KR102355678B1

KR102355678B1 - 이동 통신 시스템에서의 QoS(Quality Of Service) Flow의 설정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102355678B1
Application number: KR1020170057434A
Authority: KR
Inventors: 이형호; 권기석; 문상준; 박중신; 배범식; 이지철
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2022-01-26
Also published as: EP3603170A1; JP2020519173A; WO2018208068A1; US11218902B2; US10492096B2; CN110603842B; EP3905766B1; EP3905766A1; KR20180123345A; JP7138660B2; CN110603842A; CN117177293A; EP3603170B1; EP3603170A4; US20200084657A1; US20180324633A1

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 이동 통신 시스템에서 QoS flow를 설정하는 방법 및 장치를 개시한다.

Description

이동 통신 시스템에서의 QoS(Quality Of Service) Flow의 설정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONFIGURATING QoS FLOW IN WIRELESS COMMUNICATION}

본 발명은 이동 통신 시스템에서 QoS flow를 설정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

한편, 5G 시스템은 OTT의 다양한 QoS 요구를 만족시키기 위하여 새로운 특징인 Reflective QoS, Flexible QoS 및 비표준 QoS Class을 사용한다. 그리고, 백홀 구간에서의 QoS 차별화를 위하여 LTE에서도 사용되었던 Transport level marking을 사용한다.

본 발명의 목적은 Reflective QoS 사용에 따라 단말의 DL 패킷의 처리 부담이 증가하는 문제 및 QoS 정보를 단말에게 전달하기 위해 매 packet마다 새로운 header를 사용함으로써 발생되는 무선 자원 낭비의 문제를 해결하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은, 5G 시스템에서 백홀 구간의 QoS를 제공하는 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, UE의 packet 처리 부담(computation load)를 경감시키고, QoS 지원을 위한 무선 자원의 사용을 절약하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 5G 백홀 망에서 다양한 QoS 요구사항과 백홀망 상황을 반영한 QoS를 보장하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 5G 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Reflective QoS를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PDU session establishment 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PDU session modification 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SMF가 UE로 전달하는 QoS rule을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SMF가 RAN으로 전달하는 QoS profile을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SMF가 UPF로 전달하는 QoS rule을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 DL/UL에서의 data 패킷의 전달 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UE의 QoS Flow의 RQ 지원 여부와 종류에 따른 DL packet 처리 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 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.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하에서는, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 QoS flow의 설정 방법 및 장치에 관하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 5G 시스템의 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 5G 시스템은, UE(user equipment), RAN(radio access network), UPF(user plane function), DN(data network), UDM(user data management management), AMF(access & mobility function), SMF(session management function), PCF(policy control function), AF(application function) 및 AUSF(authentication server function)을 포함할 수 있다.

한편, 5G 시스템은 OTT의 다양한 QoS 요구를 만족시키기 위하여 새로운 특징인 1) Reflective QoS, 2) Flexible QoS 및 3) 비표준 QoS Class을 사용한다. 그리고, 백홀 구간에서의 QoS 차별화를 위하여 LTE에서도 사용되었던 4) Transport level marking을 사용한다. 보다 구체적으로, 도 2를 참조하여 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Reflective QoS를 설명하기 위한 개념도이다.

도 2를 참조하면,

1) Reflective QoS (이하 RQ)

RQ는 수신한 하향 링크 데이터 패킷에 기초하여, 단말이 상향 QoS 규칙을 생성하는 방식이다. 한 개의 PDU session에서는 RQ를 사용하는 QoS flow와 그렇지 않은 QoS flow가 모두 있을 수 있다.

RQ 활성화 (activation) 방식에는 아래의 2가지 종류가 있다.

- Reflective QoS Activation via User Plane

UPF가 외부 Data Network (DN)으로부터 변경하고자 하는 QoS Rule에 해당하는 IP flow의 패킷을 수신하면, UPF는 수신한 DL 패킷의 encapsulation header에 Reflective QoS Indication(이하 RQI) field를 1로 설정하여 N3 interface로 전달한다. RQI field가 설정된 DL 패킷을 수신한 UE는 수신한 DL 패킷의 IP 및 TCP 혹은 UDP 헤더의 정보를 사용하여 UL용 QoS rule을 만든다.

- Reflective QoS via Activation Control Plane

UE가 RQI를 포함하는 QoS 룰을 SMF로부터 수신하고, 이 QoS Rule에 매칭하는 DL 패킷을 수신하면, UE는 수신한 DL 패킷으로부터 UL QoS Rule을 생성한다.

2) Flexible QoS

QoS의 단위인 EPS bearer와 Data Radio Bearer (DBR)의 관계가 1:1 이었던 LTE 대비, 5G 시스템에서는 QoS Flow와 DRB와의 관계가 n:1 (n>=1)이 가능하다. 예를 들어 다수의 QoS Flow가 QoS 요구 사항을 만족시킨다면 1개의 DRB를 사용하여 5G 기지국 (이하 RAN)에서 UE로 전달할 수 있다. RAN이 QoS Flow의 DRB 관계를 결정과 연결을 하고, 5G 시스템 중심망 (이하 5G Core Network (5GC))은 그 연결 관계를 알지 못한다.

3) 비 표준(non-standardized) QoS Class

정해진 QoS Class만을 지원했던 LTE에 비하여, 5G 시스템은 QoS class를 제한 없이 정의할 수 있다. 이를 가능하게 하기 위하여 5G 시스템에서는 2가지 종류의 5G QoS Indicator(이하 5QI)를 사용한다.

- 표준화된 5QI (Standardized 5QI)

표준화된 5QI가 지칭하는 QoS characteristic 들, 즉 Resource Type, Priority Level, packet delay budget(PDB), Packet Error Rate(PER)들이 미리 5G 시스템의 장치, 예를 들어 User Plane function(이하 UPF), UE, RAN에 설정해져 있어 별도의 시그널링 없이 5QI만으로도 QoS characteristic들을 알 수 있는 5QI를 말한다.

- 비 표준화된 5QI (Non-standardized 5QI)

비 표준화된 5QI가 지칭하는 QoS characteristic은 5GC가 필요에 따라 동적으로 결정하고, 그 결정된 QoS characteristic들을 5QI와 함께 5G 시스템의 장치에게 전달한다.

비 표준화된 5QI를 사용하면 5G 시스템에서는 미리 정해진 QoS class외로 자유롭게 QoS Class를 정의할 수 있다.

4) Transport level packet marking

LTE에서는 Backhaul 망 (P-GW와 eNB 사이의 데이터 전송을 위한 망)에서 QoS 차별화를 위하여 Transport level marking을 사용한다. Transport level marking은 LTE 의 Gateway(이하 GW)와 eNB가 LTE의 QoS Class Index(QCI)와 ARP 을 바탕으로 backhaul 망의 L3 혹은 L2 계층 header에 QoS 차별화 marking을 하는 것을 말한다. 예를 들어 GW나 eNB는 EPS beaer의 QCI와 ARP를 고려하여 outer IP header에 Differentiated Services Code Point(이하 DSCP) field에 적합한 값을 marking을 한다. 5G 시스템에서도 백홀 망에서의 QoS 제공을 위하여 RAN과 UPF가 Transport level packet marking을 한다.

다만, Reflective QoS 사용에 따라, 단말의 DL 패킷 처리의 부담이 증가할 수 있다. 예를 들어, Per Packet inspection 및 신규 IP flow의 검출 부담이 증가하고, 5G 속도 향상에 따른 시간당 처리하여야 할 단말의 패킷의 처리 부담이 증가할 수 있다. 또한, QoS 정보를 단말에게 전달하기 위한 매 header는, 예를 들어, QoS flow id (QFI)와 Reflective QoS Indication(RQI) 전달하기 위해 무선 구간에서 새로운 header를 사용함으로써, QFI와 RQI의 전달이 필요하지 않은 경우는, 무선 자원의 낭비가 발생(e.g. IoT 장치)하는 문제가 있다. 또한, 5G 시스템에서 백홀 구간에 QoS를 제공하는 방안이 필요할 수 있다. 예를 들어, 5G는 새로운 QoS class를 지원하기 쉽게 하기 위하여 Non-Std. 5QI가 가능하며, 5QI 와 DSCP mapping을 미리 설정하기 어려워지는 문제가 있을 수 있다.

이에, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발명은, Reflective QoS 사용에 따른 단말의 DL 패킷 처리 부담 증가를 해결하기 위하여, UE의 RQ 지원 여부와 RQ 종류 전달, CN의 UE의 RQ지원 여부 및 QoS 요구 사항을 고려한 QoS Flow 별 RQ 지원 여부와 지원 종류 결정 기능, Core Network(CN)의 UE로의 QoS Flow 별 RQ 지원 여부와 RQ 종류 전달 및 UE의 QoS Flow의 RQ 지원 여부와 지원 종류에 따른 DL packet 처리 차별화 기능을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발명은, 무선 자원 낭비 발생 문제를 해결하기 위하여, CN의 RAN으로의 QoS Flow 별 RQ 지원 여부와 RQ 종류 전달, RAN의 QoS Flow의 RQ 지원 여부와 RQ 종류에 따른 QoS Flow to DRB mapping 기능 및 RAN의 QoS Flow의 RQ 지원 여부와 RQ 종류에 따른 DRB의 RQ 지원 헤더 설정 기능을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발명은, 5G 시스템에서 제공할 백홀 구간 QoS의 예로, CN의 QoS 요구사항, UPF와 RAN 사이의 N3 path 상황을 고려한 QoS Flow 생성시 transport level marking 값 결정 기능, CN의 UPF 와 RAN으로의 QoS Flow 별 transport level marking 값 전달 기능을 제공할 수 있다.

이하에서는, UE의 RQ 지원 여부 전달 시그널링에 관하여 설명하기로 한다.

[제1 실시예] PDU Session establishment 절차

PDU session establishment 절차는 도 3과 같다.

1. [UE→AMF] Session establishment request를 전달하여 session 설치를 요청한다. Session establishment request는 UE가 지원 가능한 RQ 종류를 포함한다. RQ 종류는 RQ 미지원(Not support), RQ via C만 지원 (RQvC only), RQ via U만 지원(RQvU only). RQ via C와 RQ via U 모두 지원 가능(RQvCvU)의 종류가 가능하다.

2. (AMF) AMF가 SMF를 선택한다.

3. [AMF→SMF] 절차 2에서 선택한 SMF로 PDU session establish request를 전달한다.

4. [SMF→UDM] SMF는 UDM에게 UE의 subscription 정보를 요청하여 받는다.

5. PDU session 인증 철차

6. (SMF) SMF가 PCF를 선택할 수 있다. 이때, SMF는 PCF에게 UE가 사용할 QoS Policy를 받아올 수 있다.

7. (SMF) SMF는 UE와 DN사이의 session 이 사용할 UPF를 선택한다.

8. (SMF→PCF) SMF는 PCF에게 UE가 사용할 QoS Policy rule를 받아올 수 있다. SMF는 UE가 절차 1의 RQ 지원 여부 및 종류와 절차6의 PCF의 QoS policy를 고려하여, [제3 실시예]의 항목들과 [제4 실시예]를 결정한다.

절차 6의 PCF의 QoS policy와 UPF와 RAN 사이의 backhaul 상태를 고려하여 [제4 실시예]와 [제5 실시예]의 UL 및 DL Transport level packet marking을 결정한다.

9. (SMF→UPF) 절차 5에서 session establishment 절차를 수행하였다면, SMF는 UPF에게 N4 session modification request를 한다. N4 session modification request 는 절차 8에서 결정한 [제5 실시예]를 포함한다.

10. (SMF→AMF) SMF는 AMF에게 SM response를 전달한다. SM Response은 다음을 포함할 수 있다 Cause, N2 SM information, N1 SM information. N2 SM information은 다음을 PDU Session ID, QoS Profile(s), CN Tunnel Info 포함한다. N1 SM information은 PDU Session Establishment Accept (Authorized QoS Rule, SSC mode, S-NSSAI, allocated IPv4 address)을 포함한다.

QoS Profile은 RAN에게 세션에 사용될 QoS Flow들의 [제4 실시예]을 포함한다.

Authorized QoS rule은 UE에게 세션에 사용될 QoS Flow들의 [제3 실시예]을 포함한다.

11. (AMF→RAN) AMF가 RAN에 N2 PDU Session Request을 전달한다. AMF는 PDU Session ID와 PDU Session Establishment Accept를 포함한 NAS message를 RAN에게 전달한다.

12. (RAN→UE) RAN은 [제6 실시예]과 같이 DRB 설정을 한다.

RAN은 절차 11에서 수신한 NAS message (PDU Session ID, N1 SM information (PDU Session Establishment Accept)) 를 UE에게 전달한다.

13. (RAN→AMF) 절차 11의 요청에 대한 응답

14. (AMF→SMF) SM Request (N2 SM information)을 전달한다.

15. (SMF→UPF) SMF는 PDU session이 만들어져 있지 않았다면 UPF에게 N4 Session Establishment 메시지를 전달하여 PDU session 생성을 요청하고, 만들어져 있다면 N4 Session Modification을 전달하여 PDU session 변경을 요청한다.

N4 Session Establishment와 N4 Session Modification은 [제5 실시예]를 포함한다.

16. (SMF→AMF) 절차 14의 응답

17. (SMF→UE) IPv6 설정 정보를 전달할 수 있다.

18. PDU session establishment가 Non-3GPP access에서 3GPP access로 handover인 경우 non-3GPP access에 있던 session을 release한다.

19. UDM이 SMF id, SMF address, DNN을 저장한다.

[제2 실시예] PDU Session modification 절차

PDU session modification 절차는 도 4와 같다.

1. 절차의 시작은 아래와 같을 수 있다.

A. UE initiates the PDU session modification procedure by the transmission of a PDU Session Modification over N1

B. PCF initiates the PDU-CAN Session Modification procedure upon policy decision triggered by DPI’s Traffic Detection notification or upon AF requests.

C. UDM sends Insert Subscriber Data message to SMF

D. SMF may decide to modify PDU session. This procedure also may be triggered based on locally configured policy

E. (R)AN sends the N2 message (PDU session ID, SM information) to the AMF. The SM information includes the QFI and a notification indicating that the QoS targets cannot be fulfilled. The AMF sends the SM Request (SM information) message to the SMF.

2. (SMF→PCF) SMF는 PCF에게 변경된 QoS Policy을 요청하고, PCF는 SMF에게 변경된 QoS Policy를 전달한다. SMF는 UE가 [제1 실시예]의 절차 1의 RQ 지원 여부 및 종류와 PCF의 QoS policy를 고려하여, [제3 실시예]의 항목들과 [제4 실시예]을 결정한다.

3. (SMF→AMF) SMF가 AMF에게 SM Request (N2 SM information (PDU Session ID, QoS Profile, Session-AMBR), N1 SM Container (PDU Session Modification Command (PDU session ID, QoS rule, Session-AMBR))) 메시지를 전달한다.

N2 SM information은 PDU Session ID, QoS Profile(s), Session AMBR 포함한다.

N1 SM information은 PDU Session Modification command (PDU session id, QoS Rule, Session AMBR을 포함한다.

4. (AMF→RAN) AMF는 RAN에게 N2 PDU Session Request 메세지를 전달한다.

N2 PDU Session Request는 절차 3의 N2 SM information를 포함한다.

NAS message는 절차 3의 PDU Session Modification command을 포함한다.

5. (RAN→UE) RAN의 DRB 설정 변경

UE에게 절차 4의 NAS message를 전달한다.

절차 3에서 전달된 N2 SM information에 따라 DRB 설정이 변경될 수 있다. 이때는 [제6 실시예]과 같이 DRB 설정을 할 수 있다.

6. (RAN→AMF) 절차 4의 응답

7. (AMF→SMF) 절차 3의 응답

8. (SMF→UPF) SMF는 UPF에게 N4 Session Modification을 전달하여 PDU session 변경을 요청할 수 있다.

N4 Session Modification은 [제5 실시예]를 포함한다.

9. (SMF→PCF) SMF는 PCF에게 QoS policy가 설정이 되었음을 알릴 수 있다.

[제3 실시예] SMF가 UE에게 전달하는 QoS Rule

SMF는 UE에게 UL traffic의 구별과 QoS 보장시 사용할 QoS Rule을 전달한다. UE로 전달되는 QoS rule은 아래의 내용을 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 5를 참조하여 설명한다.

- QoS Rule ID : QoS Rule제어시, UE에 설정된 QoS rule 구별을 위한 식별 번호

- QoS Flow ID (QFI): 이 QoS rule이 지시하는 QoS Flow 를 구별하기 위하여 DL 패킷에 마킹되어 UE에게 전달되거나 UL traffic의 QoS 처리를 위하여 UL 패킷에 UE가 마킹하는 식별 번호. 표준 지정 5QI를 사용하는 경우 QFI는 5QI와 같은 값일 수 있다

- QoS Flow Template: UL traffic을 QoS Rule에 해당하는 QoS Flow를 선택 시, 적용하는 packet filter의 집합. Default QoS rule 혹은 Reflective QoS 지원하는 경우 생략될 수 있다.

- Precedence Value: 이 QoS Rule을 UL traffic에 적용할 순서

- 5G QoS Characteristic Indication (5QI) : 이 QoS rule이 지시하는 QoS flow가 5G system에서 처리될때, 받게 되는 QoS 처리 특성을 지시하는 식별자. 표준에서 지정한 값 혹은 SMF가 임의로 선택한 값일 수 있다. 표준 지정 값이 경우 생략될 수 있다.

- QoS parameters: 이 QoS rule이 지시하는 QoS flow가 QoS 처리 특성에 필요한 파라미터들. Flow type, Priority Level, Packet Delay budget, Packet Error Rate, Guaranteed Flow Bitrate, Maximum Flow Bitrate, Notification Control일 수 있다. 단말에 이미 알려져 있는 경우에는 생략될 수 있다.

- Reflective QoS Support: 이 QoS Rule이 지시하는 QoS Flow가 지원하는 Reflective QoS의 종류. Not Support/Reflective QoS via Control plane/Reflective QoS via User Plane 중 하나 일수 있다.

[제4 실시예] SMF가 RAN에게 전달하는 QoS profile

SMF는 RAN에게 DL 및 UL traffic의 QoS 보장시 사용할 QoS 특성을 나타내는 QoS Profile을 전달한다. RAN 로 전달되는 QoS profile은 아래의 내용을 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 6을 참조하여 설명한다.

- QoS Flow ID (QFI): 이 QoS rule이 지시하는 QoS Flow 를 구별하기 위하여 DL ㅍ패킷에 마킹되어 UE에게 전달되거나 UL traffic의 QoS 처리를 위하여 UL 패킷에 UE가 마킹하는 식별 번호

- QoS parameters: 이 QoS rule이 지시하는 QoS flow가 QoS 처리 특성에 필요한 파라미터들. Flow type, Priority Level, Packet Delay budget, Packet Error Rate, Guaranteed Flow Bitrate, Maximum Flow Bitrate, Notification Control일 수 있다. RAN에 이미 알려져 있는 경우에는 생략될 수 있다 (예를 들어, 표준 지정 5QI 사용시).

- Reflective QoS Support: 이 QoS Rule이 지시하는 QoS Flow가 지원하는 Reflective QoS의 종류. Not Support/Reflective QoS via Control plane/Reflective QoS via User Plane 중 하나 일수 있다,

- Transport level packet marking: Transport level packet marking in the uplink e.g. DiffServ Code Point, to be applied for the traffic identified for this QoS Flow, which can be DSCP value, MPLS TOS value. QoS characteristic과 ARP및 UPF와 RAN 사이의 backhaul 상태 (expected congestion level, expected RTT between UPF and RAN)를 고려하여 결정될 수 있다.

[제5 실시예] SMF가 UPF에게 전달하는 QoS Rule

SMF는 UPF에게 DL traffic의 구별과 QoS 보장시 사용할 QoS Rule을 전달한다. UPF로 전달되는 QoS rule은 아래의 내용을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 7을 참조하여 설명한다.

- QoS Flow ID (QFI): 이 QoS rule이 지시하는 QoS Flow 를 구별하기 위하여 UPF가 DL 패킷에 마킹하는 식별 번호. 표준 지정 5QI를 사용하는 경우 QFI는 5QI와 같은 값일 수 있다.

- QoS Flow Template: DL traffic을 QoS Rule에 해당하는 QoS Flow를 선택 시, 적용하는 packet filter의 집합. Default QoS rule의 경우 생략될 수 있다.

- Precedence Value: 이 QoS Rule을 DL traffic에 적용할 순서

- Transport level packet marking: Transport level packet marking in the downlink e.g. DiffServ Code Point, to be applied for the traffic identified for this QoS Flow, which can be DSCP value, MPLS TOS value. QoS characteristic과 ARP및 UPF와 RAN 사이의 backhaul 상태 (expected congestion level, expected RTT between UUP and RAN)를 고려하여 결정될 수 있다.

[제6 실시예] RAN의 QoS Flow의 RQ 지원 여부와 종류에 따른 Data Radio Bearer 설정 동작

PDU Session이 전달하는 1개 혹은 다수의 QoS Flow들의 [제4 실시예]의 1개 혹은 다수의 QOS Profile들을 수신한 RAN은 QoS flow들은 UE와 RAN사이에 전달하는데 사용할 Data Radio Bearer(DRB))수와 Data Radio Bearer(DRB))의 설정을 결정한다.

RAN은 QoS Profile을 참조하여 어떤 1개의 DRB를 통하여 전달할 1개 혹은 다수의 DL QoS flow가 DL QFI와 RQI를 전달 필요가 없다고 결정한 경우, RAN은 DRB 설정 시, QFI와 RQI 전달을 위한 Uu header을 사용하지 않도록 결정할 수 있다. 이 경우 이 DRB 설정을 UE에게 알려야 한다.

QFI와 RQI 전달을 위한 Uu header을 사용하지 않도록 결정할 수 있는 경우는 아래와 같을 수 있다.

1) DRB를 통하여 1개의 QoS Flow가 전달되고, 이 QoS flow가 RQ를 지원하지 않는 경우 (i.e. RQ support element in QoS Profile = Not support)

2) DRB를 통하여 1개의 QoS Flow가 전달되고, 이 QoS flow가 RQ 지원하고 그 종류가 RQvC인 경우 (i.e. RQ support element in QoS Profile = RQvC)

3) DRB를 통하여 전달되는 복수의 QOS FLow들이 모두 RQ를 지원하지 않는 경우

[제7 실시예] Data 패킷 전달 절차

Data 패킷 DL/UL 전달 절차는 도 8과 같다.

1. UPF가 DN으로부터 DL data packet을 받는다.

2. UPF가 DN으로부터 받은 Downlink data packet을 [제5 실시예]의 QoS rule을 적용한다. 즉, UPF는 수신한 data packet의 IP flow 정보를 바탕으로 적용할 QoS flow를 찾는다(즉, mapping)한다. UPF는 mapping 된 QoS Flow id를 data packet의 N3 header에 표시한다. UPF는 Mapping 된 RQI를 data packet의 N3 header에 표시할 수있다. UPF는 QoS Rule에 포함된 Transport level packet marking(즉, DSCP marking, MPLS marking)을 한다.

3. UPF는 data 패킷을 RAN에게 전달한다. 이 data packet은 N3 header에 QFI,RQI가 marking 되어있고, outer header (i.e. outer IP, L2 header)에는 Transport level packet marking이 되어 있다.

4. 수신한 RAN은 DL packet의 QFI에 따라 [제6 실시예]를 통하여 설정된 DRB의 적용한다. 즉, DRB 적용에 따라 QFI 및 RQI 용 Uu header를 사용할 수도 있고, 아니면, 생략할 수 있다.

5. UE는 DL data packet을 수신하고, 수신한 DL data packet을 바탕으로 [제8 실시예]의 동작을 수행한다. 즉, QOS flow의 RQ 지원 여부와 종류에 따라서 UE UL QoS rule (i.e. UL TFT)를 갱신 (UL TFT에 packet filter 추가 혹은 제거) 한다.

6. UE는 UL traffic 발생 시, 상기 절차 5에서 갱신된 UL QoS rule을 적용하여 IP flow to QoS flow mapping을 하고, UL DRB의 설정에 따라 QoS flow id를 Uu header표시하거나 생략할 수 있다. UE는 UL data packet을 Uu을 통하여 RAN로 전달한다.

7. RAN은 수신한 UL packet의 [제4 실시예]의 QoS Profile에 따라, UL N3 header에 QFI marking과 Transport level packet marking을 한다.

8. RAN은 UL packet을 N3을 통하여 UPF에게 전달한다.

9. UPF는 수신한 UP packet을 DN으로 전달한다.

[제8 실시예] UE의 QoS Flow의 RQ 지원 여부와 종류에 따른 DL packet 처리 동작

UE의 QoS Flow의 RQ 지원 여부와 종류에 따른 DL packet 처리 동작은 도 9를 참조하여 설명한다.

0. UE는 DL packet을 수신하면, DL 패킷 처리 동작을 시작한다.

1. UE는 수신한 DL packet의 Uu header의 QFI 혹은 어떤 DRB를 통하여 DL packet이 전달되었는지에 따라 DL packet이 속한 QoS flow를 알아낸다.

2. UE는 1에서 확인한 DL packet이 속한 QoS Flow가 [제3 실시예]의 UL QOS Rule을 참조하여, RQ를 지원하는 QoS flow인지 확인한다

3. RQ 지원여부 QoS flow일 경우, RQ 종류가 RQvC인지 RQvU인지 확인한다.

4. RQvU일 경우 (즉, RQvC가 아닐 경우), DL packet의 Uu header에 RQI 필드가 설정되어 있는지 확인한다.

5. RQvC일 경우, DL packet의 data header(inner IP header와 inner TCP 혹은 UDP header)가 지시하는 IP flow가 QoS Flow가 속한 QoS Rule의 UL TFT에 새로운 IP flow인지 확인한다.

6. RQvU이고 RQI가 설정되어 있지 않은 경우, DL packet의 data header가 지시하는 IP flow가 QoS Flow가 속한 QoS Rule의 UL TFT에 새로운 IP flow인지 확인한다.

7. RQvU이고 RQI가 설정되어 있는 경우, DL packet의 data header가 지시하는 IP flow가 QoS Flow가 속한 QoS Rule의 UL TFT에 새로운 IP flow인지 확인한다.

8. RQvU이고 RQI가 설정되어 있지 않고, 절차 6에서 신규 IP flow로 판단한 경우, 수신한 DL packet이 지칭하는 IP flow의 packet filter를, 기존의 RQ를 통하여 만든 QoS rule의 packet filter에서 삭제한다.

9. RQvU이고 RQI가 설정되어 있지 않고, 절차 7에서 신규 IP flow로 판단한 경우, 수신한 DL packet이 지칭하는 IP flow의 packet filter과 수신한 QoS flow id를 갖는UL QoS rule을 만든다.

10. RQvC이고, 절차 5에서 신규 IP flow로 판단한 경우, 수신한 DL packet이 지칭하는 IP flow의 packet filter과 수신한 QoS flow id를 갖는UL QoS rule을 만든다.

11. 처리가 끝난 DL packet을 UE의 상위 계층으로 전달한다.

12. 절차를 종료한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명은, UE의 packet 처리 부담(computation load)을 경감시키고, UE의 빠른 DL 패킷 처리를 가능하도록 하며, QoS 지원을 위한 무선 자원의 사용을 절약할 수 있고, 5Q 백홀 망에서 다양한 QoS 요구 사항과 백홀 망 상황을 반영한 QoS를 보장할 수 있는 효과가 있다.

Claims

무선 통신 시스템의 기지국에 의해 수행되는 방법에 있어서,
SMF(session management function) 엔티티로부터 AMF(access and mobility management function) 엔티티를 통해서, QoS(quality of service) 플로우(flow)에 대한 QoS 프로파일을 수신하는 단계;
상기 QoS 프로파일이 상기 QoS 플로우 상의 트래픽에 반영식(reflective) QoS가 적용됨을 지시하는 정보를 포함하는지 판단하는 단계;
단말로, 상기 판단에 기초하여 상기 QoS 플로우와 관련된 DRB(data radio bearer)를 설정하는 메시지를 전송하는 단계; 및
상기 단말로, 상기 메시지에 기초하여 상기 DRB 상에서 하향링크 데이터를 전송하는 단계를 포함하고,
상기 QoS 프로파일이 상기 QoS 플로우 상의 트래픽에 상기 반영식 QoS가 적용됨을 지시하는 상기 정보를 포함하지 않으면, 상기 메시지는 상기 DRB에 대한 QFI(QoS flow identifier) 및 RQI(reflective QoS indication)를 전달하기 위한 헤더를 생략(omit)하는 DRB 설정을 알리고,
상기 QoS 프로파일이 상기 QoS 플로우 상의 트래픽에 상기 반영식 QoS가 적용됨을 지시하는 상기 정보를 포함하면, 상기 메시지는 상기 DRB에 대한 상기 QFI 및 상기 RQI를 전달하기 위한 상기 헤더가 존재하는 DRB 설정을 알리는 것인, 방법.
제1항에 있어서,
상기 방법은,
상기 SMF 엔티티로부터 상기 AMF 엔티티를 통해서, 상향링크 데이터에 대한 전송 레벨 마킹(transport level marking)과 관련된 정보를 수신하는 단계;
상기 단말로부터 상기 상향링크 데이터를 수신하는 단계; 및
UPF(user plane function) 엔티티로, 상기 상향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹을 상기 수신된 상향링크 데이터에 적용하여 전송하는 단계를 더 포함하고,
상기 상향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹과 관련된 정보는 DSCP(differentiated services code point) 값을 포함하는 것인, 방법.
제1항에 있어서,
상기 SMF 엔티티로부터 UPF 엔티티로 하향링크 데이터에 대한 전송 레벨 마킹과 관련된 정보가 전송되고,
상기 UPF 엔티티에 의해서 상기 하향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹이 적용되며,
상기 하향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹과 관련된 정보는 DSCP 값을 포함하는 것인, 방법.
무선 통신 시스템의 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서,
기지국으로부터, QoS(quality of service) 플로우(flow)와 관련된 DRB(data radio bearer)를 설정하는 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 메시지에 기초하여 상기 DRB 상의 하향링크 데이터를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하고,
상기 QoS 플로우에 대한 QoS 프로파일이 상기 QoS 플로우 상의 트래픽에 반영식 QoS가 적용됨을 지시하는 정보를 포함하지 않으면, 상기 메시지는 상기 DRB에 대한 QFI(QoS flow identifier) 및 RQI(reflective QoS indication)를 전달하기 위한 헤더를 생략(omit)하는 DRB 설정을 알리고,
상기 QoS 프로파일이 상기 QoS 플로우 상의 트래픽에 상기 반영식 QoS가 적용됨을 지시하는 상기 정보를 포함하면, 상기 메시지는 상기 DRB에 대한 상기 QFI 및 상기 RQI를 전달하기 위한 상기 헤더가 존재하는 DRB 설정을 알리며,
상기 QoS 프로파일은 SMF(session management function) 엔티티로부터 AMF(access and mobility management function) 엔티티를 통해서 상기 기지국으로 전송되는 것인, 방법.
제4항에 있어서,
상기 방법은, 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하고,
상향링크 데이터에 대한 전송 레벨 마킹(transport level marking)과 관련된 정보에 기초하여, 상기 전송된 상향링크 데이터에 대해 상기 전송 레벨 마킹이 적용되고,
상기 상향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹과 관련된 상기 정보는 SMF(session management function) 엔티티로부터 AMF(access and mobility management function) 엔티티를 통해서 상기 기지국으로 전송되며,
상기 전송 레벨 마킹이 적용된 상기 상향링크 데이터는 상기 기지국으로부터 UPF(user plane function) 엔티티로 전송되고,
상기 상향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹과 관련된 정보는 DSCP(differentiated services code point) 값을 포함하는 것인, 방법.
제4항에 있어서,
상기 SMF 엔티티로부터 UPF 엔티티로 하향링크 데이터에 대한 전송 레벨 마킹과 관련된 정보가 전송되고,
상기 UPF 엔티티에 의해서 상기 하향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹이 적용되며,
상기 하향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹과 관련된 정보는 DSCP 값을 포함하는 것인, 방법.
무선 통신 시스템의 기지국에 있어서,
송수신부; 및
상기 송수신부와 연결되는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는:
SMF(session management function) 엔티티로부터 AMF(access and mobility management function) 엔티티를 통해서, QoS(quality of service) 플로우(flow)에 대한 QoS 프로파일을 수신하고,
상기 QoS 프로파일이 상기 QoS 플로우 상의 트래픽에 반영식(reflective) QoS가 적용됨을 지시하는 정보를 포함하는지 판단하고,
단말로, 상기 판단에 기초하여 상기 QoS 플로우와 관련된 DRB(data radio bearer)를 설정하는 메시지를 전송하고,
상기 단말로, 상기 메시지에 기초하여 상기 DRB 상에서 하향링크 데이터를 전송하도록 설정되고,
상기 QoS 프로파일이 상기 QoS 플로우 상의 트래픽에 상기 반영식 QoS가 적용됨을 지시하는 상기 정보를 포함하지 않으면, 상기 메시지는 상기 DRB에 대한 QFI(QoS flow identifier) 및 RQI(reflective QoS indication)를 전달하기 위한 헤더를 생략(omit)하는 DRB 설정을 알리고,
상기 QoS 프로파일이 상기 QoS 플로우 상의 트래픽에 상기 반영식 QoS가 적용됨을 지시하는 상기 정보를 포함하면, 상기 메시지는 상기 DRB에 대한 상기 QFI 및 상기 RQI를 전달하기 위한 상기 헤더가 존재하는 DRB 설정을 알리는 것인, 기지국.
제7항에 있어서,
상기 제어부는:
상기 SMF 엔티티로부터 상기 AMF 엔티티를 통해서, 상향링크 데이터에 대한 전송 레벨 마킹(transport level marking)과 관련된 정보를 수신하고,
상기 단말로부터 상기 상향링크 데이터를 수신하고,
UPF(user plane function) 엔티티로, 상기 상향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹을 상기 수신된 상향링크 데이터에 적용하여 전송하도록 더 설정되고,
상기 상향링크 데이터에 대한 전송 레벨 마킹과 관련된 정보는 DSCP(differentiated services code point) 값을 포함하는 것인, 기지국.
제7항에 있어서,
상기 SMF 엔티티로부터 UPF 엔티티로 하향링크 데이터에 대한 전송 레벨 마킹과 관련된 정보가 전송되고,
상기 UPF 엔티티에 의해서 상기 하향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹이 적용되며,
상기 하향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹과 관련된 정보는 DSCP 값을 포함하는 것인, 기지국.
무선 통신 시스템의 단말에 있어서,
송수신부; 및
상기 송수신부와 연결되는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는:
기지국으로부터, QoS(quality of service) 플로우(flow)와 관련된 DRB(data radio bearer)를 설정하는 메시지를 수신하고,
상기 메시지에 기초하여 상기 DRB 상의 하향링크 데이터를 상기 기지국으로부터 수신하도록 설정되고,
상기 QoS 플로우에 대한 QoS 프로파일이 상기 QoS 플로우 상의 트래픽에 반영식 QoS가 적용됨을 지시하는 정보를 포함하지 않으면, 상기 메시지는 상기 DRB에 대한 QFI(QoS flow identifier) 및 RQI(reflective QoS indication)를 전달하기 위한 헤더를 생략(omit)하는 DRB 설정을 알리고,
상기 QoS 프로파일이 상기 QoS 플로우 상의 트래픽에 상기 반영식 QoS가 적용됨을 지시하는 상기 정보를 포함하면, 상기 메시지는 상기 DRB에 대한 상기 QFI 및 상기 RQI를 전달하기 위한 상기 헤더가 존재하는 DRB 설정을 알리며,
상기 QoS 프로파일은 SMF(session management function) 엔티티로부터 AMF(access and mobility management function) 엔티티를 통해서 상기 기지국으로 전송되는 것인, 단말.
제10항에 있어서,
상기 제어부는, 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 전송하도록 더 설정되고,
상향링크 데이터에 대한 전송 레벨 마킹(transport level marking)과 관련된 정보에 기초하여, 상기 전송된 상향링크 데이터에 대해 상기 전송 레벨 마킹이 적용되고,
상기 상향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹과 관련된 상기 정보는 SMF(session management function) 엔티티로부터 AMF(access and mobility management function) 엔티티를 통해서 상기 기지국으로 전송되며,
상기 전송 레벨 마킹이 적용된 상기 상향링크 데이터는 상기 기지국으로부터 UPF(user plane function) 엔티티로 전송되고,
상기 상향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹과 관련된 정보는 DSCP(differentiated services code point) 값을 포함하는 것인, 단말.
제10항에 있어서,
상기 SMF 엔티티로부터 UPF 엔티티로 하향링크 데이터에 대한 전송 레벨 마킹과 관련된 정보가 전송되고,
상기 UPF 엔티티에 의해서 상기 하향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹이 적용되며,
상기 하향링크 데이터에 대한 상기 전송 레벨 마킹과 관련된 정보는 DSCP 값을 포함하는 것인, 단말.
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