KR102601122B1

KR102601122B1 - 패킷 보고 방법과 시스템

Info

Publication number: KR102601122B1
Application number: KR1020180090951A
Authority: KR
Inventors: 이동진
Original assignee: 에스케이텔레콤 주식회사
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2023-11-09
Also published as: KR20200015303A

Abstract

일 실시예에 따른 패킷 보고 시스템은 플로우(flow) 정보 보고(reporting) 형식을 설정하고, 상기 설정된 플로우 정보 보고 형식을 사용자 평면 기능 장치(user plane function, UPF)에게 송신하는 세션 관리 기능 장치(session management function, SMF)와, 상기 세션 관리 기능 장치로부터 상기 플로우 정보 보고 형식을 수신하고, 세션(session)을 구성하는 복수 개의 플로우 각각을 기반으로하여서 상기 수신된 플로우 정보 보고 형식에 부합되는 보고용 플로우를 생성하며, 상기 생성된 보고용 플로우 중 적어도 한 개를 상기 세션 관리 기능 장치에게 송신하는 사용자 평면 기능 장치를 포함한다.

Description

패킷 보고 방법과 시스템 {APPARATUS AND METHOD FOR REPORTING PACKET}

본 발명은 패킷 보고 방법과 시스템에 대한 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.

PCT 특허공개공보, 2018-008944호 (2018.01.11. 공개)

5G 통신시스템에서 '세션(session)'이란, 단말이 이러한 5G 통신시스템과 소정의 연관 관계를 통해 연결됨으로써 해당 단말에게 공급되는 서비스를 지칭한다. 세션이 단말에게 공급되는 과정에서는 5G 통신시스템과 단말 사이에서 패킷(이 때의 패킷은 user plane packet이라고 지칭될 수 있음)이 UPF를 통해 송수신된다.

여기서, 세션 내에서 송수신되는 복수의 패킷들은 패킷 헤더 필드 등을 참고로 해서 소정의 기준에 따라 분류 및 집합(aggregation)될 수 있는데, 이렇게 복수의 패킷들이 분류 및 집합된 것은 플로우(flow)라고 지칭될 수 있다. 여기서, 분류 및 집합의 기준에는 예컨대 단말의 주소(소스 IP 주소) 또는 단말이 서비스를 받고자 하는 서비스 주소 (목적지 IP 주소) 등이 포함될 수 있다.

UPF는 SMF로부터 소정의 규칙이나 명령 등을 전달받고 이에 따라 패킷을 처리하며, 사용량 정보를 생성한다. 생성된 사용량 정보는 UPF로부터 SMF로 전달되며, SMF는 UPF로부터 사용량 정보를 전달받아서 취합한다. SMF는 이와 같이 취합된 사용량 정보를 결합 과금 시스템(converged charging system, CCS)를 통해 과금 시스템에 전송한다.

이 때 SMF가 UPF로부터 사용량 정보를 전달받아서 취합하는 과정은 과금의 실시간성(과금이 어느정도로 실시간으로 가능한지), 레이턴시(latency) 또는 QoS에 대한 제어 성능에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 결국 고객의 5G 서비스에 대한 만족도에 영향을 끼칠 수 있다.

이에, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 SMF가 UPF로부터 사용량 정보를 전달받아서 취합하는 최적의 과정에 대한 기술을 제공하는 것이며, 이러한 기술을 통해 과금의 실시간성을 개선 내지 향상시키고, 또한 지연(latency)을 최소화시키는 것에 있다.

아울러, 5G 통신시스템에 별도의 하드웨어를 추가하지 않고도, 즉 추가적인 비용 없이도 전술한 기술을 제공하는 것에 있다.

다만, 본 발명의 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.

일 실시예에 따른 패킷 보고 방법은 세션 관리 기능 장치(session management function, SMF) 플로우(flow) 정보 보고(reporting) 형식을 설정하는 단계와, 상기 세션 관리 기능 장치가 상기 상기 설정된 플로우 정보 보고 형식을 사용자 평면 기능 장치(user plane function, UPF)에게 송신하는 단계와, 상기 사용자 평면 기능 장치가 상기 세션 관리 기능 장치로부터 상기 플로우 정보 보고 형식을 수신하는 단계와, 세션(session)을 구성하는 복수 개의 플로우 각각을 기반으로 상기 사용자 평면 기능 장치가 상기 수신된 플로우 정보 보고 형식에 부합되는 보고용 플로우를 생성하는 단계와, 상기 생성된 보고용 플로우 중 적어도 한 개를 상기 사용자 평면 기능 장치가 상기 세션 관리 기능 장치에게 송신하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, SMF는 취합하기에 최적화된 방식에 따라 생성된 보고용 플로우를 UPF로부터 전달받을 수 있으므로, 과금의 실시간성(과금이 어느정도로 실시간으로 가능한지)이나 QoS에 대한 제어 성능이 향상될 수 있으며, 저지연성(low latency)을 갖는 시스템의 구현이 가능하게 된다.

도 1은 일 실시예에 따른 5G 통신시스템의 아키텍처를 개념적으로 도시하고 있다.
도 2는 5G 통신시스템에서 세션(session)과 플로우(flow)에 대해 개념적으로 도시하고 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 플로우 정보 보고 형식 및 보고용 플로우를 예시적으로 도시하고 있다.
도 4는 일 실시예에 따라 UPF와 SMF 사이에서 송수신되는, 플로우와 관련된 데이터의 흐름에 대해 도시하고 있다.
도 5는 튜플(tuple)을 구성하는 다양한 방식에 대해 예시적으로 도시하고 있다
도 6은 한 턴(turn)에 UPF로부터 SMF로 전달될 플로우의 개수에 대해 예시적으로 도시하고 있다.
도 7은 소정의 기준으로 정렬(ordering)된 복수 개의 플로우에 대해 예시적으로 도시하고 있다.
도 8은 일 실시예에 따라 SMF가 UPF로 전달하는 제1 플로우 정보 보고 형식(format)을 도시하고 있다.
도 9는 일 실시예에 따라 SMF가 UPF로 전달하는 제2 플로우 정보 보고 형식(format)을 도시하고 있다.
도 10은 일 실시예에 따라 UPF가 SMF로 전달하는 보고용 플로우의 형식(format)을 도시하고 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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 실시예들을 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 실시예에서의 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 일 실시예에 따른 5G 통신시스템의 아키텍처(10)를 개념적으로 도시하고 있다.

도 1의 아키텍처(10)가 나타내고 있는 5G 통신시스템 자체에 대해 살펴보기로 한다. 5G 통신시스템은 4세대 LTE 이동통신 기술로부터 진보된 기술이다. 이러한 5G 통신시스템은 기존 이동통신망 구조의 개선(Evolution) 혹은 클린-스테이트(Clean-state) 구조를 통해 새로운 무선 액세스 기술(RAT, Radio Access Technology), LTE(Long Tern Evolution)의 확장된 기술이며, eLTE(extended LTE), non-3GPP 액세스 등을 지원한다.

다만, 도 1에 도시된 아키텍처(10)는 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명의 사상이 도 1에 도시된 아키텍처(10)에만 한정 적용되는 것으로 해석되는 것은 아니며, 또한 본 발명의 사상이 5G 통신시스템에만 한정 적용되는 것으로 해석되는 것도 아니다.

아키텍처(10)에는 다양한 구성요소들(즉, 네트워크 기능(NF, network function))이 포함된다. 이하에서는 이들 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.

도 1을 참조하면, 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)(200), 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)(100), (무선) 액세스 네트워크((R)AN: (Radio) Access Network), 사용자 장치(UE: User Equipment)(300)가 도시되어 있으며, 도 1에는 도시되어 있지 않지만 과금 시스템(도 4에 도시되어 있음)이 아키텍처(10)에 포함되거나 또는 아키텍처(10)에 연결될 수 있다.

여기서, 사용자 평면 기능(UPF)(100)과 세션 관리 기능(SMF)(200)을 제외한 나머지 구성요소들은 각각 5G 통신 시스템에서 요구되는 공지된 기능들을 수행하는바, 이들에 대한 설명은 생략하도록 한다.

사용자 평면 기능(UPF)(100)은 5G 통신시스템에서 사용자 평면(user plane)에 속한 구성요소로서, 본 명세서에서는 사용자 평면 기능 장치(100) 또는 UPF(100)라고 지칭될 수 있으며, 이하에서는 UPF(100)라고 지칭하기로 한다. 아울러, 세션 관리 기능(SMF)(200)은 5G 통신시스템에서 전술한 사용자 평면과는 분리된 제어 평면(control plane)에 속한 구성요소로서, 본 명세서에서는 세션 관리 기능 장치(200) 또는 SMF(200)라고 지칭될 수 있으며, 이하에서는 SMF(200)라고 지칭하기로 한다. 이러한 UPF(100)와 SMF(200)를 포함하는 시스템은 패킷 보고 시스템이라고 지칭될 수 있다.

UPF(100)와 SMF(200)는 각각 5G 통신시스템에서 요구하는 공지된 기능들을 수행하며, 이에 더해서 일 실시예에서 제공하고자 하는 기능들을 수행한다. 이에 이하에서는 UPF(100)와 SMF(200) 각각에 의해 수행되는 공지된 기술 그 자체에 대한 설명은 간략히 설명하거나 설명을 생략하기로 하고, 일 실시예에서 제공하고자 하는 기능들에 대해서 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

UPF(100)는 플로우(flow)를 검출한다. 보다 구체적으로 살펴보면, 세션(session)이 단말(300)에게 공급되는 과정에서, 아키텍처(10)의 적어도 일부 구성요소와 단말(300) 사이에서 패킷(packet)이 송수신된다. 이러한 패킷은 UPF(100)를 거쳐서 송수신되며, 따라서 UPF(100)에는 이와 같이 송수신되는 패킷의 흐름인 플로우(flow)가 한 개 또는 복수 개 생성된다. 도 2에는 단말(300)에 세션(110)이 공급되는 과정이 도시되어 있으며, 또한 이러한 세션(110) 및 이러한 세션(110)을 구성하는 복수 개의 플로우(flow1 내지 flow5)가 예시적으로 도시되어 있으며, 다만 플로우의 개수가 5개인 것은 예시적인 것에 불과하다.

여기서, UPF(100)가 플로우를 생성하는 과정, 전술한 UPF(100)가 플로우를 검출하는 과정 또는 후술하겠지만 검출된 플로우에 관한 정보를 UPF(100)가 SMF(200)에게 전달하는 과정 등은 UPF(100)가 SMF(200)로부터 전달받은 소정의 규칙이나 명령 등에 기초하여 수행될 수 있다. 이러한 규칙이나 명령 등에는 PDR (Packet Detection Rule, 패킷 감지 규칙), FAR (Forwarding Action Rule, 패킷 전달 규칙), QER (QoS Enforcement Rule, QoS 제어 규칙) 또는 URR (User Reporting Rule, 리포팅 규칙) 등이 포함될 수 있다. 이 중 FAR은 패킷 전달에 관한 규칙을 나타내고, QER은 QoS 제어에 관한 규칙을 나타낸다. 또한, URR은 사용량 정보 측정에 관한 규칙을 나타내는데, 이러한 URR은 세션 내 송수신되는 패킷을 측정하는 과정 및 이러한 측정 결과를 기초로 생성된 정보(예컨대 사용량 정보 등)가 SMF(200)로 전달되는 과정 등에 관여한다.다시 도 1을 참조하기로 한다. 플로우 검출에 대해 보다 자세히 살펴보면, UPF(100)는 세션을 구성하는 플로우 중에서 SMF(200)로부터 지정받은 특정 플로우, 예컨대 SMF(200)가 소스 IP, 목적지 IP, 소스 포트, 목적지 포트 및 프로토콜을 지정한 것에 부합되는 특정 플로우만을 검출할 수도 있지만, 일 실시예에 따른 UPF(100)는 해당 단말(300)에게 공급되는 세션을 구성하는 모든 플로우를 검출할 수도 있다.

UPF(100)는 자신이 검출한 플로우를 소정의 형식을 갖는 보고용 플로우의 형태로 생성하며, 생성된 보고용 플로우 복수 개를 소정의 기준에 따라 정렬(ordering)한다. 또한, 소정의 송신 조건(또는 트리거 조건)이 만족되면, UPF(100)는 이와 같이 정렬된 복수 개의 플로우 중 사전에 설정된 개수(X개, X는 1 이상의 자연수)의 보고용 플로우를 한 턴(turn)에 묶음(bulky)으로 SMF(200)에게 송신한다. 여기서, '한 턴'이란 소정의 메시지를 전송하는 프로토콜의 측면에서 보았을 때, 1개의 단위 메시지(예컨대 transaction)를 송신하는 과정을 의미한다.

여기서, 보고용 플로우란 UPF(100)에서 검출된 플로우를 전술한 소정의 형식에 따라 가공한 정보를 의미하며, 이러한 보고용 플로우는 '사용량 정보'를 포함할 수 있다는 점에서 사용량 정보로 지칭될 수도 있다.

한편, 전술한 보고용 플로우의 형식, 전술한 복수 개의 플로우를 정렬하는 기준, 전술한 정렬된 복수 개의 플로우 중 한 턴에 송신될 플로우의 개수 X 및 전술한 X개의 플로우를 SMF(200)에게 송신하기 위한 송신 조건 등은 UPF(100)가 SMF(200)로부터 전달받은 규칙(SRR)에 따른 것일 수 있다. 즉, UPF(100)는 SMF(200)가 요구하는 조건에 맞게 보고용 플로우를 생성하고 정렬하고 송신할 수 있다.

따라서, 일 실시예에 따르면, SMF는 취합하기에 최적화된 방식에 따라 생성된 보고용 플로우를 UPF로부터 전달받을 수 있으므로, 과금의 실시간성(과금이 어느정도로 실시간으로 가능한지)이나 QoS에 대한 제어 성능이 향상될 수 있으며, 저지연성(low latency)을 갖는 시스템의 구현이 가능하게 된다.

다음으로, SMF(200)에 대해 살펴보기로 한다.

SMF(200)는 UPF(100)와의 통신 인터페이스(즉, N4)에 대한 상태를 대역폭(bandwidth) 또는 레이턴시(latency) 등을 기초로 판단할 수 있다.

SMF(200)는 플로우 정보 보고 형식(포맷)을 설정한다. 설정된 플로우 정보 보고 형식은 SMF(200)로부터 UPF(100)로 전달된다.

플로우 정보 보고 형식은 다음과 같은 항목들을 포함하며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다.

(1) n개의 튜플(tuple) 중 보고용 플로우에 포함될 튜플의 종류(N에 의해 특정, N은 1 이상의 자연수) 및 이들의 순서

(2) 한 턴(turn)에 UPF(100)로부터 SMF(200)로 송신될 보고용 플로우의 개수 X (X는 1 이상의 자연수)

(3) X개의 플로우를 정렬(ordering)하는 순서 (O에 의해 특정되며, 볼륨이 큰 순서/작은 순서, 또는 레이턴시가 높은 순서 또는 낮은 순서 등이 있음)

(4) 측정 방법(measurement method)이 플로우에 대한 볼륨(volume)(한 턴에 송신될 패킷들의 합산 용량)기반인지 / 듀레이션(duration) 기반인지 / 이벤트 기반인지 여부

(5) UPF(100)가 언제 SMF(200)에게 보고(reporting)할지 여부, 즉 보고 시점

(6) 보고(reporting)의 트리거 조건 (볼륨 임계치 / 듀레이션 임계치 / 이벤트의 종류)

여기서, 튜플(tuple)은 각각의 플로우를 식별하고 특정하는데 사용될 수 있는 항목을 지칭한다. 튜플은 전술한 바와 같이 그 종류가 n개일 수 있으며, 이에 기초해서 플로우 정보 보고 형식은 NTF(n-tuple flow)라고 지칭될 수 있는데 다만 플로우 정보 보고 형식이 NTF로만 한정되는 것은 아니다.

튜플(tuple)의 종류에는 예컨대 소스 IP(srcIP), 목적지 IP(dstIP), 소스 포트(srcPort), 목적지 포트(dstPort) 및 프로토콜(Protocol)과 같이 5개가 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 플로우 정보 보고 형식 각각에 대한 자세한 설명 내지 예시는 후술하기로 한다.

SMF(200)는 다양한 요소를 고려하여서 전술한 플로우 정보 보고 형식을 생성한다. 고려 가능한 요소에는 단말(300)이 가입한 서비스나 상품의 종류, 단말(300)이 진입한 지역의 엔트리(entry) 포인트나 엑시트(exit) 포인트에 대한 정보, 단말(300)이 핸드오버하였는지 여부, 단말(300)과 연결된 UPF(100)가 변경되었는지 여부 또는 UPF(100)와 SMF(200) 간의 통신 인터페이스의 상태 등이 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어 살펴보면, SMF(200)는 상대적으로 비싼 요금제에 가입한 단말(300)에 대해서는 튜플의 종류를 최대한으로 확대하고 X를 1로 설정할 수 있다. 이 경우 최대한 많은 정보를 담고 있는(튜플의 종류가 최대한으로 확대되었으므로) 보고용 플로우가 실시간으로 UPF(100)로부터 SMF(200)에게 송신될 수 있다.

이를 위해, SMF(200)에는 전술한 다양한 요소가 어떠한 값일 때 플로우 정보 보고 형식을 구성하는 각 항목을 어떤 값이나 내용으로 설정할지에 대한 매핑 테이블이 저장되거 있거나 또는 이를 설정하는 알고리즘이 탑재되어 있을 수 있다.

SMF(200)는 기 설정된 플로우 정보 보고 형식을 재설정할 수 있다. 예컨대, 만약 기 설정된 플로우 정보 보고 형식에 따라 UPF(100)가 SMF(200)에게 보고용 플로우를 X개 송신하려고 하는 과정에서, 위에서 언급된 SMF(200)와 UPF(100)간의 통신 인터페이스(N4)가 이를 감당하지 못한다고 판단될 수 있다. 이 경우 SMF(200)는 플로우 정보 보고 형식 자체를 다음과 같은 방식 중 적어도 한 개를 채용하여서 재설정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

- 보고 형식에 사용될 튜플의 개수를 줄임

- 한 턴(turn)에 UPF(100)로부터 SMF(200)로 송신될 보고용 플로우의 개수 X를 줄임

- 한 턴에 송신될 플로우에 대한 볼륨(volume)(한 턴에 송신될 패킷들의 합산 용량)을 증가

- 듀레이션(duration)에 따른 보고용 플로우의 송신 간격을 늘림

SMF(200)는 플로우 정보 보고 형식을 UPF(100)에게 전달하며, 이후 UPF(100)로부터 상기 플로우 정보 보고 형식을 갖춘 보고용 플로우를 수신받아서, 이를 취합한다.

여기서, SMF(200)가 UPF(100)로부터 전달받는 보고용 플로우 각각에는 다음과 같은 항목들이 플로우별로 포함되며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다.

- n개의 튜플(tuple) 중 N값에 의해 지정된 튜플(예컨대 소스 IP(srcIP), 목적지 IP(dstIP), 소스 포트(srcPort), 목적지 포트(dstPort) 및 프로토콜(Protocol) 중 적어도 하나에 대한 정보)

- 볼륨 정보(다운로드 볼륨, 업로드 볼륨 또는 이들의 합산 볼륨 중 적어도 하나)

- 듀레이션(duration)

- 레이턴시(latency)

이러한 플로우 정보 보고 형식 및 보고용 플로우는 도 3에 각각 그 포맷이 예시적으로 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 'session Mod.Req'라고 표시된 점선 안에는 플로우 정보 보고 형식의 항목들이 도시되어 있고, 'session Report.Req'라고 표시된 점선 내에는 보고용 플로우의 항목들이 도시되어 있다.

보다 구체적으로 살펴보면, 'session Mod.Req'내의 항목 중 'Measurement Method=Volume, Flow'는 측정 방법이 플로우에 대한 볼륨 기반임을 나타낸다. 'Reporting Triggers=VOLTH,FLOTH'는 볼륨이 임계치에 도달하거나 또는 플로우 개수의 임계치인 X에 도달하는 시점이 보고(reporting) 시점임을 나타낸다. 'Flow Threshold = #Flow = 256, NTF=5'는 플로우 개수의 임계치인 X가 256이며, NTF에서의 N값이 5임을 나타낸다.

'session Report.Req'내의 항목 중 'URT=FLOTH'는 플로우 개수가 임계치에 도달하면 보고의 트리거 조건이 만족된다는 것을 나타내고, 'Flow Measure = 2MB / 1MB / 1MB'는 각각 해당 플로우의 합산 볼륨 / 다운로드 볼륨 / 업로드 볼륨을 나타낸다. 'dstIP=10.21.44.12, dstPort=80,...'는 각각 목적지 IP와 와 목적지 포트 등을 나타낸다.

이하에서는 도 4를 참조하여서, 일 실시예에 따라 UPF(100)와 SMF(200) 사이에서 수행되는 패킷 보고 방법에 대해 살펴보기로 한다. 다만, 도 4에 도시된 흐름은 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명의 사상이 도 4에 한정 해석되는 것은 아니다.

도 4를 참조하면, 과금 시스템(400)은 SMF(200)에게 소정의 단말(300)에 대한 과금 정보를 요청한다(S100). 과금 정보란, 과금의 근거가 되는 데이터, 즉 단말(300)에 세션이 공급될 때, 이러한 세션 그 자체 또는 이러한 세션을 구성하는 플로우에 대한 정보를 지칭한다.

과금 시스템(400)으로부터 과금 정보를 요청받은 SMF(200)는 과금 세분화가 해당 단말(300)에게 필요한지 여부를 판단한다. 만약 과금 세분화가 필요하지 않다면 이미 공지된 일반적인 과금 프로세스가 수행되겠지만, 과금 세분화가 필요하다면 이하에서 설명될 과정이 수행된다. 이하에서는 과금 세분화가 필요하다는 전제 하에 설명하기로 한다.

SMF(200)는 UPF(100)와의 통신 인터페이스(즉, N4)에 대한 상태를 대역폭(bandwidth) 또는 레이턴시(latency) 등을 기초로 판단한다(S110).

또한, SMF(200)는 플로우 정보 보고 형식을 설정한다(S120). 설정 과정에서 SMF(200)는 기 저장된 매핑 테이블 또는 기 탑재된 알고리즘을 이용할 수 있으며, 설정의 근거로서 SMF(200)는 전술한 단말(300)이 가입한 서비스나 상품의 종류, 단말(300)이 진입한 지역의 엔트리 포인트 또는 엑시트 포인트가 어디인지 여부, 단말(300)이 핸드오버하였는지 여부, 단말(300)과 연결된 UPF(100)가 변경되었는지 여부 또는 UPF(100)와 SMF(200) 간의 통신 인터페이스의 상태 등을 고려할 수 있다.

단계 S120에서 설정되는 플로우 정보 보고 형식의 항목에는 전술한 (1) 내지 (6) 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.

이 중, (1)에서 N의 값을 어떻게 설정하는지에 따라, 플로우 정보 보고 형식의 항목에 포함될 튜플의 종류 내지 개수가 설정 또는 변경될 수 있다. 도 5는 이를 도시하고 있다. 도 5를 참조하면, N=2일 때에는 소스 IP 및 목적지 IP가 포함되고(2개), N=3일 때에는 소스 IP, 목적지 IP 및 목적지 포트가 포함되며(3개), N=5일 때에는 소스 IP, 목적지 IP, 소스 포트, 목적지 포트 및 프로토콜이 포함된다(5개).

여기서, N의 값이 커짐에 따라 패킷들을 보다 세분화해서 분류 및 집합시켜서 플로우를 생성할 수 있기 때문에 한 턴에 송신해야할 보고용 플로우의 개수가 늘어날 수 있다. N의 값의 차이에 따라 한 턴에 송신해야할 보고용 플로우의 개수에 이러한 차이가 나는 것은 SMF(200)와 UPF(100)와의 통신 인터페이스의 상태가 좋지 않을 때에는 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 일 실시예에서는 SMF와 UPF와의 통신 인터페이스의 상태에 따라, 플로우 정보 보고 형식에 포함되는 각 항목의 값(예컨대 튜플의 개수)이 적응적으로 설정될 수 있다.

또한, 도 5에는 도시되지 않았지만 플로우 정보 보고 형식의 항목에 포함될 튜플의 순서가 설정 또는 변경될 수 있다. 예컨대 플로우 정보 보고 형식의 항목에서는 '소스 IP, 목적지 IP, 소스 포트, 목적지 포트, 프로토콜의 순서로 보고용 플로우를 만들어라'라는 항목이 포함될 수 있으며, 이와 달리, '목적지 IP, 소스 IP, 목적지 포트, 소스 포트, 프로토콜의 순서로 보고용 플로우를 만들어라'라는 항목이 포함될 수도 있다. 이를 위해 SMF(200)가 과금 시스템(400)에서 요구하는 튜플의 순서 정보를 획득한 뒤, 이러한 정보를 기초로 SMF(200)가 순서를 설정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

(2)에서 X의 값을 어떻게 설정하는지에 따라, 한 턴(turn)에 UPF(100)로부터 SMF(200)로 송신될 보고용 플로우의 개수가 설정 또는 변경될 수 있다. 도 6은 이를 도시하고 있다. 도 6을 참조하면, X=999이므로 X=1부터 X=999까지, 총 999개의 보고용 플로우가 한 턴에 송신될 수 있다. 한 턴에 몇 개의 보고용 플로우가 UPF(100)로부터 SMF(200)로 송신되는지는 SMF(200)와 UPF(100)와의 통신 인터페이스의 상태에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 일 실시예에서는 SMF와 UPF와의 통신 인터페이스의 상태에 따라 한 턴에 송신될 보고용 플로우의 개수가 적응적으로 설정될 수 있다.

아울러, 여기서 만약 X=1로 설정한다면 플로우가 1개 검출될 때마다 매번 UPF(100)는 SMF(200)에게 보고용 플로우를 송신한다. 즉, 이 경우 실시간으로 보고용 플로우의 송신이 가능해지며 이는 과금의 실시간성 내지 QoS 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

(3)에서 O의 내용 또는 값을 어떻게 설정하는지에 따라, 한 턴(turn)에 송신될 X개의 플로우를 정렬(ordering)하는 순서가 설정될 수 있다. 정렬 순서에는 레이턴시의 크기 또는 볼륨의 크기 등이 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 도 7에는 레이턴시의 크기에 따라 정렬된 보고용 플로우가 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, X=10이므로 X=1부터 X=10까지, 총 10개의 보고용 플로우가 한 턴에 송신될 수 있다. 아울러, O=highest latency, 즉 레이턴시가 큰(높은) 순서대로 정렬할 것으로 설정되어 있는 바, 가장 처음에는 레이턴시가 가장 큰 보고용 플로우가 X=1의 위치에 배치되고, 가장 마지막에는 레이턴시가 가장 작은 보고용 플로우가 X=10의 위치에 배치된다. 한 턴에 송신되는 보고용 플로우 중 레이턴시가 큰게 먼저 송신될지 아니면 작은게 먼저 송신될지 여부, 또는 볼륨이 큰게 먼저 송신될지 아니면 작은게 먼저 송신될지 여부는 과금의 실시간성에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 일 실시예에서는 한 턴에 송신될 보고용 플로우의 송신 순서 또는 정렬 순서가 적응적으로 설정될 수 있다.

(4)의 항목에서는, 측정 방법을 플로우에 대한 볼륨(한 턴에 송신될 패킷들의 합산 용량) 기반 / 듀레이션(duration) 기반 / 이벤트 기반 중 하나로 설정할 수 있다. 플로우에 대한 볼륨 기반에 따르면 UPF(100)는'한 턴에 송신될 패킷들의 합산 용량인 볼륨을 측정하고, 듀레이션 기반에 따르면 UPF(100)는 플로우가 시작되고나서부터 어느 정도의 시간이 경과되었는지, 즉 듀레이션을 측정하며, 이벤트 기반에 따르면 UPF(100)는 사전에 지정된 소정의 이벤트(예컨대, 세션이 공급되는 중간에 중단되었는지 여부, 단말(300)이 핸드오버 되었는지 여부 등)가 발생하였는지를 측정한다. 실시예에 따라서 3가지 측정 방법 중 2가지 이상을 조합할 수도 있으며, 이 경우에는 각각의 측정 방법이 모두 UPF(100)에서 수행된다.

(6)의 항목에서는 UPF(100)가 SMF(200)에게 보고(reporting)할 조건, 즉 트리거 조건이 설정된다. 예컨대, 볼륨 임계치(다운로드 패킷의 총량 / 업로드 패킷의 총량 / 다운로드+업로드 패킷의 총량)가 설정될 수 있으며, 듀레이션이 설정될 수 있고, 이벤트의 종류가 설정될 수 있으며, 플로우의 개수가 설정될 수 있다.

지금까지 설명된 플로우 정보 보고 형식은 도 8과 도 9에 그 포맷이 예시적으로 도시되어 있다. 도 8은 플로우 정보 보고 형식의 위의 항목 (1) 내지 (3)을 도시하고 있으며, 도 9는 플로우 정보 보고 형시의 항목 중 (4) 내지 (6)에 대해 도시하고 있다

도 8을 참조하면, ORDER의 비트가 1이면 플로우의 정렬 순서를 고려하라는 의미이고 0이면 고려하지 말라는 것이다. NTFLW의 비트가 1이면 튜플의 종류 내지 개수를 고려하라는 의미이고 0이면 고려하지 말라는 것이다. NOFLOW의 비트가 1이면 한 턴에 송신될 복수 개의 보고용 플로우의 개수를 고려하라는 의미이고 0이면 고려하지 말라는 것이다.

도 9를 참조하면, NFLOW는 '플로우'가 보고(reporting)의 대상이 되는지를 나타내는 비트이며, EVENT는 이벤트가 보고의 트리거 조건인지를 나타내는 비트이고, VOLUM은 패킷의 총량이 보고의 트리거 조건인지를 나타내는 비트이며, DURAT은 듀레이션이 보고의 트리거 조건인지를 나타내는 비트이다.

다시 도 4를 참조하면, SMR(200)는 단계 S120에서 설정된 플로우 정보 보고 형식이 적절한지를 판단한다(S210). S210의 판단 과정에서는, 단계 S120에서 설정된 플로우 정보 보고 형식에 따라 UPF(100)가 SMF(200)에게 보고용 플로우를 송신하는 것에 무리가 없는지가 판단된다. 이 과정에서는 UPF(100)의 리소스, SMF(200)의 리소스 또는 UPF(100)와 SMF(200) 간의 통신 인터페이스의 상태 등이 고려될 수 있다.

만약 적절하지 않다고 판단되면, SMF(200)는 플로우 정보 보고 형식을 다음과 같이 재설정할 수 있으나 다만 이에 한정되는 것은 아니다(S120).

- 보고 형식에 사용될 튜플의 개수를 줄임

- 한 턴(turn)에 UPF(100)로부터 SMF(200)로 송신될 플로우의 개수 X를 줄임

단계 210에서 플로우 정보 보고 형식이 적절하다고 판단되었다면, SMF(200)는 UPF(100)에게 단계 S210에서 적절하다고 판단된 플로우 정보 보고 형식을 전달한다(S300).

그러면 UPF(100)는 과금 시스템(400)이 과금 정보를 요청한 해당 단말(300)의 세션에 대해, 해당 세션을 구성하는 모든 플로우를 검출(또는 검색)한다(S300).

단계 S300에서 검출된 모든 플로우는 단계 S230에서 전달받은 플로우 정보 보고 형식에 따라 보고용 플로우로 생성되고, 소정의 기준에 따라 정렬(조직)된다(S310).

예컨대, 각 보고용 플로우에는, 전술한 플로우 정보 보고 형식의 (1)에서 정해진 방식에 따라 튜플이 포함될 수 있다. 또한, (2)에서 정해진 방식에 따라 한 턴에 송신될 보고용 플로우의 개수(X개)가 결정될 수 있으며, (3)에서 정해진 방식에 따라 각각의 보고용 플로우가 정렬될 수 있다.

UPF(100)는 보고 조건이 만족되는지를 판단한다(S320). 만족되지 않았다면 UPF(100)는 단계 S300으로 가서 그 이하의 과정을 반복 수행한다.

그러나, UPF(100)는 전술한 보고 조건이 만족되었다면 보고용 플로우를 송신한다(S330). 조건 만족 여부는 예컨대 보고용 플로우의 개수가 X개에 도달되었는지 여부, 보고용 플로우 중 볼륨 임계치에 도달된 플로우가 있는지 여부, 보고용 플로우 중 듀레이션 임계치에 도달된 플로우가 있는지 여부, 보고용 플로우 중 기 정의된 이벤트에 해당된 플로우가 있는지 여부가 고려될 수 있다. 아울러, 만약 이 중 적어도 2개의 조건 중 어느 하나라도 만족되면, 만족되는 보고용 플로우가 각각 각 조건 만족시마다 송신될 수 있다.

이 때, 도 10은 한 턴에 UPF(100)로부터 SMF(200)로 송신되는 보고용 플로우 X개의 형식을 예시적으로 도시하고 있다. 도 10을 참조하면, ORDER는 한 턴에 송신되는 복수 개의 플로우가 소정의 순서로 정렬되었는지 여부를 나타내며, NTFLW는 한 턴에 송신되는 복수 개의 플로우 각각에 포함된 튜플의 종류와 순서에 관한 사항을 참고해야 되는지를 나타내며, NOFLOW는 한 턴에 송신되는 복수 개의 플로우의 개수에 관한 사항을 참고해야 되는지를 나타낸다.

다시 도 4를 참조하면, SMF(200)는 단계 S330에서 수신된 보고용 플로우를 X개 취합한다(S400). X개의 보고용 플로우는 취합되어서 최종적으로는 과금 시스템(400)에 전달된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 일 실시예에 따르면 SMF는 취합하기에 최적화된 방식에 따라 생성된 보고용 플로우를 UPF로부터 전달받을 수 있으므로, 과금의 실시간성(과금이 어느정도로 실시간으로 가능한지)이나 QoS에 대한 제어 성능이 향상될 수 있으며, 저지연성(low latency)을 갖는 시스템의 구현이 가능하게 된다.

한편 일 실시예에 따른 패킷 보고 방법은 이러한 방법에 따른 각 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체에서 구현 가능하며, 또한 이러한 방법에 따른 각 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 구현 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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.

일 실시예에 따르면, SMF는 복수 개의 플로우를 취합하기에 최적화된, SMF 자신에게 맞는 방식에 따라 UPF로부터 플로우를 전달받을 수 있으므로, 과금의 실시간성(과금이 어느정도로 실시간으로 가능한지)이나 QoS에 대한 제어 성능이 향상될 수 있으며, 저지연성(low latency)을 갖는 시스템의 구현이 가능하게 된다.

100: 사용자 평면 기능 장치 (UPF)
200: 세션 관리 기능 장치 (SMF)

Claims

플로우(flow) 정보 보고(reporting) 형식을 설정하고, 상기 설정된 플로우 정보 보고 형식을 사용자 평면 기능 장치(user plane function, UPF)에게 송신하는 세션 관리 기능 장치(session management function, SMF)와,
상기 세션 관리 기능 장치로부터 상기 플로우 정보 보고 형식을 수신하고, 세션(session)을 구성하는 복수 개의 플로우 각각을 기반으로 하여서 상기 수신된 플로우 정보 보고 형식에 부합되는 보고용 플로우를 생성하며, 상기 생성된 보고용 플로우가 상기 수신된 플로우 정보 보고 형식과 부합하면 상기 생성된 보고용 플로우 중 적어도 한 개를 상기 세션 관리 기능 장치에게 송신하는 사용자 평면 기능 장치를 포함하는
패킷 보고 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 플로우 정보 보고 형식은,
상기 보고용 플로우에 포함되는 튜플(tuple)의 개수 또는 배열 순서에 대한 정보 또는 상기 보고용 플로우에 포함되는 패킷의 용량 정보를 포함하는
패킷 보고 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 세션 관리 기능 장치는,
상기 세션 관리 기능 장치와 상기 사용자 평면 기능 장치를 연결하는 통신 인터페이스의 상태를 기초로, 상기 튜플의 개수를 설정하는
패킷 보고 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 플로우 정보 보고 형식은,
상기 사용자 평면 기능 장치로부터 상기 세션 관리 기능 장치에게 한 턴에 송신될 상기 보고용 플로우의 개수에 대한 정보를 포함하는
패킷 보고 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 세션 관리 기능 장치는,
상기 세션 관리 기능 장치와 상기 사용자 평면 기능 장치를 연결하는 통신 인터페이스의 상태를 기초로, 상기 한 턴에 송신될 상기 보고용 플로우의 개수를 설정하는
패킷 보고 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 플로우 정보 보고 형식은,
상기 한 턴에 송신될 상기 보고용 플로우 복수 개의 정렬(ordering)에 대한 정보를 더 포함하는
패킷 보고 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 정렬에 대한 정보는,
상기 보고용 플로우 각각의 크기(volume) 또는 상기 보고용 플로우 각각의 레이턴시(latency) 중 적어도 하나에 기초하여 정렬시키는 것인
패킷 보고 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 세션 관리 기능 장치에게 송신되는 보고용 플로우는,
소스 IP(srcIP), 목적지 IP(dstIP), 소스 포트(srcPort), 목적지 포트(dstPort) 및 프로토콜(Protocol) 중 적어도 하나에 상응하는 정보를 포함하는
패킷 보고 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 세션 관리 기능 장치에게 송신되는 보고용 플로우는,
상기 송신되는 보고용 플로우에 포함된 업로드 패킷의 용량, 다운로드 패킷의 용량 또는 업로드 패킷과 다운로드 패킷의 합산된 용량 정보 중 적어도 하나를 포함하는
패킷 보고 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 세션 관리 기능 장치에게 송신되는 보고용 플로우는,
상기 송신되는 보고용 플로우에 포함된 플로우에 대한 듀레이션(duration) 정보 또는 레이턴시(latency) 정보를 포함하는
패킷 보고 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 사용자 평면 기능 장치는,
상기 플로우가 1개 검출될 때마다 상기 검출된 1개의 플로우를 기반으로 생성된 보고용 플로우를 상기 세션 관리 기능 장치에게 송신하는
패킷 보고 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 사용자 평면 기능 장치는,
한 턴에 상기 세션 관리 기능 장치에게 송신될 개수만큼의 플로우가 검출되면, 상기 검출된 개수만큼의 플로우를 기반으로 생성된 보고용 플로우를 상기 세션 관리 기능 장치에게 한 턴에 송신하는
패킷 보고 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 사용자 평면 기능 장치는,
상기 사용자 평면 기능 장치에서 검출된 플로우가 기 정의된 합산 용량 이상의 패킷을 포함하면, 상기 검출된 플로우를 기반으로 생성된 보고용 플로우를 상기 세션 관리 기능 장치에게 한 턴에 송신하는
패킷 보고 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 사용자 평면 기능 장치는,
기 정의된 이벤트가 발생하면, 상기 이벤트의 발생 시점까지 상기 사용자 평면 기능 장치에서 검출된 플로우를 기반으로 생성된 보고용 플로우를 상기 세션 관리 기능 장치에게 한 턴에 송신하는
패킷 보고 시스템.
제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
한 턴에 상기 세션 관리 기능 장치에게 송신되는 보고용 플로우가 복수 개이면, 상기 복수 개의 보고용 플로우는 각 보고용 플로우에 대한 레이턴시(latency) 또는 각 보고용 플로우에 포함된 패킷의 용량 중 어느 하나를 기준으로 정렬된 순서에 따라 상기 세션 관리 기능 장치에게 한 턴에 송신되는
패킷 보고 시스템.
사용자 평면 기능 장치에 의해 수행되는 패킷 보고 방법으로서,
세션 관리 기능 장치로부터 플로우 정보 보고 형식을 수신하는 단계와,
세션을 구성하는 복수 개의 플로우 각각을 기반으로 상기 수신된 플로우 정보 보고 형식에 부합되는 보고용 플로우를 생성하는 단계와,
상기 생성된 보고용 플로우가 상기 수신된 플로우 정보 보고 형식과 부합하면 상기 생성된 보고용 플로우 중 적어도 한 개를 상기 세션 관리 기능 장치에게 송신하는 단계를 포함하는
패킷 보고 방법