KR20190011614A - 무선 네트워크 시스템에서 트래픽을 처리하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다.
본 개시는 코어 네트워크 개체가 트래픽을 처리하는 방법에 있어서, 지원 정보 요청 메시지를 적어도 하나의 기지국에게 송신하는 단계, 상기 적어도 하나의 기지국으로부터 지원 정보를 수신하는 단계, 상기 수신한 지원 정보를 기반으로 트래픽을 분할하는 단계, 및 상기 분할된 트래픽을 통하여 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

Description

무선 네트워크 시스템에서 트래픽을 처리하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING THE TRAFFIC IN RADIO NETWORK SYSTEM}
본 개시는 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하는 기술, 특히 트래픽을 분할(splitting)하고 재정렬(reordering)하는 기술에 관한 것이다.
4G (4th-Generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G (5th-Generation) 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)의 시스템이라 불리고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 (mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가 (60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍 (beamforming), 거대 배열 다중 입출력 (massive MIMO), 전차원 다중입출력 (full dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나 (array antenna), 아날로그 빔형성 (analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (device to device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (coordinated multi-points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조 (advanced coding modulation: ACM) 방식인 FQAM (hybrid FSK and QAM modulation) 및 SWSC (sliding window superposition coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC (filter bank multi carrier), NOMA (non-orthogonal multiple access), 및 SCMA (sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
5G 통신 시스템에서의 이중접속(Dual Connectivity) 구조는 단말이 RRC접속(RRC connected) 상황에서 비이상백홀(Non-ideal backhaul)을 통하여 연결되는 적어도 두 개 이상의 서로 다른 네트워크 노드(Master와 Secondary eNB 혹은 Macro와 Small eNB)들에서 제공되는 무선자원(Radio resource)을 사용하는 방식을 의미한다. 반송파 집성(Carrier aggregation) 방식이 기지국과 RRH 등이 연결 시에 전송지연 시간이 거의 고려되지 않았던 상황에 비하여 이중접속 구조(Dual Connectivity)에서는 기지국 간에 전송시간 지연 등을 고려하여야 하는 상황이다. 이중접속을 통하여 단말은 사용자 측면의 전송률(throughput) 증대를 위하여 무선자원을 집성하는 방식에 대하여 논의 중에 있다.
본 개시는 코어 네트워크 측에서 트래픽 분할을 수행하고, 단말 측에서 분할된 트래픽을 재정렬하는 방법을 제안한다.
또한, 본 개시는 어느 하나의 기지국의 송수신이 불가능해짐에 따라 시스템 전체에서 DC(이중 연결)가 불가능해지는 것을 방지하는 방안을 제안한다.
또한, 본 개시는 상기 방법을 실현 시키기 위하여 코어 네트워크 측과 단말 측에서 TSRL(traffic split and reordering layer)를 구비하는 기술을 제안한다.
본 개시는 코어 네트워크 개체가 트래픽을 처리하는 방법에 있어서, 지원 정보 요청 메시지를 적어도 하나의 기지국에게 송신하는 단계, 상기 적어도 하나의 기지국으로부터 지원 정보를 수신하는 단계, 상기 수신한 지원 정보를 기반으로 트래픽을 분할하는 단계, 및 상기 분할된 트래픽을 통하여 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 방법을 제안한다.
상기 코어 네트워크 개체는 게이트웨이 또는 UPF(user plane function)임을 특징으로 할 수 있다.
상기 트래픽을 분할하는 단계는 코어 네트워크 개체의 TSRL(traffic split and reordering layer)을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 지원 정보는 전송 지연 시간, 큐(queue) 사이즈, 및 전송량 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 트래픽을 분할하는 단계는 상기 수신한 지원 정보를 기반으로 상기 트래픽을 분할하는 비율을 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 송신되는 데이터는, 상기 트래픽 분할과 관련되는 SN(sequence number)를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 개시는 데이터를 송신하는 코어 네트워크 개체에 있어서, 데이터를 송수신하는 송수신기, 및 상기 송수신기를 제어하고, 지원 정보 요청 메시지를 적어도 하나의 기지국에게 송신하며, 상기 적어도 하나의 기지국으로부터 지원 정보를 수신하고, 상기 수신한 지원 정보를 기반으로 데이터를 분할하며, 상기 분할된 데이터를 상기 적어도 하나의 기지국에게 송신하는 제어기를 포함하는 코어 네트워크 개체를 제안한다.
상기 코어 네트워크 개체는 게이트웨이 또는 UPF(user plane function)임을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어기는 코어 네트워크 개체의 TSRL(traffic split and reordering layer)을 이용하여 트래픽을 분할하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 지원 정보는 전송 지연 시간, 큐(queue) 사이즈, 및 전송량 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어기는 상기 수신한 지원 정보를 기반으로 상기 트래픽을 분할하는 비율을 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 송신되는 데이터는, 상기 트래픽 분할과 관련되는 SN(sequence number)를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 개시는 무선 네트워크 시스템에서 기지국이 트래픽 처리를 지원하는 방법에 있어서, 코어 네트워크 개체로부터 지원 정보 요청 메시지를 수신하는 단계, 지원 정보를 생성하는 단계, 및 상기 생성된 지원 정보를 상기 코어 네트워크 개체에 송신하는 단계를 포함하는 방법을 제안한다.
상기 방법은 상기 지원 정보에 기반하여 분할된 데이터를 상기 코어 네트워크로부터 수신하는 단계, 및 상기 수신한 분할 데이터를 사용자 단말에게 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 분할 데이터는 상기 코어 네트워크 개체의 TSRL(traffic split and reordering layer)에서 분할되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 분할 데이터는 상기 사용자 단말의 TSRL(traffic split and reordering layer)에서 재정렬되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 개시는 무선 네트워크 시스템에서 트래픽 처리를 지원하는 기지국에 있어서, 데이터를 송수신하는 송수신기, 및 상기 송수신기를 제어하고, 코어 네트워크 개체로부터 지원 정보 요청 메시지를 수신하며, 지원 정보를 생성하여 상기 코어 네트워크 개체에게 송신하는 제어기를 포함하는 기지국을 제안한다.
상기 제어기는 상기 지원 정보에 기반하여 분할된 데이터를 상기 코어 네트워크로부터 수신하고, 상기 수신한 분할 데이터를 사용자 단말에게 송신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 분할 데이터는 상기 코어 네트워크 개체의 TSRL(traffic split and reordering layer)에서 분할되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 분할 데이터는 상기 사용자 단말의 TSRL(traffic split and reordering layer)에서 재정렬되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 개시는 4G 네트워크에서의 게이트웨이 또는 5G 네트워크에서의 UPF(user plane function)와 같은 코어 네트워크 개체(entity)에서 DL 트래픽에 대해 트래픽 분할을 통하여 다중 경로 동시 전송을 가능하게 할 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 UE는 UL 트래픽에 대해 트래픽 분할을 통하여 다중 경로 동시 전송을 가능하게 할 수 있다. 본 개시는 코어 네트워크에서 트래픽 분할을 수행함으로써 마스터 RAN 노드(예; MeNB)에서 트래픽이 집중되는 것을 방지하거나 완화할 수 있다. 본 개시는 코어 네트워크 개체와 마스터 RAN 노드(예; MeNB) 간의 데이터 링크의 혼잡을 방지하거나 경감시킬 수 있다.
본 개시는 다수의 경로가 동시에 데이터를 송신하는데 사용되는 경우 데이터의 순차적인 전달을 보장하는 프로토콜 및 기능을 제공할 수 있다. 본 개시는 다중 경로를 동시에 사용하면서 순차적인 패킷 전달을 가능하게 함으로써, 다중 경로 전송에서 과다한 out-of-delivery로 인한 성능 저하를 피함으로써 단일 IP 흐름의 TCP 처리량을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
본 개시에 따른 트래픽 분할 개체(예; 게이트웨이, UPF)는 각 전송 경로 상에서 트래픽 분할에 참조할 수 있는 정보를 수집할 수 있다. 본 개시에 따른 무선 네트워크 시스템은 수집한 정보에 기초하여 트래픽 분할을 수행하는 트래픽 분할 기능을 지원하기 위한 지원 정보의 요청 및 보고 절차를 제공할 수 있다. 본 개시에 따른 트래픽 분할 개체는 최소한의 지원 정보로 경로 성능 메트릭의 변화를 추적할 수 있게 하는 이벤트 트리거 보고를 지원하는 보고 요청 절차를 제공할 수 있다. 본 개시는 지원 정보의 요청 및 보고를 구현하는 다양한 방법 및 절차의 세부 사항을 제공할 수 있다. 이러한 가변적이고 유연한 옵션을 통해 이동 통신 사업자는 사업자의 셀 배치 상태 및 진행 상황에 따라 최적의 방법을 선택하고 조정할 수 있다.
본 개시에 따른 트래픽 분할 알고리즘은, 하나의 경로 또는 여러 경로의 일시적인 성능 변경이 다른 경로에 의해 정상적으로 흡수될 수 있도록 여러 경로를 통한 분할 트래픽의 양을 조절 할 수 있다. 즉, 본 개시는 적응적 트래픽 분할 알고리즘을 제공할 수 있다. 또한, 상기 트래픽 분할 알고리즘은 지원 정보의 최소한의 피드백으로 트래픽을 조화롭게 분산시킬 수 있다.
본 개시는 코어 네트워크 개체(예; GW, UPF)에서 트래픽 분할을 가능하게 하고 트래픽 분할 기능에 대한 지원 정보의 요청 및 보고 절차를 설계함으로써, 이동 통신 사업자가 RAN 노드 간 인터페이스의 과도한 설치를 피하도록 함으로써 비용 절감을 달성할 수 있다. 즉, 본 개시는 트래픽 분할 기능을 위한 비용적인 측면에서 효율적인 솔루션을 제공할 수 있다.
도 1은 DC(dual connectivity; 이중 연결) 구조의 다양한 실시예들을 도시한 도면이다.
도 2는 상기 도 1의 제2 DC 구조(120)의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 3은 RAN 노드와 게이트웨이 사이의 백홀(Backhaul) 링크를 도시한 예시도이다.
도 4는 본 개시에 따른 DC 구조의 일 실시예를 도면이다.
도 5는 본 개시에 따른 통신 프로토콜 스택의 일 실시예(옵션 1)를 도시한 예시다.
도 6은 본 개시에 따른 IP 패킷, TSRL PDU, GTP PDU를 도시한 예시도이다.
도 7은 본 개시에 따른 분할된 데이터를 복수의 GTP-U 터널을 이용하여 전달하는 방법의 일 실시예를 도시하는 예시도이다.
도 8은 본 개시에 따른 트래픽 분할의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 9는 본 개시에 따른 재정렬 방법의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 10은 본 개시에 따른 IP 패킷, TSRL PDU, PDCP PDU를 도시한 예시도이다.
도 11은 본 개시에 따른 게이트웨이 및 UE의 TSRL에서 패킷이 분할되고, 재정렬되는 방법의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 12는 본 개시에 따른 게이트웨이 및 UE의 TSRL에서 패킷이 분할되고, 재정렬되는 방법의 다른 실시예를 도시한 예시도이다.
도 13은 본 개시에 따른 통신 프로토콜 스택의 다른 실시예(옵션 2-1)를 도시하는 예시도이다.
도 14는 본 개시에 따른 통신 프로토콜 스택의 또 다른 실시예(옵션 2-2)를 도시하는 예시도이다.
도 15는 본 개시에 따른 DC 구조를 지원하는 시스템의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 16은 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분리, RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제1 실시예)을 도시한 예시도이다.
도 17은 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분리, RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제1 실시예)을 도시한 흐름도이다.
도 18은 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제2 실시예)을 도시한 예시도이다.
도 19는 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제2 실시예)을 도시한 흐름도이다.
도 20은 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, AMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제3 실시예)을 도시한 예시도이다.
도 21은 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, AMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제3 실시예)을 도시한 흐름도이다.
도 22는 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, 및 AMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제4 실시예)을 도시한 예시도이다.
도 23은 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, 및 AMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제4 실시예)을 도시한 흐름도이다.
도 24는 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, SMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제5 실시예)을 도시한 예시도이다.
도 25는 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, SMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제5 실시예)을 도시한 흐름도이다.
도 26은 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, 및 SMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제6 실시예)을 도시한 예시도이다.
도 27은 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, 및 SMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제6 실시예)을 도시한 흐름도이다.
도 28은 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제7 실시예)을 도시한 예시도이다.
도 29는 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제7 실시예)을 도시한 흐름도이다.
도 30은 본 개시에 따른 MME를 통한 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제8 실시예)을 도시한 예시도이다.
도 31은 본 개시에 따른 MME를 통한 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제8 실시예)을 도시한 흐름도이다.
도 32는 본 개시에 따른 MME를 통한 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 MME를 통한 지원 정보 보고 방법(제9 실시예)을 도시한 예시도이다.
도 33은 본 개시에 따른 MME를 통한 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 MME를 통한 지원 정보 보고 방법(제9 실시예)을 도시한 흐름도이다.
도 34는 본 개시에 따른 무선 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 35는 본 개시에 따른 무선 통신 시스템의 트래픽 데이터 송신 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 36은 본 개시에 따른 무선 통신 시스템의 트래픽 데이터 중계 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 37은 본 개시에 따른 무선 통신 시스템의 트래픽 데이터 수신 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 개시의 실시예를 상세하게 설명한다. 하기에서 본 개시를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 개시의 자세한 설명에 앞서, 명세서 전체에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱 할 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 세그먼트 데이터들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 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.
본 개시에서의 TSRL payload는 TSRL SDU로, PDCP payload는 PDCP SDU로, TSRL 패킷은 TSRL PDU로, PDCP 패킷은 PDCP PDU로 지칭될 수 있다.
도 1은 DC(dual connectivity; 이중 연결) 구조의 다양한 실시예들을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 제1 DC 구조(110) 및 제2 DC 구조(120)는 무선 호스트(101), UE(102), MeNB(103), SeNB(104), 게이트웨이(105), MME(106)를 포함할 수 있으며, 선택 및/또는 필요에 따라 식별번호 101 내지 106의 구성 중에서 일부 구성(또는 개체(entity))만을 포함할 수도 있다. 한편, 상기 제1 DC 구조(110)는 DC-1A 시나리오일 수 있으며, 상기 제2 DC 구조(120)는 DC-3C 시나리오일 수 있다.
제1 DC 구조(110)의 경우 데이터를 송수신하는데 이용할 경로를 선택할 수 있으며, 이를 스티어링(steering)이라고 지칭할 수 있다. 일 예로, MME(106)(Mobility Management Entity)는 기지국(103, 104)의 네트워크 상태에 기반하여 제1 기지국(예; MeNB(103))와 관련된 경로를 선택하거나 제2 기지국(예; SeNB(104))와 관련된 경로를 선택할 수 있다. 한편, 상기 MME(106)는 session management 역할이 있는데, 이는 end-to-end 로 bearer 설정하는 것과 관련된다. bearer 설정이 되면 packet은 정해진 bearer로 흘러가게 된다.
제2 DC 구조(120)의 경우 마스터 RAN(radio access network) 노드(103)(예; MeNB)에서 트래픽 분할을 수행할 수 있다. 상기 제2 구조(102)의 구체적인 동작은 아래와 같다.
분할 베어러(split bearer)를 지원하는 제2 DC 구조에서는 상기 마스터 RAN 노드(103)에서 downlink (DL) 트래픽의 분할 베어러 매핑이 수행될 수 있다. 여기서 분할 베어러는 상기 마스터 RAN 노드(103)의 트래픽 분할 기능에 의해 분할된 베어러를 지칭할 수 있다. 그 다음 원래 트래픽 흐름에서 분리된 두 트래픽 흐름이 마스터 RAN 노드와 2차(secondary) RAN 노드(104)(예; SeNB)를 통해 동시에 전송될 수 있다. 한편, 분할 베어러로 DC를 활용할 가능성을 높이기 위하여 더 많은 수의 2차 RAN 노드(104)가 마스터 RAN 노드(103)에 연결될 수 있다.
다만, 보다 많은 수의 2차 RAN 노드(104)가 마스터 RAN 노드(103)에 연결되는 경우, S1-U 인터페이스는 마스터 RAN 노드(103)와 2차 RAN 노드(104)를 서비스하는 게이트웨이(105) 사이의 혼잡을 피하기 위해 더 큰 대역폭을 제공할 필요가 있다. 서비스할 트래픽 양이 연결된 2차 RAN 노드(104)의 수에 비례한다고 가정할 때, S1-U 인터페이스의 필요한 대역폭은, 마스터 RAN 노드(103) 및 2차 RAN 노드(104)를 포함하여 연결된 RAN 노드의 수에 비례한다. 여기서 S1-U 인터페이스는 기지국(즉, 마스터 RAN 노드(103) 및 2차 RAN 노드(104))과, S-GW(105)간 인터페이스로 사용자 평면으로서 베어러 당 GTP 터널링을 제공하는 인터페이스를 지칭할 수 있다. 상기 S1-U 인터페이스의 대역폭이 이러한 양의 트래픽을 처리하기에 충분하지 않은 경우에는 S1-U 인터페이스에서 혼잡이 발생할 수 있다. S1-U 인터페이스에서 혼잡이 발생하는 경우, 마스터 RAN 노드(103) 또는 2차 RAN 노드(104)를 사용하여 전송되는 트래픽의 E2E(end-to-end) 성능이 저하될 수 있다.
마스터 RAN 노드(103)와 2차 RAN 노드(104) 사이의 인터페이스를 통한 흐름 제어를 하는 경우, 흐름 제어가 적절하게 동작하기 위해서 2차 RAN 노드(102)의 송신 버퍼가 흘러 넘치거나 오버 플로우를 경험하지 않도록 하는 것이 필요하다. 이를 위해 상기 2차 RAN 노드(104)가 마스터 RAN 노드(103)에 패킷 버스트를 요청할 필요가 있고, 그 요청에 2차 RAN 노드(104)는 기대하는 패킷의 양을 나타내고 상기 마스터 RAN 노드(103)로부터 수신한다. 2차 RAN 노드(104)가 분할 베어러를 계속해서 제공하는 이상, 상기 2차 RAN 노드(104)는 트래픽 요청을 반복할 수 있다. 즉, 흐름 제어는 트래픽 요청 및 응답 기반이다. 요청/응답 기반 흐름 제어 메커니즘은 흐름 제어의 높은 세분성을 허용하지만 흐름 제어와 관련된 RAN(예; 마스터 RAN 노드(103)) 간 노드 간의 시그널링 오버 헤드가 증가할 수 있다.
제2 DC 구조(120)의 경우와 같이, 마스터 RAN 노드(103)와 2차 RAN 노드(104) 사이의 인터페이스를 통한 흐름 제어를 하는 경우, 2차 RAN 노드(104)에서 마스터 RAN 노드(103)로 트래픽 요청을 하고 마스터 RAN 노드(103)에서 2차 RAN 노드(104)의 요청에 응답하는 방식으로 트래픽 흐름 제어를 할 수 있다. 여기서 2차 RAN 노드(104)는 마스터 RAN 노드(103)와 UE(102)(user equipment) 사이의 경로를 고려하지 않고 2차 RAN 노드(104)와 UE(102) 사이의 경로만 고려하기 때문에 본 트래픽 흐름 제어 방법을 통해서 마스터 RAN 노드(103)와 2차 RAN 노드(104) 간 로드 균형을 조절하기 힘들 수 있다.
도 2는 상기 도 1의 제2 DC 구조(120)의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 마스터 RAN 노드(220)(예; MeNB)에서 트래픽 분할 기능을 수행할 수 있다. 상기 마스터 RAN 노드(220)에서 트래픽 분할 기능을 수행하는 경우 모든 트래픽이 마스터 RAN 노드(220)를 통과해야 하기 때문에 단일 장애 지점의 위험이 증가할 수 있다. 마스터 RAN 노드(220)에서 일시적으로 작동 문제가 발생하는 경우, 마스터 RAN 노드(220)의 작동 문제는 상기 마스터 RAN 노드(220)에 연결된 모든 2차 RAN 노드(230)(예; RAN 1 내지 RAN n)로 전파되어 DC를 통해 마스터 RAN 노드(220) 및 2차 RAN 노드(230)에 연결된 사용자 단말(240)(예; UE 1 내지 UE n)의 연결이 완전히 중단될 수 있다. 즉, 도 2의 시스템(즉, 제2 DC 구조(120))는 단일 장애 지점(예; 마스터 RAN 노드(220))을 이용함에 따른 연결 중단의 위험성이 존재할 수 있다.
도 3은 RAN 노드와 게이트웨이 사이의 백홀(Backhaul) 링크를 도시한 예시도이다.
다수의 스몰셀들이 존재할 때 마스터 RAN 노드에서 전술한 트래픽 집중을 피하기 위한 직접적인 접근법은, 스몰셀에 대응하는 RAN 노드가 게이트웨이에 직접 접속하는 방법이 존재한다. 상기 방법은 간단하지만, 각 RAN 노드와 게이트웨이 사이에 백홀 링크를 설치해야 하므로, 백홀 설치의 총 비용이 연결된 RAN 노드의 수에 비례하여 증가한다는 확장성 문제(즉, 비용적인 측면)가 발생할 수 있다.
도 3에서는 전술한 다수의 스몰셀들이 존재할 때 발생할 수 있는 확장성 문제를 해결하기 위하여 사용자 평면(user plane) 게이트웨이와 RAN 노드(321 내지 325) 사이에 유선 백홀 대신 무선 백홀을 사용하는 방법을 제안한다.
도 3에서의 UE1(331)은 RAN1(321)과 RAN2(322)에 접속할 수 있다. RAN1(321)은 게이트웨이(310)(또는 5G 네트워크의 UPF)와 mmWave(초고주파) 링크와 같은 무선 링크로 연결되며, RAN2(322)는 게이트웨이와 유선 링크로 연결될 수 있다. UE2(332)는 RAN2(322)와 RAN3(323)에 접속할 수 있는데, 상기 RAN2(322)와 RAN3(323)는 X2 인터페이스로 서로 연결되어있다. 따라서, 상기 UE2(332)는 도 1을 참조하여 전술한 제2 DC 구조(120)로 설정될 수 있다.
4G 네트워크에서 X2 인터페이스와 같은 노드 간 인터페이스를 설치하려면 RAN 노드 간에 복잡한 구성 및 관리 기능을 지원해야 한다. 이 문제를 피하기 위해, 도 3에서 RAN5(325)와 RAN4(324) 사이의 (RAN) 노드 간 인터페이스가 존재하지 않는 대신, 상기 RAN5(325)는 RAN4(324)에 배치된 라우터 혹은 스위치를 통하여 게이트웨이(310)에 연결될 수 있다. 또한, 상기 배치는 기존의 백홀을 재사용 할 수 있고, 라우터와 RAN 노드 사이에 링크를 설치하기 위해서 LAN과 같은 상용 통신 케이블을 설치하는 간단한 플러그인 유형만으로도 구성될 수 있기 때문에, 게이트웨이(310)에 연결될 RAN 노드(321 내지 325)의 수가 증가할수록 기존이 배치보다 비용적인 측면에서 더 이득을 볼 수 있다.
도 4는 본 개시에 따른 DC 구조의 일 실시예를 도면이다.
도 4에 도시된 실선 경로는 데이터 트래픽(데이터의 흐름)을 도시한 것이고, 점선 경로는 게이트웨이(또는 코어 네트워크)가 데이터(또는 트래픽 데이터)를 분할하여 전송하는데 필요한, 트래픽 분할 지원 정보(traffic split assistance info)의 흐름을 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 게이트웨이(440)(즉, 코어 네트워크 측의 개체(entity))는 수신하는 데이터를 복수의 RAN 노드(420, 430)(또는 기지국)에 분할(split)하여 송신할 수 있다. 또한, 상기 복수의 RAN 노드(420, 430)에 분할되어 송신된 데이터들은 UE(410)에서 다시 재정렬(reordering)될 수 있다. 참고로, 도 4에서는 2개의 RAN 노드(420, 430)만을 도시하였지만, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 실제 시스템에서는 더 많은 개수의 RAN 노드들이 존재할 수 있음은 물론이다.
본 개시에 따른 무선 네트워크 시스템은 기지국(420, 430) 측이 아닌 코어 네트워크(440) 측에서 트래픽 분할을 수행하기 때문에, Multi RAT을 지원하는 이동 통신망에서 이종 RAT간의 의존성 없이 이종 RAT을 동시에 사용하여 데이터 트래픽을 사용자 단말로 전달할 수 있다. 즉, 복수의 기지국(420, 430) 중에서 어느 하나의 기지국만이 송수신 기능에 문제가 발생하였음에도 다른 기지국을 통한 트래픽 데이터 송수신도 불가해지는 문제를 방지할 수 있다.
본 개시는 트래픽 흐름을 하나 또는 다중 경로로 분할하는 프로토콜 및 알고리즘을 제안한다. 또한, 본 개시는 4G 네트워크의 GW(gateway) 나 5G 네트워크의 UPF(user plane function) 같은 핵심 네트워크 노드에서의 단일 트래픽 흐름의 트래픽 분할을 제안하며, 이를 위하여 분할 베어러(split bearer)을 지원하는 네트워크 아키텍처 및 프로토콜을 제안한다. 이에 따라 트래픽 분할이 MeNB 또는 SeNB와 같은 RAN 노드(420, 430)에서 수행될 필요가 없다. 또한, 본 개시는 단일 트래픽을 여러 경로로 분할하고, downlink(DL) 트래픽에 대해서는 게이트웨이(440)(예; GW, UPF 등)에서 트래픽 분할을 수행하고, uplink(UL) 트래픽에 관해서는 UE(410)에서 트래픽 분할을 수행하고, 성능 최적화를 위해 최소한의 시그널링 오버 헤드로 트래픽 분할을 지원하는 지원 정보 보고 절차를 수행하며,
UE(410) 측에서의 다중 경로를 통해 수신된 패킷의 순차 전달을 위한 재정렬을 수행하는 방법을 제안한다.
전술한 기능들을 지원하기 위해, 본 개시는 도 5에 도시된 바와 같이 UE(550)와 게이트웨이(520)(예; Serving GW) 사이에 터널을 생성하기 위해 TSRL(560)(Traffic Spit and Reordering Layer)을 이용하는 방법을 제안한다. 한편, 도 5에서는 TSRL(521)이 S-GW(520)에 구성되어 있는 것을 도시하였으나, 이는 일 예시에 불과하고, S-GW(520)가 아닌 다른 종류의 게이트웨이(gateway)에 구성될 수 있다. 또한, 5G 네트워크의 경우 TSRL은 UPF(user plane function)에서 구성될 수 있다.
구체적으로 설명하면, TSRL TX(transmitting) 개체는 트래픽 흐름을 하나 이상의 트래픽 하위 흐름으로 분할할 수 있다. 여기서, 각 트래픽 하위 흐름은 네트워크의 관련 경로를 통해 전송될 수 있으며, 상기 TSRL TX 개체는 DL의 경우 S-GW(520)이고 UL의 경우 UE(550)에 해당될 수 있다.
DC(dual connectivity)의 맥락에서 다른 트래픽 하위 흐름은 다른 셀을 통해 전송될 수 있다. UE(550)는 하나 또는 다수의 셀들로부터 각 하위 흐름의 트래픽을 수신할 수 있다. 여기서 UE(550)는 각각의 경로가 적어도 하나의 RAT(radio access technology)에 대응하는 다중 경로를 통해 패킷을 동시에 송수신 할 수 있고, DC 맥락에서 UE(550)는 이중 연결을 지원할 수 있는 기능을 가질 수 있다. 또한, 상기 다중 경로는 각각 동일하거나 다른 유형의 RAT에 해당 할 수 있다.
한편, 각 하위 흐름의 패킷은 TSRL RX(receiving) 개체에 전달될 수 있다. 그리고, 상기 TSRL RX 개체는 재정렬을 수행하여, 재정렬된 데이터를 상위 계층에 순서대로 전달할 수 있다.
본 개시는 코어망 게이트웨이에서 트래픽 분할 및 재정렬을 지원하는 두 가지 프로토콜 스택 옵션을 아래와 같이 제안한다.
옵션1: TSRL(traffic split and reordering layer)을 도입하여 코어 네트워크 개체(예; GW, UPF)와 UE 간의 터널을 설정한다. 터널의 끝점은 전송 측에서 트래픽 분할을 수행하고, 수신 측에서 트래픽을 재정렬한다.
옵션2: 트래픽 분할 및 재정렬을 지원하기 위해 다중 경로를 통해 전송되는 패킷의 시퀀스 번호를 조정한다. 상기 옵션 2는 옵션 2-1 및 옵션 2-2로 응용될 수 있으며, 이에 대해서는 옵션 2에 대한 설명의 다음 부분에서 설명한다.
도 5는 본 개시에 따른 통신 프로토콜 스택의 일 실시예(옵션 1)를 도시한 예시다. 상기 옵션 1에 따른 내용은 아래와 같다.
도 5를 참조하면, 새로운 계층 TSRL(521, 551)(traffic split and reordering layer)이 S-GW(520)와 UE(550) 사이에 도입된다. 한편, 도 5에서는 TSRL(521)이 S-GW(520)에 구성되어 있는 것을 도시하였으나, 이는 일 예시에 불과하고, S-GW(520)가 아닌 다른 종류의 게이트웨이(gateway)에 구성될 수 있으며, 5G 네트워크이 UPF(user plane function)에 구성될 수 있다. TSRL TX(transmitting) 개체는 TSRL 헤더와 TSRL 페이로드로 구성된 TSRL PDU를 구성한다. 상기 TSRL PDU의 구성에 대해서는 아래에서 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.
TSRL RX(receiving) 개체는 TSRL SN을 사용하여 하위 계층(예; PDCP)으로부터 수신된 패킷의 재정렬을 수행할 수 있다. 여기서 TSRL RX 개체는 DL(downlink)의 경우 UE(550)이고, UL(uplink)의 경우 S-GW(520)에 해당될 수 있다.
또한, DL 트래픽과 관련하여, S-GW(520)의 TSRL(560)은 상위 계층(예: IP)으로부터 데이터(예: IP 패킷)를 수신하고, 수신한 데이터를 기초로 TSRL PDU를 구성하여 하위 계층(예; GTP-U)에 보낼 수 있다.
도 6은 본 개시에 따른 IP 패킷, TSRL PDU, GTP PDU를 도시한 예시도이다.
도 6을 참조하면, TSRL PDU(620)는 TSRL 헤더와 TSRL 페이로드를 포함할 수 있고, 여기서 TSRL 페이로드는 IP 패킷(610)를 지칭할 수 있다. 상기 TSRL 헤더는 TSRL PUD(예; TSRL 패킷)의 시퀀스 번호를 나타내는 TSRN SN(sequence number)를 포함할 수 있다.
또한, GTP PDU(630)는 GTP 페이로드와 GTP 헤더를 포함할 수 있고, 여기서 GTP 페이로드는 TSRL PDU(620)를 지칭할 수 있다.
한편, 본 개시에서의 TSRL payload는 TSRL SDU로, GTP payload는 GTP SDU로, TSRL 패킷은 TSRL PDU로, GTP 패킷은 GTP PDU로 지칭될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, S-GW(520)의 TSRL(521)은 나가는 트래픽이 하나 또는 여러 경로를 통해 전송되도록, 들어오는 트래픽에 대한 트래픽 분할을 수행하며, 각 경로는 서로 다른 GTP-U 터널에 해당할 수 있다. 트래픽 분할의 경우 S-GW의 TSRL(521)은 TSRL 패킷의 TSRL 헤더에 SN을 설정하여 S5/S8 인터페이스를 통한 GTP PDU(630)(예; GTP-U 패킷)과 S1 인터페이스를 통한 GTP PDU 간 SN을 매핑할 수 있다. 이 때, TSRL SN은 제1 경로의 S1 인터페이스에 대한 SN 공간(space)과 제2 경로의 S1 인터페이스에 대한 SN 공간으로 나누어질 수 있다. S-GW의 TSRL(521)에서 들어오는 패킷을 복제하여 하나 이상의 경로로 전송함으로써 다이버시티(diversity) 효과를 이용할 수 있다. 한편, 동일한 경로의 연속적인 GTP PDU의 SN은, 일반적인 GTP-U 패킷 스트림과 같이, 연속적일 수 있다.
도 7은 본 개시에 따른 분할된 데이터를 복수의 GTP-U 터널을 이용하여 전달하는 방법의 일 실시예를 도시하는 예시도이다.
도 7을 참조하면, TSRL(710)은 순차적으로 들어오는 데이터를 분할하여 복수의 GTP-U(720, 730) 각각에게 전달할 수 있다. 일 예로, 좌측의 GTP-U(720)는 eNB1에 대응되고, 우측의 GTP-U(730)는 eNB2에 대응될 수 있다. 동일한 경로의 연속적인 PDCP(packet data convergence protocol) 패킷들의 PDCP SN(sequence number)은 연속적일 수 있다.
한편, GTP-U(720, 730)는 TSRL(710)로부터 전달받은 TSRL PDU(또는 GTP 페이로드)에 GTP 헤더를 추가할 수 있으며, 상기 GTP 헤더는 GTP SN을 포함할 수 있다. 여기서 TSRL PDU에 GTP 헤더(header)가 추가된 것을 GTP PDU라고 지칭할 수 있다.
도 8은 본 개시에 따른 트래픽 분할의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 8은 코어 네트워크 개체(810)(예; 게이트웨이, UPF) 및 복수의 기지국들(820, 830)(예; eNB1, eNB2 등) 사이에서의 DL 트래픽 분할을 도시한다. 상위 계층으로 PDCP SDU를 전달할 때 PDCP는 PDCP SDU와 관련된 COUNT 값을 표시할 수 있다.
도 9는 본 개시에 따른 재정렬 방법의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 9는 UE(830)에서의 TSRL의 TSRL 시퀀스 번호에 기반하여 PDCU SDU들을 재정렬하는 구성을 도시한다(Reordering of PDCU SDUs, based on TSRL SN at UE TSRL). 전술한 바와 같이, 상기 UE(830)는 TS 36.323 5.1.2.1.4의 방법과 유사하게 재정렬을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 UE(830)는 TSRL에 표시된 COUNT 값에 기초하여 PDCP SDU들의 재정렬을 수행할 수 있다. 한편 UL 트래픽과 관련하여, 상위 계층으로부터 데이터(예: IP 패킷)를 수신하면 UE(830)에서의 TSRL은 TSRL PDU를 구성하여 하위 계층에 전달할 수 있다.
도 10은 본 개시에 따른 IP 패킷, TSRL PDU, PDCP PDU를 도시한 예시도이다.
도 10을 참조하면, TSRL PDU(1020)는 IP 패킷(1010)을 운반하고, PDCP PDU(1030)는 상기 TSRL PDU(1020)를 운반할 수 있다. 한편, 상기 TSRL PDU(1020)는 TSRL 패킷으로, 상기 PDCP PDU(1030)는 PDCP 패킷으로 지칭될 수 있다.
UE에서의 TSRL은 나가는 트래픽이 하나 또는 다수의 경로를 통해 전송되도록 들어오는 트래픽에 대한 트래픽 분할을 수행하며, 여기서 각 경로는 상이한 PDCP 개체에 대응할 수 있다. 트래픽 분할을 위해 UE에서의 TSRL은 들어오는 패킷과 PDCP SDU 사이의 SN을 매핑하기 위해 TSRL 패킷의 헤더에 SN(sequence number)을 설정할 수 있다. 상기 PDCP SDU를 위한 전체 SN 공간(space)은 제1 경로의 PDCP SDU를 위한 SN 공간과 제2 경로를 위한 PDCU SDU를 위한 SN 공간으로 나누어질 수 있다. 즉, 전체 비트 중 일부 비트가 각각의 PDCP SDU를 위하여 할당될 수 있다. 본 개시에 따른 DC(dual connectivity) 방법에 관련된 eNB는 GTP-U 패킷과 PDCP 패킷 간의 SN 매핑을 수행할 수 있다. 이 때 인접한 PDCP 패킷들 간의 SN 갭은 S1 인터페이스를 통한 인접한 GTP-U 패킷들 간의 SN 갭을 통해 유지될 수 있다. UE의 TSRL에서 들어오는 패킷을 복제하여 하나 이상의 경로로 전송함으로써 다이버시티(diversity) 효과를 이용할 수 있다. S-GW의 GTP-U는 GTP-U 페이로드를 상위 계층에 전달할 때 GTP-U 패킷과 관련된 COUNT 값을 표시할 수 있다. S-GW의 TSRL은 표시된 COUNT 값에 기초하여 GTP-U 페이로드의 재정렬을 수행한다. 여기서 재정렬을 수행하는 방식은 TS 36.323 5.1.2.1.4에 명시된 재정렬 기능과 유사한 방식으로 수행될 수 있다.
본 개시에 따른 통신 프로토콜 스택의 다른 실시예(옵션 2)의 내용은 아래와 같다.
TSRL은 TSRL 패킷을 만들지는 않지만, 트래픽 분할과 다중 경로에서의 조정된 시퀀스 번호에 기반하는 패킷 재정렬을 수행할 수 있다. 하나의 트래픽 흐름에 대해 다중 경로가 사용될 때 한 경로의 GTP-U 패킷 SN(sequence number)은 비연속적일 수 있다. 패킷 스트림을 여러 개의 패킷 스트림으로 분할할 때 여러 패킷 스트림에 사용되는 SN은 연속 SN을 구성한다. 수신 인터페이스에서 송신 인터페이스로 트래픽을 전달할 때(예: Uu to/from S1-U at eNB), 수신 인터페이스로부터의 임의의 이웃하는 패킷들에서의 SN 갭은 보존되고, 따라서 송신할 인접 패킷들의 SN 갭에서 식별될 수 있다. TSRL 송신 개체에서 들어오는 패킷을 복제하여 하나 이상의 경로로 전송함으로써 다이버시티(diversity) 효과를 이용할 수 있다.
도 11은 본 개시에 따른 게이트웨이 및 UE의 TSRL에서 패킷이 분할되고, 재정렬되는 방법의 일 실시예를 도시한 예시도이다. 한편, 도 11을 참조하여 설명하는 내용들을, 5G 네트워크의 경우 UPF(user plane function)가 대신 수행할 수 있다.
한편, 도 11은 GTP-U 패킷들과 PDCP 패킷들 간의 협의된 SN 넘버링을 하는 구성을 도시한다. 일 예로, 도 11에 도시된 바와 같이 eNB1를 통해서는 홀수번째 패킷만을 전달하고, eNB2를 통해서는 짝수번째 패킷만을 전달할 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시를 든 것에 불과하며, 패킷들을 분할하거나 할당하는 기준은 미리 설정되거나 네트워크의 상태에 따라 유동적으로 변동될 수 있다.
도 12는 본 개시에 따른 게이트웨이 및 UE의 TSRL에서 패킷이 분할되고, 재정렬되는 방법의 다른 실시예를 도시한 예시도이다. 한편, 도 12를 참조하여 설명하는 내용들을, 5G 네트워크의 경우 UPF(user plane function)가 대신 수행할 수 있다.
한편, 도 12는 다이버시티(diversity) 효과가 이용될 때의 SN넘버링을 도시한다. 도 12의 경우 동일한 패킷을 이중으로 전달하므로, 네트워크 상의 문제가 발생하여 전달하던 패킷 중 일부가 소실되더라도(예; packet drop) 동일한 정보를 포함하고 있는 다른 패킷을 수신 받음으로써, 데이터 전송의 안전성을 보장할 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 도 11의 경우 트래픽을 분할하는 경우로서 도 12의 경우보다 데이터 전송 속도 측면(예; throughput)에서 유리하고, 도 12의 경우 동일한 데이터를 이중으로 전달하므로 안전성 측면에서 도 11의 경우보다 유리한 측면이 있을 수 있다.
재정렬이 작동하려면 동일한 인터페이스의 다중 경로를 통한 패킷의 SN을 조정할 필요가 있다. 전술한 실시예(옵션 2)에서 DL 트래픽에 대해 조정에 관련된 각각의 RAN 노드는 RAN 노드의 PDCP 개체가 해당 분할 베어러에 매핑된 첫 번째 패킷에 사용해야 하는 첫 번째 시퀀스 번호를 통보 받을 필요가 있다. 예를 들어, 도 11의 DL 경우(1110), eNB1은 들어오는 패킷 K에 대해 PDCP SN을 Q로 설정할 수 있고, eNB2는 들어오는 패킷 K+2에 대해 PDCP SN을 Q+2로 설정할 수 있다. 이는 2개의 eNB가 조정된 PDCP SN 넘버링을 수행함을 의미한다. UL 트래픽에 대해 조정에 관련된 각 RAN 노드는 RAN 노드의 GTP-U가 해당 분할 베어러에 매핑된 첫 번째 패킷에 사용해야 하는 첫 번째 시퀀스 번호를 통보 받을 필요가 있다. 예를 들어, 도 11의 UL의 경우(1120), eNB1은 들어오는 패킷 Q에 대해 GTP SN을 K로 설정할 수 있고, eNB2는 들어오는 패킷 Q+2에 대해 PDCP SN을 K+2로 설정할 수 있다. 이는 두 eNB가 조정 된 GTP SN 번호 매기기를 수행하고 있음을 의미한다. SN 넘버링의 조정을 가능하게 하기 위해 분할 베어러를 지원하기 위해 관련된 각 RAN은 {PDCP SN INITIAL VALUE, PDCP SN OFFSET}을 통보 받을 수 있다. 상기 PDCP SN INITIAL VALUE는 PDCP SN의 최초 값을 나타낼 수 있으며, 상기 PDCP SN OFFSET은 SN 사이의 간격을 지칭할 수 있다. 한편, RAN은 분할 베어러의 첫 번째 수신 DL 패킷에 대한 PDCP SN으로서 {PDCP SN INITIAL VALUE + PDCP SN OFFSET}을 적용할 수 있다. 마찬가지로 분할 베어러를 지원하기 위해 관련된 각 RAN은 {GTP SN INITIAL VALUE, GTP SN OFFSET}을 통보 받을 수 있다. 그 다음 상기 RAN은 {GTP SN INITIAL VALUE + GTP SN OFFSET}을 분할 베어러의 첫 번째 수신 UL 패킷에 대한 GTP SN으로 적용할 수 있다. DC에서 이 값은 DC 구성의 일부로 RAN에 설정될 수 있다.
도 13은 본 개시에 따른 통신 프로토콜 스택의 다른 실시예(옵션 2-1)를 도시하는 예시도이다. 참고로, 도 13에서는 S-GW(1320)에 TSRL(1321)이 구성되어 있는 경우를 도시하고 있으나, 상기 TSRL(1321)은 S-GW(1320)가 아닌 다른 종류의 게이트웨이 또는 UPF에 구성될 수 있으며, 아래에서 S-GW(1320)를 이용하여 설명하는 내용은 다른 게이트웨이 또는 UPF에도 적용될 수 있음은 물론이다.
본 개시에 따른 통신 프로토콜 스택의 또 다른 실시예(옵션 2-1)에 따르면, 다중 경로에 대한 SN 조정에 기반하여 트래픽 분할 및 재정렬이 수행되며, UE 측의 TSRL은 PDCP 엔티티와 관련될 수 있다.
도 13을 참조하면, 도 5의 통신 프로토콜 스택과는 달리, eNB1(1330) 및 eNB2(1340)에 각각 SN mapping 계층(1331, 1341)을 더 포함할 수 있다.
DL 트래픽과 관련하여, S-GW의 TSRL(1321)은 나가는 트래픽이 하나 또는 여러 경로를 통해 전송되도록, 들어오는 트래픽에 대한 트래픽 분할을 수행할 수 있다. 여기서 각 경로는 서로 다른 GTP-U(GTP user plane) 터널일 수 있다. 트래픽 분할의 경우 TSRL(1321)은 P-GW(1310)와 S-GW(1320) 사이의 S5 인터페이스를 통한 GTP-U 패킷(예; GTP PDU)과, S-GW(1320)와 eNB1(1330), eNB2(1340) 사이의 S1 인터페이스를 통한 GTP-U 패킷 간의 SN 매핑을 수행할 수 있다. 활성화된 경로에 걸친 S1 인터페이스상의 GTP-U에 대한 총 GTP SN 공간은 제1 경로(path1)의 S1 인터페이스에 대한 GTP-U의 GTP SN 공간과 제2 경로(path2)의 S1 인터페이스에 대한 GTP-U의 GTP SN 공간으로 구분될 수 있다.
본 개시에 따른 eNB(1330, 1340)는 GTP-U 패킷과 PDCP 패킷 간의 SN 매핑을 수행할 수 있다. 이를 위하여, eNB1(1330)과 eNB2(1340)는 각각 SN mapping 계층(1331, 1341)을 포함할 수 있다. 인접한 GTP-U 패킷들간의 SN 갭은 인접한 PDCP 패킷들간의 SN 갭으로 유지될 수 있다. 일 예로, eNB1의 SN mapping 계층(1331)은, DL(downlink)의 경우, GTP-U 계층을 통하여 들어온 GTP-U 패킷들의 SN 갭을 GTP-U 헤더를 통하여 확인하고, 상기 확인한 SN 갭과 동일한 SN 갭을 PDCP로 내려보내는 PDCP 패킷들의 SN 갭으로서 구성할 수 있다. 여기서 SN 갭(예; PDCP SN OFFSET)은 PDCP 헤더 공간에 기록될 수 있다. 상위 계층으로 PDCP SDU를 전달할 때, PDCP는 PDCP SDU와 관련된 COUNT 값을 표시할 수 있다. 상위 계층으로 PDCP SDU를 전달할 때 PDCP 헤더 공간의 SN 갭을 통해 loss로 인한 갭인지 TSRL에 의한 갭인지 판단할 수 있다.
UE에서의 TSRL(1351)은 표시된 카운트 값에 기초하여 PDCP SDU들의 재정렬을 수행하는데 이것은 TS 36.323 5.1.2.1.4의 방법과 유사할 수 있다. 한편, 상기 UE에서의 TSRL(1351)은 PDCP 헤더 공간에 SN 갭 정보가 포함되어 있음을 기초로 수신한 데이터가 split된 것임을 인식할 수 있다. 한편, UE의 PDCP(1352, 1353)의 개수는 eNB들(예; eNB1, eNB2)의 PDCP의 개수의 대응될 수 있다.
UL 트래픽과 관련하여, UE에서의 TSRL(1351)은 나가는 트래픽이 하나 또는 다수의 경로를 통해 전송되도록 들어오는 트래픽에 대한 트래픽 분할을 수행하며, 여기서 각 경로는 상이한 PDCP 개체에 대응할 수 있다. 트래픽 분할의 경우 UE의 TSRL(1351)은 들어오는 패킷과 나가는 패킷 간의 SN을 매핑할 수 있다. 상기 나가는 패킷은 PDCP SDU일 수 있다. 모든 활성화 된 경로들에 걸쳐 PDCP SDU를 위한 총 SN 공간은 제1 경로의 PDCP SDU에 대한 SN 공간과 제2 경로에 대한 PDCU SDU에 대한 SN 공간으로 나누어질 수 있다.
본 개시에 따른 eNB(1330, 1340)는 GTP-U 패킷과 PDCP 패킷 간의 SN 매핑을 수행할 수 있다. 이 때 인접한 PDCP 패킷들 간의 SN 갭은 S1 인터페이스를 통한 인접한 GTP-U 패킷들 간의 SN 갭을 통해 유지될 수 있다. S-GW(1320)의 GTP-U 계층은 GTP-U 페이로드를 상위 계층에 전달할 때 GTP-U 패킷과 관련된 COUNT 값을 표시할 수 있다.
S-GW의 TSRL(13210)은 표시된 COUNT 값에 기반하여 GTP-U 페이로드의 재정렬을 수행할 수 있다. 여기서 재정렬을 수행하는 방식은 TS 36.323 5.1.2.1.4에 명시된 재정렬 기능과 유사한 방식으로 수행될 수 있다.
도 14는 본 개시에 따른 통신 프로토콜 스택의 또 다른 실시예(옵션 2-2)를 도시하는 예시도이다. 참고로, 도 14에서는 S-GW(1420)에 TSRL(1421)이 구성되어 있는 경우를 도시하고 있으나, 상기 TSRL(1421)은 S-GW(1420)가 아닌 다른 종류의 게이트웨이 또는 UPF에 구성될 수 있으며, 아래에서 S-GW(1420)를 이용하여 설명하는 내용은 다른 게이트웨이 또는 UPF에도 적용될 수 있음은 물론이다.
본 개시에 따른 프로토콜 스택의 또 다른 실시예(옵션 2-2)에 따르면, 트래픽 분할 및 재정렬은 다중 경로를 통한 SN 조정에 기초하여 수행되며, UE 측의 TSRL은 RLC 엔티티와 관련될 수 있다.
DL 트래픽과 관련하여, S-GW의 TSRL(1421)은 나가는 트래픽이 하나 또는 여러 경로를 통해 전송되도록 들어오는 트래픽에 대한 트래픽 분할을 수행할 수 있다. 여기서 각 경로는 서로 다른 GTP-U 터널에 해당할 수 있다. 트래픽 분할의 경우 TSRL(1421)은 P-GW(1410)와 S-GW(1420) 사이의 S5 인터페이스를 통한 GTP-U 패킷과, S1 인터페이스를 통한 GTP-U 패킷 간의 SN 매핑을 수행할 수 있다. 모든 활성화된 경로에 걸친 S1 인터페이스상의 GTP-U에 대한 총 GTP SN 공간은 제1 경로(path1)의 S1 인터페이스에 대한 GTP-U의 GTP SN 공간과 제2 경로(path2)의 S1 인터페이스에 대한 GTP-U의 GTP SN 공간으로 구분될 수 있다.
본 개시에 따른 eNB(1430, 1440)는 GTP-U 패킷(예; GTP PDU)과 PDCP 패킷(예; PDCP PDU) 간의 SN 매핑을 수행할 수 있다. 인접한 GTP-U 패킷 들간의 SN 갭은 인접한 PDCP 패킷 들간의 SN 갭으로 유지될 수 있다.
UE의 PDCP(1451)는 TS 36.323 5.1.2.1.4에 기술된 바와 같이 PDCP PDU의 재정렬을 수행할 수 있다. 한편, 도 14의 UE의 PDCP(1451)는 도 13의 경우와는 달리 하나의 PDCP(1451)로 구성되어 있다. 즉, 도 13의 경우 eNB(1330, 1340)의 PDCP의 개수와 UE의 PDCP(1352, 1353)의 개수가 일대일로 대응되나, 도 14의 경우 eNB(1430, 1440)에 존재하는 PDCP의 개수와 UE의 PDCP의 개수의 비율이 n:1이 된다. 또한, 도 13에서는 TSRL에서 재정렬을 수행하는 것과는 달리, 도 14에서는 PDCP(1451)에서 재정렬을 수행한다.
UL 트래픽과 관련하여, UE의 PDCP는 나가는 트래픽이 하나 또는 여러 경로를 통해 전송되도록 들어오는 트래픽에 대한 트래픽 분할을 수행하며, 각 경로는 다른 RLC(radio link control) 개체에 해당할 수 있다. 트래픽 분할을 위해 UE에서의 PDCP(1451)는 PDCU SDU와 PDCP PDU 사이의 SN을 매핑할 수 있다. 활성화된 모든 경로에 걸친 PDCP PDU의 총 SN 공간은 제1 경로(path1)의 PDCP PDU에 대한 SN 공간과 제2 경로(path2)에 대한 PDCU PDU에 대한 SN 공간으로 나누어질 수 있다. 본 개시에 따른 eNB(1430, 1440)는 GTP-U 패킷과 PDCP 패킷 간의 SN 매핑을 수행할 수 있다. 이 때 인접한 PDCP 패킷들 간의 SN 갭은 S1 인터페이스를 통한 인접한 GTP-U 패킷들 간의 SN 갭을 통해 유지될 수 있다. S-GW(1420)의 GTP-U 계층은 GTP-U 페이로드를 상위 계층에 전달할 때 GTP-U 패킷과 관련된 COUNT 값을 표시할 수 있다.
S-GW의 TSRL(1421)은 표시된 COUNT 값에 기반하여 GTP-U 페이로드의 재정렬을 수행할 수 있다. 여기서 재정렬을 수행하는 방식은 TS 36.323 5.1.2.1.4에 명시된 재정렬 기능과 유사한 방식으로 수행될 수 있다.
본 개시에 따른 트래픽 분할 개체(traffic split entity)는 트래픽 분할을 수행하는 데 필요한 지원 정보(assistance information)를 요청할 수 있다. 상기 지원 정보는 지원 정보 요소들의 집합으로 정의될 수 있다. 각 지원 정보 요소들은 해당 전송 경로에서 측정된 성능을 나타낼 수 있다. 상기 지원 정보 요소로서, 일 예로, 전송 지연(transmission delay), 큐 사이즈(queue size), 전송량(throughput) 등의 요소들 중 적어도 하나가 고려될 수 있다.
지원 정보 요소로서의 전송 지연은 송신 버퍼 내의 queuing delay 일 수 있다. 구체적으로, UL 트래픽에 대한 트래픽 분할이 PDCP 보다 상위계층에서 수행된 경우 queuing delay는 PDCP 송신 버퍼에서 측정되고, UL 트래픽에 대한 트래픽 분할이 RLC 보다 상위계층에서 수행된 경우 queuing delay는 RLC 송신 버퍼에서 측정될 수 있다.
도 15는 본 개시에 따른 DC 구조를 지원하는 시스템의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 15를 참조하면, 상기 DC 구조를 지원하는 시스템은 보고 요청 개체(report requesting entity)(1510), 보고 개체(reporting entity)(1520), 보고 수집 개체(reporting collection entity)(1530), 트래픽 분할 개체(traffic split entity)(1540)를 포함할 수 있다. 상기 1510 내지 1540의 구성 각각은 하나의 개념을 나타내는 것에 불과하므로, 복수의 구성이 하나의 장치에서 구현될 수 있다. 일 예로, 상기 보고 요청 개체(1510), 보고 수집 개체(1530), 트래픽 분할 개체(1540)는 하나의 장치, 즉 게이트웨이 또는 UPF에서 구현될 수 있다. 다만, 이는 일 예시에 불과하며, 본 개시에 따른 기술은 이에 한정되지 아니한다. 상기 보고 요청 개체(1510)는 상기 보고 개체 (1520)가 지원 정보를 보고 수집 개체(1530)에게 보고하도록 설정할 수 있다. 그 다음, 보고 개체(1520)는 지원 정보를 보고 수집 개체(1530)에 보고한다. 보고 수집 개체(1530)는 지원 정보를 트래픽 분할 개체(1540)에 제공한다. 상기 트래픽 분할 개체(1540)는 수신한 지원 정보를 바탕으로 트래픽 분할을 수행한다. 이를 통하여 본 개시에 따른 무선 네트워크 시스템의 하나의 코어 네트워크 개체는 복수의 네트워크 개체(예; 복수의 기지국)에 대하여 데이터 송신을 지원할 수 있다. 한편, 도 15에 도시된 DC 구조는 도 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32에 도시된 형태로 구현될 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 구체적으로 설명하도록 한다.
본 개시에 따른 트래픽 분할, 지원 정보 구성(지원 정보 보고 요청), 지원 정보 보고하는 기술을 4G 또는 5G 네트워크 시스템에 적용한 제1 실시예 내지 제9 실시예를 아래에서 도면 16 내지 33을 참조하여 설명한다.
제1 실시예(Traffic split at UPF, report configuration via AMF and direct reporting)에 따른 내용은 아래와 같습니다.
도 16은 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분리, RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제1 실시예)을 도시한 예시도이다.
UPF(user plane function)(1610)는 지원 보고 구성(요청)을 시작하고, RAN(1640)으로부터 지원 정보 보고를 받을 수 있다. 아래 사항을 유의해야 한다. 1) 보고 구성 메시지(reporting configuration message) 또는 보고 요청 메시지(report requesting message)는 UPF(1610), SMF(1620), AMF(1630) 및 RAN(1640)과 관련된 인터페이스를 통해 UPF(1610), SMF(1620), AMF(1630) 및 RAN(1640)이 포함된 제어 평면으로 전달된다. 2) RAN(1640)에서 UPF(1610)로의 지원 정보 전달을 위해 UPF(1610)와 RAN(1640) 사이에 제어 PDU를 도입할 수 있다. RAN(1640)과 UPF(1610) 사이에서 제어 PDU를 정의하는 한 가지 방법은 본 개시를 위해 도입한 TSRL 헤더에 PDU 유형을 도입하는 것이다. 그런 다음 RAN(1640)은 지원 정보를 전달하는 TSRL 제어 PDU를 구성한다. 또는, RAN(1640)과 UPF(1610) 간의 제어 PDU는 GTP 헤더가 RAN(1640)과 UPF(1610) 사이의 제어 PDU임을 나타내기 위해 GTP 헤더의 필드를 사용하는 것으로 정의 할 수 있다. 또 다른 방법으로는, 사용자 평면상의 패킷과 제어 평면상의 패킷이 RAN과 UPF(1610)로부터 완전히 분리되도록 RAN(1640)과 UPF(1610) 사이에 제어 평면을 설정할 수 있다. 제어 평면은 관련된 UE에 대한 RAN(1640)과 UPF(1610) 사이의 사용자 평면 터널이 설정될 때, 또는 관련 UE에 대해 DC가 구성될 때 설정될 수 있다. 3) 지원 정보 보고 절차를 시작하기 위해서 UPF(1610)는 보고 구성(또는 보고 요청)을 포함하는 메시지를 SMF(1620)로 보낼 수 있다. UPF(1610)로부터 메시지를 받으면 SMF(1620)는 보고 구성(또는 보고 요청)을 포함하는 메시지를 AMF(1630)로 보낼 수 있다. AMF(1630)는 SMF(1620)로부터 메시지를 받으면 보고 구성(또는 보고 요청)을 포함하는 메시지를 지원 정보 보고가 요청된 하나 이상의 RAN 노드(1640)로 전송할 수 있다. AMF(1630)로부터 보고 구성(또는 보고 요청) 메시지를 받으면 RAN 노드(1640)는 수신한 보고 구성(또는 보고 요청)에 따라 지원 정보 보고를 시작할 수 있다. 보고 조건이 만족되면 RAN 노드(1640)는 UPF(1610)로 직접 지원 정보를 전송할 수 있다.
도 17은 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분리, RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제1 실시예)을 도시한 흐름도이다.
UPF(1701)에서 SMF(1702)로 지원 정보 보고 요청을 보낸다(1721). 보고 요청 메시지에는 지원 정보 보고 요청된 트래픽을 식별할 수 있는 트래픽 흐름 식별 정보가 포함되어있다. SMF(1702)로 보낸 식별 정보는 {UE identifiers, traffic flow identifier}로 구성될 수 있다. UE identifier는 SMF(1702)에서 UE(1706)를 식별하는데 쓰인다. Traffic flow identifier는 SMF(1702)에서 UE identifier를 통해 식별된 트래픽 흐름의 집합에서 트래픽 흐름을 식별하는데 사용된다.
UPF(1701)로부터 지원 정보 보고 요청을 받으면 SMF(1702)는 식별한 UE와 트래픽 흐름을 지원하는 AMF(1703)를 확인한다(1722). 그런 다음 SMF(1702)는 지원 정보 보고 요청을 AMF로 보낸다. 보고 요청 메시지는 지원 정보 보고 요청된 트래픽 흐름에 대한 트래픽 흐름 식별 정보가 포함된다. AMF(1703)로 보낸 식별 정보는 {UE identifier, traffic flow}로 구성될 수 있다. UE identifier는 AMF(1703)에서 UE(1706)를 식별하는데 사용된다. Traffic flow identifier는 AMF(1703)에서 UE identifier를 통해 식별된 트래픽 흐름의 집합에서 트래픽 흐름을 식별하는데 쓰인다.
SMF(1702)로부터 지원 정보 보고 요청을 받으면 AMF(1703)는 식별한 UE와 트래픽 흐름을 지원하는 RAN 노드를 확인한다. 하나 이상의 RAN 노드가 관련 트래픽 흐름을 지원할 수 있다. 그런 다음, AMF(1703)는 지원 정보 보고 요청을 각 RAN 노드로 전송한다. 본 제1 실시예에서는 AMF(1703)가 지원 정보 보고 요청을 gNB(1704)와 eNB(1705)로 각각 보낸다. 상기 gNB(1704)는 5G 네트워크를 지원하는 기지국일 수 있다. 한편, RAN 노드로 보낸 식별 정보는 {UE identifier, traffic flow}로 구성될 수 있다. UE identifier는 RAN 노드에서 UE(1706)를 식별하는데 쓰인다. Traffic flow identifier는 RAN 노드에서 UE identifier를 통해 식별된 트래픽 흐름의 집합에서 트래픽 흐름을 식별하는데 쓰인다. 다수의 RAN 노드가 관련 트래픽 흐름을 서비스하고 각 RAN 노드가 UE/트래픽 흐름을 식별하기 위해 다른 유형의 정보를 사용하는 경우, AMF(1703)는 각각의 RAN이 해당 UE/트래픽 흐름을 정확하게 식별 할 수 있도록 각 RAN에 대한 별도의 보고 요청 메시지를 구성한다.
AMF(1703)로부터 지원 정보 보고 요청을 받으면 RAN 노드는 보고 절차를 시작한다(1723). 각 RAN 노드는 보고를 트리거하거나 보고 메시지에 포함된 메트릭의 측정을 시작하거나 통계를 수집한다. 위의 절차는 분할 베어러 구성을 포함하는 DC 구성의 일부로 실행할 수 있다. 이제부터 UE(1706)는 제안된 분할 베어러와 DC로 구성된다. 한편, 각 보고 요청에 대해 보고 응답이 도입될 수 있다. 예를 들면, RAN 노드가 AMF(1703)로부터 보고 요청 메시지를 받은 후, 보고 응답 메시지를 AMF(1703)로 보낼 수 있다. 그런 다음 AMF(1703)는 SMF(1702)로 보고 응답 메시지를 보내고, 마지막으로 SMF(1702)는 UPF(1701)에게 보고 응답 메시지를 보낼 수 있다(1731).
UPF(1701)는 들어오는 DL 트래픽에 대해서 트래픽 분할을 시작한다. 들어오는 IP 트래픽은 하나 이상의 QoS(Quality of Service) 하위 흐름으로 분할 되고 각 QoS 하위 흐름은 해당하는 RAT으로 전송된다. 도 17에서 QoS 하위 흐름 #1은 gNB(1704)로 보내지고 QoS 하위 흐름 #2는 eNB(1705)로 보내진다(1722).
UE(1706)는 하나 이상의 RAN으로부터 데이터를 받는다. 도 17에서 UE는 eNB와 gNB로부터 동시에 데이터를 받는다(1723). 그런 다음 트래픽 재정렬이 설정되어 있다면 UE(1706)는 트래픽 재정렬을 수행한다(1731).
각 RAN 노드는 수신된 보고 구성(또는 보고 요청)에 따라 보고 트리거 조건을 평가한다. 보고 트리거 조건이 충족되면 RAN 노드는 수신된 보고 구성(또는 보고 요청)에 따라 보고 메시지를 구성하고 해당 트래픽 흐름을 처리하는 UPF(1701)에 보고 메시지를 제공한다(1741).
제2 실시예(Traffic split at UPF, direct report configuration and direct reporting)에 따른 내용은 아래와 같다.
도 18은 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제2 실시예)을 도시한 예시도이다.
UPF(1810)는 RAN 노드(1820)(예; eNB(1705), gNB(1704))에 직접 지원 보고 구성(또는 보고 요청)을 시작하고 RAN 노드로부터 직접 지원 정보 보고를 받는다. RAN 노드(1820)에서 UPF(1810)로의 지원 정보 구성 및 전달을 위해 UPF(1810)와 RAN 노드(1820) 사이에 제어 PDU를 도입할 수 있다. 전술한 제1 실시예에 제시된 RAN 노드(1640)와 UPF(1610) 사이에 제어 PDU를 정의하는 방법이 본 제2 실시예에서 사용될 수 있다. 지원 정보 보고 절차를 시작하기 위해서 UPF(1810)는 RAN 노드(1820)에게 보고 구성(또는 보고 요청)을 포함하는 메시지를 보낸다. UPF(1810)로부터 메시지를 받으면 RAN 노드(1820)는 보고 구성(또는 보고 요청)에 따라 지원 정보 보고를 시작한다. 보고 조건이 충족되면 RAN 노드(1820)는 UPF(1810)로 직접 지원 정보를 보낸다.
도 19는 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제2 실시예)을 도시한 흐름도이다.
UPF(1701)는 RAN 노드로 지원 정보 보고 요청을 보낸다(1910). 보고 요청 메시지에는 지원 정보 보고 요청된 트래픽을 식별할 수 있는 트래픽 흐름 식별 정보가 포함되어있다. RAN 노드로 보내진 식별 정보는 {UE identifiers, traffic flow identifier}로 구성될 수 있다. UE identifier는 SMF(1702)에서 UE(1706)를 식별하는데 쓰인다. Traffic flow identifier는 SMF(1702)에서 UE identifier를 통해 식별된 트래픽 흐름의 집합에서 트래픽 흐름을 식별하는데 쓰인다.
UPF(1701)로부터의 지원 정보 보고 요청을 수신하면, RAN 노드는 보고 절차를 시작한다. 각 RAN 노드는 보고를 트리거하거나 보고 메시지에 포함된 메트릭을 측정을 시작하거나 통계를 수집한다.
위의 절차는 분할 베어러 구성을 포함하는 DC 구성의 일부로 실행할 수 있다. 이제부터 UE(1706)는 제안된 분할 베어러와 DC로 구성된다.
단순화를 위해 그림에 표시하지 않았지만 각 보고 요청에 대해 보고 응답을 도입할 수 있다. 예를 들면, 보고 요청을 받은 후 RAN 노드는 UPF로 보고 응답을 할 수 있다.
UPF(1701)는 들어오는 DL 트래픽에 대해서 트래픽 분할을 시작한다(1920). 들어오는 IP 트래픽은 하나 이상의 QoS 하위 흐름으로 분할 되고 각 QoS 하위 흐름은 해당하는 RAT으로 전송된다. 도 19에서 QoS 하위 흐름 #1은 gNB로 보내지고 QoS 하위 흐름 #2는 eNB로 보내진다(1930).
UE(1706)는 하나 이상의 RAT으로부터 데이터를 받는다(1940). 도 19에서 UE는 eNB(1705)와 gNB(1704)로부터 동시에 데이터를 받는다(1940). 그런 다음 트래픽 재정렬이 설정되어 있다면 UE(1706)는 트래픽 재정렬을 수행한다(1950).
각 RAN 노드는 수신된 보고 구성(또는 보고 요청)에 따라 보고 트리거 조건을 평가한다. 보고 트리거 조건이 충족되면 RAN 노드는 수신된 보고 구성(또는 보고 요청)에 따라 보고 메시지를 구성하고 해당 트래픽 흐름을 처리하는 UPF에 보고 메시지를 제공한다(1960).
제3 실시예(Traffic split at UPF, report configuration via AMF and direct via AMF)에 따른 내용은 아래와 같다.
도 20은 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, AMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제3 실시예)을 도시한 예시도이다.
상기 제3 실시예는 다음과 같은 사항들을 제외하고는 전술한 제1 실시예와 동일하다. 1) 보고 조건이 충족되면 RAN 노드(1704, 1705)는 지원 정보를 AMF(2030)로 보낸다. 2) AMF(2030)는 RAN 노드(1704, 1705)로부터 지원 정보를 수신 및 수집한다. 3) AMF(2030)는 AMF(2030)와 UPF(2010)간의 제어 평면을 통해 UPF(2010)로 지원 정보 보고를 보낸다.
AMF(2030)는 서로 다른 타이밍에 다른 RAN으로부터 지원 정보를 받을 수 있다. UPF(2010)에 대한 제어 신호를 줄이기 위해 AMF(2030)는 지원 정보를 수집하고 하나 이상의 RAN 노드를 통해 수신된 지원 정보가 취합된 지원 정보 보고를 보낼 수 있다.
도 21은 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, AMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제3 실시예)을 도시한 흐름도이다.
전술한 도 17(제1 실시예)의 지원 정보 보고 요청(1711-1713), 트래픽 분할(1721), 분할 트래픽 전달(1722, 1723), 재정렬(1731), 지원 정보 보고(1741) 단계에서 다음과 같은 단계가 추가된다.
수신한 보고 구성(또는 보고 요청)에 따라 각 RAN 노드(예; eNB(1705), gNB(1704))는 보고 트리거 조건을 평가한다. 상기 RAN 노드(1704, 1705)는 상기 보고 트리거 조건이 충족되면 보고 구성(또는 보고 요청)에 따라 보고 메시지를 생성하여 AMF(1703)에게 전달한다(2180).
상기 AMF(1703)는 RAN 노드(1704, 1705)로부터 보고 메시지를 수신하면, gNB(1704) 및 eNB(1705)로부터 수신된 총 지원 정보를 포함하는 지원 정보 보고 메시지를 구성한다(2190).
한편, 도 21의 2110-2112, 2140, 2150, 2160, 2170 단계는 도 17의 1711-1713, 1721, 1722, 1723, 1731 단계와 각각 동일할 수 있다.
제4 실시예(Traffic split at UPF, report configuration directly and reporting via AMF)에 따른 내용은 아래와 같다.
도 22는 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, 및 AMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제4 실시예)을 도시한 예시도이다.
전술한 제3 실시예(도 20, 21 참조)에서 SMF(2020) 및 AMF(2030)을 통하여 지원 정보 보고 요청을 수행하는 것과는 달리, 제4 실시예에서는 UPF(2210)는 지원 정보 보고 요청을 RAN 노드(2220)에게 직접 보낸다. 따라서 SMF와 AMF(2230)는 지원 정보 보고 요청에 관여하지 않는다. 또한, UPF(2210)에서 RAN(2220)로 지원 정보 보고 요청을 전송하기 위해 UPF(2210)와 RAN 노드(2220) 사이에 제어 PDU를 도입할 수 있다. 도 16 및 도 17을 참조하여 전술한 실시예 1에 제공된 RAN 노드(1640)와 UPF(1610) 사이에 제어 PDU를 정의하는 방법을 사용할 수 있다.
도 23은 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, 및 AMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제4 실시예)을 도시한 흐름도이다.
전술한 제3 실시예(도 21)에 따른 UPF(1710)는 SMF(1702)와 AMF(1703)을 통하여 지원 정보 보고 요청을 전달하는 것과는 달리, 상기 제 4 실시예에 따른 UPF(1710)는 지원 정보 보고 요청을 RAN 노드(1704, 1705)로 직접 보낸다(2310). 따라서, 제3 실시예의 SMF(1702)가 지원 정보 보고 요청을 AMF(1703)로 보내고(1712), 상기 AMF(1703)가 지원 정보 보고 요청을 RAN 노드(1704, 1705)에게 보내는 과정(1713)은 실행되지 않는다. 한편, 도 23의 2320 내지 2380 단계는 도 21의 2130 내지 2190 단계와 각각 동일할 수 있다.
제5 실시예(Traffic split at UPF, report configuration via SMF & AMF and reporting via SMF)에 따른 내용은 아래와 같다.
도 24는 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, SMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제5 실시예)을 도시한 예시도이다.
상기 제5 실시예는 다음을 제외하고 상기 제3 실시예(도 20, 21 참조)와 동일하다: 1) 보고 조건이 충족되면 RAN 노드(2440)는 SMF(2420)로 지원 정보를 보낸다. 2) SMF(2420)는 RAN 노드(2440)로부터 지원 정보를 수신 및 수집한다. 3) SMF(2420)는 SMF(2420)와 UPF(2410)간의 제어 평면을 통해 지원 정보 보고를 UPF(2410)로 보낸다.
SMF(2420)는 서로 다른 타이밍에 다른 RAN으로부터 지원 정보를 받을 수 있다. UPF(2410)에 대한 제어 신호를 줄이기 위해 SMF(2420)는 지원 정보를 수집하고 하나 이상의 RAN 노드를 통해 수신된 지원 정보가 취합된 지원 정보 보고를 보낼 수 있다.
도 25는 본 개시에 따른 SMF 및 AMF를 통한 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, SMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제5 실시예)을 도시한 흐름도이다.
전술한 제1 실시예(도 17)의 경우 각 RAN 노드(1704, 1705)가 직접 UPF(1701)에게 지원 정보를 보고하는 것과는 달리, 제5 실시예의 경우, 수신한 보고 구성(또는 보고 요청)에 따라 각 RAN 노드(1704, 1705)는 보고 트리거 조건을 평가하고, 보고 조건이 충족되면 RAN 노드(1704, 1705)는 보고 요청에 따라 보고 메시지를 만들고 SMF로 보내는 과정(2570)을 포함한다. 또한, 제5 실시예에 따른 RAN 노드(1704, 1705)로부터 보고 메시지를 수신하면, SMF(1702)는 gNB(1704) 및 eNB(1705)로부터 수신된 총 지원 정보를 포함하는 지원 정보 보고 메시지를 구성(2580)한다는 점에서 제1 실시예와 차이가 있다. 한편, 도 25의 2511-13, 2530, 2540, 2550, 2560 단계는 도 17의 1711-1713, 1721, 1722, 1723, 1731 단계와 각각 동일할 수 있다.
제6 실시예(Traffic split at UPF, report configuration directly and reporting via SMF)에 따른 내용은 아래와 같습니다.
도 26은 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, 및 SMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제6 실시예)을 도시한 예시도이다.
다음을 제외하고 상기 제5 실시예(도 24, 25 참조)와 동일하다. 1) UPF(2610)는 지원 정보 보고 구성(또는 보고 요청)을 RAN 노드(2620)에게 직접 보낸다. SMF(2630)와 AMF는 보고 구성(또는 보고 요청)에 관여하지 않는다. 2) UPF(2610)와 RAN(2620) 간에 지원 정보 보고 구성(또는 보고 요청)을 전송하기 위해 UPF(2610)와 RAN 노드(2620) 사이에 제어 PDU를 도입할 수 있다. 상기 제1 실시예(도 16, 17 참조)에 제공된 RAN 노드(1820)와 UPF(1810) 사이에 제어 PDU를 정의하는 방법을 사용할 수 있다.
도 27은 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, UPF에서의 트래픽 분할, 및 SMF를 통한 지원 정보 보고 방법(제6 실시예)을 도시한 흐름도이다.
한편, 도 27(제6 실시예)의 2720 내지 2780 단계는 도 25(제5 실시예)의 2520 내지 2580 단계와 동일하게 동작할 수 있다. 다만, 도 25(제5 실시예)의 경우 지원 정보 보고 요청을 SMF(1702) 및 AMF(1703)을 통하여 수행하지만(도 25의 2511 내지 2513), 도 27(제6 실시예)의 경우 UPF가 직접 RAN 노드에게 지원 정보 보고 요청을 보낸다(도 27의 2710)는 점에서 차이가 있다.
제7 실시예(Traffic Split at S-GW, direct report configuration and direct reporting)에 따른 내용은 아래와 같습니다.
도 28은 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제7 실시예)을 도시한 예시도이다.
게이트웨이(2810)는 RAN 노드(2820)에 직접 지원 보고 구성(또는 보고 요청)을 시작하고 RAN 노드(2820)로부터 직접 지원 보고를 받는다. RAN 노드(2820)에서 게이트웨이(2810)로의 지원 정보 구성 및 전달을 위해 게이트웨이(2810)와 RAN 노드(2820) 사이에 제어 PDU를 도입할 수 있다. 전술한 실시예 1(도 16, 17 참조)에서 제안된 RAN 노드(1640)와 UPF(1610) 사이의 제어 PDU를 정의하는 방법을 사용할 수 있다.
지원 정보 보고 절차를 시작하기 위해 게이트웨이(2810)는 관련 RAN 노드(2820)에 보고 구성(또는 보고 요청)을 전달하는 메시지를 전송한다. 게이트웨이(2810)로부터 보고 구성(또는 보고 요청)을 수신하면 RAN 노드(2820)는 수신된 보고 구성(또는 보고 요청)에 따라 지원 정보 보고를 시작한다. 보고 조건이 충족되면 RAN 노드(2820)는 지원 정보를 게이트웨이(2810)로 직접 보낸다.
도 29는 본 개시에 따른 RAN 노드로의 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제7 실시예)을 도시한 흐름도이다. 한편, 도 29에서는 S-GW(2902)에서 트래픽 분할(2930)이 수행되는 경우를 도시하고 있으나, 이는 일 예시에 불과하며, 트래픽 분할(2930)은 S-GW(2902)가 아닌 다른 종류에 게이트웨이에서도 수행될 수 있다.
S-GW(2902)가 트래픽 분할을 수행하는 본 실시예(제7 실시예)에서 S-GW(2902)는 보고 구성(또는 보고 요청) 메시지를 S1-U 인터페이스를 통해 eNB(2904, 2905)로 전송한다(2910). 또한, eNB(2904, 2905)는 요청된 지원 정보를 S-GW(2902)에 보고한다(2970). 본 실시예(제7 실시예)는 도 18, 19를 참조하여 전술한 제2 실시예에서 UPF(1701)를 S-GW(2902)로 대체한 것이다.
한편, 도 29의 2910 내지 2970 단계는 도 17의 1711 내지 1741 단계와 각각 동일하게 동작할 수 있다.
제8 실시예(Traffic Split at S-GW, report configuration via MME and direct reporting)에 따른 내용은 아래와 같습니다.
도 30은 본 개시에 따른 MME를 통한 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제8 실시예)을 도시한 예시도이다. 여기서, 게이트웨이(3010)는 MME(3020)를 통해 RAN(3030)에 대한 지원 보고 구성을 시작하고 RAN(3030)으로부터 직접 지원 보고를 받는다.
도 31은 본 개시에 따른 MME를 통한 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 RAN 노드의 지원 정보 직접보고 방법(제8 실시예)을 도시한 흐름도이다. 한편, 도 31에서는 S-GW(2902)에서 트래픽 분할(3130)이 수행되는 경우를 도시하고 있으나, 이는 일 예시에 불과하며, 트래픽 분할(3130)은 S-GW(2902)가 아닌 다른 종류에 게이트웨이에서도 수행될 수 있다.
상기 제8 실시예는 도 16, 17을 참조하여 전술한 제1 실시예에서 UPF를 S-GW(2902)로 대체하고, gNB를 eNB(2904, 2905)로 대체하고, AMF를 MME(2903)로 대체한 것이다. 또한, S-GW(2902)는 지원 정보 보고 요청을 SMF가 아닌 MME(2903)에게 한다. 따라서, 상기 제8 실시예에서 SMF는 지원 정보 보고 요청 절차에 포함되지 않는다
한편, 도 31의 3111, 3112, 3130 내지 3170 단계는 도 17의 1711 내지 1741 단계와 각각 동일하게 동작할 수 있다.
제9 실시예(Traffic Split at S-GW, report configuration via MME and reporting via MME)에 따른 내용은 아래와 같다.
도 32는 본 개시에 따른 MME를 통한 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 MME를 통한 지원 정보 보고 방법(제9 실시예)을 도시한 예시도이다. 여기서, 게이트웨이(3210)는 MME(3220)를 통해 RAN(3230)에 대한 지원 보고 구성(또는 보고 요청)을 시작하고 MME(3220)를 통해 RAN(3230)으로부터 지원 보고를 받는다.
도 33은 본 개시에 따른 MME를 통한 보고 요청, 게이트웨이에서의 트래픽 분할, 및 MME를 통한 지원 정보 보고 방법(제9 실시예)을 도시한 흐름도이다. 한편, 도 33에서는 S-GW(2902)에서 트래픽 분할(3330)이 수행되는 경우를 도시하고 있으나, 이는 일 예시에 불과하며, 트래픽 분할(3330)은 S-GW(2902)가 아닌 다른 종류에 게이트웨이에서도 수행될 수 있다.
상기 제9 실시예는 도 20, 21을 참조하여 전술한 제3 실시예에서 UPF는 S-GW(2902)로 대체하고, gNB는 eNB(2904, 2905)로 대체하고, AMF는 MME(2903)로 대체한 것이다. 또한, S-GW(2902)는 지원 정보 보고 요청을 SMF가 아닌 MME(2903)에게 한다. 따라서, 상기 제9 실시예에서 SMF는 지원 정보 보고 요청 절차를 수행하지 않는다.
한편, 도 33의 3311 내지 3380 단계는 도 17의 2110 내지 2190 단계와 각각 동일하게 동작할 수 있다.
본 개시에 따른 보고 요청 개체(report requesting entity)가 송신하는 보고 요청의 정보 요소(information elements of reporting configuration)는 아래와 같은 구성을 갖는다. 한편, 상기 보고 요청 개체는 도 15의 보고 요청 개체(1510)일 수 있으며, 도 16 내지 33에서 보고 요청을 수행하는 개체에 해당될 수 있다.
지원 정보 보고 요청(보고 요청 메시지)은 여러 RAN 노드에 전파될 수 있고, 지원 정보의 보고 또한 여러 RAN 노드에 전파될 수 있다. 예를 들어, 상기 지원 정보 보고 요청은 UPF에서 AMF로 RAN 노드로 전파될 수 있고, 지원 정보 보고는 RAN에서 AMF로 전파되고, 상기 AMF에서 UPF로 전파 될 수 있다(도 20 참조). 이러한 경우를 지원하기 위해 보고 요청 메시지는 아래에 개시된 정보 요소들 중 적어도 하나의 집합의 목록을 포함할 수 있고, 여기서 각각의 정보 요소 집합은 관련된 네트워크 노드에 적용되는 구성에 대응한다.
예를 들어, 전술한 제3 실시예(도 20, 도 21 참조)의 보고 요청은 아래와 같이 두 가지의 보고 구성(또는 보고 요청) 엔트리를 포함할 수 있다.
1) RAN을 위한 보고 요청 엔트리; RAN에서 AMF로 보고하기 위한 보고 트리거 조건, 보고의 목적지(예; AMF) 등을 포함한다.
2) AMF를 위한 보고 요청 엔트리; AMF에서 UPF로 보고하기 위한 보고 트리거 조건, 보고의 목적지(예; UPF) 등을 포함한다.
상기 보고 요청 엔트리는 아래와 같은 정보 요소(information element, IE)를 포함할 수 있다.
- 관련 네트워크 노드: 어떤 네트워크 노드가 제시된 IE 집합을 적용해야 하는지를 식별한다
- 보고 트리거 조건: 보고 노드가 보고를 보낼 시기를 지정한다. 이벤트 기반 보고 또는 주기적 보고를 구성할 수 있다.
- 보고 대상: 보고 노드가 트리거 된 보고서를 보내야 하는 네트워크 노드 ID를 나타낸다.
- 트래픽 흐름 식별 정보(traffic flow Identification Information): 보고 구성(또는 보고 요청)이 적용되는 트래픽 흐름을 식별한다. 특정 트래픽 흐름을 명시적으로 나타낼 수 있다. 명시적으로 특정 트래픽 흐름을 나타내지는 않지만 보고 구성(또는 보고 요청)이 분할 베어러로 간주되는 모든 트래픽 흐름에 적용되어야 함을 나타낼 수 있다. 한편, 일 예로 상기 트래픽 흐름 식별 정보는 다음과 같은 정보 요소를 더 포함할 수 있다: 1) UE ID (UE 식별자); 지원 정보 보고가 관련된 UE를 식별한다. 2)traffic flow ID (트래픽 흐름 식별자); UE ID로 식별되는 UE의 트래픽 흐름 식별자를 식별한다. 상기 트래픽 흐름 식별자는 베어러 식별자(bearer ID)가 될 수 있다. 3) 한편, 보고 요청은 상기 UE ID 및 traffic flow ID에 의해 공동으로 식별되는 트래픽 흐름에만 적용될 수 있다.
- 보고 내용(reported contents): 보고 메시지가 지원 정보 보고의 일부로 포함 되어야 하는 지원 정보의 요소를 명시한다. 이 IE(즉, 보고 내용)가 포함되지 않은 경우, 보고 메시지는 지원 정보 보고 절차의 일부로 측정/수집된 모든 지원 정보를 포함해야 한다.
- 최소 보고 주기(minimum reporting interval): 너무 빈번한 보고를 억제하기 위해 연속적인 지원 정보 보고의 최소 시간 간격을 지정한다. 하나의 보고 주기에서 둘 이상의 보고가 실행되면 최신 보고서만 보낼 수 있다.
- 지원 정보 처리(assistance information processing): 측정된 보고 트리거 정보 유형을 보고 평가 및 보고에 사용하기 전에 처리해야 하는 방법을 지정한다.
한편, 위 표 1의 IE 중 지원 정보 처리는 지원 정보를 어떻게 처리할지에 대한 방법을 나타낼 수 있다. 예컨대, 상기 지원 정보 처리에 의해 지수적 이동 평균법(EMA), 시간 윈도우 기반 이동 평균법(TWMA), 샘플 윈도우 기반 이동 평균법(SWMA) 등이 지정될 수 있다. 상기 방법들은 구체적으로 아래와 같다.
- 상기 지수적 이동 평균법(exponential moving average; EMA): 순간 측정 값
Figure pat00001
에 대해 시간 n 인 경우 평균값은
Figure pat00002
로 계산될 수 있다. 여기서
Figure pat00003
는 0 이상 1 미만의 값을 가질 수 있다. 일 예로, 상기
Figure pat00004
는 굉장히 작은 값으로 설정될 수 있으며, 일 예로 0.01일 수 있다.
- 시간 윈도우 기반 이동 평균법(time-window based moving average; TWMA)은 고정된 시간 창에서 측정된 최신 측정 값의 가변 개수의 샘플 평균을 취하여 수행된다.
- 샘플 윈도우 기반 이동 평균법(sample-window based moving average; SWMA)은 SWMA는 고정된 수의 최신 측정 값의 샘플 평균을 취하여 수행된다.
상기 상기 지수적 이동 평균법(EMA), 시간 윈도우 기반 이동 평균법(TWMA), 샘플 윈도우 기반 이동 평균법(SWMA)는 평균법이므로 여러 데이터를 해당하는 평균법을 사용하여 평균값을 계산할 수 있다.
한편, 상기 지원 정보 처리에 의해 아무것도 지정되지 않은 경우(Nothing)에는 보고 트리거 정보 요소의 순간 값이 사용됨을 나타낼 수 있다. 즉, 상기 Nothing은 위의 평균법을 사용하지 않는 경우로 지원정보 보고할 때의 순간값(instantaneous value)를 보고할 수 있다. 한편, 상기 평균법들에 의해 계산되는 평균값은 여러 순간값들의 평균값일 수 있다.
보고 트리거 조건이 이벤트 기반 트리거 보고인 경우, 보고 구성(또는 보고 요청) 엔트리는 아래와 같은 정보 요소(IE)를 포함할 수 있다.
- 보고 트리거 정보 타입(Report triggering information type); 지원 정보 집합 내의 요소들 중 하나를 나타낼 수 있다.
- 보고 트리거 이벤트(Report triggering event); 보고 개체(Report entity)가 보고를 제공할 시기에 대한 조건을 지정한다.
상기 보고 트리거 이벤트 필드는 하나 이상의 이벤트를 나타낸다. 적어도 하나의 이벤트 조건이 충족되면 보고 개체는 보고를 보낸다. 한편, 다음과 같은 이벤트를 정의할 수 있다. 예를 들어, 이전에 보고된 값이 현재값보다 큰 경우(이벤트 1), 이전에 보고된 값이 현재값보다 작은 경우(이벤트 2), 이전에 보고된 값이 현재값보다 크거나 작은 경우(이벤트 3), 현재값이 소정의 값보다 큰 경우(이벤트 4), 현재값이 소정의 값보다 작은 경우(이벤트 5) 등을 정의할 수 있다. 위의 이벤트에서 사용된 값은 보고 요청 개체(1510)에 의해 사전에 정의되거나 구성될 수 있다.
보고 트리거 조건이 주기적 보고인 경우, 보고 요청 엔트리는 정보 요소(IE)는 보고 개체(reporting entity)가 보고를 트리거 하는데 필요한 보고 주기, 보고 간격 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 개시에 따라 트래픽 분할 비율을 동적으로 결정하는 방법은 아래와 같다. 한편, 아래의 트래픽 분할 비율을 결정하는 것은 도 15의 트래픽 분할 개체(1540)에 의해 수행될 수 있으며, 도 16 내지 33에서 트래픽 분할을 수행하는 개체에 의해 수행될 수 있다.
트래픽 분할 개체(1540)는 하나의 트래픽 흐름(IP flow)을 여러 개의 하위 흐름(sub flow)으로 분할할 수 있다. 트래픽 분할을 위해 첫 번째로 각 경로의 트래픽 분할 비율을 결정한다. 상기 트래픽 분할 비율은 아래의 수학식 1을 이용하여 계산될 수 있으며, 하기 수학식 1에서
Figure pat00005
은 경로 i의 트래픽 분할 비율을 나타낼 수 있다.
Figure pat00006
본 개시에서는 트래픽 분할 비율 결정법으로서, TSR-SD(Traffic split ratio based on sum-differential performance) 및 TSR-SR(Traffic split ratio based on sum-ratio performance)와 같은 두 가지 방법을 제안한다.
상기 TSR-SD은
Figure pat00007
로 정의되는 차이 메트릭을 사용한다. 여기서
Figure pat00008
는 경로 i의 현재 성능 또는 특성이고,
Figure pat00009
은
Figure pat00010
의 목표 최대치이다. 관련 성능 메트릭에 엄격한 상한을 두고 가능한 한 값을 최소화하려는 경우 이런 유형의 알고리즘을 적용할 수 있다. 경로 i의 트래픽 분할 비율은 아래의 수학식 2를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure pat00011
상기 TSR-SR은
Figure pat00012
로 정의되는 비율 메트릭을 사용한다. 여기서
Figure pat00013
는 경로 i의 현재 성능 또는 특성이고
Figure pat00014
은
Figure pat00015
의 목표치이다. 관심 있는 성과 지표를 가능한 한 목표치에 가깝게 유지하고자 할 때 이런 유형의 알고리즘을 적용할 수 있다. 경로 i의 트래픽 분할 비율은 아래의 수학식 3를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure pat00016
다중 경로가 트래픽 흐름을 공통 트래픽 소스로부터 공유되므로 각 경로에 대한 수신 트래픽의 도착률은 독립적이지 않다. 예를 들어, 어떤 한 경로의 트래픽 흐름 양이 줄어들면, 적어도 다른 하나의 트래픽 흐름 양이 증가하게 된다. 비유적으로 설명하면, 우리는 이 상황을 각 경로가 플레이어로 작동하는 제로섬 게임으로 볼 수 있다. 한 선수가 높은 보수를 얻으면, 우리는 더 작은 보수를 얻는 적어도 한 명의 선수를 찾을 수 있다. 이러한 경우 여러 경로 사이의 트래픽 분할 비율을 결정할 때 가능한 한 가지 전략은 각 경로의 만족 수준을 측정 한 다음 덜 만족스러운 경로를 선호하는 조치를 취하는 것이다. 그런 다음 전략은 각 경로의 성능 변화에 지속적으로 대응하여 균형 잡힌 작동 지점을 찾는 것이다. 아래 제시된 알고리즘은 이 전략을 기반으로 한다.
상기 TSR-SD의 경우 각 경로의 대기열 크기를 최소화하면서 각 경로의 대기열 크기를 여러 경로에 분산시키는 알고리즘을 제공한다.
Figure pat00017
는 경로 i의 대기열 크기,
Figure pat00018
는 n 시간에 측정된 경로 i의 대기열 크기라고 하자. 그러면 n+1 시간에 계산되는 트래픽 분할 비율
Figure pat00019
은 아래의 수학식 4를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure pat00020
각 경로에 적용할 수 있는 2개의 파라미터
Figure pat00021
,
Figure pat00022
가 있다.
Figure pat00023
는
Figure pat00024
의 증가율 또는 감소율을 결정하고
Figure pat00025
는 의 기여도를 결정한다.
Figure pat00026
가
Figure pat00027
값에 가까워지면
Figure pat00028
값은 작아지고 이는
Figure pat00029
값을 작게 만든다. 작은
Figure pat00030
값은 트래픽 분할 개체(1540)가 n+1 시간에 n 시간에 비해 더 적은 양의 트래픽 흐름을 할당하도록 한다. 다른 조건이 고정되어 있다면 작은
Figure pat00031
값은 경로 i의 대기열 크기를 줄일 것 이다.
TSR-SD 성능을 위해 우리는 각 경로의 지연을 최소화하면서 다중 경로 사이의 각 경로의 지연의 균형을 맞추는 알고리즘을 제공한다.
Figure pat00032
는 경로 i의 최대 지연,
Figure pat00033
은 n 시간에 측정된 경로 i의 대기열 크기라고 하자. 그러면 n+1 시간의 트래픽 분할 비율
Figure pat00034
은 아래의 수학식 5를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure pat00035
Figure pat00036
가
Figure pat00037
값에 가까워지면,
Figure pat00038
값은 작아지고 이는
Figure pat00039
값을 작게 만든다. 작은
Figure pat00040
값은 트래픽 분할 개체(1540)가 n+1 시간에 n 시간에 비해 더 적은 양의 트래픽 흐름을 할당하도록 한다. 다른 조건이 고정되어 있다면 작은
Figure pat00041
값은 경로 i의 지연 시간을 줄일 것 이다.
TSR-SR 성능을 위해
Figure pat00042
와
Figure pat00043
의 편파를 최소화하면서 다중 경로 간 각 경로의 처리량의 균형을 맞추는 알고리즘을 제공한다.
Figure pat00044
는 경로 i의 목표 처리량,
Figure pat00045
은 n 시간에 측정된 경로 i의 처리량이라고 하자. 그러면 n+1 시간의 트래픽 분할 비율은 아래의 수학식 6, 7을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure pat00046
Figure pat00047
본 개시에 따른 패킷 라우팅(Packet Routing) 방법은 아래와 같다.
트래픽 분할 개체(Traffic split entity)는 모든 경로에 대한 트래픽 분할 비율을 결정한 후에 각 패킷에 사용할 경로를 결정할 수 있다. 이는 다중 경로를 갖는 Traffic split entity의 버퍼(buffer)에서 패킷의 라우팅과 동일할 수 있다. 한편, 상기 트래픽 분할 개체는 도 15의 트래픽 분할 개체(1540)일 수 있으며, 도 16 내지 33에서 트래픽 분할을 수행하는 개체에 해당될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 TSRL은 각 들어오는 패킷을 전송하기 위해 SN(sequence number)을 설정하며, 경로를 통한 각 패킷의 라우팅의 중요성은 패킷의 라우팅이 재정렬에 사용된 패킷의 SN를 결정한다는 점에 있다. 각 패킷에 대한 경로를 결정할 때 수신 개체(receiving entity)가 다중 경로로부터 수신한 패킷에 적용할 수 있는 재정렬 기능을 고려할 수 있다. 순서 재정렬이 수신 측에서 적용될 때, 트래픽 분할 개체(1540)에서 다중 경로를 통한 라우팅은 재정렬 실패를 최소화할 수 있다.
복수의 경로를 사용하는 경우 재정렬 실패를 줄이기 위한 라우팅 알고리즘을 다음과 같이 제안한다:
1) 전송 지연을 추정한다. 경로 i의 전송 지연(
Figure pat00048
)를 추정한다. 전송 지연은 트래픽 분할 개체에 의해 전송된 순간부터 경로 i에 해당하는 수신 측의 재정렬 개체(reordering entity)가 패킷을 수신하는 순간까지의 지속 시간으로 정의된다.
2) 추정된 전송 지연에 따라 아래의 식과 같이 순서를 정한다:
Figure pat00049
3) 다음의 방법으로 패킷 라우팅을 수행한다.
Figure pat00050
상기 M은 트래픽 분할 개체(1540)(traffic split entity)의 버퍼에 저장되어 있는 라우팅해야할 패킷의 개수이다. 여기서 버퍼에 있는 패킷은 0, 1, 2,.., M-1과 같이 순서대로 숫자가 매겨지고 0번 패킷이 HOL(head of line) 패킷이다.
상기 트래픽 분할 개체(1540)에서 버퍼링된 패킷의 수(M)는 설정 가능한 파라미터일 수 있다. 상기 M의 값이 클수록 트래픽 분할 비율 결정 알고리즘에서 결정된 바와 같이, 각 경로로 전송되는 트래픽 양의 비율이
Figure pat00051
에 가까워질 수 있지만, M 패킷을 수집할 때까지의 대기 시간(latency)이 길어질 수 있다. 트래픽 분할 개체(1540)에서 M개의 패킷이 축적될 때까지 대기함으로써 긴 지연을 겪는 경우를 처리하기 위해, 패킷의 대기 지연 시간이 임계값을 넘으면 상기 트래픽 분할 개체(1540)에서 라우팅을 시작하도록 설정할 수 있다. 상기 임계값은 미리 설정되거나, 네트워크 상태에 따라 유동적으로 변경될 수 있다.
도 34는 본 개시에 따른 무선 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 34를 참조하면, 상기 무선 통신 시스템은 TSRL TX(transmitting) 개체(3410)와 TSRL RX(receiving) 개체(3420)를 포함할 수 있다. 여기서 TSRL TX 개체(3410)는 TX 제어부(3430)와 송신기(3440)를 포함하고, 상기 TSRL RX 개체는 수신기(3450)와 RX 제어부(3460)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 송신기(3440), 수신기(3450)는 데이터를 송수신하는 송수신기(transceiver)일 수 있으며, 상기 TX 제어부(3430), RX 제어부(3460)는 제어기, 프로세서, CPU 중 적어도 하나의 조합으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 TSRL TX 개체(3410)는, DL(downlink)의 경우 코어 네트워크 개체(예; S-GW, UPF)일 수 있고, UL(uplink)의 경우 UE일 수 있다. 또한, 상기 TSRL RX 개체(3420)는, DL(downlink)의 경우 UE일 수 있고, UL(uplink)의 경우 코어 네트워크 개체일 수 있다.
일 예로, TX 제어부(3430)는 트래픽 분할 기능을 수행할 수 있고, RX 제어부(3460)는 상기 트래픽 분할에 의해 분할된 패킷들을 재정렬하는 기능을 수행할 수 있다.
도 35는 본 개시에 따른 무선 통신 시스템의 트래픽 데이터 송신 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 34 및 도 35를 참조하면, 도 35의 방법은 도 34의 TSRL TX 개체(3410)에 의해 수행될 수 있다. 다만, 동작 주체는 이에 한정되지 않는다.
TSRL TX 개체(3410)는 지원 정보 요청 메시지를 송신할 수 있다(3510).
TSRL TX 개체(3410)는 지원 정보를 수신할 수 있다(3520).
TSRL TX 개체(3410)는 트래픽 분할 기능을 수행하고, 데이터를 송신할 수 있다(3530).
도 36은 본 개시에 따른 무선 통신 시스템의 트래픽 데이터 중계 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
일 예로, 도 36의 방법은 기지국에 의해 수행될 수 있다. 다만, 동작 주체는 이에 한정되지 않으며, TSRL TX 개체와 TSRL RX 개체의 사이에서 중계 역할을 하는 어느 개체일 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 도 36의 방법 주체가 기지국인 경우를 가정하고 설명한다.
기지국은 TSRL TX 개체로부터 지원 정보 요청 메시지를 수신할 수 있다(3610).
기지국은 지원 정보를 생성할 수 있다(3620).
기지국은 상기 TSRL TX 개체에게 지원 정보를 송신할 수 있다(3630).
한편, 도 36에는 도시되어 있지 않으나, 상기 TSRL TX 개체가 상기 기지국으로 분할된 데이터를 송신하는 경우, 상기 분할된 데이터를 TSRL RX 개체에게 전달할 수 있다.
도 37은 본 개시에 따른 무선 통신 시스템의 트래픽 데이터 수신 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 34 및 도 37을 참조하면, 도 37의 방법은 도 34의 TSRL RX 개체(3420)에 의해 수행될 수 있다. 다만, 동작 주체는 이에 한정되지 않는다.
TSRL RX 개체(3420)는 분할 데이터를 수신할 수 있다(3710).
TSRL RX 개체(3420)는 수신한 분할 데이터를 재정렬할 수 있다(3720).
앞서 설명한 동작들은 해당 프로그램 코드를 저장한 메모리 장치를 통신 시스템의 TSRL TX 개체, 또는 TSRL RX 개체 내의 임의의 구성부에 구비함으로써 실현될 수 있다. 즉, TSRL TX 개체, 또는 TSRL RX 개체의 제어부는 메모리 장치 내에 저장된 프로그램 코드를 프로세서 혹은 CPU(Central Processing Unit)에 의해 읽어내어 실행함으로써 앞서 설명한 동작들을 실행할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 서버, 또는 단말 장치의 다양한 구성부들과, 모듈(module)등은 하드웨어(hardware) 회로, 일 예로 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal oxide semiconductor) 기반 논리 회로와, 펌웨어(firmware)와, 소프트웨어(software) 및/혹은 하드웨어와 펌웨어 및/혹은 머신 판독 가능 매체에 삽입된 소프트웨어의 조합과 같은 하드웨어 회로를 사용하여 동작될 수도 있다. 일 예로, 다양한 전기 구조 및 방법들은 트랜지스터(transistor)들과, 논리 게이트(logic gate)들과, 주문형 반도체와 같은 전기 회로들을 사용하여 실시될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 코어 네트워크 개체가 트래픽을 처리하는 방법에 있어서,
    지원 정보 요청 메시지를 적어도 하나의 기지국에게 송신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 기지국으로부터 지원 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신한 지원 정보를 기반으로 트래픽을 분할하는 단계; 및
    상기 분할된 트래픽을 통하여 데이터를 송신하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코어 네트워크 개체는 게이트웨이 또는 UPF(user plane function)임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 트래픽을 분할하는 단계는 코어 네트워크 개체의 TSRL(traffic split and reordering layer)을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지원 정보는 전송 지연 시간, 큐(queue) 사이즈, 및 전송량 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 트래픽을 분할하는 단계는 상기 수신한 지원 정보를 기반으로 상기 트래픽을 분할하는 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 송신되는 데이터는, 상기 트래픽 분할과 관련되는 SN(sequence number)를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 데이터를 송신하는 코어 네트워크 개체에 있어서,
    데이터를 송수신하는 송수신기; 및
    상기 송수신기를 제어하고, 지원 정보 요청 메시지를 적어도 하나의 기지국에게 송신하며, 상기 적어도 하나의 기지국으로부터 지원 정보를 수신하고, 상기 수신한 지원 정보를 기반으로 트래픽을 분할하며, 상기 분할된 트래픽을 통하여 데이터를 송신하는 제어기;
    를 포함하는 코어 네트워크 개체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코어 네트워크 개체는 게이트웨이 또는 UPF(user plane function)임을 특징으로 하는 코어 네트워크 개체.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어기는 코어 네트워크 개체의 TSRL(traffic split and reordering layer)을 이용하여 트래픽을 분할하는 것을 특징으로 하는 코어 네트워크 개체.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 지원 정보는 전송 지연 시간, 큐(queue) 사이즈, 및 전송량 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 네트워크 개체.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 수신한 지원 정보를 기반으로 상기 트래픽을 분할하는 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 코어 네트워크 개체.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 송신되는 데이터는, 상기 트래픽 분할과 관련되는 SN(sequence number)를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 네트워크 개체.
  13. 무선 네트워크 시스템에서 기지국이 트래픽 처리를 지원하는 방법에 있어서,
    코어 네트워크 개체로부터 지원 정보 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 수신한 지원 정보 요청 메시지에 기반하여 지원 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 지원 정보를 상기 코어 네트워크 개체에 송신하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 지원 정보에 기반하여 분할된 트래픽을 통하여 분할 데이터를 상기 코어 네트워크로부터 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 분할 데이터를 사용자 단말에게 송신하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 분할된 트래픽은 상기 코어 네트워크 개체의 TSRL(traffic split and reordering layer)에서 분할되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 분할 데이터는 상기 사용자 단말의 TSRL(traffic split and reordering layer)에서 재정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 무선 네트워크 시스템에서 트래픽 처리를 지원하는 기지국에 있어서,
    데이터를 송수신하는 송수신기; 및
    상기 송수신기를 제어하고, 코어 네트워크 개체로부터 지원 정보 요청 메시지를 수신하며, 상기 수신한 지원 정보 요청 메시지에 기반하여 지원 정보를 생성하고, 상기 생성된 지원 정보를 상기 코어 네트워크 개체에게 송신하는 제어기;
    를 포함하는 기지국.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 지원 정보에 기반하여 분할된 트래픽을 통하여 분할 데이터를 상기 코어 네트워크로부터 수신하고, 상기 수신한 분할 데이터를 사용자 단말에게 송신하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 분할된 트래픽은 상기 코어 네트워크 개체의 TSRL(traffic split and reordering layer)에서 분할되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 분할 데이터는 상기 사용자 단말의 TSRL(traffic split and reordering layer)에서 재정렬되는 것을 특징으로 하는 기지국.
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