KR20190049508A

KR20190049508A - 데이터 송수신장치 및 데이터 송수신장치의 동작 방법

Info

Publication number: KR20190049508A
Application number: KR1020180129107A
Authority: KR
Inventors: 이동진
Original assignee: 에스케이텔레콤 주식회사
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2019-05-09
Also published as: US11963044B2; CN111247777B; CN111247777A; US20210377807A1; KR102106778B1

Abstract

본 발명은, UPF 간 통신을 기반으로 하는 하나의 데이터 세션을 제어하는데 있어서, 데이터 세션 제어를 위한 시그널링을 줄여 데이터 세션 제어의 지연을 개선함으로써, 5G에서 지원하는 URLLC 서비스의 요구를 만족시키고 서비스 성능을 지원하는 효과를 도출하기 위한 기술을 제안한다.

Description

데이터 송수신장치 및 데이터 송수신장치의 동작 방법{DATA TRASMISSION APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은, 다수의 데이터 송수신장치(UPF) 간 통신 기반의 데이터 세션을 제어하는 기술에 관한 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) 등, 다양한 서비스 타입을 지원하고 있다.

특히, 5G에서는, 단말, 기지국(액세스), 코어 및 서버를 End to End로 지원하기 위한 네트워크 구조를 정의하고 있다.

구체적으로, 5G에서는, 기존 LTE(4G)와 달리, 제어 시그널링 기능의 영역(Control Plane) 및 데이터 송수신 기능의 영역(User Plane)을 구분한 네트워크 구조를 정의하고 있다.

이때, 5G에서 Control Plane의 제어노드는, 단말의 무선구간 액세스를 제어하는 AMF(Access and Mobility Function), 가입자 정보와 가입자 별 가입 서비스정보, 과금 등의 정책을 관리/제어하는 PCF(Policy Control Function), 단말 별로 데이터 서비스 이용을 위한 세션을 관리/제어하는 SMF(Session Management Function) 등으로 정의할 수 있다.

그리고, 5G에서 User Plane의 데이터노드는, SMF의 제어(연동)를 토대로 단말과의 세션을 통해 단말 및 데이터망(예: 인터넷) 상의 서버 간 데이터를 송수신하는 UPF(User Plane Function)로 정의할 수 있다.

5G의 UPF는, 상용화 및 URLLC 서비스 지원을 위해 초 경량화 및 가상화 구현 방향으로 연구 개발되고 있으며, 이로 인해 향후에는 UPF가 코어에서 분리되어 분산된 여러 장소(예; 액세스단)에 위치하게 될 것으로 예상된다.

그리고, UPF가 코어에서 분리되어 분산된 여러 장소(예; 액세스단)에 위치하게 될 경우, 각 UPF가 수행하는 기능이 분할되면서 UPF 간 통신(연동)을 기반으로 하는 다양한 서비스 시나리오가 등장/적용될 것으로 예상된다.

그 일환으로, 단말의 데이터 세션을, 각기 다른 기능이 분할/수행되는 다수의 UPF 간 통신을 기반으로 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)하는 서비스 시나리오가 가능할 것이다.

현재 5G 표준에서, 다수의 UPF 간 통신 기반의 데이터 세션을 제어하기 위해서는, SMF가 동일한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 다수의 UPF 각각으로 모두 제공하는 방식으로, 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 요청(또는 명령)하는 동일한 시그널링을 UPF 모두에 송신해야만 한다.

즉, 현재 5G 표준에 따르면, 다수의 UPF 간 통신 기반의 데이터 세션을 제어하기 위해, SMF 측에서의 시그널링이 하나의 데이터 세션에 관여하는 UPF 개수 만큼 많을 수 밖에 없다.

이처럼 하나의 데이터 세션을 제어하기 위한 시그널링이 많아지게 되면, 데이터 세션 제어에 지연이 발생할 수 밖에 없고, 결국 URLLC 서비스 품질을 떨어뜨리는 상황까지 발생할 수 있다.

하지만, 현재 5G에서는, SMF가 하나의 데이터 세션에 관여하는 다수의 UPF 모두에게 동일한 시그널링을 송신함으로 인해 발생되는, 데이터 세션 제어의 지연 상황을 개선하기 위한 방안이 제시되지 않고 있다.

이에 본 발명에서는, 기존에 SMF가 하나의 데이터 세션에 관여하는 다수의 UPF 모두에게 동일한 시그널링을 송신함으로 인해 발생되는, 데이터 세션 제어의 지연 상황을 개선하고자 한다.

본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 다수의 데이터 송수신장치(UPF) 간 통신 기반의 데이터 세션 제어에 있어서, 데이터 세션 제어를 위한 시그널링을 줄일 수 있는 새로운 방안을 실현하는데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터 송수신장치는, 제어 노드로부터 수신되는 데이터 세션과 관련된 요청에 따라, 특정 단말의 데이터 세션을 제어하는 세션제어부; 상기 요청 수신 시, 확인되는 상기 데이터 세션 제어와 관련된 마스터동작정보로 정의되는 특정 정보를 생성하는 정보생성부; 및 상기 데이터 세션으로 수신되는 데이터패킷에 상기 특정 정보를 삽입한 후 상기 마스터동작정보에서 인지되는 특정 슬레이브 데이터 송수신장치로 전달하여, 상기 특정 슬레이브 데이터 송수신장치가 상기 특정 정보를 토대로 상기 요청에 따른 상기 특정 단말의 데이터 세션 제어를 동일하게 수행하도록 하는 패킷전달부를 포함한다.

구체적으로, 상기 특정 정보는, 상기 데이터패킷의 특정 헤더에 포함될 수 있다.

구체적으로, 상기 특정 헤더는, 데이터 송수신장치 간 시그널링에 정의된 특정 인터페이스에 정의된 헤더일 수 있다.

구체적으로, 상기 패킷전달부는, 상기 데이터패킷의 헤더를 상기 특정 헤더로 수정하여 삽입하거나, 상기 데이터패킷의 헤더에 상기 특정 헤더를 추가로 삽입하여, 상기 특정 인터페이스를 통해 상기 데이터패킷을 상기 특정 슬레이브 데이터 송수신장치로 전달할 수 있다.

구체적으로, 상기 마스터동작정보는, 상기 요청에 따른 상기 데이터 세션의 데이터 세션 정보와, 상기 데이터 세션에 대한 End-to-End 정보, 패킷 식별 규칙(PDR: Packet Detection Rule), 포워딩 동작 룰(FAR:Forwarding Action Rule), QoS 룰(QER: QoS Enforcement Rule), 사용량 보고 룰(URR: Usage Reporting Rule) 중 적어도 하나를 포함하는 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 특정 슬레이브 데이터 송수신장치는, 상기 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서, 상기 데이터 송수신장치와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 데이터 송수신장치일 수 있다.

구체적으로, 상기 특정 헤더는, 상기 데이터 세션 정보와, 상기 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와, 상기 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 상기 특정 슬레이브 데이터 송수신장치와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 데이터 송수신장치에 대한 주소정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 데이터 송수신장치는, 각 데이터 송수신장치의 위치, 상호 연결성 및 성능(Capability)에 근거하여, 상호 연결되어 상기 특정 단말의 데이터 세션에 관여 가능한 데이터 송수신장치들의 조합 중 예측되는 서비스 지연(Latency 및 Throughput)이 가장 우수한 조합 내에서, 성능(Capability)이 가장 우수하거나 또는 상기 특정 단말의 액세스단에 가장 가까이 위치하는 데이터 송수신장치일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터 송수신장치는, 세션제어부; 및 타 데이터 송수신장치로부터 데이터패킷 수신 시, 상기 데이터패킷의 특정 정보를 확인하는 정보확인부를 포함하며; 상기 세션제어부는, 상기 특정 정보와 동일한 데이터 세션이 기 존재하지 않는 경우, 상기 특정 정보를 토대로 특정 단말의 데이터 세션을 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 특정 정보는, 상기 데이터패킷의 특정 헤더에 포함되는 정보일 수 있다.

구체적으로, 상기 데이터패킷은, 데이터 송수신장치 간 시그널링에 정의된 특정 인터페이스를 통해 수신되며, 상기 특정 헤더는, 상기 특정 인터페이스에서 정의된 헤더일 수 있다.

구체적으로, 상기 수신한 데이터패킷의 특정 헤더는, 상기 데이터 세션에 대한 데이터 세션 정보와, 상기 데이터 세션에 대한 End-to-End 정보, 패킷 식별 규칙(PDR: Packet Detection Rule), 식별에 따른 포워딩 동작 룰(FAR: Forwarding Action Rule), 식별에 따른 QoS 룰(QER: QoS Enforcement Rule), 식별에 따른 사용량 보고 룰(URR: Usage Reporting Rule) 중 적어도 하나를 포함하는 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와, 상기 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 상기 데이터 송수신장치와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 데이터 송수신장치에 대한 주소정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 세션제어부는, 제어 노드로부터 수신되는 데이터 세션과 관련된 요청에 따라 특정 단말의 데이터 세션을 제어하며, 상기 특정 헤더 내 정보와 관련된 데이터 세션이 기 존재하는 경우, 상기 특정 헤더 내 정보를 토대로 상기 기 존재하는 특정 단말의 데이터 세션을 제어하며, 상기 특정 헤더 내 정보와 관련된 데이터 세션이 기 존재하는 경우 확인되는 특정 헤더에는, 상기 데이터 세션 정보와 상기 서비스 요구사항 정보와 상기 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와 상기 주소정보 중, 상기 제어 노드로부터의 데이터 세션 관련 요청에 미 포함된 정보가 포함될 수 있다.

구체적으로, 상기 특정 헤더 내 정보를 토대로 상기 데이터 송수신장치와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 데이터 송수신장치가 있는지 확인하는 슬레이브확인부; 상기 슬레이브 데이터 송수신장치가 확인되는 경우, 상기 데이터패킷의 특정 헤더를 상기 슬레이브 데이터 송수신장치로 전달하기 위해 수정하는 정보생성부; 및 상기 특정 헤더가 수정된 데이터패킷을 상기 슬레이브 송수신장치로 전달하는 패킷전달부를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 패킷전달부는, 상기 슬레이브 데이터 송수신장치가 확인되지 않는 경우, 상기 수신한 데이터패킷을 데이터망으로 전달할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터 송수신장치의 동작 방법은, 수신되는 데이터 세션과 관련된 요청에 따라, 특정 단말의 데이터 세션을 제어하는 세션제어단계; 상기 요청 수신 시, 확인되는 상기 데이터 세션 제어와 관련된 마스터동작정보로 정의되는 특정 정보를 생성하는 정보생성단계; 및 상기 데이터 세션을 통해 수신되는 상기 특정 단말로부터의 데이터패킷에 상기 특정 정보를 삽입한 후 상기 마스터동작정보에서 인지되는 특정 슬레이브 데이터 송수신장치로 전달하는 패킷전달단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터 송수신장치의 동작 방법은, 타 데이터 송수신장치로부터 데이터패킷 수신 시, 상기 데이터패킷의 특정 정보를 확인하는 정보확인단계; 상기 특정 정보와 동일한 특정 단말의 데이터 세션이 기 존재하지 않은 경우, 상기 특정 정보를 토대로 상기 특정 단말의 데이터 세션을 제어하는 세션제어단계; 상기 특정 정보와 동일한 상기 특정 단말의 데이터 세션이 기 존재하거나 상기 세션제어단계에서 제어한 경우, 상기 특정 정보를 토대로 상기 데이터 송수신장치와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 데이터 송수신장치가 있는지 확인하는 슬레이브확인단계; 상기 슬레이브 데이터 송수신장치가 확인되는 경우, 상기 데이터패킷의 특정 헤더를 수정한 후, 상기 슬레이브 송수신장치로 전달하는 패킷전달단계를 포함한다.

구체적으로, 제어 노드로부터 수신되는 데이터 세션과 관련된 요청에 따라 특정 단말의 데이터 세션을 제어하는 단계를 더 포함하며; 상기 세션제어단계는, 상기 특정 정보와 관련된 데이터 세션이 기 존재하는 경우, 상기 특정 정보를 토대로 상기 기 존재하는 특정 단말의 데이터 세션을 제어하며, 상기 특정 정보와 관련된 데이터 세션이 존재하는 경우 확인되는 특정 정보는, 상기 데이터 세션 정보와, 상기 서비스 요구사항 정보와, 상기 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와, 상기 주소정보 중 상기 제어 노드로부터의 데이터 세션 관련 요청에 미 포함된 정보를 포함할 수 있다.

이에, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다수의 데이터 송수신장치(UPF) 간 통신 기반의 데이터 세션 제어에 있어서, 데이터 세션 제어를 위한 시그널링을 줄일 수 있는 새로운 방안(기술)을 실현할 수 있다.

이로 인해, 본 발명의 실시예들에 따르면, 데이터 세션 제어를 위한 시그널링을 줄여 데이터 세션 제어의 지연을 개선함으로써, 5G에서 지원하는 서비스 타입의 요구/성능을 효율적으로 지원하는 효과를 도출한다.

도 1은 데이터 세션을 제어하는 기존의 시그널링 환경을 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명에서 제안하는 새로운 방안에 따른 시그널링 환경을 보여주는 예시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 세션 제어 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 송수신장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명은, 단말에 대한 데이터 세션을 제어하는 기술과 관련된다.

특히, 본 발명은, 향후 도입된 5G 통신시스템을 고려한다.

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) 등, 다양한 서비스 타입을 지원하고 있다.

도 1은, 현재 5G 표준에 따라, 다수의 UPF 간 통신을 기반으로 하는 데이터 세션을 제어하는 시그널링 환경을 보여주고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, SMF는 단말1에 대한 데이터 세션 생성_Create 이벤트가 발생하거나 데이터 세션 수정_Modify 이벤트가 발생하면, 데이터 세션을 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)하기 위한 동일한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 단말1의 데이터 세션에 관여하는 UPF들 각각으로 모두 제공한다.

이처럼, SMF는 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 요청(또는 명령)하는 동일한 시그널링을, 단말1의 데이터 세션에 관여하는 UPF 모두에 송신하게 된다(점선).

예를 들어, 단말1의 데이터 세션에 관여하는 UPF들로서 UPF A, UPF B, UPF C를 가정한다면, SMF는 데이터 세션을 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)하기 위한 동일한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 UPF A, UPF B, UPF C 각각으로 모두 제공하는 방식으로, 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 요청(또는 명령)하는 동일한 시그널링을 UPF A, UPF B, UPF C 모두에 송신하는 것이다.

이렇게 되면, UPF A, UPF B, UPF C 각각은, 각기 SMF로부터 수신한 요청에 따라, 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 수행하게 된다.

그리고, 단말1 및 데이터망 내 서버 간의 데이터패킷이, UPF A, UPF B, UPF C를 경유하는 단말1의 데이터 세션을 통해 동일한 서비스 요구사항이 적용되어 송수신될 수 있다.

이와 같이 현재 5G 표준에 따르면, 다수의 UPF 간 통신 기반의 데이터 세션을 제어하기 위해, SMF 측에서의 시그널링이 하나의 데이터 세션에 관여하는 UPF 개수 만큼 많을 수 밖에 없다.

그리고, 이처럼 SMF 측에서의 시그널링이 많은 상황은, SMF 및 UPF 간에 시그널링에 정의된 N4 인터페이스의 속도가 그리 빠르지 않은 점, UPF가 코어로부터 분리/위치함에 따른 UPF 및 코어 내 SMF 간 물리적 거리 등으로 인해, 데이터 세션 제어에 있어서 상당한 지연을 야기시킨다.

더 나아가, 데이터 세션 제어의 지연은, 결국 URLLC 서비스 품질을 떨어뜨리는 상황까지 야기할 수 있다.

더욱이 향후에는, UPF의 초 경량화 및 가상화 구현 기술이 발전하면서 각 UPF가 수행하는 기능이 더욱 세분화/분할될 것으로 예상되며, 이 경우 하나의 데이터 세션에 관여하는 UPF들의 개수는 더욱 많아질 것으로 예상되므로, 현재 5G 표준에 따르면, UPF 간 통신 기반의 데이터 세션을 제어하기 위한 SMF 측에서의 시그널링은 향후 더욱 많은 개수로 증가하게 될 것이다.

이에, 현재 5G에서는, SMF가 하나의 데이터 세션에 관여하는 다수의 UPF 모두에게 동일한 시그널링을 송신함으로 인해 발생되는, 데이터 세션 제어의 지연 상황을 개선할 수 있는 방안이 필요할 것이다.

이에, 본 발명에서는, SMF가 하나의 데이터 세션에 관여하는 다수의 UPF 모두에게 동일한 시그널링을 송신함으로 인해 발생되는, 데이터 세션 제어의 지연 상황을 개선할 수 있는 새로운 방안(이하, UPF 간 통신 기반 데이터 세션 제어 기술)을 제안하고자 한다.

구체적으로, 본 발명에서는, 제안하는 UPF 간 통신 기반 데이터 세션 제어 기술을 실현하는 데이터 송수신장치를 제안하고자 한다.

도 2는, 본 발명에서 제안하는 UPF 간 통신 기반 데이터 세션 제어 기술에 따른 시그널링 환경을 보여주고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, SMF는 단말1에 대한 데이터 세션 생성_Create 이벤트가 발생하거나 데이터 세션 수정_Modify 이벤트가 발생하면, 단말1의 데이터 세션에 관여하는 UPF들 중 선택한 마스터 UPF 하나로만, 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 요청(또는 명령)하는 시그널링을 송신한다(점선).

도 2에서는, 단말1의 데이터 세션에 관여하는 UPF들로서 UPF A, UPF B, UPF C를 가정하고, UPF A가 마스터 UPF인 경우로 가정하여 설명하고 있다.

구체적으로, SMF는, 마스터 UPF인 UPF A로, 데이터 세션을 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)하기 위한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 제공하여, 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 요청(또는 명령)하는 시그널링(이하, 데이터 세션 관련 요청)을 송신할 수 있다.

UPF A는 SMF로부터 수신한 데이터 세션 관련 요청에 따라, 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 수행한다.

여기서, SMF는, UPF A로 하여금 자신이 마스터 UPF임을 인지하도록 할 필요가 있으며, UPF A로 하여금 자신이 마스터 UPF임을 인지하도록 할 수 있는 방식이라면 어떠한 방식이든 채택할 수 있다.

예를 들면, SMF는, UPF A로 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 요청(또는 명령)하는 데이터 세션 관련 요청 송신 시, 메시지 내 기 정의한 마스터 필드에 데이터 세션 정보, 서비스 요구사항 정보, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 삽입하여 제공함으로써, UPF A로 하여금 마스터 필드에서 해당 정보들이 확인되면 자신이 마스터 UPF임을 인지하도록 할 수 있다.

또는, SMF는, UPF A로 데이터 세션 관련 요청 송신 시, 메시지 내 기 정의한 마스터 필드에 마스터 UPF임을 인지하도록 하는 별도의 식별자를 삽입함으로써, UPF A로 하여금 마스터 필드에서 전술의 식별자가 확인되면 자신이 마스터 UPF임을 인지하도록 할 수 있다.

본 발명에서는, 마스터 필드에서 확인되는 데이터 세션 정보/서비스 요구사항 정보/마스터 및 슬레이브 연결관계 정보, 또는 마스터 UPF임을 인지하도록 하는 식별자 확인 시의 데이터 세션 정보/서비스 요구사항 정보/마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를, 후술에서 언급되는 마스터동작정보로 정의하겠다.

이하에서는, 설명의 편의 상, 단말1과의 데이터 세션을 생성_ Create하는 데이터 세션 제어 상황으로 가정하여 설명하겠다.

즉, UPF A는, SMF로부터 수신한 데이터 세션 관련 요청에 따라, 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 생성_Create을 수행하되, 마스터 필드를 기반으로 자신이 마스터 UPF임을 인지할 수 있다.

자신이 마스터 UPF임을 인지한 UPF A는, 이후 단말1의 데이터 세션으로 데이터패킷이 수신되면, 수신된 데이터패킷에 자신의 기능을 수행한다.

이때, 단말1의 데이터 세션으로 수신되는 데이터패킷은, 데이터 세션을 이용하는 데이터 서비스에서 처음 발생하는 데이터패킷으로서, 업링크 패킷일 수도 있고 다운링크 패킷일 수도 있다.

다만, 이하에서는 설명의 편의 상, 업링크 패킷인 경우로 가정하여 설명하겠다.

즉, 자신이 마스터 UPF임을 인지한 UPF A는, 이후 단말1의 데이터 세션을 통해 단말1로부터의 데이터패킷이 수신되면 자신의 기능을 수행한 후, SMF로부터 데이터 세션 관련 요청 수신 시 제공받은 데이터 세션 정보, 서비스 요구사항 정보, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보 중 적어도 하나를 데이터패킷에 변환/삽입하여, 마스터동작정보(마스터 및 슬레이브 연결관계 정보)에서 인지되는 다음 슬레이브 UPF(UPF B)로 전달한다.

이때, UPF A 및 UPF B 간 데이터패킷 전달은, UPF 간 시그널링에 정의된 특정 인터페이스 예컨대 N9 인터페이스를 통해 이루어진다.

이렇게 되면, UPF B는, SMF로부터 직접 시그널링(데이터 세션 관련 요청)을 수신하지 않았지만, UPF A로부터 수신되는 데이터패킷에 변환/삽입된 정보로부터 SMF의 시그널링을 수신한 경우와 같이 단말1의 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 얻을 수 있다.

이에, UPF B 역시, 데이터패킷에 변환/삽입된 정보(데이터 세션 정보, 서비스 요구사항 정보 등)를 토대로, SMF로부터 시그널링을 수신한 UPF A와 동일한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 생성_Create을 동일하게 수행할 수 있다.

아울러, UPF B는, 금번 제어(생성_Create)한 단말1의 데이터 세션을 통해 수신된 금번 데이터패킷에 자신의 기능을 수행한 후, UPF A에 의해 변환/삽입되어 있는 정보를 그대로 유지하거나 일부 수정한 후, 금번 데이터패킷을 마스터 및 슬레이브 연결관계에서 인지되는 다음 슬레이브 UPF(UPF C)로 전달한다.

이때, UPF B 및 UPF C 간 데이터패킷 전달 역시, UPF 간 시그널링에 정의된 특정 인터페이스 예컨대 N9 인터페이스를 통해 이루어진다.

UPF C는, SMF로부터 직접 시그널링(데이터 세션 관련 요청)을 수신하지 않았지만, UPF B를 거쳐 UPF A로부터 수신되는 데이터패킷에 변환/삽입된 정보로부터 SMF의 시그널링을 수신한 경우와 같이 단말1의 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 얻을 수 있다.

이에, UPF C 역시, 데이터패킷에 변환/삽입된 정보(데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보 등)를 토대로, SMF로부터 시그널링을 수신한 UPF A와 동일한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 생성_Create을 동일하게 수행할 수 있다.

그리고, 마스터 및 슬레이브 연결관계에서 다음 슬레이브 UPF가 없는 UPF C는, 금번 제어(생성_Create)한 단말1의 데이터 세션을 통해 수신된 금번 데이터패킷에 자신의 기능을 처리한 후, 외부 데이터망(DN)으로 전달하여 외부 인터넷 서버로 전송되도록 할 것이다.

이렇게 되면, UPF A, UPF B, UPF C 중 SMF로부터 직접 시그널링을 수신한 UPF는 UPF A 하나 이지만, UPF A, UPF B, UPF C 모두는 SMF로부터의 데이터 세션 관련 요청에 따른 동일한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 생성_Create을 동일하게 수행할 수 있다.

이에, 단말1 및 데이터망 내 서버 간의 데이터패킷은, UPF A, UPF B, UPF C를 경유하는 데이터 세션을 통해 동일한 서비스 요구사항(예: PDR, FAR, QER, URR 등)이 적용되어 송수신될 수 있다.

이상, 본 발명에서 제안하는 UPF 간 통신 기반 데이터 세션 제어 기술은, SMF가 다수의 UPF(예: A,B,C) 중 마스터 UPF 하나에만 시그널링을 송신하되, UPF 간 데이터패킷을 전달하는 통신(N9 인터페이스)을 통해 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)에 필요한 정보를 마스터 UPF->슬레이브 UPF->슬레이브 UPF...의 순서로 전달해주는 방식으로, 하나의 데이터 세션에 관여하는 각 UPF(예: A,B,C) 모두에게 SMF로부터의 동일한 시그널링이 수신된 것과 같은 상황이 되도록 한다.

한편, 본 발명에서 제안하는 UPF 간 통신 기반 데이터 세션 제어 기술은, SMF가 다수의 UPF(예: A,B,C) 모두에 각기 시그널링을 송신하되, 마스터 UPF 하나에는 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 모두 제공하고 슬레이브 UPF에는 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보 중 일부 만을 제공할 수도 있다.

이 경우, UPF 간 데이터패킷을 전달하는 통신(N9 인터페이스)을 통해 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)에 필요한 나머지 정보를 마스터 UPF->슬레이브 UPF->슬레이브 UPF...의 순서로 전달해주는 방식으로, 하나의 데이터 세션에 관여하는 각 UPF(예: A,B,C) 모두에게 SMF로부터의 동일한 시그널링이 수신된 것과 같은 상황이 되도록 할 수도 있다.

이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 송수신장치의 구성을 설명하겠다.

본 발명의 데이터 송수신장치는, 도 2에 도시된 UPF들 중 하나일 수 있다.

이하에서는 설명의 편의 상, 도 3에서는 마스터 UPF 관점에서 동작하는 데이터 송수신장치(100)를 설명하고, 도 4에서는 슬레이브 UPF 관점에서 동작하는 데이터 송수신장치(200)를 설명하겠다.

먼저, 도 3을 참조하여 본 발명의 데이터 송수신장치(이하, UPF)를 설명하면, 본 발명의 UPF(100)는, 세션제어부(110)와, 정보생성부(120)와, 패킷전달부(130)를 포함한다.

세션제어부(110)는, 제어 노드로부터 수신되는 데이터 세션과 관련된 요청에 따라, 특정 단말의 데이터 세션을 제어한다.

정보생성부(120)는, 상기 요청 수신 시, 확인되는 상기 데이터 세션 제어와 관련된 마스터동작정보로 정의되는 특정 정보를 생성한다.

이때, 특정 정보는, 데이터패킷의 특정 헤더에 포함되는 정보일 수 있다.

패킷전달부(130)는, 상기 데이터 세션으로 수신되는 상기 특정 단말로부터의 데이터패킷에 상기 특정 정보 즉 특정 헤더를 삽입한 후 상기 마스터동작정보에서 인지되는 특정 슬레이브 UPF로 전달하여, 상기 특정 슬레이브 UPF가 상기 특정 헤더를 토대로 상기 요청에 따른 상기 특정 단말의 데이터 세션 제어를 동일하게 수행할 수 있도록 하는 한다.

전술한 바 있듯이 도 3에 도시된 UPF(100)는, 마스터 UPF 관점에서 동작하는 UPF를 의미한다.

이하에서는, 설명의 편의 상, 도 2에 도시된 바와 같이 단말1에 대한 데이터 세션을 제어하는 상황을 언급하여 설명하도록 한다. 따라서, 전술의 특정 단말은, 단말1로 이해하면 된다.

SMF는, 다른 제어노드(예: NRF)로부터 주기적으로 N/W 망 정보(현재 N/W Topology)를 입수/파악하며, 이를 근거로 실시간 가용의 UPF 리스트, UPF 간 연결성, 각 UPF의 위치, 성능(Capability) 등을 인지할 수 있다.

이에, SMF는, 단말1에 대한 데이터 세션 생성_Create 이벤트가 발생하거나 데이터 세션 수정_Modify 이벤트가 발생하면, 각 UPF의 위치, 각 UPF의 상호 연결성 및 성능(Capability)에 근거하여, 상호 연결되어 단말1의 데이터 세션에 관여 가능한 UPF들의 조합을 선별하고, 선별한 조합 중 예측되는 서비스 지연(Latency 및 Throughput)이 가장 우수한 조합을 선별할 수 있다.

여기서, UPF의 성능(Capability)는, 예컨대 UPF의 로드상태(예: CPU, Memory, Storage), UPF의 Slide ID 정보, UPF의 ID, UPF의 주소, UPF와 연결된 인터페이스의 유형, 속도, 로드가 될 수 있다.

여기서, UPF와 연결된 인터페이스의 유형은, 물리적 종류(ex: 유선 → 광케이블/동케이블 등, 무선 → WiFi), 물리적 모듈(ex: 광 트랜시버, RJ45 트랜시버), 물리적 포트 위치(ex: 포트 1, 포트 2), 물리적/논리적 조합정보(ex: 10GbE 랜선 4개의 조합, active-standby / active-active redundancy 구조), 논리적 식별 정보 (ex: Eth1, wlan1, br1 등) 등이 포함될 수 있다.

여기서, UPF와 연결된 인터페이스의 속도는, 대역폭(ex: bandwidth 1Gb/s, 10Gb/s 등), 전송 속도(ex: throughput 10Mb/s, 1Gb/s 등), 처리 중인 전체 트래픽 속도(ex: 전체 PDU 세션 및 세션 내 전체 패킷 Flow), 처리 중인 세션 및 Flow 개수, 처리 중인 각 세션 및 Flow 별 속도(ex: 세션1=20Mb/s, 세션2=40Mb/s, Flow1=1Mb/s, Flow2=5Mb/s), 처리 중인 각 세션 및 Flow 별 사용량, 단방향 (unidirectional) 및 양방향 (bidirectional) 지연 값, 세션 및 Flow 별 단방향/양방향 지연 값, 세션 및 Flow 별 단방향 양방향의 데이터 사이즈 종류 (ex: 64, 512, 1500 바이트), 세션 및 Flow 별 트래픽 데이터 에러 종류 및 개수 중 일부 또는 전부를 기반할 수 있다.

이때, UPF와 연결된 인터페이스의 로드는, 인터페이스 처리와 관련된 UPF/SMF 내 자원 부하 상태 정보 (ex: CPU / Memory / Storage), 인터페이스 처리와 관련된 UPF 내 연결된 인터페이스 로드 상태 정보 (ex: N3, N6, N9 인터페이스), 인터페이스 처리와 관련된 SMF / UPF 내 연결된 인터페이스 로드 상태 정보 (ex: Nsmf 및 Nupf 인터페이스), 인터페이스 메시지 종류에 대한 이벤트 상태 정보 (ex: 세션 생성/수정/삭제 관련된 PDR, QER, FAR, URR) 중 일부 또는 전부를 기반할 수 있다.

도 2의 경우라면, SMF가, 단말1의 데이터 세션에 관여 가능한 UPF들의 조합들 중, 예측되는 서비스 지연(Latency 및 Throughput)이 가장 우수한 조합으로서 UPF A,B,C의 조합을 선별한 경우에 해당한다.

그리고, SMF는, 선별한 조합(UPF A,B,C) 내에서, 성능(Capability)이 가장 우수하거나 또는 단말1의 액세스단(10)에 가장 가까이 위치하는 UPF를 마스터 UPF로 선택하고, 마스터 UPF 및 나머지 슬레이브 UPF 간 연결관계(마스터 및 슬레이브 연결관계 정보)를 결정할 수 있다.

이에, 마스터 UPF는, PSA(PDU Session Anchor)를 동작하는 UPF가 될 수 있다.

그리고, 슬레이브 UPF는, Intermeidate-UPF, 또는 Branching Point-UPF가 될 수 있다.

도 2의 경우라면, SMF가, 선별한 조합 내 UPF A,B,C 중 UPF A를 마스터 UPF로 선택한 경우일 것이며, 설명하고 있는 UPF(100)는 UPF A에 해당된다.

세션제어부(110)는, 제어 노드 즉 SMF로부터 수신되는 데이터 세션과 관련된 요청에 따라, 특정 단말 즉 단말1의 데이터 세션을 제어한다.

일 실시예를 설명하면, SMF는, 단말1의 데이터 세션에 관여하는 UPF A,B,C 모두가 아닌 마스터 UPF인 UPF A로만, 데이터 세션을 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)하기 위한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보(예: PDR, FAR, QER, URR 등), 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 제공하여, 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 요청(또는 명령)하는 시그널링(이하, 데이터 세션 관련 요청)을 송신한다.

마스터 UPF로 선택된 UPF(100, UPF A)의 세션제어부(110)는, SMF로부터의 시그널링 즉 단말1에 대한 데이터 세션 관련 요청을 수신하게 된다.

이에, 세션제어부(110)는, 데이터 세션 관련 요청에 따라, 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 수행한다.

이하에서는, 설명의 편의 상, 단말1에 대한 데이터 세션 생성_Create 이벤트가 발생된 경우로 가정하여, 단말1과의 데이터 세션을 생성_ Create하는 데이터 세션 제어 상황으로 가정하여 설명하겠다.

즉, 세션제어부(110)는, 데이터 세션 관련 요청에 따라, 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 생성_Create를 수행하게 되며, 이에 따른 단말1의 데이터 세션은 UPF(100, UPF A) 내 데이터 세션 Table에 업데이트/관리될 것이다.

정보생성부(120)는, 상기 요청 즉 SMF로부터의 시그널링(데이터 세션 관련 요청) 수신 시, 데이터 세션 제어(예: 생성_Create)와 관련된 마스터동작정보를 확인하고, 마스터동작정보로 정의되는 특정 헤더를 생성한다.

구체적으로, SMF는, UPF(100, UPF A)로 하여금 자신이 마스터 UPF임을 인지하도록 할 필요가 있다.

이를 위해, SMF는, UPF(100, UPF A)로 데이터 세션 관련 요청 송 시, 메시지 내 기 정의한 마스터 필드에 데이터 세션 정보, 서비스 요구사항 정보, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 삽입하여 제공함으로써, UPF(100, UPF A)로 하여금 마스터 필드에서 해당 정보들이 확인되면 자신이 마스터 UPF임을 인지하도록 할 수 있다.

또는, SMF는, UPF(100, UPF A)로 데이터 세션 관련 요청 송신 시, 메시지 내 기 정의한 마스터 필드에 마스터 UPF임을 인지하도록 하는 별도의 식별자를 삽입함으로써, UPF A로 하여금 마스터 필드에서 전술의 식별자가 확인되면 자신이 마스터 UPF임을 인지하도록 할 수 있다.

정보생성부(120)는, SMF로부터의 데이터 세션 관련 요청 수신 시, 마스터 필드에서 확인되는 데이터 세션 정보/서비스 요구사항 정보/마스터 및 슬레이브 연결관계 정보, 또는 마스터 UPF임을 인지하도록 하는 식별자 확인 시의 데이터 세션 정보/서비스 요구사항 정보/마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를, 데이터 세션 제어(예: 생성_Create)와 관련된 마스터동작정보로서 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 UPF(100, UPF A)는, SMF로부터의 데이터 세션 관련 요청 수신 시 마스터동작정보가 확인되면, 자신이 마스터 UPF임을 인지할 수 있다.

여기서, 구체적으로 마스터동작정보는, 금번 데이터 세션 관련 요청에 따른 데이터 세션의 데이터 세션 정보와, End-to-End 정보, 패킷 식별 규칙(PDR: Packet Detection Rule), 포워딩 동작 룰(FAR:Forwarding Action Rule), QoS 룰(QER: QoS Enforcement Rule), 사용량 보고 룰(URR: Usage Reporting Rule) 중 적어도 하나를 포함하는 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 포함할 수 있다.

정보생성부(120)는, SMF로부터의 데이터 세션 관련 요청 수신 시 마스터동작정보가 확인되면, 마스터동작정보 즉 데이터 세션 정보, 서비스 요구사항 정보, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보로 정의되는 특정 헤더를 생성할 수 있다.

여기서, 특정 헤더는, UPF 간 시그널링에 정의된 특정 인터페이스 즉 N9 인터페이스에 정의된 헤더(예: N9 헤더, 또는 5G UP 헤더)일 수 있다.

여기서, 5G UP 헤더는, VXLAN, GTPU, GRE 등 다양한 프로토콜 헤더일 수 있다.

그리고, 특정 헤더에 포함되는 정보로는, 데이터 세션 정보와, 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 전술의 특정 슬레이브 UPF와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 UPF에 대한 주소정보(Next-Hop 주소정보) 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.

여기서, 특정 슬레이브 UPF는, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서, UPF(100, UPF A)와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 UPF 즉 UPF B를 의미한다.

따라서, UPF(100, UPF A)의 정보생성부(120)가 생성하는 특정 헤더에 포함되는 Next-Hop 주소정보는, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 UPF B와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 UPF 즉 UPF C의 주소정보를 의미한다.

패킷전달부(130)는, 단말1에 대하여 생성_Create한 데이터 세션으로 수신되는 데이터패킷에, 앞서 생성한 특정 헤더(이하, 5G UP 헤더)를 삽입한 후 특정 슬레이브 UPF 즉 UPF B로 전달한다.

이때, 단말1의 데이터 세션으로 수신되는 데이터패킷은, 단말1과의 데이터 세션을 생성_ Create하는 데이터 세션 제어 상황을 가정할 때, 데이터 세션을 이용하는 데이터 서비스에서 처음 발생하는 데이터패킷으로서, 업링크 패킷일 수도 있고 다운링크 패킷일 수도 있다.

즉, 자신이 마스터 UPF임을 인지한 UPF(100, UPF A)의 패킷전달부(130)는, 단말1의 데이터 세션으로 수신되는 단말1로부터의 데이터패킷에 대해 UPF(100, UPF A)의 기능이 수행된 후, 데이터패킷에 앞서 생성한 5G UP 헤더를 삽입하여, 마스터동작정보 내 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 인지되는 다음 슬레이브 UPF인 UPF B로 전달하는 것이다.

여기서, 패킷전달부(130)는, 데이터패킷의 인캡슐레이션(Encapsulation) 헤더 즉 IP헤더, UDP헤더, GTP헤더 및 VxLAN헤더 중 어느 하나를 전술의 특정 헤더 즉 5G UP 헤더로 수정하는 방식으로, 데이터패킷에 5G UP 헤더를 삽입할 수 있다.

또는, 패킷전달부(130)는, 데이터패킷의 헤더에 전술의 특정 헤더 즉 5G UP 헤더를 추가로 삽입하는 방식으로, 데이터패킷에 5G UP 헤더를 삽입할 수 있다.

그리고, 패킷전달부(130)는, UPF 간 시그널링에 정의된 특정 인터페이스 즉N9 인터페이스를 통해, 단말1의 데이터패킷을 UPF B로 전달한다.

슬레이브 UPF인 UPF B는, SMF로부터 직접 시그널링(데이터 세션 관련 요청)을 수신하지 않았지만, UPF A로부터 수신되는 데이터패킷에 삽입된 5G UP 헤더 내 정보로부터 SMF의 시그널링을 수신한 경우와 같이 단말1의 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 얻을 수 있다.

이하에서는, 도 4를 참조하여 슬레이브 UPF 관점에서 동작하는 본 발명의 데이터 송수신장치(이하, UPF)를 설명하겠다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 UPF(200)는, 세션제어부(210)와, 정보확인부(220)를 포함한다.

정보확인부(220)는, 타 데이터 송수신장치로부터 데이터패킷 수신 시, 상기 데이터패킷의 특정 정보를 확인한다.

즉, 타 데이터 송수신장치로부터 데이터패킷 수신 시, 데이터패킷의 특정 헤더를 확인할 수 있다.

세션제어부(210)는, 정보확인부(220)에서 확인한 특정 헤더 내 정보와 동일한 데이터 세션이 기 존재하지 않는 경우, 상기 특정 헤더 내 정보를 토대로 특정 단말의 데이터 세션을 제어한다.

전술한 바 있듯이 도 4에 도시된 UPF(200)는, 슬레이브 UPF 관점에서 동작하는 UPF를 의미한다.

정보확인부(220)는, 타 데이터 송수신장치, 예컨대 마스터 UPF 또는 다른 슬레이브 UPF로부터 데이터패킷 수신 시, 데이터패킷의 특정 헤더를 확인한다.

즉, 정보확인부(220)는, N9 인터페이스를 통해서 마스터 UPF 또는 다른 슬레이브 UPF로부터 데이터패킷이 수신되면, 수신된 데이터패킷의 5G UP 헤더를 확인하는 것이다.

데이터패킷의 5G UP 헤더가 확인된다면, 해당 5G UP 헤더에는, 데이터 세션 정보와, End-to-End 정보, 패킷 식별 규칙(PDR: Packet Detection Rule), 포워딩 동작 룰(FAR: Forwarding Action Rule), QoS 룰(QER: QoS Enforcement Rule), 사용량 보고 룰(URR: Usage Reporting Rule) 중 적어도 하나를 포함하는 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와, Next-Hop 주소정보 중 적어도 하나가 포함되어 있을 것이다.

이하에서는 설명의 편의 상, SMF로부터 마스터 UPF A로 단말1의 데이터 세션 생성_ Create을 위한 시그널링(데이터 세션 관련 요청)이 송신된 경우로 가정하고, 전술의 5G UP 헤더는 UPF A에서 전술의 데이터 세션 관련 요청에 따라 단말1의 데이터 세션 생성_ Create을 수행하면서 정의/생성한 5G UP 헤더로 가정하여 설명하겠다.

세션제어부(210)는, UPF(200)에서 데이터 세션 제어를 담당하므로, 제어 노드 즉 SMF로부터 수신되는 데이터 세션과 관련된 요청에 따라 특정 단말의 데이터 세션을 제어할 수 있다.

더 나아가 본 발명에서 세션제어부(210)는, 특정 헤더 즉 5G UP 헤더 내 정보와 동일한 데이터 세션이 기 존재하지 않는 경우, 금번 5G UP 헤더 내 정보를 토대로 특정 단말의 데이터 세션을 제어(예: 단말1의 데이터 세션 생성_ Create)한다.

구체적으로 설명하면, 세션제어부(210)는, 금번 데이터패킷에서 확인한 5G UP 헤더 내 정보와 동일한 데이터 세션이, UPF(200)에서 관리하는 데이터 세션 Table에 존재하는지 확인한다.

세션제어부(210)는, 5G UP 헤더 내 정보와 동일한 데이터 세션이 데이터 세션 Table에 존재하지 않는 경우, 금번 5G UP 헤더 내 정보를 토대로 특정 단말의 데이터 세션을 제어(예: 단말1의 데이터 세션 생성_ Create)하게 된다.

예컨대, 금번 5G UP 헤더가 UPF A에서 단말1의 데이터 세션 생성_ Create을 수행하면서 SMF의 시그널링(데이터 세션 관련 요청)에 근거하여 정의/생성된 경우로 가정하면, 세션제어부(210)는, 5G UP 헤더 내 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 생성_Create를 수행할 수 있고, 이에 따른 단말1의 데이터 세션은, UPF(200) 내 데이터 세션 Table에 업데이트/관리될 것이다.

이와 같이, 본 발명의 UPF(200)는, SMF로부터 직접 시그널링(데이터 세션 관련 요청)을 수신하지 않았지만, 마스터 UPF 또는 다른 슬레이브 UPF로부터 수신되는 데이터패킷에 삽입된 5G UP 헤더 내 정보로부터 SMF의 시그널링을 수신한 경우와 같이 단말1의 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 얻고, 마스터 UPF와 동일한 데이터 세션 제어(단말1의 데이터 세션 생성 Create)을 수행할 수 있다.

한편, 다른 실시예에 따르면, SMF가 다수의 UPF(예: A,B,C) 모두에 각기 시그널링을 송신하되, 마스터 UPF 하나에는 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 모두 제공하고 슬레이브 UPF에는 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보 중 일부(예: 데이터 세션 정보) 만을 제공할 수도 있다.

이 경우, 본 발명의 UPF(200)는, SMF로부터 시그널링(데이터 세션 관련 요청)을 수신하되 이를 통해 데이터 세션 제어를 위한 일부 정보(또는 최소한의 정보) 만을 수신하고, 마스터 UPF 또는 다른 슬레이브 UPF로부터 수신되는 데이터패킷에 삽입된 5G UP 헤더 내 정보로부터 데이터 세션 제어를 위한 나머지 정보를 얻어, 마스터 UPF와 동일한 데이터 세션 제어(단말1의 데이터 세션 생성 Create)을 수행할 수 있다.

이러한 실시예를 설명하면, 세션제어부(210)는, 금번 데이터패킷에서 확인한 5G UP 헤더 내 정보와 동일한 데이터 세션이 UPF(200)에서 관리하는 데이터 세션 Table에 존재하지 않는 경우, 5G UP 헤더 내 정보와 관련된 데이터 세션이 기 존재하는지 확인할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 세션제어부(210)는, 데이터패킷에서 확인한 5G UP 헤더 내 정보와 데이터 세션 정보는 동일하고 서비스 요구사항 정보가 상이한 데이터 세션이, UPF(200)에서 관리하는 데이터 세션 Table에 존재하는지 확인할 수 있다.

예를 들어, 세션제어부(210)는, SMF으로터 수신되는 시그널링(데이터 세션 관련 요청)에 따른 데이터 세션 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 생성_ Create을 수행하고, 이에 UPF(200)에서 관리하는 데이터 세션 Table에 단말1의 데이터 세션을 업데이트할 수 있다.

이 경우, 세션제어부(210)는, 단말1의 데이터패킷에서 확인한 5G UP 헤더 내 정보와 데이터 세션 정보는 동일하고 서비스 요구사항 정보가 상이한 단말1의 데이터 세션이, UPF(200)에서 관리하는 데이터 세션 Table에 존재할 것이고, 이를 5G UP 헤더 내 정보와 관련된 데이터 세션으로 확인할 수 있다.

이때, 금번 5G UP 헤더가 UPF A에서 단말1의 데이터 세션 생성_ Create을 수행하면서 SMF의 시그널링(데이터 세션 관련 요청)에 근거하여 정의/생성된 경우로 가정하면, 5G UP 헤더에는, 데이터 세션 정보/서비스 요구사항 정보/마스터 및 슬레이브 연결관계 정보/주소정보(Next-Hop 주소정보) 중, SMF로부터 UPF(200)로 수신된 데이터 세션 관련 요청(시그널링)에 미 포함된 정보가 포함될 것이다.

전술과 같이, SMF가 슬레이브 UPF에는 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보 중 일부 예컨대 데이터 세션 정보 만을 제공하는 경우로 가정하면, 5G UP 헤더에는, 서비스 요구사항 정보/마스터 및 슬레이브 연결관계 정보/주소정보(Next-Hop 주소정보)가 포함될 수 있다.

세션제어부(210)는, 단말1의 데이터패킷에서 확인한 5G UP 헤더 내 정보와 관련된 데이터 세션이 기 존재하는 경우, 5G UP 헤더 내 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 생성_Create을 수행할 수 있고, 이에 따른 단말1의 데이터 세션은, UPF(200) 내 데이터 세션 Table에 업데이트/관리될 것이다.

더 나아가, 본 발명의 UPF(200)는, 슬레이브확인부(230)와, 정보생성부(240)와, 패킷전달부(250)을 더 포함할 수 있다.

슬레이브확인부(230)는, 금번 특정 헤더 즉 5G UP 헤더 내 정보를 토대로 UPF(200)와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 UPF가 있는지 확인한다.

예를 들어, 슬레이브확인부(230)는, 5G UP 헤더 내 Next-Hop 주소정보가 포함되어 있는 경우, Next-Hop 주소정보에 따른 UPF를 UPF(200)와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 UPF로 확인한다.

또는, 슬레이브확인부(230)는, 5G UP 헤더 내 Next-Hop 주소정보가 포함되지 않고 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보가 포함되어 있는 경우, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 UPF(200)와의 직접 연결이 인지되는 다음 슬레이브 UPF를 확인할 수 있다.

물론, UPF(200)가 단말1의 데이터 세션에 관여하는 UPF들 중 마지막 슬레이브 UPF인 경우라면, 슬레이브확인부(230)는, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 UPF(200)와의 직접 연결이 인지되는 다음 슬레이브 UPF가 존재하지 않는 것으로 확인할 것이다.

이하에서는, 설명의 편의 상, 다음 슬레이브 UPF가 존재/확인된 경우 UPF(200)는 도 2의 UPF B에 해당하고 다음 슬레이브 UPF는 UPF C에 해당하는 것으로 가정하고, 다음 슬레이브 UPF가 존재하지 않는 경우 UPF(200)는 도 2의 UPF C에 해당하는 것으로 가정하여 설명하겠다.

정보생성부(240)는, 슬레이브확인부(230)에서 슬레이브 UPF가 확인되는 경우, 금번 수신한 데이터패킷의 5G UP 헤더를 슬레이브 UPF로 전달하기 위해 수정한다.

예를 들어, UPF(200, UPF B)의 정보생성부(240)는, 5G UP 헤더에 Next-Hop 주소정보가 포함된 경우, 5G UP 헤더 내 Next-Hop 주소정보를 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 다음 슬레이브 UPF인 UPF C와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 UPF의 주소정보로 수정한다.

한편, UPF(200, UPF B)의 정보생성부(240)는, 5G UP 헤더에 Next-Hop 주소정보가 포함되지 않고 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보만 포함된 경우, 5G UP 헤더를 수정하지 않아도 무방할 것이다.

패킷전달부(250)는, 정보생성부(240)에서 5G UP 헤더가 수정된 데이터패킷 또는 정보생성부(240)에서 5G UP 헤더를 수정하지 않은 데이터패킷을, 슬레이브확인부(230)에서 확인된 다음 슬레이브 UPF 즉 UPF C로 전달한다.

즉, UPF(200, UPF B)의 패킷전달부(250)는, 단말1의 데이터 세션(단말->UPF A)을 통해 수신되는 데이터패킷에 대해 UPF(200, UPF B)의 기능이 수행된 후, 데이터패킷 내 5G UP 헤더가 필요 시 수정되면, 마스터동작정보 내 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 인지되는 다음 슬레이브 UPF(UPF C)로 전달하는 것이다.

한편, 패킷전달부(250)는, 슬레이브확인부(230)에서 다음 슬레이브 UPF가 확인되지 않는 경우 즉 UPF(200, UPF C)가 단말1의 데이터 세션에 관여하는 마지막 슬레이브 UPF인 경우, 데이터패킷을 데이터망으로 전달하면 된다.

즉, 자신이 마지막 슬레이브 UPF의 존재를 확인한 UPF(200, UPF C)의 패킷전달부(250)는, 단말1의 데이터 세션(단말->UPF A->UPF B)을 통해 수신한 데이터패킷에 대해 UPF(200, UPF C)의 기능이 수행되면, 데이터망으로 전달하는 것이다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따르면, SMF가 다수의 UPF(예: A,B,C) 중 마스터 UPF 하나에만 시그널링을 송신하되, UPF 간 데이터패킷을 전달하는 통신(N9 인터페이스)을 통해 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)에 필요한 정보를 마스터 UPF->슬레이브 UPF->슬레이브 UPF...의 순서로 전달해주는 방식으로, 하나의 데이터 세션에 관여하는 각 UPF(예: A,B,C) 모두에게 SMF로부터의 동일한 시그널링이 수신된 것과 같은 상황이 되도록 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, SMF가 다수의 UPF(예: A,B,C) 모두에 각기 시그널링을 송신하되, 마스터 UPF 하나에는 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 모두 제공하고 슬레이브 UPF에는 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보 중 일부 만을 제공할 수도 있다.

이 경우, 본 발명에서는, UPF 간 데이터패킷을 전달하는 통신(N9 인터페이스)을 통해 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)에 필요한 나머지 정보를 마스터 UPF->슬레이브 UPF->슬레이브 UPF...의 순서로 전달해주는 방식으로, 하나의 데이터 세션에 관여하는 각 UPF(예: A,B,C) 모두에게 SMF로부터의 동일한 시그널링이 수신된 것과 같은 상황이 되도록 할 수도 있다.

이에, 본 발명에 따르면, UPF 간 통신 기반의 데이터 세션을 제어하는데 있어서, 데이터 세션 제어를 위한 시그널링을 현저히 줄일 수 있고 더불어 하나의 데이터 세션에 관여하는 UPF 모두에서 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 동일하게 수행하기까지의 지연을 현저하게 개선할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 5G에서 지원하는 서비스 타입의 요구/성능을 효율적으로 지원하는 효과를 기대할 수 있다.

이하에서는, 도 5를 참조하여, 본 발명의 UPF 간 통신 기반 데이터 세션 제어 기술에 따른 데이터 세션 제어 과정의 일 실시예를 설명하겠다.

SMF는, 다른 제어노드(예: NRF)로부터 주기적으로 N/W 망 정보(현재 N/W Topology)를 입수/파악하며, 이를 근거로 실시간 가용의 UPF 리스트, UPF 간 연결성, 각 UPF의 위치, 성능(Capability) 등을 인지할 수 있다(S10).

이에, SMF는, 단말1에 대한 데이터 세션 생성_Create 이벤트가 발생하거나 데이터 세션 수정_Modify 이벤트가 발생하면(S20), 단말1의 데이터 세션에 관여하는 마스터 및 슬레이브 UPF를 결정한다(S30).

예를 들면, SMF는, 각 UPF의 위치, 각 UPF의 상호 연결성 및 성능(Capability)에 근거하여, 상호 연결되어 단말1의 데이터 세션에 관여 가능한 UPF들의 조합을 선별하고, 선별한 조합 중 예측되는 서비스 지연(Latency 및 Throughput)이 가장 우수한 조합을 선별할 수 있다.

도 5에서는 SMF가, 단말1의 데이터 세션에 관여 가능한 UPF들의 조합들 중, 예측되는 서비스 지연(Latency 및 Throughput)이 가장 우수한 조합으로서 UPF A,B,C의 조합을 선별한 경우일 것이다.

그리고, SMF는, 선별한 조합(UPF A,B,C) 내에서, 성능(Capability)이 가장 우수하거나 또는 단말1의 액세스단(10)에 가장 가까이 위치하는 UPF를 마스터 UPF로 선택하고, 마스터 UPF 및 나머지 슬레이브 UPF 간 연결관계(마스터 및 슬레이브 연결관계 정보)를 결정하고, 나머지 슬레이브 UPF 간 연결관계(마스터 및 슬레이브 연결관계 정보)를 결정할 수 있다(S30).

도 5의 경우라면, SMF가, 선별한 조합 내 UPF A,B,C 중 UPF A를 마스터 UPF로 선택한 경우일 것이며, UPF A->UPF B->UPF C의 연결관계(마스터 및 슬레이브 연결관계 정보)를 결정한 경우로 이해하면 된다.

SMF는, 마스터 UPF인 UPF A로, 데이터 세션을 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)하기 위한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 제공하여, 데이터 세션 제어(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)를 요청(또는 명령)하는 시그널링(이하, 데이터 세션 관련 요청)을 송신한다(S40).

이때, SMF는, 데이터 세션 관련 요청 송신 시, 메시지 내 기 정의한 마스터 필드에 데이터 세션 정보, 서비스 요구사항 정보, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 삽입하여 제공하거나, 마스터 필드에 별도의 식별자를 삽입함으로써, UPF A로 하여금 데이터 세션 정보/서비스 요구사항 정보/마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 마스터동작정보로 인지하도록 하고 자신이 마스터 UPF임을 인지하도록 할 수 있다(S40).

이렇게 되면, UPF A는 SMF로부터 수신한 데이터 세션 관련 요청에 따라, 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션을 생성_Create하는 제어를 수행한다(S50).

그리고, UPF A는 마스터 필드를 기반으로 자신이 마스터 UPF임을 인지 및 마스터동작정보 수신을 확인하고, 마스터동작정보로 정의되는 특정 헤더 즉 5G UP 헤더를 생성한다(S60).

이에, UPF A는 데이터 세션 관련 요청에 대한 Ack 및 마스터로서 동작 가능함을 SMF에 회신할 수 있다(S65).

UPF A는, 이후 단말1의 데이터 세션을 통해 데이터패킷이 수신되면(S70) 자신의 기능을 수행한 후, 금번 데이터 세션에 대하여 기 생성한 특정 헤더 즉 5G UP 헤더를 데이터패킷에 삽입하여(S80), 마스터동작정보(마스터 및 슬레이브 연결관계 정보)에서 인지되는 다음 슬레이브 UPF인 UPF B로 전달한다(S85).

이때, UPF A 및 UPF B 간 데이터패킷 전달은, UPF 간 시그널링에 정의된 N9 인터페이스를 통해 이루어진다.

UPF B는, SMF로부터 직접 시그널링(데이터 세션 관련 요청)을 수신하지 않았지만, UPF A로부터 수신되는 데이터패킷에 삽입된 5G UP 헤더 내 정보로부터 SMF의 시그널링을 수신한 경우와 같이 단말1의 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 동일하게 얻을 수 있다(복제).

이에, UPF B 역시, 데이터패킷의 5G UP 헤더 내 정보(데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보)를 토대로, SMF의 시그널링을 수신한 UPF A와 동일한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션을 생성_Create하는 제어를 동일하게 수행할 수 있게 된다(S90).

그리고, UPF B는, 금번 제어(생성_Create)한 단말1의 데이터 세션을 통해 수신된 금번 데이터패킷에 자신의 기능을 수행한 후, UPF A에 의해 삽입되어 있는 5G UP 헤더를 그대로 유지하거나 일부 수정한 후(S90), 금번 데이터패킷을 마스터 및 슬레이브 연결관계에서 인지되는 다음 슬레이브 UPF인 UPF C로 전달한다(S95).

이때, UPF B 및 UPF C 간 데이터패킷 전달 역시, N9 인터페이스를 통해 이루어진다.

UPF C는, SMF로부터 직접 시그널링(데이터 세션 관련 요청)을 수신하지 않았지만, UPF B를 거쳐 UPF A로부터 수신되는 데이터패킷에 삽입된 5G UP 헤더 내 정보로부터 SMF의 시그널링을 수신한 경우와 같이 단말1의 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 동일하게 얻을 수 있다(복제).

이에, UPF C 역시, 데이터패킷의 5G UP 헤더 내 정보(데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보)를 토대로, SMF로부터 시그널링을 수신한 UPF A와 동일한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션을 생성_Create하는 제어를 동일하게 수행할 수 있게 된다(S100).

그리고, 마스터 및 슬레이브 연결관계에서 다음 슬레이브 UPF가 없는 UPF C는, 금번 제어(생성_Create)한 단말1의 데이터 세션을 통해 수신된 금번 데이터패킷에 자신의 기능을 처리한 후, 외부 데이터망(DN)으로 전달하여 외부 인터넷 서버로 전송되도록 할 것이다(S110).

이하에서는, 도 6을 참조하여, 본 발명의 UPF 간 통신 기반 데이터 세션 제어 기술에 따른 데이터 세션 제어 과정의 다른 실시예를 설명하겠다.

설명의 편의를 위해, 도 5와 마찬가지로, 단말1과의 데이터 세션을 생성_ Create하는 데이터 세션 제어 상황으로 가정하여 설명하겠다.

SMF가, 실시간 가용의 UPF 리스트, UPF 간 연결성, 각 UPF의 위치, 성능(Capability) 등을 인지, 단말1의 데이터 세션에 관여하는 마스터 및 슬레이브 UPF를 결정, 그리고 마스터 UPF인 UPF A로, 데이터 세션을 제어(예: 생성_Create)하기 위한 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 제공하여, 데이터 세션 제어(예: 생성_Create)를 요청(또는 명령)하는 시그널링(이하, 데이터 세션 관련 요청)을 송신하는 과정(S10,S20,S40)은 도 5와 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.

SMF는, 슬레이브 UPF인 UPF B,C 각각으로, 데이터 세션을 제어(예: 생성_Create)하기 위해 마스터 UPF 로 제공한 정보 중 일부(예: 데이터 세션 정보)를 제공하여, 데이터 세션 제어(예: 생성_Create)를 요청(또는 명령)하는 시그널링(이하, 데이터 세션 관련 요청)을 송신한다(S42,S44).

UPF B는, SMF로부터 수신한 데이터 세션 관련 요청에 따라, 데이터 세션 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션을 생성_Create하는 제어를 수행한다(S43).

UPF C는, SMF로부터 수신한 데이터 세션 관련 요청에 따라, 데이터 세션 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션을 생성_Create하는 제어를 수행한다(S45).

한편, UPF A는 SMF로부터 수신한 데이터 세션 관련 요청에 따라, 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션을 생성_Create하는 제어를 수행한다(S50).

그리고, UPF A는 마스터 필드를 기반으로 자신이 마스터 UPF임을 인지 및 마스터동작정보 수신을 확인하고, 마스터동작정보로 정의되는 특정 헤더 즉 5G UP 헤더를 생성한다(S60').

이때, 생성하는 5G UP 헤더에는, 데이터 세션 정보/서비스 요구사항 정보/마스터 및 슬레이브 연결관계 정보/주소정보(Next-Hop 주소정보) 중, SMF로부터 슬레이브 UPF로 수신된 데이터 세션 관련 요청(시그널링)에 미 포함된 정보가 포함될 수 있다.

UPF A는, 이후 단말1의 데이터 세션을 통해 데이터패킷이 수신되면(S70) 자신의 기능을 수행한 후, 금번 데이터 세션에 대하여 기 생성한 특정 헤더 즉 5G UP 헤더를 데이터패킷에 삽입하여(S80'), 마스터동작정보(마스터 및 슬레이브 연결관계 정보)에서 인지되는 다음 슬레이브 UPF인 UPF B로 전달한다(S85).

UPF B는, SMF로부터 시그널링(데이터 세션 관련 요청)을 수신하되 이를 통해 데이터 세션 제어를 위한 일부 정보(또는 최소한의 정보) 만을 수신하고, UPF A로부터 수신되는 데이터패킷에 삽입된 5G UP 헤더 내 정보로부터 데이터 세션 제어를 위한 나머지 정보를 얻어, 단말1의 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 동일하게 얻을 수 있다(복제).

이에, UPF B 역시, UPF A와 동일한 데이터 세션 제어(단말1의 데이터 세션 생성 Create)을 수행할 수 있다(S90').

그리고, UPF B는, 금번 제어(생성_Create)한 단말1의 데이터 세션을 통해 수신된 금번 데이터패킷에 자신의 기능을 수행한 후, UPF A에 의해 삽입되어 있는 5G UP 헤더를 그대로 유지하거나 일부 수정한 후(S90'), 금번 데이터패킷을 마스터 및 슬레이브 연결관계에서 인지되는 다음 슬레이브 UPF인 UPF C로 전달한다(S95).

UPF C는, SMF로부터 시그널링(데이터 세션 관련 요청)을 수신하되 이를 통해 데이터 세션 제어를 위한 일부 정보(또는 최소한의 정보) 만을 수신하고, UPF B를 거쳐 UPF A로부터 수신되는 데이터패킷에 삽입된 5G UP 헤더 내 정보로부터 데이터 세션 제어를 위한 나머지 정보를 얻어, 단말1의 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 동일하게 얻을 수 있다(복제).

이에, UPF C 역시, UPF A와 동일한 데이터 세션 제어(단말1의 데이터 세션 생성 Create)을 수행할 수 있다(S100').

이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신장치(UPF)의 동작 방법을 설명하겠다.

본 발명의 UPF는, 도 2에 도시된 UPF들 중 하나일 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의 상, 도 2에서는 마스터 UPF 관점에서 동작하는 UPF(100)를 설명하고, 도 3에서는 슬레이브 UPF 관점에서 동작하는 UPF(200)를 설명하겠다.

먼저 도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 UPF(100)는, 데이터 세션 관련 요청(예: 생성_Create, 수정_Modify 등)이 수신되는지 확인한다(S200).

이하에서는 설명의 편의 상, SMF로부터 단말1에 대한 데이터 세션 생성_Create을 요청하는 시그널링, 즉 데이터 세션 관련 요청(생성_Create)이 수신되는 것으로 가정하겠다.

이 경우, 본 발명의 UPF(100)는, 데이터 세션 관련 요청에 따라, 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 단말1의 데이터 세션 생성_Create를 수행하게 되며, 이에 따른 단말1의 데이터 세션은 UPF(100, UPF A) 내 데이터 세션 Table에 업데이트/관리될 것이다(S210).

이때, 본 발명의 UPF(100)는, SMF로부터의 데이터 세션 관련 요청 수신 시, 데이터 세션 제어(예: 생성_Create)와 관련된 마스터동작정보를 확인하고, 마스터동작정보로 정의되는 특정 헤더 즉 5G UP 헤더를 생성한다(S220).

구체적으로, 본 발명의 UPF(100)는, SMF로부터의 데이터 세션 관련 요청 수신 시, 마스터 필드에서 해당 정보들 또는 전술의 식별자가 확인되면, 마스터 필드에서 확인되는 데이터 세션 정보/서비스 요구사항 정보/ 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보, 또는 식별자 확인 시의 데이터 세션 정보/서비스 요구사항 정보/ 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를, 마스터동작정보로서 확인할 수 있다.

여기서, 구체적으로 마스터동작정보는, 금번 데이터 세션 관련 요청에 따른 데이터 세션의 데이터 세션 정보와, End-to-End 정보, 패킷 식별 규칙(PDR: Packet Detection Rule), 포워딩 동작 룰(FAR: Forwarding Action Rule), QoS 룰(QER: QoS Enforcement Rule), 사용량 보고 룰(URR: Usage Reporting Rule) 중 적어도 하나를 포함하는 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 포함할 수 있다.

이에, 본 발명의 UPF(100)는, SMF로부터의 데이터 세션 관련 요청 수신 시 마스터동작정보가 확인되면, 마스터동작정보 즉 데이터 세션 정보/서비스 요구사항 정보/마스터 및 슬레이브 연결관계 정보로 정의되는 5G UP 헤더를 생성할 수 있다.

특정 헤더 즉 5G UP 헤더에 포함되는 정보로는, 데이터 세션 정보와, 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와, Next-Hop 주소정보 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.

본 발명의 UPF(100)는, 단말1에 대하여 생성_Create한 데이터 세션으로 데이터패킷이 수신되면(S230 Yes), 수신되는 단말1로부터의 데이터패킷에 앞서 생성한 5G UP 헤더를 삽입한 후(S240) N9 인터페이스를 통해 다음 슬레이브 UPF 즉 UPF B로 전달한다(S250).

즉, 본 발명의 UPF(100)는, 단말1의 데이터 세션을 통해 수신되는 데이터패킷에 대해 UPF(100, UPF A)의 기능이 수행된 후, 데이터패킷에 앞서 생성한 5G UP 헤더를 삽입하여, 마스터동작정보 내 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 인지되는 다음 슬레이브 UPF인 UPF B로 전달하는 것이다.

여기서, 본 발명의 UPF(100)는, 데이터패킷의 인캡슐레이션(Encapsulation) 헤더 즉 IP헤더, UDP헤더, GTP헤더 및 VxLAN헤더 중 어느 하나를 전술의 특정 헤더 즉 5G UP 헤더로 수정하는 방식으로, 데이터패킷에 5G UP 헤더를 삽입할 수 있다.

또는, 본 발명의 UPF(100)는, 데이터패킷의 헤더에 전술의 특정 헤더 즉 5G UP 헤더를 추가로 삽입하는 방식으로, 데이터패킷에 5G UP 헤더를 삽입할 수 있다.

이렇게 되면, 슬레이브 UPF인 UPF B는, SMF로부터 직접 시그널링(데이터 세션 관련 요청)을 수신하지 않았지만, UPF A로부터 수신되는 데이터패킷에 삽입된 5G UP 헤더 내 정보로부터 SMF로부터 시그널링을 수신한 경우와 같이 단말1의 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 얻을 수 있다.

본 발명의 UPF(100)는, 동작이 Off되지 않는 한(S260 No), S200단계 이후의 동작을 반복 수행할 수 있다.

이하에서는, 도 8을 참조하여 설명하면, 본 발명의 UPF(200)는, N9 인터페이스를 통해서 마스터 UPF 또는 다른 슬레이브 UPF로부터 데이터패킷이 수신되는지 여부를 확인한다(S300).

본 발명의 UPF(200)는, 데이터패킷이 수신되면, 수신된 데이터패킷의 특정 헤더 즉 5G UP 헤더를 확인한다(S310).

데이터패킷의 5G UP 헤더가 확인된다면, 해당 5G UP 헤더에는, 데이터 세션 정보와, 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와, Next-Hop 주소정보 중 적어도 하나가 포함되어 있을 것이다.

본 발명의 UPF(200)는, 5G UP 헤더 내 정보와 동일한 데이터 세션이 기 존재하는지 확인하고(S320), 기 존재하지 않는 경우(S320 No) 금번 5G UP 헤더 내 정보를 토대로 단말1의 데이터 세션을 제어(예: 단말1의 데이터 세션 생성_ Create)한다.

구체적으로 설명하면, 본 발명의 UPF(200)는, S310단계에서 확인한 금번 데이터패킷의 5G UP 헤더 내 정보와 동일한 데이터 세션이, UPF(200)에서 관리하는 데이터 세션 Table에 존재하는지 확인한다(S320).

본 발명의 UPF(200)는, 5G UP 헤더 내 정보와 동일한 데이터 세션이 데이터 세션 Table에 존재하지 않는 경우(S320 No), 금번 5G UP 헤더 내 정보를 토대로 특정 단말의 데이터 세션을 제어(예: 단말1의 데이터 세션 생성_ Create)하게 된다(S330).

예컨대, 금번 5G UP 헤더가 UPF A에서 단말1의 데이터 세션 생성_ Create을 수행하면서 SMF로부터의 데이터 세션 관련 요청에 근거하여 정의/생성된 경우로 가정하면, 본 발명의 UPF(200)는, 5G UP 헤더 내 데이터 세션 정보 및 서비스 요구사항 정보를 기반으로 하는 단말1의 데이터 세션 생성_Create를 수행할 수 있고, 이에 따른 단말1의 데이터 세션은, UPF(200) 내 데이터 세션 Table에 업데이트/관리될 것이다.

이렇게 되면, 본 발명의 UPF(200)는, 이후 단말1로부터 수신되는 동일한 데이터 세션(N9 인터페이스 기반)의 데이터패킷에서 확인되는 5G UP 헤더 내 정보에 대해서는, 동일한 데이터 세션이 데이터 세션 Table에 존재하는 것으로 확인하게 될 것이다.

이와 같이, 본 발명의 UPF(200)는, SMF로부터 직접 시그널링(데이터 세션 관련 요청)을 수신하지 않았지만, 마스터 UPF 또는 다른 슬레이브 UPF로부터 수신되는 데이터패킷에 삽입된 5G UP 헤더 내 정보로부터 SMF로부터 시그널링을 수신한 경우와 같이 단말1의 데이터 세션을 제어(생성_Create)하기 위해 필요한 정보를 얻고, 동일한 데이터 세션 제어(단말1의 데이터 세션 생성 Create)을 수행할 수 있다.

그리고, 본 발명의 UPF(200)는, 금번 5G UP 헤더 내 정보를 토대로 다음 슬레이브 UPF가 있는지 확인한다(S340).

예를 들어, 본 발명의 UPF(200)는, 5G UP 헤더 내 Next-Hop 주소정보가 포함되어 있는 경우, Next-Hop 주소정보에 따른 UPF를 UPF(200)와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 UPF로 확인한다.

또는, 본 발명의 UPF(200)는, 5G UP 헤더 내 Next-Hop 주소정보가 포함되지 않고 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보가 포함되어 있는 경우, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 UPF(200)와의 직접 연결이 인지되는 다음 슬레이브 UPF를 확인할 수 있다.

물론, UPF(200)가 단말1의 데이터 세션에 관여하는 UPF들 중 마지막 슬레이브 UPF인 경우라면, UPF(200)는, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 UPF(200)와의 직접 연결이 인지되는 다음 슬레이브 UPF가 존재하지 않는 것으로 확인할 것이다.

이하에서는, 설명의 편의 상, 다음 슬레이브 UPF가 존재/확인된 경우 UPF(200)는 UPF B에 해당하고 다음 슬레이브 UPF는 UPF C에 해당하는 것으로 가정하고, 다음 슬레이브 UPF가 존재하지 않는 경우 UPF(200)는 UPF C에 해당하는 것으로 가정하여 설명하겠다.

본 발명의 UPF(200)는, 다음 슬레이브 UPF가 확인되는 경우(S340 Yes), 금번 수신한 데이터패킷의 5G UP 헤더를 슬레이브 UPF로 전달하기 위해 수정한다(S350).

예를 들어, 본 발명의 UPF(200, UPF B)는, 5G UP 헤더에 Next-Hop 주소정보가 포함된 경우, 5G UP 헤더 내 Next-Hop 주소정보를 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 다음 슬레이브 UPF인 UPF C와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 UPF의 주소정보로 수정한다.

한편, 본 발명의 UPF(200, UPF B)는, 5G UP 헤더에 Next-Hop 주소정보가 포함되지 않고 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보만 포함된 경우, 5G UP 헤더를 수정하지 않아도 무방할 것이다.

본 발명의 UPF(200)는, S350단계에서 5G UP 헤더가 수정된 데이터패킷 또는 S350단계에서 5G UP 헤더를 수정하지 않은 데이터패킷을, S340단계에서 확인된 다음 슬레이브 UPF 즉 UPF C로 전달한다(S360).

즉, 자신의 다음 슬레이브 UPF의 존재를 확인한 UPF(200, UPF B)는, 단말1의 데이터 세션(단말->UPF A)을 통해 수신되는 데이터패킷에 대해 UPF(200, UPF B)의 기능이 수행된 후, 데이터패킷 내 5G UP 헤더를 필요 시 수정되면, 마스터동작정보 내 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 인지되는 다음 슬레이브 UPF인 UPF C로 전달하는 것이다.

한편, 본 발명의 UPF(200)는, 다음 슬레이브 UPF가 확인되지 않는 경우 즉 UPF(200, UPF C)가 단말1의 데이터 세션에 관여하는 마지막 슬레이브 UPF인 경우(S340 No), 데이터패킷을 데이터망으로 전달하면 된다(S380).

즉, 자신이 마지막 슬레이브 UPF의 존재를 확인한 UPF(200, UPF C)는, 단말1의 데이터 세션(단말->UPF A->UPF B)을 통해 수신한 데이터패킷에 대해 UPF(200, UPF C)의 기능이 수행되면, 데이터망으로 전달하는 것이다.

본 발명의 UPF(200)는, 동작이 Off되지 않는 한(S370 No), S300단계 이후의 동작을 반복 수행할 수 있다.

이에 본 발명에 따르면, UPF 간 통신 기반의 데이터 세션을 제어하는데 있어서, 데이터 세션 제어를 위한 시그널링을 줄여 데이터 세션 제어의 지연을 개선함으로써, 5G에서 지원하는 서비스 타입의 요구/성능을 효율적으로 지원하는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 따른 데이터 송수신장치의 동작 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

본 발명에 따른 데이터 송수신장치 및 그 장치의 동작 방법에 따르면, UPF 간 통신을 기반으로 하는 하나의 데이터 세션을 제어하는데 있어서, 데이터 세션 제어를 위한 시그널링을 획기적으로 줄일 수 있다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

100 : 데이터 송수신장치(UPF)
110 : 세션제어부 120 : 정보생성부
130 : 패킷전달부

Claims

데이터 송수신장치에 있어서,
제어 노드로부터 수신되는 데이터 세션과 관련된 요청에 따라, 특정 단말의 데이터 세션을 제어하는 세션제어부;
상기 요청 수신 시, 확인되는 상기 데이터 세션 제어와 관련된 마스터동작정보로 정의되는 특정 정보를 생성하는 정보생성부; 및
상기 데이터 세션으로 수신되는 데이터패킷에 상기 특정 정보를 삽입한 후 상기 마스터동작정보에서 인지되는 특정 슬레이브 데이터 송수신장치로 전달하여, 상기 특정 슬레이브 데이터 송수신장치가 상기 특정 정보를 토대로 상기 요청에 따른 상기 특정 단말의 데이터 세션 제어를 동일하게 수행하도록 하는 패킷전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 1 항에 있어서,
상기 특정 정보는,
상기 데이터패킷의 특정 헤더에 포함되는 정보인 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 1 항에 있어서,
상기 패킷전달부는,
상기 데이터패킷의 헤더를 상기 특정 정보로 수정하여 삽입하거나, 상기 데이터패킷의 헤더에 상기 특정 정보를 추가로 삽입하여,
데이터 송수신장치 간 시그널링에 정의된 특정 인터페이스를 통해 상기 데이터패킷을 상기 특정 슬레이브 데이터 송수신장치로 전달하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 1 항에 있어서,
상기 마스터동작정보는,
상기 요청에 따른 상기 데이터 세션의 데이터 세션 정보와, 상기 데이터 세션에 대한 End-to-End 정보, 패킷 식별 규칙(PDR: Packet Detection Rule), 포워딩 동작 룰(FAR: Forwarding Action Rule), QoS 룰(QER: QoS Enforcement Rule), 사용량 보고 룰(URR: Usage Reporting Rule) 중 적어도 하나를 포함하는 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 4 항에 있어서,
상기 특정 슬레이브 데이터 송수신장치는,
상기 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서, 상기 데이터 송수신장치와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 데이터 송수신장치인 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 4 항에 있어서,
상기 특정 정보는,
상기 데이터 세션 정보와, 상기 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와, 상기 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 상기 특정 슬레이브 데이터 송수신장치와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 데이터 송수신장치에 대한 주소정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 송수신장치는,
각 데이터 송수신장치의 위치, 상호 연결성 및 성능(Capability)에 근거하여,
상호 연결되어 상기 특정 단말의 데이터 세션에 관여 가능한 데이터 송수신장치들의 조합 중 예측되는 서비스 지연(Latency 및 Throughput)이 가장 우수한 조합 내에서, 성능(Capability)이 가장 우수하거나 또는 상기 특정 단말의 액세스단에 가장 가까이 위치하는 데이터 송수신장치인 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
데이터 송수신장치에 있어서,
세션제어부; 및
타 데이터 송수신장치로부터 데이터패킷 수신 시, 상기 데이터패킷의 특정 정보를 확인하는 정보확인부를 포함하며;
상기 세션제어부는,
상기 특정 정보와 동일한 데이터 세션이 기 존재하지 않는 경우, 상기 특정 정보를 토대로 특정 단말의 데이터 세션을 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 8 항에 있어서,
상기 특정 정보는,
상기 데이터패킷의 특정 헤더에 포함되는 정보인 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 9 항에 있어서,
상기 수신한 데이터패킷의 특정 헤더는,
상기 데이터 세션에 대한 데이터 세션 정보와, 상기 데이터 세션에 대한 End-to-End 정보, 패킷 식별 규칙(PDR: Packet Detection Rule), 포워딩 동작 룰(FAR:Forwarding Action Rule), QoS 룰(QER: QoS Enforcement Rule), 사용량 보고 룰(URR: Usage Reporting Rule) 중 적어도 하나를 포함하는 서비스 요구사항 정보와, 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와, 상기 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보에서 상기 데이터 송수신장치와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 데이터 송수신장치에 대한 주소정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 10 항에 있어서,
상기 세션제어부는,
제어 노드로부터 수신되는 데이터 세션과 관련된 요청에 따라 특정 단말의 데이터 세션을 제어하며,
상기 특정 헤더 내 정보와 관련된 데이터 세션이 기 존재하는 경우, 상기 특정 헤더 내 정보를 토대로 상기 기 존재하는 특정 단말의 데이터 세션을 제어하며,
상기 특정 헤더 내 정보와 관련된 데이터 세션이 기 존재하는 경우 확인되는 특정 헤더에는,
상기 데이터 세션 정보와 상기 서비스 요구사항 정보와 상기 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와 상기 주소정보 중, 상기 제어 노드로부터의 데이터 세션 관련 요청에 미 포함된 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 9 항에 있어서,
상기 특정 헤더 내 정보를 토대로 상기 데이터 송수신장치와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 데이터 송수신장치가 있는지 확인하는 슬레이브확인부;
상기 슬레이브 데이터 송수신장치가 확인되는 경우, 상기 데이터패킷의 특정 헤더를 상기 슬레이브 데이터 송수신장치로 전달하기 위해 수정하는 정보생성부; 및
상기 특정 헤더가 수정된 데이터패킷을 상기 슬레이브 송수신장치로 전달하는 패킷전달부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 12 항에 있어서,
상기 패킷전달부는,
상기 슬레이브 데이터 송수신장치가 확인되지 않는 경우, 상기 수신한 데이터패킷을 데이터망으로 전달하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
데이터 송수신장치의 동작 방법에 있어서,
수신되는 데이터 세션과 관련된 요청에 따라, 특정 단말의 데이터 세션을 제어하는 세션제어단계;
상기 요청 수신 시, 확인되는 상기 데이터 세션 제어와 관련된 마스터동작정보로 정의되는 특정 정보를 생성하는 정보생성단계; 및
상기 데이터 세션을 통해 수신되는 상기 특정 단말로부터의 데이터패킷에 상기 특정 정보를 삽입한 후 상기 마스터동작정보에서 인지되는 특정 슬레이브 데이터 송수신장치로 전달하는 패킷전달단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치의 동작 방법.
데이터 송수신장치의 동작 방법에 있어서,
타 데이터 송수신장치로부터 데이터패킷 수신 시, 상기 데이터패킷의 특정 정보를 확인하는 정보확인단계;
상기 특정 정보와 동일한 특정 단말의 데이터 세션이 기 존재하지 않은 경우, 상기 특정 정보를 토대로 상기 특정 단말의 데이터 세션을 제어하는 세션제어단계;
상기 특정 정보와 동일한 상기 특정 단말의 데이터 세션이 기 존재하거나 상기 세션제어단계에서 제어한 경우, 상기 특정 정보를 토대로 상기 데이터 송수신장치와의 직접 연결이 인지되는 슬레이브 데이터 송수신장치가 있는지 확인하는 슬레이브확인단계;
상기 슬레이브 데이터 송수신장치가 확인되는 경우, 상기 데이터패킷의 특정 헤더를 수정한 후, 상기 슬레이브 송수신장치로 전달하는 패킷전달단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치의 동작 방법.
제 15 항에 있어서,
제어 노드로부터 수신되는 데이터 세션과 관련된 요청에 따라 특정 단말의 데이터 세션을 제어하는 단계를 더 포함하며;
상기 세션제어단계는, 상기 특정 정보와 관련된 데이터 세션이 기 존재하는 경우, 상기 특정 정보를 토대로 상기 기 존재하는 특정 단말의 데이터 세션을 제어하며,
상기 특정 정보와 관련된 데이터 세션이 존재하는 경우 확인되는 특정 정보는,
상기 데이터 세션 정보와, 상기 서비스 요구사항 정보와, 상기 마스터 및 슬레이브 연결관계 정보와, 상기 주소정보 중 상기 제어 노드로부터의 데이터 세션 관련 요청에 미 포함된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치의 동작 방법.