KR102334249B1 - 복수의 UPF 인스턴스들을 포함하는 UPF 노드가 QoS(Quality of Service) 모니터링을 수행하는 방법 및 상기 방법을 수행하는 UPF 노드 - Google Patents

복수의 UPF 인스턴스들을 포함하는 UPF 노드가 QoS(Quality of Service) 모니터링을 수행하는 방법 및 상기 방법을 수행하는 UPF 노드 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 UPF 인스턴스들을 포함하는 UPF 노드가 QoS 모니터링을 수행하는 방법은, 네트워크 기능 노드로부터 Nupf 인터페이스를 통해, 상기 UPF 노드에 포함된 상기 복수의 UPF 인스턴스들에 대한 상기 QoS 모니터링을 수행할 것을 요청받는 단계; 상기 요청에 따라, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링을 수행하는 단계; 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 저장하는 단계; 및 상기 요청에 대한 응답으로, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각은 상기 UPF 노드의 기능의 적어도 일부를 수행할 수 있다.

Description

복수의 UPF 인스턴스들을 포함하는 UPF 노드가 QoS(Quality of Service) 모니터링을 수행하는 방법 및 상기 방법을 수행하는 UPF 노드 {METHOD FOR PERFORMING QoS MONITORING BY UPF NODE INCLUDING PLURALITY OF UPF INSTANCES AND UPF NODE PERFORMING METHOD}
본 발명은 복수의 UPF 인스턴스들을 포함하는 UPF 노드가 QoS 모니터링을 수행하는 방법 및 상기 방법을 수행하는 UPF 노드에 관한 것이다.
LTE 통신시스템에서 통신서비스의 종류 및 전송 요구 속도 등이 다양해짐에 따라, LTE 주파수 증설 및 5G 통신시스템으로의 진화가 활발하게 진행되고 있다.
이와 같이 빠르게 진화되고 있는 5G 통신시스템은, 한정된 무선자원을 기반으로 최대한 많은 수의 단말을 수용하면서, eMBB (enhanced mobile broadband, 향상된 모바일 광대역)/mMTC(massive machine type communications, 대규모 기계형 통신)/URLLC(ultra-reliable and low latency communications, 고도의 신뢰도와 낮은 지연 시간 통신)의 시나리오를 지원하고 있다.
5G 통신시스템에서는, 단말, 기지국(액세스), 코어 및 서버를 End to End로 지원하기 위한 네트워크 구조를 정의하고 있으며, 기존 LTE(4G)에서 단일 노드(예: S-GW, P-GW 등)가 복합적으로 수행하던 제어 시그널링 및 데이터 송수신의 기능을 분리하여, 제어 시그널링 기능의 영역(또는 제어 영역)(Control Plane) 및 데이터 송수신 기능의 영역(또는 사용자 영역)(User Plane)을 구분한 네트워크 구조를 정의하고 있다.
이때, 제어 평면에는 다양한 노드들이 포함된다. 예컨대 단말의 무선구간 액세스를 제어하는 AMF(Access and Mobility Function), 단말 정보와 단말 별 가입서비스정보, 과금 등의 정책을 관리/제어하는 PCF(Policy Control Function), 단말 별로 데이터 서비스 이용을 위한 세션을 관리/제어하는 SMF(Session Management Function), 외부 망과의 정보 공유 기능을 담당하는 NEF(Network Exposure Function) 등을 예로 들 수 있다.
아울러, 사용자 평면에는 UPF와 같은 것들이 포함될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수의 UPF 인스턴스들을 포함하는 UPF 노드가 QoS 모니터링을 수행하는 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 UPF(User plane Function) 인스턴스들을 포함하는 UPF 노드가 QoS(Quality of Service) 모니터링을 수행하는 방법은, 네트워크 기능 노드로부터 Nupf 인터페이스를 통해, 상기 UPF 노드에 포함된 상기 복수의 UPF 인스턴스들에 대한 상기 QoS 모니터링을 수행할 것을 요청(request)받는 단계; 상기 요청에 따라, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링을 수행하는 단계; 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 저장하는 단계; 및 상기 요청에 대한 응답(response)으로, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각은 상기 UPF 노드의 기능의 적어도 일부를 수행할 수 있다.
상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각은 패킷 검출 규칙(Packet Detection Rule, PDR), 전달 행동 규칙(Forwarding Action Rule, FAR), QoS 시행 규칙(QoS Enforcement Rule, QER) 및 사용 보고 규칙(Usage Reporting Rule, URR) 중에서 적어도 하나를 처리할 수 있다.
상기 방법은, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 중에서 제1 PDU 세션을 처리하는 제1 UPF 인스턴스에 대한 QoS 모니터링을 수행하는 단계; 및 상기 제1 UPF 인스턴스에 대한 QoS 모니터링의 결과에 기초하여, 상기 제1 PDU 세션에 대한 처리를 제2 UPF 인스턴스로 인계하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 QoS 모니터링의 결과는 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각의 레이턴시(latency), 처리량(throughput) 및 지터(jitter) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 QoS 모니터링을 수행하는 UPF 노드는, 네트워크 기능 노드와 신호를 송수신하는 송수신기; 각각이 QoS 모니터링을 수행하는 복수의 UPF 인스턴스들; 상기 복수의 UPF 인스턴스들에 대한 정보를 저장하는 DB; 및 상기 송수신기 및 상기 복수의 UPF 인스턴스들을 제어하는 코어 컨트롤러를 포함하고, 상기 코어 컨트롤러는, 상기 송수신기를 제어하여, 상기 네트워크 기능 노드로부터 Nupf 인터페이스를 통해, 상기 복수의 UPF 인스턴스들에 대한 QoS 모니터링을 수행할 것을 요청받고, 상기 요청에 따라, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링을 수행하고, 상기 송수신기를 제어하여, 상기 요청에 대한 응답으로, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 전송하고, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각은 상기 UPF 노드의 기능의 적어도 일부를 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체는, 네트워크 기능 노드로부터 Nupf 인터페이스를 통해, UPF 노드에 포함되어 각각이 상기 UPF 노드의 기능의 적어도 일부를 수행하는 복수의 UPF 인스턴스들에 대한 QoS 모니터링을 수행할 것을 요청받는 단계; 상기 요청에 따라, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링을 수행하는 단계; 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 저장하는 단계; 및 상기 요청에 대한 응답(response)으로, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 전송하는 단계를 포함하는 QoS 모니터링을 수행하는 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램은, 네트워크 기능 노드로부터 Nupf 인터페이스를 통해, UPF 노드에 포함되어 각각이 상기 UPF 노드의 기능의 적어도 일부를 수행하는 복수의 UPF 인스턴스들에 대한 QoS 모니터링을 수행할 것을 요청받는 단계; 상기 요청에 따라, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링을 수행하는 단계; 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 저장하는 단계; 및 상기 요청에 대한 응답(response)으로, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 전송하는 단계를 포함하는 QoS 모니터링을 수행하는 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, UPF 인스턴스 단위로 QoS 모니터링을 수행함으로써, PDU 세션에 적합한 UPF 인스턴스를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 5G 통신 시스템의 아키텍처를 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 5G 통신 시스템의 아키텍처를 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따라 네트워크 기능 노드 간에 요청과 응답이 전달되는 것에 대한 예시적인 개념도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따라 네트워크 기능 노드 간에 구독과 통지가 전달되는 것에 대한 예시적인 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UPF를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 복수의 UPF를 포함하는 5G 통신 시스템의 아키텍처를 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 UPF 인스턴스에서 QoS를 모니터링하는 기준에 대한 예시를 나타낸다.
도 7a는 UPF 인스턴스들이 RAN과 별개의 터널들로 연결된 경우 QoS 모니터링을 수행하는 일 예시를 나타낸다.
도 7b는 I-UPF의 UPF 인스턴스들과 RAN이 각각의 터널들로 연결되고, PSA UPF의 UPF 인스턴스들과 I-UPF의 UPF 인스턴스들이 각각의 터널들로 연결된 경우 QoS 모니터링을 수행하는 일 예시를 나타낸다.
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.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 종래의 5G 통신 시스템의 아키텍처를 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 5G 통신 시스템의 아키텍처는 다양한 구성요소들(즉, 네트워크 기능(Network Function, NF)들을 포함할 수 있으며, 도 1은 그 중에서 일부에 해당하는, 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server Function), 액세스 및 이동성 관리 기능(AMF: (Core) Access and Mobility Management Function), 세션 관리 기능(SMF: Session Management Function), 정책 제어 기능(PCF: Policy Control function), 어플리케이션 기능(AF: Application Function), 통합된 데이터 관리(UDM: Unified Data Management), 데이터 네트워크(DN: Data network), 사용자 평면 기능(UPF: User plane Function), 네트워크 노출 기능(NEF: Network Exposure Function), NF 저장소 기능(NRF: NF Repository Function), (무선) 액세스 네트워크((R)AN: (Radio) Access Network) 및 사용자 장치(UE: User Equipment)가 도시되어 있다.
제어 평면 기능(CPF: Control Plane Function)는 AUSF, PCF, AF, UDM, NEF, AMF 및 SMF를 포함할 수 있다. CPF 노드 내의 네트워크 기능들(예를 들어, AMF)은 다른 인증된 네트워크 기능들이 자신의 서비스에 액세스하는 것을 허용할 수 있다.
각 NF들은 다음과 같은 기능을 지원한다.
AUSF는 UE의 인증을 위한 데이터를 저장할 수 있다.
AMF는 UE 단위의 접속 및 이동성 관리를 위한 기능을 제공하며, 하나의 UE 당 기본적으로 하나의 AMF에 연결될 수 있다. 구체적으로, AMF는 3GPP 액세스 네트워크들 간의 이동성을 위한 CN 노드 간 시그널링, 무선 액세스 네트워크(RAN: Radio Access Network) CP 인터페이스(즉, N2 인터페이스)의 종단(termination), NAS 시그널링의 종단(N1), NAS 시그널링 보안(NAS 암호화(ciphering) 및 무결성 보호(integrity protection)), AS 보안 제어, 등록 관리(등록 영역(Registration Area) 관리), 연결 관리, 아이들 모드 UE 접근성(reachability) (페이징 재전송의 제어 및 수행 포함), 이동성 관리 제어(가입 및 정책), 인트라-시스템 이동성 및 인터-시스템 이동성 지원, 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)의 지원, SMF 선택, 합법적 감청(Lawful Intercept)(AMF 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), UE와 SMF 간의 세션 관리(SM: session management) 메시지의 전달 제공, SM 메시지 라우팅을 위한 트랜스패런트 프록시(Transparent proxy), 액세스 인증(Access Authentication), 로밍 권한 체크를 포함한 액세스 허가(Access Authorization), UE와 SMSF 간의 SMS 메시지의 전달 제공, 보안 앵커 기능(SEA: Security Anchor Function), 보안 컨텍스트 관리(SCM: Security Context Management) 등의 기능을 지원할 수 있다.
AMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 AMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
DN은 예를 들어, 운영자 서비스, 인터넷 접속, IP 멀티미디어 서브시스템(IMS), 또는 서드파티(3rd party) 서비스 등을 의미할 수 있다.
PCF는 네트워크 슬라이스 정책, QoS 정책, 세션 관리 등의 정책을 결정하는 기능을 제공한다. 구체적으로, PCF는 네트워크 동작을 통제하기 위한 단일화된 정책 프레임워크 지원, CP 기능(들)(예를 들어, AMF, SMF 등)이 정책 규칙을 시행할 수 있도록 정책 규칙 제공, 사용자 데이터 저장소(UDR: User Data Repository) 내 정책 결정을 위해 관련된 가입 정보에 액세스하기 위한 프론트 엔드(Front End) 구현 등의 기능을 지원할 수 있다.
SMF는 세션 관리 기능을 제공하며, UE가 다수 개의 세션을 가지는 경우 각 세션 별로 서로 다른 SMF에 의해 관리될 수 있다. 구체적으로, SMF는 세션 관리(예를 들어, UPF와 AN 노드 간의 터널(tunnel) 유지를 포함하여 세션 확립, 수정 및 해제), UE IP 주소 할당 및 관리(선택적으로 인증 포함), UP 기능의 선택 및 제어, UPF에서 트래픽을 적절한 목적지로 라우팅하기 위한 트래픽 스티어링(traffic steering) 설정, 정책 제어 기능(Policy control functions)를 향한 인터페이스의 종단, 정책 및 QoS의 제어 부분 시행, 합법적 감청(Lawful Intercept)(SM 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), NAS 메시지의 SM 부분의 종단, 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification), AN 특정 SM 정보의 개시자(AMF를 경유하여 N2를 통해 AN에게 전달), 세션의 SSC 모드 결정, 로밍 기능 등의 기능을 지원할 수 있다.
SMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 SMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
UDM은 사용자의 가입 데이터, 정책 데이터 등을 저장한다. UDM은 2개의 부분, 즉 어플리케이션 프론트 엔드(FE: front end) 및 사용자 데이터 저장소(UDR: User Data Repository)를 포함할 수 있다.
FE는 위치 관리, 가입 관리, 자격 증명(credential)의 처리 등을 담당하는 UDM FE와 정책 제어를 담당하는 PCF를 포함한다. UDR은 UDM-FE에 의해 제공되는 기능들을 위해 요구되는 데이터와 PCF에 의해 요구되는 정책 프로파일을 저장한다. UDR 내 저장되는 데이터는 가입 식별자, 보안 자격 증명(security credential), 액세스 및 이동성 관련 가입 데이터 및 세션 관련 가입 데이터를 포함하는 사용자 가입 데이터와 정책 데이터를 포함한다. UDM-FE는 UDR에 저장된 가입 정보에 액세스하고, 인증 자격 증명 처리(Authentication Credential Processing), 사용자 식별자 핸들링(User Identification Handling), 액세스 인증, 등록/이동성 관리, 가입 관리, SMS 관리 등의 기능을 지원할 수 있다.
UPF는 DN으로부터 수신한 하향링크 PDU를 (R)AN을 경유하여 UE에게 전달하며, (R)AN을 경유하여 UE로부터 수신한 상향링크 PDU를 DN으로 전달할 수 있다. 구체적으로, UPF는 인트라(intra)/인터(inter) RAT 이동성을 위한 앵커 포인트, 데이터 네트워크(Data Network)로의 상호연결(interconnect)의 외부 PDU 세션 포인트, 패킷 라우팅 및 포워딩, 패킷 검사(inspection) 및 정책 규칙 시행의 사용자 평면 부분, 합법적 감청(Lawful Intercept), 트래픽 사용량 보고, 데이터 네트워크로의 트래픽 플로우의 라우팅을 지원하기 위한 상향링크 분류자(classifier), 멀티-홈(multi-homed) PDU 세션을 지원하기 위한 브랜치 포인트(Branching point), 사용자 평면을 위한 QoS 핸들링(handling)(예를 들어 패킷 필터링, 게이팅(gating), 상향링크/하향링크 레이트 시행), 상향링크 트래픽 검증 (서비스 데이터 플로우(SDF: Service Data Flow)와 QoS 플로우 간 SDF 매핑), 상향링크 및 하향링크 내 전달 레벨(transport level) 패킷 마킹, 하향링크 패킷 버퍼링 및 하향링크 데이터 통지 트리거링 기능 등의 기능을 지원할 수 있다.
UPF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 UPF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
AF는 서비스 제공(예를 들어, 트래픽 라우팅 상에서 어플리케이션 영향, 네트워크 능력 노출(Network Capability Exposure) 접근, 정책 제어를 위한 정책 프레임워크와의 상호동작 등의 기능을 지원)을 위해 3GPP 코어 네트워크와 상호 동작할 수 있다.
NEF는 3GPP 네트워크 기능들에 의해 제공되는 예를 들어, 제3자(3rd party), 내부 노출(internal exposure)/재노출(re-exposure), 어플리케이션 기능, 에지 컴퓨팅(Edge Computing)을 위한 서비스들 및 능력들을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공한다. NEF는 다른 네트워크 기능(들)로부터 (다른 네트워크 기능(들)의 노출된 능력(들)에 기반한) 정보를 수신할 수 있다. NEF는 데이터 저장 네트워크 기능으로의 표준화된 인터페이스를 이용하여 구조화된 데이터로서 수신된 정보를 저장할 수 있다. 저장된 정보는 NEF에 의해 다른 네트워크 기능(들) 및 어플리케이션 기능(들)에게 재노출(re-expose)되고, 분석 등과 같은 다른 목적으로 이용될 수 있다.
NRF는 서비스 디스커버리 기능을 지원할 수 있다. NF 인스턴스로부터 NF 디스커버리 요청 수신하고, 발견된 NF 인스턴스의 정보를 NF 인스턴스에게 제공할 수 있다. 또한, 이용 가능한 NF 인스턴스들과 그들이 지원하는 서비스를 유지할 수 있다.
(R)AN은 4G 무선 액세스 기술의 진화된 버전인 진화된 E-UTRA(evolved E-UTRA)와 새로운 무선 액세스 기술(NR: New Radio)(예를 들어, gNB)을 모두 지원하는 새로운 무선 액세스 네트워크를 총칭할 수 있다.
UE(User Equipment)는 사용자 기기를 의미할 수 있다. 사용자 장치는 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 사용자 장치는 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다.
도 1에서는 비구조화된 데이터 저장 네트워크 기능(UDSF: Unstructured Data Storage network function), 구조화된 데이터 저장 네트워크 기능(SDSF: Structured Data Storage network function)가 도시되지 않았으나, 도 1에서 도시된 모든 NF들은 필요에 따라 UDSF, SDSF와 상호동작을 수행할 수 있다.
SDSF는 어떠한 NEF에 의한 구조화된 데이터로서 정보를 저장 및 회수(retrieval) 기능을 지원하기 위한 선택적인 기능일 수 있다.
UDSF은 어떠한 NF에 의한 비구조적 데이터로서 정보를 저장 및 회수(retrieval) 기능을 지원하기 위한 선택적인 기능일 수 있다.
다음은 도 1과 같이 표현된 5G 시스템 아키텍처에 포함되는 서비스-기반 인터페이스를 예시한다.
- Namf: AMF에 의해 제공되는(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nsmf: SMF에 의해 제공되는(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nnef: NEF에 의해 제공되는(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Npcf: PCF에 의해 제공되는(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nudm: UDM에 의해 제공되는(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Naf: AF에 의해 제공되는(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nnrf: NRF에 의해 제공되는(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nausf: AUSF에 의해 제공되는(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nupf: UPF에 의해 제공되는(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
또한, 5G 통신 시스템에서는, 5G 통신 시스템 내 NF들 간을 연결하는 개념적인 링크를 참조 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음은 5G 통신 시스템의 아키텍처에 포함되는 참조 포인트를 예시한다.
- N1(또는 NG1): UE와 AMF 간의 참조 포인트
- N2(또는 NG2): (R)AN과 AMF 간의 참조 포인트
- N3(또는 NG3): (R)AN과 UPF 간의 참조 포인트
- N4(또는 NG4): SMF와 UPF 간의 참조 포인트
- N5(또는 NG5): PCF와 AF 간의 참조 포인트
- N6(또는 NG6): UPF와 데이터 네트워크 간의 참조 포인트
- N7(또는 NG7): SMF와 PCF 간의 참조 포인트
- N24(또는 NG24): 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 홈 네트워크(home network) 내 PCF 간의 참조 포인트
- N8(또는 NG8): UDM과 AMF 간의 참조 포인트
- N9(또는 NG9): 2개의 코어 UPF들 간의 참조 포인트
- N10(또는 NG10): UDM과 SMF 간의 참조 포인트
- N11(또는 NG11): AMF와 SMF 간의 참조 포인트
- N12(또는 NG12): AMF와 AUSF 간의 참조 포인트
- N13(또는 NG13): UDM과 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server function) 간의 참조 포인트
- N14(또는 NG14): 2개의 AMF들 간의 참조 포인트
- N15(또는 NG15): 비-로밍 시나리오의 경우, PCF와 AMF 간의 참조 포인트, 로밍 시나리오의 경우 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 AMF 간의 참조 포인트
- N16(또는 NG16): 2개의 SMF들 간의 참조 포인트 (로밍 시나리오의 경우, 방문 네트워크(visited network) 내 SMF와 홈 네트워크(home network) 내 SMF 간의 참조 포인트)
- N17(또는 NG17): AMF와 EIR 간의 참조 포인트
- N18(또는 NG18): 어떠한 NF와 UDSF 간의 참조 포인트
- N19(또는 NG19): PSA UPF와 PSA UPF 간의 참조 포인트
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 5G 통신 시스템의 아키텍처를 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 UPF는 N4 인터페이스를 통해서 SMF와 연결되어 있으며, UPF는 SMF를 통해서만 다른 노드들과 데이터를 송수신할 수 있었다.
본 명세서에서는 UPF와 다른 코어 네트워크 기능과의 직접 통신을 위하여 UPF에 의해 제공되는(exhibited) 서비스-기반 인터페이스인 Nupf 인터페이스를 제안한다. 이에 의할 경우, UPF는 SMF를 거치지 않고, Nupf 인터페이스를 통해 UDM, PCF 등의 코어 네트워크의 네트워크 기능 노드와 직접적으로 데이터를 송수신할 수 있다.
실시 예에 따라, UPF는 Nupf 인터페이스를 통해 PCF, UDM 등 다른 네트워크 기능 노드들과 직접적으로 연결되고, N3 인터페이스, N6 인터페이스 등을 통해 RAN, DN 등과 연결될 수 있다. 따라서, UPF가 Nupf 인터페이스를 이용하여 다른 네트워크 기능 노드들과 통신을 수행할 때는 제어 평면으로서의 역할을 수행하고, UPF가 N3 인터페이스, N6 인터페이스 등을 통해 RAN, DN 등과 통신을 수행할 때는 사용자 평면으로서의 역할을 수행할 수도 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따라 네트워크 기능 노드 간에 요청과 응답이 전달되는 것에 대한 예시적인 개념도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따라 네트워크 기능 노드 간에 구독과 통지가 전달되는 것에 대한 예시적인 개념도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 요청(구독) 메시지를 전달받는 UPF는 NF producer라고 지칭될 수 있고, 요청(구독) 메시지를 전달하는 NF는 NF consumer라고 지칭될 수 있다.
종래에는 NF consumer(예컨대, PCF, NRF, NEF, UDM 등)가 UPF와 직접적으로 연결되어 있지 않고, SMF를 통해서 연결되었기 때문에, NF consumer는 SMF를 통해서 UPF로 요청(request) 메시지를 전송하고, 요청 메시지를 수신한 UPF는 요청 메시지에 대한 응답으로서 응답 메시지를 NF consumer로 전송하였다.
반면, 도 2 및 도 3a를 참조하면, 본 명세서에서 제안하는 Nupf 인터페이스를 통해서 NF consumer(PCF, NRF, NEF, UDM 등)와 UPF 사이에 직접적인(directly) 데이터 통신이 수행되므로, NF consumer는 UPF로 특정 정보에 대한 요청 메시지를 전송할 수 있고, 요청 메시지를 수신한 UPF는 NF consumer로 직접 응답 메시지를 전송할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3b를 참조하면, 본 명세서에서 제안하는 Nupf 인터페이스를 통해서 NF consumer와 UPF 사이에 직접적인 데이터 통신이 수행되므로, NF consumer는 UPF로 특정 정보(예컨대, 사용량에 대한 정보)에 대한 구독(subscription)을 요청할 수 있고, 구독을 요청 받은 UPF는 상기 특정 정보에 대한 이벤트(예컨대, 사용량이 임계치를 초과)가 발생한 경우, 상기 이벤트를 NF consumer로 통지(notification)할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UPF를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, UPF(100)는 코어 컨트롤러(110), 복수의 UPF 인스턴스들(120-1, 120-2 및 120-3), DB(Data Base, 130) 및 송수신기(미도시)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서는, 설명의 편의를 위해 3개의 UPF 인스턴스들만을 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, UPF(100)는 2 이상의 UPF 인스턴스들을 포함할 수 있다.
UPF(100)는 패킷을 식별하고 식별한 패킷을 특정 처리 규칙과 매칭시키기 위한 패킷 검출 규칙(Packet Detection Rule, PDR), 식별한 패킷을 전달/삭제/버퍼링/복제하기 위한 전달 행동 규칙(Forwarding Action Rule, FAR), 게이팅(Gating) 및 QoS 제어, 플로우(flow) 및 서비스 수준 표시를 제공하기 위한 QoS 시행 규칙(QoS Enforcement Rule, QER), 및/또는 UPF에서 처리되는 트래픽을 계산/보고하고, CPF에서 과금 기능을 활성화하도록 보고서를 생성하기 위한 사용 보고 규칙(Usage Reporting Rule, URR)의 처리를 수행할 수 있다.
실시 예에 따라, UPF(100)는 중간 UPF(intermediate UPF, I-UPF) 또는 PSA UPF일 수 있다.
코어 컨트롤러(110)는 UPF(100)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
코어 컨트롤러(110)는 UPF 인스턴스들(120-1, 120-2 및 120-3)의 기능을 전반적으로 제어/관리할 수 있다. 코어 컨트롤러(110)는 UPF 인스턴스들(120-1, 120-2 및 120-3)의 QoS(Quality of Service)를 모니터링할 수 있고, 모니터링한 QoS에 대한 정보를 DB(130)에 저장할 수 있다. 상기 QoS에 대한 정보는 UPF 인스턴스의 처리량(throughput), 지연(latency) 및/또는 지터(jitter)를 포함할 수 있다.
코어 컨트롤러(110)는 UPF 인스턴스(120) 별로 독립적으로 자원을 할당할 수 있다.
UPF 인스턴스들 중에서 어느 하나에 장애가 발생하거나 오버로드(overlaod)가 발생하는 등 해당 기능을 제대로 수행할 수 없는 경우, 코어 컨트롤러(110)는 DB에 저장된 UPF 인스턴스들(120-1, 120-2 및 120-3)의 QoS에 대한 정보를 이용하여, 해당 UPF 인스턴스가 수행하던 기능을 다른 UPF 인스턴스로 옮길(take-over) 수 있다.
UPF 인스턴스(120-1, 120-2, 120-3, 이들을 대표하여 120)는 UPF(100)의 기능(PDR, FAR, QER, URR 등 처리) 중에서 적어도 하나를 수행할 수 있다. UPF 인스턴스(120)가 수행하는 기능/규칙에 따라서 각 UPF 인스턴스(120)에 할당된 자원의 양이 다를 수 있다. 예컨대, 제1 UPF 인스턴스(120-1)는 PDR을 처리하고, 제2 UPF 인스턴스(120-2)는 FAR을 처리하고, 제3 UPF 인스턴스(120-3)은 QER을 처리할 수 있다.
UPF 인스턴스(120) 각각은 PDU 세션을 처리할 수 있다. 즉, UPF 인스턴스(120)가 처리하는 단위는 PDU 세션일 수 있다. 예컨대, 제1 UPF 인스턴스(120-1)는 제1 PDU 세션에 대한 PDR을 처리할 수 있고, 제2 UPF 인스턴스(120-2)는 제2 PDU 세션에 대한 FAR을 처리할 수 있다. 실시 예에 따라, UPF 인스턴스(120)는 둘 이상의 PDU 세션을 처리할 수 있다.
또한, PDU 세션은 적어도 하나의 n- tuple flow를 포함할 수 있고, 실시 예에 따라, UPF 인스턴스(120)에서 QoS 모니터링은 PDU 세션에 포함된 n-tuple 단위로 수행할 수도 있다.
실시 예에 따라, UPF 인스턴스는 가상화된 형태의 프로세서일 수 있으며, 물리적으로 존재하는 하드웨어 형태의 프로세서 또는 서버일 수 있다.
DB(130)는 UPF 인스턴스(120)에 대한 정보를 저장할 수 있다. 상기 UPF 인스턴스(120)에 대한 정보는 QoS에 대한 정보를 포함할 수 있다.
UPF 인스턴스(120)에 대한 정보는 UPF 인스턴스(120) 각각의 ID, 주소, 수용 능력(capability), 자원(CPU, Memory, I/O 등) 및/또는 상태(Overload/Load)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
UPF 인스턴스(120)에 대한 정보는 UPF 인스턴스(120)에 대한 통신 인터페이스의 유형, 통신 인터페이스의 속도, 통신 인터페이스의 지연 및 통신 인터페이스의 로드(load)에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.
상기 통신 인터페이스의 유형에 대한 정보는, 통신 인터페이스의 물리적 종류(예컨대, 광케이블, 동케이블, Wifi 등), 물리적 모듈(예컨대, 광 트랜시버, RJ45 트랜시버 등), 물리적 포트 위치(예컨대, 포트 1, 포트 2 등), 물리적/논리적 조합 정보(예컨대, 10GbE 랜선 4개의 조합, active-standby/active-active redundancy 구조 등) 및/또는 논리적 식별 정보(예컨대, Eth1, wlan1, br1 등)를 포함할 수 있다.
상기 통신 인터페이스의 속도에 대한 정보는, 대역폭(예컨대, 1Gb/s, 10Gb/s 등), 전송 속도 (예컨대, throughput 10Mb/s, 1Gb/s 등), 처리 중인 트래픽 전체 속도 (예컨대, 전체 PDU 세션 및 세션 내 전체 패킷 Flow의 속도), 처리 중인 세션 및 Flow 개수, 처리 중인 각 세션 및 Flow 별 속도(예컨대, 세션1 = 20Mb/s, 세션2 = 40Mb/s, Flow1 = 1Mb/s, Flow2 = 5Mb/s) 및/또는 처리 중인 각 세션 및 Flow 별 사용량을 포함할 수 있다.
상기 통신 인터페이스의 지연에 대한 정보는, 단방향 (unidirectional) 및 양방향 (bidirectional) 지연 값, 세션 및 Flow 별 단방향/양방향 지연 값, 세션 및 Flow 별 단방향 양방향의 데이터 사이즈 종류 (예컨대, 64, 512, 1500 바이트) 및/또는 세션 및 Flow 별 트래픽 데이터 에러 종류 및 개수를 포함할 수 있다.
상기 통신 인터페이스의 로드에 대한 정보는, 인터페이스 처리와 관련된 UPF와 다른 NF 내 자원 부하 상태 정보(예컨대, CPU, Memory, Storage 등), 인터페이스 처리와 관련된 UPF 내 연결된 인터페이스 로드 상태 정보(예컨대, N3, N6, N9 인터페이스 등), 인터페이스 처리와 관련된 SMF 내 연결된 인터페이스 로드 상태 정보(예컨대, Nsmf 인터페이스) 및/또는 인터페이스 메시지 종류에 대한 이벤트 상태 정보(예컨대, 세션 생성/수정/삭제 관련된 PDR, QER, FAR, URR)를 포함할 수 있다.
UPF 인스턴스(120) 별로 ID, 주소, 수용 능력(capability)이 다를 수 있다. 따라서, 코어 컨트롤러(110)는 DB(130)에 저장된 UPF 인스턴스(120)의 ID/주소에 기초하여 UPF 인스턴스(120)를 식별하고, DB(130)에 저장된 UPF 인스턴스(120)에 대한 정보에 기초하여 UPF 인스턴스(120)에 처리할 PDU 세션 할당 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 특정 UPF 인스턴스가 장애로 인하여 동작이 불가능한 경우나 오버로드(overload)가 발생한 경우, 코어 컨트롤러(110)는 UPF 인스턴스(120)에 대한 정보에 기초하여, 해당 UPF 인스턴스가 처리하던 PDU 세션을 처리할 다른 UPF 인스턴스를 선택할 수 있다.
코어 컨트롤러(110)는 UPF 인스턴스(120)를 수정 및 삭제할 수 있고, 새로운 UPF 인스턴스(120)를 생성할 수도 있다. 실시 예에 따라, SMF는 UPF(100)로 UPF 인스턴스(120)를 추가/수정/삭제할 것을 요청할 수 있고, UPF(100)의 코어 네트워크(110)는 SMF의 요청에 따라 UPF 인스턴스(120)를 추가/수정/삭제할 수 있다. 또한 다른 실시 예에 따라, 코어 네트워크(110)는 SMF로부터의 요청이 없더라도 PDU 세션을 처리하는데 필요하다고 판단할 시에 UPF 인스턴스(120)를 추가/수정/삭제할 수 있다.
UPF 인스턴스(120)는 Nupf 인터페이스(또는 종래의 N4 인터페이스)를 통해 AMF, PCF 등의 노드와 직접적으로 데이터를 송수신할 수 있다.
송수신기(미도시)는, 코어 컨트롤러(110)의 제어에 따라, SMF로 UPF 인스턴스(120)에 대한 정보를 전송할 수 있고, 네트워크 기능으로 UPF 인스턴스(120)에 대한 정보를 송수신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 복수의 UPF를 포함하는 5G 통신 시스템의 아키텍처를 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 5G 통신 시스템은 복수의 UPF들(100a, 100b, 대표하여 100)를 포함할 수 있다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 2개의 UPF 만을 도시하였지만, 이에 한정되지 않는다.
복수의 UPF(100) 각각은 복수의 UPF 인스턴스들을 포함할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 UPF(100a)는 복수의 UPF 인스턴스들(120a-1, 120a-2, 120a-3)을 포함하고, 제2 UPF(100b)는 복수의 UPF 인스턴스들(120b-1, 120b-2, 120b-3)을 포함할 수 있다.
SMF는 복수의 UPF들(100) 각각으로부터 복수의 UPF들 각각에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또한, SMF는 복수의 UPF들(100) 각각으로부터 UPF에 포함된 UPF 인스턴스들(120)에 대한 정보를 수신할 수 있다.
PDU 세션 설립(establishment) 과정에서 또는 PDU 세션 수정(modification) 과정에서, SMF는 복수의 UPF들(100) 각각으로부터 수신한 UPF에 대한 정보에 기초하여 복수의 UPF(100) 중에서 PDU 세션을 처리할 UPF를 선택할 수 있다. 실시 예에 따라, SMF는 UPF(100)로부터 복수의 UPF들(100) 각각으로부터 수신한 UPF에 대한 정보에 기초하여 PDU 세션을 처리할 UPF 인스턴스를 선택할 수도 있다.
또한, 실시 예에 따라, PDU 세션 설립(establishment) 과정에서 또는 PDU 세션 수정(modification) 과정에서, PCF도 복수의 UPF들(100) 각각으로부터 수신한 UPF에 대한 정보에 기초하여 복수의 UPF 중에서 PDU 세션을 처리할 UPF를 선택할 수 있으며, 이때 UPF 중에서 UPF 인스턴스를 선택할 수도 있다.
SMF는 PDU 세션 별로 UPF 인스턴스를 할당할 수 있다. 즉, UPF 인스턴스 각각은 할당된 하나 이상의 PDU 세션을 처리할 수 있다.
SMF는 복수의 UPF들 각각으로부터 수신한 UPF에 대한 정보를 AMF로 전달하고, AMF는 전달받은 UPF에 대한 정보를 단말로 전달할 수 있다. 이로써, 단말 및 AMF는 복수의 UPF들 각각의 정보를 파악할 수 있고, 실시 예에 따라, 단말은 수신한 UPF에 대한 정보를 이용하여 PDU 세션을 처리할 UPF(또는 UPF 인스턴스)를 선택할 수도 있다.
만약 제1 UPF(100a)와 제2 UPF(100b)가 PSA UPF인 경우, 제1 UPF(100a)와 제2 UPF(100b)는 N19 인터페이스를 이용하여 연결될 수 있다. 여기서, N19 인터페이스는, PSA UPF와 PSA UPF 간의 참조 포인트를 의미할 수 있다.
실시 예에 따라, 5G 통신 시스템은 GMF(Group Management Function)(미도시) 및/또는 PMF(Path Management Function)(미도시)를 포함할 수도 있다.
여기서, GMF는 단말 또는 AF의 승인된 요청에 따라 5GLAN 그룹을 생성/수정/제거하는 5GLAN 그룹 관리를 담당할 수 있다. 또한, GMF는 5GLAN 타입의 서비스를 액세스하기 위한 단말의 인증/권한을 담당할 수 있다.
PMF는 5GLAN 그룹 내에서 5GLAN 통신을 지원하고 원하는 격리(isolation)을 보장하기 위한 사용자 평면 경로의 관리를 담당할 수 있다. 또한, 사용자 평면 관리 중에, PMF는 단말 위치 정보 및 DNAI 정보를 참작하고(take into account), SMF로부터 수신한 단말의 PDU 세션 정보를 검색할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 UPF 인스턴스에서 QoS를 모니터링하는 기준에 대한 예시를 나타낸다.
도 4 및 도 6을 참조하면, UPF 인스턴스의 QoS 모니터링을 수행할 때, QoS 모니터링을 수행하는 위치에 따라서 그 결과가 상이할 수 있으므로, 코어 컨트롤러(110)는 UPF 인스턴스(120) 중에서 QoS 모니터링을 수행할 위치를 결정할 수 있다.
QoS 모니터링을 수행하는 위치에 대한 후보군은 아래와 같이 정의될 수 있다. 실시 예에 따라, QoS 모니터링을 수행하는 위치는 UPF 인스턴스 별로 상이할 수 있다.
- 기지국(300)과의 사이에서 트래픽의 입출력에 이용되는 UPF 인스턴스(120)의 제1 포트(a1, a2, a3)
- DN과의 사이에서 트래픽의 입출력에 이용되는 UPF 인스턴스(120)의 제2 포트(b1, b2, b3)
- SMF에 연결되어 있는 다른 UPF와의 사이에서 트래픽의 입출력에 이용되는 UPF 인스턴스(120)의 제3 포트(c1, c2, c3)
- UPF 인스턴스(120) 내에 소정의 기능을 수행하도록 마련된 모듈의 포트(e1, e2, e3, f1, f2, f3, g1, g2, g3, h1, h2, h3, i1, i2, i3, j1, j2, j3, k1, k2, k3, l1, l2, l3)
여기서, UPF 인스턴스(120) 내에 소정의 기능을 수행하도록 마련된 모듈은 PDR을 처리하기 위한 모듈, FAR을 처리하기 위한 모듈, QER을 처리하기 위한 모듈 및 URR을 처리하기 위한 모듈 중에서 어느 하나를 의미할 수 있다.
이하는 UPF 인스턴스(120)의 QoS를 모니터링하는 위치에 대한 예시들이다.
(제1 예시) 특정 모듈에서 트래픽이 처리될 때의 시간이 측정되는 경우, 측정 위치는 UPF 인스턴스(120) 또는 UPF 인스턴스(120) 내의 각 모듈(PDR, FAR, QER, URR) 중 어느 하나로 지정될 수 있다. 예컨대, 측정 장소가 UPF 인스턴스(120)로 지정될 경우, 트래픽이 제1 포트(a1, a2, a3)로 입력되었다가 제2 포트(b1, b2, b3)로 출력될 때까지의 시간이 레이턴시로서 측정될 수 있다. 이는 측정 장소가 PDR, FAR, QER, URR 중 어느 하나로 지정될 때에도 마찬가지이다.
(제2 예시) 두 개 이상의 모듈에서 트래픽이 처리될 때의 시간이 측정되는 경우, 측정 장소는 두 개 이상의 모듈로 지정될 수 있다. 예컨대, 측정 장소가 PDR과 FAR로 지정되면, 트래픽이 제1 포트(a1, a2, a3)로 입력되어서 제6 포트(f1, f2, f3)로 출력되었다가 다시 제7 포트(g1, g2, g3)로 입력된 뒤 제8 포트(h1, h2, h3)로 출력될 때까지의 시간이 레이턴시로서 측정될 수 있다.
(제3 예시) 모듈과 모듈 간에 트래픽이 전송될 때의 시간이 측정되는 경우, 측정 장소는 서로 상이한 UPF 내의 UPF 인스턴스들 또는 동일한 UPF 내의 UPF 인스턴스들이 될 수 있다. 예컨대, 트래픽이 제3 포트(c1, c2, c3)에서 출력된 뒤 제4 포트(d1, d2, d3)로 입력될 때까지의 시간이 레이턴시로서 측정될 수 있다.
(제4 예시) 특정 인터페이스에서의 트래픽이 전송 시간이 측정될 수 있다. 예컨대 측정 장소가 제1 포트(a1, a2, a3)로 지정된 경우, 트래픽이 제1 포트(a1, a2, a3)를 통해 UPF 인스턴스(120)에서 RAN으로 출력되었다가 다시 제1 포트(a1, a2, a3)를 통해 RAN으로부터 UPF 인스턴스(120)로 입력될 때까지의 시간, 즉 round trip time이 레이턴시로서 측정될 수 있고, 이 때 트래픽은 N3 인터페이스를 통해 송수신될 수 있다. 이는 측정 장소가 제2 포트(b1, b2, b3)로 지정된 경우도 마찬가지며, 이 경우에 트래픽은 N6 인터페이스를 통해 송수신될 수 있다.
(제5 예시) 제1 예시 내지 제4 예시는 한 개의 트래픽을 기준으로 시간이 측정되는 경우에 대한 예시인데, 이와는 달리 복수 개의 트래픽, 또는 복수 개의 트래픽으로 구성된 플로우, 또는 복수 개의 플로우로 구성된 세션이 단위가 되어 전술한 제1 예시 내지 제4 예시가 적용될 수 있다. 예컨대, 복수 개의 트래픽으로 구성된 플로우에 대해, 제1 예시를 적용해보면 특정 플로우를 구성하는 모든 트래픽이 제1 포트(a1, a2, a3)로 입력되었다가 제2 포트(b1, b2, b3)로 출력될 때까지의 시간이 레이턴시로서 측정될 수 있다. 또한, 복수 개의 트래픽으로 구성된 플로우에 대해, 제2 예시를 적용해보면 특정 플로우를 구성하는 모든 트래픽이 제1 포트(a1, a2, a3)로 입력되어서 제6 포트(f1, f2, f3)로 출력되었다가 다시 제7 포트(g1, g2, g3)로 입력된 뒤 제8 포트(h1, h2, h3)로 출력될 때까지의 시간이 레이턴시로서 측정된다. 여기서, 복수 개의 트래픽이 각각의 포트로 입력되거나 포트에서 출력되었는지 여부는, 각 트래픽의 (양방향) n-tuple 또는 필드를 기준으로 식별 가능하다.
도 7a는 UPF 인스턴스들이 RAN과 별개의 터널들로 연결된 경우 QoS 모니터링을 수행하는 일 예시를 나타내고, 도 7b는 I-UPF의 UPF 인스턴스들과 RAN이 각각의 터널들로 연결되고, PSA UPF의 UPF 인스턴스들과 I-UPF의 UPF 인스턴스들이 각각의 터널들로 연결된 경우 QoS 모니터링을 수행하는 일 예시를 나타낸다.
도 6 및 도 7a를 참조하면, 트래픽을 안전하게 전송하기 위하여, RAN은 제1 터널(N3 Tunnel 1)을 통해 제1 트래픽을 제1 UPF 인스턴스(120-1)로 전송하고, 제1 트래픽을 복제한 제2 트래픽을 제2 터널(N3 Tunnel 2)을 통해 제2 UPF 인스턴스(120-2)로 전송할 수 있다. 이 경우, UPF(100)는 수신단에서 TEID 및 시퀀스 번호를 이용하여 제1 트래픽 및 제2 트래픽의 복제 여부를 체크할 수 있다. 즉, 제1 트래픽과 제2 트래픽은 서로 다른 터널로 전송되므로 서로 다른 TEID를 가지지만, 제1 트래픽과 제2 트래픽은 동일한 세션이므로 GTP-U 시퀀스 번호가 서로 동일하며, UPF는, 제1 트래픽과 제2 트래픽이 서로 TEID가 다르고, GTP-U 시퀀스 번호가 동일함을 확인함으로써, 제1 트래픽과 제2 트래픽은 서로 동일한 트래픽(서로 복제된 트래픽)임을 확인할 수 있다.
UPF(100)는 제1 트래픽과 제2 트래픽에 대하여 QoS 모니터링을 수행할 수 있다. UPF(100)는 QoS 모니터링을 수행한 결과에 기초하여 트래픽 복제 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, UPF(100)는 QoS 모니터링 결과, 복제 전보다 레이턴시가 증가(또는 처리량이 감소)했음을 인지할 수 있고, UPF(100)는 QoS 모니터링 결과에 따라 트래픽의 복제를 중단할 것을 RAN에 요청할 수 있다. 즉, UPF(100)는 제1 UPF 인스턴스(120-1)와 제2 UPF 인스턴스(120-2) 각각에 대하여 QoS 모니터링을 수행하고, QoS 모니터링 결과, 복제 전보다 레이턴시가 증가하는 경우, 트래픽의 복제를 중단할 것을 RAN에 요청할 수 있다.
실시 예에 따라, UPF(100)는 RAN과의 사이에서 트래픽의 입출력에 이용되는 제1 UPF 인스턴스(120-1)의 제1 포트(a1) 및 제2 UPF 인스턴스(120-2)의 제1 포트(a2)에서 QoS 모니터링을 수행할 수 있다.
도 6 및 도 7b를 참조하면, 트래픽을 안전하게 전송하기 위하여, RAN은 제1 터널(N3 Tunnel 1)을 통해 제1 트래픽 제1 UPF 인스턴스(120-1)로 전송하고, 제1 트래픽을 복제한 제2 트래픽을 제2 터널(N3 Tunnel 2)을 통해 I-UPF 내의 각각의 UPF 인스턴스들로 전송할 수 있다. 이 경우, I-UPF는 제1 트래픽과 제2 트래픽을 복수의 터널들을 이용하여 PSA UPF 내의 각각의 UPF 인스턴스들로 전송할 수 있다.
이때, I-UPF(100a)는 제1 트래픽과 제2 트래픽에 대하여 QoS 모니터링을 수행할 수 있다. I-UPF(100a)는 QoS 모니터링을 수행한 결과에 기초하여 트래픽 복제 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, I-UPF(100a)는 QoS 모니터링 결과, 복제 전보다 레이턴시가 증가(또는 처리량이 감소)했음을 인지할 수 있고, I-UPF(100a)는 QoS 모니터링 결과에 따라 트래픽의 복제를 중단할 것을 RAN(및 I-UPF)에 요청할 수 있다. 즉, I-UPF(100a)는 제1 UPF 인스턴스(120a-1)와 제2 UPF 인스턴스(120a-2) 각각에 대하여 QoS 모니터링을 수행하고, QoS 모니터링 결과, 복제 전보다 레이턴시가 증가하는 경우, 트래픽의 복제를 중단할 것을 RAN에 요청할 수 있다.
실시 예에 따라, I-UPF(100a)는 SMF에 연결되어 있는 다른 UPF와의 사이에서 트래픽의 입출력에 이용되는 제1 UPF 인스턴스(120a-1)의 제3 포트(c1) 및 제2 UPF 인스턴스(120a-2)의 제3 포트(c2)에서 QoS 모니터링을 수행할 수 있다.
본 발명에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 인코딩 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 인코딩 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방법으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: UPF
110: 코어 컨트롤러
120: UPF 인스턴스
130: DB

Claims (9)

  1. 복수의 UPF(User plane Function) 인스턴스들을 포함하는 UPF 노드가 QoS(Quality of Service) 모니터링을 수행하는 방법에 있어서,
    네트워크 기능 노드로부터 Nupf 인터페이스를 통해, 상기 UPF 노드에 포함된 상기 복수의 UPF 인스턴스들에 대한 상기 QoS 모니터링을 수행할 것을 요청(request)받는 단계;
    상기 요청에 따라, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링을 수행하는 단계;
    상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 저장하는 단계; 및
    상기 요청에 대한 응답(response)으로, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각은 상기 UPF 노드의 기능의 적어도 일부를 수행하는
    UPF 노드가 QoS 모니터링을 수행하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각은 패킷 검출 규칙(Packet Detection Rule, PDR), 전달 행동 규칙(Forwarding Action Rule, FAR), QoS 시행 규칙(QoS Enforcement Rule, QER) 및 사용 보고 규칙(Usage Reporting Rule, URR) 중에서 적어도 하나를 처리하는
    UPF 노드가 QoS 모니터링을 수행하는 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 UPF 인스턴스들 중에서 제1 PDU 세션을 처리하는 제1 UPF 인스턴스에 대한 QoS 모니터링을 수행하는 단계; 및
    상기 제1 UPF 인스턴스에 대한 QoS 모니터링의 결과에 기초하여, 상기 제1 PDU 세션에 대한 처리를 제2 UPF 인스턴스로 인계하는 단계를 더 포함하는
    UPF 노드가 QoS 모니터링을 수행하는 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 QoS 모니터링의 결과는 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각의 레이턴시(latency), 처리량(throughput) 및 지터(jitter) 중에서 적어도 하나를 포함하는
    UPF 노드가 QoS 모니터링을 수행하는 방법.
  5. QoS 모니터링을 수행하는 UPF 노드에 있어서,
    네트워크 기능 노드와 신호를 송수신하는 송수신기;
    각각이 QoS 모니터링을 수행하는 복수의 UPF 인스턴스들;
    상기 복수의 UPF 인스턴스들에 대한 정보를 저장하는 DB; 및
    상기 송수신기 및 상기 복수의 UPF 인스턴스들을 제어하는 코어 컨트롤러를 포함하고,
    상기 코어 컨트롤러는,
    상기 송수신기를 제어하여, 상기 네트워크 기능 노드로부터 Nupf 인터페이스를 통해, 상기 복수의 UPF 인스턴스들에 대한 QoS 모니터링을 수행할 것을 요청받고,
    상기 요청에 따라, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링을 수행하고,
    상기 송수신기를 제어하여, 상기 요청에 대한 응답으로, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 전송하고,
    상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각은 상기 UPF 노드의 기능의 적어도 일부를 수행하는
    UPF 노드.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각은,
    패킷 검출 규칙, 전달 행동 규칙, QoS 시행 규칙 및 사용 보고 규칙 중에서 적어도 하나를 처리하는
    UPF 노드.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 코어 컨트롤러는,
    상기 복수의 UPF 인스턴스들 중에서 제1 PDU 세션을 처리하는 제1 UPF 인스턴스에 대한 QoS 모니터링을 수행하고,
    상기 제1 UPF 인스턴스에 대한 QoS 모니터링의 결과에 기초하여, 상기 제1 PDU 세션에 대한 처리를 제2 UPF 인스턴스로 인계하는
    UPF 노드.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 QoS 모니터링의 결과는 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각의 레이턴시, 처리량 및 지터 중에서 적어도 하나를 포함하는
    UPF 노드.
  9. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
    네트워크 기능 노드로부터 Nupf 인터페이스를 통해, UPF 노드에 포함되어 각각이 상기 UPF 노드의 기능의 적어도 일부를 수행하는 복수의 UPF 인스턴스들에 대한 QoS 모니터링을 수행할 것을 요청받는 단계;
    상기 요청에 따라, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링을 수행하는 단계;
    상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 저장하는 단계; 및
    상기 요청에 대한 응답(response)으로, 상기 복수의 UPF 인스턴스들 각각에 대한 상기 QoS 모니터링의 결과를 전송하는 단계를 포함하는 QoS 모니터링을 수행하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는
    컴퓨터 프로그램.
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