 시그널링의 전송을 위한 외부 DN과의 인터랙션 지원 등을 포함하여, 세션 설정, 수정 및 해제를 수행하는 네트워크 요소, 또는 네트워크 요소의 로직 모듈이다. SMF 엔티티는 선택된 PDU 타입에 기초하여 IP 어드레스 관리 절차를 수행한다. IPv4 PDU 타입이 선택되면, IPv4 어드레스가 UE에 할당된다. 유사하게, IPv6 PDU 타입이 선택되면, IPv6 프리픽스가 할당된다.
UPF 엔티티는 PDU 세션들의 사용자 평면 경로를 취급하는 네트워크 요소, 또는 네트워크 요소에서의 로직 모듈이다. 데이터 네트워크에 인터페이스를 제공하는 UPF 엔티티는 PDU 세션 앵커의 기능을 지원한다. PDU 세션에 대하여 SMF 엔티티에 의해 UPF 엔티티에 송신되는 트래픽 검출 및 라우팅 정보는 트래픽의 검출 및 라우팅을 위한 네트워크 인스턴스와 연관된다. UPF 엔티티는 상이한 PDU 세션들에 대하여 단일의 SMF에 의해 또는 다수의 SMF에 의해 제어될 수 있다. UPF 엔티티의 트래픽 검출 능력은 트래픽 보고, QoS 시행 및 트래픽 라우팅을 제어하기 위해 SMF 엔티티에 의해 사용된다.
5G 아키텍처에 이더넷 PDU 타입을 도입하면, UE가 이더넷 PDU 타입을 5G 코어 네트워크에 요청할 수 있게 되고, 5G 코어 네트워크는 PDU 앵커로서의 역할을 하는 사용자 평면 기능을 할당할 수 있게 된다. 이 앵커 UPF 엔티티는 이더넷 PDU를 통해 동일한 LAN에 접속된 모든 UE에 대한 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 하게 된다. 또한, UE는 UE 배후의 클라이언트가 3GPP 네트워크를 통해 로컬 스위치로서의 역할을 하는 UE와 접속할 수 있게 하는 이더넷 브리지로서의 역할을 할 수도 있다.
3GPP TS 23.501의 5.6.10.2절의 최신 드래프트에서 취득된 현재의 합의에 따라, 이더넷 PDU에 대하여, SMF 엔티티는 어떠한 어드레스 할당에도 관여되지 않는다. UE가 그 MAC 어드레스 및 상위 계층 어드레스(IP)를 취득하는 방법은 3GPP의 범위를 벗어나므로, (브리지 모드 동작을 위한) UE 및/또는 UE 배후의 클라이언트가 그들의 계층 3(IP) 어드레스를 취득하는 방법도 3GPP의 범위를 벗어난다.
본 발명의 주된 원리는, UPF 엔티티가 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 하는지 또는 코어 이더넷 스위치가 DN에 있는지의 여부와 무관하게, UPF 엔티티에서 구축되는 ARP/IPv6 이웃 캐시를 검색함으로써, 임의의 이더넷 클라이언트(UE 또는 UE 배후의 클라이언트 또는 DN에서의 클라이언트)로부터의 ARP 브로드캐스트/ICMPv6 이웃 간청 멀티캐스트가 UPF 엔티티 자체에 의해 응답되는 것이다. 해법은 UPF 엔티티에서 ARP/ICMPv6 이웃 간청을 항상 인터셉트하고 로컬 ARP/IPv6 이웃 캐시에 기초하여 그에 응답하도록 단순화된다.
특히, LAN에서의 모든 노드에 브로드캐스팅/멀티캐스팅하는 대신 스위치에서 로컬 ARP/IPv6 이웃 캐시로부터의 ARP/ICMPv6 이웃 간청에 응답하는 것은 전술한 바와 같이 잘 알려진 메커니즘이다. 따라서, 본 발명은 UPF 엔티티 자체에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 구축하는 방법에 집중한다.
UE/UE 배후의 클라이언트/DN에서의 클라이언트와 같은 최종 사용자인 이더넷 클라이언트는 ARP/ICMPv6 이웃 간청 요청을 수행해서 동일한 LAN에서의 다른 UE/UE 배후의 클라이언트/DN에서의 클라이언트의 이더넷 MAC 어드레스를 탐색하고, 이 ARP/ICMPv6 이웃 간청 요청은 RAN에 의해 코어 네트워크 UPF 엔티티로 터널링되고, 그 후에, 2가지 가능성이 존재한다. 도 1에 예시된 바와 같은 제1 시나리오는, UPF 엔티티가 이더넷 스위치로서의 역할을 할 경우, ARP/이웃 간청을 LAN에서의 모든 UE에 브로드캐스트하게 된다는 것이다. 도 2에 예시된 바와 같은 제2 시나리오는, UPF 엔티티 배후의 DN이 이더넷 스위치로서의 역할을 할 경우, UPF 엔티티는 ARP/ICMPv6 이웃 간청을 DN에 전달하고, 이후 DN은 L2 브로드캐스트 어드레스에 대한 ARP 브로드캐스트를 회신하고/L2 멀티캐스트 어드레스에 대한 ICMPv6 이웃 간청을 멀티캐스트하게 되어, 결국 UPF 엔티티가 ARP/ICMPv6 이웃 간청을 LAN에서의 모든 UE에 송신하게 된다는 것이다. 중유하게는, 이들 각각의 시나리오는 많은 UE가 CM-IDLE 상태에 있을 경우에는 네트워크에서 대규모 페이징 스톰을 초래한다. DNN 배후의 클라이언트가 또한 LAN의 일부가 되고 ARP/ICMPv6 이웃 간청을 발행할 때에도 유사한 문제가 존재한다. 특히, 도 1 및 도 2에서의 예시는 ARP에 대하여 제공된 반면, 이러한 발행은 ICMPv6 이웃 간청이 멀티캐스트 상태일 때 IPv6 이웃 탐색에 대해서도 적용 가능하다. IPv6 이웃 탐색에 대해서 별도의 예시들이 제공되지 않지만, 당업자라면 ARP 및 IPv6 이웃 탐색의 맥락에서 이 예시들을 이해할 것이다.
제1 구현예에 있어서, 현재까지는 3GPP에서 논의 또는 해결되지 않은, 5G 네트워크에서 이더넷 타입 PDU에 대한 ARP 브로드캐스트/ICMPv6 이웃 간청 멀티캐스트 동안 발생하는 페이징 스톰의 문제를 해결하기 위해, 본 발명은, 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 최종 사용자 디바이스에 대한 터널에서 확인되는 계층-2(L2) 어드레스의 획득 방법을 제공하고, 상기 방법은, UPF 엔티티에 의해, UPF 엔티티에 의해 상기 터널에서 검출되는 임의의 소스 L2 어드레스를 통지하기 위한 요청을 세션 관리 기능(SMF) 엔티티로부터 수신하는 단계; UPF 엔티티에 의해, 상기 터널에서 새로운 소스 L2 어드레스를 가진 L2 패킷을 검출하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, 상기 터널에서 검출되는 새로운 소스 L2 어드레스를 SMF 엔티티에 송신하는 단계를 포함하고; UPF 엔티티와 최종 사용자 디바이스에서 종단되는 네트워크 사이의 터널은 UPF 엔티티를 향해 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에 의해 개시되며 이더넷 타입 프로토콜 데이터 단위(PDU) 세션과 연관되는 사용자 평면 설정 메시지에 의해 설정되고; UPF 엔티티에서의 터널 설정은 액세스 네트워크(AN) 또는 데이터 네트워크(DN)에 대한 것이다.
이 구현예에 있어서, 본 발명은 SMF 엔티티가 UPF 엔티티에서의 어느 터널이 어느 MAC 어드레스(들)를 향하는지를 학습하는 방법을 제공한다.
UE에 의해 통신 시스템, 예를 들어, 5G 시스템(5GS)에 접속되는 LAN 상의 엔티티는 DN에 의해 IP 어드레스를 할당받을 수 있지만, 이는 정의되어 있지 않다. 따라서, SMF 엔티티는 UPF 엔티티에서 어느 터널(N3 터널 또는 DN을 향하는 터널일 수 있음)이 어느 MAC 어드레스(들)를 향해 트래픽을 라우팅하기 위해 사용되는지를 알지 못한다는 것이 명백하다. 특히, 이더넷 PDU 세션에 대한 L3 어드레스 관리 기능이 SMF 엔티티와 관련이 없는 경우(즉, DHCP/IPv6 라우터가 SMF 엔티티와 같은 장소에 있지 않은 경우)에, SMF에게는 이 지식이 필요하다.
도 3은 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 구축하기 위한 종합적인 해법을 위해 본 발명의 청구 대상의 제1 실시형태에 따른, SMF 엔티티가 N4 세션 맵에 MAC 어드레스를 구축하기 위한 절차를 예시한다. SMF 엔티티가 N4 세션을 설정하고 생성될 터널(N3 터널 또는 DN을 향한 터널)에 대하여 UPF 엔티티에 알린 후에, SMF 엔티티는, SMF 엔티티에 통지하기 위해 UPF 엔티티를 구독하기 위한 N4 메시지를, UPF 엔티티에서 생성되는 터널에서 새로운 소스 MAC 어드레스가 확인될 때마다 송신한다. 이러한 구독은 이더넷 타입 PDU 세션과 연관되는 N4 세션에 대하여 수행될 것이다.
특히, N4 세션은, N4 설정 요청 메시지를 사용하는 SMF 엔티티에 의해, 액세스 네트워크와 UPF 엔티티 사이 또는 UPF 엔티티와 DN 사이의 PDU 세션에 대한 터널 설정과 유사하다. 따라서, "터널"은 UPF 엔티티와 AN 사이 또는 UPF 엔티티와 DN 사이이다. SMF 엔티티에 의해 수행되는 것은 이 터널을 설정하기 위한 시그널링 메시지(N4 설정 요청)이다.
특히, 세션은 각각의 PDU 세션에 대하여 또는 DN을 향한 각각의 터널에 대하여 SMF와 UPF 사이의 설정이다. 해당 PDU 세션과 관련되는 이들 세션 파라미터를 사용해서 SMF와 UPF 사이에서 교환된다. 예를 들어, PDU 세션 터널/DN을 향한 터널에서 어느 MAC 어드레스가 확인되는지를 SMF 엔티티가 학습하기 위해, 확인된 MAC 어드레스에 관한 정보가 이 세션을 통해 UPF로부터 SMF로 전달되어야 한다.
따라서, SMF 엔티티는 이더넷 PDU 세션에 대한 L3 어드레스 관리 기능이 SMF 엔티티 외부(즉, DN)에 있을 경우에만 이 통지를 구독할 수 있다. UPF 엔티티가 새로운 MAC 어드레스로 터널 상의 L2 패킷을 확인한 경우, UPF 엔티티는 즉시 해당 N4 세션에 대하여 확인된 새로운 MAC 어드레스에 대하여 SMF 엔티티에게 통지한다.
이 방법의 장점은, DN에 의해 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 것의 일부로서, NEF 엔티티가 어느 UPF 엔티티가 어느 SMF 엔티티(들)에 의해 제어되는지에 관한 구성을 갖지 않을 경우, 결국 <L3 어드레스, MAC 어드레스>, UPF 어드레스 맵을 모든 SMF 엔티티에 전달하게 될 것이라는 점이다. 따라서, UPF 엔티티로부터 소스 MAC를 통지받은 SMF 엔티티는 UPF 엔티티를 업데이트할 수 있는 유일한 SMF 엔티티일 것이다.
이 방법의 추가적인 장점은, DN에 의해 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 것의 일부로서, 코어 이더넷 스위치가 DN에 있고 UPF 엔티티가 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 하지 않을 경우, L3 어드레스 관리 기능이 DHCP/IPv6 SLAAC 요청을 통해 UPF 엔티티 어드레스를 가져올 수 없다는 점이다. 또한, L3 어드레스 탐색 요청을 송신하는 클라이언트가 DN에 있을 경우(UE 또는 UE 배후의 클라이언트가 아님), 요청은 전혀 UPF 엔티티를 거치지 않을 것이다. 그래서, 이러한 경우에는, L3 어드레스 관리 기능이 어떠한 UPF 엔티티 어드레스도 SMF 엔티티에 제공할 수 없다. 그래서, SMF 엔티티가 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트할 UPF 엔티티를 탐색할 수 있는 유일한 방법은 본 발명의 제1 구현예를 이용하는 것 뿐이다.
제2 구현예에 있어서, 본 발명은 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에 의해 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP) 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은, SMF 엔티티에 의해, 제1 요청 메시지를 UPF 엔티티에 송신해서 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트― 제1 요청 메시지는 업데이트 ARP/IPv6 이웃 캐시 메시지, L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 포함함 ―하는 단계; UPF 엔티티에 의해, L2 어드레스 맵으로 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한 후에 제1 응답 업데이트 메시지를 SMF 엔티티에 송신하는 단계를 포함한다.
이 구현예에 있어서, 본 발명은 UPF 엔티티에서 구축되는 ARP 캐시/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 방법을 제공한다. SMF 엔티티는 UPF 엔티티에 N4 UPF 구성 업데이트 요청을 발행하고, 업데이트 ARP/IPv6 이웃 캐시 커맨드를 L3 어드레스 내지 L2 어드레스 맵과 함께 전달한다. UPF는 제공된 맵으로 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하고 N4 UPF 구성 업데이트 응답을 송신한다.
도 4는 본 발명의 청구 대상의 제2 실시형태에 따른, UPF 엔티티에서 SMF 엔티티에 의해 ARP/IPv6 이웃 캐시가 업데이트되는 방법을 예시한다. SMF 엔티티는 UPF 엔티티에 N4 UPF 구성 업데이트 요청을 발행하고, 업데이트 ARP/IPv6 이웃 캐시 커맨드를 L3 어드레스 내지 L2 어드레스 맵과 함께 전달한다. UPF 엔티티는 제공된 맵으로 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하고 N4 UPF 구성 업데이트 응답을 송신한다.
제3 구현예에 있어서, 본 발명은 데이터 네트워크(DN)의 L3 어드레스 관리 기능에 의해 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은, DN에 의해, 제1 업데이트 메시지를 네트워크 요소 기능(NEF) 엔티티에 송신― 상기 제1 업데이트 메시지는 L2 어드레스 및 L3 어드레스 맵을 포함함 ―하는 단계; NEF 엔티티에 의해, 어느 세션 관리 기능이 UPF 엔티티를 제어하고 있는지를 나타내는 로컬 구성을 결정하는 단계; 및 NEF 엔티티에 의해, 제1 업데이트 메시지를 적어도 하나의 세션 관리 기능 엔티티에 송신하는 단계를 포함한다.
이 방법에 있어서, 제1 업데이트 메시지를 NEF 엔티티에 송신하기 전에, 이 방법은, UPF 엔티티에 의해, 동적 호스트 구성 프로토콜(DHCP) 요청 또는 인터넷 프로토콜 버전 6(IPv6) 라우터 간청을 포함하는 제1 요청 메시지를 DN에서의 L3 어드레스 관리 기능에 송신하는 단계; L3 어드레스 관리 기능에 의해, L3 어드레스를 할당하는 단계; 및 DN에 의해, L3 어드레스 할당 커맨드를 포함하는 제1 응답 메시지를 UPF 엔티티에 송신하는 단계를 수행한다. 제1 업데이트 메시지는 L3 어드레스 탐색 요청이 수신된 UPF 엔티티의 제2 식별자를 선택적으로 포함한다. NEF 엔티티는, 로컬 구성을 이용할 수 없을 경우 또는 UPF 엔티티의 식별자가 제1 업데이트 메시지에서 수신되지 않았을 경우, 제1 업데이트 메시지를 네트워크 내의 모든 SMF 엔티티에 전달한다. L3 어드레스 할당 커맨드는 DHCP 요청 또는 IPv6 라우터 간청을 포함한다.
이 구현예에 있어서, 본 발명은 DN에 의해 UPF 엔티티에서 구축되는 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법을 제공한다. L3 어드레스 관리 기능이 DN에 있을 경우, 이 방법은, SMF 엔티티가 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트할 수 있도록, SMF 엔티티에게 L2 어드레스 내지 L3 어드레스 맵에 대하여 알리기 위해 DN에 의해 이용된다.
도 5는 본 발명의 청구 대상의 제3 실시형태에 따른, DN으로부터 NEF 엔티티, SMF 엔티티를 통해 UPF 엔티티로 MAC, L3 어드레스 맵을 업데이트하는 것을 예시한다. DN에 의해 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트할 때, L3 어드레스 관리 기능이 DN에 있으면, SMF 엔티티가 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트할 수 있도록 DN이 SMF 엔티티에게 L2 어드레스 내지 L3 어드레스 맵에 대하여 알리는 절차기 필요하다.
DN에서의 L3 어드레스 관리 기능이 UPF 엔티티에 의해 터널링된 클라이언트로부터 L3 어드레스 할당 요청을 수신하게 되면, DN에서의 L3 어드레스 관리 기능이 애플리케이션으로서의 역할을 하고 하기의 세부사항들로 NEF 엔티티를 업데이트한다:
1. 이용 가능할 경우, L3 어드레스 탐색 요청이 수신된 UPF 엔티티의 식별자와 함께 <MAC 어드레스, L3 어드레스 맵핑> 업데이트 요청. 이는 UPF 엔티티 식별자가 선택사항임을 나타낸다. 코어 이더넷 스위치가 DN에 있는 특정한 경우에는, DN에서의 L3 어드레스 관리 기능을 이용하지 못할 수도 있다.
2. NEF 엔티티가 어느 SMF 엔티티(들)가 UPF 엔티티를 제어하고 있는지에 대한 로컬 구성을 가지면, NEF 엔티티는 이 업데이트 요청을 해당 SMF 엔티티(들)에만 전달한다. 그렇지 않을 경우에는, 모든 SMF 엔티티(들)에 송신한다.
3. UPF 엔티티 식별자가 NEF 엔티티로부터 SMF 엔티티에 수신되면, SMF 엔티티는 본 발명의 제2 구현예를 이용함으로써 해당 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 직접 업데이트할 수 있다.
4. UPF 엔티티 식별자가 NEF 엔티티로부터 SMF 엔티티에 수신되지 않으면, (UPF 엔티티에서의 어느 터널이 어느 MAC 어드레스를 향하는지를 SMF 엔티티가 학습하고 있을 때 정의되는 통지를 통해) UPF 엔티티가 해당 MAC 어드레스를 확인했음을 이미 학습한 SMF 엔티티(들)만이 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 동안 정의된 대로 ARP/IPv6 이웃 캐시 업데이트 요청을 각각의 UPF(들)에 전달할 것이다.
중요하게는, L3 어드레스 관리 기능이 SMF 엔티티에 있을 경우, 이더넷 PDU 세션 및 LAN에서의 UE/DN 배후의 클라이언트에 대한 L3 어드레스 관리 기능이 SMF 엔티티 자체에 위치된다. L3 어드레스 관리 기능은 DHCP 서버 또는 IPv6 SLAAC 관리 기능일 수 있다. 이러한 시나리오에서는, 2가지 케이스를 고려해야 한다.
케이스 1: UPF 엔티티가 코어 이더넷 스위치이다.
케이스 2: 코어 이더넷 스위치가 DN에 있다.
제4 구현예에 있어서, 본 발명은 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에서 L3 어드레스 관리 기능을 수행해서 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 업데이트― 상기 UPF 엔티티는 코어 이더넷 스위치임 ―하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은, UPF 엔티티에 의해, 최종 사용자 디바이스로부터 계층-2(L2)를 통한 제1 요청 메시지를 포함하는 제1 요청 메시지를 수신― 상기 메시지는 최종 사용자 디바이스의 소스 미디어 액세스 제어를 포함함 ―하는 단계; UPF 엔티티에 의해, 제1 요청 메시지를 SMF 엔티티에 전달하는 단계; SMF 엔티티에 의해, 제1 응답 메시지를 UPF 엔티티에 송신하는 단계; UPF 엔티티에 의해, 제1 응답 메시지를 최종 사용자 디바이스에 전달하는 단계; SMF 엔티티에 의해, ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위해 제1 요청 업데이트 메시지를 UPF 엔티티에 송신― 제1 요청 업데이트 메시지는 업데이트 ARP/IPv6 이웃 캐시 메시지, L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 포함함 ―하는 단계; UPF 엔티티에 의해, L2 어드레스 맵으로 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한 후에 제1 응답 업데이트 메시지를 SMF 엔티티에 송신하는 단계를 포함한다.
이 방법에 있어서, 제1 요청 메시지는 동적 호스트 구성 프로토콜(DHCP) 요청이고, 최종 사용자 디바이스는 사용자 장비 또는 사용자 장비 배후의 클라이언트이다.
이 구현예에 있어서, 본 발명은, 이더넷 PDU 세션 및 LAN에서의 UE/DN 배후의 클라이언트에 대한 L3 어드레스 관리 기능이 SMF 엔티티에 위치되는 것을 제공한다. L3 어드레스 관리 기능은 DHCP 서버 또는 IPv6 SLAAC 관리 기능일 수 있다.
케이스 1에 대한 해법 1:
도 6은 케이스 1에 대하여 L3 어드레스가 SMF 엔티티에 의해 할당될 때 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 호출 플로우 시퀀스를 예시한다. SMF 엔티티가 DHCP 요청 또는 IPv6 라우터 간청을 수신할 경우, UPF 엔티티가 수신한 이더넷 PDU를 그대로 SMF 엔티티에 터널링하기 때문에 L2 이더넷 프레임을 통해 수신된다. L2 프레임으로부터 SMF 엔티티는 클라이언트의 소스 MAC를 식별한다. SMF 엔티티가 DHCP 응답/IPv6 라우터 알림을 송신함으로써 L3 어드레스를 클라이언트에 할당한 후에, SMF 엔티티는 본 발명의 제2 구현예를 이용함으로써 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한다.
제5 구현예에 있어서, 본 발명은 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에서 계층-3(L3) 어드레스 관리 기능을 수행해서 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 업데이트― 데이터 네트워크(DN)가 코어 이더넷 스위치임 ―하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은, 코어 이더넷 스위치에 의해, 최종 사용자 디바이스로부터 계층-2(L2)를 통한 제1 요청 메시지를 포함하는 제1 요청 메시지를 수신― 상기 메시지는 최종 사용자 디바이스의 소스 미디어 액세스 제어를 포함함 ―하는 단계; 코어 이더넷 스위치에 의해, 제1 요청 메시지를 SMF 엔티티에 전달하는 단계; SMF 엔티티에 의해, L3 어드레스 할당을 제공하기 위해 제1 응답 메시지를 코어 이더넷 스위치에 송신― 제1 응답 메시지는 SMF에 의해 전달되는 L3 어드레스 할당을 포함함 ―하는 단계; 코어 이더넷 스위치에 의해, 제1 응답 메시지를 최종 사용자 디바이스에 전달하는 단계; SMF에 의해, 본 발명의 제1 구현예에서 지시된 대로 UPF 엔티티에서 최종 사용자 디바이스에 대한 L2 어드레스를 획득하는 단계; SMF 엔티티에 의해, ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위해 제1 요청 업데이트 메시지를 UPF에 송신― 제1 요청 업데이트 메시지는 업데이트 ARP/IPv6 이웃 캐시 메시지, L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 포함함 ―하는 단계; UPF 엔티티에 의해, L2 어드레스 맵으로 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한 후에 제1 응답 업데이트 메시지를 SMF 엔티티에 송신하는 단계를 포함한다.
이 방법에 있어서, 제1 요청 메시지는 동적 호스트 구성 프로토콜(DHCP) 요청이고, 최종 사용자 디바이스는 사용자 장비 또는 사용자 장비 배후의 클라이언트이다.
이 구현예에 있어서, 본 발명은 L3 어드레스가 DN에 의해 할당될 때 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법을 제공한다.
케이스 2에 대한 해법 1:
코어 이더넷 스위치가 DN에 있을 경우, L3 어드레스 할당 요청은 여전히 그것을 송신한 클라이언트의 소스 MAC 어드레스를 전달하는 SMF 엔티티에 도달하게 된다. 그래서, 케이스 1에 대하여 전술한 바와 같은 해법이 이 케이스에 대해서도 작용할 것이다.
상기에 개시된 2가지 해법의 장점은, 이들이 완전히 3GPP 제어 하에 있고, 그에 따라 운용자가 3GPP 네트워크 제어의 미리보기에 속하는 해법을 이용함으로써 해당 네트워크를 페이징 스톰으로부터 보호할 수 있게 된다는 점이다. 또한, 이들 해법은 연산 집약적이지 않기 때문에, 네트워크 리소스를 불필요하게 낭비하지 않는다.
L3 어드레스 관리 기능이 DN에 있을 경우에는, 2가지 케이스를 고려해야 한다.
케이스 1: UPF 엔티티가 코어 이더넷 스위치이다.
케이스 2: 코어 이더넷 스위치가 DN에 있다.
제6 구현예에 있어서, 본 발명은 계층-3(L3) 어드레스가 데이터 네트워크(DN)에 의해 할당될 때 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 업데이트― 상기 UPF 엔티티는 코어 이더넷 스위치임 ―하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은, 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에 의해, UPF 엔티티에 의해 검출되는 임의의 소스 계층-2(L2) 어드레스를 통지하기 위한 요청― L2 어드레스는 UPF 엔티티에서 UE에 대한 터널에서 또는 DN에서의 클라이언트에 대한 터널에서 UPF 엔티티에 의해 검출됨 ―을 하는 단계; UPF 엔티티에 의해, 상기 터널에서 새로운 소스 L2로 L2 패킷을 검출하는 단계; UPF 엔티티에 의해, 상기 터널에서 검출되는 새로운 소스 L2 어드레스를 SMF 엔티티에 송신하는 단계; DN에 의해, L2 어드레스 및 L3 어드레스 맵을 포함하는 제1 업데이트 메시지를 SMF 엔티티에 송신하는 단계; SMF 엔티티에 의해, L2 어드레스 및 L3 어드레스 맵을 포함하는 제1 업데이트 메시지를 UPF 엔티티에 전달해서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한 후에 제1 응답 업데이트 메시지를 SMF 엔티티에 송신하는 단계를 포함한다.
이 방법에 있어서, UPF 엔티티에 의해 터널에서 검출되는 임의의 소스 L2 어드레스에 대한 통지를 구독한 후에, 이 방법은, 최종 사용자 디바이스에 의해, DHCP 요청 또는 IPv6 라우터 알림을 포함하는 제1 요청 메시지를 UPF 엔티티에 송신하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, DHCP 요청 또는 IPv6 라우터 간청을 포함하는 제1 요청 메시지를 DN에 전달하는 단계를 수행한다.
이 방법에 있어서, 터널에서 검출되는 새로운 소스 L2 어드레스를 스위치에 통지한 후에, 이 방법은, DN에 의해, DHCP 응답 또는 IPv6 라우터 알림을 포함하는 제1 응답 메시지를 UPF 엔티티에 송신하는 단계; 및 UPF 엔티티에 의해, DHCP 응답 또는 IPv6 라우터 알림을 포함하는 제1 응답 메시지를 최종 사용자 디바이스에 전달하는 단계를 수행한다.
중요하게는, 최종 사용자 디바이스는 사용자 장비 또는 사용자 장비 배후의 클라이언트이다. 터널은 UPF 엔티티에서의 N4 설정 및 터널 설정이고 이더넷 타입 프로토콜 데이터 단위(PDU)와 연관된다.
이 구현예에 있어서, 본 발명은 L3 어드레스가 DN에 의해 할당될 때 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법을 제공한다.
케이스 1에 대한 해법 2:
도 7은 케이스 1에 대하여 L3 어드레스가 DN에 의해 할당될 때 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 호출 플로우 시퀀스를 예시한다. 여기서, 각각의 N4 세션에 대하여, SMF 엔티티는 UPF 엔티티가 N4 세션과 연관되는 UPF 엔티티 터널에서 새로운 MAC를 확인할 때마다 이를 통지하기 위해 UPF 엔티티를 구독한다. UPF 엔티티가 주어진 터널(DHCP 요청/IPv6 RS를 전달할 수 있음)에서 특정 소스 MAC 어드레스를 가진 제1 L2 패킷을 확인할 경우, UPF 엔티티는 본 발명의 제1 구현예를 이용함으로써 SMF 엔티티에 통지한다.
DN에서의 L3 어드레스 관리 기능이 DHCP 요청 또는 IPv6 라우터 간청을 수신할 경우, UPF 엔티티가 수신한 이더넷 PDU를 그대로 DN에 터널링하기 때문에 L2 이더넷 프레임을 통해 수신된다. L2 프레임으로부터 DN이 클라이언트의 소스 MAC를 식별한다. DN이 DHCP 응답/IPv6 라우터 알림을 송신함으로써 L3 어드레스를 클라이언트에 할당한 후에, DN은 먼저 본 발명의 제3 구현예를 이용함으로써 SMF 엔티티를 <L2 어드레스, L3 어드레스> 맵에 대하여 업데이트한다. 이를 수신한 SMF 엔티티는 본 발명의 제2 구현예를 이용해서 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한다.
케이스 2에 대한 해법 2:
코어 이더넷 스위치가 DN에 있는 케이스 2의 경우, L3 어드레스 할당 요청은 여전히 그것을 송신한 클라이언트의 소스 MAC 어드레스를 전달하는 DN에서의 L3 어드레스 관리 기능에 도달하게 된다. 그래서, 케이스 1에 대하여 전술한 바와 같은 해법이 이 케이스에 대해서도 작용할 것이다.
상기에 개시된 2가지 해법의 장점은, 이들이 완전히 3GPP 제어 하에 있고, 그에 따라 운용자가 3GPP 네트워크 제어의 미리보기에 속하는 해법을 이용함으로써 해당 네트워크를 페이징 스톰으로부터 보호할 수 있게 된다는 점이다. 또한, 이들 해법은 연산 집약적이지 않기 때문에, 네트워크 리소스를 불필요하게 낭비하지 않는다.
특히, 본 발명에 개시되는 2가지 해법은 UE에 영향을 주지 않거나, 또는 임의의 다른 3GPP 네트워크 기능에 영향을 주지 않는다. 가장 중요하게는, UPF 엔티티/DN에서의 코어 스위치는 UE의 연결 관리(CM) 상태를 알 필요가 없다. 또한, 어느 클라이언트가 ARP를 송신하든지간에, ARP에 대한 응답은 ARP/IPv6 이웃 캐시 자체로부터 송신될 수 있다.
중요하게는, UPF 엔티티에서 심층 패킷 검사(DPI)를 수행하는 것도 가능하다. 여기서, L3 어드레스 관리 서비스가 실행되는 곳이 어디든간에(SMF 엔티티 또는 DN), MAC 어드레스 내지 L3 어드레스 맵핑은 심층 패킷 검사를 통해 사용자 평면 엔티티(UPF 또는 DN에서의 이더넷 스위치)에 의해 학습된다. 스위치에서의 DPI 및 ARP/IPv6 이웃 캐시의 학습은 이미 유선 및 무선 LAN 이더넷에 존재한다.
도 8은 UPF 엔티티가 코어 이더넷 스위치일 경우, UPF 엔티티에서의 심층 패킷 검사 및 ARP/IPv6 이웃 캐시의 구축을 예시한다. 앵커 UPF 엔티티가 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 할 경우, 앵커 UPF 엔티티는 UE/UE 배후의 클라이언트/DN에서의 클라이언트와 UPF 엔티티 배후의 L3 어드레스 할당 서버(예컨대, DHCP 서버) 사이에서 교환되는 L3 어드레스 탐색 패킷을 인터셉트한다. 해당 인터셉트를 통해, UPF 엔티티는 어느 IP 어드레스가 어느 L2 MAC에 할당되는지를 학습하고 ARP/IPv6 이웃 캐시를 구축한다. 여기서 필요한 패킷 검사는 임의의 상태 추적(stateful) 검사 또는 복잡한 계층 7 프로토콜 로직을 필요로 하지 않기 때문에 최소화된다. 후속하여, 임의의 클라이언트가 ARP 요청을 송신할 경우, UPF 엔티티 자체가 ARP에 응답한다. UPF 엔티티는 ARP 요청에서 송신되는 IP 어드레스를 소유한 엔티티를 대신하여 ARP를 송신하는 임의의 클라이언트에게 응답한다.
도 9는 DN에서의 코어 스위치 및 DN에 대한 터널링 노드로서의 역할을 하는 UPF 엔티티를 예시한다. 여기서, 앵커 UPF 엔티티가 DNN을 향해 이더넷 패킷을 터널링하고 DNN이 LAN에 대한 코어 이더넷 스위치를 가질 경우, UPF 엔티티는 UPF 엔티티 배후의 DN에서의 이더넷 스위치에 대한 터널링 노드로서의 역할을 하고 있을 뿐이다. L3 어드레스 탐색 패킷(예컨대, DHCP 또는 IPv6 SLAAC)의 인터셉트 및 ARP/IPv6 이웃 캐시의 구축은 DN에서 수행될 수 있다. UE가 ARP 요청을 송신할 경우, UPF 엔티티는 해당 요청을 DN에 터널링할 것이다. DN은 ARP/IPv6 이웃 캐시로부터 결과를 반환함으로써 ARP 요청 자체에 응답한다.
중요하게는, UPF 엔티티가 코어 이더넷 스위치일 경우, 또는 DN에서의 코어 스위치일 경우, ARP/IPv6 이웃 캐시가 UE 및 UE 배후의 클라이언트에 대해서만 구축될 수 있을지를 생각할 수 있다. 그러나, 케이스 코어 스위치로서의 역할을 하는 UPF 엔티티(케이스 1의 경우) 및 코어 스위치로서의 역할을 하는 DN(케이스 2의 경우)은 어느 MAC 어드레스가 UE 및 UE 배후의 클라이언트에 속하는지 및 어느 MAC 어드레스가 DN에서의 클라이언트에 속하는지를 결정론적으로 알지 못할 수도 있다.
이 해법의 장점은 SMF 엔티티, UPF 엔티티 및 NEF 엔티티 같은 3GPP 네트워크 요소에 대하여 어떠한 시그널링도 필요로 하지 않는다는 점이다. 그 단점은 패킷 스누핑 및 심층 패킷 검사를 이용하는 것이 연산 집약적이라는 점이다. UPF/DN에서의 코어 이더넷 스위치는 어느 패킷이 DHCP/IPv6 SLAAC 어드레스 할당을 전달하는지를 스누핑하기 위해 각각의 패킷에 대하여 DPI를 수행해야 한다. 이는 전달 성능에 영향을 주는 스위치에서의 CPU 사이클을 낭비한다. 또한, DN에 배치된 코어 이더넷 스위치의 경우, 3GPP 네트워크는 3GPP 운용자에게 전혀 안전/신뢰할 수 없는 3GPP 네트워크 외부에 구현된 DPI 해법에 의존해야 한다. 페이징 스톰을 회피하기 위한 임의의 해법은 3GPP 운용자에 의해 제어되는 네트워크 내부에 있어야 하고 제3자 네트워크 스위치에 의해 구현되는 해법에 의존해서는 안된다. 따라서, UPF 엔티티에서 DPI를 수행하는 것은 고려할 거치가 없다.
제7 구현예에 있어서, 본 발명은 무상 어드레스 해결 프로토콜(GARP)/ICMPv6 이웃 알림을 수행해서 이더넷 스위치 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은, 애플리케이션 계층에 의해, 디바이스 트리거 메시지 요청을 개시해서 네트워크 요소 기능(NEF) 엔티티를 통해 UE에 대하여 GARP/ICMPv6 이웃 알림을 개시― 디바이스 트리거 요청 메시지는 사용자 장비(UE)를 나타내기 위한 외부 ID를 포함함 ―하는 단계; NEF 엔티티에 의해, 외부 ID가 유효한 UE에 속할 경우, 디바이스 트리거 요청 메시지를 액세스 관리 기능(AMF) 엔티티에 전달하는 단계; AMF 엔티티에 의해, 디바이스 트리거 요청 메시지를 최종 사용자 디바이스에 전달하는 단계; 최종 사용자 디바이스에 의해, 디바이스 트리거 응답 메시지를 AMF 엔티티에 송신하는 단계; AMF 엔티티에 의해, 디바이스 트리거 응답 메시지를 NEF 엔티티에 전달하는 단계; 및 NEF에 의해, 디바이스 트리거 응답 메시지를 애플리케이션 계층에 전달하는 단계를 포함한다.
이 방법에 있어서, 외부 ID가 UE가 DN 배후의 클라이언트임을 나타내면, 디바이스 트리거 요청 메시지는 AMF 엔티티로 전달되지 않는다. 최종 사용자 디바이스는 사용자 장비 또는 사용자 장비 배후의 클라이언트이다.
이 구현예에 있어서, 본 발명은 무상 어드레스 해결 프로토콜(GARP)/ICMPv6 이웃 알림을 수행해서 이더넷 스위치 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 방법을 제공한다.
도 10은 코어 스위치가 무상 ARP/ICMPv6 이웃 알림을 수행해서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트할 경우의 호출 플로우를 예시한다. 이 해법에서, UE/UE 배후의 클라이언트/DN에서의 클라이언트는, 계층 3 어드레스를 학습한 후에, 무상 ARP/ICMPv6 이웃 알림을 수행해서 이더넷 스위치(UPF 엔티티 또는 UPF 엔티티 배후의 DN일 수 있음) ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하고, 여기서 UE는 디바이스 트리거 수신시에 자체에 대한 또는 그 배후의 클라이언트를 대신해서 GARP/ICMPv6 이웃 알림을 개시하고 DN에서의 클라이언트는 3GPP 범위 외부의 애플리케이션 트리거에 기초하여 GARP/ICMPv6 이웃 알림을 개시한다. 이를 통해 스위치기 ARP/IPv6 이웃 캐시를 학습한다. 임의의 클라이언트가 ARP 요청/ICMPv6 이웃 간청을 송신할 경우, 스위치 자체는 그것을 브로드캐스팅하는 대신 ARP 응답/ICMPv6 이웃 알림으로 응답한다.
중요하게는, IP 어드레스 할당 절차 동안, 클라이언트 특정 파라미터에 기초하여 IP 어드레스를 할당하는 엔티티(DHCP 서버라고 함)가 외부 ID를 도출한다. 외부 ID는 NEF를 향해 디바이스 트리거 요청을 개시하는 데 사용된다. 애플리케이션 계층(DHCP 서버 또는 임의의 IP 어드레스 할당 서비스)은 이를 위해 TS 23.502에서 이미 정의된 디바이스 트리거링 서비스를 사용할 수 있다.
외부 ID가 유효한 UE에 속하는지의 여부를 승인하는 것에 기초하여 NEF는 AMF를 향해 디바이스 트리거 요청을 개시할 것이다. 외부 ID가 DN 배후의 클라이언트의 ID인 경우, 3GPP 네트워크에 유효한 구독이 없을 것이기 때문에, 해당 경우에는 NEF에 의해 디바이스 트리거가 개시되지 않는다.
제8 구현예에 있어서, 본 발명은 최종 사용자 디바이스에 대한 터널에서 확인되는 계층-2(L2) 어드레스를 획득하기 위한 네트워크 요소(100)를 제공한다. 도 11에 예시된 바와 같은 네트워크 요소는, 상기 터널에서 새로운 소스 L2 어드레스를 가진 L2 패킷을 검출하도록 구성되는 프로세서 유닛(101); 상기 터널에서 검출되는 임의의 소스 L2 어드레스를 통지하기 위한 요청을 수신하도록 구성되는 트랜시버 모듈(104)― 상기 트랜시버 모듈은 상기 터널에서 검출되는 새로운 소스 L2 어드레스를 송신하도록 더 구성됨 ―; 및 프로세서 유닛 및 트랜시버 모듈에 동작 가능하게 연결되는 메모리 유닛(102)을 포함하고; 네트워크 요소와 최종 사용자 디바이스에서 종단되는 네트워크 사이의 터널은 네트워크 요소를 향해 세션 관리 기능(SMF) 엔티티에 의해 개시되며 이더넷 타입 프로토콜 데이터 단위(PDU) 세션과 연관되는 사용자 평면 설정 메시지에 의해 설정되고; 네트워크 요소에서의 터널 설정은 액세스 네트워크(AN) 또는 데이터 네트워크(DN)에 대한 것이다.
메모리 유닛은 계층-3(L3) 어드레스 내지 L2 어드레스 맵으로 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하도록 더 구성된다. 트랜시버 모듈은 제1 요청 메시지를 수신해서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하고 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한 후에 제1 응답 업데이트 메시지를 송신하도록 더 구성된다. 제1 요청 메시지는 업데이트 ARP/IPv6 이웃 캐시 메시지, L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 포함한다.
트랜시버 모듈은 L2를 통한 제1 요청 메시지를 포함하는 제1 요청 메시지를 수신― 상기 메시지는 최종 사용자 디바이스의 소스 미디어 액세스 제어를 포함함 ―하고, 제1 요청 메시지를 SMF 엔티티에 송신하고, SMF 엔티티로부터 제1 응답 메시지를 수신하고, 제1 응답 메시지를 최종 사용자 디바이스에 송신하고, 제1 요청 업데이트 메시지를 수신해서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하고, ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트한 후에 제1 응답 업데이트 메시지를 송신한다. 특히, 제1 요청 업데이트 메시지는 업데이트 ARP/IPv6 이웃 캐시 메시지, L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 포함한다. 메모리 유닛은 L2 어드레스 맵으로 ARP/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하도록 더 구성된다. 최종 사용자 디바이스는 사용자 장비(UE)이거나 또는 UE 배후의 클라이언트이거나 또는 DN에서의 클라이언트 등이다.
제9 구현예에 있어서, 본 발명은 L3 어드레스 관리 기능에 의해 네트워크 장치에서 어드레스 해결 프로토콜(ARP)/IPv6 이웃 캐시를 업데이트하기 위한 네트워크 기능 엔티티(200)를 제공한다. 네트워크 기능 엔티티는, 도 12에 예시된 바와 같이, 어느 세션 관리 기능(SMF)이 네트워크 장치를 제어하고 있는지를 나타내는 로컬 구성을 결정하도록 구성되는 처리 유닛(201); 제1 업데이트 메시지를 수신하도록 구성되는 트랜시버 모듈(204)을 포함하고; 상기 제1 업데이트 메시지는 L2 어드레스 및 L3 어드레스 맵을 포함하고; 상기 트랜시버 모듈은 제1 업데이트 메시지를 적어도 하나의 SMF에 송신하도록 더 구성된다.
트랜시버 모듈은, 로컬 구성을 이용할 수 없을 경우 또는 네트워크 장치 식별자가 제1 업데이트 메시지에 포함되지 않았을 경우, 제1 업데이트 메시지를 네트워크 내의 모든 SMF 엔티티에 송신하도록 더 구성된다.
제1 업데이트 메시지는 L3 어드레스 탐색 요청이 수신된 네트워크 장치의 제2 식별자를 선택적으로 포함한다.
본 발명은 5G 네트워크에서 이더넷 타입 PDU에 대한 ARP 브로드캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피하기 위해 네트워크를 통과하는 모든 패킷에 대한 심층 패킷 검사를 수행하지 않고 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 구축하기 위한 방법을 개시한다. 본 발명의 주된 원리는, UPF 엔티티가 코어 이더넷 스위치로서의 역할을 하는지 또는 코어 이더넷 스위치가 DN에 있는지의 여부와 무관하게, UPF 엔티티에서 구축되는 ARP/IPv6 이웃 캐시를 검색함으로써, 임의의 이더넷 클라이언트(UE 또는 UE 배후의 클라이언트 또는 DN에서의 클라이언트)로부터의 ARP 브로드캐스트가 UPF 엔티티 자체에 의해 응답되는 것이다. 해법은 UPF 엔티티에서 ARP를 항상 인터셉트하고 로컬 ARP/IPv6 이웃 캐시에 기초하여 그에 응답하도록 단순화된다.
특히, 본 발명의 방법들은 ARP 브로드캐스트(IPv4 케이스) 및 IPv6 이웃 간청 요청 멀티캐스트(IPv6 케이스)를 회피하는 데 사용될 수 있다. ARP 브로드캐스트에서의 페이징 이슈는 IPv6 이웃 간청 멀티캐스트에 대해서도 동일하다. 그래서, 이웃 간청에 대한 응답도 L2 네트워크에 속한 모두에게 멀티캐스트하는 대신 UPF 엔티티에서 구축되는 캐시로부터 반환될 수 있다.
당업자라면, 임의의 공지된 또는 새로운 알고리즘이 본 발명의 구현예에 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명은, 더 높은 MSD를 지원하기 위해 제품을 업그레이드하지 않고도, 트래픽 엔지니어링에 의한 세그먼트 라우팅의 구현예가 기존의 네트워크에서 실현될 수 있게 해서, 임의의 공지된 또는 새로운 알고리즘을 사용하는 것과 무관하게, 상기에 언급한 이점 및 기술적인 진전을 달성하는 방법을 제공한다는 점에 유의해야 한다.
당업자라면, 본 명세서에 개시된 실시형태들에서 설명되는 실시예와 조합하여, 유닛들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어에 의해, 또는 컴퓨터 소프트웨어와 전자 하드웨어의 조합에 의해 구현될 수 있음을 인식하고 있을 것이다. 기능들이 하드웨어에 의해 또는 소프트웨어에 의해 수행되는지의 여부는 기술적인 해법의 특정 용례 및 설계 제약 조건에 의존한다. 당업자라면, 각각의 특정 용례에 대하여 설명된 기능들을 구현하기 위해 상이한 방법들을 사용할 수 있지만, 해당 구현은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 한다.
본 발명에서 제공되는 몇몇 실시형태들에 있어서는, 개시된 방법이 다른 방식들로 구현될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 예를 들어, 설명된 장치 실시형태는 단지 예시적인 것일 뿐이다. 예를 들어, 유닛 구분은 단지 논리적인 기능 구분일 뿐이며, 실제 구현에 있어서는 다른 구분일 수 있다. 예를 들어, 복수의 유닛 또는 컴포넌트가 다른 시스템에 조합 또는 통합될 수 있거나, 일부 특징은 무시되거나 수행되지 않을 수도 있다. 또한, 표시 또는 논의된 상호 연결 또는 직접 연결 또는 통신 접속은 몇몇 인터페이스를 통해 구현될 수 있다. 장치들 또는 유닛들 사이의 간접 결합 또는 통신 접속은 전기, 기계, 또는 그 밖의 형태로 구현될 수 있다.
기능들이 소프트웨어 기능 유닛의 형태로 구현되고 독립적인 제품으로서 판매 또는 사용되는 경우, 해당 기능들은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 이러한 이해에 기초하여, 본질적으로 본 발명의 기술적인 해법, 또는 종래 기술에 기여하는 부분, 또는 기술적인 해법의 일부는 소프트웨어 제품 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨터 소프트웨어 제품은 저장 매체에 저장되며, 컴퓨터 노드(개인용 컴퓨터, 서버, 네트워크 노드 등일 수 있음)에게 본 발명의 실시형태에서 설명된 방법들의 단계들의 전부 또는 일부를 수행하도록 명령하는 몇 가지 명령어를 포함한다. 전술한 저장 매체는 USB 플래시 드라이브, 착탈식 하드 디스크, 리드-온리 메모리(Read-Only Memory, ROM), 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory, RAM), 자기 디스크, 또는 광 디스크와 같이, 프로그램 코드를 저장할 수 있는 임의의 매체를 포함한다.
달리 명확하게 특정되지 않는 한, 서로 통신하는 디바이스들은 서로 지속적으로 통신하지 않아도 된다. 또한, 서로 통신하는 디바이스들은 직접적으로 또는 하나 이상의 매개체를 통해 간접적으로 통신할 수 있다.
본 명세서에서 단일의 디바이스 또는 물품이 설명될 경우, 단일의 디바이스/물품을 대신하여 하나 초과의 디바이스/물품(협력 여부에 관계없음)이 사용될 수 있다는 점이 명백할 것이다. 유사하게, 본 명세서에서 하나 초과의 디바이스 또는 물품이 설명될 경우(협력 여부에 관계없음), 하나 초과의 디바이스 또는 물품을 대신하여 단일의 디바이스/물품이 사용될 수 있거나 또는 도시된 수의 디바이스 또는 프로그램을 대신하여 다른 수의 디바이스/물품이 사용될 수 있다. 디바이스의 기능 및/또는 특징은 이러한 기능/특징을 갖는 것으로 명시적으로 설명되지 않은 하나 이상의 다른 디바이스에 의해 대안적으로 구체화될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시형태들은 디바이스 자체를 포함할 필요가 없다.
5G 네트워크에서 이더넷 타입 PDU에 대한 ARP 브로드캐스트/인터넷 제어 메시지 프로토콜 버전 6(ICMPv6) 이웃 간청 멀티캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피하기 위해, 모든 패킷에 대하여 DPI를 수행하지 않고 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 구현하는 것이 실현될 수 있게 하는 방법 및 장치에 대한 구현예들이 특징 및/또는 방법에 특정된 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구항들을 설명된 특정한 특징들 또는 방법들로 한정할 필요는 없음을 이해해야 한다. 오히려, 특정한 특징들 및 방법들은 UPF 엔티티에서 ARP/IPv6 이웃 캐시를 구축하는 구현예들의 실시예들로서 개시된다.

Claims (34)

  1. 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 최종 사용자 디바이스에 대한 터널에서 확인되는 계층-2(L2) 어드레스의 획득 방법으로서,
    상기 UPF 엔티티에 의해, 상기 UPF 엔티티에 의해 상기 터널에서 검출되는 임의의 소스 L2 어드레스를 통지하기 위한 요청을 세션 관리 기능(SMF) 엔티티로부터 수신하는 단계;
    상기 UPF 엔티티에 의해, 상기 터널에서 새로운 소스 L2 어드레스를 가진 L2 패킷을 검출하는 단계;
    상기 UPF 엔티티에 의해, 상기 터널에서 검출되는 상기 새로운 소스 L2 어드레스를 상기 SMF 엔티티에 송신하는 단계;
    상기 UPF 엔티티에 의해, 상기 SMF 엔티티로부터 L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵(an L3 address and L2 address map)을 포함하는 제1 업데이트 요청 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 업데이트 요청 메시지에 응답하여, 상기 UPF 엔티티에 의해, 어드레스 해결 프로토콜/인터넷 프로토콜 버전 6(ARP/IPv6) 이웃 캐시(neighbour cache)를 상기 L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵으로 업데이트하는 단계를 포함하고;
    상기 UPF 엔티티와 상기 최종 사용자 디바이스에서 종단되는 네트워크 사이의 상기 터널은 상기 UPF 엔티티를 향해 상기 SMF 엔티티에 의해 개시되며 이더넷 타입 프로토콜 데이터 단위(PDU) 세션과 연관되는 사용자 평면 설정 메시지에 의해 설정되고;
    상기 UPF 엔티티에서의 터널 설정은 액세스 네트워크(AN)에 대한 것인,
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최종 사용자 디바이스는 사용자 장비(UE) 또는 상기 UE 배후의 클라이언트인
    방법.
  3. 계층-2(L2) 어드레스의 획득 방법으로서,
    코어 네트워크 내의 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에 의해, 제1 최종 사용자 디바이스의 계층-3(L3) 어드레스 탐색 패킷을 인터셉트하는 단계;
    상기 UPF 엔티티에 의해, L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 학습하는 단계;
    상기 UPF 엔티티에 의해, 상기 L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 구축하는 단계;
    상기 UPF 엔티티에 의해 터널을 통하여, 상기 제1 최종 사용자 디바이스의 L3 어드레스를 전달하는 요청을 수신하는 단계;
    상기 UPF 엔티티에 의해, 상기 요청에서의 상기 L3 어드레스에 대응하는 L2 어드레스를 제공함으로써 응답하는 단계를 포함하는
    방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 요청은, 어드레스 해결 프로토콜(ARP) 요청, 또는 인터넷 제어 메시지 프로토콜 버전 6(ICMPV6) 이웃 간청(neighbour solicitation) 요청 중 적어도 하나를 포함하는
    방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 L3 어드레스는 인터넷 프로토콜(IP) 어드레스이고, 상기 L2 어드레스는 미디어 액세스 제어(MAC) 어드레스인
    방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 L3 어드레스 탐색 패킷은 동적 호스트 구성 프로토콜(DHCP) 패킷이거나, 또는 상기 L3 어드레스 탐색 패킷은 인터넷 프로토콜 버전 6(IPv6) SLAAC 패킷인
    방법.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요청은 제2 최종 사용자 디바이스로부터의 것이고, 상기 제1 최종 사용자 디바이스 및 상기 제2 최종 사용자 디바이스는 동일한 LAN 내에 있는,
    방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 L3 어드레스 탐색 패킷은 상기 제1 최종 사용자 디바이스와 서버 사이의 패킷이고, 상기 제1 최종 사용자 디바이스는 사용자 장비(UE) 또는 상기 UE 배후의 클라이언트인
    방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 기재된 방법을 수행하도록 구성되는 사용자 평면 기능 엔티티.
  10. 제3항 내지 제6항 및 제8항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하도록 구성되는 사용자 평면 기능 엔티티.
  11. 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티에서 최종 사용자 디바이스에 대한 터널에서 확인되는 계층-2(L2) 어드레스를 획득하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은 상기 UPF 엔티티 및 세션 관리 기능(SMF) 엔티티를 포함하고,
    상기 SMF 엔티티는, 상기 UPF 엔티티에 의해 상기 터널에서 검출되는 임의의 소스 L2 어드레스를 통지하기 위한 요청을 상기 UPF 엔티티에 송신하도록 구성되고;
    상기 UPF 엔티티는, 상기 SMF 엔티티로부터 상기 요청을 수신하고; 상기 터널에서 새로운 소스 L2 어드레스를 가진 L2 패킷을 검출하고; 상기 터널에서 검출된 상기 새로운 소스 L2 어드레스를 상기 SMF 엔티티에 송신하도록 구성되고;
    상기 UPF 엔티티와 상기 최종 사용자 디바이스에서 종단되는 네트워크 사이의 상기 터널은 상기 UPF 엔티티를 향해 상기 SMF 엔티티에 의해 개시되며 이더넷 타입 프로토콜 데이터 단위(PDU) 세션과 연관되는 사용자 평면 설정 메시지에 의해 설정되고;
    상기 UPF 엔티티에서의 터널 설정은 액세스 네트워크(AN)에 대한 것이고;
    상기 SMF 엔티티는 또한 상기 UPF 엔티티로 L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 포함하는 제1 업데이트 요청 메시지를 송신하도록 구성되고;
    상기 UPF 엔티티는, 또한 상기 SMF 엔티티로부터 상기 제1 업데이트 요청 메시지를 수신하고, 상기 제1 업데이트 요청 메시지에 응답하여 ARP/IPv6 이웃 캐시를 상기 L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵으로 업데이트하도록 구성되는,
    시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 최종 사용자 디바이스는 사용자 장비(UE) 또는 상기 UE 배후의 클라이언트인
    시스템.
  13. 계층-2(L2) 어드레스의 획득 시스템으로서,
    상기 시스템은, 코어 네트워크 내의 사용자 평면 기능(UPF) 엔티티, 및 제1 최종 사용자 디바이스를 포함하고, 상기 제1 최종 사용자 디바이스는 사용자 장비, 또는 클라이언트이고;
    상기 UPF 엔티티는, 상기 제1 최종 사용자 디바이스의 계층-3(L3) 어드레스 탐색 패킷을 인터셉트하고; L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 학습하고; 상기 L3 어드레스 및 L2 어드레스 맵을 구축하고; 터널을 통하여 상기 제1 최종 사용자 디바이스의 L3 어드레스를 전달하는 요청을 수신하고; 상기 요청에서의 상기 L3 어드레스에 대응하는 L2 어드레스를 제공함으로써 응답하도록 구성되는,
    시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 요청은, 어드레스 해결 프로토콜(ARP) 요청, 또는 인터넷 제어 메시지 프로토콜 버전 6(ICMPV6) 이웃 간청 요청 중 적어도 하나를 포함하는
    시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 L3 어드레스는 인터넷 프로토콜(IP) 어드레스이고, 상기 L2 어드레스는 미디어 액세스 제어(MAC) 어드레스인
    시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 L3 어드레스 탐색 패킷은 동적 호스트 구성 프로토콜(DHCP) 패킷이거나, 또는 상기 L3 어드레스 탐색 패킷은 인터넷 프로토콜 버전 6(IPv6) SLAAC 패킷인
    시스템.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요청은 제2 최종 사용자 디바이스로부터의 것이고, 상기 제1 최종 사용자 디바이스 및 상기 제2 최종 사용자 디바이스는 동일한 LAN 내에 있는,
    시스템.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 L3 어드레스 탐색 패킷은 상기 제1 최종 사용자 디바이스와 서버 사이의 패킷이고, 상기 제1 최종 사용자 디바이스는 사용자 장비(UE) 또는 상기 UE 배후의 클라이언트인
    시스템.
  19. 컴퓨터로 하여금 제1항 또는 제2항에 기재된 계층-2(L2) 어드레스의 획득 방법을 수행하게 하는, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 프로그램.
  20. 컴퓨터로 하여금 제3항 내지 제6항 및 제8항 중 어느 한 항에 기재된 계층-2(L2) 어드레스의 획득 방법을 수행하게 하는, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 프로그램.
  21. 삭제
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