KR102353535B1 - 이동통신 코어망의 ＡＭＦ와 ＳＭＦ에서의 ＰＤＵ Ｓｅｓｓｉｏｎ 관리방법 - Google Patents

이동통신 코어망의 ＡＭＦ와 ＳＭＦ에서의 ＰＤＵ Ｓｅｓｓｉｏｎ 관리방법 Download PDF

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Abstract

이동통신 코어망의 AMF와 SMF에서의 PDU Session 관리방법이 개시된다. 본 발명에서 AMF와 SMF는 PDU 세션이 설립된 후에 일정한 패턴으로 PDU 세션 정보를 유지 중인지 확인하는 메시지를 교환함으로써, AMF와 SMF 간의 메시지 전송 실패로 인해 서로 관리하는 PDU Session 자원이 불일치하게 되는 문제를 해결한다.

Description

이동통신 코어망의 ＡＭＦ와 ＳＭＦ에서의 ＰＤＵ Ｓｅｓｓｉｏｎ 관리방법{Method for Managing PDU Sessions Between AMF and SMF of Mobile Core Network}
본 발명은 AMF와 SMF 간의 메시지 전송 실패로 인해 서로 관리하는 PDU Session 자원이 불일치하지 않도록 PDU Session 자원을 관리하고 그 이용을 동기화하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에 의해 Specification #23.501로 공개된 5G의 망 구성을 도시한 도면이다. 도시된 개별 구성은 표준 문서로 개시된 것과 동일하다. 이 중에서, 본 발명과 관련된 AMF(Access and Mobility Management function)(10)는 단말(UE)(30)이나 기지국(gNB)로부터 세션 설정요청(Session Establishment Request)을 N1과 N2 인터페이스를 통해 수신하고, NRF(Network Repository Function) 및 SMF(Session Management Function)와 단말 사이에서 세션 설정을 수행한다. 또한, SMF(20)는 5G 구성의 핵심 구성으로서, 데이터 평면(Data Plane)을 제어하고 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 생성하고 업데이트하고 제거하며, UPF(User Plane Function)와 세션 콘텍스트를 관리하는 역할을 한다.
AMF(301)는 단말(30)과 SMF(303)간의 PDU 세션이 생성된 후, 해당 PDU 세션에 대한 메시지를 전송하기 위해서 PDU Session 관련 정보를 저장해야 한다. AMF(301)는 단말(30)에서 PDU Session을 구분하는 키(key)로 사용되는 PDU Session ID 정보와 SMF에서 PDU Session을 구분하는 키로 사용되는 SM Context Reference 정보를 저장하고, 각 노드로 메시지를 전송할 때 이 값들을 사용한다
도 2는 PDU 세션이 설립된 후에 단말(30)이 개시하는 De-registration 절차를 도시하고 있다. 단말(30)은 PDU 세션을 해제하기 위해 Deregistration 절차를 개시할 수 있다.
우선, 단말(30)은 AMF(301)에게 NAS 메시지인 Deregistration Request를 보낸 다음, PDU 세션에 대한 정보를 삭제한다(S201).
Deregistration Request 메시지를 수신한 AMF(301)는 해당 PDU 세션에 관련된 SMF(303)에게 Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext Request 메시지를 보낸다. 이 메시지에는 SUPI(Subscription Permanent Identifier)와 PDU Session ID가 포함된다. AMF(301)는 메시지 전송 후에 PDU Session에 대한 정보를 삭제한다(S203).
AMF(301)는 Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext Request 메시지 전송 후에 Deregistration Accept 메시지를 단말(30)에게 보낸다(S205).
S203 단계를 통해 정상적으로 Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext Request 메시지를 수신한 SMF(303)는 PDU 세션에 할당된 IP 주소와 사용자 평면의 자원들을 해제한다. SMF(303)는 UPF(7)에게 N4 Session Release Request 메시지를 보내고 UPF(7)는 이에 응답하여 N4 Session Release Response 메시지를 SMF(303)에게 보낸다.
문제는 S203 단계의 AMF(301)와 SMF(303) 사이의 메시지 전송이 어떤 하드웨어 문제나 네트워크 문제로 인해 실패하면서, SMF(303)가 SM Context Release Request 메시지를 수신하지 못할 수 있다는 것이다. SMF(303)는 여전히 PDU Session에 대한 정보를 유지하고 자원을 관리 중이지만, 단말(30)과 AMF(301)는 PDU Session에 대한 정보를 삭제하고 자원을 해제한 상태가 되는 것이다. 이 상태에서 SMF(303)는 관리 중인 PDU Session 정보에 대한 정상성을 확인할 수 있는 방법이 없기 때문에 삭제되어야 할 PDU Session 정보를 삭제하지 못하고 계속 유지할 수밖에 없는 문제가 발생한다.
단말(30)이 개시하는 De-registration 과정뿐만 아니라, AMF(301)의 Implicit Deregistration 절차나 O&M(Operation and Maintenance) Deregistration 절차에서도 동일하게, AMF(301)와 SMF(303)가 관리하는 PDU 세션 정보가 일치하지 않는 문제가 발생할 수 있다. 3GPP 규격에서는 AMF와 SMF간의 특정 PDU Session 정보에 대한 동기화방법을 제시하지 않는다.
본 발명은 AMF와 SMF 간의 메시지 전송 실패로 인해 서로 관리하는 PDU Session 자원이 불일치하지 않도록 PDU Session 자원을 관리하고 그 이용을 동기화하는 방법을 제공함에 있다.
5G 망에서 동일한 운영체제 상에서 동작하는 AMF(Access and Mobility Management function)와 SMF(Session Management Function) 사이의 PDU Session 정보 관리방법이 개시된다. 본 발명의 방법은, PDU 세션 설립 후에, SMF가 상기 PDU 세션 정보를 저장하고 제1 타이머를 개시한 다음, AMF로부터 기설정된 세션확인 메시지를 대기하는 타이머 동작단계와; 상기 SMF가 상기 제1 타이머의 설정 시간이 종료하기 전에 상기 세션확인 메시지를 수신하면 상기 PDU 세션 정보를 유지하고 상기 세션확인 메시지를 수신하지 못하면 상기 PDU 세션 정보를 삭제하는 세션확인단계를 포함한다.
실시 예에 따라, 본 발명의 방법은, 상기 SMF가 상기 제1 타이머의 설정 시간이 종료되기 전에 상기 세션확인 메시지를 수신하면, 상기 AMF에게 상기 세션확인 메시지에 대해 제1 응답 메시지를 전송하고 상기 제1 타이머를 리셋하여 다시 시작하는 단계와; 상기 AMF가 상기 제1 응답 메시지 수신 후에 상기 세션확인 메시지를 상기 SMF에게 다시 전송하는 단계를 더 포함하여 상기 세션확인단계를 반복 수행할 수 있다. 여기서, 상기 제1 응답 메시지는 상기 PDU 세션정보를 유지 중임을 알리는 메시지이다. 나아가, 상기 다시 시작하는 단계와 상기 다시 전송하는 단계가, 상기 PDU 세션이 해제될 때까지 또는 상기 세션확인단계 중에 상기 PDU 세션 정보가 삭제될 때까지 반복 수행될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 상기 AMF는 상기 PDU 세션이 설립된 때 또는 상기 제1 응답 메시지를 수신한 때로부터 기설정된 대기시간이 경과한 후에 상기 세션확인 메시지를 상기 SMF에게 전송할 수 있다. 여기서, 상기 대기시간은 상기 제1 타이머의 설정시간보다 짧게 설정한다.
또 다른 실시 예에 따라, 본 발명의 방법은, 상기 SMF가 상기 세션확인단계에서 상기 PDU 세션 정보를 삭제하고 상기 제1 타이머의 동작을 중단한 상태에서 상기 AMF로부터 상기 세션확인 메시지를 수신하는 단계와; 상기 SMF가 상기 세션확인 메시지에 대응하여 상기 PDU 세션정보가 없음을 알리는 제2 응답 메시지를 상기 AMF에게전송하는 단계와: 상기 AMF가 상기 제2 응답 메시지에 대응하여 보유 중인 상기 PDU 세션정보를 삭제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 실시 예에 따라, 상기 세션확인 메시지는 Retrieve 요청 메시지를 사용하고 상기 제1 응답 메시지와 제2 응답 메지시는 상기 Retrieve 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 사용할 수 있다. 이때, 상기 제1 응답 메시지의 HTTP 프로토콜상의 응답 코드가 2xx로 설정되고 상기 제2 응답 메지시의 응답 코드는 4xx 또는 5xx로 설정한다.
본 발명에서 AMF와 SMF는 PDU 세션이 설립된 후에 일정한 패턴으로 PDU 세션 정보를 유지 중인지 확인하는 메시지를 교환함으로써, AMF와 SMF 간의 메시지 전송 실패로 인해 서로 관리하는 PDU Session 자원이 불일치하게 되는 문제를 해결한다.
도 1은 3GPP 표준(#23.501)에 공개된 5G 시스템 구성을 도시한 도면,
도 2는 단말에 의해 개시되는 Deregistration 절차를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 5G 시스템을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따라 AMF와 SMF 사이의 PDU 세션 정보 관리방법의 설명에 제공되는 도면, 그리고
도 5는 도 4의 방법에 의한 AMF와 SMF 사이의 정상적인 메시지 교환상태를 도시한 도면이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 한편, 본 발명의 실시 예들은 3GPP 시스템으로 개시된 표준문서들에 의해 뒷받침될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 이동통신 코어 시스템(300)은 HTTP/2(HyperText Transfer Protocol Version 2) 프로토콜을 이용하여 상호 연결되는 AMF(301)와 SMF(303)를 포함한다.
이동통신 코어 시스템(300)은 당연히 도 1에 포함된 다른 구성, 예를 들어 NSSF(Network Slice Selection Function)(1), AUSF(Authentication Server Function)(2), PCF(Policy Control Function)(4) 및 UPF(7)를 포함하거나 연결되어야 한다. 다만, 본 발명의 설명에 중요한 사항이 아니므로 도면에서 생략하고 설명도 생략한다.
AMF(301)와 SMF(303)는 3GPP 시스템으로 개시된 표준문서들에 지정된 다양한 동작을 수행한다. 다만, 본 발명의 AMF(301)와 SMF(303)는 어느 일방의 하드웨어 문제 또는 네트워크 문제로 도 2의 S203 단계의 메시지가 AMF(301)에서 SMF(303)로 전송되지 못한 경우에도, 일정한 시간 내에 그 사실을 개별적으로 확인하는 프로세스를 가짐으로써 메시지 전송 실패로 인한 PDU 세션 정보의 불일치, 그로 인한 PDU 세션 자원 관리의 불일치가 발생하지 않도록 한다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 SMF(303)의 PDU 세션 관리방법을 설명한다. 도 5는 AMF(301)와 SMF(303) 사이의 정상적인 메시지 교환 상태를 도시하고 있다.
<PDU 세션 설립: S401>
SMF(303)는 AMF(301)로부터 Nsmf_PDUSession_CreateSMContext Request를 수신하면서 PDU 세션 생성요청을 접수하면, PDU 세션을 생성하고 그 응답으로 Nsmf_PDUSession_CreateSMContext Response를 AMF(301)에게 전송하고 PDU 세션 설립절차를 완료한다. 이후에, SMF(303)는 설립된 PDU 세션에 대한 정보를 유지하고 저장한다. PDU 세션 정보에는 SUPI(Subscription Permanent Identifier), DNN(Data Network Name), S-NSSAI(s), PDU Session ID, AMF ID, Request Type, PCF ID, Priority Access, N1 SM container (PDU Session Establishment Request), User location information, Access Type, PEI(Permanent Equipment Identity), GPSI, UE presence in LADN service area, Subscription For PDU Session Status Notification, DNN Selection Mode, Trace Requirements 등의 요소(Element)가 포함된다.
<타이머의 개시: S403>
SMF(303)는 PDU 세션이 설립되면, 제1 타이머를 개시한다. 제1 타이머의 종료까지 설정시간은 AMF(301)가 PDU 세션 설립 후 기설정된 세션확인 메시지를 전송하도록 설정된 시간 및 또는 AMF(301)가 아래에서 설명하는 제1 응답 메시지를 수신한 후에 세션확인 메시지를 다시 전송하도록 설정된 시간보다 길게 설정한다.
<PDU 세션확인 단계: S405 내지 S413>
제1 타이머를 개시한 후 SMF(303)는 AMF(301)로부터 세션확인 메시지를 대기하며, 설정시간 전에 AMF(301)로부터 세션확인 메시지가 수신되는지 확인한다. AMF(301)는 PDU 세션 설립이 완료된 때에 SMF(303)로 세션확인 메시지를 보낸다. 예를 들어, AMF(301)는 SMF(303)로부터 Nsmf_PDUSession_CreateSMContext Response를 수신하고, 단말(30)에게 'PDU Session Establishment Accept' NAS 메시지를 전송한 다음, 기설정된 대기시간 후에 세션확인 메시지를 보낸다. 이때, 기설정된 대기시간은 제1 타이머의 설정시간보다 짧게 설정되는 것이 바람직하다(S405).
만약, 제1 타이머의 설정시간이 종료하기 전에 AMF(301)로부터 세션확인 메시지가 도착하면 SMF(303)는 해당 PDU 세션 정보를 계속 유지한다. 실시 예에 따라, SMF(303)는 AMF(301)에게 세션확인 메시지에 대한 제1 응답 메시지를 보낼 수 있다. 제1 응답 메시지는 해당 PDU 세션 정보를 그대로 유지 중임을 알리는 메시지로서 SMF(303)가 AMF(301)에게 제공한다(S407, S409).
만약, 제1 타이머의 설정 시간이 종료하기 전에 세션확인 메시지를 수신하지 못하면, SMF(303)는 PDU 세션 정보를 삭제함으로써 불필요한 PDU 세션 관리를 방지한다. SMF(303)가 세션 확인 메시지를 수신하지 못하는 상태는 (1) AMF(301)가 해당 PDU 세션이 이미 해제시킨 상태로 세션확인 메시지를 발송하지 않는 상태이거나 (2) AMF(301)가 PDU 세션해제와 관련된 메시지를 발송하였으나 수신하지 못하는 상태이거나 (3) AMF(301)가 세션확인 메시지를 발송하였으나 수신하지 못하는 상태에 해당한다(S411, S413).
여기서 세션확인 메시지는 S401 단계를 통해 생성한 특정 PDU 세션 정보를 유지 중인지 확인하는 메시지로서, AMF(301)가 SMF(303)에게 전송하는 메시지이다. 따라서 세션확인 메시지는 PDU Session ID 등으로 특정되어야 한다. 세션확인 메시지는 본 발명을 위해 별도로 설정할 수도 있고, 기존 프로토콜에서 사용 중인 메시지를 사용할 수도 있다.
예를 들어, Retrieve 요청 메시지(Nsmf_PDUSession_RetrieveSMContext Request)를 세션확인 메시지로 사용할 수 있다. Retrieve 요청 메시지를 세션확인 메시지로 사용하는 경우에, 제1 응답 메시지는 Retrieve에 대한 응답 메시지(Nsmf_PDUSession_RetrieveSMContext Response)를 사용할 수 있다. 제1 응답 메시지용 Retrieve 응답의 HTTP/2 프로토콜 상 응답 코드는 2xx(성공)가 된다.
<제1 타이머의 리셋 및 세션확인단계의 반복: S415>
SMF(303)는 S405 내지 S413 단계의 세션확인 단계를 PDU 세션이 유지되는 동안 반복할 수 있다. 다시 말해, SMF(303)는 PDU 세션이 정상적으로 해제되거나 세션확인단계의 S413 단계에서 PDU 세션 정보가 삭제될 때까지 세션확인 과정을 반복할 수 있다. 이를 위해서, SMF(303)는 제1 타이머를 리셋해야 하고, AMF(301)는 반복적으로 세션확인 메시지를 제공해야 한다. 실시 예에 따라, 도 4에서처럼 SMF(303)는 제1 응답 메시지를 AMF(301)에게 전송한 후에 제1 타이머를 리셋하고 S405 단계로 돌아가 AMF(301)의 세션 확인 메시지를 다시 기다린다.
이 경우, AMF(301)는 SMF(303)로부터 제1 응답 메시지를 수신한 후에 세션 확인 메시지를 SMF(303)에게 다시 발송하며, AMF(301)의 세션 확인 메시지를 재 발송하는 과정도 SMF(303)로부터 제1 응답 메시지를 수신할 때마다 반복된다. 이때에도, AMF(301)는 SMF(303)로부터 제1 응답 메시지를 수신한 후 기설정된 대기시간 후에 세션 확인 메시지를 SMF(303)에게 다시 발송하는 것이 바람직하며, 여기서의 대기시간도 제1 타이머의 설정시간보다 짧게 설정되는 것이 바람직하다.
이상의 방법으로, SMF(303)는 AMF(301)로부터 세션 해제 등에 관한 메시지를 제대로 전달받지 못한 경우에도 일정한 시간 내에 해당 PDU 세션 정보를 삭제함으로써 불필요한 PDU 세션의 관리를 방지할 수 있다.
실시 예 1
AMF(301)는 S409 단계의 제1 응답 메시지를 수신한 경우에는 해당 PDU 세션 관리에 문제가 없다고 판단할 수 있다. 반대로, S409 단계에서 SMF(303)가 발송하는 제1 응답 메시지를 수신하지 못한 경우에, AMF(301)는 해당 PDU 세션 관리에 문제가 있다고 판단하고 해당 PDU 세션 정보를 삭제할 수 있다.
실시 예 2
AMF(301)는 해당 PDU 세션 정보를 그대로 유지 중인데, SMF(303)는 S413 단계를 통해서나 다른 이유로 해당 PDU 세션 정보를 이미 삭제한 상태일 수 있다. 이러한 경우에, SMF(303)는 S403 단계를 수행하지 않고 제1 타이머를 개시하지 않는다.
AMF(301)는 PDU 세션을 설립하고 설정된 대기시간이 경과한 후에 또는 제1 응답 메시지를 수신하고 설정된 대기시간 경과 후에 세션 확인 메시지를 SMF(303)에게 보낸다. SMF(303)가 PDU 세션 정보를 이미 삭제한 상태에서 세션확인 메시지를 수신할 수 있다. 이때, SMF(303)는 해당 PDU 세션 정보가 없음을 알리는 제2 응답 메시지를 AMF(301)에게 제공할 수 있다. 제2 응답 메시지를 수신한 AMF(301)는 해당 PDU 세션 정보를 삭제함으로써, 불필요한 PDU 세션 관리를 방지한다.
세션확인 메시지로 Retrieve 요청 메시지를 사용하는 경우에, 제2 응답 메시지로 Retrieve 응답 메시지를 그대로 사용할 수 있다. 다만, 제2 응답 메시지용 Retrieve 응답의 HTTP/2 프로토콜 상 응답 코드는 4xx(요청 오류) 또는 5xx(서버 오류)가 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (6)

  1. PDU 세션의 관리방법에 있어서,
    PDU 세션 설립 후에, SMF(Session Management Function)가 상기 PDU 세션 정보를 저장하고 제1 타이머를 개시한 다음, AMF(Access and Mobility Management function)로부터 기설정된 세션확인 메시지를 대기하는 타이머 동작단계; 및
    상기 SMF가 상기 제1 타이머의 설정 시간이 종료하기 전에 상기 세션확인 메시지를 수신하면 상기 PDU 세션 정보를 유지하고 상기 세션확인 메시지를 수신하지 못하면 상기 PDU 세션 정보를 삭제하는 세션확인단계;
    상기 SMF가 상기 제1 타이머의 설정 시간이 종료되기 전에 상기 세션확인 메시지를 수신하면, 상기 AMF에게 상기 세션확인 메시지에 대해 상기 PDU 세션정보를 유지 중임을 알리는 제1 응답 메시지를 전송하고 상기 제1 타이머를 리셋하여 다시 시작하는 단계;
    상기 AMF가 상기 제1 응답 메시지 수신 후에 상기 세션확인 메시지를 상기 SMF에게 다시 전송하여 상기 세션확인단계를 반복 수행하는 단계;
    상기 SMF가 상기 세션확인단계에서 상기 PDU 세션 정보를 삭제하고 상기 제1 타이머의 동작을 중단한 상태에서 상기 AMF로부터 상기 세션확인 메시지를 수신하면, 상기 세션확인 메시지에 대응하여 상기 PDU 세션정보가 없음을 알리는 제2 응답 메시지를 상기 AMF에게 전송하는 단계: 및
    상기 AMF가 상기 제2 응답 메시지에 대응하여 보유 중인 상기 PDU 세션정보를 삭제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDU 세션의 관리방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다시 시작하는 단계와 상기 다시 전송하는 단계가,
    상기 PDU 세션이 해제될 때까지 또는 상기 세션확인단계 중에 상기 PDU 세션 정보가 삭제될 때까지 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 PDU 세션의 관리방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 AMF는 상기 PDU 세션이 설립된 때 또는 상기 제1 응답 메시지를 수신한 때로부터 기설정된 대기시간이 경과한 후에 상기 세션확인 메시지를 상기 SMF에게 전송하며,
    상기 대기시간은 상기 제1 타이머의 설정시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 PDU 세션의 관리방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 세션확인 메시지는 Retrieve 요청 메시지를 사용하고 상기 제1 응답 메시지와 제2 응답 메지시는 상기 Retrieve 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 사용하되,
    상기 제1 응답 메시지의 HTTP 프로토콜상의 응답 코드가 2xx로 설정되고 상기 제2 응답 메지시의 응답 코드는 4xx 또는 5xx로 설정되는 것을 특징으로 하는 PDU 세션의 관리방법.
KR1020200135898A 2020-10-20 2020-10-20 이동통신 코어망의 ＡＭＦ와 ＳＭＦ에서의 ＰＤＵ Ｓｅｓｓｉｏｎ 관리방법 KR102353535B1 (ko)

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KR20090118933A (ko) * 2007-02-14 2009-11-18 루센트 테크놀러지스 인크 프록시 기반 시그널링 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20090118933A (ko) * 2007-02-14 2009-11-18 루센트 테크놀러지스 인크 프록시 기반 시그널링 방법

Non-Patent Citations (1)

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Title
"Flow Failure Handling for Access and Mobility Procedures", Ultra Cloud Core 5G Session Management Function, Release 2020.02(2020.07.10.)* *

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