KR102506270B1 - 이동 통신 네트워크 시스템 및 네트워크 구성 방법 - Google Patents

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Abstract

이동 통신 네트워크 시스템 및 네트워크 구성 방법이 제공된다. 통신 네트워크 시스템은, 공통 제어 액세스 네트워크, 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 추가되는 적어도 하나의 액세스 네트워크 슬라이스, 공통 제어 코어 네트워크, 그리고 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 추가되는 적어도 하나의 코어 네트워크 슬라이스를 포함한다. 액세스 네트워크 슬라이스와 코어 네트워크 슬라이스는, 상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 결정된다.

Description

이동 통신 네트워크 시스템 및 네트워크 구성 방법{Mobile communication network system and method for composing network component configurations}
본 발명은 이동 통신 네트워크 시스템 및 네트워크 구성 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동 통신 네트워크를 구성하는 장비는 대부분 그 형상(Configuration)이 유동적이지 못해서, 기능 추가 및 변경이 어렵고 자원의 스케일(scale) 업/다운(up/down)이 용이하지 않을 뿐 아니라, 소프트웨어와 하드웨어 기능이 서로 밀접하게 결합되어 있고, 장비 요소별 인터페이스가 개방(open)되어 있지 않아서, 다양한 서비스 요구사항을 효과적으로 수용하기 쉽지 않다.
관련 선행 문헌으로는 미국공개특허 제2015-0304892호에 기재된 "Network Stack Virtualization"와, 대한민국 등록특허 제10-1275293호에 기재된 "네트워크 장치 및 네트워크 가상화 지원 방법" 등이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 네트워크 자원의 가상화를 토대로 서비스 요구 사항에 따라 적응적인 구조를 가지는 통신 네트워크 시스템 및 네트워크 구성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 다른 통신 네트워크 시스템은, 공통 제어 액세스 네트워크; 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 추가되는 적어도 하나의 액세스 네트워크 슬라이스; 공통 제어 코어 네트워크; 및 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 추가되는 적어도 하나의 코어 네트워크 슬라이스를 포함하며, 상기 액세스 네트워크 슬라이스와 상기 코어 네트워크 슬라이스는, 상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 결정된다.
상기 디바이스가 제1 서비스와 제2 서비스를 요구하는 경우에, 상기 제1 서비스의 타입에 따른 제1 액세스 네트워크 슬라이스와, 상기 제2 서비스의 타입에 따른 제2 액세스 네트워크 슬라이스를 구성할 수 있다.
상기 디바이스가 제1 서비스와 제2 서비스를 요구하는 경우에, 상기 제1 서비스의 타입에 따른 제1 코어 네트워크 슬라이스와, 상기 제2 서비스의 타입에 따른 제2 코어 네트워크 슬라이스를 구성할 수 있다.
상기 공통 제어 액세스 네트워크는 신규 호(call)에 따라 신규 연결을 시도할 때 디폴트로 접속되는 초기 액세스 네트워크 또는 액세스 네트워크 슬라이스들에서 공통으로 수행되는 기능을 가지는 공통 제어 슬라이스일 수 있다.
상기 공통 제어 액세스 네트워크는 인증, 모빌리티(mobility) 제어를 포함하는 공통 제어 기능을 수행하며, 액세스 네트워크 슬라이스에 의해 지원되지 않는 서비스를 제공할 수 있다.
상기 공통 제어 코어 네트워크는 신규 호에 따라 신규 연결을 시도할 때 디폴트로 접속되는 초기 코어 네트워크 또는 코어 네트워크 슬라이스들에서 공통으로 수행되는 기능을 가지는 공통 제어 슬라이스일 수 있다.
상기 공통 제어 액세스 네트워크와 상기 공통 제어 코어 네트워크 중 하나가, 복수의 액세스 네트워크 슬라이스와 복수의 코어 네트워크 슬라이스 중에서, 상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 대응하는 액세스 네트워크 슬라이스와 코어 네트워크 슬라이스를 결정할 수 있다.
상기 공통 제어 액세스 네트워크와 상기 공통 제어 코어 네트워크 중 하나가, 상기 복수의 액세스 네트워크 슬라이스에서 하나의 액세스 네트워크 슬라이스를 제거하거나, 상기 복수의 코어 네트워크 슬라이스에서 하나의 코어 네트워크 슬라이스를 제거할 수 있다.
상기 공통 제어 액세스 네트워크와 상기 공통 제어 코어 네트워크 중 하나가, 상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 대응하는 신규 액세스 네트워크 슬라이스와 신규 코어 네트워크 슬라이스를 추가할 수 있다.
상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 결정되는, 상기 액세스 네트워크 슬라이스의 개수와 상기 코어 네트워크 슬라이스의 개수가 동일할 수 있다.
상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 결정되는, 상기 액세스 네트워크 슬라이스의 개수와 상기 코어 네트워크 슬라이스의 개수가 다를 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 네트워크 구성 방법은, 통신 네트워크 시스템에서 네트워크를 구성하는 방법에서, 상기 통신 네트워크 시스템의 공통 제어 액세스 네트워크와 공통 제어 코어 네트워크 중 하나인 네트워크 구성 장치가, 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 대응하는 네트워크 슬라이스를 결정하는 단계; 및 상기 네트워크 구성 장치가 상기 결정된 네트워크 슬라이스에게 상기 서비스 타입에 해당하는 자원과 기능을 구성하도록 지시하는 단계를 포함하며, 상기 네트워크 슬라이스는 상기 서비스 타입에 대응하는 액세스 네트워크 슬라이스를 포함하며, 상기 서비스 타입에 따라 코어 네트워크 슬라이스를 더 포함한다.
상기 방법은, 상기 네트워크 구성 장치가, 디바이스가 요구하는 신규 서비스 타입에 대응하는 신규 네트워크 슬라이스를 추가 결정하는 단계; 및 상기 네트워크 구성 장치가, 상기 추가 결정된 네트워크 슬라이스에게 상기 서비스 타입에 해당하는 기능을 구성하도록 지시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 서비스 타입에 해당하는 기능을 구성하도록 지시하는 단계는, 상기 추가 결정된 네트워크 슬라이스가 상기 네트워크 구성 장치로부터의 구동 요청을 수신하는 단계; 상기 추가 결정된 네트워크 슬라이스가 해당하는 네트워크 기능을 발견하고 발견된 네트워크 기능을 연결하는 과정을 수행하는 단계; 및 상기 추가 결정된 네트워크 슬라이스가 상기 과정을 수행한 다음에, 상기 구동 요청에 대한 응답을 상기 네트워크 구성 장치로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 네트워크 구성 장치가, 디바이스가 요구하는 서비스 타입이 변경되는 경우, 기존 서비스 타입에 대응하는 네트워크 슬라이스를 제거하는 것으로 결정하는 단계; 및 상기 네트워크 구성 장치가, 상기 제거하는 것으로 결정된 네트워크 슬라이스에게 해당하는 자원과 기능의 해제를 지시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 네트워크 슬라이스를 결정하는 단계는, 가입자 등록 및 인증 정보를 포함하는 가입자 프로파일을 추가적으로 고려하여 상기 네트워크 슬라이스를 결정할 수 있다.
상기 네트워크 구성 장치는, 신규 호에 따라 신규 연결을 시도할 때 디폴트로 접속되는 초기 네트워크 또는 네트워크 슬라이스들에서 공통으로 수행되는 기능을 가지는 공통 제어 슬라이스에 해당할 수 있다.
상기 방법에서, 복수의 서비스 타입별로 액세스 네트워크 슬라이스와 코어 네트워크 슬라이스가 구성되며, 상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 결정되는 상기 네트워크 슬라이스에 포함되는 상기 액세스 네트워크 슬라이스의 개수와 상기 코어 네트워크 슬라이스의 개수가 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 네트워크 구성 방법에서, 통신 네트워크 시스템에서 네트워크를 구성하는 방법에서, 액세스 네트워크와 코어 네트워크를 제어하는 네트워크 매니저가, 디바이스의 서비스 타입을 포함하는 서비스 요구사항을 수신하는 단계; 상기 네트워크 매니저가, 상기 서비스 요구사항을 만족하는 네트워크 슬라이스를 결정하는 단계; 상기 네트워크 매니저가, 상기 결정된 네트워크 슬라이스의 자원 및 기능에 대한 네트워크 형상정보를 구성하는 단계; 및 상기 네트워크 매니저가, 상기 결정된 네트워크 슬라이스가 자원 및 기능을 구성하도록, 상기 네트워크 형상 정보를 상기 결정된 네트워크 슬라이스로 제공하는 단계를 포함하며, 상기 네트워크 슬라이스는 상기 서비스 타입에 대응하는 액세스 네트워크 슬라이스를 포함하며, 상기 서비스 타입에 따라 코어 네트워크 슬라이스를 더 포함할 수 있다.
상기 네트워크 슬라이스를 결정하는 단계는, 상기 서비스 타입에 대응하는 액세스 네트워크 슬라이스와 상기 코어 네트워크 슬라이스를 바인딩하여 네트워크 슬라이스를 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 네트워크 슬라이스를 구성하는 단계는, 상기 액세스 네트워크 슬라이스의 형상은 변경되고, 상기 코어 네트워크 슬라이스의 형상은 변경되지 않는 단계; 상기 액세스 네트워크 슬라이스의 형상은 변경되지 않고, 상기 코어 네트워크 슬라이스의 형상은 변경되는 단계; 및 상기 액세스 네트워크 슬라이스의 형상과 상기 코어 네트워크 슬라이스의 형상이 모두 변경되는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 이동통신 시스템에서 네트워크 자원의 가상화 개념을 이용하는 네트워크 슬라이스(Network slice) 구조를 기반으로 다양한 서비스 요구사항에 따라 최적의 네트워크 슬라이스를 결정하고, 결정된 네트워크 슬라이스의 자원 및 기능에 대한 최적의 형상정보(configuration information)를 유연하게 구성할 수 있다. 이에 따라, 가입자가 최적의 통신 환경을 제공받음으로써 통신 체감품질의 변혁적 개선이 용이하다. 또한, 사업자는 서비스 수용 편이, 비용 감소 및 차별화된 네트워크 인프라를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가상화를 이용한 네트워크 슬라이스 구조 기반의 이동 통신 네트워크의 전체 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 매니저가 서비스 요구사항에 부합되는 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 과정을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 매니저가 서비스 요구사항에 부합되는 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 다른 과정을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에서, 네트워크를 액세스 네트워크와 코어 네트워크로 분류한 네트워크 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 네트워크 시스템의 구조를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 부합되는 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 개념을 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에서, 디바이스의 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법에서, 디바이스의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법에서, 네트워크의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법에서, 네트워크 슬라이스의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 매니저가 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하는 절차를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 슬라이스의 형상정보를 나타낸 예시도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하는 방법에서, 네트워크 매니저의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에서, 디바이스의 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에서, 초기 접속(Initial attach)시 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에서, 초기 접속(Initial attach) 이후의 서비스 요청에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에서, 네트워크 슬라이스를 추가하거나 제거하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 디바이스의 구조도이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 구성 장치의 구조도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 실시 예에서, 네트워크 슬라이스(Network slice, NS)는 사용자별로 통신 서비스 요구 사항을 지원하기 위해 네트워크 자원의 가상화 개념을 이용하여 구성되는 논리적인 네트워크 기능 및 자원의 집합체를 나타낸다. 네트워크 슬라이스는 NSI(network slice instance)라고도 명명될 수 있다. 초기 네트워크(Init network 또는 Network)는 디폴트 네트워크 (default network or default-RAN) 또는 공통제어네트워크기능(CCNF(common control network function)-AN(access network), 액세스 네트워크 파트) 또는 공통제어네트워크기능(CCNF-CN(core network), 코아 네트워크 파트)이라고도 명명될 수 있다. 액세스 네트워크(Access network)는 셀(Cell)의 의미를 가질 수 있다. 디바이스는 여러 타입의 단말 장비(예를 들어, UE, 자동차(Veichle), 센서(Sensor), 로봇(robot) 등) 또는 가입자를 총칭한다.
또한, NCP(Network Control Protocol)_타입은 서비스 타입(Service_type)과 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서비스 요구 사항의 의미로 사용될 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 네트워크 시스템 및 네트워크 구성 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가상화를 이용한 네트워크 슬라이스 구조 기반의 이동 통신 네트워크의 전체 구조를 나타낸 도이다.
첨부한 도 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 가상화를 이용한 네트워크 슬라이스 구조 기반의 이동 통신 네트워크는, 크게 3개의 분야 즉, 제1 분야, 제2 분야 그리고 제3 분야로 구성된다.
제1 분야(①): 이동통신 네트워크 기능 및 자원에 대한 제어 및 관리를 수행하는 부분이다. 제1 분야는 개념적 구성일 수 있으며, 서비스 오케스트레이터(Service orchestrator)를 포함한다.
서비스 오케스트레이터는, RM(resource manager)를 통해 유무선 자원(예를 들어, 컴퓨팅(computing), 스토리지(storage), 네트워크 등)을 각 네트워크 슬라이스(NS)에 할당 관리하고, FM(Function manager)을 통해 유무선 요소 기능(예를 들어, 기능 요소(Function element)의 실행 코드)을 각 네트워크 슬라이스(NS)의 해당 장비에 할당 관리하며, 네트워크 매니저(Network manager, 네트워크 매니저(NM))를 통해 통신 서비스 요구사항(또는 새로운 호(new call))에 부합하는 E2E(end-to-end) 경로(path)를 구성하도록 제어하는 기능을 갖는다. FM, RM 및 NM은 상호 중복하여 3개 매니저(Manager)의 기능을 보유할 수 있다.
서비스 오케스트레이터가 새로운 서비스 창출이나 사업자의 정책에 따라 각종 자원 및 기능을 소프트웨어적으로 제어 관리함으로써, 네트워크 유무선 자원의 스케일 업/다운(Scale-Up/Down) 및 가변적이고 신속한 네트워크의 운용유지를 용이하게 할 수 있다.
제2 분야(②): 네트워크 슬라이스(NS)를 결정하고 이에 대한 자원(Resources) 및 기능(Functions)에 대한 형상정보를 구성하는 부분이며, 네트워크 매니저(Network manager, NM)를 포함한다.
네트워크 매니저(NM)는 디바이스의 서비스 요구사항에 따라 최적의 네트워크 슬라이스를 결정하고, 결정된 네트워크 슬라이스의 자원과 기능의 형상정보를 구성한다. 네트워크 슬라이스는 새로운 서비스(또는 새로운 호(new call))에 따라 추가 생성되거나 변경 또는 제거될 수 있다.
네트워크 매니저(NM)는 이동통신 네트워크에서 코어 네트워크(Core network) 내부의 하드웨어 노드(예를 들어, PDN(packet data network)-게이트웨이, SDN(software defined network) 컨트롤러)와 함께, 또는 사업자가 관리하는 네트워크 O&M(operation & maintenance) 센터에 위치되어 대용량의 고속 서버 형태로 실현될 수 있다.
네트워크 슬라이스(NS)는 네트워크의 성능지표(Key Capabilities)에 따라 대용량(broadband), 저지연(low latency), 초연결(massive connectivity) 및 인터넷(예를 들어, 최선 노력 네트워크(best effort network)) 용도 등으로 운용될 수 있다.
네트워크 컨트롤러(Network controller, NC)는 해당 관할의 네트워크 슬라이스에 대한 상태 정보(예를 들어, 과부하, 오류율 등)를 네트워크 매니저(NM)에게 주기적으로 보고하거나 또는 이벤트 구동(event-driven) 방식으로 보고하며, 이러한 기능은 개방 인터페이스 제어(Open interface control)를 통해 소프트웨어적으로 실행될 수 있다.
한편, 네트워크 매니저(NM)는 네트워크 컨트롤러(NC)로부터 제공되는 정보 즉, 피드백 정보를 이용하여 각 네트워크 슬라이스간의 유무선 자원 할당량 등을 조정할 수 있다. 네트워크 컨트롤러(NC)는 이동통신 네트워크에서 코어 네트워크 내부(예를 들어, PDN-게이트웨이)에 위치되어 실행될 수 있다.
네트워크의 성능지표(Key Capabilities)에 따라 네트워크 슬라이스의 자원 및 기능은 대용량(broadband), 저지연(low latency), 초연결(massive connectivity) 및 인터넷(예를 들어, 최선 노력 네트워크(best effort network)) 용도 등으로 운용될 수 있다.
네트워크의 성능지표를 만족하기 위한 각 네트워크 슬라이스의 자원 및 기능에 대한 예로는 다음과 같은 것들이 있다.
네트워크의 성능지표가 대용량인 경우, 네트워크 슬라이스의 자원 및 기능은 예를 들어, 멀티-X(RAT(radio access technology, 대역(Band), 셀) 중 선택 기능, 밀리미터파와 캐리어간 중첩, 밀집된 소형셀을 포함하는 계층셀 구조(Hierarchical cell structure, HCS) 등을 포함할 수 있다.
네트워크의 성능지표가 저지연인 경우, 네트워크 슬라이스의 자원 및 기능은 트래픽 지연과 시그널링 지연을 줄이기 위한 플랫 네트워크(Flat network) 구조(에지 서버(Edge server)), Xhaul(Front & Back haul)-네트워킹(networking) 기능, 데이터 처리 성능이 빠른 라우터 자원 등을 포함할 수 있다.
네트워크의 성능지표가 초연결인 경우, 네트워크 슬라이스의 자원 및 기능은 MTC(Machine type communication), V2X(Vehicle-to-everything), IoT(Internet of Thing) 등 짧은 패킷 전송에 효과적인 유연한 시그널링 및 전송 체계를 고려한 디바이스 네트워킹 구조, 그리고 IMS(IP multimedia subsystem) 서버 및 이동성(Mobility) 기능을 사용하지 않는 구조를 포함할 수 있다.
한편, 네트워크 슬라이스(NS)를 결정하고 이에 대한 자원 및 기능 구성시, 아래 방법이 적용될 수 있다.
1) 서비스 타입별로 슬라이스 타입을 선택한 이후, 선택된 슬라이스 타입에 해당하는 네트워크 슬라이스 위에 자원과 네트워크 기능을 구성한다.
2) 서비스 타입별로 슬라이스의 자원과 네트워크 기능을 구성한 이후, 서비스 타입에 부합하는 네트워크 슬라이스를 하나 선택한다.
3) 서비스 타입별로 슬라이스 자원을 먼저 할당한 이후, 그 자원 위에 네트워크 기능을 구성한다.
제3 분야(③): 네트워크 매니저(NM)에 의해 구성되는 네트워크 슬라이스에 해당한다. 네트워크 슬라이스(NS)는 이동통신 시스템에서 액세스 네트워크(Access network 또는 radio access network, RAN), 코어 네트워크(Core network, CN) 및 디바이스의 전체 혹은 일부로 구성된다. 네트워크 슬라이스는 다음과 같이, 세부적으로 분류될 수 있다.
* 액세스 네트워크: 매크로 셀 노드(Macro Cell Node), 스몰셀 노드(Small Cell Node), RRH/RU(Remote radio head/Radio unit), 릴레이(Relay) 노드, 게이트웨이 등의 장치가 포함될 수 있다. 또한, 액세스 네트워크는 트래픽이 높은 지역에서 매크로 셀 기반의 고집적 소형셀 배치 구조로 구현될 수 있다. 액세스 네트워크는 유선, 무선, WiFi 등의 액세스 네트워크를 포함한다.
* 코어 네트워크: C-GW(Control Gateway, 예를 들어, LTE(Long Term Evolution)에서의 MME(Mobility Management Entity)의 제어 부분(Control parts), SGW(Serving Gateway), PGW(PDN Gateway), D-GW (Data Gateway, 예를 들어, LTE에서의 SGW/PGW의 데이터 부분), HSS+(Home Subscriber Server), PCRF+(Policy and Charging Rule Function plus) 및 라우터 등의 서버 혹은 장치로 구성될 수 있다.
* 디바이스(또는 디바이스 네트워크): 스마트(Smart) 디바이스, 센서 네트워킹(Sensor networking), 이동 네트워크(Moving network, 예를 들어, V2X), 인프라리스 디바이스 네트워킹(Infra-less Device Networking, 예를 들어, 향상된 D2D(Device-to-Device)/MTC) 등의 디바이스를 포함할 수 있다. 디바이스(또는 디바이스 네트워크)는 사물 중심 디바이스로 확대되어 네트워킹 형태(예를 들어, 센서 IoT 네트워크(Sensor/IoT network))를 구성할 수 있다.
한편, 네트워크 매니저(NM)는 액세스 네트워크, 코어 네트워크 그리고 디바이스(또는 디바이스 네트워크)의 자원/기능을 각각 관리 제어하는 액세스 네트워크 매니저(Access network manager, AN-Manager), 코어 네트워크 매니저(Core network manager, CN-Manager), 디바이스 네트워크 매니저(Device network manager, DN-Manager)를 통해 동작 가능하다. 이 경우, 네트워크 매니저(NM)는 이러한 3개의 매니저들을 총괄 관리 및 제어한다. AN 매니저와 CN 매니저와 DN 매니저 사이는 개방형 인터페이스를 전제로 하며, 이에 따라 3개로 분리된 각 서브 네트워크에 멀티 벤더(multi-vendor) 장비의 수급을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 네트워크는, 통상 액세스 네트워크(예를 들어, AN에서의 특정 장치 혹은 이들의 조합)와 코어 네트워크(예를 들어, CN에서의 특정 장치 혹은 이들의 조합)의 조합을 대상으로 하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음에는 서비스 요구 사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 과정에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 부합되는 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 과정을 나타낸 도이다.
첨부한 도 2에서와 같이, 복수의 네트워크 슬라이스가 제공된다. 서비스 타입에 따라 네트워크 슬라이스가 제공될 수 있다.
디바이스가 초기 네트워크(Initial Network)에 접속되며, 디바이스의 서비스 요구사항(예: 서비스 타입)을 만족하는 네트워크 슬라이스가 선택되고, 선택된 네트워크 슬라이스의 자원 및 기능에 대한 형상정보가 구성된다.
초기 네트워크는 새로운 호(call)에 따라 새로운 연결을 시도할 때(호 초기), 디폴트(default)로 접속되는 네트워크(예를 들어, 5G 매크로 네트워크 슬라이스, 4G 매크로 네트워크, 새로운 무선(New Radio) 방식의 매크로 셀 또는 E-UTRAN(evolved- UMTS Terrestrial Radio Access Network) 방식의 매크로 셀 포함)를 나타낸다. 복수의 네트워크 슬라이스(Network Slice#0~ Network Slice#k) 중에서 하나의 네트워크 슬라이스(예를 들어, Network Slice#0)가 초기 네트워크로서 선택될 수 있다. 네트워크 매니저(NM)에 의해 초기 네트워크(Initial Network, 예를 들어, Network Slice#0)가 선택될 수 있다.
디바이스(예를 들어, D#k)의 서비스 요구사항을 만족하는 네트워크 슬라이스(예를 들어, NS#K)가 선택되는데, 디바이스의 서비스 요구사항, 디바이스에 인접한 셀들의 수신 신호 세기, 그리고 네트워크의 디바이스 가입자 등록정보(예를 들어, QoS(Quality of Service), 과금 정보 등) 등을 종합적으로 고려하여 네트워크 슬라이스가 결정되며, 결정된 네트워크 슬라이스의 자원 및 기능에 대한 형상정보를 구성한다. 한편, 디바이스의 서비스 요구사항 변경시, 네트워크 슬라이스(NS#K)가 재설정될 수 있다. 예를 들어, 통신 중에 서비스 요구사항이 변경되면 네트워크 슬라이스가 변경된다.
디바이스는 단일 모드(예를 들어, V2X) 이외에도 멀티모드(예를 들어, 로봇(Robot), 스마트 폰 등의 결합)로 동작할 수 있으며, 통신 도중에 새로운 서비스 요구사항을 추가(예를 들어, 복수의 호)하거나 변경하거나 해제할 수 있다. 예를 들어, 디바이스를 통해 UHD(Ultra high definition) TV를 시청하는 서비스에서, 클라우드(Cloud) 게임의 저지연 대용량 서비스로의 연결로 변경되면, 클라우드 게임에 최적인, 파형 방식(waveform scheme, 예를 들어, UFMC(Universal Filtered Multi-Carrier)), GFDM(Generalized Frequency Division Multiplex), FBMC(Filter bank Multi-Carrier) 등), 무선 프레임 구조(radio frame structure, 예를 들어, short/long TTI(Transmission Time Interval)), 랜덤 액세스 방식(random access scheme, 예를 들어, 경쟁/비경쟁 기반(contention/non-contention based)의 랜덤 액세스)뿐만 아니라, 반송파 주파수, 프론트홀/백홀(front-haul/back-haul) 네트워킹을 구성하는 라우터의 처리 능력 등을 선별적으로 재구성한다.
디바이스는 기존 통신중인 네트워크 슬라이스를 유지한 상태에서 새로운 네트워크 슬라이스로 추가 접속됨으로써, 동시에 복수개의 네트워크를 접속할 수 있다.
서비스 요구 사항에 부합되는 네트워크 슬라이스를 선택하고 자원/기능을 구성하는 과정은 네트워크 매니저(NM)와의 연동에 의해 수행될 수 있으며, 네트워크 매니저(NM)에 의한 네트워크 슬라이스 선택과 자원/기능을 구성하는 과정은 서비스 제공자에 의해 네트워크 장비를 설치하는 초기에 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 부합되는 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 다른 과정을 나타낸 도이다.
첨부한 도 3에서와 같이, 초기 네트워크(예를 들어, Network Slice#0)가 선택되는 대신에, 공통제어 슬라이스(Common control slice, CCS)를 사용한다. 이 경우, 디바이스는 호설정 초기(예; Initial attach)에 공통제어 슬라이스(CCS)에 연결된다.
공통제어 슬라이스(CCS)는 하나의 독립된 네트워크 슬라이스로 구성될 수 있다. 공통제어 슬라이스(CCS)는 위에 기술된 초기 네트워크 ‘Network Slice#0’와 유사한 기능을 수행한다. 공통 제어 슬라이스(CCS)는 네트워크 슬라이스들에서 공통으로 수행되는 기능들(예를 들어, 인증 등)을 가지는 네트워크 슬라이스일 수 있다. 또한, 공통 제어 슬라이스(CCS)는 네트워크 슬라이스에 의해 지원받지 못하는 서비스 제공(VoIP, 퍼블릿 인터넷)을 제공하는 디폴트 네트워크 슬라이스일 수 있다.
공통제어 슬라이스(CCS)는 디바이스의 서비스 요구사항에 최적인 네트워크 슬라이스를 선택하고, 선택된 네트워크 슬라이스의 자원/기능의 형상을 구성할 수 있다. 이러한 동작은 네트워크 매니저(NM)와의 연동에 의해 수행될 수 있다.
또한, 짧은 패킷(short packet) 정보(예를 들어, 비연결형의 짧은 정보)는 공통제어 슬라이스(CCS)의 특정 시그널링 메시지(예를 들어, L3 RRC(Radio Resource Control) 메시지)에 함께 실어 보냄으로써 시그널링 부하 및 저지연 전송 효과를 꾀할 수 있다.
또한, 초기 네트워크는 기존의 모바일 네트워크(예를 들어, E-UTRAN 매크로 셀)로 대체될 수 있다.
다음에는 도 2와 도 3의 네트워크를 액세스 네트워크(RAN)와 코어 네트워크(CN)로 분류한 네트워크 구성에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에서, 네트워크를 액세스 네트워크와 코어 네트워크로 분류한 네트워크 구성을 나타낸다.
네트워크는 도 4에서와 같이, 액세스 네트워크(RAN)와 코어 네트워크(CN)를 포함한다.
액세스 네트워크(RAN)는 적어도 하나의 액세스 네트워크 슬라이스(이하, 설명의 편의상, RAN 슬라이스라고 명명함)와, RAN 슬라이스를 공통 제어하는 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)를 포함한다. 코어 네트워크(CN)는 적어도 하나의 코어 네트워크 슬라이스(이하, 설명의 편의상, CN 슬라이스라고 명명함)와, CN 슬라이스를 공통 제어하는 디폴트 코어 네트워크(Default CN)를 포함한다. 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)는 도 2에서와 같은 디폴트로 지정되는 초기 액세스 네트워크일 수 있으며, 또한 도 3에서와 같은 공통 제어 슬라이스일 수 있다. 또한, 디폴트 코어 네트워크(Default CN)는 도 2에서와 같은 디폴트로 지정되는 초기 코어 네트워크일 수 있으며, 또한 도 3에서와 같은 공통 제어 슬라이스일 수 있다. 디폴트 액세스 네트워크는 공통 제어 액세스 네트워크라고 명명될 수 있으며, 디폴트 코어 네트워크(Default CN)는 공통 제어 코어 네트워크라고 명명될 수 있다. 디폴트 액세스 네트워크와 디폴트 코어 네트워크는 공통 제어 기능을 수행할 수 있으며, 공통 제어 기능은 인증, 모빌리티(핸드오버)를 포함하며, 액세스/코어 네트워크 슬라이스에 의해 지원받지 못하는 서비스(예: VoIP, 퍼블릿 인터넷)를 제공할 수 있다.
RAN 슬라이스와 CN 슬라이스는 서비스 타입별로 특화될 수 있으며, 서비스 타입의 수가 복수인 경우 복수의 RAN 슬라이스와 복수의 CN 슬라이스가 제공된다. 디바이스(예: UE)가 요청하는 서비스 타입이 추가되는 경우, RAN 슬라이스/CN 슬라이스가 추가(add)될 수 있으며, 서비스 타입이 해제되는 경우, RAN 슬라이스/CN 슬라이스가 제거(drop)될 수 있다.
디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)는 시스템 정보 방송, 랜덤 액세스 등의 기능을 수행하며, 디폴트 코어 네트워크(Default CN)는 NSI(Network Slice Instance) 선택, 이동성 관리(Mobility Management), 권한 및 인증(Authority & Authentication) 등의 기능을 수행한다.
RAN 슬라이스는 제어 평면(Control Plane, RAN-CP)과 사용자 평면(User Plane, RAN-UP)으로 분류되며, CN 슬라이스는 제어 평면(CN-CP)과 사용자 평면(CN-UP)으로 분류된다. 제어 평면(RAN-CP)은, 디바이스(예: UE)와 서비스 타입(예; eMBB(enhanced Mobile BroadBand))에 부합하는 액세스 네트워크 슬라이스(RAN slice) 위에서 트래픽 전송이 될 수 있도록, 사용자 평면(RAN-UP)을 구성하는 네트워크 기능들을 선택하고 조합하여, 사용자 경로(User path)를 형성한다. 제어 평면(CN-CP)은, 서비스 타입(예; eMBB)에 부합하도록 사용자 평면(CN-UP)을 구성하는 네트워크 기능들을 선택하고 조합하여 사용자 경로를 형성한다.
한편, 디바이스와 액세스 네트워크(RAN)는 무선 인터페이스(NR1~NR3)를 통하여 연결된다. 디바이스와 디폴트 액세스 네트워크(default RAN)는 무선 인터페이스(NR2)에 의해 연결되며, 무선 인터페이스(NR2)는 여러 RAN 슬라이스들의 공통 제어 기능을 담당하며, 시스템 정보 방송, 랜덤 액세스 기능 등을 포함할 수 있다. 디바이스와 각 RAN-CP 슬라이스는 무선 인터페이스(NR3)에 의해 연결되며, 무선 인터페이스(NR3)는 전용의 시그널링 기능(예; RRC Connection)을 담당한다. 또한, 디바이스와 각 RAN-CP 슬라이스는 무선 인터페이스(NR1)에 의해 연결되며, 무선 인터페이스(NR1)는 디바이스와 각 RAN-CP 슬라이스간 트래픽 전송 기능을 수행한다.
한편, 무선 인터페이스(NX1~NX3)는 RAN 내부 혹은 RAN(inter -RAN)간 인터페이스이다. 무선 인터페이스(NG2~NG10)은 RAN-CN간 인터페이스와 CN 내부 인터페이스 및 CN과 외부장치와의 인터페이스이다.
이러한 네트워크 구조에서, RAN 슬라이스와 CN 슬라이스가 하나의 네트워크 슬라이스(예를 들어, E2E 네트워크 슬라이스)를 구성할 수 있다. 디바이스가 요청한 서비스 타입에 따라 RAN 슬라이스와 CN 슬라이스를 선택하고 결합(binding)하여 하나의 네트워크 슬라이스를 구성할 수 있다. 또한, 서비스 타입(예를 들어, 퍼블릭(public) 인터넷, VoIP 등)에 따라 하나의 RAN 슬라이스를 선택하여 네트워크 슬라이스를 구성할 수도 있다.
서비스 타입에 따라 네트워크 슬라이스를 구성하는 RAN 슬라이스의 개수와 CN 슬라이스의 개수가 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 하나의 RAN 슬라이스와 하나의 CN 슬라이스가 하나의 네트워크 슬라이스를 구성할 수 있다. 또는 두 개의 RAN 슬라이스와 하나의 CN 슬라이스가 하나의 네트워크 슬라이스를 구성할 수도 있다.
NSI 선택 기능시, 디바이스(예: UE)의 정보와 SDM(Subscriber Data Management)의 가입자 프로파일 정보를 이용하여 RAN 슬라이스와 CN 슬라이스를 선택할 수 있다. 이러한 RAN 슬라이스와 CN 슬라이스의 선택은 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN) 또는 디폴트 코어 네트워크(Default CN)에 의해 수행될 수 있다. 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN) 또는 디폴트 코어 네트워크(Default CN)에 의한 RAN 슬라이스/CN 슬라이스의 선택과 같은 NSI 선택은 네트워크 장비의 초기 설치 이후 디바이스와의 통신 서비스 중에 수행될 수 있다. 디바이스는 기존 통신중인 네트워크 슬라이스를 유지한 상태에서 새로운 네트워크 슬라이스로 추가 접속됨으로써, 동시에 복수개의 네트워크를 접속할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 네트워크 시스템의 구조를 나타낸 도이다.
여기서, 도 5는 도 4의 네트워크 구성을 토대로 하는 통신 네트워크 시스템의 구조를 나타낸다.
첨부한 도 5에서와 같이, 통신 네트워크 시스템은 액세스 네트워크(RAN)와 코어 네트워크(CN)를 포함하며, 액세스 네트워크(RAN)는 적어도 하나의 RAN 슬라이스와 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)를 포함하고, 코어 네트워크(CN)는 적어도 하나의 CN 슬라이스와, 디폴트 코어 네트워크(Default CN)를 포함한다. 구체적인 구조는 도 4와 동일하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
액세스 네트워크(RAN)의 기능을 도 5에서와 같이, 무선 유닛(Radio Unit)(또는 Remote radio head, RRHs)과 무선 클라우드(Radio Cloud)(RAN 슬라이스에 해당함)의 두 부분으로 구분할 수 있다. 무선 유닛과 무선 클라우드 사이에 프런트홀(front haul, FH) 네트워크킹이 이루어지며, 무선 클라우드와 코어 클라우드 사이에 백홀(back haul, BH) 네트워킹이 이루어진다.
무선 유닛(RRH)는 실시간에 민감한 하드웨어로 구현되는 무선기능(예; 하드웨어 액셀레이터(hardware accelerator), RF, 모뎀)을 포함하며, 무선 클라우드는 소프트에어로 구현 가능한 기능(예; GPP(Generation Partnership Project) 환경; RLC(Radio Link Control)/PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 등의 무선계층2, RRC(Radio Resource Control)/SM(Session Management)/MM(Mobility Management) 등의 무선계층 3 기능)을 포함할 수 있다.
무선 유닛(RRH)은 디폴트 RRH(Def RRH)를 포함한다. 디폴트 RRH(Def RRH)는 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)와 연계되는RRH이고, 디폴트 코어 네트워크(Default CN)와 연계되어 초기 호 설정시 E2E 디폴트 커넥션(Default Connection)을 구성할 수 있다.
디바이스 네트워크는 여러 다바이스들로 구성되는 네트워킹(예; V2X, 센서 네트워킹)에 해당되며, 네트워크 매니저(NM)의 네트워크 컨트롤러(Network Controller)에 의해 제어를 받을 수 있다.
한편, 네트워크 매니저(NM)는 디바이스(또는 디바이스 네트워크), 무선 유닛(RRH), 프런트홀(FH) 네트워킹, 무선 클라우드, 백홀(BH) 네트워킹 및 코어 클라우드로 구성되는 E2E 경로 제어의 총괄 제어 기능, RAN/CN의 자원 및 네트워크 기능에 필요한 관리 기능을 수행한다. 서비스 오케스트레이터는 도 1과 같은 기능을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 부합되는 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 개념을 나타낸 도이다.
도 6의 (a)에서, 서비스 요구사항을 만족하는 RAN 슬라이스(도 6에서는 AN(Access Network) Slice로 표시함)와 CN 슬라이스를 각각 선택하고, 선택된 AN 슬라이스와 CN 슬라이스를 결합하여 네트워크 슬라이스를 구성한다. 이를 위하여, 디바이스는 다양한 서비스 요구사항을 자원하는 복합모드(예를 들어, 대용량 모드, 저지연 모드, 초연결 모드 등)를 내장하며, 통신 중 서비스 요구사항을 변경 요청할 수 있음을 전제로 한다.
본 발명의 실시 예에서는 도 6의 (b)와 같이, 복수의 시나리오를 토대로 서비스 요구사항에 부합되는 AN 슬라이스와 CN 슬라이스를 선택하고, 이들을 결합하여 다음과 같이 네트워크 슬라이스를 구성할 수 있다.
· 시나리오 1
본 발명의 실시 예에 따른 시나리오 1은 AN 슬라이스의 형상만 변경되고, CN 슬라이스의 형상은 변경되지 않는 경우에 해당한다.
예를 들어, 서비스 요구사항이 일반 VoIP에서 대용량 UHD TV로 변경되는 경우, AN 슬라이스만 변경된다. 예를 들어, AN 슬라이스가 일반 매크로 셀에서 대용량을 지원하는 스몰셀로 변경될 수 있다.
변경된 AN 슬라이스는 네트워크 매니저(NM)가 설정한 네트워크 자원/기능의 형상정보에 따라 개방형 인터페이스(Open interface (예를 들어, S1)) 상에서, 익스플리시트(Explicit) 메시지를 사용하여 CN 슬라이스와 연결된다. 여기서, Explicit 메시지는 호 설정 중에, AN 슬라이스가 CN 슬라이스로 처음 보내는 메시지(예를 들어, 초기 UE 메시지(Initial UE message))이다.
· 시나리오 2
본 발명의 실시 예에 따른 시나리오 2는 AN 슬라이스의 형상은 변경되지 않고, CN 슬라이스의 형상만 변경되는 경우에 해당한다.
예를 들어, 서비스 요구사항이 대용량 UHD TV에서 저지연 클라우드 게임(Cloud game)으로 변경되는 경우, CN 슬라이스만 변경된다. 이 경우, 저지연 E2E 경로 요구사항(예를 들어, 5ms의 지연)을 만족할 수 있도록 CN 슬라이스(예를 들어, IMS/EPC(IP Multimedia core network Subsystem/Evolved Packet Core) 기능)는 액세스 네트워크에 인접한 에지(Edge) 서버에서 대체 수행하는 형상이며, 실제로는 E2E 경로가 코어 네트워크까지 연결되지 않고 액세스 네트워크에서 루프백(Loop-back) 될 수 있다.
AN 슬라이스는 네트워크 매니저(NM)가 설정한 네트워크 자원/기능의 형상정보에 따라 개방 인터페이스(예를 들어, 인터-네트워크 인터페이스, S1) 상에서 최적의 CN 슬라이스와 접속할 수 있는 게이트웨이(혹은 포트)를 선택한 다음에, Explicit 메시지를 사용하여 CN 슬라이스와 연결된다. 여기서, Explicit 메시지는 호설정 중 AN 슬라이스가 CN 슬라이스로 처음 보내는 메시지(예를 들어, 초기 UE 메시지(Initial UE Message))이다.
·시나리오 3
본 발명의 실시 예에 따른 시나리오 3은 AN 슬라이스의 형상과 CN 슬라이스의 형상이 모두 변경되는 경우에 해당한다.
예를 들어, 스마트 폰(Smart phon)에서, 이동성이 적은 IoT 계열의 특화된 서비스로 변경되는 경우, AN 슬라이스는 IoT 전용의 특수셀로 변경되고, CN 슬라이스는 MME 서버 자원과 이동성(Mobility) 기능이 필요 없는 형상으로 변경된다.
AN 슬라이스는 네트워크 매니저(NM)가 설정한 네트워크 자원/기능의 형상정보에 따라 개방 인터페이스(예를 들어, S1) 상에서 최적의 CN 슬라이스와 접속할 수 있는 게이트웨이(혹은 포트)를 선택한 다음에, Explicit 메시지를 사용하여 CN 슬라이스와 연결된다. Explicit 메시지는 호설정 중 AN 슬라이스가 CN 슬라이스로 처음 보내는 메시지(예를 들어, 초기 UE 메시지(Initial UE Message))이다.
이러한 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 과정에서, 디폴트 코어 네트워크(Default CN)의 주관 하에 AN 슬라이스 즉, RAN 슬라이스와 CN 슬라이스를 결정하고, 이후 그 결정에 따라 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)와 디폴트 코어 네트워크(Default CN)가 각각 서비스 타입에 부합하는 RAN 슬라이스와 CN 슬라이스를 선택하며, 선택된 RAN 슬라이스와 CN 슬라이스의 조합에 의해 네트워크 슬라이스가 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에서, 디바이스의 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
디바이스의 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하는 경우, 도 7에서와 같이, 디바이스(1)가 초기 셀 선택을 하고 공통 시그널링 절차(common signaling procedure)를 수행한 다음에(S700, S701), 호 설정 초기에서 디바이스가 네트워크(2)(초기 네트워크 또는 네트워크 슬라이스#0이며, 설명의 편의상 초기 네트워크라고 명명함)와 접속된다(S702).
초기 네트워크(2)를 통해 디바이스(D#k)의 서비스 요구사항을 네트워크 매니저(NM)(3)에 전송하면, 네트워크 매니저(NM)는 서비스 요구사항을 만족하는 최적의 네트워크 슬라이스(NS#k)를 결정하고, 결정된 최적의 네트워크 슬라이스의 형상정보(NCP#k, Network Control Protocol)를 구성한다.
구체적으로, 디바이스(1)는 디바이스 연결 재구성 요청 메시지(DeviceConnectionReconfiguration Request)에, 서비스 요구사항(SRI#k, Service Requirements Indicator)과 인접한 네트워크(셀 포함)들의 수신신호 세기 측정치 정보요소(Set of measurement reports in neighbor cells; 예를 들어, RSRP(Reference Signal Received Power), RSRQ(Reference Signal Received Quality))를 포함시켜 초기 네트워크(2)로 전송한다(S703). 서비스 요구사항(SRI#k)은, 디바이스의 사용자(case#k)에 대한 서비스 요구사항 지시자(Service Requirements Indicator)이며, {서비스 카테고리(Service_category), 서비스 타입(Service_type)}등의 정보 요소를 포함한다.
초기 네트워크(2)는 디바이스(1)로부터 수신된 메시지에 포함된 위의 정보들을 네트워크 슬라이스 선택 요청 메시지(NetworkSlice Selection Request)를 통해 네트워크 매니저(NM)(3)로 전달한다(S704). 이때, 네트워크 슬라이스 선택 요청 메시지(NetworkSlice Selection Request)는 디바이스 이외에도, 서비스 요구사항 변경 요청(SRI#k → SRI#(k+1))을 위해, 초기 네트워크 혹은 통신 중인 네트워크 슬라이스(NS#k)에 의해서도 트리거링될 수 있다. 이 트리거링은 사업자의 운용 유지 관리 및 네트워크 부하 균형 등의 목적으로 수행될 수 있으며, 이는 네트워크 매니저(NM)가 초기 네트워크/ 네트워크 슬라이스와 개방 인터페이스로 연결되어 있어서 가능하다. (도 6의 액세스 네트워크 슬라이스와 코어 네트워크 슬라이스의 변경 방법 참조).
네트워크 매니저(NM)(3)는 디바이스 연결 재구성 요청 메시지 (DeviceConnectionReconfiguration Request)에 포함되어 디바이스로부터 제공된 정보와, 네트워크로부터 제공되는 가입자 등록정보(예를 들어, QoS/과금)를 이용하여 서비스 요구사항(SRI#k)에 부합하는 네트워크 슬라이스(NS#k)를 결정한다. 그리고 결정된 네트워크 슬라이스(NS#k)의 구성을 위해, E2E 경로를 이루는 기능/자원 등의 형상정보를 설정한다(S705). 네트워크 슬라이스(NS#k)의 구성을 위한 형상정보는 예를 들어, NCP_타입(NCP_type), 서비스 우선순위, E2E 패킷 지연(Packet delay), 패킷 에러율(Packet Error Rate), 패킷 데이터율(Packet Data Rate), ARP(Address Resolution Protocol), 그리고 RF(Radio Frequency)/안테나/모뎀/프론트홀(Fronthaul)/백홀(Backhaul)/서버/라우터 처리 능력(Router capability) 등을 포함할 수 있다.
여기서 NCP_타입은 아래와 같이 분류될 수 있다.
NCP_타입 비고
NCP(#1) 광대역(broadband)
NCP(#2) 저지연(low_latency, LL)
NCP(#3) mMTC(massive_MTC)
NCP(#4) cMTC(critical_MTC)
NCP(#5) 최선 노력(best_effort)
NCP(#k) 기타
이러한 NCP_타입은 서비스_타입(Service_type)과 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 이는 서비스 요구 사항에 따라 달라진다. 서비스_타입은 무선패킷 전송속도, 무선패킷 지연 및 무선패킷 전송 에러율 등 서비스 요구특성에 따라 분류되는 서비스 타입(예를 들어, eMBB(Enhanced Mobile Broadband), uMTC(ultra-reliable MTC), mMTC(massive MTC), 베스트 에포트(best effort) 등을 포함)이다.
한편, 네트워크 매니저(NM)는 NS-DB를 포함할 수 있으며, NS-DB는 가입자 등록정보, 사업자 정책, 사용자 케이스별 특화된 네트워크 슬라이스 프로파일 정보 및 네트워크 제어/관리정보를 저장할 수 있다. 네트워크 매니저(NM)는 이러한 NS-DB에 저장된 정보를 이용하여, 서비스 요구사항(SRI#k)에 부합하는 네트워크 슬라이스를 새로 결정하고, 네트워크 슬라이스에 대한 자원/기능 형상정보를 설정할 수 있다.
또한, 네트워크 매니저(NM)가 서비스 요구사항(SRI#k)에 부합하여 새로 결정한 네트워크 슬라이스(NS#k)는, 현재 연결된 초기 네트워크에 해당될 수 있다. 또한, E2E 경로 상의 자원/기능 형상정보는 주어진 네트워크 슬라이스 형상정보(NCP#k)에 따라 재구성될 수 있다.
단계(S705) 이후에, 네트워크 매니저(NM)(3)는 네트워크 슬라이스 선택 응답 메시지(NetworkSlice Selection Response)에 서비스 요구사항(RI#k)을 만족하는 네트워크 슬라이스 선택 정보(NS#k) 및 선택된 네트워크 슬라이스에 대한 네트워크 형상정보(NCP#k)를 포함시켜, 초기 네트워크(2)로 전송한다(S706). 여기서, 네트워크 매니저(NM)(3)는, 네트워크 슬라이스 선택 응답 메시지(NetworkSlice Selection Response)를 네트워크 매니저(NM)와 네트워크 슬라이스(NS#k)의 구간에 연결되어 있는 개방 인터페이스를 통해 네트워크 슬라이스(NS#k)로 바로 보낼 수 있다.
다음, 네트워크 매니저(NM)가 설정한 네트워크 슬라이스(NCP#k)에 따라 네트워크 슬라이스의 형상이 구성된다.
구체적으로, 초기 네트워크(2)는 네트워크 매니저(NM)(3)으로부터 네트워크 슬라이스 선택 응답 메시지(NetworkSlice Selection Response)를 수신하고, 설정된 네트워크 슬라이스(NS#k)가 초기 네트워크와 동일하면(NS#k= Initial NW), 초기 네트워크 구성에 필요한 E2E 경로 상의 기능/자원 등의 형상정보를 네트워크 형상정보(NCP#k)를 만족하도록 재설정할 수 있다. 예를 들어, RF/안테나/ 모뎀, 프론트홀/백홀/라우터 기능, 에지 서버의 위치 및 성능 등을 포함하는 초기 네트워크의 형상정보가 네트워크 형상정보(NCP#k)를 만족하도록 재설정될 수 있다(S707).
반면, 설정된 네트워크 슬라이스(NS#k)가 초기 네트워크와 다르면(NS#k ≠ Init NW), 초기 네트워크(2)는 네트워크 슬라이스 구성 요청 메시지(NS Configuration Request)를 해당하는 네트워크 슬라이스(NS#k)로 전달한다(S708). 이 경우, 네트워크 매니저(NM)(3)는 네트워크 슬라이스 선택 응답 메시지(NetworkSlice Selection Response)를, 네트워크 매니저(NM)와 네트워크 슬라이스(NS#k)의 구간에 연결되어 있는 개방 인터페이스를 통해 네트워크 슬라이스(NS#k)로 바로 보낼 수 있다. 이때, 초기 네트워크에 의한 네트워크 슬라이스 구성 요청 메시지(NS Configuration Request)는 네트워크 슬라이스(NS#k)로 전달되지 않는다.
이후, 디바이스와 네트워크 슬라이스(NS#k) 사이에 새로운 호설정 절차 (예를 들어, 랜덤 액세스, 호 수락 제어(Call adm. control), 무선 베어러(bearer) 할당)가 수행되며, 네트워크 형상정보(NCP#k)를 만족하도록 네트워크 슬라이스(NS#k) 구성에 필요한 E2E 경로 상의 기능/자원 형상정보를 재설정한다(S709). 예를 들어, 안테나/ 모뎀, 프론트홀/백홀/라우터 기능, 에지 서버의 위치 및 성능 등을 포함하는 네트워크 슬라이스(NS#k)의 형상정보가 네트워크 형상정보(NCP#k)를 만족하도록 설정될 수 있다. 여기에서 사용되는 호설정 절차는 기존 시그널링 절차(예를 들어, LTE에서의 호 설정을 위한 시그널링)를 준용할 수 있으며, 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.
네트워크 슬라이스((NS#k)는, 네트워크 슬라이스 구성 응답 메시지(NS Configuration Response)를 초기 네트워크(2)로 전송한다(S710).
이후, 네트워크 슬라이스의 변경이 연차적으로 발생하면(NS#k→NS#(k+1)), 그 변경 절차는 위에 기술된 절차(Initial NW→ NS#k)와 유사하게 수행될 수 있다. 이 경우, 기존에 연결된 네트워크 슬라이스(NS#k)를 해제하지 않고, 복수의 네트워크 슬라이스(예를 들어, NS#k, NS#(k+1))를 사용한 다중 연결(multi-connection) 전송이 가능하다.
한편, 네트워크 매니저(NM)에 의해 결정된 네트워크 형상정보(NCP#k)의 특성에 따라 디바이스의 형상을 재구성한다. 이를 위해, 초기 네트워크(2)로부터 디바이스 연결 재구성 메시지(DeviceConnectionReconfiguration)가 디바이스(1)로 전송되며(S711), 디바이스(1)는 서비스 요구사항(SRI#k)에 부합하는 디바이스의 형상(예를 들어, 기능, 재원 성능 등)을 재구성한다(S712).
디바이스(1)는 재구성이 완료되면, 이를 알리는 디바이스 연결 재구성 완료 메시지(DeviceConnectionReconfiguration Complete)를 초기 네트워크(2)로 전송한다(S713). 초기 네트워크(2)는 네트워크 슬라이스 구성 완료 메시지(NS Configuration Complete)와 네트워크 슬라이스 구성 완료 보고 메시지(NS Configuration Complete Report)를 각각 네트워크 슬라이스(NS#k)(4)와 네트워크 매니저(NM)(3)에 전송하여, 디바이스의 재구성 완료 사실을 각각 알린다(S714, S715). 네트워크 매니저(NM)(3)는 네트워크 슬라이스(NS#k)에서 사용된 형상정보(예를 들어, 할당된 유/무선 자원 크기 등)를 대상으로 NS-DB를 업데이트한다(S716).
한편, 네트워크 매니저(NM)에 의해 결정된 네트워크 슬라이스(NS#k)가 초기 네트워크와 다를 경우, 위의 단계(S706~S710))에 연이어서, 디바이스와 네트워크 슬라이스(NS#k) 사이에 새로운 호설정 절차가 수행될 수 있다(S717).
구체적으로, 디바이스(1)는 초기 네트워크(2)로부터 디바이스 연결 재구성 메시지(DeviceConnectionReconfiguration)를 수신하며, 디바이스(1)는 호설정 절차를 통해 네트워크 슬라이스(NS#k)로의 접속을 시도한다. 이때, 디바이스(1)는 초기 네트워크(2)로부터 랜덤 액세스(Random access)에 필요한 정보를 받아 상향링크(Uplink) 동기를 맞출 수 있다(S718).
호 설정이 완료되면, 디바이스(1)와 네트워크 슬라이스(NS#k) 사이에, 데이터 포워딩 및 경로 업데이트(Data Forwarding & Path Update) 절차가 수행된다(S719, S720). 기존의 초기 네트워크와 접속을 유지시키지 않을 경우, 초기 네트워크에 사용된 기능과 자원 그리고 디바이스와 초기 네트워크 사이의 연결은 해제된다.
이들 절차가 모두 완료되면, 디바이스와 네트워크 슬라이스(NS#k) 사이의 구간은 네트워크 형상정보(NCP#k)를 만족하는 통신 가능 상태(예를 들어, 네트워크 슬라이스 연결(Network Slice-Connected) 상태라고 명명될 수 있음)가 된다(S721).
한편, 디바이스와 네트워크 슬라이스(NS#k) 사이의 통신 중에 디바이스 (또는 초기 네트워크 또는 네트워크 슬라이스(NS#K))가 서비스 요구사항을 변경할 수 있다.
예를 들어, 네트워크 매니저(NM)에 의해 네트워크 슬라이스(NS#k)와 네트워크 형상정보(NCP#)가 변경되면, 디바이스는 다음과 같은 동작을 수행한다.
네트워크 슬라이스(NS#k)와 네트워크 형상정보(NCP#)의 변경에 따른 변경 정보(NS#k→NS#(K+1), NCP#k->NCP#(k+1))에 따라, 디바이스와 네트워크 슬라이스(NS#k) 사이의 E2E 경로를 구성하는 기능요소와 자원 요소가 를 동적으로 재구성되고, ‘네트워크 슬라이스 연결 (Network Slice-Connected)’로 상태 천이한다. 즉, 디바이스와 네트워크 슬라이스(NS#(K+1)) 사이의 구간이 네트워크 형상정보(NCP#(k+1))를 만족하는 Network Slice-Connected 상태가 된다(S722). 이 경우, 네트워크 매니저(NM)(3)에 의해 디바이스와 네트워크 슬라이스(NS#k) 사이의 통신 해제가 요청되면, 디바이스와 네트워크 슬라이스(NS#k)가 사용된 기능요소와 자원 요소 모두를 해제한다(S723).
위에 기술된 절차는, 이동/무선 통신 네트워크에서 싱글-RAT 또는 다중-RAT으로 구성되는 HCS(Hierarchical Cell Structure) 셀 환경에서도 적용될 수 있다.
또한, 위에 기술된 절차는 초기 네트워크 장비 설치시, 네트워크 매니저(NM)에 주관하에 네트워크 슬라이스 선택 및 자원/기능이 구성될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법에서, 디바이스의 동작을 나타낸 흐름도이다.
여기서는 위에 기술된 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법에서 수행되는 절차를 디바이스 측면에서 기술하며, 위에서 설명한 부분들과 동일한 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
첨부한 도 8a에 도시된 바와 같이, 호설정 초기에 디바이스가 네트워크 (초기 네트워크 또는 네트워크 슬라이스#0, 설명의 편의상 초기 네트워크라고 명명함)에 접속된다(S800~S802). 디바이스는 초기 네트워크에 접속된 상태(Initial Network-Connected)에서, 서비스 요구사항(SRI#k)과 인접한 네트워크(셀 포함)들의 수신신호세기 측정치 정보요소(Set of measurement reports in neighbor cells, 예를 들어, RSRP, RSRQ 등)를 초기 네트워크로 전송한다. 이들 정보요소는 디바이스 연결 재구성 요청 메시지(eviceConnectionReconfiguration Request)에 실려서 전송된다(S803).
이후, 네트워크 매니저(NM)가 결정한 네트워크 형상정보(NCP#k) 정보에 따라 디바이스의 형상을 재구성한다.
구체적으로, 디바이스는 네트워크로부터 디바이스 연결 재구성 메시지(DeviceConnectionReconfiguration)를 수신하면(S804), 네트워크 매니저(NM)가 결정한 네트워크 슬라이스에 대한 형상정보(NCP#k)에 따라 디바이스의 기능과 자원 형상을 재구성한다(S805).
디바이스는 기능과 자원의 형상의 재구성이 완료되면, 네트워크로 이를 알리는 디바이스 연결 재구성 완료 메시지(DeviceConnectionReconfiguration Complete)를 전송한다(S806).
한편, 네트워크 매니저(NM)에 의해 선택된 네트워크 슬라이스(NS#k)가 기존의 초기 네트워크와 다를 경우, 디바이스가 네트워크 슬라이스(NS#k)와 새로운 호설정 절차를 수행한다(S807).
디바이스는 초기 네트워크로부터 디바이스 연결 재구성 메시지(DeviceConnectionReconfiguration)를 수신하면 호설정 절차를 통해 네트워크 슬라이스(NS#k)로의 접속을 시도한다. 이때 디바이스는 네트워크로부터 랜덤 액세스 및 호 설정 관련 정보를 받아 호 셋업(Call setup)절차를 수행한다(S808).
호 설정이 완료되면, 도 8b에서와 같이, 디바이스와 네트워크 슬라이스(NS#k) 사이에서 데이터 포워딩 및 경로 업데이트 절차를 수행할 수 있다(S809). 한편, 기존의 초기 네트워크와 접속을 유지시키지 않을 경우, 디바이스와 초기 네트워크 사이의 연결은 해제된다(S810, S811).
이들 절차가 모두 완료되면 디바이스와 네트워크 슬라이스(NS#k)의 구간은 네트워크 형상정보(NCP#k)를 만족하는 통신가능 상태(Network Slice-Connected)가 된다(S812).
한편, 초기 네트워크 또는 네트워크 슬라이스(NS#K)가 서비스 요구사항을 변경할 수 있다. 이 경우, 서비스 요구사항 지시자가 변경되면(SRI#k→SRI#(k+1)), 관련 네트워크 매니저(NM)에 의해 네트워크 형상정보(NCP#k)가 변경되며(NCP#k→NCP#(k+1))(S813), 이에 따라 디바이스는 다음과 같이 동작한다.
디바이스는 변경된 네트워크 형상정보(NCP#(k+1))에 따라, 디바이스의 기능 요소와 자원 요소를 재구성하고(S814), 네트워크 슬라이스와 통신 가능한 상태(Network Slice-Connected) 상태로 돌아간다.
한편, 초기 네트워크 또는 디바이스로부터 통신 해제가 요청되면 초기 네트워크에 사용된 기능요소와 자원 요소 모두를 해제한다(S815).
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법에서, 네트워크의 동작을 나타낸 흐름도이다.
여기서는 위에 기술된 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법에서 수행되는 절차를 네트워크 측면에서 기술하며, 위에서 설명한 부분들과 동일한 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 네트워크는 호설정 초기에 디바이스가 가장 먼저 접속한 초기 네트워크(NS#0) 또는 네트워크 형상정보(NCP#k)를 만족하는 네트워크 슬라이스(NS#k)일 수 있다.
첨부한 도 9a에 도시된 바와 같이, 호설정 초기에 디바이스와 네트워크 (초기 네트워크 또는 네트워크 슬라이스#0)의 접속이 이루어진다(S900~S901). 네트워크는 디바이스로부터 디바이스 연결 재구성 요청 메시지(DeviceConnectionReconfiguration Request)를 수신하면(S902), 네트워크는 디바이스로부터 수신된 메시지에 포함된 정보들을 네트워크 슬라이스 선택 요청 메시지(NetworkSlice Selection Request)를 통해 네트워크 매니저(NM)로 전달한다(S903).
네트워크는 네트워크 매니저(NM)로부터, 서비스 요구사항을 만족하는 네트워크 슬라이스 선택 정보(NS#k) 및 선택된 네트워크 슬라이스에 대한 네트워크 형상정보(NCP#k)를 포함하는, 네트워크 슬라이스 선택 응답 메시지(NetworkSlice Selection Response)를 수신한다(S904).
네트워크는 네트워크 매니저(NM)로부터 수신한 메시지에 포함된 네트워크 슬라이스(NS#k)가 현재 서빙되고 있는 초기 네트워크인 경우, 기존 초기 네트워크의 형상을 재구성한다. 구체적으로, 네트워크는 네트워크 매니저(NM)에 의해 선택된 네트워크 슬라이스(NS#k)가 초기 네트워크와 동일하면(NS#k= Initial NW), 네트워크 형상정보(NCP#k)에 포함된 NCP_타입에 따라 기존 초기 네트워크의 형상(예를 들어, 기능 및 자원)을 다음과 같이 재구성한다(S905, S906).
NCP_타입이 UHD 모바일 TV와 같은 타입(BB-type)이면, 이에 적합한 기능요소와 자원 요소를 선별적으로 구성한다. 즉, 네트워크 형상정보(NCP#k)에 따라 네트워크의 형상을 재구성한다(S907). 구체적으로, 초기 네트워크의 기능 요소 중에서, 파형 방식(waveform scheme)(예를 들어, FBMC(Filter Bank Multi-Carrier), 무선 프레임 구조(예를 들어, medium TTI), 랜덤 액세스 방식 (예를 들어, 비경쟁 기반 랜덤 액세스)뿐 아니라, 반송파 주파수(예를 들어, 셀룰라 및 밀리미터파(mmWave) 대역의 주파수 통합(carrier aggregation)), 프로트홀/백홀 네트워킹을 구성하는 라우터의 처리능력 등을 선별적으로 재구성할 수 있다. 또한, 디바이스와 서버간 자원 요소 관련하여, NCP_타입이 요구하는 패킷 전송 속도, 패킷 오류율, E2E 지연 레벨 등에 부합되도록 RF/안테나/모뎀, 프론트홀/백홀/라우터 처리 능력 등을 구상하고 배치한다. UHD 모바일 TV 서비스를 제공하는 경우, UHD 서버의 위치는 일반적인 중앙 서버(Central server)의 위치에 배치될 수 있다.
NCP_타입이 클라우드 게임, V2X과 같은 타입(LL-type)이면, 이에 적합한 기능요소와 자원 요소를 선별적으로 구성하기 위하여, 네트워크 형상정보(NCP#k)에 따라 초기 네트워크의 형상을 재구성한다(S908). 구체적으로, 초기 네트워크의 기능 요소 중에서, 파형 방식(예를 들어, UFMC(Universal Filtered Multi-Carrier), 무선 프레임 구조(예를 들어, short TTI), 랜덤 액세스 방식(예를 들어, 퀵(quick) 액세스 방식)뿐 아니라 E2E 저지연 성능을 달성할 수 있는 프론트홀/백홀 네트워킹을 구성하는 라우터의 처리능력/포트 번호 등을 선별적으로 재구성할 수 있다. 또한, 디바이스와 서버간 자원 요소 관련하여, E2E 지연 레벨에 부합하도록 초지연 성능의 프론트홀/백홀 네트워킹 구성, 빠른 라우터 처리 능력 등을 구성하고 배치한다. V2X 서버 위치는 기지국에 인접한 에지 서버에 배치할 수 있다.
한편, NCP_타입이 스마트 미터(Smart-meter)와 같은 타입(MC(Massive Connectivity)_타입)이면, 이에 적합한 기능요소와 자원 요소를 선별적으로 구성하기 위하여, 네트워크 형상정보(NCP#k)에 따라 초기 네트워크의 형상을 재구성한다(S909). 예를 들어, Connection-less 연결 구성, 이동성(Mobility)/IMS 서버 접속 배제 등이 이루어질 수 있다.
위에 기술된 NCP_타입들 이외의 NCP_타입들에 대해서도, 네트워크 형상정보(NCP#k)에 따라 해당 타입에 적합한 기능요소와 자원 요소를 선별적으로 구성할 수 있다.
한편, 위의 단계(S705)에서, 네트워크 매니저(NM)에 의해 선택된 네트워크 슬라이스(NS#k)가 초기 네트워크와 다를 경우, 초기 네트워크(NS#0)는 도 9b에서와 같이, 슬라이스 구성 요청 메시지(NS Configuration Request)를 해당하는 네트워크 슬라이스(NS#k)로 전송하고(S910), 이의 응답으로 네트워크 슬라이스 구성 응답 메시지(NS Configuration Response)를 수신한다(S911).
한편, 단계(S907~S909)에서의 초기 네트워크 구성이 완료되거나, 위의 네트워크 슬라이스 구성 응답 메시지(NS Configuration Response)를 수신한 다음에, 네트워크 매니저(NM)가 결정한 네트워크 형상정보(NCP#k)의 특성에 따라 디바이스의 형상을 재구성한다. 네트워크는 디바이스 연결 재구성 메시지(DeviceConnectionReconfiguration)를 디바이스로 전송하며(S913), 이에 대한 응답으로 디바이스로부터, 디바이스 연결 재구성 완료 메시지(DeviceConnectionReconfiguration Complete)를 수신한다(S914).
이후, 네트워크는 네트워크 슬라이스 구성 완료 메시지(NS Configuration Complete)와 네트워크 슬라이스 구성 완료 보고 메시지(NS Configuration Complete Report)를 각각 네트워크 슬라이스(NS#k)와 네트워크 매니저(NM)(3)에 전송하여, 디바이스의 재구성 완료 사실을 각각 알린다(S914, S915). 이후 디바이스와 네트워크 사이의 구간은 통신가능 상태(Network Slice-Connected)가 된다(S916).
디바이스와의 통신 중, 디바이스(또는 네트워크)가 서비스 요구사항을 변경할 수 있다. 서비스 요구사항 지시자가 변경되면(SRI#k→SRI#(k+1)), 관련 네트워크 매니저(NM)에 의해 네트워크 형상정보가 변경되며(NCP#k→NCP#(k+1))(S917), 이에 따라 네트워크는 다음과 같이 동작한다.
네트워크는 변경된 네트워크 형상정보(NCP#(k+1)에 따라, 네트워크의 기능 요소와 자원 요소를 재구성하고, 네트워크 슬라이스와 통신 가능한 상태(Network Slice-Connected) 상태로 돌아간다(S918). 한편, 네트워크 또는 디바이스로부터 통신 해제가 요청되면 네트워크에 사용된 기능요소와 자원 요소 모두를 해제한다(S919).
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하는 방법에서, 네트워크 슬라이스(NS#k)의 동작을 나타낸 흐름도이다.
여기서는 위에 기술된 네트워크 슬라이스를 선택하는 방법에서 수행되는 절차를 네트워크 슬라이스(NS#k) 측면에서 기술하며, 위에서 설명한 부분들과 동일한 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 여기서, 네트워크 슬라이스(NS#k)는 항상 네트워크 매니저(NM)에 의해 관리되고 언제나 통신 가능한 상태(Active state)인 것을 전제로 한다.
네트워크 매니저(NM)에 의해 선택된 네트워크 슬라이스(NS#k)가 도 10a에서와 같이, 초기 네트워크로부터 네트워크 슬라이스 구성 요청 메시지(NS Configuration Request)를 수신한 경우(S1000), 네트워크 슬라이스(NS#k)의 형상을 구성한다.
먼저, 네트워스 슬라이스(NS#k)는 새로운 호를 수용할 수 있는지를 판단하고(S1001), 새로운 호를 수용할 수 없는 경우에 해당 호를 거부하고(S1002), 시작 단계로 돌아간다. 반면, 새로운 호의 수용이 가능하면, 네트워크 슬라이스 구성 요청 메시지(NS Configuration Request)의 네트워크 형상정보(NCP#k)에 포함된 NCP_타입에 따라 네트워크 슬라이스(NS#k)의 형상을 다음과 같이 구성한다(S1003).
NCP_타입이 UHD 모바일 TV와 같은 타입(BB-type)이면, 이에 적합한 기능요소와 자원 요소를 선별적으로 구성한다. 즉, 네트워크 형상정보(NCP#k)에 따라 네트워크의 형상을 재구성한다(S1004). 구체적으로, 초기 네트워크의 기능 요소 중에서, 파형 방식(예를 들어, FBMC), 무선 프레임 구조 (예를 들어, medium TTI), 랜덤 액세스 방식(예를 들어, 비경쟁 기반 랜덤 액세스)뿐 아니라, 반송파 주파수(예를 들어, 셀룰라 및 밀리미터파(mmWave) 대역의 주파수 통합), 프로트홀/백홀 네트워킹을 구성하는 라우터의 처리능력 등을 선별적으로 재구성할 수 있다. 또한, 디바이스와 서버간 자원 요소 관련하여, NCP_타입이 요구하는 패킷 전송 속도, 패킷 오류율, E2E 지연 레벨 등에 부합되도록 RF/안테나/모뎀, 프론트홀/백홀/라우터 처리 능력 등을 구상하고 배치한다. UHD 모바일 TV 서비스를 제공하는 경우, UHD 서버의 위치는 일반적인 중앙 서버의 위치에 배치될 수 있다.
NCP_타입이 클라우드 게임, V2X과 같은 타입(LL-type)이면, 이에 적합한 기능요소와 자원 요소를 선별적으로 구성하기 위하여, 네트워크 형상정보(NCP#k)에 따라 초기 네트워크의 형상을 재구성한다(S1005). 구체적으로, 초기 네트워크의 기능 요소 중에서, 파형 방식(예를 들어, UFMC), 무선 프레임 구조(예를 들어, short TTI), 랜덤 액세스 방식(예를 들어, 퀵 액세스 방식)뿐 아니라 E2E 저지연 성능을 달성할 수 있는 프론트홀/백홀 네트워킹을 구성하는 라우터의 처리능력/포트 번호 등을 선별적으로 재구성할 수 있다. 또한, 디바이스와 서버간 자원 요소 관련하여, E2E 지연 레벨에 부합하도록 초지연 성능의 프론트홀/백홀 네트워킹 구성, 빠른 라우터 처리 능력 등을 구성하고 배치한다. V2X 서버 위치는 기지국에 인접한 에지 서버에 배치할 수 있다.
한편, NCP_타입이 스마트 미터(Smart-meter)와 같은 타입(MC(Massive Connectivity)_타입)이면, 이에 적합한 기능요소와 자원 요소를 선별적으로 구성하기 위하여, 네트워크 형상정보(NCP#k)에 따라 초기 네트워크의 형상을 재구성한다(S806). 예를 들어, Connection-less 연결 구성, 이동성(Mobility)/IMS 서버 접속 배제 등이 이루어질 수 있다.
위에 기술된 NCP_타입들 이외의 NCP_타입들에 대해서도, 네트워크 형상정보(NCP#k)에 따라 해당 타입에 적합한 기능요소와 자원 요소를 선별적으로 구성할 수 있다.
네트워크 슬라이스(NS#k)의 구성이 완료되면, 이를 알리는 네트워크 슬라이스 구성 응답 메시지(NS Configuration Response)를 초기 네트워크로 전송한다(S1007).
이후, 초기 네트워크로부터 디바이스 연결 재구성 완료 메시지(DeviceConnectionReconfig Complet)를 수신하면(S1008), 네트워크 슬라이스(NS#k)가 디바이스와의 새로운 접속을 시도한다. 네트워크 슬라이스(NS#k)와 디바이스 사이에 랜덤 액세스 절차를 거쳐 호 설정 절차를 수행 한다(S1009). 이때 네트워크 슬라이스(NS#k)는 호 설정에 필요한 정보요소(예를 들어, 랜덤 액세스 정보, 디바이스 컨텍스트(context), 네트워크 베어러 컨텍스트, NCP#k 등)를 받을 수 있다.
호 설정이 완료되면, 네트워크 슬라이스(NS#k)와 디바이스 사이에 데이터 포워딩 및 경로 업데이트 절차가 수행된다(S1010). 기존 초기 네트워크와의 접속이 필요 없는 상황에서, 초기 네트워크에 사용된 기능과 자원 그리고 디바이스와 초기 네트워크 사이의 연결은 해제된다.
위에 기술된 절차가 모두 완료되면, 도 10b에서와 같이, 네트워크 슬라이스(NS#k)와 디바이스 사이의 구간은 네트워크 형상정보(NCP#k)를 만족하는 통신가능 상태(Network Slice-Connected)가 된다(S1011).
디바이스(또는 초기 네트워크 또는 네트워크 슬라이스(NS#k))가 서비스 요구사항을 변경할 수 있다. 서비스 요구사항 지시자가 변경되면(SRI#k→SRI#(k+1)), 관련 네트워크 매니저(NM)에 의해 네트워크 형상정보가 변경되며(NCP#k→NCP#(k+1)), 이에 따라 네트워크 슬라이스(NS#k)는 다음과 같이 동작한다(S1012).
네트워크 슬라이스(NS#k)는 변경된 네트워크 형상정보(NCP#(k+1)에 따라, 네트워크 슬라이스(NS#k)의 기능 요소와 자원 요소를 재구성하고, 디바이스가 통신 가능한 상태(Network Slice-Connected) 상태로 돌아간다(S1013). 이때, 필요에 따라, 네트워크 슬라이스(NS#k)에 할당된 자원(컴퓨팅, 스토리지, 네트워킹 자원들) 의 크기와 위치도 조정할 수 있다. 한편, 초기 네트워크 또는 디바이스 또는 네트워크 슬라이스(NS#k)로부터 통신 해제가 요청되면, 네트워크 슬라이스(NS#k)에 사용된 기능요소와 자원 요소 모두를 해제한다(S1014).
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 매니저가 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하는 절차를 개략적으로 나타낸 도이다.
네트워크 매니저(NS)는 NS-DB를 포함하며, NS-DB는 가입자 등록정보, 사업자 정책정보, 사용자 케이스별로 특화된 네트워크 슬라이스 카테고리별 기능/자원 형상정보 및 네트워크 제어/관리정보(예를 들어, SON(Self Organising Networks)/RRM(Radio Resource Management)/CRS(Certification Remote System)) 를 포함한다. 네트워크 매니저(NM)는, 이동 통신 네트워크에서 코어 네트워크 내부의 하드웨어 노드(예를 들어, PDN-게이트웨이, SDN 컨트롤러)와 함께, 혹은 사업자가 관리하는 네트워크 O&M 센터에 위치시켜 대용량의 고속 서버 형태로 실현될 수 있다.
네트워크 매니저(NM)는 도 11에서와 같이, 서비스 요구사항 (SRI#k)에 포함된 정보 요소들을 토대로, 이를 만족하는 최적의 네트워크 슬라이스(NS#k)를 결정하고, 결정된 최적의 네트워크 슬라이스의 형상정보(NCP#k)를 구성한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 슬라이스의 형상정보를 나타낸 예시도이다.
네트워크 매니저(NM)는 첨부한 도 12에 예시된 바와 같이, 서로 다른 네트워크 슬라이스별로, 해당 네트워크 슬라이스의 구성을 위한 형상정보를 구성할 수 있다. 최적의 네트워크 슬라이스(NS#k)에 대하여, NCP_타입, 서비스 우선순위, E2E 패킷 지연, 패킷 에러율, 패킷 데이터율 등의 네트워크 슬라이스(NS#k)의 구성을 위한 형상정보가 구성될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하는 방법에서, 네트워크 매니저(NM)의 동작을 나타낸 흐름도이다.
여기서는 위에 기술된 네트워크 슬라이스를 선택하는 방법에서 수행되는 절차를 네트워크 매니저(NM) 측면에서 기술하며, 위에서 설명한 부분들과 동일한 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
네트워크 매니저(NM)는 초기 네트워크로부터 디바이스의 서비스 요구사항(SRI#k)을 포함하는 네트워크 슬라이스 선택 요청 메시지(NetworkSlice Selection Request)를 수신하고(S1300), 서비스 요구사항(SRI#k)에 따라 최적의 네트워크 슬라이스 (NS#k)를 결정하고, 최적의 네트워크 형상정보(NCP#k)를 구성한다. 구체적으로, 네트워크 매니저(NM)는, 디바이스로부터 받은 서비스 요구사항(SRI#k), 디바이스에 인접한 셀들의 수신신호세기 그리고 네트워크로부터 받은 가입자 등록정보(예를 들어, QoS(Quality of Service)/과금 정보 등) 등을 종합적으로 고려하여, 디바이스가 요구하는 서비스요구사항(SRI#k)을 만족하는 네트워크 슬라이스(NS#k)를 선택하고, 선택된 네트워크 슬라이스(NS#k) 구성에 필요한 형상정보(NCP#k)를 구성한다(S1301). 여기서, 서비스 요구사항 (SRI#k)은, 디바이스의 서비스 요구사항 지시자이며, {서비스_카테고리, 서비스_타입} 등의 정보요소를 포함한다.
네트워크 매니저(NM)는 선택된 네트워크 슬라이스 정보(NS#k) 및 네트워크 형상정보(NCP#k)를 포함하는, 네트워크 슬라이스 선택 응답 메시지(NetworkSlice Selection Response)를 초기 네트워크로 전송한다(S1302). 네트워크 형상정보(NCP#k)는 선택된 네트워크 슬라이스의 기능/자원 정보이며, 디바이스의 서비스 요구사항 지시자(SRI#k)와 디바이스에 인접한 셀들의 수신 신호세기, 그리고 네트워크의 디바이스 가입자 등록정보 등을 종합하여 네트워크 매니저(NM)에 의해 결정된, 네트워크 슬라이스 형상 프로파일(Network slice_specific_ capability_function_Configuration Profile)이다. (도 11, 도 12 참조).
또한, 서비스 요구사항 지시자(SRI#k)와 네트워크 형상정보(NCP#k)는 이동통신 네트워크의 핵심 성능 지표(Key Capability Indicator)와 연계하여 정보요소를 추가 혹은 삭제 조정할 수 있다. 이동통신 네트워크의 핵심 성능 지표는 사용자 체감 데이터율(User Experienced Data　Rate), 패킷 데이터율(Peak Data Rate, 예를 들어, 셀의 대용량 수준의 패킷 데이터율), 레이턴시(Latency, 예를 들어, E2E 경로의 저지연 수준의 레이턴시), 연결 밀집도(Connection Density, 디바이스의 연결 수준, 초연결 정도), 에너지 효율(Energy Efficiency), 스펙트럼 효율(Spectrum Efficiency) 및 영역 트래픽 용량(Area Traffic Capacity)을 포함할 수 있다.
네트워크 매니저(NM)는 네트워크 형상정보(NCP#k)의 특성에 따라 디바이스와 초기 네트워크/네트워크 슬라이스(NS#k) 사이의 기능/자원 정보를 유지 관리한다.
초기 네트워크가 네트워크 슬라이스 구성 완료 보고 메시지(NS Configuration Complete Report)를 통해 네트워크의 재구성 완료 사실과, 디바이스와 초기 네트워크/네트워크 슬라이스(NS#k) 사이의 상태/기능/자원 정보를 보고하면(S1303), 네트워크 매니저(NM)는 NS-DB를 업데이트한다. 한편, 네트워크 슬라이스(NS#k)는 자신의 상태/기능/자원 정보를 초기 네트워크를 통해 네트워크 매니저(NM)에 전달한다. 네트워크 매니저(NM)는 이를 토대로 네트워크 슬라이스(NS#k)에서 사용된 기능 형상 정보(예를 들어, 기능 요소별 실행코드_ID)와 유무선자원 등을 대상으로 NS-DB를 업데이트한다(S1304).
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에서, 디바이스의 서비스 요구사항에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
여기서는 도 4와 도 5의 구조를 가지는 통신 네트워크 시스템에서, 디폴트 코어 네트워크(Default CN)의 주관 하에 서비스 타입(혹은 서비스요구사항)에 부합하는 RAN 슬라이스와 CN 슬라이스를 결정하고, 그 결정에 따라 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)와 디폴트 코어 네트워크(Default CN)가 각각 서비스 타입에 부합하는 RAN 슬라이스와 CN 슬라이스를 선택하며, 선택된 RAN 슬라이스와 CN 슬라이스의 조합에 의해 네트워크 슬라이스가 구성된다.
구체적으로, 디바이스(1)는 RAN 슬라이스 선택에 필요한 정보가 없는 경우, 디폴트로 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)(21)을 선택한다(S1401). 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)(21)는 향상된 LTE(enhanced LTE)와 같이 통신 전역에 설치된 매크로셀 기지국 혹은 새로운 무선(New Radio(5G))의 매크로셀 기지국에 해당될 수 있다.
디바이스(1)는 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)(21)를 통해 셀 선택(Cell selection)을 수행하고, 디바이스-액세스 네트워크(UE-RAN)간 무선 접속(RRC connection)을 설정한다(S1402. S1403). 디바이스(1)는 선택된 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)(21)로 초기 접속(Initial attach) 혹은 서비스 요청(Service request) 등의 메시지를 전송한다(S1404). 서비스 요청 메시지(Service request)는 서비스 타입, 디바이스 능력(UE capability), 디바이스 컨텍스트(UE context), 디바이스 위치(UE’s location) 정보 등을 포함할 수 있다.
디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)(21)는 CN 슬라이스 선택에 필요한 정보가 없는 경우, 디폴트로 디폴트 코어 네트워크(Default CN)(23)을 선택하고(S1405), 선택된 디폴트 코어 네트워크(Default CN)(23)로 네트워크 선택 요청(Network selection request) 메시지를 전달한다(S1406).
디폴트 코어 네트워크(Default CN)(23)는 SDM(Subscriber Data Module)으로부터 가입자 등록 및 인증 정보 등 가입자 프로파일을 가져오고(S1407), 가입자 프로파일 정보와 디바이스(1)로부터 제공받은 서비스 타입을 이용하여 네트워크 슬라이스를 결정한다(S1408). 구체적으로, 디폴트 코어 네트워크(Default CN)(23)는 디바이스(1)가 요청한 서비스 타입에 최적인 네트워크 슬라이스 인스턴스(dedicated NSI)를 결정하며, 최적의 NSI는 RAN 슬라이스 인스턴스(RAN 슬라이스)와 CN 슬라이스 인스턴스(CN 슬라이스)로 구성된다.
서비스 타입에 따라 결정된 최적의 NSI는 초기 호 설정시에 선택된 디폴트 네트워크(Default RAN와 Default CN으로 구성)와 비교된다(S1409). 디폴트 네트워크의 자원 및 기능(network function)에 대한 형상 정보가 최적의 NSI의 자원 및 기능과 동일하면, 디바이스는 초기 설정된 디폴트 네트워크를 변경없이 사용한다. 반면, 디폴트 네트워크의 자원 및 기능에 대한 형상 정보가 최적의 NSI의 자원 및 기능과 동일하지 않으면, 디바이스는 디폴트 코어 네트워크(Default CN)(23)가 결정한 최적의 NSI를 사용하여, 최적의 NSI에 해당하는 새로 결정된 RAN 슬라이스와 CN 슬라이스와 접속된다.
디폴트 코어 네트워크(Default CN)(23)는 최적의 NSI와 디폴트 네트워크의 비교 결과에 따라, 해당하는 RAN 슬라이스 (예, RAN slice#1)와 CN 슬라이스(예, CN slice#1)에게 해당하는 자원(예: 컴퓨팅(computing), 저장매체(storage), 네트워킹(networking))과 네트워크 기능을 서비스 타입에 따라 구성하도록 지시한다. 구체적으로, 디폴트 코어 네트워크(Default CN)(23)는 최적의 NSI에 따라 해당하는 CN 슬라이스(예, CN slice#1)에게 해당하는 서비스 타입에 따른 자원과 기능을 구성하도록 지시한다(S1410). 디폴트 코어 네트워크(Default CN)(23)는 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)(21)에게 최적의 NSI에 해당하는 RSN 슬라이스(예, RAN slice#1)의 선택을 지시하고, 해당하는 서비스 타입에 따른 자원과 기능을 구성하도록 지시한다(S1411).
CN 슬라이스(예, CN slice#1)는 디폴트 코어 네트워크(Default CN)(23)의 지시에 따라 해당하는 서비스 타입에 따른 자원과 기능을 구성하고 그에 따른 완료 보고를 수행한다(S1412). 한편, 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)(21)는 디폴트 코어 네트워크(Default CN)(23)의 지시에 따라 최적의 NSI에 해당하는 RSN 슬라이스(예, RAN slice#1)를 선택하고, 선택된 RAN 슬라이스(예, RAN slice#1)에게 해당하는 서비스 타입에 따른 자원과 기능을 구성하도록 지시하며(S1413), 자원과 기능의 구성을 완료한 선택된 RAN 슬라이스(예, RAN slice#1)는 디폴트 액세스 네트워크(Default RAN)(21)에게 완료 보고를 수행한다(S1414).
여기서, 예를 들어, RAN 슬라이스(예: RAN slice#1)는 디바이스가 요청한 서비스 타입에 부합하는 기능(예: 안테나/모뎀. 프론트홀/백홀/라우터 능력, 에지 서버)를 구성하고, CN 슬라이스(예: CN slice#1)는 디바이스가 요청한 서비스 타입에 부합하는 기능(예: 이동성 관리 기능, 세션 관리 기능, 라우팅/포워딩 기능)을 구성한다.
최적의 NSI에 대응하는 RAN 슬라이스(예: RAN slice#1)와 CN 슬라이스(예: CN slice#1)의 자원/기능이 서비스 타입에 적합하게 구성된 다음에, 디폴트 코어 네트워크(Default CN)(23)는 이를 디바이스(1)로 통보하며(S1415, S1416), 디바이스(1)는 결정된 최적의 NSI에 대한 정보를 저장한다(S1417). 이에 따라 E2E 네트워크 슬라이스 선택 및 구성 절차가 완료된다(S1118). 이러한 절차에 따라, 디바이스와 RAN 슬라이스(예: RAN slice#1)와 CN 슬라이스(예: CN slice#1) 사이의 구간은 서비스 타입에 따른 네트워크 형상정보를 만족하는 통신 가능 상태(예를 들어, 네트워크 슬라이스 연결(Network Slice-Connected) 상태라고 명명될 수 있음)가 된다.
한편, 위의 도 14에 따른 방법에서, 디바이스에서 수행되는 동작은 위의 도 8a 및 도 8b와 유사하게 수행될 수 있으며, 또한 디폴트 코어 네트워크(Default CN)에서 수행되는 동작은 위의 도 13과 유사하게 수행될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에서, 초기 접속(Initial attach)시 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
여기서, 도 4와 도 5의 구조를 가지는 통신 네트워크 시스템을 기반으로 하며, 디바이스의 초기 접속(Initial attach)시의 과정에서 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 방법을 제공한다. 초기 접속(Initial attach)은 디바이스와 네트워크 슬라이스(NSIs간)에 논리적 연결 걸차(logical association)를 나타낸다.
도 15에서와 같이, 이벤트 발생(예를 들어, 초기 접속)시, 디바이스(1)는 임의 액세스 네트워크(여기서는 CCNF-AN)(21')을 선택한다(S1501, S1502). CCNF-AN(21')은 예를 들어, 통신 전역에 설치된 매크로셀 기지국 혹은 새로운 무선(New Radio(5G))의 매크로셀 기지국들 중에서 수신 세기가 가장 큰 인접 매크로셀(또는 매크로셀 클러시터)일 수 있다.
디바이스(1)는 디바이스-액세스 네트워크(UE-AN)간 무선 접속(RRC connection)을 설정하고(S1503), 액세스 네트워크 즉, CCNF-AN(21')으로 접속 요청 메시지(Attach request)를 전송한다(S1504). 접속 요청 메시지(Attach request)는 IMSI(International Mobile Station Identity), 임시 식별자(Temp_id), 요청된MDD(Multi-dimensional Descriptor)를 포함할 수 있다. 여기서, Temp_id는 디바이스가 CCNF-AN에 임시 매핑하기 위한 루팅 정보를 나타내며, MDD는 (Temp_id, Slice_type)를 포함할 수 있다. Slice_type은 eMBB, CriC, mIoT(mobile Internet of Thing)를 포함할 수 있으며, 서비스 타입에 대응할 수 있다.
CCNF-AN(21')은 임의 코어 네트워크(CCNF-CN)(23')을 선택하고(S1505), 선택된 CCNF-CN(23')으로 접속 요청 메시지(Attach request) 메시지를 전달한다(S1506).
CCNF-CN(23')은 SDM(31)으로부터 가입자 등록 및 인증 정보 등 가입자 프로파일을 가져오고, Tenant_id를 확인한다(S1507). Tenant_id 는 네트워크 슬라이스(NS)를 빌려 쓰는 임차사업자 식별번호(구글, 아마존 등)을 나타낸다. CCNF-AN(21')은 Tenant_id에 따라 해당하는 CCNF가 아니면, 해당하는 적절한 CCNF-CN으로의 리다이렉션(rediredction)을 수행한다. 리다이렉션시, CCNF-CN(23')은 적절한 (suitable)CNF-CN(25)으로 IMSI, 요청받은 MDD, 그리고 MM_컨텍스트를 전달한다(S1508).
CNF-CN(25)은 전달받은 정보를 토대로 디바이스(1)로부터 제공받은 MDD에 포함된 Slice-type을 이용하여 네트워크 슬라이스(CN 슬라이스와 AN 슬라이스 포함)를 결정한다(S1509). CNF-CN(25)은 결정된 NSI에 대응하는 CN 슬라이스에 대응하는 정보 즉, MDD를 구성하여 Temp_id와 함께 CCNF-CN(23')으로 전달한다. 여기서, MDD는 (CN_Slice#ids, AN_Slice#ids)를 포함하며, "Accepted_MDD" 라고 명명될 수 있다(S1510).
CCNF-CN(23')은 CNF-CN(25)으로부터 전달받은 Temp_id와 Accepted_MDD를 CCNF-AN(21')으로 전달하며(S1511), CCNF-AN(21')은 Accepted_MDD에 해당하는 AN 슬라이스를 결정한다 (S1512). CCNF-AN(21')은 결정된 AN 슬라이스에 대응하는 정보 즉, MDD를 구성하여 Temp_id와 함께 디바이스(1)로 전송한다. 여기서, MDD는 (Temp_id, AN_Slice#ids)를 포함한다 (S1513).
도 16은 본 발명의 실시 예에서, 초기 접속(Initial attach) 이후의 서비스 요청에 따라 특정한 하나의 네트워크 슬라이스를 선택하고 (예; 도 15에서 임시 매핑한 여러 네트워크 슬라이스 중 최종 택일) 구성하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
여기서, 서비스 요청(Service request)에 따라 네트워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 절차는, 초기 접속(Initial attach)에서, 디바이스와 임시 매핑된 NSI들 중에서, 디바이스가 실제로 임의 서비스를 요청하여 통신하는 하나의 NSI를 선택하고, 선택된 하나의 NSI를 구성하는 NFI(network function instance) 세트(NSI = a set of NFIs)를 발견하고 이들을 연결하는 과정(NFI discovery and Interconnection)을 나타낸다.
도 16에서와 같이, 이벤트 발생(예를 들어, 새로운 호(new call), 서비스 요청)시, 디바이스(1)는 디폴트 액세스 네트워크(여기서는 CCNF-AN)(21')을 선택하고(S1601, S1602), 무선 접속(RRC connection)을 설정하고(S1603), CCNF-AN(21')으로 PDU 세션 요청(PUD session request)를 전송한다(S1604). PDU 세션 요청은, 임시 식별자(Temp_id), Accepted MDD(예를 들어, (Temp_id, AN_Slice#ids)), PDU_Session_Req)를 포함할 수 있다.
CCNF-AN(21')은 코어 네트워크(CCNF-CN)(23')을 선택하고(S1605), 선택된 CCNF-CN(23')으로 PDU 세션 요청을 전달한다(S1606).
CCNF-CN(23')은 전달받은 정보를 토대로 네트워크 슬라이스를 결정하며, 구체적으로, RAN 슬라이스(예: RAN_clice#1)와 CN 슬라이스(예: CN Slice#1)를 결정한다(S1607). 이 경우, SRM(31)으로부터 제공되는 가입자 등록 및 인증 정보 등 가입자 프로파일을 추가적으로 고려하여 네트워크 슬라이스를 결정할 수 있다.
CCNF-CN(23')은 결정된 CN 슬라이스(예: CN Slice#1 또는 CN NSI#1)에게 CN 슬라이스 구동 요청(CN slice activation request)를 전달하고(S1608), 이에 따라 CN 슬라이스(예: CN NSI#1)는 해당하는 CN NFI를 발견하고 이들을 연결한다(S1609). 이는 CN 슬라이스에게 해당하는 자원과 네트워크 기능을 구성하는 것에 대응한다. 이후, CN 슬라이스는 CN 슬라이스 구동 요청에 대한 응답(CN slice activation response)를 CCNF-CN(23')으로 전달한다(S1610).
또한, CCNF-CN(23')은 결정된 RAN 슬라이스(예: RAN Slice#1 또는 AN NSI#1)에 대한 RAN 슬라이스 구동 요청(AN slice activation request)를 CCNF-AN(21')로 전달하고(S1611), CCNF-AN(21')은 RAN 슬라이스 구동 (AN slice activation)을 결정된 RAN 슬라이스(예: AN NSI#1)에게 지시한다(S1612). 이에 따라 RAN 슬라이스(예: AN NSI#1)는 해당하는 RAN NFI를 발견하고 이들을 연결한다(S1613). 이는 RAN 슬라이스에게 해당하는 자원과 네트워크 기능을 구성하는 것에 대응한다. 이후, RAN 슬라이스(예: AN NSI#1)는 AN 슬라이스 구동 지시에 대한 응답(AN slice activation response)를 CCNF-AN(21')으로 전달한다(S1614). 따라서 PDU 세션 설치(establishment)가 완료된다(S1615).
이후, CCNF-CN(23')은 디바이스의 PDU 세션 요청에 대한 응답(PUD session response)을 CCNF-AN(21')을 통하여 디바이스(1)로 전송한다(S1616, S1617). PDU 세션 요청 응답(PUD session response)은 Temp_id, NSI_ID, PDU_Session_ID)를 포함할 수 있다.
이러한 절차를 통하여, 초기 네트워크 슬라이스 연결이 완료되며(S1618), 연결된 E2E 네트워크 슬라이스를 통한 CP 및 UP 절차가 수행된다(S1619).
도 17은 본 발명의 실시 예에서, 네트워크 슬라이스를 추가하거나 제거하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
첨부한 도 17에서와 같이, 디바이스(1)가 CCNF-AN(21')과 무선 접속되어 있는 상태에서(S1701), 제공받는 서비스를 변경하는 경우, 변경된 서비스 타입에 대한 정보를 포함하는 PDU 세션 재구성 요청(PDU session reconfiguration request)을 CCNF-AN(21')으로 전송한다(S1702). PDU 세션 재구성 요청은 Temp_id, 재구성 MDD(Reconfigured MDD), PDU_Session_ID를 포함하며, 재구성 MDD는 추가하거나 제거하고자 하는 Slice-type 즉, 서비스 타입에 대한 정보를 포함할 수 있다.
CCNF-AN(21')은 코어 네트워크(CCNF-CN)(23')를 선택하고(S1703), 선택된 CCNF-CN(23')으로 PDU 세션 재구성 요청을 전달한다(S1704). CCNF-CN(23')은 전달받은 정보를 토대로 새로운 네트워크 슬라이스를 추가하거나 기존의 네트워크 슬라이스를 제거한다. 구체적으로, 새로운 서비스 타입이 요청된 경우, 새로운 서비스 타입에 해당하는 RAN 슬라이스(예: RAN_Slice#1)와 CN 슬라이스(예: CN Slice#1)를 추가하는 것으로 결정한다(예; NSI_id#1 = RAN_Slice#1, CN Slice#1)(S1705). 이 경우, SRM(31)으로부터 제공되는 가입자 등록 및 인증 정보 등 가입자 프로파일을 추가적으로 고려하여 네트워크 슬라이스를 추가 결정할 수 있다. 또는 기존 네트워크 슬라이스에 대한 해제가 요청된 경우, 해당하는 네트워크 슬라이스를 제거하는 것으로 결정한다.
CCNF-CN(23')은 추가 결정된 CN 슬라이스(예: CN Slice#1 또는 CN NSI#1)에게 재구성 CN 슬라이스 요청(Reconfigure NSI_CN request)를 전달하고(S1706), 이에 따라 CN 슬라이스(예: CN Slice#1)는 해당하는 CN NFI를 발견하고 이들을 연결한다(S1707). 이는 CN 슬라이스에게 해당하는 자원과 네트워크 기능을 구성하는 것에 대응한다. 한편, CCNF-CN(23')은 제거하는 것으로 결정된 CN 슬라이스(예: CN Slice#2 또는 CN NSI#2)에게 기능/자원 해제를 요청할 수 있으며, 이에 따라 디바이스와 해당 CN 슬라이스에 사용된 기능요소와 자원 요소 모두가 해제된다.
이후, CN 슬라이스는 재구성 CN 슬라이스 요청에 대한 응답(Reconfigure NSI_CN response)를 CCNF-CN(23')으로 전달한다(S1708).
또한, CCNF-CN(23')은 추가 결정된 RAN 슬라이스(예: RAN Slice#1 또는 AN NSI#1)에 대한 재구성 RAN 슬라이스 요청(Reconfigure NSI_AN request)을 CCNF-AN(21')로 전달하고(S1709), CCNF-AN(21')은 재구성 RAN 슬라이스 구동(Reconfigure AN slice activation)을 추가 결정된 RAN 슬라이스(예: RAN Slice#1)에게 지시한다(S1710). 이에 따라 RAN 슬라이스(예: RAN Slice#1)는 해당하는 RAN NFI를 발견하고 이들을 연결한다(S1711). 이는 RAN 슬라이스에게 해당하는 자원과 네트워크 기능을 구성하는 것에 대응한다. 한편, CCNF-AN(21')은 제거하는 것으로 결정된 RAN 슬라이스(예: RAN Slice#2 또는 RAN NSI#2)에게 기능/자원 해제를 요청할 수 있으며, 이에 따라 디바이스와 해당 RAN 슬라이스에 사용된 기능요소와 자원 요소 모두가 해제된다. 이후, RAN 슬라이스(예: RAN Slice#1)는 재구성 RAN 슬라이스 구동 지시에 대한 응답(Reconfigure AN slice activation response)를 CCNF-AN(21')으로 전달한다(S1712). 따라서 새로 추가된 네트워크 슬라이스와의PDU 세션 재구성(추가 또는 제거)가 완료된다(S1713).
이후, CCNF-CN(23')은 디바이스의 PDU 세션 요청에 대한 응답(PUD session response)를 CCNF-AN(21')을 통하여 디바이스(1)로 전송한다(S1714, S1715). PDU 세션 요청 응답(PUD session response)은 Temp_id, NSI_ID, PDU_Session_ID)를 포함할 수 있다.
이러한 절차를 통하여, 추가된 네트워크 슬라이스 연결이 완료되거나 임의 네트워크 슬라이스가 제거되며(S1716), 재구성된 E2E 네트워크 슬라이스를 통한 CP 및 UP 절차가 수행된다(S1717).
위에 기술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 네트워크 슬라이스 구조를 토대로, 다양한 사용자 케이스별 특성에 부합되는 최적의 네트워크 슬라이스 형상을 유연하게 구성할 수 있다. 이에 따라, 가입자가 최적의 통신 환경을 제공받으므로 통신 체감품질의 변혁적 개선이 용이하다. 또한 사업자는 서비스 수용 편이, 비용 감소 및 차별화된 네트워크 인프라를 제공할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 디바이스의 구조도이다.
첨부한 도 18에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 디바이스(1)는, 프로세서(11), 메모리(12) 및 송수신부(13)를 포함한다. 프로세서(11)는 위의 도 1 내지 도 17을 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다.
메모리(12)는 프로세서(11)와 연결되고 프로세서(11)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(12)는 프로세서(11)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다. 프로세서(11)는 메모리(12)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(11)와 메모리(12)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 구성 장치의 구조도이다.
첨부한 도 19에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 구성장치(100)는 프로세서(110), 메모리(120) 및 송수신부(130)를 포함한다.
프로세서(110)는 위의 도 1 내지 도 17을 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다.
메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되고 프로세서(110)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(120)는 프로세서(110)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다. 메모리(120)는 NS-DB를 포함할 수 있다.
프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(110)와 메모리(120)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다.
네트워크 구성 장치(100)는 네트워크 매니저, 액세스 네트워크 또는 코어 네트워크에서 네크워크 슬라이스를 선택하고 구성하는 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 통신 네트워크 시스템에 있어서,
    공통 제어 액세스 네트워크;
    디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 추가되는 적어도 하나의 액세스 네트워크 슬라이스;
    공통 제어 코어 네트워크; 및
    디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 추가되는 적어도 하나의 코어 네트워크 슬라이스
    를 포함하며,
    상기 액세스 네트워크 슬라이스와 상기 코어 네트워크 슬라이스는, 상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 결정되는, 통신 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스가 제1 서비스와 제2 서비스를 요구하는 경우에,
    상기 제1 서비스의 타입에 따른 제1 액세스 네트워크 슬라이스와,
    상기 제2 서비스의 타입에 따른 제2 액세스 네트워크 슬라이스를 구성하는, 통신 네트워크 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디바이스가 제1 서비스와 제2 서비스를 요구하는 경우에,
    상기 제1 서비스의 타입에 따른 제1 코어 네트워크 슬라이스와,
    상기 제2 서비스의 타입에 따른 제2 코어 네트워크 슬라이스를 구성하는, 통신 네트워크 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공통 제어 액세스 네트워크는 신규 호(call)에 따라 신규 연결을 시도할 때 디폴트로 접속되는 초기 액세스 네트워크 또는 액세스 네트워크 슬라이스들에서 공통으로 수행되는 기능을 가지는 공통 제어 슬라이스인, 통신 네트워크 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공통 제어 액세스 네트워크는 인증, 모빌리티(mobility) 제어를 포함하는 공통 제어 기능을 수행하며, 액세스 네트워크 슬라이스에 의해 지원되지 않는 서비스를 제공하는, 통신 네트워크 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 공통 제어 코어 네트워크는 신규 호에 따라 신규 연결을 시도할 때 디폴트로 접속되는 초기 코어 네트워크 또는 코어 네트워크 슬라이스들에서 공통으로 수행되는 기능을 가지는 공통 제어 슬라이스인, 통신 네트워크 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 공통 제어 액세스 네트워크와 상기 공통 제어 코어 네트워크 중 하나가, 복수의 액세스 네트워크 슬라이스와 복수의 코어 네트워크 슬라이스 중에서, 상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 대응하는 액세스 네트워크 슬라이스와 코어 네트워크 슬라이스를 결정하는, 통신 네트워크 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공통 제어 액세스 네트워크와 상기 공통 제어 코어 네트워크 중 하나가, 상기 복수의 액세스 네트워크 슬라이스에서 하나의 액세스 네트워크 슬라이스를 제거하거나, 상기 복수의 코어 네트워크 슬라이스에서 하나의 코어 네트워크 슬라이스를 제거하는, 통신 네트워크 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공통 제어 액세스 네트워크와 상기 공통 제어 코어 네트워크 중 하나가, 상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 대응하는 신규 액세스 네트워크 슬라이스와 신규 코어 네트워크 슬라이스를 추가하는, 통신 네트워크 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 결정되는, 상기 액세스 네트워크 슬라이스의 개수와 상기 코어 네트워크 슬라이스의 개수가 동일한, 통신 네트워크 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 결정되는, 상기 액세스 네트워크 슬라이스의 개수와 상기 코어 네트워크 슬라이스의 개수가 다른, 통신 네트워크 시스템.
  12. 통신 네트워크 시스템에서 네트워크를 구성하는 방법에서,
    상기 통신 네트워크 시스템의 공통 제어 액세스 네트워크와 공통 제어 코어 네트워크 중 하나인 네트워크 구성 장치가, 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 대응하는 네트워크 슬라이스를 결정하는 단계; 및
    상기 네트워크 구성 장치가 상기 결정된 네트워크 슬라이스에게 상기 서비스 타입에 해당하는 자원과 기능을 구성하도록 지시하는 단계
    를 포함하며,
    상기 네트워크 슬라이스는 상기 서비스 타입에 대응하는 액세스 네트워크 슬라이스를 포함하며, 상기 서비스 타입에 따라 코어 네트워크 슬라이스를 더 포함하고,
    복수의 서비스 타입별로 액세스 네트워크 슬라이스와 코어 네트워크 슬라이스가 구성되며,
    상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 결정되는 상기 네트워크 슬라이스에 포함되는 상기 액세스 네트워크 슬라이스의 개수와 상기 코어 네트워크 슬라이스의 개수가 동일한, 네트워크 구성 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 네트워크 구성 장치가, 디바이스가 요구하는 신규 서비스 타입에 대응하는 신규 네트워크 슬라이스를 추가 결정하는 단계; 및
    상기 네트워크 구성 장치가, 상기 추가 결정된 네트워크 슬라이스에게 상기 서비스 타입에 해당하는 기능을 구성하도록 지시하는 단계
    를 더 포함하는, 네트워크 구성 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 서비스 타입에 해당하는 기능을 구성하도록 지시하는 단계는,
    상기 추가 결정된 네트워크 슬라이스가 상기 네트워크 구성 장치로부터의 구동 요청을 수신하는 단계;
    상기 추가 결정된 네트워크 슬라이스가 해당하는 네트워크 기능을 발견하고 발견된 네트워크 기능을 연결하는 과정을 수행하는 단계; 및
    상기 추가 결정된 네트워크 슬라이스가 상기 과정을 수행한 다음에, 상기 구동 요청에 대한 응답을 상기 네트워크 구성 장치로 전달하는 단계
    를 더 포함하는, 네트워크 구성 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 네트워크 구성 장치가, 디바이스가 요구하는 서비스 타입이 변경되는 경우, 기존 서비스 타입에 대응하는 네트워크 슬라이스를 제거하는 것으로 결정하는 단계; 및
    상기 네트워크 구성 장치가, 상기 제거하는 것으로 결정된 네트워크 슬라이스에게 해당하는 자원과 기능의 해제를 지시하는 단계
    를 더 포함하는, 네트워크 구성 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 네트워크 슬라이스를 결정하는 단계는,
    가입자 등록 및 인증 정보를 포함하는 가입자 프로파일을 추가적으로 고려하여 상기 네트워크 슬라이스를 결정하는, 네트워크 구성 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 네트워크 구성 장치는, 신규 호에 따라 신규 연결을 시도할 때 디폴트로 접속되는 초기 네트워크 또는 네트워크 슬라이스들에서 공통으로 수행되는 기능을 가지는 공통 제어 슬라이스에 해당하는, 네트워크 구성 방법.
  18. 삭제
  19. 통신 네트워크 시스템에서 네트워크를 구성하는 방법에서,
    액세스 네트워크와 코어 네트워크를 제어하는 네트워크 매니저가, 디바이스의 서비스 타입을 포함하는 서비스 요구사항을 수신하는 단계;
    상기 네트워크 매니저가, 상기 서비스 요구사항을 만족하는 네트워크 슬라이스를 결정하는 단계;
    상기 네트워크 매니저가, 상기 결정된 네트워크 슬라이스의 자원 및 기능에 대한 네트워크 형상정보를 구성하는 단계; 및
    상기 네트워크 매니저가, 상기 결정된 네트워크 슬라이스가 자원 및 기능을 구성하도록, 상기 네트워크 형상 정보를 상기 결정된 네트워크 슬라이스로 제공하는 단계
    를 포함하며,
    상기 네트워크 슬라이스는 상기 서비스 타입에 대응하는 액세스 네트워크 슬라이스를 포함하며, 상기 서비스 타입에 따라 코어 네트워크 슬라이스를 더 포함하며,
    복수의 서비스 타입별로 액세스 네트워크 슬라이스와 코어 네트워크 슬라이스가 구성되며,
    상기 디바이스가 요구하는 서비스 타입에 따라 결정되는 상기 네트워크 슬라이스에 포함되는 상기 액세스 네트워크 슬라이스의 개수와 상기 코어 네트워크 슬라이스의 개수가 동일한, 네트워크 구성 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 네트워크 슬라이스를 결정하는 단계는, 상기 서비스 타입에 대응하는 액세스 네트워크 슬라이스와 상기 코어 네트워크 슬라이스를 바인딩하여 네트워크 슬라이스를 구성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 네트워크 슬라이스를 구성하는 단계는,
    상기 액세스 네트워크 슬라이스의 형상은 변경되고, 상기 코어 네트워크 슬라이스의 형상은 변경되지 않는 단계;
    상기 액세스 네트워크 슬라이스의 형상은 변경되지 않고, 상기 코어 네트워크 슬라이스의 형상은 변경되는 단계; 및
    상기 액세스 네트워크 슬라이스의 형상과 상기 코어 네트워크 슬라이스의 형상이 모두 변경되는 단계
    중 적어도 하나를 포함하는, 네트워크 구성 방법.










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