KR102326521B1 - Mec 플랫폼, 그것을 갖는 디지털 트윈 서비스 시스템 및 그것의 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템의 동작 방법은, 디지털 트윈 실행기에서 MEC(multi-access or mobile edge computing) 서비스 모듈의 공간정보를 이용하여 가상 공간망을 생성하는 단계, 상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 가상 공간망을 가상 공간망 관리기로 전송하는 단계, 상기 디지털 트윈 실행기에서 단말의 위치 정보를 이용하여 단말 트윈 모델을 생성하는 단계, 상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 단말 트윈 모델을 트윈 모델 관리기에 전송하는 단계, 및 상기 트윈 모델 관리기에서 상기 위치 정보를 이용하여 상기 단말 트윈 모델의 상태 정보를 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 MEC 플랫폼(Platform), 그것을 갖는 디지털 트윈 서비스 시스템 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 5G 이동 통신 환경의 MEC(multi-access or mobile edge computing) 플랫폼 상에서 운용될 MEC 응용 개발에 있어서, MEC 응용은 서비스를 제공하는 단말 및 통신망의 정보를 획득할 필요가 있다. 왜냐하면 특정 단말에게 보다 나은 품질의 서비스를 제공할 수도 있고, 통신망의 상태에 따라 요구 대역폭이 작은 서비스 모듈(예, 저화질의 영상)를 제공하는 등의 전략을 실행할 수 있기 때문이다. ETSI(European Telecommunications Standards Institute) MEC 표준에서는 MEC 응용이 MEC 플랫폼으로부터 정보를 획득할 수 있는 방법으로써 4가지 서비스 규격을 표준화하였으며, 이는 Radio Network Information(무선 접속 정보), API(Application Programming Interface), Location(단말 위치) API, User Equipment Identity(가입자 정보) API, Bandwidth Management(대역폭 관리 정보) API이다. 하지만 서비스는 MEC 응용의 실행 중 요청에 대한 결과를 응답하는 REST API 방식으로 되어 있어, MEC 응용 개발이 복잡해지는 문제가 있다. 예를 들어 서로 다른 두 단말의 위치가 일정 범위 이내로 접근했을 때 각각의 단말에 상대방의 정보를 알려주는 MEC 응용을 개발하고자 할 때, 현재의 방식으로는 MEC 응용이 MEC 플랫폼의 Location API를 통해 두 단말의 위치 정보를 각각 획득하고, 거리를 계산하고, 일정 범위 이내로 접근했는지 판단하는 과정을 주기적으로 실행하도록 해야 한다. 또한 같은 단말의 위치 정보를 서로 다른 MEC 응용에서 사용하고자 하는 경우, 같은 단말의 위치 정보를 MEC 응용별로 획득하고 관리해야 해서 MEC 플랫폼 자원의 비효율성을 초래하는 문제가 있다. 따라서 MEC 응용 개발과 자원 활용의 효율성을 높이는 방법이 필요하다.
Jiangfeng Chengab 외 2명, "Industrial IoT in 5G environment towards smart manufacturing", Journal of Industrial Information Integration Volume 10, June 2018, Pages 10-19.
Baotong chen, 외 5 명, "Edge Computing in IoT-Based Manufacturing", IEEE Communications Magazine, September 2018.
본 발명의 목적은 단말의 위치 및 단말 간 관계 정보에 기반한 MEC 응용 개발을 용이하게 하는 5G 이동통신 환경의 구성 요소인 MEC 플랫폼 상에 디지털 트윈 서비스를 구현하는 디지털 트윈 서비스 시스템 및 그것의 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템의 동작 방법은, 디지털 트윈 실행기에서 MEC(multi-access or mobile edge computing) 서비스 모듈의 공간정보를 이용하여 가상 공간망을 생성하는 단계; 상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 가상 공간망을 가상 공간망 관리기로 전송하는 단계; 상기 디지털 트윈 실행기에서 단말의 위치 정보를 이용하여 단말 트윈 모델을 생성하는 단계; 상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 단말 트윈 모델을 트윈 모델 관리기에 전송하는 단계; 및 상기 트윈 모델 관리기에서 상기 위치 정보를 이용하여 상기 단말 트윈 모델의 상태 정보를 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 디지털 트윈 실행기에서 서비스가 개시될 때 상기 MEC 서비스 모듈로부터 주기적으로 상기 공간정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 단말이 무선망 가입 혹은 접속할 때, 상기 MEC 서비스 모듈은 상기 단말 위치 정보를 상기 디지털 트윈 실행기로 전송하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 단말이 무선망에서 이탈할 때, 상기 MEC 서비스 모듈은 상기 단말의 위치 정보를 상기 디지털 트윈 실행기로 전송하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 단말의 접속 정보를 반영하여 상기 단말의 위치 정보를 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 갱신된 위치 정보를 상기 트윈 모델 관리기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 트윈 모델 관리기에서 상기 갱신된 위치 정보를 근거로 하여 상기 단말 트윈 모델을 비활성 상태로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 단말이 무선망에서 탈퇴할 때, 상기 MEC 서비스 모듈에서 상기 단말의 위치 정보를 상기 디지털 트윈 실행기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 단말이 상기 무선망에서 탈퇴할 때, 상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 단말의 위치 정보를 근거로 상기 단말 트윈 모델을 삭제 요청을 트윈 모델 관리기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 MEC 서비스 모듈은 Location API(application programming interface)를 통해 상기 단말의 위치 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템은: 복수의 단말들; 상기 복수의 단말들이 연결된 무선망; 및 상기 무선망에 연결된 MEC(multi-access or mobile edge computing) 플랫폼을 포함하고, 상기 MEC 플랫폼은, MEC 서비스 모듈, 디지털 트윈 서비스 모듈, 및 복수의 MEC 응용들을 포함하고, 상기 디지털 트윈 서비스 모듈은, 클래스 객체의 인스턴스를 관리하고, 상기 클래스 객체로써의 트윈 모델의 인스턴스 여부에 따라 활성 모드 및 비활성 모드로 구분하고, 상기 무선망 내에서 실제 영역의 단말의 활성화 상태에 따라 클래스 객체의 인스턴스를 실행하거나 종료하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 MEC 응용들의 각각은 상기 MEC 서비스 모듈과 상기 디지털 트윈 서비스 모듈로부터 MEC 서비스 실행을 위한 정보를 요청하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 MEC 플랫폼은 상기 무선망의 통신 장비로부터 MEC 서비스 제공을 위한 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 디지털 트윈 서비스 모듈은 상기 무선망 및 단말의 정보를 MEC 서비스 모듈로부터 획득하고, 대응하는 MEC 응용으로 트윈 모델의 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 디지털 트윈 서비스 모듈은, 설정된 주기에 따라 상기 MEC 서비스 모듈로부터 공간 정보를 수집하는 무선망 정보 수집기; 상기 MEC 플랫폼이 관리하는 실제 영역의 상기 무선망에 대한 공간 정보 자료 구조를 관리하는 가상 공간망 관리기; 상기 무선망에 접속한 단말에 대한 정보를 생성하는 트윈 모델 관리기; 서로 다른 트윈 모델의 정보 간의 관계 정보를 관리하는 관계정보 관리기; 및 상기 관계 정보를 주기적으로 계산하거나 갱신하는 디지털 트윈 실행기를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 디지털 트윈 실행기는, 상기 MEC 서비스 모듈의 공간정보를 이용하여 가상 공간망을 생성하고, 상기 가상 공간망을 상기 가상 공간망 관리기로 전송하고, 상기 단말의 위치 정보를 이용하여 단말 트윈 모델을 생성하고, 및 상기 단말 트윈 모델을 트윈 모델 관리기에 전송하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 트윈 모델 관리기는 상기 위치 정보를 이용하여 상기 단말 트윈 모델의 상태 정보를 갱신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템의 MEC 플랫폼은: 적어도 하나의 프로세서; 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행되는 적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 인스트럭션은, 디지털 트윈 실행기에서 MEC(multi-access or mobile edge computing) 서비스 모듈의 공간정보를 이용하여 가상 공간망을 생성하고; 상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 가상 공간망을 가상 공간망 관리기로 전송하고; 상기 디지털 트윈 실행기에서 단말의 위치 정보를 이용하여 단말 트윈 모델을 생성하고; 상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 단말 트윈 모델을 트윈 모델 관리기에 전송하고; 및 상기 트윈 모델 관리기에서 상기 위치 정보를 이용하여 상기 단말 트윈 모델의 상태 정보를 갱신하도록 상기 적어도 하나의 프로세서에서 실행되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 MEC 플랫폼은, MEC 서비스 모듈, 디지털 트윈 서비스 모듈, 및 복수의 MEC 응용들을 포함하고, 상기 MEC 서비스 모듈은 주기적으로 무선망에 연결된 단말로부터 위치 정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 디지털 트윈 서비스 모듈은 디지털 트윈 실행기, 트윈 모델 관리기, 및 가상 공간망 관리기를 포함하고, 상기 트윈 모델 관리기는 상기 디지털 트윈 실행기로부터 상기 단말의 위치 정보를 수신하고, 상기 위치 정보에 근거로 하여 상기 트윈 모델의 상태를 전환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템 및 그것의 동작 방법은 5G 이동통신 환경의 구성 요소인 MEC 플랫폼 상에 디지털 트윈 서비스를 구현함으로써 단말의 위치 및 단말 간 관계 정보에 기반한 MEC 응용의 개발 시 서비스를 위해 필요한 정보를 획득하는 방법을 단순화하고, MEC 플랫폼에서는 중복되는 정보 저장 및 연산을 위한 자원 소모를 줄일 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 MEC 플랫폼이 관리하는 이동통신 망 내의 실제 영역을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 디지털 트윈 서비스를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템(10)을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 모듈(120)을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템(10)의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 MEC 플랫폼(1000)을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 1은 MEC 플랫폼이 관리하는 이동통신 망 내의 실제 영역을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 디지털 트윈 서비스를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템(10)을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 모듈(120)을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템(10)의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 MEC 플랫폼(1000)을 예시적으로 보여주는 도면이다.
아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 혹은 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 혹은 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 혹은 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것들의 존재 혹은 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
일반적인 4G LTE 이동 통신 환경에서는 스마트폰이 유일한 이동통신 단말이었으나, 전세계적으로 상용화를 앞둔 5G 이동통신 환경에서는 스마트폰 뿐만 아니라 커넥티드카, 의료 기기, 로봇, 드론, 각종 검침 센서 등 다양한 형태의 단말이 이동통신 망에 접속하게 된다. 이러한 환경에서는 단말의 종류, 서비스의 특성 및 요구 품질에 따라 세가지 서비스 시나리오가 가능하다. 세가지 서비스 시나리오는 기존 스마트폰에서 사용하던 멀티미디어 서비스를 보다 향상된 데이터 전송 속도를 기반으로 고품질의 서비스를 제공하는 eMBB(enhanced Mobile Broadband), 다수의 MTC(Machine Type Communication) 단말들을 지원하는 mMTC(massive MTC), 그리고 산업용 자동화, 의료용 로봇 제어, 자율 주행, 증강 현실 등 서비스 도중 통신 지연이나 오류 발생 시 인간의 생명이나 재산 피해 등 치명적인 손실이 야기될 수 있는 시나리오를 지원할 수 있도록 고신뢰/초저지연 통신을 지원하는 URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communication)이다.
시나리오 중 URLLC의 경우 단말과 서비스 간의 네트워크 지연이 발생할 경우 문제가 되는데, 기존의 이동통신 망 구조에서는 단말의 서비스 요청이 통신사의 기지국과 코어 네트워크를 거쳐 인터넷으로 전달되고, 인터넷에 있는 서비스 클라우드를 통해 처리된 결과가 다시 통신사의 망을 거쳐 단말로 돌아오므로 일정 수준의 지연을 피할 수 없다. 이에 대응하여 유럽 통신 표준 협회(European Telecommunication Standards Institute; ETSI)에서는 코어 네트워크에서의 서비스 지연 및 병목 현상 해결을 위해 멀티 액세스 (혹은 모바일) 에지 컴퓨팅(Multi-access or Mobile Edge Computing; 이하 MEC) 기술에 대한 표준(이하 ETSI MEC표준)을 개발하고 있다. ETSI MEC 표준에서 정의하는 MEC 플랫폼은 유선 코어 네트워크 및 인터넷 상에 존재하는 클라우드의 서비스 및 콘텐츠를 5G 이동통신 단말과 근접한 위치(기지국, 집중국, 교환국 등 이동 통신사 정책에 따라 배치 위치가 다름)에 배치한 작은 데이터 센터를 의미한다. 5G 이동통신 단말(ex. CCTV)이 사용하는 서비스 모듈(예. 비전 인식)는 MEC 플랫폼에 MEC 응용 형태로 배치되고, MEC 플랫폼은 가입자 단말의 정보, 위치, 망 상태 등 하나의 MEC 플랫폼 관할하는 영역 내에 관련된 정보를 MEC 서비스 형태로 제공한다.
최근 산업 분야에서는 실세계의 디지털화를 위한 다양한 기술들이 제시되고 있는데, 대표적인 기술 중 하나가 디지털 트윈(Digital Twin)이다. 디지털 트윈은 현실 세계에 존재하는 물리적인 사물과 실시간 동기화 되어 동작하는 가상 세계의 소프트웨어 모델을 지칭한다. 디지털 트윈을 통해 원격에 있는 사물의 현재 상태 의 파악이 가능하고, 이를 통해 주변 변화에 대응하거나 향후 운영을 위한 개선 및 가치 향상을 이룰 수 있을 것으로 예상하고 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템 및 그것의 동작 방법은 5G 이동 통신 환경의 MEC 플랫폼 상에 디지털 트윈 개념을 도입한 디지털 트윈 서비스를 배치하고, 하나의 MEC 플랫폼이 관리하는 실제 영역에 대응되는 가상의 공간을 생성하고, 실제 영역에 존재하는 5G 단말에 대응하는 소프트웨어 모델을 가상 공간에 생성 및 관리할 수 있다. 여기서 디지털 트윈 서비스는 MEC 플랫폼에서 제공하는 Location API를 통해 관리 대상 5G 단말의 실제 위치 정보와 소프트웨어 모델(트윈 모델)의 가상 공간 상에서의 위치 정보를 실시간 동기화하고, 서로 다른 복수개의 단말간의 관계에 따른 부가 정보를 갱신하여, 이를 다양한 MEC 응용에서 사용하도록 API를 제공할 수 있다. 이를 통해 MEC 응용은 서비스를 위해 필요한 정보를 획득하는 방법을 단순화할 수 있고, MEC 플랫폼에서는 중복되는 정보 저장 및 연산을 위한 자원 소모를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템의 동작 방법은, 하나의 MEC 플랫폼이 관리하는 실제 영역에 대응되는 가상의 공간을 생성하는 단계, 실제 영역에 가입자 단말이 최초 진입하였을 때 MEC 플랫폼의 UE Identity API를 통해 해당 가입자 단말의 트윈 모델을 생성하는 단계, MEC 플랫폼의 Location API를 통해 가입자 단말의 위치 정보를 획득하여 트윈 모델의 위치 정보에 입력하는 단계, 가입자 단말의 위치 정보를 주기적으로 획득하여 트윈 모델의 위치 정보를 갱신하는 단계, 가입자 단말이 MEC 플랫폼이 관리하는 실제 영역에 이탈 및 재진입 함에 따라 해당 가입자 단말의 트윈 모델의 정보를 활성 및 비활성 상태로 관리하는 단계, 가입자 모델과 관련된 다른 트윈 모델간의 관계 정보를 정의하는 단계, 정의된 트윈 모델간 관계를 갱신하기 위한 정보를 주기적으로 획득하여 관계 정보를 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 MEC 플랫폼이 관리하는 이동통신 망 내의 실제 영역을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 5G 이동 통신 환경에서 MEC 플랫폼이 관리하는 실제 영역은 지표면 혹은 지하에서 공중에 이르기까지 3차원 공간으로 구성될 수 있다.
MEC 플랫폼의 디지털 트윈 서비스에서는 이와 일치하는 크기의 공간을 생성하며, 구체적으로는 공간의 시작점(xs, ys, zs)와 끝점(xe, ye, ze)를 입력하는 것이다. 각 지점의 포맷은 MEC 플랫폼의 Location API의 응답인 LocationInfo의 형태(위도, 경도, 고도)를 사용할 수 있다.
도 1에 도시된 서비스 구성에 대한 하나의 실시 예이며, MEC 플랫폼이 배치되는 지점은 기지국뿐 아니라, 이동 통신사의 정책에 따라 집중국이나 교환국일 수도 있다. 또한, 실제 영역의 모양 역시 육각 기둥뿐 아니라 원기둥이나 다른 다각형의 형태로 표현될 수 있다.
도 2는 디지털 트윈 서비스를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 디지털 트윈 서비스는 클래스 객체의 인스턴스를 관리하는 프로세스로 구현될 수 있다. 트윈 모델은 실제 영역에 존재하는 단말의 정보를 가지는 클래스 객체로서 인스턴스화 여부에 따라 활성 모드와 비활성 모드로 구분될 수 있다. 디지털 트윈 서비스는 실제 영역의 단말의 활성화 상태에 따라 클래스 객체의 인스턴스를 실행하거나 종료할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템(10)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 디지털 트윈 서비스 시스템(10)은 MEC 플랫폼(100), 무선망(200) 및 복수의 단말들(301, 302, ?? , 30m; m은 2 이상의 정수)할 수 있다.
MEC 플랫폼(100)은 MEC 서비스 모듈(110), 디지털 트윈 서비스 모듈(120), 및 복수의 MEC 응용들(131, 132, ?? , 13n, n은 2 이상의 정수)를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 디지털 트윈 서비스 시스템(10)의 서비스 환경은 ETSI 표준에서 정의한 서비스를 제공하는 MEC 서비스, 디지털 트윈 서비스, MEC 응용으로 이루어진 MEC 플랫폼(100), 무선망(200), 무선망(200) 내의 단말들(301, 301, ?? , 30m)으로 구성될 수 있다.
디지털 트윈 서비스 모듈(120)은 MEC 응용과 마찬가지로 무선망(200) 및 단말의 정보를 MEC 서비스로부터 획득함과 동시에, MEC 서비스 모듈(130)와 마찬가지로 MEC 응용에 트윈 모델의 정보를 제공할 수 있다.
복수의 MEC 응용들(131 ~ 13n)의 각각은 MEC 서비스의 응용의 실행을 위한 정보를 MEC 서비스 모듈(110)와 디지털 트윈 서비스 모듈(120)로부터 요청할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 MEC 플랫폼(100)은 무선망(200)의 통신장비로부터 MEC 서비스 제공을 위한 정보를 획득하여 서비스할 수 있다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 모듈(120)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 디지털 트윈 서비스 모듈(120)은 서비스 제공기(121), 가상 공간망 관리기(122), 트윈 모델 관리기(123), 관계 정보 관리기(124), 디지털 트윈 실행기(125), 및 무선망 정보 수집기(126)를 포함할 수 있다.
서비스 제공기(121)는 MEC 응용의 요청을 처리할 수 있는 API를 제공할 수 있다.
가상 공간망 관리기(122)는 MEC 플랫폼(100)이 관리하는 실제 영역의 무선망에 대한 공간정보(Spatial Information) 자료 구조를 관리할 수 있다.
트윈 모델 관리기(123)는 무선망(200)에 접속한 단말에 대한 정보를 생성하고, 무선망 정보 수집기(126)로부터 획득된 단말의 정보를 갱신 및 관리할 수 있다. 여기서 단말의 정보는 단말의 식별자 정보, 접속 상태 및 위치 정보 등 MEC 서비스를 통해 얻을 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 단말의 정보는 가상 공간망의 공간정보에 연결되어 저장될 수 있다.
관계 정보 관리기(124)는 서로 다른 트윈 모델의 정보 간의 관계를 관리자가 추가로 정의하여 관리할 수 있다. 관계 정보 관리에 정의한 관계 정보는 디지털 트윈 실행기(125)에 의해 주기적으로 계산 및 갱신될 수 있다.
디지털 트윈 실행기(125)는 전체 서비스를 진행하는 메인 프로그램을 포함할 수 있다.
무선망 정보 수집기(126)는 설정된 주기에 따라 MEC 서비스 API를 주기적으로 실행하여, MEC 플랫폼(100)으로부터 정보를 수집할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템(10)의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 디지털 트윈 서비스 시스템(10)의 동작 방법은 다음과 같이 같다.
디지털 트윈 서비스가 개시되면, 디지털 트윈 실행기(125)는 MEC 서비스로부터 공간정보를 획득하고, 가상 공간망을 생성할 수 있다. 가상 공간망 형성이 완료되면, 디지털 트윈 실행기(125)는 MEC 서비스(110)를 통해 주기적으로 망 정보를 획득하고, 이를 가상 공간망 관리기(122에 전달하여 동기화할 수 있다.
단말이 서비스에 가입 및 접속하면, 디지털 트윈 실행기(125)는 단말의 정보를 획득하고, 이를 이용해 트윈 모델을 생성 및 활성 상태로 전환할 수 있다.
트윈 모델 관리기(123)는 트윈 모델을 가상 공간망에 배치하기 위해 망 공간 정보를 요청할 수 있다. 가상 공간망 관리기(122)는 공간 정보를 전달할 수 있다.
이후에 트윈 모델 관리기(123)는 단말의 실제 위치 정보를 통해 트윈 모델의 정보를 갱신할 수 있다. 단말이 무선망을 이탈하면, 디지털 트윈 서비스 모듈(120)은 단말의 접속 정보를 반영하여 최종 위치를 갱신하고, 트윈 모델 관리기(123)는 트윈 모델의 상태를 비활성 상태로 전환할 수 있다.
단말이 추후에 재접속 할 경우, 트윈 모델은 활성 상태로 전환되고, 모델의 정보가 동기화될 수 있다. 단말이 서비스를 탈퇴하면, 단말의 위치 정보를 전달한 후 트윈 모델의 정보 및 가상 공간망에서의 정보가 삭제될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 MEC 플랫폼(1000)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, MEC 플랫폼(1000)은 적어도 하나의 프로세서(1100), 네트워크 인터페이스(1200), 메모리(1300), 디스플레이(1400), 및 입출력 장치(1500)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 도 1 내지 도 5을 통하여 적어도 하나의 장치를 포함하거나, 도 1 내지 도 5을 통하여 전술한 적어도 하나의 방법으로 구현될 수 있다.
프로세서(1100)는, 상술된 바와 같이, 단말의 위치 및 단말 간 관계 정보에 기반한 MEC 응용 개발을 용이하게 하는 5G 이동통신 환경의 구성 요소인 MEC 플랫폼 상에 디지털 트윈 서비스를 구현하고, 5G 이동통신 환경의 구성 요소인 MEC 플랫폼 상에 디지털 트윈 서비스를 구현함으로써 단말의 위치 및 단말 간 관계 정보에 기반한 MEC 응용의 개발 시 서비스를 위해 필요한 정보를 획득하는 방법을 단순화하고, MEC 플랫폼에서는 중복되는 정보 저장 및 연산을 위한 자원 소모를 줄일 수 있다.
프로세서(1100)는 프로그램을 실행하고, 전자 시스템을 제어할 수 있다. 전자 시스템은 입출력 장치(1500)를 통하여 외부 장치(예를 들어, 퍼스널 컴퓨터 혹은 네트워크)에 연결되고, 데이터를 교환할 수 있다. 전자 시스템은 이동 전화, 스마트 폰, PDA, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 등 모바일 장치, 퍼스널 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 넷북 등 컴퓨팅 장치, 혹은 텔레비전, 스마트 텔레비전, 게이트 제어를 위한 보안 장치 등 전자 제품 등 다양한 전자 시스템들을 포함할 수 있다.
네트워크 인터페이스(1200)는 외부의 네트워크와 다양한 유/무선 방식에 의해 통신을 수행하도록 구현될 수 있다.
메모리(1300)는 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어(instruction)를 포함할 수 있다. 프로세서(1100)는 메모리(1300)에 저장된 명령어가 프로세서(1100)에서 실행됨에 따라 앞서 언급된 동작들을 수행할 수 있다. 메모리(1300)는 휘 발성 메모리 혹은 비휘발성 메모리일 수 있다.
메모리(1300)는 사용자의 데이터를 저장하도록 저장 장치를 포함할 수 있다. 저장 장치는 eMMC(embedded multimedia card), SSD(solid state drive), UFS(universal flash storage) 등 일 수 있다. 저장 장치는 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다. 비휘발성 메모리 장치는, 낸드 플래시 메모리(NAND Flash Memory), 수직형 낸드 플래시 메모리(Vertical NAND; VNAND), 노아 플래시 메모리(NOR Flash Memory), 저항성 램(Resistive Random Access Memory: RRAM), 상변화 메모리(Phase-Change Memory: PRAM), 자기저항 메모리(Magnetoresistive Random Access Memory: MRAM), 강유전체 메모리(Ferroelectric Random Access Memory: FRAM), 스핀주입 자화반전 메모리(Spin Transfer Torque Random Access Memory: STT-RAM) 등이 될 수 있다.
이상에서 설명된 실시 예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/혹은 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(Arithmetic Logic Unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(Field Programmable Gate Array), PLU(Programmable Logic Unit), 마이크로프로세서, 혹은 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 혹은 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.
또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소 (processing element) 및/혹은 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치 는 복수의 프로세서 혹은 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 혹은 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 혹은 결합적으로 (collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/혹은 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 혹은 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 혹은 장치, 혹은 전송되는 신호파(signal wave)에 영구적으로, 혹은 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매 체에 저장될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 서비스 시스템의 MEC 플랫폼(1000)은, 적어도 하나의 프로세서(1100) 및 적어도 하나의 프로세서(1100)에 의해 실행되는 적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리(1300)를 포함하고, 적어도 하나의 인스트럭션은, 디지털 트윈 실행기에서 MEC(multi-access or mobile edge computing) 서비스 모듈의 공간정보를 이용하여 가상 공간망을 생성하고, 디지털 트윈 실행기에서 가상 공간망을 가상 공간망 관리기로 전송하고, 디지털 트윈 실행기에서 단말의 위치 정보를 이용하여 단말 트윈 모델을 생성하고, 디지털 트윈 실행기에서 단말 트윈 모델을 트윈 모델 관리기에 전송하고, 및 트윈 모델 관리기에서 상기 위치 정보를 이용하여 단말 트윈 모델의 상태 정보를 갱신하도록 적어도 하나의 프로세서(1100)에서 실행될 수 있다.
실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 혹은 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체 (magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명의 구성에 따르면 5G 이동통신 환경의 구성 요소인 MEC 플랫폼 상에 디지털 트윈 서비스를 구현함으로써 단말의 위치 및 단말 간 관계 정보에 기반한 MEC 응용의 개발 시 서비스를 위해 필요한 정보를 획득하는 방법을 단순화할 수 있고, MEC 플랫폼에서는 중복되는 정보 저장 및 연산을 위한 자원 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.
10: 디지털 트윈 서비스 시스템
100: MEC 플랫폼
110: MEC 서비스 모듈
120: 디지털 트윈 서비스 모듈
131, 132, 13n: MEC 응용
200: 무선망
301, 302, 30m: 단말
100: MEC 플랫폼
110: MEC 서비스 모듈
120: 디지털 트윈 서비스 모듈
131, 132, 13n: MEC 응용
200: 무선망
301, 302, 30m: 단말
Claims (20)
- 무선망에 연결된 MEC(multi-access or mobile edge computing) 플랫폼을 포함하는 디지털 트윈 서비스 시스템의 동작 방법에 있어서,
디지털 트윈 실행기에서 MEC 서비스 모듈의 공간정보를 이용하여 가상 공간망을 생성하는 단계;
상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 가상 공간망을 가상 공간망 관리기로 전송하는 단계;
상기 디지털 트윈 실행기에서 단말의 위치 정보를 이용하여 단말 트윈 모델을 생성하는 단계;
상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 단말 트윈 모델을 트윈 모델 관리기에 전송하는 단계; 및
상기 트윈 모델 관리기에서 상기 위치 정보를 이용하여 상기 단말 트윈 모델의 상태 정보를 갱신하는 단계를 포함하고,
상기 가상 공간망은
상기 MEC 플랫폼에서 디지털 트윈 서비스를 제공하기 위해 관리하는 무선망의 실제 영역에 상응하고,
상기 단말의 위치 정보는 상기 가상 공간망에 대한 공간정보에 연결되어 저장되고,
상기 갱신하는 단계는
상기 단말의 위치 정보와 상기 공간 정보를 이용하여 상기 단말의 실제 위치가 상기 무선망의 실제 영역에 이탈 및 재진입 함에 따라 상기 트윈 모델의 상태 정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 디지털 트윈 실행기에서 서비스가 개시될 때 상기 MEC 서비스 모듈로부터 주기적으로 상기 공간정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 단말이 무선망 가입 혹은 접속할 때, 상기 MEC 서비스 모듈은 상기 단말의 위치 정보를 상기 디지털 트윈 실행기로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 갱신된 위치 정보를 상기 트윈 모델 관리기로 전송하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 트윈 모델 관리기에서 상기 갱신된 위치 정보를 근거로 하여 상기 단말 트윈 모델을 비활성 상태로 전환하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 단말이 무선망에서 탈퇴할 때, 상기 MEC 서비스 모듈에서 상기 단말의 위치 정보를 상기 디지털 트윈 실행기로 전송하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 단말이 상기 무선망에서 탈퇴할 때, 상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 단말의 위치 정보를 근거로 상기 단말 트윈 모델을 삭제 요청을 트윈 모델 관리기로 전송하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 MEC 서비스 모듈은 Location API(application programming interface)를 통해 상기 단말의 위치 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 방법. - 디지털 트윈 서비스 시스템에 있어서:
복수의 단말들;
상기 복수의 단말들이 연결된 무선망; 및
상기 무선망에 연결된 MEC(multi-access or mobile edge computing) 플랫폼을 포함하고,
상기 MEC 플랫폼은, MEC 서비스 모듈, 디지털 트윈 서비스 모듈, 및 복수의 MEC 응용들을 포함하고,
상기 디지털 트윈 서비스 모듈은, 클래스 객체의 인스턴스를 관리하고, 상기 클래스 객체로써의 트윈 모델의 인스턴스 여부에 따라 활성 모드 및 비활성 모드로 구분하고, 상기 무선망 내에서 실제 영역의 단말의 활성화 상태에 따라 클래스 객체의 인스턴스를 실행하거나 종료하고,
상기 디지털 트윈 서비스 모듈은,
설정된 주기에 따라 상기 MEC 서비스 모듈로부터 공간 정보를 수집하는 무선망 정보 수집기;
상기 MEC 플랫폼이 관리하는 실제 영역의 상기 무선망에 대한 공간 정보 자료 구조를 관리하는 가상 공간망 관리기;
상기 무선망에 접속한 단말에 대한 정보를 생성하는 트윈 모델 관리기;
서로 다른 트윈 모델의 정보 간의 관계 정보를 관리하는 관계정보 관리기; 및
상기 관계 정보를 주기적으로 계산하거나 갱신하는 디지털 트윈 실행기를 포함하고,
상기 디지털 트윈 실행기는,
상기 MEC 서비스 모듈의 공간정보를 이용하여 가상 공간망을 생성하고,
상기 가상 공간망을 상기 가상 공간망 관리기로 전송하고,
상기 단말의 위치 정보를 이용하여 단말 트윈 모델을 생성하고,
상기 단말 트윈 모델을 트윈 모델 관리기에 전송하고,
상기 가상 공간망은
상기 MEC 플랫폼에서 디지털 트윈 서비스를 제공하기 위해 관리하는 무선망의 실제 영역에 상응하고,
상기 단말의 위치 정보는 상기 가상 공간망에 대한 공간정보에 연결되어 저장되고,
상기 트윈 모델 관리기는
상기 단말의 위치 정보와 상기 공간 정보를 이용하여 상기 단말의 실제 위치가 상기 무선망의 실제 영역에 이탈 및 재진입 함에 따라 상기 트윈 모델의 상태 정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 서비스 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 복수의 MEC 응용들의 각각은 상기 MEC 서비스 모듈과 상기 디지털 트윈 서비스 모듈로부터 MEC 서비스 실행을 위한 정보를 요청하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 서비스 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 MEC 플랫폼은 상기 무선망의 통신 장비로부터 MEC 서비스 제공을 위한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 서비스 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 디지털 트윈 서비스 모듈은 상기 무선망 및 단말의 정보를 MEC 서비스 모듈로부터 획득하고, 대응하는 MEC 응용으로 트윈 모델의 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 서비스 시스템. - 삭제
- 제 12 항에 있어서,
상기 디지털 트윈 실행기는,
상기 MEC 서비스 모듈의 공간정보를 이용하여 가상 공간망을 생성하고,
상기 가상 공간망을 상기 가상 공간망 관리기로 전송하고,
상기 단말의 위치 정보를 이용하여 단말 트윈 모델을 생성하고,
상기 단말 트윈 모델을 트윈 모델 관리기에 전송하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 서비스 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 트윈 모델 관리기는 상기 위치 정보를 이용하여 상기 단말 트윈 모델의 상태 정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 서비스 시스템. - 디지털 트윈 서비스 시스템의 MEC 플랫폼에 있어서:
적어도 하나의 프로세서; 및
상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행되는 적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리를 포함하고,
상기 적어도 하나의 인스트럭션은,
디지털 트윈 실행기에서 MEC(multi-access or mobile edge computing) 서비스 모듈의 공간정보를 이용하여 가상 공간망을 생성하고;
상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 가상 공간망을 가상 공간망 관리기로 전송하고;
상기 디지털 트윈 실행기에서 단말의 위치 정보를 이용하여 단말 트윈 모델을 생성하고;
상기 디지털 트윈 실행기에서 상기 단말 트윈 모델을 트윈 모델 관리기에 전송하고; 및
상기 트윈 모델 관리기에서 상기 위치 정보를 이용하여 상기 단말 트윈 모델의 상태 정보를 갱신하도록 상기 적어도 하나의 프로세서에서 실행되고,
상기 디지털 트윈 서비스 모듈은 디지털 트윈 실행기, 트윈 모델 관리기, 및 가상 공간망 관리기를 포함하고,
상기 트윈 모델 관리기는 상기 디지털 트윈 실행기로부터 상기 단말의 위치 정보를 수신하고, 상기 위치 정보에 근거로 하여 상기 트윈 모델의 상태를 갱신하고,
상기 가상 공간망은
상기 MEC 플랫폼에서 디지털 트윈 서비스를 제공하기 위해 관리하는 무선망의 실제 영역에 상응하고,
상기 단말의 위치 정보는 상기 가상 공간망에 대한 공간정보에 연결되어 저장되고,
상기 트윈 모델 관리기는
상기 단말의 위치 정보와 상기 공간 정보를 이용하여 상기 단말의 실제 위치가 상기 무선망의 실제 영역에 이탈 및 재진입 함에 따라 상기 트윈 모델의 상태 정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는 MEC 플랫폼. - 제 18 항에 있어서,
상기 MEC 플랫폼은, MEC 서비스 모듈, 디지털 트윈 서비스 모듈, 및 복수의 MEC 응용들을 포함하고,
상기 MEC 서비스 모듈은 주기적으로 무선망에 연결된 단말로부터 위치 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 MEC 플랫폼. - 삭제
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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