KR20180106509A - 사용자 평면 데이터 패킷을 이용한 단말 패킷 필터 관리 방안 - Google Patents

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 사용자 평면 패킷을 사용한 Core network가 UE의 Uplink QoS Rule(i.e. UL TFT)을 갱신하는 방안을 제안한다.

Description

사용자 평면 데이터 패킷을 이용한 단말 패킷 필터 관리 방안 {REFLECTIVE QoS ACTIVATION AND DEACTIVATION USING USER PLANE PAKCET}

이동 통신망 코어 네트워크 장비, 이동 통신 망 사용자 장치 (사용자 Equipment: UE)

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(필터 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 데이터) 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 기술인 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.

종래 LTE에서는 P-GW에서 eNB까지 순차적 신호가 필요하여 지연이 발생하고, UE에게 신호용 인터페이스를 사용 UE의 UL QoS 룰(룰)의 UL TFT를 갱신하여야 하는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 UE와 코어 네트워크 간의 제어 평면 시그널링을 최소화하고, UE의 계산 동작(computation, 예를 들면, 타이머 동작, 패킷 검사 등) 의 부담을 최소화하며, 코어 네트워크가 UE의 UL TFT 갱신 결정 시점부터, UE의 UL TFT가 갱신 완료되는 시점 사이의 시간 간격을 최소화할 수 있는 단말의 UL TFT를 코어 네트워크가 갱신하는 방안을 제안한다.

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

본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자 평면 패킷을 사용한 코어 네트워크가 UE의 상향링크 QoS 룰(i.e. UL TFT)을 갱신할 수 있다.

도 1은 리플렉티브 QoS의 개념도이다.
도 2는 단말의 하향 링크 데이터 패킷을 사용하는 단말의 상향링크 TFT의 설정 및 해제를 도시하는 도면이다.
도 3은 QoS 마커 패킷을 사용하는 단말의 상향 링크 TFT의 설정 및 해제를 도시하는 도면이다.
도 4는 신규 IP 플로우 검출 방식을 사용한 단말의 상향 링크 TFT의 설정 및 해제를 도시하는 도면이다..
도 5는 하나의 N3 필드(RQI)만 사용하는 경우의 단말 패킷 처리 동작을 나타내는 순서도이다.
도 6은 두 개의 N3 필드(RQAI, RQDI)를 사용하는 경우의 단말 패킷 처리 동작을 나타내는 순서도이다.
도 7은 UPF의 단말 검증을 위한 패킷 처리 동작을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 N3 필드(RQI)만 사용하는 경우의 단말의 패킷 처리 동작을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 두 개의 N3 필드(RQAI, RQDE)를 사용하는 경우의 단말 패킷처리 동작을 나타내는 순서도이다.
도 10는 신규 IP 플로우 검출 기반 Qos 룰 추가와 제거를 구별하는 방안의 단말 패킷 처리 동작을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

또한, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 반송파 결합(carrier aggregation)을 지원하는 Advanced E-UTRA (혹은 LTE-A 라고 칭함) 시스템을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다. 예컨데, 반송파 결합을 지원하는 multicarrier HSPA 에도 본 발명의 주요 요지를 적용 가능하다.

본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

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.

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

5G 시스템의 QoS 프레임워크(frame work)는 OTT 트래픽의 QoS 차별화로 사용자 QoE 향상을 위하여 리플렉티브(리플렉티브) QoS 개념을 도입하였다.

- 리플렉티브 QoS는 수신한 하향 링크 트래픽에 기초하여 단말에서 도출된 QoS를 생성함으로써 이루어진다. 단말(UE)을 지지하는 리플렉티브 QoS 기능을 위해, 리플렉티브 QoS 기능이 트래픽 플로우들에 대해 5GC에 의해 가능해진다면, 상기 단말은 상기 수신된 하향 링크 트래픽에 기초하여 상기 상향 링크 트래픽에 대한 도출된 QoS 룰을 생성할 수 있다. 상기 단말은 상향 링크 트래픽 및 QoS 플로우 사이의 맵핑을 결정하기 위해 도출된 QoS 룰들을 이용할 수 있다.

리플렉티브 QoS를 사용하면 코어 네트워크의 제어 엔티티가 단말에게 신호 인터페이스 사용 없이 단말의 상향 링크 트래픽을 QoS 플로우로 맵핑하는 상향 링크 QoS 룰을 갱신할 수 있다.

리플렉티브 QoS는 다음의 두 가지 방법이 있다.

- 사용자 평면을 통한 리플렉티브 QoS 활성화: UPF가, 리플렉티브 QoS를 활성화 하기 위한 표시(표시)를 포함하는 QoS 룰을 매칭하는 하향 링크 패킷을 수신하면, UPF는 N3 기준 지점 상의 인캡슐레이션 헤더에 RQI를 포함할 수 있다. 단말은 단말 도출 QoS 룰을 생성한다.

-제어 평면을 통한 리플렉티브 QoS 활성화: 단말이 RQI를 포함하는 QoS 룰을 매칭하는 하향 링크 패킷을 수신하면, 단말은 단말 도출 QoS 룰을 생성한다.

본원 발명은 다음과 같은 실시예들을 갖는다.

- 1. Downlink(DL) 데이터 패킷 사용 UE Uplnik(UL) Traffic flow template(TFT)의 업데이트 (패킷 필터 추가 및 제거) 절차에 대한 제 1 실시예.

- 2. QoS 마커 패킷 사용 UE UL TFT의 업데이트 (패킷 필터 추가 및 제거) 절차에 대한 제 2 실시예.

- 3. 신규 IP 플로우 검출 방식을 사용한 UE의 업데이트 (패킷 필터 추가) 절차에 대한 제 3 실시예.

- 4. 발명의 구성 1에서 1개의 N3 필드 Reflect QoS Indication(RQI)만 사용하는 경우의 UE 패킷 처리에 대한 제 4 실시예.

- 5. 발명의 구성 1에서 2개의 N3 필드 Reflect QoS Activation Indication, Reflect QoS Deactivation Indication(RQAI, RQDI) 사용하는 경우의 UE 패킷 처리에 대한 제 5 실시예.

- 6. UPF의 UL 검증을 위한 패킷 처리 동작에 대한 제 6 실시예.

- 7. 발명의 구성 2에서 QoS maker 패킷 생성 방법에 대한 제 7 실시예.

- 8. 발명의 구성 2에서 1개의 N3 필드(RQI only)만 사용하는 경우의 UE 패킷 처리 동작에 대한 제 8 실시예.

- 9. 발명의 구성 2에서 2개의 N3 필드(RQAI, RQDI) 사용하는 경우의 UE 패킷 처리에 대한 제 9 실시예.

- 10. 발명의 구성 3에서 UE 패킷 처리 동작에 대한 제 10 실시예.

<제1실시예>

[하향 링크 데이터 패킷을 사용하는 단말의 상향 링크 TFT의 업데이트(패킷 필터의 추가 및 제거)]

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 단말의 하향 링크 데이터 패킷을 사용하는 단말의 상향링크 TFT의 설정 및 해제를 도시하는 도면이다.

0. QoS 룰 업데이트 절차를 트리거 하는 조건 경우는 아래와 같을 수 있다. 이 절차를 통하여 코어 네트워크는 UE에 업데이트할 UL QoS 룰의 IP 플로우를 지정하는 패킷 필터를 정한다. QoS 룰 업데이트는 UE가 가진 UL QoS 룰에 패킷 필터를 추가와 제거의 2종류가 있다

A. 단말은 N1을 통한 PDU 세션 변형(변형)의 전송에 의해 PDU 세선 변형을 개시한다.

B. Core Network에서 QoS 정책을 결정하는 장치인 Policy Control function(PCF)는 DPI의 트래픽 감지 알림 또는 AF 요청들에 의해 트리거된 정책 결정(policy decision) 상에 PDU-CAN 세션 변형 절차를 개시한다.

C. Core network의 UE의 정보를 저장하는 장치인 Unified Data Management(UDM)은 Core Network에서 세션 관리를 하는 장치인 SMF(session management function)에 삽입 가입자 데이터를 보낸다.

D. SMF는 PDU 세션을 변형하도록 결정할 수 있다. 이 절차는 또한 국부적으로 구성된 정책에 기초하여 트리거 될 수 있다.

1. SMF 는 PDU CAN 세션 변형 절차를 통하여 PCF로부터 업데이트할 QoS 정책 (QoS 룰 포함)를 가져온다

2. SMF 와 Core Network에서 사용자 평면 데이터 전달 장치인 User Plane function(UPF) 사이의 UE의 UL QoS 룰에 업데이트할 패킷 필터를 전달하기 위한 메시지 교환 절차는 다음과 같다.

A. SMF는 UPF에 N4 Session 변형 요청을 사용하여 업데이트할 QoS 룰을 전달한다. N4는 코어 네트워크와 UPF 사이의 제어 신호 전달을 위한 인터페이스를 의미한다. 상기의 QoS 룰은 패킷 필터, QoS 마킹 값 (i.e. QoS 플로우 id.), QoS 파라미터들, 리플렉티브 QoS 표시 요청을 포함 한다. SMF는 상향 링크 검증 용도의 상향 링크 QoS 룰을 전달하거나, UPF가 수신한 DL QoS 룰에서 상향 링크 검증 용도의 QoS 룰을 만들 수 있다. 상향 링크 검증 용도의 상향 링크 QoS 룰은 패킷 필터 와 QoS 플로우 id로 구성된다.

B. UPF는 상기 N4 Session 변형 요청에 대한 수신 응답을 SMF에게 전달할 수 있다. 그 경우 SMF는 PCF에게 QoS 룰의 업데이트 완료를 응답한다.

3. UPF는 데이터 Network (DN)으로부터 수신한 DL 데이터 패킷을 절차2의 DL QoS 룰의 패킷 필터를 적용하여 매칭 되는 DL 데이터 패킷을 검출한다. UPF는 검출된 첫 DL 데이터 패킷에 QoS 플로우 id (QFI)와 UE에 수신한 DL 패킷에 리플렉티브 QoS 표시(RQI) 필드에 표시한다. 상기의 표시는 UPF와 RAN 사이의 사용자 평면 프로토콜의 헤더에 표시된다. RAN에서는 수신한 DL 패킷의 상기의 표시를 RAN과 UE사이의 사용자 평면(N3) 프로토콜의 헤더에 표시하여 UE에게 전달한다. RQI가 표시된 DL 패킷을 전달한 후에는 UPF는 RQI가 표시된 DL 패킷 전달후 더 이상 그 패킷 필터에 match 되는 DL 데이터 패킷을 수신하여도 RQI를 표시하지 않는다.

본 실시 예에서 RQI 표시 방법의 실시 예는 다시 2가지가 있을 수 있다

ㄱ. N3의 헤더에 1개의 필드만 사용하는 방법. RQI 필드만 사용하여 추가와 제거 구분할 수 있는 방법이 있다.. 이 방법에서는 추가와 제거 시에도 RQI 필드를 설정한다. UE에서 내부적으로 추가인지 제거인지 판단하여 UL 패킷 필터를 업데이트한다.

ㄴ. N3의 헤더에 2개의 필드를 사용하는 방법. 추가 용 필드, 즉 리플렉티브 QoS 활성(Activation) 표시(RQAI)와 제거 용 필드, 즉 리플렉티브 QoS 정지(Deactivation) 표시 (RQDI)의 2개의 필드를 사용하는 방법이 있다. 이때, 추가 시는 RQAI만 설정하고, 제거 시는 RQDI만 설정 한다.

4. UPF는 상기 절차 3의 DL 데이터 패킷을 사용자 평면을 사용하여 UE에게 전달한다.

5. UE는 RQI가 표시된 DL 데이터 패킷을 수신하고, 수신한 DL 데이터 패킷을 바탕으로 UE UL QoS 룰 (i.e. UL TFT)를 갱신 (UL TFT에 패킷 필터 설정 혹은 해제) 한다. 1개의 N3 필드만 사용하여 추가와 제거 구별하는 방안의 UE 패킷 처리 동작은 이하 제4실시예에서 기술한다. 또한, 2개의 N3 필드만 사용하여 추가와 제거 구별하는 방안의 UE 패킷 처리 동작은 이하 제5실시예에서 기술한다.

6. UE는 UL traffic 발생 시, 상기 절차 5에서 갱신된 UL QoS 룰을 적용하여 IP 플로우 to QoS 플로우 맵핑을 하고, UL 데이터에 룰 적용에 따라 QoS 플로우 id를 표시한 후, 사용자 평면을 사용하여 UPF로 전달한다.

7. UPF는 수신한 UL 데이터 패킷을 상기 절차 2의 상향 링크 검증 용도의 상향 링크 QoS 룰에 적용하여 UE의 UL QoS 룰이 변경 완료를 검사한다. UPF의 UL 검증을 위한 패킷 처리 동작은 이하 제6실시예에서 기술한다.

A. UPF는 검사를 마친 UL 데이터 패킷을 데이터 네트워크(DN)으로 전달한다.

8. UPF는 상기 N4 Session 변형 요청에 대한 수신 응답을 절차 2b에서 하지 않고, 절차 7의 변경 완료 시, SMF에게 전달할 수 있다. 그 경우 SMF는 PCF에게 QoS 룰의 변경 완료를 응답한다.

<제2실시예>

[QoS 마커를 사용하는 단말의 상향링크 TFT의 업데이트(패킷 필터 추가 및 제거)]

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 QoS 마커 패킷을 사용하는 단말의 상향 링크 TFT의 설정 및 해제를 도시하는 도면이다.

0. 제1실시예의 절차 0과 동일하다.

1. 제1실시예의 절차 1과 동일하다.

2. 제1실시예의 절차 2와 동일하다.

3. UPF는 SMF로부터 RQI가 요청된 QoS 룰 수신 즉시, 수신한 DL QoS 룰을 이용하여 QoS 마커 패킷을 생성한다. QoS 마커 패킷은 데이터 payload가 없이, N3 사용자 평면 프로토콜의 헤더, inner IP 헤더, inner Trans포트 layer(TCP 혹은 UDP) 헤더로만 구성된다. QoS 마커 패킷의 N3 헤더는 제1실시예의 절차 3과 같이 2가지 RQI 표시 방법의 실시 예가 있다. QoS 마커 패킷의 inner IP 헤더의 소스 어드레스와 목적지 어드레스 필드, inner IP 헤더의 프로토콜 필드, Inner 전송 계층의 sourced 포트와 destination 포트 필드는 QoS 패킷 필터의 5 tuple과 같다. QoS 마커 패킷의 예시는 제7실시예에 기술한다

4. UPF는 상기 절차 3의 생성한 QoS 마커 패킷을 사용자 평면을 사용하여 UE에게 전달한다.

5. UE는 RQI가 표시된 DL 데이터 패킷을 수신하고, 수신한 DL 데이터 패킷을 바탕으로 UE UL QoS 룰 (i.e. UL TFT)를 갱신 (UL TFT에 패킷 필터 설정 혹은 해제) 한다. UE는 업데이트를 마친 즉시, 수신한 QoS 마커 패킷의 IP 어드레스와 포트를 역으로 갖는 uplink(UL) QoS 마커 패킷을 생성한다. 이때의 N3 헤더는 수신한 QoS 마커 패킷의 그것과 같다. 하나의 N3 필드만 사용하여 추가와 제거 구별하는 방안의 UE 패킷 처리 동작은 이하 실시예 8에 기술한다. 또한, 두 개의 N3 필드만 사용하여 추가와 제거 구별하는 방안의 UE 패킷 처리 동작은 이하 실시예 9에 기술한다.

6.UE는 상기 절차 5에서 생성한 UL QoS 마커 패킷을 사용자 평면을 사용하여 UPF로 전달한다.

7. 제1실시예의 절차 7과 동일하다. 단 UPF는 수신한 QoS 마커 패킷을 DN으로 전달하지 않고 드롭 한다.

8. 제1실시예의 절차 8과 동일하다..

<제3실시예>

[신규 IP 플로우 검출 방식을 사용한 단말의 상향 링크 TFT의 설정 및 해제]

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 신규 IP 플로우 검출 방식을 사용한 단말의 상향 링크 TFT의 설정 및 해제를 도시하는 도면이다.

0. SMF는 UE에게 리플렉티브 QoS 적용할 QoS 룰을 N1 Session Modification Request message를 사용하여 전달한다. (N1은 Core Network와 UE 사이의 Control signal 전달을 위한 interface이다). 상기 DL QoS 룰은 DL QoS 플로우 id와 리플렉티브 QoS (RQ) 적용여부로 구성된다.

1. 제1실시예의 의 절차 0과 동일하다.

2. 제1실시예의 의 절차 1과 동일하다.

3. 제1실시예의 의 절차 2와 동일하다.

4. UPF가 DN으로부터 받은 Downlink 데이터 패킷을 절차 3에서 받은 QoS 룰을 적용하여 QoS 플로우를 mapping하고, mapping 된 QoS 플로우 id를 데이터 패킷의 N3 헤더에 표시하여 UE에게 전달한다.

5. UE는 RQI가 표시된 DL 데이터 패킷을 수신하고, 수신한 DL 데이터 패킷을 바탕으로 UE UL QoS 룰 (i.e. UL TFT)를 갱신 (UL TFT에 패킷 필터 추가 혹은 제거) 한다. (UE 의 패킷 처리 동작은 제10실시예에 기술한다)

6. 제1실시예의 의 절차 6과 동일하다.

7. 제1실시예의 의 절차 7과 동일하다.

<제4실시예>

[하향 링크 데이터 패킷 사용-하나의 N3 필드(RQI)만 사용하는 경우의 단말 패킷 처리 동작]

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 하나의 N3 필드(RQI)만 사용하는 경우의 단말 패킷 처리 동작을 나타내는 순서도이다.

UE가 수신 DL data packet의 header를 검사하여 DL packet에 마킹된 QoS 플로우 id가 C 평면 RQ가 적용되는 QoS flow인지 판단하고, 판단 결과 C 평면 RQ가 적용되는 QoS flow라면, C 평면 RQ 프로세스를 수행하고, 수신된 다운 링크 데이터 패킷을 상위 레이어로 전달하고 동작은 종료되고, 적용되지 않는 QoS flow라면 패킷 header에 RQI가 설정되었는지를 판단한다.

RQI 설정에 대한 판단 결과 RQI가 설정되지 않았다면 수신된 다운 링크 데이터 패킷을 상위 레이어로 전달하고 동작은 종료된다.

만약, RQI가 설정되었다면, 하향 링크 데이터 패킷의 패킷 필터가 단말 도출 상향 링크 패킷 필터들에 이미 존재하는지를 판단한다.

판단 결과, 패킷 필터가 이미 존재하고 있다면, 수신한 하향 링크 데이터 패킷의 패킷 필터의 QoS 플로우 id 맵핑을 수신한 하향 링크 데이터 패킷에 마킨된 QoS 플로우 id.로 오버라이드(override)하고 수신된 다운 링크 데이터 패킷을 상위 레이어로 전달하고 동작은 종료되고, 만약 수신한 하양 링크 데이터 패킷의 QoS 플로우 id가 default QoS flow의 id라면, override 동작은 패킷 필터를 QoS flow id 맵핑을 UL TFT에서 삭제한다. 패킷 필터가 존재하지 않는다면, 하량 링크 데이터 패킷으로부터 도출된 QoS 플로우 id 맵핑 및 패킷 필터를 추가하고 수신된 다운 링크 데이터 패킷을 상위 레이어로 전달하고 동작은 종료된다.

<제5실시예>

[하량 링크 데이터 패킷 사용- 두개의 N3 필드(RQAI, RQDI)를 사용하는 경우의 단말 패킷 처리]

도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 두 개의 N3 필드(RQAI, RQDI)를 사용하는 경우의 단말 패킷 처리 동작을 나타내는 순서도이다.

UE가 수신 DL data packet의 header를 검사하여 DL packet에 마킹된 QoS 플로우 id가 C 평면 RQ가 적용되는 QoS flow인지 판단하고 판단 결과 동일하다면, C 평면 RQ 프로세스를 수행하고, 수신된 다운 링크 데이터 패킷을 상위 레이어로 전달하고 동작은 종료되고, 동일하지 않다면 RQAI 또는 RQDI가 설정되었는지를 판단한다.

RQAI 또는 RQDI 설정에 대한 판단 결과 RQAI 또는 RQDI가 설정되지 않았다면 수신된 다운 링크 데이터 패킷을 상위 레이어로 전달하고 동작은 종료된다.

만약, RQI가 설정되었다면, RQDI가 설정되었는지 판단한다.

판단 결과, RQDI가 설정되었다면, 하향 링크 데이터 패킷으로부터 도출된 패킷 필터, QoS 플로우 id 맵핑을 제거하고, 수신된 다운 링크 데이터 패킷을 상위 레이어로 전달하고 동작은 종료되고, RQDI가 설정되지 않았다면, 즉 RQAI가 설정되었다면, 하향 링크 데이터 패킷으로부터 도출된 QoS 플로우 id 맵핑 및 패킷 필터를 추가하고 수신된 다운 링크 데이터 패킷을 상위 레이어로 전달하고 동작은 종료된다.

<제6실시예>

[UPF의 상향링크 검증을 위한 패킷 처리 동작]

도 7은 본 발명의 제6실시예의 UPF 동작을 설명한다

LTE에서, UL 패킷의 검증 실패 시, 패킷 드롭한다. 하지만 리플렉티브 QoS는 UL 패킷 필터까지 변경 완료까지 걸리는 시간이 생기기 때문에, 그 사이 전달 되는 UL traffic의 QoS 플로우 id 마킹이 업데이트 전 QoS 플로우 id가 마킹된 패킷이 다수 발생할 수 있다. 이 경우 패킷 드롭을 하면 사용자 QoE을 감소 시킨다.

본 발명에서는 이를 해결하기 위하여 UPF의 2개 QoS 플로우 Id. (업데이트 전 QoS 플로우 id, 업데이트 후 QoS 플로우 id)와 맵핑 하는 UL 패킷 필터를 사용한다(하기 표 1의 색칠된 칸 참조). UPF는 변경 후 QoS 플로우 id가 표시된 UL 패킷 수신 시, UPF는 변경 전 QoS 플로우 id 삭제하고 리플렉티브 QoS 를 사용한 UL QoS 룰 업데이트가 성공적으로 완료된 것을 확인 할 수 있다.

[표 1. 상향 링크 검증을 위한 UPF의 상향 링크 QoS 룰 예시]

UPF는 수신한 UL packet의 N3 header를 검사하여, 마킹된 QoS flow id와 UL QoS rule을 비교한다. 즉, 마킹된 QoS flow id가 QoS flow id before update 혹은 QoS flow id after update인지 판단한다

만약, 둘다 아니라면, 수신한 UL 패킷을 drop하고 동작을 종료한다

만약, 둘중 하나라면 QoS flow id before update 혹은 QoS flow id after update인지 판단한다

만약 QoS flow id before update라면, UPF는 Reflective QoS 가 아직 완료가 되지 않았다고 판단하고, 수신한 UL packet은 DN으로 전송하고 동작을 종료한다

만약, QoS flow id after update라면 UPF는 Reflective QoS가 완료가 되었다고 판단하고, 수신한 UL packet은 DN으로 전송하고 동작을 종료한다.

<제7실시예>

[표 2 QoS 마커 패킷 생성 방법]

<제8실시예>

[QoS 마커 패킷 사용- 하나의 N3 필드(RQI)만 사용 하는 경우의 UE 패킷 처리 동작]

도 8은 본 발명의 제8실시예에 따른 하나의 N3 필드(RQI)만 사용하는 경우의 단말의 패킷 처리 동작을 나타내는 순서도이다.

UE가 수신 DL data packet의 header를 검사하여 DL packet에 마킹된 QoS 플로우 id가 C 평면 RQ가 적용되는 QoS flow인지 판단하고 , C 평면 RQ 프로세스를 수행하고, 수신된 다운 링크 데이터 패킷을 상위 레이어로 전달하고 동작은 종료되고, 동일하지 않다면 RQI가 설정되었는지 판단한다.

판단 결과, RQI가 설정되지 않았다면 , 수신된 다운 링크 데이터 패킷을 상위 레이어로 전달하고 동작은 종료된다.

RQI가 설정되었다면, 하향 링크 데이터 패킷의 패킷 필터가 단말 도출 상향 링크 패킷 필터들에 이미 존재하는지를 판단하고, 이미 존재 한다면, 하향 링크 데이터 패킷의 QoS 플로우 id에 패킷 필터의 QoS 플로우 id 맵핑을 오버라이드하고, 상향링크 RQ 마커 패킷을 생성하여 UPF에 전송하고, 수신된 RQ 파커 패킷을 드롭한뒤 동작은 종료된다

만약, 하향 링크 데이터 패킷의 패킷 필터가 단말 도출 상향 링크 패킷 필터들에 이미 존재하지 않는다면, 하향 링크 데이터 패킷으로부터 도출된 QoS 플로우 id 맵핑 및 패킷 필터를 추가하고, 상향링크 RQ 마커 패킷을 생성하여 UPF에 전송하고, 수신된 RQ 마커 패킷을 드롭한뒤 동작은 종료된다

<제9실시예>

[QoS 마커 패킷 사용- 두개의 N3 필드(RQAI, RQDI)를 사용하는 경우의 단말 패킷 처리 동작]

도 9는 본 발명의 제9실시예에 따른 두 개의 N3 필드(RQAI, RQDE)를 사용하는 경우의 단말 패킷처리 동작을 나타내는 순서도이다

UE가 수신 DL data packet의 header를 검사하여 DL packet에 마킹된 QoS 플로우 id가 C 평면 RQ가 적용되는 QoS flow인지 판단하고 판단 결과 동일하다면, C 평면 RQ 프로세스를 수행하고 동작은 종료되고, 동일하지 않다면 RQAI 또는 RQDI가 설정되었는지 판단한다.

판단 결과, RQAI 또는 RQDI가 설정되지 않았다면 , 수신된 다운 링크 데이터 패킷을 상위 레이어로 전달하고 동작은 종료된다.

RQAI 또는 RQDI가 설정되었다면, RQDI가 설정되었는지를 판단하고, RQDI가 설정되었다면 하향링크 데이터 패킷의 QoS 플로우 id에 패킷 필터의 QoS 플로우 id 맵핑을 비활성황 즉 삭제하고, 상향링크 RQ 마커 패킷을 생성하여 UPF에 전송하고, 수신된 RQ 마커 패킷을 드롭하고 동작은 종료된다.

만약, RQDI가 설정되지 않았다면, 하향 링크 데이터 패킷으로부터 도출된 QoS 플로우 id 맵핑 및 패킷 필터를 활성화 즉, 추가하고, 상향링크 RQ 마커 패킷을 생성하여 UPF에 전송하고, 수신된 RQ 파커 패킷을 드롭한뒤 동작은 종료된다.

<제10실시예>

[신규 IP 플로우 검출 기반(N3 필드 (RQI) 미사용) QoS 룰(즉, 패킷 필터) 추가와 제거를 구별하는 방안의 단말 패킷 처리 동작]

도 10은 본 발명의 제10실시예에 따른 신규 IP 플로우 검출 기반 Qos 룰 추가와 제거를 구별하는 방안의 단말 패킷 처리 동작을 나타내는 순서도이다.

1. 수신한 패킷의 QoS 플로우 id의 precedence order를 확인한다.

2. precedence order가 지칭하는 QoS 룰의 reverse 패킷 필터 에 수신한 DL 패킷 적용한다.

- Reverse PF는 어떤 QoS 플로우의 리플렉티브 QoS를 통하여 생성된 (i.e. derived QoS 룰) QoS 룰의 패킷 필터를 SRC 와 DST 어드레스및 포트를 역으로 바꾼 패킷 필터다. 빠른 신규 IP 플로우 검출 목적으로 발명이 제안하는 내용이다.

3. PF에 검출 판단한다.

PF 적용 시 , 동작을 종료한다..

PF로 미 검출 시, 신규 IP 플로우라 판단한다. , 즉 수신한 패킷의 기반으로 UL QoS 룰 갱신한다. 즉 Reverse PF 업데이트 에 검출한 신규 IP 플로우를 위한 패킷 필터 추가한다

[표 3]

[표 4]

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 또한 상기 실시예들은 NR 시스템을 기준으로 제시되었지만, FDD 혹은 TDD LTE 시스템 등 다른 시스템에도 상기 실시예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능할 것이다.

또한, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (1)

1. 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서,
   Core Network으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
   상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및
   상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 Core Network으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 방법.
   

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