KR20180125886A

KR20180125886A - 이동 통신 시스템에서의 세션 관리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180125886A
Application number: KR1020180051453A
Authority: KR
Inventors: 김창기; 강유화; 박노익
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2018-05-03
Publication date: 2018-11-26

Abstract

이동 통신 시스템에서의 세션 관리 방법 및 장치가 제공된다. 단말 또는 네트워크에서 트리거되고 PDU(Packet data unit) 세션 수정을 요청하는 제1 시그널링 메시지를 토대로 해당 PDU 세션의 QoS(Quality of Service) 플로우의 제어가 수행되며, 이에 따라 QoS 플로우의 제어를 위한 PDU 세션 수정 명령어를 포함하는 제2 시그널링 메시지가 생성된다. 상기 제1 시그널링 메시지 및 상기 제2 시그널링 메시지 중 적어도 하나는 상기 QoS 플로우의 제어 타입을 나타내는 수정 타입을 포함한다.

Description

이동 통신 시스템에서의 세션 관리 방법 및 장치{Method and apparatus for managing session in mobile communication system}

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 세션 관리 방법 및 장치에 관한 것이다.

3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 표준화된 4세대 이동 통신은 현재 상용화 중이며, 차세대 이동 통신(예: 5세대 이동 통신) 서비스의 요구사항 및 구조에 대한 표준화가 진행 중이다. 차세대 이동 통신 네트워크인 5G 네트워크 아키텍처는 가상화 등을 고려하여 논리적인 기능 단위로 설계되었으며, CP(Control Plane)와 UP(User Plane)를 기능(function)별로 구분하고, AN(Access Network)과 CN(Core Network)의 의존성을 최소화하는 원칙 등을 토대로, 설계되었다.

한편, 5G 네트워크에서, 사용자 트래픽 전송을 위해서 UE(User Equipment)와 DN(Data Network)간에 PDU(Packet Data Unit) 세션(Session)을 만들어서 사용한다. 하나의 UE는 다수의 PDU 세션을 생성할 수 있다. 하나의 PDU 세션 내에 QoS(Quality of Service) 플로우(flow)를 정의하고 있으며, 실질적인 QoS 제어는 QoS 플로우 단위로 제어를 하는 것으로 표준화가 되어 있다. 4G 네트워크의 EPS(Evolved Packet System) 베어러의 개념이 5G 네트워크의 QoS 플로우에 해당한다고 볼 수 있다.

현재의 표준에서는 이러한 PDU 세션의 생성/해제/수정(modification) 절차를 정의하여, UE 또는 네트워크에서 다양한 원인에 의해 PDU 세션 단위의 생성과 해제 및 수정이 이루어지도록 하여, 사용자 트래픽 전송을 위한 세션을 관리하고 있다.

PDU 세션의 생성/해제/수정 절차는 UE 및 네트워크의 효율적인 사용자 트래픽 관리 차원에서 많은 기여를 한다. PDU 세션의 생성 및 해제 절차는 PDU 세션 단위로 세션의 생성 및 해제를 위한 것이고, PDU 세션 수정 절차는 생성된 PDU 세션 내부의 QoS 제어나 슬라이싱(slicing)을 지원하기 위한 절차이다.

PDU 세션 수정 절차는 UE와 네트워크에서 다양한 원인에 의해 발생할 수 있으며, UE 및 네트워크에서 기존에 생성된 PDU 세션 내의 새로운 GBR(Guaranteed Bit Rate) QoS 플로우의 생성 및 해제, 또한 기존 생성된 QoS 플로우, QoS 규칙(Rule) 및 QoS 파라미터를 수정할 수 있다. 이를 통해서 UE 및 각 네트워크에서의 효율적인 QoS 제어가 가능해진다.

한편, 3GPP의 표준에 따르면, GBR QoS 플로우의 생성은 N1 인터페이스를 통한 시그널링을 통해서 생성되는 것으로 되어 있다. 또한, 현재의 PDU 세션 수정 절차는 QoS를 지원하는 것을 포함한다고는 나와 있으나, 구체적으로 어떻게 QoS 플로우를 생성/해제/수정하는지에 대한 구체적인 방안이 정해지지 않은 상태이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 차세대 이동 통신 시스템에서 효율적인 QoS 플로우 제어를 수행하는 세션 관리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 세션 관리 방법이 제공된다. 상기 세션 관리 방법은, 차세대 네트워크 기반의 이동 통신 시스템에서의 세션 관리 방법으로서, 단말 또는 네트워크에서 트리거(trigger)되고 PDU(Packet data unit) 세션 수정을 요청하는 제1 시그널링 메시지를 수신하는 단계; 상기 수신된 시그널링 메시지를 토대로 해당 PDU 세션의 QoS(Quality of Service) 플로우의 제어를 수행하는 단계; 및 상기 QoS 플로우의 제어를 위한 PDU 세션 수정 명령어를 포함하는 제2 시그널링 메시지를 생성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 시그널링 메시지 및 상기 제2 시그널링 메시지 중 적어도 하나는 상기 QoS 플로우의 제어 타입을 나타내는 수정 타입을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 차세대 네트워크 기반의 이동 통신 시스템에서, PDU 세션 수정 절차를 통해 PDU 세션 내의 QoS 플로우의 제어(생성/수정/해제)를 수행하는 경우, 시그널링 메시지에 QoS 플로우 단위의 제어가 가능하도록 수정 타입에 관련된 정보가 포함된다. 이에 따라, 단말 및 네트워크에서의 효율적인 QoS 제어가 가능하며, 단말 및 네트워크에서 PDU 세션 수정의 세부 요구사항을 명확하게 구분할 수 있으며, 이에 따른 단말(UE) 및 네트워크 기능 요소간에 전달되는 QoS 규칙 및 QoS 파라미터도 최적화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 세션 관리 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 세션 관리 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 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은, 사용자 장비(user equipment, UE), 이동국(mobile station, MS), 이동 단말(mobile terminal, MT), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 기계형 통신 장비(machine type communication device, MTC device) 등을 지칭할 수도 있고, UE, MS, MT, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNB), gNB, 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 매크로 기지국(macro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, NB, eNB, gNB, ABS, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템은 다양한 이동 통신 네트워크에 적용될 수 있다. 예를 들면, 이동 통신 네트워크 시스템은 5G 및 그 이후의 이동 통신 네트워크에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 설명의 편의상 5G 기반의 이동 통신 네트워크에 적용되는 것을 예로 들어서 설명하지만, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않고 다양한 이동 통신 네트워크에 적용될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서의 세션 관리 방법 및 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템의 구조를 나타낸 도이다.

첨부한 도 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템은 차세대 이동 통신 네트워크를 기반으로, 엔티티(entity)가 아닌 네트워크 기능(network function)별로 기능, 연결점, 프로토콜이 정의된 구조로 이루어진다. AN(Access Network)과 CN(Core Network)의 의존성을 최소화하는 구조로 이루어지며, CN의 CP(Control Plane)와 UP(User Plane)이 기능별로 구분될 수 있다.

RAN(Radio Access Network)는 새로운 RAT(Radio Access Technology 을 사용하는 기지국을 나타내며, AN(Access Network)는 Wi-Fi와 같은 non-3GPP 접속 기술을 포함한 일반적인 기지국을 나타낸다.

UPF(User Plane Function)는 S-GW(serving-gateway)와 P-GW(Packet Data Network -gateway)이 일원화된 것이다.

AMF(Access and Mobility Management Function)는 단말 단위의 접속 및 이동성 관리를 담당하며, SMF(Session Management function)는 세션 관리 기능을 담당한다. AMF와 SMF는 기존의 MME(Mobility Management Entity)의 기능을 CM(Connection Management), RM(Registration Management) 및 MM(Mobility Management) 등의 기능과 SM(Session Management) 기능으로 크게 기능별로 모듈화한 것으로 볼 수 있다.

UDM(Unified Data Management)는 사용자의 가입 데이터(subscription data), 정책데이터 등을 저장하고 있으며, 기존의 HSS(Home Subscriber Server)의 확장에 대응한다. AUSF(Authentication Server Function)는 단말의 인증을 위한 데이터를 저장하고 있는 인증 서버이다.

AF(Application Function)는 QoS(Quality of Service)를 보정하기 위해 패킷 흐름에 대한 정보를 정책 제어를 담당하는 PCF(Policy Control Function)에 제공한다. PCF는 세션 관리, 이동성 관리 등의 정책을 결정하여 AMF, SMF 등에 전달함으로써 적절한 이동성 관리, 세션 관리, QoS 관리 등을 수행할 수 있도록 한다. DN(Data Network)는 하향링크 방향으로 전송할 PDU(Protocol Data Unit)를 UPF로 전달하거나 단말(UE)이 보낸 PDU를 UPF를 통해 받는다.

한편, N1은 기존 이동 통신 시스템(예: LTE(long term evolution)의 NAS(Non Access Stratum) 인터페이스에 대응하며, N4는 CP 기능과 UP 기능 사이의 인터페이스이고, N2 인터페이스는 기존 LTE의 S1AP에 대응하고, N3 인터페이스는 S1-U에 대응한다고 볼 수 있다.

이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서, 단말(UE)에게 서비스 제공을 위한 트래픽(데이터, 음성 등) 전송을 위해서 N1 및 N2 시그널링을 통하여 단말(UE)과 DN 사이의 PDU 세션(Session)을 설정하여야 하고, 서비스 제공이 끝나면 해당 PDU 세션을 해제한다.

하나의 단말(UE)은 다수의 PDU 세션을 생성할 수 있으며, 각 PDU 세션은 PDU 세션 식별자(Identifier)에 의해 구분될 수 있다.

하나의 PDU 세션 내에서 QoS 플로우(flow)를 정의하고 있으며, 실질적인 QoS 제어는 QoS 플로우 단위로 제어된다.

단말(UE)로부터 3GPP 액세스 혹은 Non-3GPP 액세스인지에 관계없이 하나의 액세스를 통해서만 PDU 세션을 설정할 수 있다. 이를 단일 액세스 PDU 세션(Single Access PDU Session: SA-PDU 세션)이라고 명명할 수 있다.

하나의 단말(UE)이 동일 DNN(Data Network Name) 및 서로 다른 DNN 에 대해서 SA-PDU 세션을 1개 이상 설정할 수 있으며, 또한 3GPP 액세스 또는 Non-3GPP 액세스를 통하여 동일한 N1 시그널링 메시지를 통하여 설정할 수 있다.

단말(UE)에 대한 서비스 제공이 종료되거나 서비스 제공을 위한 사용자 트래픽 세션의 변경이 필요할 때, 상황에 따라서 단말(UE) 또는 네트워크에서 트리거링(Triggering)하여서 해당 PDU 세션을 수정(Modification)하거나 해제(Release)할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 PDU 세션을 제어(특히, PDU 세션을 수정)하는 세션 관리 방법을 제공한다.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에서는, PDU 세션 내의 QoS 플로우 단위의 제어(PDU 세션 생성/해제/수정)가 가능하도록, 시그널링 메시지에 QoS 플로우의 제어 타입에 관련된 정보를 포함시킨다. QoS 플로우의 제어 타입에 관련된 정보로, 수정(modification type) 타입 정보를 포함하며, 수정 타입 정보는 생성(establishment), 수정(업데이트 포함), 해제(release) 등 QoS 플로우의 제어를 위한 지시 사항을 포함한다. 이외에도 추가적인 지시 사항을 더 포함할 수 있다

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 세션 관리 방법의 흐름도이다.

단말(UE)에 대한 서비스 제공을 위한 트래픽 전송을 위해서 단말(UE)과 DN 사이에 PDU 세션이 생성된 상태에서 임의 상황에 따라 세션의 수정이 요구되는 경우, 다음과 같이 세션 수정 절차가 수행된다. 세션 수정은 상황에 따라 단말(UE) 또는 네트워크에서 트리거(trigger)될 수 있다.

먼저, 단말에서 세션 수정이 트리거되는 경우는 아래와 같다. 단말(UE)이 PDU 세션 수정 요청 메시지를 생성하여 AMF로 전송한다(S100). PDU 세션 수정 요청 메시지는 PDU 세션 수정을 위해서 네트워크로 QoS 플로우 제어(생성/수정/해제)를 요청하는 N1 NAS(non-access stratum) 시그널링 메시지이다. 본 발명의 실시 예에서, PDU 세션 수정 요청 메시지는 PDU 세션 식별자(PDU 세션 ID)를 포함하며, 특히, 수정 타입을 포함한다. 수정 타입은 QoS 플로우 제어의 구체적인 지시사항으로 생성(establishment), 수정(update), 해제(release) 등을 나타낼 수 있다. 또한, PDU 세션 수정 요청 메시지는 수정 타입 이외의 추가 지시 사항을 더 포함할 수 있다. AMF는 수신된 PDU 세션 수정 요청 메시지에 따라 SMF로 PDU 세션 수정 요청 메시지를 가지는 시그널링 메시지(SM(session management) request)를 전달하며(S110),

또한, 네트워크에서 세션 수정이 트리거되는 경우는 아래와 같다. 단계(S120~S160)는, 네트워크에 의해 트리거되는 PDU 세션 수정 요청 시그널링을 나타낸다.

SMF가 PCF와 연계하여 PDU 세션 수정을 트리거한다(S120). 또는, UDM 에 의해 가입자 데이터 추가 절차가 수행될 수 있다(S130, S140). 또는, SMF에 의해 QoS 플로우의 업데이트가 트리거된다(S150).

또는, (R)AN이 PDU 세션 ID와 SM(Session Management) 정보를 포함하는 N2 메시지를 AMF로 전달하고(S160), AMF는 SM 정보를 포함하는 시그널링 메시지(SM request)를 SMF로 전달한다(S170). 이에 따라, SMF는 PCF와 연계하여 PDU 세션 수정을 트리거한다(S180).

이와 같이 네트워크에서 세션 수정이 트리거되는 경우에, 필요에 따라서 해당 시그널링 메시지가 특정 QoS 플로우의 제어를 위해서 수정 타입을 포함할 수 있다. 수정 타입은 QoS 플로우 제어의 구체적인 지시사항으로 생성, 수정, 해제 등을 나타낼 수 있다.

단계(S100~S180)와 같이, 다양한 원인에 의해 PDU 세션 수정요청을 수신한 SMF(PDU 세션 수정 주체)는 PDU 세션 수정 요청 명령어(PDU Session Modification Command)를 포함하는 시그널링 메시지(N11 SM Request)를 AMF에 전달하여, QoS 플로우 제어를 명령한다(S190). 본 발명의 실시 예에서, 시그널링 메시지(SM Request)는 NAS 메시지인 PDU Session Modification Command 메시지를 포함하며, PDU Session Modification Command 메시지가 수정 타입을 포함할 수 있다. 또한, 시그널링 메시지(N11 SM Request)의 N2 SM 정보에도 수정 타입이 포함될 수 있다.

QoS 플로우의 구체적인 제어 지시 사항인 수정 타입이 포함된 시그널링 메시지를 수신한 AMF는, N2 시그널링 메시지(N2 SM request)(SMF로부터 수신한 PDU Session Modification Command 메시지가 동일하게 포함됨)를 (R)AN으로 전달하여, QoS 플로우의 제어를 요청한다(S200).

이후, N2 시그널링 메시지를 수신한 (R)AN은 수정 타입에 따른 QoS 플로우 제어를 하고, PDU Session Modification Command는 RAN 프로토콜을 통해서 단말(UE)로 전송한다(S210).

다음, (R)AN은 N2 시그널링 메시지(N2 SM request)에 대한 응답(SM response)를 AMF로 전송하며(S220), 이에 따라 AMF는 PDU Session Modification Command Ack를 포함하는 시그널링 메시지(SM Request Ack)를 SMF로 전달한다(S230).

PDU Session Modification Command Ack를 포함하는 시그널링 메시지를 수신한 SMF는 UPF와 PCF에 QoS 플로우 제어를 적용하는 과정을 수행한다(S240~S260).

이러한 본 발명의 실시 예에 따르면, 차세대 네트워크 기반의 이동 통신 시스템에서, 하나의 PDU 세션내의 효율적인 QoS 플로우의 제어(생성/수정/해제)를 위해서, 단말 또는 네트워크(PCF, RAN, AN 등)에서 트리거링되는 PDU 세션 수정을 요청하는 시그널링 메시지에, QoS 플로우의 제어 타입을 나타내는 수정 타입을 포함시켜 전송한다.

또한, 수정 타입이 QoS 플로우 제어의 주체인 SMF 에서 시작하는 시그널링 메시지뿐 아니라 기능 요소간의 송수신 시그널링 메시지에 포함됨으로써, AMF, PCF, (R)AN 및 단말(UE)까지 전달되어서 공유된다. 따라서, 단말(UE) 및 네트워크에서 PDU 세션 수정의 세부 요구사항을 명확하게 구분할 수 있으며, 이에 따른 단말(UE) 및 네트워크 기능 요소간에 전달되는 QoS 규칙 및 QoS 파라미터도 최적화할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 세션 관리 장치의 구조도이다.

첨부한 도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 세션 관리 장치(1)는, 프로세서(110), 메모리(120) 및 송수신부(130)를 포함한다. 프로세서(110)는 위의 도 2를 토대로 설명한 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 프로세서(110)는 단말 또는 네트워크에서 트리거링되는 PDU 세션 수정을 요청하는 시그널링 메시지를 생성하고, 시그널링 메시지에 QoS 플로우의 제어 타입을 나타내는 수정 타입을 포함시키도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 이러한 시그널링 메시지를 수신하고, QoS 플로우 제어를 위해 다른 장치로 수정 타입을 포함하는 시그널링 메시지를 송신하도록 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 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 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.

송수신부(130)는 시그널링 메시지를 송수신하도록 구성된다.

이러한 구조로 이루어지는 세션 관리 장치(1)는 단말 또는 액세스 네트워크(기지국) 또는 이동 통신 시스템에 포함되는 형태로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 사업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims

차세대 네트워크 기반의 이동 통신 시스템에서의 세션 관리 방법으로서,
단말 또는 네트워크에서 트리거(trigger)되고 PDU(Packet data unit) 세션 수정을 요청하는 제1 시그널링 메시지를 수신하는 단계;
상기 수신된 시그널링 메시지를 토대로 해당 PDU 세션의 QoS(Quality of Service) 플로우의 제어를 수행하는 단계; 및
상기 QoS 플로우의 제어를 위한 PDU 세션 수정 명령어를 포함하는 제2 시그널링 메시지를 생성하는 단계
를 포함하며,
상기 제1 시그널링 메시지 및 상기 제2 시그널링 메시지 중 적어도 하나는 상기 QoS 플로우의 제어 타입을 나타내는 수정 타입을 포함하는, 세션 관리 방법.