KR20190082897A

KR20190082897A - 무선 통신 시스템에서의 네트워크 노드 선택 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR20190082897A
Application number: KR1020197016876A
Authority: KR
Inventors: 박상민; 류진숙; 김현숙
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-07-10
Also published as: US20190357129A1; JP2019534653A; EP3544337B1; EP3544337A1; WO2018093168A1; CN109964509A; EP3544337A4; US10791508B2; CN109964509B

Abstract

무선 통신 시스템에서 네트워크 노드의 서빙 AMF를 선택하는 방법에 있어서, 단말의 등록 요청 메시지를 수신하는 단계; 로서, 상기 등록 요청 메시지는 상기 단말이 요청하는 슬라이스에 대한 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보 및 상기 NSSAI의 우선 순위 정보를 포함함, 상기 NSSAI가 상기 단말에게 유효한지 판단하는 단계; 상기 NSSAI가 상기 단말에 유효한 경우, 상기 우선 순위 정보에 기초하여 상기 NSSAI의 지원이 가능한 제1 AMF를 검색하는 단계; 및 상기 제1 AMF가 검색된 경우, 상기 제1 AMF를 상기 단말을 서빙하는 상기 서빙 AMF로 선택하고 상기 등록 요청 메시지를 상기 제1 AMF로 전송하는 단계; 를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서의 네트워크 노드 선택 방법 및 이를 위한 장치

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단말이 요청하는 슬라이스/서비스의 지원이 가능한 네트워크 노드의 효율적인 선택 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.

차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.

본 발명은 차세대 코어 네트워크에서 네트워크 슬라이싱을 사용할 경우, 단말이 요구/요청하는 슬라이스/서비스를 지원하는 네트워크 또는 단말에게 더 나은 서비스를 제공하는 네트워크를 효율적으로 선택하기 위한 솔루션을 제안하는 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 단말이 필수적으로 요청하는 슬라이스/서비스를 우선적으로 고려하여 네트워크 노드를 선택/구성함으로써 단말의 필수 동작/기능을 적절히 지원하는 것이 목적이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 네트워크 노드의 서빙 AMF(Access and Mobility Management Function)를 선택하는 방법에 있어서, 단말의 등록(registration) 요청 메시지를 수신하는 단계; 로서, 상기 등록 요청 메시지는 상기 단말이 요청하는 슬라이스(slice)에 대한 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보(Network Slice Selection Assistance Information; NSSAI) 및 상기 NSSAI의 우선 순위 정보를 포함함, 상기 NSSAI가 상기 단말에게 유효한지 판단하는 단계; 상기 NSSAI가 상기 단말에 유효한 경우, 상기 우선 순위 정보에 기초하여 상기 NSSAI의 지원이 가능한 제1 AMF를 검색하는 단계; 및 상기 제1 AMF가 검색된 경우, 상기 제1 AMF를 상기 단말을 서빙하는 상기 서빙 AMF로 선택하고 상기 등록 요청 메시지를 상기 제1 AMF로 전송하는 단계; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 우선 순위 정보는 상기 NSSAI 또는 상기 NSSAI에 포함되어 있는 적어도 하나의 S(single)-NSSAI가 상기 단말에게 ‘필수적(required)’인지 여부 및/또는 상기 단말에 의해 ‘선호적(preferred)’인지 여부를 지시할 수 있다.

또한, 상기 NSSAI의 지원이 가능한 제1 AMF는, 상기 우선 순위 정보가 상기 ‘필수적(required)임’을 지시하는 NSSAI 또는 S-NSSAI에 대응하는 슬라이스를 모두 지원하는 AMF일 수 있다.

또한, 상기 네트워크 노드의 AMF 선택 방법은, 상기 제1 AMF가 검색되지 않거나 상기 NSSAI가 상기 단말에게 유효하지 않은 경우, 상기 등록 요청 메시지에 대한 응답으로서 등록 거절 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬라이스가 상기 단말에게 유효한지 판단하는 단계는, 상기 단말의 가입 정보(subscription)에 기초하여 상기 슬라이스가 상기 단말에게 유효한지 판단하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 등록 거절 메시지는 등록 거절 이유를 포함할 수 있다.

또한, 상기 등록 거절 이유가 상기 제1 AMF가 검색되지 않음을 지시하는 경우, 상기 단말은 PLMN(Public Land Mobile Network) 재선택 동작을 수행할 수 있다.

또한, 상기 등록 거절 이유가 상기 NSSAI가 상기 단말에게 유효하지 않음을 지시하는 경우, 상기 단말은 상기 등록 요청 메시지 내 상기 NSSAI 또는 상기 S-NSSAI의 우선 순위 정보를 상기 ‘선호적(preferred)’으로 업데이트하고, 상기 등록 요청 메시지를 상기 네트워크 노드로 재전송할 수 있다.

또한, 상기 네트워크 노드의 AMF 선택 방법은, 상기 제1 AMF가 검색되지 않은 경우, 상기 NSSAI에 포함된 S-NSSAI를 최대로 지원하는 제2 AMF를 상기 서빙 AMF로서 선택하고 상기 등록 요청 메시지를 상기 제2 AMF로 전송하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 네트워크 노드의 AMF 선택 방법은, 상기 단말로부터 PDU(protocol data unit) 세션 확립(establishment) 요청 메시지를 통해 추가 NSSAI 및 상기 추가 NSSAI의 우선 순위 정보를 수신하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 네트워크 노드의 AMF 선택 방법은, 상기 추가 NSSAI의 우선 순위가 상기 등록 요청 메시지를 통해 수신한 상기 NSSAI의 우선 순위보다 더 높은 경우, 상기 추가 NSSAI를 상기 제1 AMF가 지원 가능한지 판단하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 네트워크 노드의 AMF 선택 방법은, 상기 제1 AMF가 상기 추가 NSSAI의 지원이 불가능한 경우, 상기 PDU 세션 확립 요청 메시지에 대한 거절 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 네트워크 노드는 이전 등록 절차를 통해 수신된 AMF ID에 의해 식별되는 AMF 또는 미리 설정된 기본(default) AMF일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 양상은, 무선 통신 시스템에서 서빙 AMF(Access and Mobility Management Function)를 선택하는 네트워크 노드에 있어서, 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및 상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서; 를 포함하고, 상기 프로세서는, 단말의 등록(registration) 요청 메시지를 수신하되, 상기 등록 요청 메시지는 상기 단말이 요청하는 슬라이스(slice)에 대한 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보(Network Slice Selection Assistance Information; NSSAI) 및 상기 NSSAI의 우선 순위 정보를 포함함, 상기 NSSAI가 상기 단말에게 유효한지 판단하고, 상기 NSSAI가 상기 단말에 유효한 경우, 상기 우선 순위 정보에 기초하여 상기 NSSAI의 지원이 가능한 제1 AMF를 검색하고, 상기 제1 AMF가 검색된 경우, 상기 제1 AMF를 상기 단말을 서빙하는 상기 서빙 AMF로 선택하고 상기 등록 요청 메시지를 상기 제1 AMF로 전송할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, AMF를 선택하기 위한 기준이 명확해진다는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 네트워크 노드는 NSSAI의 우선 순위 정보에 기초하여 단말에게 보다 필수적인 AMF를 우선적으로 선택하게 되므로, 단말 및 사용자의 요구(needs)에 보다 부합하는 네트워크를 적절하게/효율적으로 구성할 수 있다는 효과를 갖는다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS(Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 참조 포인트 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 8은 서비스-기반 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 NG-RAN 아키텍처를 예시한다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 스택을 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 슬라이싱 컨셉을 예시한 도면이다.
도 12은 본 발명이 적용될 수 있는 RM 상태 모델을 예시한다.
도 13는 본 발명이 적용될 수 있는 CM 상태 모델을 예시한다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차세대 시스템에서 고려되고 있는 단말-코어 네트워크간 프로토콜 스택을 예시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크의 CCNF/AMF 선택 방법을 예시한 순서도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 RAN의 CCNF/AMF를 선택하는 방법에 관한 순서도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.

본 문서에서 사용될 수 있는 용어들은 다음과 같이 정의된다.

- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술

- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 패킷 교환(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE, UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.

- NodeB: UMTS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.

- eNodeB: EPS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.

- 단말(User Equipment): 사용자 기기. 단말은 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 단말은 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 단말 또는 단말이라는 용어는 MTC 단말을 지칭할 수 있다.

- IMS(IP Multimedia Subsystem): 멀티미디어 서비스를 IP 기반으로 제공하는 서브시스템.

- IMSI(International Mobile Subscriber Identity): 이동 통신 네트워크에서 국제적으로 고유하게 할당되는 사용자 식별자.

- MTC(Machine Type Communication): 사람의 개입 없이 머신에 의해 수행되는 통신. M2M(Machine to Machine) 통신이라고 지칭할 수도 있다.

- MTC 단말(MTC UE 또는 MTC device 또는 MTC 장치): 이동 통신 네트워크를 통한 통신(예를 들어, PLMN(Public Land Mobile Network)을 통해 MTC 서버와 통신) 기능을 가지고, MTC 기능을 수행하는 단말(예를 들어, 자판기, 검침기 등).

- MTC 서버(MTC server): MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버. 이동 통신 네트워크의 내부 또는 외부에 존재할 수 있다. MTC 사용자가 접근(access)할 수 있는 인터페이스를 가질 수 있다. 또한, MTC 서버는 다른 서버들에게 MTC 관련 서비스를 제공할 수도 있고(SCS(Services Capability Server) 형태), 자신이 MTC 어플리케이션 서버일 수도 있다.

- (MTC) 어플리케이션(application): (MTC가 적용되는) 서비스(예를 들어, 원격 검침, 물량 이동 추적, 기상 관측 센서 등)

- (MTC) 어플리케이션 서버: (MTC) 어플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버

- MTC 특징(MTC feature): MTC 어플리케이션을 지원하기 위한 네트워크의 기능. 예를 들어, MTC 모니터링(monitoring)은 원격 검침 등의 MTC 어플리케이션에서 장비 분실 등을 대비하기 위한 특징이고, 낮은 이동성(low mobility)은 자판기와 같은 MTC 단말에 대한 MTC 어플리케이션을 위한 특징이다.

- MTC 사용자(MTC User): MTC 사용자는 MTC 서버에 의해 제공되는 서비스를 사용한다.

- MTC 가입자(MTC subscriber): 네트워크 오퍼레이터와 접속 관계를 가지고 있으며, 하나 이상의 MTC 단말에게 서비스를 제공하는 엔티티(entity)이다.

- MTC 그룹(MTC group): 적어도 하나 이상의 MTC 특징을 공유하며, MTC 가입자에 속한 MTC 단말의 그룹을 의미한다.

- 서비스 역량 서버(SCS: Services Capability Server): HPLMN(Home PLMN) 상의 MTC-IWF(MTC InterWorking Function) 및 MTC 단말과 통신하기 위한 엔티티로서, 3GPP 네트워크와 접속되어 있다. SCS는 하나 이상의 MTC 어플리케이션에 의한 사용을 위한 능력(capability)를 제공한다.

- 외부 식별자(External Identifier): 3GPP 네트워크의 외부 엔티티(예를 들어, SCS 또는 어플리케이션 서버)가 MTC 단말(또는 MTC 단말이 속한 가입자)을 가리키기(또는 식별하기) 위해 사용하는 식별자(identifier)로서 전세계적으로 고유(globally unique)하다. 외부 식별자는 다음과 같이 도메인 식별자(Domain Identifier)와 로컬 식별자(Local Identifier)로 구성된다.

- 도메인 식별자(Domain Identifier): 이동 통신 네트워크 사업자의 제어 항에 있는 도메인을 식별하기 위한 식별자. 하나의 사업자는 서로 다른 서비스로의 접속을 제공하기 위해 서비스 별로 도메인 식별자를 사용할 수 있다.

- 로컬 식별자(Local Identifier): IMSI(International Mobile Subscriber Identity)를 유추하거나 획득하는데 사용되는 식별자. 로컬 식별자는 어플리케이션 도메인 내에서는 고유(unique)해야 하며, 이동 통신 네트워크 사업자에 의해 관리된다.

- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 Node B 및 이를 제어하는 RNC(Radio Network Controller), eNodeB를 포함하는 단위. 단말 단에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.

- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 식별자 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.

- RANAP(RAN Application Part): RAN과 코어 네트워크의 제어를 담당하는 노드(즉, MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node)/MSC(Mobile Switching Center)) 사이의 인터페이스.

- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동 통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.

- NAS(Non-Access Stratum): UMTS, EPS 프로토콜 스택에서 단말과 코어 네트워크 간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층. 단말의 이동성을 지원하고, 단말과 PDN GW 간의 IP 연결을 수립 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.

- SCEF(Service Capability Exposure Function): 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 서비스 및 능력(capability)을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공하는 서비스 능력 노출(service capability exposure)을 위한 3GPP 아키텍쳐 내 엔티티.

이하, 위와 같이 정의된 용어를 바탕으로 본 발명에 대하여 기술한다.

본 발명이 적용될 수 있는 시스템 일반

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS (Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.

도 1의 네트워크 구조도는 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 구조를 이를 간략하게 재구성 한 것이다.

EPC(Evolved Packet Core)는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 능력을 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.

구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크(Core Network)이며, 패킷-기반 실시간 및 비실시간 서비스를 지원할 수 있다. 기존의 이동 통신 시스템(즉, 2 세대 또는 3 세대 이동 통신 시스템)에서는 음성을 위한 CS(Circuit-Switched) 및 데이터를 위한 PS(Packet-Switched)의 2 개의 구별되는 서브-도메인을 통해서 코어 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 능력(capability)을 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS)을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.

EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway)(또는 S-GW), PDN GW(Packet Data Network Gateway)(또는 PGW 또는 P-GW), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.

SGW는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNodeB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.

PDN GW는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종단점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP(non-3GPP) 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 Wimax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.

도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.

MME는, 단말의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNodeB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.

SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.

ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력을 가지는 단말은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.

또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트(reference point)들이 존재할 수 있다.

도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 자원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.

E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. 통신 네트워크는 IMS 및 패킷 데이터를 통해 음성(voice)(예를 들어, VoIP(Voice over Internet Protocol))과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위하여 광범위하게 배치된다.

도 2를 참조하면, E-UMTS 네트워크는 E-UTRAN, EPC 및 하나 이상의 UE를 포함한다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane) 프로토콜을 제공하는 eNB들로 구성되고, eNB들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다.

X2 사용자 평면 인터페이스(X2-U)는 eNB들 사이에 정의된다. X2-U 인터페이스는 사용자 평면 PDU(protocol data unit)의 보장되지 않은 전달(non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 eNB 사이에 정의된다. X2-CP는 eNB 간의 컨텍스트(context) 전달, 소스 eNB와 타겟 eNB 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다.

eNB은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC(evolved packet core)에 연결된다.

S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB와 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 eNB와 이동성 관리 개체(MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS(evolved packet system) 베어러 서비스 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 eNB와 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.

MME는 NAS 시그널링 보안(security), AS(Access Stratum) 보안(security) 제어, 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성을 지원하기 위한 CN(Core Network) 노드 간(Inter-CN) 시그널링, (페이징 재전송의 수행 및 제어 포함하여) 아이들(IDLE) 모드 UE 접근성(reachability), (아이들 및 액티브 모드 단말을 위한) 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity) 관리, PDN GW 및 SGW 선택, MME가 변경되는 핸드오버를 위한 MME 선택, 2G 또는 3G 3GPP 액세스 네트워크로의 핸드오버를 위한 SGSN 선택, 로밍(roaming), 인증(authentication), 전용 베어러 확립(dedicated bearer establishment)를 포함하는 베어러 관리 기능, 공공 경고 시스템(PWS: Public Warning System)(지진 및 쓰나미 경고 시스템(ETWS: Earthquake and Tsunami Warning System) 및 상용 모바일 경고 시스템(CMAS: Commercial Mobile Alert System) 포함) 메시지 전송의 지원 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.

도 3을 참조하면, eNB는 게이트웨이(예를 들어, MME)의 선택, 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 활성(activation) 동안 게이트웨이로의 라우팅, 방송 채널(BCH: broadcast channel)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향링크에서 UE로 동적 자원 할당, 그리고 LTE_ACTIVE 상태에서 이동성 제어 연결의 기능을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, EPC 내에서 게이트웨이는 페이징 개시(orgination), LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면(user plane)의 암호화(ciphering), 시스템 구조 진화(SAE: System Architecture Evolution) 베어러 제어, 그리고 NAS 시그널링의 암호화(ciphering) 및 무결성(intergrity) 보호의 기능을 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.

도 4(a)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타내고, 도 4(b)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속(OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제1 계층(L1), 제2 계층 (L2) 및 제3 계층 (L3)으로 분할될 수 있다. 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(physical layer), 데이터링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack) 사용자 평면(user plane)과 제어신호(signaling) 전달을 위한 프로토콜 스택인 제어 평면(control plane)으로 구분된다.

제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명한다.

제1 계층(L1)인 물리 계층(PHY: physical layer)은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 매체 접속 제어(MAC: medium access control) 계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 물리 계층과 수신단의 물리 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.

물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이징 채널(PCH: paging channel)와 하향링크 공유 채널(DL-SCH: downlink shared channel)의 자원 할당 및 상향링크 공유 채널(UL-SCH: uplink shared channel)과 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. 또한, PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 승인(UL grant)를 나를 수 있다. 물리 제어 포맷 지시자 채널(PDFICH: physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심볼의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. 물리 HARQ 지시자 채널(PHICH: physical HARQ indicator channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non-acknowledge) 신호를 나른다. 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH: physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 채널 품질 지시자(CQI: channel quality indicator) 등과 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.

제2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속하는 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: service data unit)의 전송 채널 상에 물리 채널로 제공되는 전송 블록(transport block)으로의 다중화/역다중화 기능을 포함한다.

제2 계층(L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)을 포함한다. 무선 베어러(RB: radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS(quality of service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM: transparent mode), 비확인 모드(UM: unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM: acknowledge mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다. 한편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블록으로 포함될 수 있다.

제2 계층(L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering) 기능을 수행한다. 헤더 압축 기능은 작은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4(internet protocol version 4) 또는 IPv6(internet protocol version 6)와 같은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 패킷을 효율적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄이는 기능을 의미한다. 제어 평면에서의 PDCP 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)을 포함한다.

제3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제2 계층(L2)에 의하여 제공되는 논리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무선 베어러(SRB: signaling RB)와 데이터 무선 베어러(DRB: data RB) 두 가지로 나눠 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.

RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.

기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널(downlink transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 방송 채널(BCH: broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH, 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 멀티캐스트 채널(MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널(uplink transport channel)로는 초기 제어메시지를 전송하는 랜덤 액세스 채널(RACH: random access channel), 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(uplink shared channel)가 있다.

논리 채널(logical channel)은 전송 채널의 상위에 있으며, 전송 채널에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 구분될 수 있다. 제어 채널로는 방송 제어 채널(BCCH: broadcast control channel), 페이징 제어 채널(PCCH: paging control channel), 공통 제어 채널(CCCH: common control channel), 전용 제어 채널(DCCH: dedicated control channel), 멀티캐스트 제어 채널(MCCH: multicast control channel) 등이 있다. 트래픽 채널로는 전용 트래픽 채널(DTCH: dedicated traffic channel), 멀티캐스트 트래픽 채널(MTCH: multicast traffic channel) 등이 있다. PCCH는 페이징 정보를 전달하는 하향링크 채널이고, 네트워크가 UE가 속한 셀을 모를 때 사용된다. CCCH는 네트워크와의 RRC 연결을 가지지 않는 UE에 의해 사용된다. MCCH 네트워크로부터 UE로의 MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service) 제어 정보를 전달하기 위하여 사용되는 점-대-다점(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다. DCCH는 UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전달하는 RRC 연결을 가지는 단말에 의해 사용되는 일-대-일(point-to-point) 양방향(bi-directional) 채널이다. DTCH는 상향링크 및 하향링크에서 존재할 수 있는 사용자 정보를 전달하기 위하여 하나의 단말에 전용되는 일-대-일(point-to-point) 채널이다. MTCH는 네트워크로부터 UE로의 트래픽 데이터를 전달하기 위하여 일-대-다(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다.

논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 상향링크 연결의 경우, DCCH는 UL-SCH과 매핑될 수 있고, DTCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있으며, CCCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있다. 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 하향링크 연결의 경우, BCCH는 BCH 또는 DL-SCH와 매핑될 수 있고, PCCH는 PCH와 매핑될 수 있으며, DCCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, DTCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, MCCH는 MCH와 매핑될 수 있으며, MTCH는 MCH와 매핑될 수 있다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 물리 채널은 주파수 영역(frequency domain)에서 하나 이상의 서브캐리어와 시간 영역(time domain)에서 하나 이상의 심볼로 구성되는 무선 자원을 통해 시그널링 및 데이터를 전달한다.

1.0ms 길이를 가지는 하나의 서브프레임은 복수의 심볼로 구성된다. 서브프레임의 특정 심볼(들)(예를 들어, 서브프레임의 첫번째 심볼)은 PDCCH를 위해 사용될 수 있다. PDCCH는 동적으로 할당되는 자원에 대한 정보(예를 들어, 자원 블록(Resource Block), 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme) 등)를 나른다.

차세대 무선 액세스 네트워크(NG-RAN: New Generation Radio Access Network)(또는 RAN) 시스템

차세대 무선 액세스 네트워크에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의될 수 있다.

- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 패킷 교환(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE, UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)가 진화된 형태의 네트워크이다.

- 5G 시스템(5GS: 5G System): 5G 액세스 네트워크(AN: Access Network), 5G 코어 네트워크 및 사용자 장치(UE: User Equipment)로 구성되는 시스템

- 5G 액세스 네트워크(5G-AN: 5G Access Network)(또는 AN): 5G 코어 네트워크에 연결되는 차세대 무선 액세스 네트워크(NG-RAN: New Generation Radio Access Network) 및/또는 비-3GPP 액세스 네트워크(non-3GPP AN: non-5G Access Network)로 구성되는 액세스 네트워크.

- 차세대 무선 액세스 네트워크(NG-RAN: New Generation Radio Access Network)(또는 RAN): 5GC에 연결된다는 공통의 특징을 가지며, 다음의 옵션 중 하나 이상을 지원하는 무선 액세스 네트워크:

1) 스탠드얼론 새로운 무선(Standalone New Radio).

2) E-UTRA 확장을 지원하는 앵커(anchor)인 새로운 무선(new radio).

3) 스탠드얼론 E-UTRA(예를 들어, eNodeB).

4) 새로운 무선(new radio) 확장을 지원하는 앵커(anchor)

- 5G 코어 네트워크(5GC: 5G Core Network): 5G 액세스 네트워크에 연결되는 코어 네트워크

- 네트워크 기능(NF: Network Function): 네트워크 내 3GPP에서 채택(adopted)되거나 또는 3GPP에서 정의된 처리 기능을 의미하고, 이러한 처리 기능은 정의된 기능적인 동작(functional behavior)과 3GPP에서 정의된 인터페이스를 포함한다.

- NF 서비스(NF service): 서비스-기반 인터페이스를 통해 NF에 의해 노출되고, 다른 인증된 NF(들)에 의해 이용되는(consumed) 기능

- 네트워크 슬라이스(Network Slice): 특정 네트워크 능력(들) 및 네트워크 특징(들)을 제공하는 논리적인 네트워크

- 네트워크 슬라이스 인스턴스(Network Slice instance): 배치되는 네트워크 슬라이스를 형성하는 NF 인스턴스(들) 및 요구되는 자원(들)(예를 들어, 계산, 저장 및 네트워킹 자원)의 세트

- 프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit) 연결 서비스(PDU Connectivity Service): UE와 데이터 네트워크 간의 PDU(들)의 교환을 제공하는 서비스.

- PDU 세션(PDU Session): PDU 연결 서비스를 제공하는 UE와 데이터 네트워크 간의 연계(association). 연계 타입은 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol), 이더넷(Ethernet) 또는 비구조화(unstructured)될 수 있다.

- NAS(Non-Access Stratum): EPS, 5GS 프로토콜 스택에서 단말과 코어 네트워크 간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층. 단말의 이동성을 지원하고, 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.

랜덤 액세스 절차(Random Access Procedure)

이하에서는 LTE/LTE-A 시스템에서 제공하는 랜덤 액세스 절차(random access procedure)에 대해 살펴본다.

랜덤 액세스 절차는 단말이 기지국과 상향링크 동기를 얻거나 상향링크 무선 자원을 할당 받기 위해 사용된다. 단말의 전원이 켜진 후, 단말은 초기 셀과의 하향링크 동기를 획득하고 시스템 정보를 수신한다. 시스템 정보로부터 사용 가능한 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)의 집합과 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원에 관한 정보를 얻는다. 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원은 적어도 하나 이상의 서브프레임 인덱스와 주파수 영역 상의 인덱스의 조합으로 특정될 수 있다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블의 집합으로부터 임의로 선택한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 상향링크 동기를 위한 타이밍 정렬(TA: timing alignment) 값을 랜덤 액세스 응답을 통해 단말로 보낸다. 이로써 단말은 상향링크 동기를 획득하는 것이다.

랜덤 액세스 절차는 FDD(frequency division duplex)와 TDD(time division duplex)에서 공통적인 절차이다. 랜덤 액세스 절차는 셀 사이즈에 무관하며, 캐리어 병합(CA: carrier aggregation)이 설정된 경우 서빙 셀(serving cell)의 개수와도 무관하다.

먼저, 단말이 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우로는 다음과 같은 경우가 있다.

- 단말이 기지국과의 RRC 연결(RRC Connection)이 없어, RRC 아이들 상태에서 초기 접속 (initial access)을 수행하는 경우

- RRC 연결 재-확립 절차(RRC connection re-establishment procedure)를 수행하는 경우

- 단말이 핸드오버 과정에서, 타겟(target) 셀로 처음 접속하는 경우

- 기지국의 명령에 의해 랜덤 액세스 절차가 요청되는 경우

- RRC 연결 상태 중, 상향링크 시간 동기가 맞지 않은 상황에서(non-synchronized) 하향링크로 전송될 데이터가 발생하는 경우

- RRC 연결 상태 중, 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나(non-synchronized), 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로 전송할 데이터가 발생하는 경우

- RRC 연결 상태 중, 타이밍 어드밴스(timing advance)가 필요한 상황에서 단말의 위치 결정(positioning)을 수행하는 경우

- 무선 연결 실패(radio link failure) 또는 핸드오버 실패(handover failure) 시 복구 과정을 수행하는 경우

3GPP Rel-10에서는 캐리어 병합을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하나의 특정 셀(예를 들어, P셀)에 적용 가능한 TA(timing advance) 값을 복수의 셀에 공통으로 적용하는 것을 고려하였다. 다만, 단말이 서로 다른 주파수 밴드에 속한(즉, 주파수 상에서 크게 이격된) 복수의 셀들 혹은 전파(propagation) 특성이 다른 복수의 셀들을 병합할 수 있다. 또한 특정 셀의 경우 커버리지 확대 혹은 커버리지 홀의 제거를 위해 RRH(remote radio header)(즉, 리피터), 펨토 셀(femto cell) 혹은 피코 셀(pico cell) 등과 같은 스몰 셀(small cell) 또는 세컨더리 기지국(SeNB: secondary eNB)이 셀 내에 배치되는 상황에서 단말은 하나의 셀을 통해 기지국(즉, 매크로 기지국(macro eNB))과 통신을 수행하고, 다른 셀을 통해 세컨더리 기지국과 통신을 수행하는 경우 복수의 셀들이 서로 다른 전파 지연 특성을 가지게 될 수 있다. 이 경우, 하나의 TA 값을 복수의 셀들에 공통으로 적용하는 방식으로 사용하는 상향링크 전송을 수행할 경우 복수의 셀들 상에서 전송되는 상향링크 신호의 동기에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 복수의 셀들이 병합된 CA 상황에서 복수의 TA를 가지는 것이 바람직할 수 있으며, 3GPP Rel-11에서는 다중 TA(multiple TA)를 지원하기 위하여 특정 셀 그룹 단위로 TA를 독립적으로 할당하는 것을 고려한다. 이를 TA 그룹(TAG: TA group)이라 하며, TAG는 하나 이상의 셀들을 포함할 수 있으며, TAG 내 포함된 하나 이상의 셀에는 동일한 TA가 공통적으로 적용될 수 있다. 이러한 다중 TA를 지원하기 위하여, MAC TA 명령 제어 요소(element)는 2 비트의 TAG 식별자(TAG ID)와 6 비트의 TA 명령 필드로 구성된다.

캐리어 병합이 설정된 단말은 P셀과 관련되어 앞서 설명한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우가 발생되면 랜덤 액세스 절차를 수행하게 된다. P셀이 속한 TAG(즉, pTAG: primary TAG)의 경우, 기존과 동일하게 P셀을 기준으로 결정되는, 혹은 P셀에 수반되는 랜덤 액세스 절차를 통해 조정되는 TA를 pTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 반면, S셀로만 구성되는 TAG(즉, sTAG: secondary TAG)의 경우, sTAG 내 특정 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있으며, 이 때 TA는 기지국에 의해 개시되 랜덤 액세스 절차에 의해 획득될 수 있다. 구체적으로, sTAG 내에서 S셀은 RACH 자원으로 설정되고, 기지국은 TA를 결정하기 위하여 S셀에서 RACH 접속을 요청한다. 즉, 기지국은 P셀에서 전송되는 PDCCH 오더에 의해 S셀들 상에서 RACH 전송을 개시시킨다. S셀 프리앰블에 대한 응답 메시지는 랜덤 액세스 무선 네트워크 임시 식별자(RA-RNTI: Random Access Radio Network Temporary Identifier)를 사용하여 P셀을 통해 전송된다. 단말은 랜덤 액세스를 성공적으로 마친 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 이와 같이, 랜덤 액세스 절차는 S셀에서도 해당 S셀이 속한 sTAG의 타이밍 정렬(timing alignment)을 획득하기 위하여 S셀에서도 수행될 수 있다.

LTE/LTE-A 시스템에서는 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나의 프리앰블을 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(non-contention based random access procedure)을 모두 제공한다. 다만, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차는, 상술한 핸드오버 과정, 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우, 단말 위치 결정(positioning) 및/또는 sTAG을 위한 타이밍 어드밴스 정렬에 한하여 사용될 수 있다. 랜덤 액세스 절차가 완료된 후에 일반적인 상향링크/하향링크 전송이 발생된다.

한편, 릴레이 노드(RN: relay node) 또한 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차와 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 모두 지원한다. 릴레이 노드가 랜덤 액세스 절차를 수행할 때, 그 시점에서 RN 서브프레임 구성(configuration)을 중단시킨다(suspend). 즉, 이는 일시적으로 RN 서브프레임 구성을 폐기하는 것으로 의미한다. 이후, 성공적으로 랜덤 액세스 절차가 완료되는 시점에서 RN 서브프레임 구성이 재개된다.

도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.

(1) 제1 메시지(Msg 1, message 1)

먼저, 단말은 시스템 정보(system information) 또는 핸드오버 명령(handover command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(physical RACH) 자원을 선택하여 전송한다.

랜덤 액세스 프리앰블은 RACH 전송 채널에서 6비트로 전송되고, 6비트는 RACH 전송한 단말을 식별하기 위한 5비트의 임의 식별자(radom identity)와, 추가 정보를 나타내기 위한 1비트(예를 들어, 제3 메시지(Msg 3)의 크기를 지시)로 구성된다.

단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 프리앰블을 디코딩하고, RA-RNTI를 획득한다. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 PRACH와 관련된 RA-RNTI는 해당 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블의 시간-주파수 자원에 따라 결정된다.

(2) 제2 메시지(Msg 2, message 2)

기지국은 제1 메시지 상의 프리앰블을 통해서 획득한 RA-RNTI로 지시(address)되는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 단말로 전송한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자(RA preamble index/identifier), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인(UL grant), 임시 셀 식별자(TC-RNTI: Temporary Cell RNTI) 그리고 시간 동기 값(TAC: time alignment command)들이 포함될 수 있다. TAC는 기지국이 단말에게 상향링크 시간 정렬(time alignment)을 유지하기 위해 보내는 시간 동기 값을 지시하는 정보이다. 단말은 상기 시간 동기 값을 이용하여, 상향링크 전송 타이밍을 갱신한다. 단말이 시간 동기를 갱신하면, 시간 동기 타이머(time alignment timer)를 개시 또는 재시작한다. UL grant는 후술하는 스케줄링 메시지(제3 메시지)의 전송에 사용되는 상향링크 자원 할당 및 TPC(transmit power command)를 포함한다. TPC는 스케줄링된 PUSCH를 위한 전송 파워의 결정에 사용된다.

단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 윈도우(random access response window) 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답(random access response)의 수신을 시도하며, PRACH에 대응되는 RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출하고, 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH를 수신하게 된다. 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU(MAC packet data unit)의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH을 통해 전달될 수 있다. PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선 자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 검출에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신할 수 있다.

랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블을 전송한 단말이 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하기 위해서 대기하는 최대 시구간을 의미한다. 랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블이 전송되는 마지막 서브프레임에서 3개의 서브프레임 이후의 서브프레임으로부터 시작하여 'ra-ResponseWindowSize'의 길이를 가진다. 즉, 단말은 프리앰블을 전송이 종료된 서브프레임으로부터 3개의 서브프레임 이후부터 확보한 랜덤 액세스 윈도우 동안 랜덤 액세스 응답을 수신하기 위해 대기한다. 단말은 시스템 정보(system information)을 통해 랜덤 액세스 윈도우 사이즈('ra-ResponseWindowsize') 파라미터 값을 획득할 수 있으며, 랜덤 액세스 윈도우 사이즈는 2부터 10 사이의 값으로 결정될 수 있다.

단말은 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자를 가지는 랜덤 액세스 응답을 성공적으로 수신하면, 랜덤 액세스 응답의 모니터링을 중지한다. 반면, 랜덤 액세스 응답 윈도우가 종료될 때까지 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하지 못하거나, 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자를 가지는 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 응답의 수신은 실패하였다고 간주되고, 이후 단말은 프리앰블 재전송을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이 랜덤 액세스 응답에서 랜덤 액세스 프리앰블 구분자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 UL grant, TC-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위는 것이 필요하기 때문이다.

(3) 제3 메시지(Msg 3, message 3)

단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, TC-RNTI를 저장한다. 또한, UL grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 단말의 최초 접속의 경우, RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 요청(RRC Connection Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있으며, RRC 연결 재확립 절차의 경우 RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 재확립 요청(RRC Connection Re-establishment Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 또한, NAS 접속 요청 메시지를 포함할 수도 있다.

제3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌 해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.

단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 절차 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자(C-RNTI)를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL grant에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 절차 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 C-RNTI보다 길다.

UL-SCH 상의 전송에서는 단말 특정 스크램블링이 사용된다. 단말이 C-RNTI를 할당 받은 경우라면 스크램블링은 C-RNTI에 기반하여 수행되나, 단말이 아직 C-RNTI를 할당받지 못한 경우라면, 스크램블링은 C-RNTI에 기반할 수 없으며 대신 랜덤 액세스 응답에서 수신한 TC-RNTI가 사용된다. 단말은 상기 UL grant에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머(contention resolution timer)를 개시한다.

(4) 제4 메시지(Msg 4, message 4)

기지국은 단말로부터 제3 메시지를 통해 해당 단말의 C-RNTI를 수신한 경우 수신한 C-RNTI를 이용하여 단말에게 제4 메시지를 전송한다. 반면, 단말로부터 제3 메시지를 통해 상기 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 수신한 경우, 랜덤 액세스 응답에서 해당 단말에게 할당한 TC-RNTI를 이용하여 제4 메시지를 단말에게 전송한다. 일례로, 제4 메시지는 RRC 연결 설정 메시지(RRC Connection Setup)가 포함할 수 있다.

단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL grant를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL grant에 대응하여 전송된 제3 메시지가 자신의 식별자가 C-RNTI인 경우, 자신의 C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 TC-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 C-RNTI를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 TC-RNTI를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 제4 메시지를 통해 단말은 C-RNTI를 획득하고, 이후 단말과 네트워크는 C-RNTI를 이용하여 단말 특정 메시지(dedicated message)를 송수신하게 된다.

다음은 랜덤 액세스에서 충돌 해결을 위한 방법에 대하여 설명한다.

랜덤 액세스를 수행함에 있어서 충돌이 발생하는 이유는 기본적으로 랜덤 액세스 프리앰블의 수가 유한하기 때문이다. 즉, 기지국은 모든 단말들에게 단말 고유의 랜덤 액세스 프리앰블을 부여할 수 없기 때문에, 단말은 공통의 랜덤 액세스 프리앰블들 중에서 임의적으로 하나를 선택해서 전송하게 된다. 이에 따라 동일한 무선 자원(PRACH 자원)을 통해 둘 이상의 단말들이 같은 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하여 전송하게 되는 경우가 발생하지만, 기지국에서는 하나의 단말에게서 전송되는 하나의 랜덤 액세스 프리앰블로 판단하게 된다. 이로 인해, 기지국은 랜덤 액세스 응답을 단말에게 전송하고 랜덤 액세스 응답은 하나의 단말이 수신할 것으로 예측한다. 하지만, 상술한 바와 같이 충돌이 발생할 수 있기 때문에, 둘 이상의 단말들이 하나의 랜덤 액세스 응답을 수신하게 되며, 이에 따라 단말마다 각각 랜덤 액세스 응답의 수신에 따른 동작을 수행하게 된다. 즉, 랜덤 액세스 응답에 포함된 하나의 UL Grant를 이용하여, 둘 이상의 단말들이 서로 다른 데이터를 동일한 무선자원에 전송하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 이에 따라, 상기 데이터의 전송은 모두 실패할 수 도 있고, 단말들의 위치 또는 전송파워에 따라 특정 단말의 데이터만을 기지국에서 수신할 수도 있다. 후자의 경우, 둘 이상의 단말들은 모두 자신의 데이터의 전송이 성공했다고 가정하기 때문에, 기지국은 경쟁에서 실패한 단말들에게 실패 사실에 대한 정보를 알려주어야 한다. 즉, 상기 경쟁의 실패 또는 성공에 대한 정보를 알려주는 것을 충돌 해결(contention resolution)라 한다.

충돌 해결 방법에는 두 가지 방법이 있는데 한 가지 방법은, 충돌 해결 타이머(contention resolution timer)를 이용하는 방법과, 다른 한가지 방법은 성공한 단말의 식별자를 단말들에게 전송하는 방법이다. 전자의 경우는, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 이미 고유의 C-RNTI를 가지고 있는 경우에 사용된다. 즉, 이미 C-RNTI를 가지고 있는 단말은 랜덤 액세스 응답에 따라 자신의 C-RNTI를 포함한 데이터를 기지국으로 전송하고, 충돌 해결 타이머를 작동한다. 그리고, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH 정보가 수신되면, 단말은 자신이 경쟁에서 성공했다고 판단하고, 랜덤 액세스를 정상적으로 마치게 된다. 반대로, 만약 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH를 전송 받지 못한 경우는, 자신이 경쟁에서 실패했다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 다시 수행하거나, 상위 계층으로 실패 사실을 통보할 수 있다. 충돌 해소 방법 중 후자의 경우, 즉 성공한 단말의 식별자를 전송하는 방법은, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 고유의 셀 식별자가 없는 경우에 사용된다. 즉, 단말 자신이 셀 식별자가 없는 경우, 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL Grant 정보에 따라 데이터에 셀 식별자 보다 상위 식별자(S-TMSI 또는 random number)를 포함하여 전송하고, 단말은 충돌 해결 타이머를 작동시킨다. 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터가 DL-SCH로 전송된 경우, 단말은 랜덤 액세스 과정이 성공했다고 판단한다. 반면에, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터를 DL-SCH로 전송 받지 못하는 경우에는, 단말은 랜덤 액세스 과정이 실패했다고 판단하게 되는 것이다.

한편, 비경쟁 기반 임의접속 과정에서의 동작은 도 6에 도시된 경쟁 기반 임의접속 과정과 달리 제1 메시지 전송 및 제2 메시지 전송만으로 임의접속 절차가 종료되게 된다. 다만, 제1 메시지로서 단말이 기지국에 임의접속 프리앰블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 임의접속 프리앰블을 할당받게 되며, 이 할당받은 임의접속 프리앰블을 기지국에 제1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 임의접속 응답을 수신함으로써 임의접속 절차가 종료되게 된다.

3GPP 릴리즈 14에서는 다음과 같은 스콥으로 EPC 이후의 차세대 이동통신 시스템에 대한 스터디를 진행 중에 있다(3GPP SP-150863).

목표는 차세대 모바일 네트워크를 위한 시스템 아키텍처를 설계하는 것이다. 새로운 아키텍처는 새로운 RAT(들), 진화된 LTE 및 비 3GPP 액세스 타입들을 지원하고, 액세스 의존성을 최소화해야 한다. 새로운 아키텍처를 위한 제안은 현재 아키텍처의 진화를 기반으로 하거나, “clean slate” 접근 방식을 기반으로 할 수 있다.

스터디는 새로운 아키텍처로의 이주(migrant) 시나리오를 고려해야 한다. 예상되는 작업으로는 다음이 포함될 수 있다:

- 높은 수준의 아키텍처 요구사항(requirement)의 조사

- 아키텍처 논의를 위해 공통 언어로 사용될 용어의 정의

- 서로간에 상호 작용을 통해 필요한 기능 및 높은 수준의 기능을 수집하는 높은 수준의 시스템 아키텍처의 정의

아키텍처는 다음과 같은 운영 효율성 및 최적화 특성의 non-exhastive 리스트로 개발되어야 한다.

1. 확장 가능한 방식으로 기존 및 신규 통신 서비스로 인한 모바일 데이터 트래픽/기기 수의 급격한 증가를 처리할 수 있는 능력

2. 코어 및 무선 네트워크의 독립적인 진화 허용

3. 총 소유(ownership) 비용을 줄이고 운영 효율성, 에너지 효율성 및 단순성을 개선하고 새로운 서비스를 제공하기 위한 유연성을 지원하는 기술(예를 들어, 네트워크 기능 가상화 및 소프트웨어 정의 네트워킹(Software defined networking))의 지원

차세대 시스템(Next Generation System; NGS)

차세대 모바일 네트워크 시스템, 즉 5G 코어 네트워크에 대한 디자인을 위해 3GPP에서는 SMARTER(Services and Markets Technology Enablers)라는 스터디를 통해 서비스 요구 사항을 정의해오고 있다. 또한 SA2에서는 이를 바탕으로 FS_NextGen(Study on Architecture for Next Generation System) 스터디를 진행하고 있다.

NGS에 대하여 다음과 같은 정의들이 TR 23.799에서 정의되었다.

- 진화된(Evolved) E-UTRA: NextGen 시스템에서 동작하기 위하여 E-UTRA 무선 인터페이스가 진화된 RAT;

- 네트워크 능력(capability): 일반적으로 별도의 또는 독립형(standalone) “사용자 종단 서비스(end user service)”로 사용되지 않으나 “종단 사용자(end user)”에게 제공되는 원격 통신 서비스로 결합될 수 있는 구성 요소로서 사용되는 3GPP 특정 특징이자, 제공되는 네트워크(예를 들어, 위치 서비스는 일반적으로 “종단 사용자”가 단순히 다른 UE의 위치를 문의(query)하는 데 사용되지 않는다. 특징 또는 네트워크 능력으로서 위치 서비스가 (예를 들어, 추적 어플리케이션에 의해) 사용되며, “사용자 종단 서비스”로서 제공된다. 네트워크 능력은 내부적으로 네트워크에서 사용될 수 있으며, 그리고/또는 (‘3rd 파티’라고 지칭되는) 외부 사용자에게 노출될 수도 있다. );

- 네트워크 기능(Function): 네트워크 기능은 3GPP가 채택한 기능 또는 네트워크에서 3GPP가 정의한 처리 기능으로, 기능적 동작 및 3GPP 정의 인터페이스를 정의함. 네트워크 기능은 전용 하드웨어(dedicated hardware) 상의 네트워크 요소로서, 전용 하드웨어 상에서 실행되는 소프트웨어 인스턴스로서 또는 적절한 플랫폼(예를 들어, 클라우드 인프라 스트럭처에서) 상에서 인스턴스화된 가상화 기능으로서 구현될 수 있음;

- NextGen: 본 명세서에서 사용되는 차세대를 의미함;

- NextGen 코어 네트워크: NextGen 액세스 네트워크에 연결되는 코어 네트워크;

- NextGen RAN(NG RAN): 다음 옵션 중 하나 이상을 지원하는 무선 액세스 네트워크를 나타냄:

2) 독립형(standalone) 새로운 무선

4) 독립형 새로운 무선은 진화된 E-UTRA 확장을 갖는 앵커(anchor)임

5) 진화된 E-UTRA

7) 진화된 E-UTRA는 새로운 무선 확장을 갖는 앵커임

차세대 코어와 접속(interface)하는 RAN이라는 공통점을 가짐;

- NextGen 액세스 네트워크(NG AN): NextGen RAN 또는 비-3GPP 접속 네트워크를 의미하며, 차세대 코어와 접속(interface)함;

- NextGen System(NG 시스템): NextGen 접속 네트워크(NG AN) 및 NextGen 코어를 포함하는 NextGen 시스템을 의미함;

- NextGen UE: NextGen 시스템에 연결되는 UE;

- PDU 연결(connectivity) 서비스: UE 및 데이터 네트워크 사이의 PDU 교환을 제공하는 서비스

- PDU 세션: UE와 PDU 연결 서비스를 제공하는 데이터 네트워크 사이의 연계(association), 연계의 타입은 IP 타입, 이더넷(Ethernet) 타입 및 non-IP 타입을 포함함;

- IP 타입의 PDU 세션: UE와 IP 데이터 네트워크 사이의 연계;

- 서비스 연속성: IP 주소 및/또는 앵커 포인트가 변경되는 경우를 포함하여 서비스의 중단이 없는 사용자 경험;

- 세션 연속성: PDU 세션의 연속성, IP 타입 PDU 세션에 대하여 “세션 연속성”은 PDU 세션의 수명 동안 IP 주소가 보존됨(preserved)을 의미함.

본 발명이 적용될 수 있는 5G 시스템 아키텍처

5G 시스템은 4세대 LTE 이동통신 기술로부터 진보된 기술로서 기존 이동 통신망 구조의 개선(Evolution) 혹은 클린-스테이트(Clean-state) 구조를 통해 새로운 무선 액세스 기술(RAT: Radio Access Technology), LTE(Long Term Evolution)의 확장된 기술로서 eLTE(extended LTE), non-3GPP(예를 들어, WLAN) 액세스 등을 지원한다.

5G 시스템은 서비스-기반으로 정의되고, 5G 시스템을 위한 아키텍처(architecture) 내 네트워크 기능(NF: Network Function)들 간의 상호동작(interaction)은 다음과 같이 2가지 방식으로 나타낼 수 있다.

- 참조 포인트 표현(representation)(도 6): 2개의 NF들(예를 들어, AMF((Core) Access and Mobility Management Function) 및 SMF(Session Management Function) 간의 점-대-점 참조 포인트(예를 들어, N11)에 의해 기술되는 NF들 내 NF 서비스들 간의 상호 동작을 나타낸다.

- 서비스-기반 표현(representation)(도 7): 제어 평면(CP: Control Plane) 내 네트워크 기능들(예를 들어, AMF)은 다른 인증된 네트워크 기능들이 자신의 서비스에 액세스하는 것을 허용한다. 이 표현은 필요한 경우 점-대-점(point-to-point) 참조 포인트(reference point)도 포함한다.

도 7은 참조 포인트 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 5G 시스템 아키텍처는 다양한 구성 요소들(즉, 네트워크 기능(NF: network function))을 포함할 수 있으며, 본 도면에는 그 중 일부에 해당하는, 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server Function), 액세스 및 이동성 관리 기능(AMF: (Core) Access and Mobility Management Function), 세션 관리 기능(SMF: Session Management Function), 정책 제어 기능(PCF: Policy Control function), 어플리케이션 기능(AF: Application Function), 통합된 데이터 관리(UDM: Unified Data Management), 데이터 네트워크(DN: Data network), 사용자 평면 기능(UPF: User plane Function), (무선) 액세스 네트워크((R)AN: (Radio) Access Network), 사용자 장치(UE: User Equipment)를 예시한다.

각 NF들은 다음과 같은 기능을 지원한다.

- AUSF는 UE의 인증을 위한 데이터를 저장한다.

- AMF는 UE 단위의 접속 및 이동성 관리를 위한 기능을 제공하며, 하나의 UE 당 기본적으로 하나의 AMF에 연결될 수 있다.

구체적으로, AMF는 3GPP 액세스 네트워크들 간의 이동성을 위한 CN 노드 간 시그널링, 무선 액세스 네트워크(RAN: Radio Access Network) CP 인터페이스(즉, N2 인터페이스)의 종단(termination), NAS 시그널링의 종단(N1), NAS 시그널링 보안(NAS 암호화(ciphering) 및 무결성 보호(integrity protection)), AS 보안 제어, 등록 관리(등록 영역(Registration Area) 관리), 연결 관리, 아이들 모드 UE 접근성(reachability) (페이징 재전송의 제어 및 수행 포함), 이동성 관리 제어(가입 및 정책), 인트라-시스템 이동성 및 인터-시스템 이동성 지원, 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)의 지원, SMF 선택, 합법적 감청(Lawful Intercept)(AMF 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), UE와 SMF 간의 세션 관리(SM: session management) 메시지의 전달 제공, SM 메시지 라우팅을 위한 트랜스패런트 프록시(Transparent proxy), 액세스 인증(Access Authentication), 로밍 권한 체크를 포함한 액세스 허가(Access Authorization), UE와 SMSF 간의 SMS 메시지의 전달 제공, 보안 앵커 기능(SEA: Security Anchor Function) 및/또는 보안 컨텍스트 관리(SCM: Security Context Management) 등의 기능을 지원한다.

AMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 AMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.

- DN은 예를 들어, 운영자 서비스, 인터넷 접속 또는 서드파티(3rd party) 서비스 등을 의미한다. DN은 UPF로 하향링크 프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit)을 전송하거나, UE로부터 전송된 PDU를 UPF로부터 수신한다.

- PCF는 어플리케이션 서버로부터 패킷 흐름에 대한 정보를 수신하여, 이동성 관리, 세션 관리 등의 정책을 결정하는 기능을 제공한다. 구체적으로, PCF는 네트워크 동작을 통제하기 위한 단일화된 정책 프레임워크 지원, CP 기능(들)(예를 들어, AMF, SMF 등)이 정책 규칙을 시행할 수 있도록 정책 규칙 제공, 사용자 데이터 저장소(UDR: User Data Repository) 내 정책 결정을 위해 관련된 가입 정보에 액세스하기 위한 프론트 엔드(Front End) 구현 등의 기능을 지원한다.

- SMF는 세션 관리 기능을 제공하며, UE가 다수 개의 세션을 가지는 경우 각 세션 별로 서로 다른 SMF에 의해 관리될 수 있다.

구체적으로, SMF는 세션 관리(예를 들어, UPF와 AN 노드 간의 터널(tunnel) 유지를 포함하여 세션 확립, 수정 및 해제), UE IP 주소 할당 및 관리(선택적으로 인증 포함), UP 기능의 선택 및 제어, UPF에서 트래픽을 적절한 목적지로 라우팅하기 위한 트래픽 스티어링(traffic steering) 설정, 정책 제어 기능(Policy control functions)를 향한 인터페이스의 종단, 정책 및 QoS의 제어 부분 시행, 합법적 감청(Lawful Intercept)(SM 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), NAS 메시지의 SM 부분의 종단, 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification), AN 특정 SM 정보의 개시자(AMF를 경유하여 N2를 통해 AN에게 전달), 세션의 SSC 모드 결정, 로밍 기능 등의 기능을 지원한다.

SMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 SMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.

- UDM은 사용자의 가입 데이터, 정책 데이터 등을 저장한다. UDM은 2개의 부분, 즉 어플리케이션 프론트 엔드(FE: front end) 및 사용자 데이터 저장소(UDR: User Data Repository)를 포함한다.

FE는 위치 관리, 가입 관리, 자격 증명(credential)의 처리 등을 담당하는 UDM FE와 정책 제어를 담당하는 PCF를 포함한다. UDR은 UDM-FE에 의해 제공되는 기능들을 위해 요구되는 데이터와 PCF에 의해 요구되는 정책 프로필을 저장한다. UDR 내 저장되는 데이터는 가입 식별자, 보안 자격 증명(security credential), 액세스 및 이동성 관련 가입 데이터 및 세션 관련 가입 데이터를 포함하는 사용자 가입 데이터와 정책 데이터를 포함한다. UDM-FE는 UDR에 저장된 가입 정보에 액세스하고, 인증 자격 증명 처리(Authentication Credential Processing), 사용자 식별자 핸들링(User Identification Handling), 액세스 인증, 등록/이동성 관리, 가입 관리, SMS 관리 등의 기능을 지원한다.

- UPF는 DN으로부터 수신한 하향링크 PDU를 (R)AN을 경유하여 UE에게 전달하며, (R)AN을 경유하여 UE로부터 수신한 상향링크 PDU를 DN으로 전달한다.

구체적으로, UPF는 인트라(intra)/인터(inter) RAT 이동성을 위한 앵커 포인트, 데이터 네트워크(Data Network)로의 상호연결(interconnect)의 외부 PDU 세션 포인트, 패킷 라우팅 및 포워딩, 패킷 검사(inspection) 및 정책 규칙 시행의 사용자 평면 부분, 합법적 감청(Lawful Intercept), 트래픽 사용량 보고, 데이터 네트워크로의 트래픽 플로우의 라우팅을 지원하기 위한 상향링크 분류자(classifier), 멀티-홈(multi-homed) PDU 세션을 지원하기 위한 브랜치 포인트(Branching point), 사용자 평면을 위한 QoS 핸들링(handling)(예를 들어 패킷 필터링, 게이팅(gating), 상향링크/하향링크 레이트 시행), 상향링크 트래픽 검증 (서비스 데이터 플로우(SDF: Service Data Flow)와 QoS 플로우 간 SDF 매핑), 상향링크 및 하향링크 내 전달 레벨(transport level) 패킷 마킹, 하향링크 패킷 버퍼링 및 하향링크 데이터 통지 트리거링 기능 등의 기능을 지원한다. UPF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 UPF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.

- AF는 서비스 제공(예를 들어, 트래픽 라우팅 상에서 어플리케이션 영향, 네트워크 능력 노출(Network Capability Exposure) 접근, 정책 제어를 위한 정책 프레임워크와의 상호동작 등의 기능을 지원)을 위해 3GPP 코어 네트워크와 상호 동작한다.

- (R)AN은 4G 무선 액세스 기술의 진화된 버전인 진화된 E-UTRA(evolved E-UTRA)와 새로운 무선 액세스 기술(NR: New Radio)(예를 들어, gNB)을 모두 지원하는 새로운 무선 액세스 네트워크를 총칭한다.

gNB은 무선 자원 관리를 위한 기능들(즉, 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허락 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 상향링크/하향링크에서 UE에게 자원의 동적 할당(Dynamic allocation of resources)(즉, 스케줄링)), IP(Internet Protocol) 헤더 압축, 사용자 데이터 스트림의 암호화(encryption) 및 무결성 보호(integrity protection), UE에게 제공된 정보로부터 AMF로의 라우팅이 결정되지 않는 경우, UE의 어태치(attachment) 시 AMF의 선택, UPF(들)로의 사용자 평면 데이터 라우팅, AMF로의 제어 평면 정보 라우팅, 연결 셋업 및 해제, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송(AMF로부터 발생된), 시스템 브로드캐스트 정보의 스케줄링 및 전송(AMF 또는 운영 및 유지(O&M: operating and maintenance)로부터 발생된), 이동성 및 스케줄링을 위한 측정 및 측정 보고 설정, 상향링크에서 전달 레벨 패킷 마킹(Transport level packet marking), 세션 관리, 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)의 지원, QoS 흐름 관리 및 데이터 무선 베어러로의 매핑, 비활동 모드(inactive mode)인 UE의 지원, NAS 메시지의 분배 기능, NAS 노드 선택 기능, 무선 액세스 네트워크 공유, 이중 연결성(Dual Connectivity), NR과 E-UTRA 간의 밀접한 상호동작(tight interworking) 등의 기능을 지원한다.

- UE는 사용자 기기를 의미한다. 사용자 장치는 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 사용자 장치는 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다.

본 도면에서는 설명의 명확성을 위해 비구조화된 데이터 저장 네트워크 기능(UDSF: Unstructured Data Storage network function), 구조화된 데이터 저장 네트워크 기능(SDSF: Structured Data Storage network function), 네트워크 노출 기능(NEF: Network Exposure Function) 및 NF 저장소 기능(NRF: NF Repository Function)가 도시되지 않았으나, 본 도면에 도시된 모든 NF들은 필요에 따라 UDSF, NEF 및 NRF와 상호 동작을 수행할 수 있다.

- NEF는 3GPP 네트워크 기능들에 의해 제공되는, 예를 들어, 제3자(3rd party), 내부 노출(internal exposure)/재노출(re-exposure), 어플리케이션 기능, 에지 컴퓨팅(Edge Computing)을 위한 서비스들 및 능력들을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공한다. NEF는 다른 네트워크 기능(들)로부터 (다른 네트워크 기능(들)의 노출된 능력(들)에 기반한) 정보를 수신한다. NEF는 데이터 저장 네트워크 기능으로의 표준화된 인터페이스를 이용하여 구조화된 데이터로서 수신된 정보를 저장할 수 있다. 저장된 정보는 NEF에 의해 다른 네트워크 기능(들) 및 어플리케이션 기능(들)에게 재노출(re-expose)되고, 분석 등과 같은 다른 목적으로 이용될 수 있다.

- NRF는 서비스 디스커버리 기능을 지원한다. NF 인스턴스로부터 NF 디스커버리 요청 수신하고, 발견된 NF 인스턴스의 정보를 NF 인스턴스에게 제공한다. 또한, 이용 가능한 NF 인스턴스들과 그들이 지원하는 서비스를 유지한다.

- SDSF는 어떠한 NEF에 의한 구조화된 데이터로서 정보를 저장 및 회수(retrieval)하는 기능을 지원하기 위한 선택적인 기능이다.

- UDSF은 어떠한 NF에 의한 비구조적 데이터로서 정보를 저장 및 회수(retrieval)하는 기능을 지원하기 위한 선택적인 기능이다.

한편, 본 도면에서는 설명의 편의상 UE가 하나의 PDU 세션을 이용하여 하나의 DN에 엑세스하는 경우에 대한 참조 모델을 예시하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

UE는 다중의 PDU 세션을 이용하여 2개의(즉, 지역적(local) 그리고 중심되는(central)) 데이터 네트워크에 동시에 액세스할 수 있다. 이때, 서로 다른 PDU 세션을 위해 2개의 SMF들이 선택될 수 있다. 다만, 각 SMF는 PDU 세션 내 지역적인 UPF 및 중심되는 UPF를 모두 제어할 수 있는 능력을 가질 수 있다.

또한, UE는 단일의 PDU 세션 내에서 제공되는 2개의(즉, 지역적인 그리고 중심되는) 데이터 네트워크에 동시에 액세스할 수도 있다.

3GPP 시스템에서는 5G 시스템 내 NF들 간을 연결하는 개념적인 링크를 참조 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음은 본 도면에서 표현된 5G 시스템 아키텍처에 포함되는 참조 포인트를 예시한다.

- N1: UE와 AMF 간의 참조 포인트

- N2: (R)AN과 AMF 간의 참조 포인트

- N3: (R)AN과 UPF 간의 참조 포인트

- N4: SMF와 UPF 간의 참조 포인트

- N5: PCF와 AF 간의 참조 포인트

- N6: UPF와 데이터 네트워크 간의 참조 포인트

- N7: SMF와 PCF 간의 참조 포인트

- N24: 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 홈 네트워크(home network) 내 PCF 간의 참조 포인트

- N8: UDM과 AMF 간의 참조 포인트

- N9: 2개의 코어 UPF들 간의 참조 포인트

- N10: UDM과 SMF 간의 참조 포인트

- N11: AMF와 SMF 간의 참조 포인트

- N12: AMF와 AUSF 간의 참조 포인트

- N13: UDM과 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server function) 간의 참조 포인트

- N14: 2개의 AMF들 간의 참조 포인트

- N15: 비-로밍 시나리오의 경우, PCF와 AMF 간의 참조 포인트, 로밍 시나리오의 경우 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 AMF 간의 참조 포인트

- N16: 2개의 SMF들 간의 참조 포인트 (로밍 시나리오의 경우, 방문 네트워크(visited network) 내 SMF와 홈 네트워크(home network) 내 SMF 간의 참조 포인트)

- N17: AMF와 EIR 간의 참조 포인트

- N18: 어떠한 NF와 UDSF 간의 참조 포인트

- N19: NEF와 SDSF 간의 참조 포인트

도 8은 서비스-기반 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.

본 도면에서 예시된 서비스-기반 인터페이스는 소정의 NF에 의해 제공되는/노출되는 서비스의 세트를 나타낸다. 서비스-기반 인터페이스는 제어 평면 내에서 사용된다. 다음은 본 도면과 같이 표현된 5G 시스템 아키텍처에 포함되는 서비스-기반 인터페이스를 예시한다.

- Namf: AMF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스

- Nsmf: SMF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스

- Nnef: NEF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스

- Npcf: PCF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스

- Nudm: UDM에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스

- Naf: AF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스

- Nnrf: NRF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스

- Nausf: AUSF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스

NF 서비스는 NF(즉, NF 서비스 공급자)에 의해 다른 NF(즉, NF 서비스 소비자)에게 서비스-기반 인터페이스를 통해 노출되는 능력의 일종이다. NF는 하나 이상의 NF 서비스(들)을 노출할 수 있다. NF 서비스를 정의하기 위하여 다음과 같은 기준이 적용된다:

- NF 서비스들은 종단 간(end-to-end) 기능을 설명하기 위한 정보 흐름으로부터 도출된다.

- 완전한 종단 간(end-to-end) 메시지 흐름은 NF 서비스 호출(invocation)의 시퀀스에 의해 설명된다.

- NF(들)이 자신들의 서비스를 서비스-기반 인터페이스를 통해 제공하는 2가지의 동작은 다음과 같다:

i) "요청-응답(Request-response)": 제어 평면 NF_B (즉, NF 서비스 공급자)는 또 다른 제어 평면 NF_A (즉, NF 서비스 소비자)로부터 특정 NF 서비스(동작의 수행 및/또는 정보의 제공을 포함)의 제공을 요청 받는다. NF_B는 요청 내에서 NF_A에 의해 제공된 정보에 기반한 NF 서비스 결과를 응답한다.

요청을 충족시키기 위하여, NF_B는 교대로 다른 NF(들)로부터의 NF 서비스를 소비할 수 있다. 요청-응답 메커니즘에서, 통신은 두 개의 NF들(즉, 소비자 및 공급자) 간의 일대일로 수행된다.

ii) "가입-통지(Subscribe-Notify)"

제어 평면 NF_A (즉, NF 서비스 소비자)는 또 다른 제어 평면 NF_B (즉, NF 서비스 공급자)에 의해 제공되는 NF 서비스에 가입한다. 다수의 제어 평면 NF(들)은 동일한 제어 평면 NF 서비스에 가입할 수 있다. NF_B는 이 NF 서비스의 결과를 이 NF 서비스에 가입된 관심있는 NF(들)에게 통지한다. 소비자로부터 가입 요청은 주기적인 업데이트 또는 특정 이벤트(예를 들어, 요청된 정보의 변경, 특정 임계치 도달 등)를 통해 트리거되는 통지를 위한 통지 요청을 포함할 수 있다. 이 메커니즘은 NF(들)(예를 들어, NF_B)이 명시적인 가입 요청없이 암묵적으로 특정 통지에 가입한 경우(예를 들어, 성공적인 등록 절차로 인하여)도 포함한다.

도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 NG-RAN 아키텍처를 예시한다.

도 9를 참조하면, 차세대 액세스 네트워크(NG-RAN: New Generation Radio Access Network)는 UE를 향한 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜의 종단을 제공하는, gNB(NR NodeB)(들) 및/또는 eNB(eNodeB)(들)로 구성된다.

gNB(들) 간에, 또한 gNB(들)과 5GC에 연결되는 eNB(들) 간에 Xn 인터페이스를 이용하여 상호 연결된다. gNB(들) 및 eNB(들)은 또한 5GC에 NG 인터페이스를 이용하여 연결되고, 더욱 구체적으로 NG-RAN과 5GC 간의 제어 평면 인터페이스인 NG-C 인터페이스(즉, N2 참조 포인트)를 이용하여 AMF에 연결되고, NG-RAN과 5GC 간의 사용자 평면 인터페이스인 NG-U 인터페이스(즉, N3 참조 포인트)를 이용하여 UPF에 연결된다.

무선 프로토콜 아키텍처

도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 스택을 예시한 도면이다. 특히, 도 10(a)는 UE와 gNB 간의 무선 인터페이스 사용자 평면 프로토콜 스택을 예시하고, 도 10(b)는 UE와 gNB 간의 무선 인터페이스 제어 평면 프로토콜 스택을 예시한다.

제어 평면은 UE와 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 어플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.

도 10(a)를 참조하면, 사용자 평면 프로토콜 스택은 제1 계층(Layer 1)(즉, 물리(PHY: physical layer) 계층), 제2 계층(Layer 2)으로 분할될 수 있다.

도 10(b)를 참조하면, 제어 평면 프로토콜 스택은 제1 계층(즉, PHY 계층), 제2 계층, 제3 계층(즉, 무선 자원 제어 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층), 넌-액세스 스트라텀(NAS: Non-Access Stratum) 계층으로 분할될 수 있다.

제2 계층은 매체 액세스 제어(MAC: Medium Access Control) 서브계층, 무선 링크 제어(RLC: Radio Link Control) 서브계층, 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDC: Packet Data Convergence Protocol) 서브계층, 서비스 데이터 적응 프로토콜(SDAP: Service Data Adaptation Protocol) 서브계층(사용자 평면의 경우)으로 분할된다.

무선 베어러는 2가지 그룹으로 분류된다: 사용자 평면 데이터를 위한 데이터 무선 베어러(DRB: data radio bearer)과 제어 평면 데이터를 위한 시그널링 무선 베어러(SRB: signalling radio bearer)

이하, 무선 프로토콜의 제어 평면과 사용자 평면의 각 계층을 설명한다.

1) 제1 계층인 PHY 계층은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 MAC 서브계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 서브계층과 PHY 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 PHY 계층과 수신단의 PHY 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다.

2) MAC 서브계층은 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간의 매핑; 전송 채널을 통해 PHY 계층으로/으로부터 전달되는 전송 블록(TB: transport block)으로/으로부터 하나 또는 상이한 논리 채널에 속한 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: Service Data Unit)의 다중화/역다중화; 스케줄링 정보 보고; HARQ(hybrid automatic repeat request)를 통한 에러 정정; 동적 스케줄링을 이용한 UE들 간의 우선 순위 핸들링; 논리 채널 우선순위를 이용하여 하나의 UE의 논리 채널들 간의 우선 순위 핸들링; 패딩(Padding)을 수행한다.

서로 다른 종류의 데이터는 MAC 서브계층에 의해 제공되는 서비스를 전달한다. 각 논리 채널 타입은 어떠한 타입의 정보가 전달되는지 정의한다.

논리 채널은 2가지의 그룹으로 분류된다: 제어 채널(Control Channel) 및 트래픽 채널(Traffic Channel).

i) 제어 채널은 제어 평면 정보만을 전달하기 위하여 사용되며 다음과 같다.

- 브로드캐스트 제어 채널(BCCH: Broadcast Control Channel): 시스템 제어 정보를 브로드캐스팅하기 위한 하향링크 채널.

- 페이징 제어 채널(PCCH: Paging Control Channel): 페이징 정보 및 시스템 정보 변경 통지를 전달하는 하향링크 채널.

- 공통 제어 채널(CCCH: Common Control Channel): UE와 네트워크 간의 제어 정보를 전송하기 위한 채널. 이 채널은 네트워크와 RRC 연결을 가지지 않는 UE들을 위해 사용된다.

- 전용 제어 채널(DCCH: Dedicated Control Channel): UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전송하기 위한 점-대-점(point-to-point) 쌍방향 채널. RRC 연결을 가지는 UE에 의해 사용된다.

ii) 트래픽 채널은 사용자 평면 정보만을 사용하기 위하여 사용된다:

- 전용 트래픽 채널(DTCH: Dedicated Traffic Channel: 사용자 정보를 전달하기 위한, 단일의 UE에게 전용되는, 점-대-점(point-to-point) 채널. DTCH는 상향링크 및 하향링크 모두 존재할 수 있다.

하향링크에서, 논리 채널과 전송 채널 간의 연결은 다음과 같다.

BCCH는 BCH에 매핑될 수 있다. BCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. PCCH는 PCH에 매핑될 수 있다. CCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. DCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. DTCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다.

상향링크에서, 논리 채널과 전송 채널 간의 연결은 다음과 같다. CCCH는 UL-SCH에 매핑될 수 있다. DCCH는 UL- SCH에 매핑될 수 있다. DTCH는 UL-SCH에 매핑될 수 있다.

3) RLC 서브계층은 3가지의 전송 모드를 지원한다: 트랜스패런트 모드(TM: Transparent Mode), 비확인 모드(UM: Unacknowledged Mode), 확인 모드(AM: Acknowledged Mode).

RLC 설정은 논리 채널 별로 적용될 수 있다. SRB의 경우 TM 또는 AM 모드가 이용되고, 반면 DRB의 경우 UM 또는 AM 모드가 이용된다.

RLC 서브계층은 상위 계층 PDU의 전달; PDCP와 독립적인 시퀀스 넘버링; ARQ(automatic repeat request)를 통한 에러 정정; 분할(segmentation) 및 재-분할(re-segmentation); SDU의 재결합(reassembly); RLC SDU 폐기(discard); RLC 재-확립(re-establishment)을 수행한다.

4) 사용자 평면을 위한 PDCP 서브계층은 시퀀스 넘버링(Sequence Numbering); 헤더 압축 및 압축-해제(decompression)(강인한 헤더 압축(RoHC: Robust Header Compression)의 경우만); 사용자 데이터 전달; 재배열(reordering) 및 복사 검출(duplicate detection) (PDCP 보다 상위의 계층으로 전달이 요구되는 경우); PDCP PDU 라우팅 (분할 베어러(split bearer)의 경우); PDCP SDU의 재전송; 암호화(ciphering) 및 해독화(deciphering); PDCP SDU 폐기; RLC AM를 위한 PDCP 재-확립 및 데이터 복구(recovery); PDCP PDU의 복제를 수행한다.

제어 평면을 위한 PDCP 서브계층은 추가적으로 시퀀스 넘버링(Sequence Numbering); 암호화(ciphering), 해독화(deciphering) 및 무결성 보호(integrity protection); 제어 평면 데이터 전달; 복제 검출; PDCP PDU의 복제를 수행한다.

RRC에 의해 무선 베어러를 위한 복제(duplication)이 설정될 때, 복제된 PDCP PDU(들)을 제어하기 위하여 추가적인 RLC 개체 및 추가적인 논리 채널이 무선 베어러에 추가된다. PDCP에서 복제는 동일한 PDCP PDU(들)을 2번 전송하는 것을 포함한다. 한번은 원래의 RLC 개체에게 전달되고, 두 번째는 추가적인 RLC 개체에게 전달된다. 이때, 원래의 PDCP PDU 및 해당 복제본은 동일한 전송 블록(transport block)에 전송되지 않는다. 서로 다른 2개의 논리 채널이 동일한 MAC 개체에 속할 수도 있으며(CA의 경우) 또는 서로 다른 MAC 개체에 속할 수도 있다(DC의 경우). 전자의 경우, 원래의 PDCP PDU와 해당 복제본이 동일한 전송 블록(transport block)에 전송되지 않도록 보장하기 위하여 논리 채널 매핑 제한이 사용된다.

5) SDAP 서브계층은 i) QoS 흐름과 데이터 무선 베어러 간의 매핑, ii) 하향링크 및 상향링크 패킷 내 QoS 흐름 식별자(ID) 마킹을 수행한다.

SDAP의 단일의 프로토콜 개체가 각 개별적인 PDU 세션 별로 설정되나, 예외적으로 이중 연결성(DC: Dual Connectivity)의 경우 2개의 SDAP 개체가 설정될 수 있다.

6) RRC 서브계층은 AS(Access Stratum) 및 NAS(Non-Access Stratum)과 관련된 시스템 정보의 브로드캐스트; 5GC 또는 NG-RAN에 의해 개시된 페이징(paging); UE와 NG-RAN 간의 RRC 연결의 확립, 유지 및 해제(추가적으로, 캐리어 병합(carrier aggregation)의 수정 및 해제를 포함하고, 또한, 추가적으로, E-UTRAN과 NR 간에 또는 NR 내에서의 이중 연결성(Dual Connectivity)의 수정 및 해제를 포함함); 키 관리를 포함한 보안 기능; SRB(들) 및 DRB(들)의 확립, 설정, 유지 및 해제; 핸드오버 및 컨텍스트 전달; UE 셀 선택 및 재해제 및 셀 선택/재선택의 제어; RAT 간 이동성을 포함하는 이동성 기능; QoS 관리 기능, UE 측정 보고 및 보고 제어; 무선 링크 실패의 검출 및 무선 링크 실패로부터 회복; NAS로부터 UE로의 NAS 메시지 전달 및 UE로부터 NAS로의 NAS 메시지 전달을 수행한다.

네트워크 슬라이싱(Network Slicing)

5G 시스템은 네트워크 자원과 네트워크 기능들을 각 서비스에 따라 독립적인 슬라이스(slice)로 제공하는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 기술을 도입하였다.

네트워크 슬라이싱이 도입됨에 따라 각 슬라이스 별로 네트워크 기능 및 네트워크 자원의 분리(Isolation), 독립적인 관리(independent management) 등을 제공할 수 있다. 이로 인하여 서비스, 사용자 등에 따라 5G 시스템의 네트워크 기능들을 선택하여 이를 조합함으로써 서비스, 사용자 별로 독립적이고 보다 유연한 서비스를 제공할 수 있다.

네트워크 슬라이스는 액세스 네트워크와 코어 네트워크를 논리적으로 통합한 네트워크를 지칭한다.

네트워크 슬라이스(Network Slice)는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

- 코어 네트워크 제어 평면 및 사용자 평면 기능

- NG-RAN

- 비-3GPP 액세스 네트워크로의 비-3GPP 상호동작 기능(N3IWF: Non-3GPP InterWorking Function)

각 네트워크 슬라이스 별로 지원되는 기능 및 네트워크 기능 최적화가 상이할 수 있다. 다수의 네트워크 슬라이스 인스턴스(instance)가 동일한 기능을 서로 다른 UE의 그룹에게 제공할 수 있다.

하나의 UE는 5G-AN을 경유하여 하나 이상의 네트워크 슬라이스 인스턴스에 동시에 연결될 수 있다. 하나의 UE는 최대 8개의 네트워크 슬라이스에 의해 동시에 서비스 받을 수 있다. UE를 서빙하는 AMF 인스턴스는 UE를 서빙하는 각 네트워크 슬라이스 인스턴스에 속할 수 있다. 즉, 이 AMF 인스턴스는 UE를 서빙하는 네트워크 슬라이스 인스턴스에 공통될 수 있다. UE를 서빙하는 네트워크 슬라이스 인스턴스(들)의 CN 부분은 CN에 의해 선택된다.

하나의 PDU 세션은 PLMN 별로 특정한 하나의 네트워크 슬라이스 인스턴스에만 속한다. 서로 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스는 하나의 PDU 세션을 공유하지 않는다.

하나의 PDU 세션은 PLMN 별로 특정 하나의 네트워크 슬라이스 인스턴스에 속한다. 서로 다른 슬라이스가 동일한 DNN를 이용하는 슬라이스-특정 PDU 세션을 가질 수 있지만, 서로 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스는 하나의 PDU 세션을 공유하지 않는다.

단일 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보(S-NSSAI: Single Network Slice Selection Assistance information)는 네트워크 슬라이스를 식별한다. 각 S-NSSAI는 네트워크가 특정 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택하기 위해 이용되는 보조 정보이다. NSSAI는 S-NSSAI(들)의 집합이다. S-NSSAI는 다음을 포함한다:

- 슬라이스/서비스 타입(SST: Slice/Service type): SST는 기능과 서비스 측면에서 예상되는 네트워크 슬라이스의 동작을 나타낸다.

- 슬라이스 구분자(SD: Slice Differentiator): SD는 지시된 SST를 모두 준수하는 잠재적인 복수의 네트워크 슬라이스 인스턴스들로부터 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택하기 위한 SST(들)를 보완하는 선택적인 정보이다.

1) 초기 접속 시 네트워크 슬라이스 선택

UE는 PLMN 별로 홈 PLMN(HPLMN: Home PLMN)에 의해 설정 NSSAI(Configured NSSAI)를 설정 받을 수 있다. Configured NSSAI는 PLMN-특정되고, HPLMN는 각 Configured NSSAI이 적용되는 PLMN(들)을 지시한다.

UE의 초기 연결 시, RAN은 NSSAI를 이용해서 메시지를 전달할 초기 네트워크 슬라이스를 선택한다. 이를 위해, 등록 절차에서 UE는 네트워크에 요청 NSSAI(Requested NSSAI)를 제공한다. 이때, UE가 네트워크에 Requested NSSAI를 제공할 때, 소정의 PLMN 내 UE는 해당 PLMN의 Configured NSSAI에 속한 S-NSSAI들만을 사용한다.

만약 UE가 RAN에 NSSAI를 제공하지 않거나, 제공된 NSSAI에 따라 적절한 네트워크 슬라이스를 RAN이 선택하지 못할 때, RAN은 디폴트(Default) 네트워크 슬라이스를 선택할 수 있다.

가입 데이터는 UE가 가입된 네트워크 슬라이스(들)의 S-NSSAI(들)을 포함한다. 하나 이상의 S-NSSAI(들)은 기본(default) S-NSSAI로서 마킹될 수 있다. S-NSSAI이 기본으로서 마킹되면, UE가 등록 요청(Registration request) 내에서 네트워크에게 어떠한 S-NSSAI도 전송하지 않더라도, 네트워크는 관련된 네트워크 슬라이스로 UE에게 서비스할 수 있다.

UE가 성공적으로 등록되면, CN은 전체의 허용 NSSAI(Allowed NSSAI)(하나 이상의 S-NSSAI를 포함)를 제공함으로써 (R)AN에게 알려준다. 또한, UE의 등록 절차가 성공적으로 완료될 때, UE는 이 PLMN을 위한 Allowed NSSAI를 AMF로부터 획득할 수 있다.

Allowed NSSAI는 이 PLMN을 위한 Configured NSSAI에 우선한다. UE는 이후 서빙 PLMN 내 네트워크 슬라이스 선택 관련 절차를 위한 네트워크 슬라이스에 해당되는 Allowed NSSAI 내 S-NSSAI(들)만을 사용한다.

각 PLMN에 있어서, UE는 Configured NSSAI 및 Allowed NSSAI(존재하는 경우)를 저장한다. UE가 PLMN를 위한 Allowed NSSAI를 수신할 때, 이 PLMN를 위한 이전에 저장된 Allowed NSSAI를 대체(override)한다.

2) 슬라이스 변경

네트워크는 로컬 정책, UE의 이동성, 가입 정보 변경 등에 따라 이미 선택된 네트워크 슬라이스 인스턴스를 변경할 수 있다. 즉, UE의 네트워크 슬라이스의 세트는 UE가 네트워크에 등록되어 있는 동안 어느 때이든 변경될 수 있다. 또한, UE의 네트워크 슬라이스의 세트의 변경은 네트워크 또는 특정 조건 하의 UE에 의해 개시될 수도 있다.

지역(local) 정책, 가입 정보 변경 및/또는 UE의 이동성을 기반으로, 네트워크는 UE가 등록된 허용되는 네트워크 슬라이스(들)의 세트를 변경할 수 있다. 네트워크는 등록 절차 중에 이러한 변경을 수행할 수 있으며, 또는 등록 절차를 트리거할 수 있는 절차를 이용하여 지원되는 네트워크 슬라이스(들)의 변경을 UE에게 통지할 수 있다.

네트워크 슬라이스 변경 시 네트워크는 새로운 Allowed NSSAI 및 트래킹 영역 리스트(Tracking Area list)를 UE에게 제공할 수 있다. UE는 이동성 관리 절차(Mobility Management Procedure)에 따른 시그널링에 새로운 NSSAI를 포함시켜 전송함으로써 슬라이스 인스턴스의 재선택을 유발한다. 슬라이스 인스턴스의 변경에 따라 이를 지원하는 AMF도 변경될 수 있다.

UE가 네트워크 슬라이스가 더 이상 이용 가능하지 않은 영역으로 진입하면, 코어 네트워크는 PDU 세션 해제 절차를 통해 더 이상 이용 가능하지 않은 네트워크 슬라이스에 상응하는 S-NSSAI에 대한 PDU 세션을 해제한다.

더 이상 이용 가능하지 않은 슬라이스에 상응하는 PDU 세션이 해제될 때, UE는 UE 정책을 이용하여 기존의 트래픽이 다른 슬라이스에 속한 PDU 세션을 통해 라우팅될 수 있는지 여부를 결정한다.

사용되는 S-NSSAI(들)의 세트의 변경을 위해, UE는 등록 절차를 개시한다.

3) SMF 선택

PCF는 네트워크 슬라이스 선택 정책(NSSP: Network Slice Selection Policy)을 UE에게 제공한다. NSSP는 UE를 S-NSSAI과의 연계시키고, 트래픽이 라우팅될 PDU 세션을 결정하기 위하여 UE에 의해 사용된다.

네트워크 슬라이스 선택 정책은 UE의 어플리케이션 별로 제공하고, 이는 UE 어플리케이션별로 S-NSSAI를 매핑할 수 있는 규칙을 포함한다. AMF는 UE가 전달한 SM-NSSAI 및 DNN 정보와 함께 가입자 정보, 로컬 사업자 정책 등을 이용해서 PDU 세션 관리를 위한 SMF을 선택한다.

특정 슬라이스 인스턴스를 위한 PDU 세션이 확립될 때, RAN이 슬라이스 인스턴스의 특정 기능에 액세스할 수 있도록, CN은 이 PDU 세션이 속한 슬라이스 인스턴스에 해당하는 S-NSSAI를 (R)AN에게 제공한다.

네트워크 슬라이싱과 관련하여 NGMN(Next Generation Mobile Networks) Alliance에서 요구사항을 정의한 바 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 슬라이싱 컨셉을 예시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 네트워크 슬라이싱은 1) 서비스 인스턴스 계층, 2) 네트워크 슬라이스 인스턴스 계층, 3) 자원 계층, 이렇게 3가지 계층들을 포함할 수 있다.

서비스 인스턴스 계층은 지원될 서비스(사용자-종단(end-user) 서비스 또는 비즈니스 서비스)를 나타낸다. 각 서비스는 서비스 인스턴스로 표시될 수 있다. 일반적으로 서비스는 네트워크 사업자 또는 3rd party에 의해 제공될 수 있다. 이에 따라, 서비스 인스턴스는 사업자 서비스 또는 3rd party 제공 서비스를 나타낼 수 있다.

네트워크 사업자는 네트워크 슬라이스 청사진(Blueprint)를 사용하여 네트워크 슬라이스 인스턴스를 생성할 수 있다. 네트워크 슬라이스 인스턴스는 서비스 인스턴스에 의해 필요한 네트워크 특성을 제공한다. 네트워크 슬라이스 인스턴스는 네트워크 운영자가 제공하는 여러 서비스 인스턴스들간에 공유될 수 있다.

네트워크 슬라이스 인스턴스는 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스에 의해 공유될 수 없는 하나 이상의 서브-네트워크 인스턴스로 구성되거나, 그렇지 않을 수 있다. 유사하게, 서브-네트워크 청사진은 물리적/논리적 자원에서 실행되는 네트워크 기능 세트를 구성하는 서브 네트워크 인스턴스를 생성하는 데 사용될 수 있다.

이하에서는 네트워크 슬라이싱과 관련된 용어들을 정의한다.

- 서비스 인스턴스: 네트워크 슬라이스 내에서 또는 네트워크 슬라이스에 의해 실현되는 종단 사용자 서비스 또는 비즈니스 서비스의 인스턴스.

- 네트워크 슬라이스 인스턴스: 이러한 네트워크 기능들을 실행하기 위한 네트워크 기능 세트 및 자원들로서, 서비스 인스턴스에서 요구하는 특정 네트워크 특성을 충족시키는 완벽히 인스턴스화된 논리적 네트워크를 형성함,

- 네트워크 슬라이스 인스턴스는 완전히 또는 부분적으로, 논리적 및/또는 물리적으로 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스와 분리(isolate)될 수 있음,

- 자원은 물리 및 논리 자원을 포함함,

- 네트워크 슬라이스 인스턴스는 여러 네트워크 슬라이스 인스턴스들이 특별한 경우에 공유할 수 있는 서브 네트워크 인스턴스로 구성될 수 있음, 네트워크 슬라이스 인스턴스는 네트워크 슬라이스 청사진에 의해 정의됨,

- 네트워크 슬라이스 인스턴스를 만들 때 인스턴스-특정 정책 및 구성이 필요함,

- 네트워크 특성 예로는 초-저-지연(ultra-low-latency), 초-신뢰성(ultra-reliability) 등이 있음.

네트워크 슬라이스 청사진: 수명(life cycle)동안 네트워크 슬라이스 인스턴스를 인스턴스화하고 제어하는 방법에 대한 구조, 구성 및 계획/워크 플로우에 대한 완전한 설명. 네트워크 슬라이스 청사진은 특정 네트워크 특성(예를 들어, 초-저-지연, 초-신뢰성, 기업을위한 부가-가치(value-added) 서비스 등)을 제공하는 네트워크 슬라이스의 인스턴스화를 가능하게 함. 네트워크 슬라이스 청사진은 필요한 물리적 및 논리적 자원 및/또는 서브 네트워크 청사진을 나타냄.

서브-네트워크 인스턴스: 서브-네트워크 인스턴스는 일련의 네트워크 기능과 이들 네트워크 기능을위한 자원을 포함함,

- 서브-네트워크 인스턴스는 서브-네트워크 청사진에 의해 정의됨,

- 서브-네트워크 인스턴스는 완벽한 논리 네트워크를 형성할 필요가 없음,

- 서브-네트워크 인스턴스는 둘 이상의 네트워크 슬라이스들에 의해 공유 될 수 있음,

- 자원은 물리 및 논리 자원을 포함함.

- 서브-네트워크 청사진: 서브 네트워크 인스턴스의 구조(및 포함된 구성 요소)에 대한 설명과 이를 인스턴스화하는 방법에 대한 계획/워크 플로우, 서브-네트워크 청사진은 물리적 및 논리적 자원을 나타내며, 다른 서브-네트워크 청사진을 나타낼 수 있음.

- 물리 자원: 무선 액세스를 포함하며, 계산(computation), 저장(storage) 또는 전송을 위한 물리적 자산: 네트워크 기능은 자원으로 간주되지 않음.

- 논리 자원: 물리 자원의 분할(partition), 또는 네트워크 기능 전용 또는 여러 네트워크 기능 집합 사이에서 공유되는 여러 물리 자원의 그룹핑.

- 네트워크 기능(NF): 네트워크 기능은 네트워크에서 기능을 처리하는 것을 의미함,

- NF에는 텔레콤 노드 기능뿐만 아니라 스위칭 기능이 포함되나 이에 국한되지 않음(예를 들어, 이더넷 스위칭 기능, IP 라우팅 기능),

- VNF는 NF의 가상화 버전임(VNF에 대한 자세한 내용은 ETSI NFV 참조).

이를 바탕으로 SA WG1에서는 SMARTER 작업을 통해 다음과 같은 잠재적 요구사항(Potential Requirement)을 정의하였다.

'one size fits all' 시스템을 제공하려는 이전의 3GPP 시스템과 달리, 5G 시스템은 다양한 수단을 통해 다양한 구성에 대해 최적화된 지원을 동시에 제공 할 수 있어야 한다. 네트워크 기능과 서비스에 대한 유연성(flexibility)과 적응성은 5G 시스템의 주요 특징이다.

유연성 실현 요소(enabler) 1: 네트워크 슬라이싱

유연성이라는 목표를 달성하기 위한 핵심 개념 중 하나는 네트워크 슬라이싱이다. 네트워크 슬라이싱을 통해 운영자는 공통 인프라의 규모의 경제를 유지하면서 고객 전용 기능을 갖춘 전용 논리 네트워크를 제공할 수 있다. 이는 서비스가 네트워크 자원으로부터 추출될 수 있도록 허용한다. 이와 같이 다양한 요구 사항을 가진 다양한 사용 케이스가 충족될 수 있다. 예를 들어, 요금 부과(charging), 정책 제어, 보안, 이동성 등과 같은 기능성에 대한 요구 사항이 달라질 수 있다. 사용 케이스는 성능 요구 사항에서 차이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 지연이 줄어들고, 이동성이 높으며 데이터 속도가 더 높아질 수 있다.

또한 서로 다른 슬라이스들이 서로 격리될 필요가 있다. 단말은, 예를 들어 가입 정보, 트래픽(예를 들어, 음성, 데이터) 또는 단말기 유형에 기초하여, 운영자 또는 사용자 요구를 동시에 충족시키는 방식으로 적절한 네트워크 슬라이스로 연결될 수 있다.

일반적으로, 종단 사용자 서비스 세트는 모바일 네트워크 운영자의 하나의 네트워크 슬라이스에 의해 제공된다. 일부 UE는 보다 다양한 특성, 예를 들어 MBB 및 중요한 통신의 서비스를 위해 둘 이상의 네트워크 슬라이스에 동시에 액세스할 수 있다. 둘 이상의 네트워크 슬라이스에 동시에 액세스할 때, 운영자는 특정 시그널링 절차가 중복되지 않도록 네트워크 슬라이스를 선택할 수 있다.

네트워크 슬라이스는 주로 3GPP 정의 기능으로 구성되지만, 다른 운영자 또는 3rd party가 제공하는 독점 기능을 포함할 수도 있다. 로밍의 경우 일관된 사용자 경험과 서비스 지원을 보장하기 위해, 동일한 네트워크 기능으로 구성된 슬라이스를 VPLMN 사용자가 사용할 수 있어야 한다. 네트워크 슬라이스의 구성 및 독점 기능의 프로비저닝은 운영자 간의 협약(agreement)을 기반으로 한다.

자연 재해의 경우에 기본 통신(예를 들어, 음성, 텍스트 메시지)을 가능하게 하는 네트워크 구성을 제공하기 위해, 네트워크 슬라이싱이 사용될 수도 있다. 이 개념을 적용한 또 다른 예는 기본 인터넷 액세스 (예를 들어, 기본 광대역(broadband) 속도, 완화된 지연 요구 사항)로 필수 서비스에 대한 액세스를 제공해야하는 시장에서 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 것일 수 있다.

운영자는 유사한 네트워크 기능을 필요로 하는 여러 3rd party(예를 들어, 기업)에 유사한 서비스를 제공하는 경우가 종종 있으며, 이는 효율적인 방식으로 지원되어야 한다.

3GPP 시스템은 운영자가 네트워크 슬라이스를 생성하고 관리할 수 있어야 한다. 네트워크 슬라이스는 일련의 네트워크 기능(예를 들어, 잠재적으로 다른 공급 업체)과 이러한 네트워크 기능을 실행하기 위한 정책, 구성 및 자원으로 구성된다.

3GPP 시스템은 운영자가 서로 다른 시장 시나리오에 맞게 맞춤화었으며, 완전하고, 자율적이며 완전한 운영 네트워크를 형성하기 위해 네트워크 슬라이스를 동적으로 생성할 수 있도록 허용해야 한다.

3GPP 시스템은 특정 서비스, 장치, UE 및 가입자를 특정 네트워크 슬라이스와 연관(associate)시킬 수 있어야 한다.

3GPP 시스템은, 예를 들어, 가입 정보 또는 단말 유형에 기초하여, UE가 하나의 운영자의 하나 이상의 네트워크 슬라이스로부터의 서비스들에 동시에 액세스 할 수 있게해야 한다.

3GPP 시스템은 운영자가 서로 다른 시장 시나리오에 필요한 기준을 충족하는 네트워크 슬라이스를 운영하고 관리하는 메커니즘을 지원해야 한다.

3GPP 시스템은 운영자가 한 슬라이스의 서비스가 다른 슬라이스들이 제공하는 서비스에 부정적인 영향을 미치는 것을 방지하는 방식으로 동시에 네트워크 슬라이스들을 동작시킬 수 있어야 한다.

3GPP 시스템은 전체 네트워크 보다는 단일 네트워크 슬라이스에서 서비스별 보안 보증 요구 사항을 준수할 수 있는 능력을 갖춰야 한다.

3GPP 시스템은 잠재적인 사이버 공격을 단일 네트워크 슬라이스에 국한시키는 네트워크 슬라이스 사이의 격리 수준을 제공할 수 있어야 한다.

3GPP 시스템은, 네트워크 운영자가 설정한 제한 내에서, 운영자가 3rd party로 하여금 적절한 API를 통해 네트워크 슬라이스를 생성하고 관리할 수 있도록 허용해야 한다.

3GPP 시스템은 이 슬라이스 또는 다른 슬라이스의 서비스에 미치는 영향을 최소화하는 능력 측면에서 네트워크 슬라이스의 탄력성(elasticity)을 지원해야 한다.

3GPP 시스템은 활성 가입자 서비스에 미치는 영향을 최소화하면서 네트워크 슬라이스에 대한 수정(예를 들어, 네트워크 슬라이스의 추가, 삭제, 수정)을 지원할 수 있어야 한다.

3GPP 시스템은 네트워크 슬라이스에서 E2E(end-to-end)(예를 들어, RAN, CN) 자원 관리를 지원할 수 있어야 한다.

3GPP 시스템은 운영자가 유사한 네트워크 특성을 필요로 하는 여러 3rd party(예를 들어, 기업)를 효율적으로 지원할 수 있도록 네트워크 슬라이싱 개념을 사용할 수 있게 해야 한다.

3GPP 시스템은 운영자가 홈 및 로밍 사용자가 사용할 수 있는 공통 기능을 가진 네트워크 슬라이스를 정의 및 식별할 수 있도록 해야 한다.

3GPP 시스템은 운영자가 네트워크 슬라이스가 제공해야 하는 네트워크 기능을 지정할 수 있도록 해야 한다.

3GPP 시스템은 3GPP에서 정의된 기능뿐만 아니라 독점적인 3rd party 또는 운영자 제공 기능을 네트워크 슬라이스에 포함시키는 것을 지원해야 한다.

- 여러 3rd party(예를 들어, 기업) 또는 MVNO(Mobile Virtual Network Operator)를 호스팅 함.

- 집과 로밍 사용자에게 서비스.

- 다양한 시장 시나리오 지원.

시스템이 독점 또는 운영자가 제공하는 기능을 지원해야 하는 특정 기능 영역을 식별해야 한다.

3GPP 시스템은 VPLMN이 필요한 기능을 가진 네트워크 슬라이스나 기본 네트워크 슬라이스에 UE를 할당하는 메커니즘을 지원해야 한다.

3GPP 시스템은 UE가 연결된 네트워크 슬라이스를 변경할 수 있어야 한다.

네트워크 슬라이스는 네트워크 운영자가 정의한 종단 사용자 서비스 세트를 지원해야 한다.

3GPP 시스템은 네트워크 슬라이스에 의해 제공되는 서비스를 기반으로 운영자가 네트워크 슬라이스에 UE를 할당할 수 있도록 해야 한다.

3GPP 시스템은 운영자가 3rd party의 요청에 응답하여 특정 슬라이스에서 서비스를 수신하도록 UE에 권한을 부여하는 메커니즘을 지원해야 한다.

한편 NGMN 및 SA1의 서비스 요구 사항를 바탕으로 SA2에서는 FS_NextGen 스터디를 통해 실제 5G 시스템에 대한 아키텍처 요구 사항을 정의하고 있다. SA2 NextGen에서는 네트워크 슬라이스에 대하여 Key Issue #1을 통하여 다음과 같은 사항을 스터디한다. 한편, 이하의 Key Issue와 관련하여 3GPP TR 23.799 v.1.0.2가 본 명세서와 병합될 수 있다.

* Key Issue #1: 네트워크 슬라이싱의 지원

네트워크 슬라이싱을 통해 운영자는 다양한 요구 사항을 요구하는 다양한 시장 시나리오에 최적화된 솔루션을 제공하도록 맞춤화된 네트워크를 만들 수 있다(예를 들어, 기능성, 성능 및 격리 영역에서)

이러한 Key issue를 해결하는 방법은 다음과 같다.

- 차세대 시스템이 TR 22.864 [7]에서 정의된 네트워크 슬라이싱 및 네트워크 슬라이싱 로밍 요구 사항을 지원할 수 있는 3GPP 범위 내의 기능 및 성능 (사용 가능한 경우) 및 규범적인 단계 1 내 규격들(사용 가능한 경우)은 이하를 포함하나, 이에 한정되지 않음:

- 네트워크 슬라이스 인스턴스들간, 이들의 수준간 및 격리/분리 유형간에 격리/분리를 달성하는 방법이 요구됨(How to achieve isolation/separation between network slice instances and which levels and types of isolation/separation will be required);

- 네트워크 슬라이스 인스턴스 간에는 어떤 유형의 자원 및 네트워크 기능 공유를 사용할 수 있는지에 관한 사항

어떤 자원이 의미 있는지와 3GPP 아키텍처와 관련된 자원의 세부 사항은 key issue에 대한 솔루션의 일부로 명확하게 설명되어야 함.

- UE가 하나의 운영자의 하나 이상의 특정 네트워크 슬라이스 인스턴스로부터 서비스들을 동시에 획득하는 것을 가능하게 하는 방법;

- 네트워크 슬라이싱(예를 들어, 네트워크 슬라이스 생성/구성, 수정, 삭제)과 관련하여 3GPP 범위 내에 있는 것.

- 어떤 네트워크 기능이 특정 네트워크 슬라이스 인스턴스에 포함될 수 있는지와 어떤 네트워크 기능이 네트워크 슬라이스와 독립적인지

- UE에 대한 특정 네트워크 슬라이스 선택 절차(들)

- 네트워크 슬라이싱 로밍 시나리오 지원 방법; 및

- 사업자가 네트워크 슬라이싱 개념을 사용하여 유사한 네트워크 특성을 요구하는 여러 3rd party(예를 들어, 기업, 서비스 제공자, 컨텐츠 제공자 등)를 효율적으로 지원할 수 있게 하는 방법.

이하에서는 상기 Key issue #1에 대한 솔루션을 후술한다. 해당 솔루션과 관련하여 TR 23.799 v1.1.0 문서가 본 명세서와 병합될 수 있다.

1. 네트워크 슬라이스는 AN 및 CN을 포함하는 완전한 논리적 네트워크 (통신(Telecommunication) 서비스 및 네트워크 기능 제공)이다.

a) AN은 여러 네트워크 슬라이스들에 공통적일 수 있다.

b) 네트워크 슬라이스는 지원되는 기능과 네트워크 기능 최적화 사용 사례에 따라 다를 수 있다.

c) 네트워크는 동일한 최적화 및 특징을 제공하는 여러 개의 네트워크 슬라이스 인스턴스를 각기 다른 UE 그룹별로 배치(deploy)할 수 있지만, 이는 전용되진(dedicated to) 않는다. 네트워크 슬라이스 인스턴스들이 다른 전용 서비스를 제공하거나 네트워크 슬라이스 인스턴스들이 고객에게 전용될 수 있기 때문이다.

(Networks may deploy multiple Network slice instances delivering exactly the same optimisations and features as per but dedicated to different groups of UEs, e.g. as they deliver a different committed service and/or because they may be dedicated to a customer.)

2. UE는 UE에 대한 네트워크 슬라이스 인스턴스(NSI)의 RAN 및 CN 부분 세트를 선택하기 위해 네트워크에 파라미터 세트로 구성된 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보(network slice selection assistance information; NSSAI)를 제공할 수 있다.

a) NSSAI는 슬라이스/서비스 유형에 대해 표준 값 또는 PLMN 특정 값을 가질 수 있다.

b) UE는 PLMN별로 구성된 NSSAI를 저장할 수 있다.

c) UE가 액세스하는 PLMN의 ID에 대한 NSSAI를 저장하면, UE는 RRC 및 NAS에 NSSAI를 제공한다. NSSAI는 기능 및 서비스 측면에서 예상되는 네트워크 동작을 나타내는 슬라이스/서비스 유형을 지시한다. RAN은 CCNF(Common Control Network Functions)(상술한 AMF에 해당)에 대한 초기 액세스를 라우팅하기 위해 NSSAI를 사용한다.

UE는 지시된 슬라이스/서비스 타입(들)을 모두 준수하는 잠재적인 다중 네트워크 슬라이스 인스턴스 중에서 선택하기 위해 differnetiation에 의해 슬라이스/서비스 타입(들)을 보완하는 RRC 및 NAS에 NSSAI를 추가로 제공할 수 있다.

d) UE가 액세스하는 PLMN의 ID에 대해 수락된 임의의 NSSAI를 저장하지 않는 경우, UE는 설정된(configured) NSSAI를 저장할 때 RRC 및 NAS에 설정된 NSSAI를 제공한다. UE는 설정된 NSSAI를 저장하고 있는 경우, 이를 PLMN 제공한다. 그렇지 않으면, UE는 설정된 기본(default) NSSAI를 제공할 수 있다(기본 NSSAI를 저장하고 있는 경우). RAN은 CCNF에 대한 초기 액세스를 라우팅하기 위해 NSSAI를 사용할 수 있다. UE가 액세스하는 PLMN의 ID(승인(accept) 또는 설정된)에 대해 어떠한 NSSAI도 저장하지 않고 설정된 디폴트 NSSAI도 없는 경우, UE는 RRC 및 NAS에 NSSAI를 제공하지 않고, RAN은 NAS 시그널링을 기본 NF로 전송할 수 있다.

e) (초기) 슬라이스 선택 후, 접속은 Temp ID가 유효한 한 RAN이 NAS 메시지를 적절한 CCNF로 라우팅할 수 있도록 하기 위해, 후속(subsequent) 액세스동안 RRC를 통해 UE에 의해 제공될 Temp ID를 UE에 제공한다. 또한, 서빙 PLMN은 UE가 서빙 PLMN의 PLMN ID에 대해 저장하는 승인된 NSSAI를 리턴할 수 있다. UE가 서빙/선택된 PLMN의 PLMN ID에 대해 승인된 NSSAI를 저장하는 경우, UE는 NSSAI가 지시될 필요가 있을 때 항상 해당 승인된 NSSAI를 지시할 수 있다.

f) "서비스 요청(Service Request)"의 경우, UE는 등록/업데이트되고 유효한 temp ID를 가지며, temp ID를 통해 RAN은 서빙 공통 CP NF로 요청을 라우팅할 수 있다. 슬라이스 구성은 UE의 등록 영역 내에서 변경되지 않는다고 가정된다.

g) TA 업데이트 요청의 라우팅을 가능하게 하기 위해, UE는 항상 승인된 NSSAI 및 RRC 내의 완전한 Temp ID를 포함할 수 있다.

h) UE가 PDU 세션 설정 요청에 포함시켜야 하는 "SM NSSAI"는 SM-NF의 선택을 가능하게 한다.

3. 네트워크가 네트워크 슬라이싱을 배치(deploy)하면, UE는 네트워크 슬라이스를 선택하기 위해 UE-제공(provided) 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보를 사용할 수 있다. 또한, UE 성능 및 UE 가입 정보가 사용될 수 있다.

4. UE는 단일 RAN을 통해 동시에 다수의 슬라이스들에 액세스할 수 있다. 이 경우, 이들 슬라이스들은 몇몇 제어 평면 기능들(예를 들어, MMF(Mobility Management Function), AUF(Authentication Function))을 공유할 수 있다. 이러한 공통 기능들은 공통적으로 CCNF(Common Control Network Functions)로서 식별된다.

5. UE를 서빙하는 네트워크 슬라이스 인스턴스(들)의 CN 부분은 RAN이 아닌 CN에 의해 선택된다.

6. NGC의 슬라이스에서 EPC의 DCN으로 UE를 핸드 오버하는 것이 가능해야 한다. 슬라이스와 DCN간에 일대일 매핑이 반드시 성립할 필요는 없다.

7. UE는 다수의 병렬 확립된(established) PDU 세션 중 하나와 어플리케이션을 연계할 수 있어야 한다. 다른 PDU 세션은 다른 슬라이스에 속할 수 있다.

세션 관리(Session Management)

5GC는 PDU 연결 서비스(PDU Connectivity Service) 즉, UE와 데이터 네트워크 명칭(DNN: Data Network Name)(또는 액세스 포인트 명칭(APN: Access Point Name))에 의해 식별되는 DN 간에 PDU(들)의 교환을 제공하는 서비스를 지원한다. PDU 연결 서비스는 UE로부터 요청 시 확립되는 PDU 세션을 통해 지원된다.

각 PDU 세션은 단일의 PDU 세션 타입을 지원한다. 즉, PDU 세션의 확립 시 UE에 의해 요청된 단일의 타입의 PDU의 교환을 지원한다. 다음과 같은 PDU 세션 타입이 정의된다. IP 버전 4(IPv4: IP version4), IP 버전 6(IPv6: IP version6), 이더넷(Ethernet), 비구조화(unstructured). 여기서, UE와 DN 간에 교환되는 PDU의 타입은 5G 시스템에서 완전히 트랜스패런트(transparent)하다.

PDU 세션은 UE와 SMF 간에 N1을 통해 교환되는 NAS SM 시그널링을 이용하여 (UE 요청 시) 확립되고, (UE 및 5GC 요청 시) 수정되고, (UE 및 5GC 요청 시) 해제된다. 어플리케이션 서버로부터 요청 시, 5GC는 UE 내 특정 어플리케이션을 트리거할 수 있다. UE는 트리거 메시지를 수신하면 해당 메시지를 식별된 어플리케이션으로 전달하고, 식별된 어플리케이션은 특정 DNN으로 PDU 세션을 확립할 수 있다.

SMF는 UE 요청이 사용자 가입 정보에 따르는지 여부를 체크한다. 이를 위해, SMF는 UDM으로부터 SMF 레벨 가입 데이터(SMF level subscription data)를 획득한다. 이러한 데이터는 DNN 별로 허용된 PDU 세션 타입을 지시할 수 있다:

다수의 액세스를 통해 등록된 UE는 PDU 세션을 확립하기 위한 액세스를 선택한다.

UE는 3GPP와 비-3GPP 액세스 간에 PDU 세션을 이동하기 위해 요청할 수 있다. 3GPP와 비-3GPP 액세스 간에 PDU 세션을 이동하기 위한 결정은 PDU 세션 별로 만들어진다. 즉, UE는 다른 PDU 세션이 비-3GPP 액세스를 이용하는 중에 3GPP 액세스를 이용한 PDU 세션을 가질 수 있다.

네트워크에서 전송되는 PDU 세션 확립 요청 내에서, UE는 PDU 세션 식별자(PDU Session Id(identity))를 제공한다. UE는 또한 PDU 세션 타입, 슬라이싱(slicing) 정보, DNN, 서비스 및 세션 연속성(SSC: Service and Session Continuity) 모드를 제공할 수 있다.

UE는 동일한 DN으로 또는 서로 다른 DN으로, 3GPP 액세스를 경유하여 및/또는 비-3GPP 액세스를 경유하여, 다수의 PDU 세션을 동시에 확립할 수 있다.

UE는 서로 다른 UPF 종단 N6에 의해 서비스되는 동일한 DN으로 다수의 PDU 세션을 확립할 수 있다.

다수의 확립된 PDU 세션을 가지는 UE는 서로 다른 SMF에 의해 서비스될 수 있다.

동일한 UE에게 속한 (동일한 또는 서로 다른 DNN으로) 서로 다른 PDU 세션의 사용자 평면 경로는 DN과 접속(interfacing)한 UPF와 AN 간에 완전하게 분리될 수 있다.

5G 시스템 아키텍처는 세션 및 서비스 연속성(SCC: session and service continuity)을 지원함으로써, UE 내 서로 다른 어플리케이션/서비스의 다양한 연속성 요구사항을 만족시킬 수 있다. 5G 시스템은 서로 다른 SSC 모드를 지원한다. PDU 세션 앵커(anchor)와 연관된 SSC 모드는 PDU 세션이 확립되어 있는 동안 변경되지 않는다.

- SSC 모드 1이 적용되는 PDU 세션의 경우, 네트워크는 UE에게 제공되는 연속성 서비스를 유지한다. IP 타입의 PDU 세션의 경우, IP 주소가 유지된다.

- SSC 모드 2가 이용되는 경우, 네트워크는 UE에게 전달되는 연속성 서비스를 해제할 수 있으며, 또한 해당 PDU 세션을 해제할 수 있다. IP 타입의 PDU 세션의 경우, 네트워크는 UE에게 할당되었던 IP 주소(들)을 해제할 수 있다.

- SSC 모드 3이 이용되는 경우, 사용자 평면에 대한 변경은 UE가 알 수 있지만, 네트워크는 UE가 연결성을 잃지 않도록 보장한다. 더 나은 서비스 연속성을 허용하기 위하여, 이전의 연결이 종료되기 전에 새로운 PDU 세션 앵커 포인트를 통한 연결이 확립된다. IP 타입의 PDU 세션의 경우, 앵커 재배치 동안에 IP 주소는 유지되지 않는다.

SSC 모드 선택 정책은 UE의 어플리케이션(또는 어플리케이션 그룹)과 연관된 SSC 모드의 타입을 결정하기 위하여 사용된다. 운영자는 SSC 모드 선택 정책을 UE에게 미리 설정할 수 있다. 이 정책은 UE가 어플리케이션(또는 어플리케이션의 그룹)과 연관된 SSC 모드의 타입을 결정하기 위하여 사용될 수 있는 하나 또는 그 이상의 SSC 모드 선택 정책 규칙을 포함한다. 또한, 이 정책은 UE의 모든 어플리케이션에 적용될 수 있는 기본(default) SSC 모드 선택 정책 규칙을 포함할 수 있다.

UE가 새로운 PDU 세션을 요청할 때 SSC 모드를 제공하면, SMF는 요청된 SSC 모드를 수락할 지 또는 요청된 SSC 모드를 가입 정보 및/또는 지역(local) 설정에 기반하여 수정할 지 선택한다. UE가 새로운 PDU 세션을 요청할 때 SSC 모드를 제공하지 않으면, SMF는 가입 정보 내 열거된 데이터 네트워크를 위한 default SSC 모드를 선택하거나 또는 SSC 모드를 선택하기 위한 local 설정을 적용한다.

SMF는 UE에게 PDU 세션에 대하여 선택된 SSC 모드를 알려준다.

이동성 관리(Mobility Management)

등록 관리(RM: Registration Management)는 UE/사용자를 네트워크에 등록(register) 또는 등록-해제(de-register)하기 위하여 그리고 사용자 컨텍스트를 네트워크 내 확립하기 위하여 이용된다.

1) 등록 관리

UE/사용자는 등록을 요구하는 서비스를 받기 위하여 네트워크에 등록할 필요가 있다. 한번 등록이 된 후, 적용 가능하다면, UE는 주기적으로 접근가능(reachable)을 유지하기 위하여(주기적인 등록 업데이트), 또는 이동 시(이동성 등록 업데이트), 또는 자신의 능력을 업데이트하거나 프로토콜 파라미터를 재협상하기 위하여 네트워크에 자신의 등록을 업데이트할 수 있다.

최초 등록 절차는 네트워크 액세스 제어 기능(Network Access Control function)의 실행(즉, UDM 내 가입 프로필에 기반한 사용자 인증 및 액세스 인증)을 포함한다. 등록 절차의 결과로서, 서빙 AMF의 식별자가 UDM 내 등록된다.

도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 RM 상태 모델을 예시한다. 특히, 도 10(a)는 UE 내 RM 상태 모델을 나타내고, 도 10(b)는 AMF 내 RM 상태 모델을 나타낸다.

도 12를 참조하면, 선택된 PLMN 내 UE의 등록 상태를 반영하기 위하여 UE 및 AMF 내에서 RM-DEREGISTERED 및 RM-REGISTERED 2가지의 RM 상태가 사용된다.

RM DEREGISTERED 상태에서, UE는 네트워크에 등록되지 않는다. AMF 내 UE 컨텍스트는 UE에 대한 유효한 위치 또는 라우팅 정보가 유지되지 않으며, 따라서 UE는 AMF에 의해 접근가능(reachable)하지 않다. 그러나, 예를 들어, 매 등록 절차 동안에 인증 절차가 수행되는 것을 방지하기 위하여, 일부 UE 컨텍스트는 여전히 UE 및 AMF 내 저장될 수 있다.

- RM DEREGISTERED 상태에서, UE가 등록을 요구하는 서비스를 받을 필요가 있으면, UE는 최초 등록 절차를 이용하여 선택된 PLMN에 등록을 시도한다. 또는, 최초 등록 시 등록 거절(Registration Reject)을 수신하면, UE는 RM DEREGISTERED 상태로 남는다. 반면, 등록 승인(Registration Accept)을 수신할 때, UE는 RM-REGISTERED 상태로 진입한다.

- RM DEREGISTERED 상태에서, 적용 가능할 때, AMF는 등록 승인(Registration Accept)을 UE에게 전송함으로써 UE의 최초 등록을 승인하고, RM-REGISTERED 상태로 진입한다. 또는, 적용 가능할 때, 등록 거절(Registration Reject)을 UE에게 전송함으로써 UE의 최초 등록을 거절한다.

RM REGISTERED 상태에서, UE는 네트워크에 등록된다. RM-REGISTERED 상태에서, UE는 네트워크에 등록을 요구하는 서비스를 받을 수 있다.

- RM-REGISTERED 상태에서, 현재 서빙 셀의 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity)가 네트워크로부터 UE가 수신하였던 TAI의 리스트 내 없으면, UE의 등록을 유지하고 AMF가 UE에게 페이징할 수 있도록, UE는 이동성 등록 업데이트 절차(mobility Registration Update procedure)를 수행한다. 또는, UE가 여전히 활동(active) 상태라고 네트워크에게 알리기 위하여, UE는 주기적인 업데이트 타이머의 만료됨으로써 트리거된 주기적인 등록 업데이트 절차(periodic Registration Update procedure)를 수행한다. 또는, 자신의 능력 정보를 업데이트하거나 네트워크와 프로토콜 파라미터를 재협상하기 위하여, UE는 등록 업데이트 절차(Registration Update procedure)를 수행한다. 또는, UE가 더 이상 PLMN에 등록될 필요가 없을 때, UE는 등록-해제 절차(Deregistration procedure)를 수행하고, RM-DEREGISTERED 상태로 진입한다. UE는 어느 때이든 네트워크로부터 등록-해제(deregister)를 결정할 수 있다. 또는, UE는 등록 거절(Registration Reject) 메시지, 등록해제(Deregistration) 메시지를 수신할 때 또는 어떠한 시그널링의 개시없이 로컬 등록해제(local deregistraion) 절차를 수행할 때, RM-DEREGISTERED 상태에 진입한다.

- RM-REGISTERED 상태에서, UE가 더 이상 PLMN에 등록될 필요가 없을 때, AMF는 등록-해제 절차(Deregistration procedure)를 수행하고, RM-DEREGISTERED 상태로 진입한다. AMF는 어느 때이든 UE의 등록-해제(deregister)를 결정할 수 있다. 또는, 암묵적인 등록-해제 타이머(Implicit Deregistration timer)가 만료된 후, AMF는 어느 때이든 암묵적인 등록-해제(Implicit Deregistration)를 수행한다. AMF는 암묵적인 등록-해제(Implicit Deregistration) 이후에 RM-DEREGISTERED 상태에 진입한다. 또는 통신의 종단(end)에서 등록해제(deregistraion)를 수행하기 위해 협상하였던 UE를 위해 지역 등록해제(local deregistraion)을 수행한다. AMF는 지역 등록해제(local deregistraion) 후에 RM-DEREGISTERED 상태로 진입한다. 또는, 적용 가능할 때, AMF는 UE로부터 등록 업데이트(Registration Update)를 승인하거나 거절한다. AMF는 UE로부터 등록 업데이트(Registration Update)를 거절할 때, UE 등록을 거절할 수 있다.

등록 영역 관리는 UE에게 등록 영역을 할당 및 재할당하는 기능을 포함한다. 등록 영역은 액세스 타입(즉, 3GPP 액세스 또는 비-3GPP 액세스) 별로 관리된다.

UE가 3GPP 액세스를 통해 네트워크에 등록될 때, AMF는 UE에게 TAI 리스트 내 트래킹 영역(TA: Tracking Area)(들)의 세트를 할당한다. AMF가 등록 영역을 할당할 때(즉, TAI 리스트 내 TA의 세트), AMF는 다양한 정보(예를 들어, 이동성 패턴 및 허용된/비-허용된 영역 등)를 고려할 수 있다. 서빙 영역으로서 전체 PLMN(whole PLMN, all PLMN)을 가지는 AMF는 MICO 모드인 UE에게 등록 영역으로서 전체 PLMN을 할당할 수 있다.

5G 시스템은 단일의 TAI 리스트 내 서로 다른 5G-RAT(들)을 포함하는 TAI 리스트의 할당을 지원한다.

UE가 비-3GPP 액세스를 통해 네트워크에 등록될 때, 비-3GPP 액세스를 위한 등록 영역은 고유한 예약된 TAI 값(즉, 비-3GPP 액세스에 전용된)에 해당한다. 따라서, 5GC로의 비-3GPP 액세스를 위한 고유한 TA가 존재하며, 이를 N3GPP TAI로 지칭한다.

TAI 리스트를 생성할 때, AMF는 TAI 리스트가 전송된 액세스에 적용 가능한 TAI(들)만을 포함시킨다.

2) 연결 관리

연결 관리(CM: Connection Management)는 UE와 AMF 간의 시그널링 연결을 확립 및 해제하기 위하여 이용된다. CM은 N1을 통한 UE와 AMF 간의 시그널링 연결을 확립 및 해제하는 기능을 포함한다. 이 시그널링 연결은 UE와 코어 네트워크 간에 NAS 시그널링 교환을 가능하도록 하기 위하여 이용된다. 이 시그널링 연결은 UE와 AN 간의 UE를 위한 AN 시그널링 연결 및 AN와 AMF 간의 UE를 위한 N2 연결 모두를 포함한다.

도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 CM 상태 모델을 예시한다. 특히, 도 11(a)는 UE 내 CM 상태 천이를 나타내고, 도 11(b)는 AMF 내 CM 상태 천이를 나타낸다.

도 13을 참조하면, AMF와의 UE의 NAS 시그널링 연결을 반영하기 위하여 CM-IDLE 및 CM-CONNECTED 2가지의 CM 상태가 사용된다.

CM-IDLE 상태 내 UE는 RM-REGISTERED 상태이고, N1을 통한 AMF과 확립된 NAS 시그널링 연결을 가지지 않는다. UE는 셀 선택, 셀 재선택 및 PLMN 선택을 수행한다.

CM-IDLE 상태 내 UE에 대한 AN 시그널링 연결, N2 연결 및 N3 연결이 존재하지 않는다.

- CM-IDLE 상태에서, UE는 MICO 모드가 아니라면, 서비스 요청 절차(service request procedure)를 수행함으로써 페이징에 응답한다(수신한 경우). 또는, UE가 전송할 상향링크 시그널링 또는 사용자 데이터를 가질 때, 서비스 요청 절차(service request procedure)를 수행한다. 또는, AN 시그널링 연결이 UE와 AN 간에 확립될 때마다 UE는 CM-CONNECTED 상태에 진입한다. 또는, 최초 NAS 메시지(Initial NAS message)(등록 요청(Registration Request), 서비스 요청(Service Request) 또는 등록-해제 요청(Deregistration Request))의 전송은 CM-IDLE 상태로부터 CM-CONNECTED 상태로 천이를 개시한다.

- CM-IDLE 상태에서, UE가 MICO 모드가 아니라면, AMF가 UE에게 전송될 시그널링 또는 단말-종단(mobile-terminated) 데이터를 가질 때, 페이징 요청(Paging Request)을 해당 UE에게 전송함으로써, 네트워크에 의해 트리거된 서비스 요청 절차(network triggered service request procedure)를 수행한다. AN와 AMF 간의 해당 UE에 대한 N2 연결이 확립될 때마다, AMF는 CM-CONNECTED 상태에 진입한다.

CM-CONNECTED 상태인 UE는 N1을 통해 AMF와의 NAS 시그널링 연결을 가진다.

CM-CONNECTED 상태에서, AN 시그널링 연결이 해제될 때마다 UE는 CM-IDLE 상태에 진입한다.

- CM-CONNECTED 상태에서, UE를 위한 N2 시그널링 연결 및 N3 연결이 해제될 때마다 AMF는 CM-IDLE 상태에 진입한다.

- NAS 시그널링 절차가 완료될 때, AMF는 UE의 NAS 시그널링 연결을 해제하도록 결정할 수 있다. AN 시그널링 연결 해제가 완료될 때, UE 내 CM 상태는 CM-IDLE로 변경된다. N2 컨텍스트 해제 절차가 완료될 때, AMF 내 UE를 위한 CM 상태는 CM-IDLE로 변경된다.

AMF는 UE가 코어 네트워크로부터 등록-해제(de-register)할 때까지 UE를 CM-CONNECTED 상태로 유지시킬 수 있다.

CM-CONNECTED 상태인 UE는 RRC 비활성(RRC Inactive) 상태일 수 있다. UE가 RRC Inactive 상태일 때, UE 접근가능성(reachability)은 코어 네트워크로부터의 보조 정보를 이용하여 RAN에 의해 관리된다. 또한, UE가 RRC Inactive 상태일 때, UE 페이징은 RAN에 의해 관리된다. 또한, UE가 RRC Inactive 상태일 때, UE는 UE의 CN 및 RAN 식별자를 이용하여 페이징을 모니터한다.

RRC Inactive 상태는 NG-RAN에 적용된다(즉, 5G CN에 연결되는 NR 및 E-UTRA에 적용된다.).

네트워크 설정에 기초하여, UE를 RRC Inactive 상태로 전환할지 여부에 대한 NG-RAN의 결정을 보조하기 위하여 AMF는 보조 정보를 NG-RAN에게 제공한다.

RRC Inactive 보조 정보는 RRC Inactive 상태 중에 RAN 페이징을 위한 UE 특정 DRX(Discontinuous Reception) 값, 그리고 UE에게 제공되는 등록 영역을 포함한다.

CN 보조 정보는 N2 활성화(activation) 중에(즉, 등록, 서비스 요청, 경로 스위치 중에) 서빙 NG RAN 노드에게 제공된다.

N2 및 N3 참조 포인트의 상태는 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태에 진입하는 UE에 의해 변경되지 않는다. RRC Inactive 상태인 UE는 RAN 통지 영역을 알고 있다.

UE가 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태일 때, UE는 상향링크 데이터 대기(pending), 단말 개시(Mobile initiated) 시그널링 절차(즉, 주기적인 등록 업데이트), RAN 페이징에 대한 응답 또는 UE가 RAN 통지 영역을 벗어났음을 네트워크로의 알림으로 인하여 RRC 연결을 재개(resume)할 수 있다.

UE가 동일한 PLMN 내 서로 다른 NG-RAN 노드에서 연결이 재개되면, UE AS 컨텍스트는 이전(old) NG RAN 노드로부터 회수되고, 절차는 CN을 향해 트리거된다.

UE가 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태일 때, UE는 GERAN/UTRAN/EPS로 셀 선택을 수행하고, 아이들 모드 절차를 따른다.

또한, RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태인 UE는 CM-IDLE 모드로 진입하고, 다음과 같은 경우에 관련된 NAS 절차를 따른다.

- RRC 재개 절차가 실패하는 경우,

- RRC Inactive 모드 내에서 해결될 수 없는 실패 시나리오 내에서 UE의 CM-IDLE 모드로의 이동이 요구되는 경우.

NAS 시그널링 연결 관리는 NAS 시그널링 연결을 확립 및 해제하는 기능을 포함한다.

NAS 시그널링 연결 확립 기능은 CM-IDLE 상태인 UE의 NAS 시그널링 연결을 확립하기 위하여 UE 및 AMF에 의해 제공된다.

CM-IDLE 상태인 UE가 NAS 메시지를 전송할 필요가 있을 때, UE는 AMF로의 시그널링 연결을 확립하기 위하여 서비스 요청(Service Request) 또는 등록(registration) 절차를 개시한다.

UE의 선호도, UE 가입 정보, UE 이동성 패턴 및 네트워크 설정에 기반하여, AMF는 UE가 네트워크로부터 등록-해제(de-register)할 때까지 NAS 시그널링 연결을 유지할 수 있다.

NAS 시그널링 연결의 해제의 절차는 5G (R)AN 노드 또는 AMF에 의해 개시된다.

UE가 AN 시그널링 연결이 해제됨을 감지하면, UE는 NAS 시그널링 연결이 해제되었다고 판단한다. AMF가 N2 컨텍스트가 해제되었다고 감지하면, AMF는 NAS 시그널링 연결이 해제되었다고 판단한다.

3) UE 이동성 제한(Mobility Restriction)

이동성 제한은 5G 시스템 내 UE의 서비스 액세스 또는 이동성 제어를 제한한다. 이동성 제한 기능은 UE, RAN 및 코어 네트워크에 의해 제공된다.

이동성 제한은 3GPP 액세스에만 적용되고, 비-3GPP 액세스에는 적용되지 않는다.

CM-IDLE 상태 그리고 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태에서 이동성 제한은 코어 네트워크로부터 수신된 정보에 기반하여 UE에 의해 수행된다. CM-CONNECTED 상태에서 이동성 제한은 RAN 및 코어 네트워크에 의해 수행된다.

CM-CONNECTED 상태에서, 코어 네트워크는 RAN에게 이동성 제한을 위한 핸드오버 제한 리스트(Handover Restriction List)로 제공한다.

이동성 제한은 다음과 같이 RAT 제한, 금지된 영역(Forbidden area) 및 서비스 영역 제한을 포함한다:

- RAT 제한: RAT 제한은 UE의 액세스가 허용되지 않는 3GPP RAT(들)로 정의된다. 제한된 RAT 내 UE는 가입 정보에 기반하여 네트워크와의 어떠한 통신을 개시하도록 허용되지 않는다.

- 금지된 영역: 소정의 RAT 하의 금지된 영역 내에서, UE는 UE는 가입 정보에 기반하여 네트워크와의 어떠한 통신을 개시하도록 허용되지 않는다.

- 서비스 영역 제한: UE가 다음과 같이 네트워크와의 통신을 개시할 수 있거나 또는 개시할 수 없는 영역을 정의한다:

- 허용된 영역(Allowed area): 소정의 RAT 하의 허용된 영역 내에서 UE는 가입 정보에 의해 허용되면 네트워크와의 통신을 개시하도록 허용된다.

- 허용되지 않은 영역(Non-allowed area): 소정의 RAT 하의 허용되지 않은 영역 내에서 UE는 가입 정보에 기반하여 서비스 영역이 제한된다. UE 및 네트워크는 서비스 요청(Service Request) 또는 사용자 서비스를 획득하기 위한 (CM-IDLE 및 CM-CONNECTED 상태 모두) 세션 관리 시그널링을 개시하도록 허용되지 않는다. UE의 RM procedure는 Allowed area에서와 동일하다. 허용되지 않은 영역 내 UE는 코어 네트워크의 페이징에 서비스 요청(Service Request)으로 응답한다.

소정의 UE에 있어서, 코어 네트워크는 UE 가입 정보에 기반하여 서비스 영역 제한을 결정한다. 선택적으로, 허용된 영역은 PCF에 의해 정교하게 조정(fine-tuned)(예를 들어, UE 위치, 영구적인 기기 식별자(PEI: Permanent Equipment Identifier), 네트워크 정책 등에 기반하여) 될 수 있다. 서비스 영역 제한은 예를 들어, 가입 정보, 위치, PEI 및/또는 정책 변경으로 인하여 변경될 수 있다. 서비스 영역 제한은 등록(Registration) 절차 중에 업데이트될 수 있다.

UE가 RAT 제한, 금지된 영역, 허용된 영역, 허용되지 않은 영역 또는 이들의 조합 간에 중첩되는 영역을 가지면, UE는 다음과 같은 우선순위에 따라 진행한다:

- RAT 제한의 평가는 어떠한 다른 이동성 제한의 평가보다 우선한다;

- 금지된 영역의 평가는 허용된 영역 및 허용되지 않은 영역의 평가보다 우선한다; 및

- 허용되지 않은 영역의 평가는 허용된 영역의 평가보다 우선한다.

4) 단말 개시 연결 전용(MICO: Mobile Initiated Connection Only) 모드

UE는 최초 등록 또는 등록 업데이트 중에 MICO 모드의 선호(preference)를 지시할 수 있다. AMF는 Local 설정, UE가 지시한 preference, UE 가입 정보 및 네트워크 정책 또는 이들의 조합에 기반하여 MICO 모드가 UE에게 허용되는지 여부를 결정하고, 등록 절차 중에 UE에게 알려준다.

UE 및 코어 네트워크는 다음의 등록 시그널링에서 MICO 모드를 재개시(re-initiate)하거나 또는 종료(exit)한다. MICO 모드가 등록 절차 내에서 명확히 지시되지 않고 등록 절차가 성공적으로 완료되면, UE 및 AMF는 MICO 모드를 사용하지 않는다. 즉, UE는 일반 UE로서 동작하고, 네트워크도 해당 UE는 일반 UE로서 취급한다.

AMF는 등록 절차 중에 UE에게 등록 영역을 할당한다. AMF가 UE에게 MICO 모드를 지시하면, 등록 영역은 페이징 영역 크기로 제한되지 않는다. AMF 서빙 영역이 전체 PLMN라면, AMF는 UE에게 “모든 PLMN” 등록 영역을 제공할 수 있다. 이 경우, 이동성으로 인한 동일한 PLMN로의 재-등록은 적용하지 않는다. MICO 모드인 UE에게 이동성 제한이 적용되면, AMF는 허용된 영역/허용되지 않은 영역을 UE에게 할당한다.

AMF가 UE에게 MICO 모드를 지시하면, AMF는 UE가 CM-IDLE 상태인 동안에는 항상 접근 가능하지 않다고(unreachable) 간주한다. AMF는 MICO 모드이며 CM-IDLE 상태인 해당 UE에 대한 하향링크 데이터 전달을 위한 어떠한 요청도 거절한다. AMF는 또한 NAS를 통한 SMS, 위치 서비스 등과 같은 하향링크 전달(transport)을 지연시킨다. MICO 모드 내 UE는, UE가 CM-CONNECTED 모드일 때만, 단말 종단(mobile terminated) 데이터 또는 시그널링을 위해 접근 가능하다(reachable).

MICO 모드인 UE가 CM-CONNECTED 모드로 전환할 때 mobile terminated 데이터 및/또는 시그널링을 즉시 전달할 수 있도록, AMF는 계류 중인 데이터 지시(Pending Data indication)을 RAN 노드에게 제공할 수 있다. RAN 노드가 이 지시를 수신하면, RAN 노드는 사용자 비활동성(inactivity)를 결정할 때 이 정보를 고려한다.

MICO 모드인 UE는 CM-IDLE 상태 동안에 페이징을 청취할 필요가 없다. MICO 모드인 UE가 다음과 같은 이유 중 하나로 인하여 CM-IDLE로부터 CM-CONNECTED 모드로의 전환을 개시할 때까지, UE는 CM-IDLE 상태 내에서 어떠한 AS 절차를 중단할 수 있다:

- UE 내 변경(예를 들어, 설정 변경)이 네트워크로의 등록 업데이트를 요구하는 경우

- 주기적인 등록 타이머가 만료하는 경우

- MO 데이터가 계류 중(pending)인 경우

- MO 시그널링이 계류 중(pending)인 경우

도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다. 본 도면은 도 7을 보다 간략히 도시한 도면으로서, 도 7에서 상술한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.

도 14는 잠재적 기능의 엔티티들 및 잠재적인 참조 포인트들을 포함하는 잠재 아키텍처의 참조 모델을 나타낸다. 참조 포인트들의 이름 지정은 더 나은 이해와 비교를 위해 개별적인 솔루션 제안에서 사용될 수 있다. 본 참조 모델은 실제 타겟 아키텍처에 대해 어떤 가정도 하지 않는다. 즉, 타겟 아키텍처는 도시된 참조 포인트들 또는 기능 엔티티들 모두를 포함하지 않을 수 있으며, 추가적인/다른 참조 포인트들 또는 기능 엔티티들을 포함할 수 있다.

도 14를 참조하면, 5G 시스템 아키텍처는 다양한 구성 요소들(즉, 네트워크 기능(NF: network function))을 포함할 수 있으며, 본 도면에는 그 중 일부에 해당하는, 어플리케이션 기능(AF: Application Function), 데이터 네트워크(DN: Data network), 사용자 평면 기능(UPF: User plane Function), 제어 평면 기능(CPF: Control Plane Function), (무선) 액세스 네트워크((R)AN: (Radio) Access Network), 사용자 장치(UE: User Equipment)를 예시한다.

본 도면에서, NextGen 코어의 제어 평면 기능 및 사용자 평면 기능은 하나의 박스(각각 CP 기능 및 UP 기능)로서 표현되었다. 개별적인 솔루션 제안들은 CP 또는 UP 기능을 분할(split)하거나 복제(replicate)할 수 있다. 이 경우, 추가적인 참조 포인트의 명명이 인덱스로서 도시된 참조 포인트에 추가될 수 있다(예를 들어, NG4.1, NG4.2).

여기서, RAN은 NextGen 코어 네트워크에 연결되는 <5G> RAT 또는 진화된 E-UTRA를 기반으로 하는 무선 액세스 네트워크를 나타낸다.

- NG1: UE와 CPF 간의 참조 포인트

- NG2: (R)AN과 CPF간의 참조 포인트

- NG3: (R)AN과 UPF간의 참조 포인트

- NG4: UPF와 CPF간의 참조 포인트

- NG5: CPF와 AF간의 참조 포인트

- NG6: UPF와 DN간의 참조 포인트

본 도면에 도시된 일부 참조 포인트는 CP 기능과 UP 기능이 어떻게 추가로 분리되는지에 따라 여러 참조 포인트들로 구성될 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차세대 시스템에서 고려되고 있는 단말-코어 네트워크간 프로토콜 스택을 예시한다.

NG1은 EPS의 NAS 프로토콜, NG2는 EPS의 S1-AP과 유사한 역할을 수행할 수 있다. NG RRC 및 NG AS는 종래의 LTE RRC 및 LTE AS, 혹은 새롭게 표준화가 진행중인 NR의 NR RRC 및 NR AS에 각각 해당되며, 두 가지 RAT 모두 RRC는 현재의 LTE RRC를 기반으로 할 것으로 예상된다.

UE-제공(provided) NSSAI 기반의 네트워크 슬라이스 선택 방법

앞서 상술한 바와 같이, NSSAI와 관련하여 네트워크 슬라이싱의 일반적인 컨셉에 대해 아래와 같다.

1. UE는 UE에 대한 NSI(들)의 RAN 및 CN 부분 세트를 선택하기 위해 네트워크로 파라미터 세트로 구성된 네트워크 슬라이스 선택 지원 정보(NSSAI)를 제공할 수 있다.

2. NSSAI(CCNF를 선택하는 데 사용됨)는 네트워크가 특정 슬라이스를 선택할 수 있도록 하는 SM-NSSAI들의 컬렉션이다. NSSAI는 기본적으로 아래와 같은 2가지 타입으로 구분될 수 있다.

- 설정된(configured) NSSAI: PLMN과의 상호 작용(interaction)이 발생하기 전에 PLMN에서 사용되도록 UE에 기본적으로 설정된 NSSAI

- 승인된(accepted) NSSAI: PLMN이 UE로부터의 접속 요청을 승인한 이후에 UE에 의해 사용되는 NSSAI

이하에서는 이러한 NSSAI와 관련하여 결정해야 할 몇 가지 이슈를 제기하고, 해당 이슈들을 해결하기 위한 솔루션을 제안한다.

1) Issue #1: 요청된(requested) NSSAI

(등록(registration) 요청에 포함되는) 요청된 NSSAI는:

i) 만일 UE가 PLMN에 대해 승인된 NSSAI를 저장하고 있는 경우, 상기 승입된 NSSAI,

ii) 만일 승인된 NSSAI는 없으나 설정된 NSSAI를 저장하고 있는 경우, 상기 설정된 NSSAI,

iii) 만일 상기 승인된 NSSAI 및 설정된 NSSAI 모두 저장하고 있지 않는 경우, NO NSSAI(Empty)(즉, NSSAI를 지정하지 않음)에 각각 해당할 수 있다.

만일, NSSAI가 CCNF(AMF) 라우팅에 사용되는 S(M)-NSSAI 세트인 경우, 요청된 NSSAI에 어떤 S-NSSAI 값이 포함되어야 하는지 불명확할 수 있다. 예를 들어, UE가 등록 요청을 보내는 시점에도 일부 S-NSSAI(예를 들어, CriC)를 사용하지 않더라도, 이를 요청된 NSSAI에 포함시켜야하는지 여부가 불명확할 수 있다. 이를 해결하기 위해 아래와 같은 두 가지 옵션(A, B)이 제안될 수 있다.

A) UE가 지난 번에(또는 가장 최근에/가장 마지막으로) 승인받은 NSSAI 내의 모든 S-NSSAI를 요청된 NSSAI에 포함, 이 경우 UE가 S-NSSAI 선택을 고려할 필요가 없으나 불필요한 NSSAI가 전송될 수 있으며 AMF/CCNF에 의한 S-NSSAI 선택이 고려될 수 있다.

B) UE가 등록 후에 사용하고자 하는(또는 UE의 서비스 사용을 위한) 특정 S-NSSAI를 요청된 NSSAI에 포함, 이 경우 AMF에 의한 단순한 S-NSSAI 선택으로 인해 빠른 등록이 수행될 수 있다.

2) Issue #2: 승인되지 않은 NSSAI

만일, UE가 등록 시에 UE에 필수적인 특정 서비스(예를 들어, NB(Narrow band)-IoT(Internet of Things) UE에 대한 IoT 슬라이스)를 요청할 필요가 있는 경우, UE는 요청 NSSAI에 해당 S-NSSAI를 포함시킬 수 있다.

만일, 네트워크가 요청된 (S-)NSSAI를 승인/허용하지 않는다면, UE는 거절된 특정 서비스를 위해 아래와 같은 시나리오로 동작할 수 있다.

- UE는 V2X(vehicle to anything) 서비스를 사용해야하지만, V(visited)-PLMN A가 인바운드 로머(roamer)에 대해 V2X 서비스를 지원하지 않는 경우, PLMN A는 요청된 NSSAI(즉, V2X) 대신 기본(baisc) NSSAI(예를 들어, MBB)를 UE에 제공할 수 있다. 이 경우, UE는 승인된 서비스를 사용할 수 있으며, 승인된 서비스는 UE가 애초에 의도한 서비스로 제한될 수 있다. 또는, UE는 다른 정보(예를 들어, override)로 V2X 사용/서비스를 재요청할 수 있다. 또는, UE는 PLMN A와의 등록을 취소(de-register)하고 다른 PLMN을 찾을 수 있다.

이러한 동작들은 UE 구현 동작에 해당하며, 네트워크가 UE 요청 서비스를 제공할 수 없는 경우에는 (해당 요청 서비스가 필수적인지 여부와 무관하게) UE의 요청을 거부하게 된다.

3) Issue #3: NSSAI 및 AMF 능력(capability)

등록 요청에서 (요청된) NSSAI의 주목적은, CCNF(AMF)의 불필요한 재지정을 피하고, 적절한 CCNF(AMF)를 선택하기 위함이다.

PLMN이 지원하는 모든 단일 슬라이스 유형을 지원하는 하나 이상의 CCNF(AMF)가 있다고 가정할 수 있는지는, 분리된 슬라이스의 필요성을 고려할 경우 강제되어서는 안된다. 따라서, 만일 단일 CCNF(AMF)가 승인된 NSSAI의 모든 S-NSSAI들에 서비스를 제공할 수 없는 경우에는, 어떤 S-NSSAI를 우선적으로 고려되어야 하는지에 관한 기준이 필요할 수 있다.

상술한 issue #2 및 #3을 해결하기 위해, 본 명세서에서는 UE가 요청하는 S-NSSAI 또는 NSSAI에 대하여, 해당 S-NSSAI 또는 NSSAI가 필수적(required)인 것인지 또는 선호(preferred)하는 것인지에 관한 우선 순위 정보 또는 특성 정보를 지시할 것을 제안한다.

이 경우, issue #2와 관련하여, UE는 네트워크에 요청할 서비스가 필수적이라면, 해당 서비스에 대응하는 S-NSSAI에 대해 "필수(required)" 값을 지시할 수 있다. 이때, 네트워크가 해당 요청 서비스를 UE에 제공될 수 없다면, 네트워크는 UE(또는 UE가 요청한 서비스)를 거절할 수 있다. 다만, 만일 UE가 높은-우선 순위(high-priority)를 지시한 경우에는, 네트워크는 정책을 변경하여 UE가 요청한 서비스를 제공할 수 있다.

또한, issue #3과 관련하여, UE가 어떤 S-NSSAI가 "필수"인지에 관한 우선 순위 정보 또는 특성 정보를 지시하면, 네트워크는 서빙 AMF를 선택할 때 해당 정보를 고려할 수 있다. 또한, 네트워크는 CCNF 또는 슬라이스를 변경할 때도 해당 정보를 고려할 수 있다. 다만, 현재 "필수" 슬라이스가 사용 중이라면, CCNF 변경은 가능하면 피해야 한다.

즉, 상술한 내용을 정리하자면, UE에 필수적인 서비스의 적절한 제공 및 필수적인 서비스의 제공이 가능한 서빙 AMF의 적절한 선택 등을 위해, UE가 네트워크에 요청하는 (S-)NSSAI가 필수적인지 또는 선호하는 것인지에 관한 우선 순위 또는 특성 정보를 추가적으로 네트워크에 제공하는 UE의 동작을 솔루션으로 제안한다. 이하에서는 해당 솔루션으로부터 도출되는 다양한 실시예들에 대해 보다 상세히 후술한다.

한편, 본 명세서에서 필수적인 (S-)NSSAI는 선호되는 (S-)NSSAI보다 높은 우선 순위를 갖는다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 우선 순위 정보 또는 특성 정보로서 (S-)NSSAI가 UE에게‘필수’적인지 또는 ‘선호’되는지를 지시하는 실시예를 중심으로 후술하나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 실시예의 형태(예를 들어, 제1~제n 순위 형태 등)로 (S-)NSSAI의 우선 순위 정보 또는 특성 정보가 지시될 수 있음은 자명하다.

또한, 이하에서 NSSAI는 적어도 하나의 S-NSSAI를 포함하는 S-NSSAI의 집합으로서 S-NSSAI와는 구별되는 개념일 수 있다.

앞서 상술한 바와 같이, 단말은 접속(Attach)(또는 ‘등록(registration)’이라 지칭 가능) 등의 절차에서 네트워크 슬라이스(NS) 선택을 위해 NSSAI 값을 접속(또는 등록) 요청 메시지 등에 포함시킨다. NSSAI는 슬라이스/서비스 타입(예를 들어, V2X, IoT, eMBB(enhanced mobile broadband) 등)과 보완 정보(Complementing Info)(예를 들어, 서비스 제공자)를 포함할 수 있다. 만일, 유효한 Temp ID(예를 들어, GUTI(Globally Unique Temporary Identifier))를 받지 못한 상태라면, 네트워크는 단말로부터 전송된 NSSAI를 기초로 CCNF를 결정할 수 있다. 보다 상세하게는, 우선 RAN에서 NSSAI를 기초로 라우팅할 CCNF를 결정하며, 해당 CCNF를 다른 CCNF로 변경(redirect)할 수도 있다.

현재 단말이 접속(또는 등록) 등의 요청 시 요청 메시지에 포함시키는 NSSAI의 우선 순위는 다음과 같다.

1) 승인된(Accepted/allowed) NSSAI(네트워크로부터 승인/허용 받았던 NSSAI)

2) 설정된(Configured) NSSAI

3) (설정된 기본 NSSAI)(Configured default NSSAI)

4) No NSSAI(이는 기본 CCNF로 전달될 수 있음)

즉, 단말은 상기 우선 순위 1)→4)에 따라 요청하고자 하는 서비스에 해당하는 NSSAI를 요청 메시지에 포함시킬 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 상기 NSSAI들 사이에 우선 순위가 별도로 정의되어 있지 않을 수 있으며, 이 경우에 UE는 상기 NSSAI들 중 자신이 요청하고자 하는 서비스에 해당하는 NSSAI를 선택하여 요청 메시지에 포함시킬 수 있다.

단말이 요청한 NSSAI 값에 따라, 네트워크는 (단말이 요청한 서비스를 제공하기에) 적절한 CCNF를 선택하여 등록할 수 있다. 그러나 만일, 단말이 요청한 서비스/NSSAI가 단말의 가입 정보(subscription) 상의 제한, 혹은 네트워크의 지원 문제 등으로 승인/허용할 수 없는 경우, 네트워크는 1) 단말이 요청한 서비스와 최대한 유사한 서비스를 제공할 수 있는(또는 단말이 요청한 서비스를 최대로 많이 제공할 수 있는) CCNF를 선택하거나(best effort) 2) 단말이 다른 네트워크를 선택할 수 있도록 단말의 요청 메시지에 대해 승인 거절 메시지 등으로 응답할 수 있다.

다만, 단말의 종류에 따라, 특정 서비스의 제공을 반드시/필수적으로 필요로 하는 단말이 존재할 수 있다(예를 들어, IoT 센서 단말, V2X 단말 등). 이때, 앞서 상술한 바와 같이 네트워크가 동작하여(예를 들어, 가능한 한 많은 서비스 또는 유사한 서비스를 제공할 수 있는 CCNF의 선택) 단말이 요청한 서비스 중 일부만을 지원하거나 다른 서비스를 지원하는 슬라이스가 등록될 경우(또는 CCFN가 선택된 경우), 단말이 필수적인 서비스를 제공받지 못해 적절히 동작하지 못하는 상황이 발생할 수 있다.

또한, 표준화 논의에 따라 NSSAI는 여러 개의 서비스/슬라이스 타입들 및/또는 보완 정보의 조합으로 구성된 세트를 포함할 수 있다(예를 들어, eMBB-SKT, eMBB-LGE, V2X-Audi). 이 경우에도, 네트워크는 우선적으로 단말이 요청하는 모든 서비스를 지원할 수 있는 CCNF에 단말을 등록하나, 단말이 요청하는 모든 서비스의 지원이 가능한 CCNF가 존재하지 않는 경우, 1) 최대한 많은 서비스가 지원되는 CCNF를 선택하거나 또는 2) 단말의 요청을 거절하는 방식이 있을 수 있다. 그 결과, 1)에 따르면 단말이 필수적으로 요구하는 필수 서비스를 받지 못하는 상황이 발생할 수 있다.

따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위해 앞서 상술한 바와 같이 단말이 직접 (S-)NSSAI의 우선 순위 정보를 네트워크에 전송하는 솔루션이 제안될 수 있다.

발명 제안 1. 필수(required) NSSAI와 선호(preferred) NSSAI의 구분

단말은 초기 접속(또는 등록) 요청 시 혹은 PDU 세선 요청 등의 과정을 통해, 특정 슬라이스를 선택하고 선택한 슬라이스에 대응하는(또는 선택한 슬라이스를 포함하는) NSSAI 혹은 SM-NSSAI를 네트워크에 전송할 수 있다. 이때, 단말은 해당 NSSAI가 단말에 반드시 필요한 필수 NSSAI인지 또는 단순히 단말이 선호하는 선호 NSSAI인지에 관한 우선 순위 정보를 지시/명시할 수 있다. 이러한 우선 순위 정보는 해당 NSSAI 내 플래그(flag)/비트 또는 해당 NSSAI 외부의 다른 정보 요소/필드 등을 통해 우선 순위의 형태로 구현될 수 있다.

예를 들어, 특정 측정 업체(예를 들어, A 회사)를 위한 IoT 센서 단말은 슬라이스/서비스 타입: IoT, 보완 정보: Company A의 조합을 지원하는 슬라이스에서만 유효하며, 그 외의 슬라이스에서는 정상적으로 동작할 수 없다. 따라서, 단말은 요청 메시지를 통해 해당 슬라이스/서비스 타입 및 보완 정보를 지시하는 NSSAI를 전송하면서, 해당 NSSAI가 단말에게 필수적임을 나타내는 우선 순위 정보(예를 들어, “필수 NSSAI”임을 지시)를 함께 전송할 수 있다.

네트워크는 단말로부터 요청받은 NSSAI가 해당 단말에 대해 유효한지 혹은 서비스 제공 가능한지 체크 후, 해당 단말을 서빙할 적절한 CCNF를 선택할 수 있다. 이때, 네트워크는 우선적으로 단말이 요청한 NSSAI에 포함된 모든 서비스/슬라이스를 지원할 수 있는 CCNF를 선택할 수 있다. 그러나, 단말이 요청한 NSSAI에 포함된 서비스를 모두 제공/지원 가능한 CCNF 혹은 슬라이스가 존재하지 않거나 존재하더라도 해당 단말에게 서비스/슬라이스의 제공이 불가능한 경우, 네트워크는 단말이 제공한 우선 순위 정보를 기초로 다음과 같이 동작할 수 있다.

1) 요청된 NSSAI가(서비스 불가하고,) 선호 NSSAI인 경우

네트워크는 요청된 NSSAI가 단말에 필수적이지 않음을 인식하고, 단말이 요청한 NSSAI와 최대한 유사한 슬라이스/서비스를 제공하는 CCNF/슬라이스, 단말이 요청한 NSSAI 중 최대한 많은 슬라이스/서비스를 제공하는 CCNF/슬라이스, 혹은 미리 설정되어 있는 기본 CCNF/슬라이스를 선택/결정하고, 해당 CCNF/슬라이스가 단말에 서비스를 제공하도록 할 수 있다.

2) 요청된 NSSAI가 (서비스 불가하고,) 필수 NSSAI인 경우

네트워크는 요청된 NSSAI가 단말에 필수적임을 인식하고, 승인 거절 혹은 PDU 세션 확립 거절 메시지를 단말에 전송할 수 있다. 이때, 네트워크는 거절 메시지에 단말의 필수 슬라이스/서비스/NSSAI를 지원하지 못하여 거절했음을 나타내는 이유 값(cause value)을 포함시킬 수 있다.

예를 들어, 이유 값은 아래와 같은 예시로 정의/표현될 수 있다.

#XX. 요청된 NSSAI는 승인될 수 없음(Requested NSSAI cannot be accepted), 혹은

#YY. 요청된 NSSAI는 지원되지 않음(Requested NSSAI not supported)/#ZZ. 요청된 NSSAI는 허용되지 않음(Requested NSSAI is not allowed).

이렇듯 이유 값은 NSSAI가 승인(accept)될 수 없다는 내용의 한 가지 이유로 정의되거나(#XX), 혹은 좀 더 세분화되어 지원 불가(즉, 해당 네트워크에서 지원하지 않는 서비스임을 의미)(#YY) 및 허용 불가(해당 단말에게 허용되지 않은 서비스임을 의미)(#ZZ)의 이유로 정의될 수도 있다.

단말은 네트워크로부터 수신한 이유 값에 따라 다음과 같이 동작할 수 있다.

1. 만일, 거절 이유가 네트워크 문제인 경우, 단말은 현재 접속/등록 시도했던 PLMN을 금지(forbidden) PLMN 리스트 혹은 이와 비슷한 기능을 갖는 블랙 리스트에 등록하고, 다시 PLMN 선택 과정을 수행할 수 있다. 재수행되는 PLMN 선택 과정에서 상기 리스트에 포함되어 있는 PLMN은 단말의 선택 후보 대상에서 제외될 수 있다.

2. 만일, 거절 이유가 네트워크의 문제가 아닌 단말의 허용 문제인 경우:

A. 단말은 거절된 NSSAI의 우선 순위 정보를 ‘선호’로 표시하여 다시 네트워크에 요청할 수 있다. 이 경우 단말은 중요한 서비스를 받지 못할 수 있으나, 최소한의 기본적인 연결(connectivity)은 유지할 수 있다.

B. 만일 단말의 타입이 높은 우선 순위 등으로 설정된 경우, 단말은 자신의 우선 순위를 명시하여 거절되었던 서비스/슬라이스/NSSAI를 네트워크에 다시 요청할 수 있다. 이때, 단말은 해당 서비스/슬라이스/NSSAI에 대한 우선 순위 정보를 ‘필수’로 표시하여 요청할 수 있다.

C. 만일 단말의 타입이 낮은 우선 순위 등으로 설정되어 있어 이로 인해 단말이 요청한 서비스/슬라이스/NSSAI가 거절된 경우 단말은 우선 순위를 높은 우선 순위 등으로 변경(override)할 수 있다.

3. 네트워크는 단말의 (접속/등록 등의) 재요청과 함께 2-A/B/C에서 상술한 추가 정보를 수신한 경우, 단말이 요청한 서비스/슬라이스/NSSAI를 허용/승인할 수 있다. 원칙적으로 서비스/슬라이스/NSSAI의 허용/승인은 망 사업자의 정책 혹은 네트워크 슬라이스 선택 정책 등에 의해 결정될 수 있는데, 앞서 상술한 단말의 재요청에 대한 허용/승인 결과에 따라 네트워크는 단말에 대한 서비스 정책을 바꾸거나 단말의 가입 정보(subscription)를 업데이트할 수 있다.

만일 NSSAI가 복수의 개별(individual) NSSAI 혹은 S-NSSAI의 조합으로 구성된 경우, 다음과 같은 실시예가 추가로 제안될 수 있다.

일 실시예로서, 단말은 NSSAI에 포함된 모든 개별 NSSAI 또는 S-NSSAI가 (필수적으로) 지원되어야 여부를 네트워크에 알려줄 수 있다. 이 경우 아래와 같은 두 가지 경우가 존재할 수 있다.

1) 단말은 NSSAI에 포함된 모든 S-NSSAI가 필수적으로 승인/허용되어야 함을 표시할 수 있다. 예를 들어, 단말은 NSSAI의 헤더 또는 NSSAI가 포함된 메시지의 다른 IE(information element)/필드에 모든 S-NSSAI의 승인/허용 여부를 (플래그 등의 형태로) 표시할 수 있다. 이때, 모든 S-NSSAI의 승인/허용 여부는 ‘모두 필수(all required) 또는 부정(not)’ 형태로 지시될 수 있다. 만일 모두 필수로 지시된 경우, 네트워크는 요청된 NSSAI에 포함된 모든 S-NSSAI를 지원하는 CCNF를 검색해야 하며, 해당 CCNF가 없는 경우 단말의 요청을 거절할 수 있다. 네트워크의 거절 동작과 이에 따른 후속 동작에 관한 상세한 설명은 앞서 ‘2) 요청된 NSSAI가 (서비스 불가하고,) 필수 NSSAI인 경우’와 관련하여 상술한 바와 같다.

2) 모든 S-NSSAI가 필수적으로 승인/허용될 필요는 없을 경우 1)에서 ‘모두 필수(all required)’를 ‘모두 선호(all preferred)’로 대체하여 모든 S-NSSAI의 필수적 승인/허용 여부를 지시할 수 있다. 이 경우, 네트워크는 요청된 NSSAI를 고려하여 best effort로 최선의 서비스 혹은 (요청된 서비스 중에서) 최대한 많은 서비스의 제공/지원이 가능한 CCNF를 선택할 수 있다.

3) 만일 NSSAI 중 일부 S-NSSAI만이 필수에 해당하고 나머지는 그렇지 않은 경우, 단말은 앞서 제안한 우선 순위 정보(필수/선호) 정보를 각 S-NSSAI별로 표기해줄 수 있다. 다음은 이에 대한 예시에 해당한다.

a) UE1(SKT 유저, 옵셔널하게 LGE VPN(virtual private network) 및 Audi V2X 이용 가능)가 요청한 NSSAI

- eMBB - SKT (필수)

- eMBB - LGE (선호)

- V2X - Audi (선호)

b) UE2(Kia의 V2X UE, 옵셔널하게 KT eMBB 이용 가능)가 요청한 NSSAI

- V2X - Kia(필수)

- eMBB - KT (선호)

이렇듯 S-NSSAI별 우선 순위 정보를 수신한 네트워크는 모든 S-NSSAI의 지원이 가능한 CCNF가 존재하지 않는 경우, 필수 S-NSSAI를 지원 가능한 CCNF를 우선적으로 선택할 수 있다. 만일, 모든 필수 S-NSSAI를 지원하는 CCNF가 존재하지 않는 경우, 네트워크는 단말의 요청을 거절해야 하며, 네트워크의 거절 동작과 이에 따른 후속 동작에 관한 상세한 설명은 앞서 ‘2) 요청된 NSSAI가 (서비스 불가하고,) 필수 NSSAI인 경우’와 관련하여 상술한 바와 같다.

발명 제안 2. UE 기반 슬라이스 선호 관리

다른 실시예로서, 단말은 별도의 파라미터를 정의하여 이를 네트워크에 지시하는 대신 종래 방법대로 슬라이스를 요청할 수 있다. 이때, 만일 앞서 문제점으로 기술한 바와 같이, 단말이 요청한 슬라이스/(S-)NSSAI가 아닌 다른 슬라이스/NSSAI를 네트워크가 승인/허용한 경우, 단말은 내부 동작을 통해 해당 서비스를 이용할지 여부를 결정할 수 있다. 단말은 처음에 요청했던(즉, 등록 절차에서 요청했던) 슬라이스/서비스/(S-)NSSAI가 네트워크에 의해 허용/승인되지 않았던 경우, 앞서 발명 제안 1에서 상술한 단말 동작과 유사하게, 자신의 우선 순위를 변경하거나 새로운 설정을 적용하여 다시 해당 슬라이스/서비스/(S-)NSSAI를 네트워크에 요청할 수 있다. 이는 최초 등록에서 결정된 CCNF(또는 AMF)와는 무관하게 PDU 세션 확립(establishment) 절차(예를 들어, PDU 세션 확립 요청 메시지)를 통해 요청될 수 있다.

또는, 단말은 자신이 원하는 서비스 제공이 가능한 네트워크를 선택하기 위하여 등록-취소(de-registration)/접속-해지(detach)를 요청할 수 있다. 이때, 단말은 네트워크에 등록-취소/접속-해지 이유 등의 정보를 알려줄 수 있다. 단말은 등록-취소/접속-해지 후 등록-취소/접속-해지한 금지(forbidden) PLMN 리스트 혹은 이와 비슷한 기능을 갖는 블랙 리스트에 등록하고, 다시 PLMN 선택 과정을 수행할 수 있다. 재수행되는 PLMN 선택 과정에서 상기 리스트에 포함되어 있는 PLMN은 단말의 선택 후보 대상에서 제외될 수 있다.

발명제안 3. 추가 슬라이스 요청 시의 보유(retention) 여부 판단

단말이 특정 슬라이스를 통해 서비스를 받고 있는 상황에서 단말 혹은 단말 상의 특정 응용(application)은 현재 서비스를 받고 있지 않는 슬라이스를 필요로 할 수 있다. 이때 단말은 이러한 추가적인 슬라이스로 서비스를 요청할 수 있다. 이는 해당 슬라이스의 S-NSSAI를 요청하는 PDU 세션 확립 등의 절차로 구현될 수 있다. 이때 만약 현재 서빙 CCNF 혹은 AMF가 단말이 새롭게 요청한 슬라이스/서비스를 지원하지 못할 경우, 새롭게 요청한 슬라이스/서비스를 위해 네트워크는 단말의 서빙 CCNF를 변경해야 할 필요가 있을 수 있다. 그러나, 바로 서빙 CCNF를 변경하게 되면 현재 서빙 CCNF/AMF를 통해 서비스 중이던 슬라이스가 중단(interruption)되게 된다. 따라서 현재 제공하고 있는 서비스와 단말이 새롭게 요청한 서비스 중 어떤 것을 우선시할 것인지를 네트워크가 판단하기 위한 우선 순위 판단 기준이 확립될 필요가 있다.

단말은 추가적인/새로운 슬라이스 요청 시, 해당 슬라이스에 대한 (S-)NSSAI와 함께 해당 (S-)NSSAI에 대한 우선 순위 정보(필수/선호) 혹은 우선 순위를 발명제안 1에서 제안한 바와 같이 표시할 수 있다. 또한 네트워크는 단말에 제공중인 서비스/슬라이스에 대한 우선 순위 정보(필수/선호) 혹은 우선 순위를 저장할 수 있다. 이러한 우선 순위 정보(필수/선호) 혹은 우선 순위는 슬라이스 최초 요청 시 단말이 네트워크로 전달한 정보(발명제안 1) 혹은 네트워크 정책에 의해 결정될 수 있다.

추가적인 슬라이스 요청을 수신한 경우, 네트워크는 우선 하나의 AMF/CCNF(예를 들어, 서빙 AMF/CCNF)가 모든 슬라이스(즉, 현재 제공 중인 서비스/슬라이스와 새롭게 요청된 슬라이스/서비스)를 지원할 수 있는지 판단하고, 만일 하나의 AMF/CCNF(예를 들어, 서빙 AMF/CCNF)가 지원할 수 없는 경우, 슬라이스들 간의 우선 순위 정보 혹은 우선 순위에 기초하여 어떤 슬라이스를 우선적으로 서비스할지 판단할 수 있다.

위 판단 절차에 따라 네트워크는:

1. 단말의 추가 서비스/슬라이스 요청(또는 PDU 세션 요청)을 거절할 수 있으며, 이때 거절 이유를 명시하는 구체적인 이유 값을 네트워크에 알려줄 수 있다.

2. 새로운 서비스/슬라이스 요청을 위해 현재 제공 중인 서비스에 대한 세션 혹은 등록을 해지할 수 있으며, 이때 해지 이유를 명시하는 구체적인 이유 값을 네트워크에 알려줄 수 있다.

보다 상세하게는, 현재 제공 중인 슬라이스/서비스가 새롭게 요청된 슬라이스/서비스보다 우선 순위가 높고, 서빙 CCNF/AMF가 새롭게 요청된 슬라이스/서비스를 지원하지 않는 경우, 네트워크는 단말의 추가 슬라이스/서비스 요청을 거절할 수 있다. 반대로, 현재 제공 중인 슬라이스/서비스가 새롭게 요청된 슬라이스/서비스보다 우선 순위가 낮고, 서빙 CCNF/AMF가 새롭게 요청된 슬라이스/서비스를 지원하지 않는 경우, 네트워크는 단말의 추가 슬라이스/서비스 제공을 위해 현재의 세션 혹은 등록을 해지할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크의 CCNF/AMF 선택 방법을 예시한 순서도이다. 본 순서도는 앞서 상술한 발명제안 1을 보다 구체화한 순서도에 해당한다. 따라서, 앞서 발명제안 1과 관련하여 상술한 설명/실시예들은 본 순서도에도 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.

1. 단말(UE)은 서비스 받기를 원하는 서비스에 대한 설명(description)인 NSSAI와 해당 NSSAI가 필수인지 선호인지에 대한 우선 순위 정보를 함께 접속 요청 메시지(또는 등록 요청 메시지)에 포함시켜 네트워크로 전송함으로써 접속(또는 등록) 요청을 할 수 있다. 이때의 NSSAI는 적어도 하나의 S-NSSAI를 포함할 수 있으며, 하나 또는 복수개로 전송될 수 있다. 또한, 우선 순위 정보는 NSSAI 또는 S-NSSAI 단위로 ‘필수’ 또는 ‘선호’인지 여부를 지시할 수 있다. 단말의 송수신단은 NAS 계층에서 접속 요청(또는 등록 요청) 메시지를 생성하고, 이를 네트워크(특히, RAN)로 송신한다.

2. RAN은 송수신단을 통해 단말의 요청을 수신하며, RAN의 프로세서는 CCNF1 또는 기본(default) CCNF로 단말의 요청 메시지(NSSAI 및 우선 순위 정보 포함)을 전달할 수 있다. 보다 상세하게는, RAN은 이전 접속(등록) 절차에서 Temp ID 또는 GUTI를 수신했던 경우, 해당 Temp ID 또는 GUTI에 포함되어 있는 CCNF의 ID에 해당하는 CCNF1에 단말의 요청 메시지를 전달하며, 그렇지 않은 경우 기본 CCNF로 단말의 요청 메시지를 전달한다. 이때, RAN은 단말의 요청 메시지를 NG2 인터페이스를 통해 CCNF1 또는 기본 CCNF로 전달할 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위해 RAN이 CCNF1로 단말의 요청 메시지를 전달한 경우를 전제로 설명하나, 이하의 실시예는 CCNF1가 기본 CCNF로 대체된 실시예로 확장될 수 있음은 물론이다.

3. CCNF1은 NG2 인터페이스를 통해 요청 메시지를 수신한 후 디코딩한다. CCNF1의 프로세서는 SDM(subscriber data management)(앞서 상술한 UDM에 해당함)과의 인터페이스를 통해 단말의 가입 정보(subscription) 등에 기초하여, 단말이 요청한 NSSAI가 해당 단말에게 유효한지 판단한다.

4. CCNF1의 프로세서는 단말이 요청한 NSSAI(NSSAI에 포함된 모든 서비스/슬라이스)를 지원할 수 있는 CCNF가 현재 네트워크에 존재하는지 확인할 수 있다. 이때, CCNF1는 스스로 단말이 요청한 NSSAI(또는 S-NSSAI)의 지원이 가능한 CCNF인지를 확인하기 위해, SDM으로부터 현재 해당 단말의 가입 정보(Subscription) 상에 가입된/허용된(subscribed/allowed) NSSAI(또는 S-NSSAI)에 대한 정보를 수신하거나, 또는 내부 기능, 즉 단말 컨텍스트 상에 저장되어 있는 해당 단말에 대해 가입된/허용된 NSSAI(또는 S-NSSAI)에 대한 정보를 확인하고, 이를 단말이 요청한 NSSAI(또는 S-NSSAI)와 비교할 수 있다.

<case 1> CCNF1이 적절한 CCNF(즉, 단말이 요청한 모든 서비스/슬라이스를 지원하는 CCNF)를 찾은 경우:

5. 만일 단말이 요청한 NSSAI를 지원할 수 있는 CCNF2가 네트워크에 존재한다면, CCNF1은 수신한 단말의 접속/등록 요청 메시지를 CCNF2로 전달(redirect)할 수 있다. 이는 CCNF 간의 직접적인 인터페이스(direct interface)를 통해 수행될 수도 있고, RAN을 통한 redirection 형태로 수행될 수도 있다.

6. CCNF2는 해당 단말에 대한 등록을 진행/완료한 후 단말에게 접속/등록 승인(Accept) 메시지를 전송할 수 있다. 해당 메시지는 CCNF2의 NG2 인터페이스를 통해 RAN으로 전송되며, RAN의 무선 송수신단을 거쳐 단말의 송수신단으로 수신된다.

<case 2> CCNF1이 적절한 CCNF(즉, 단말이 요청한 모든 서비스/슬라이스를 지원하는 CCNF)를 찾지 못한 경우:

7. 만일 CCNF1이 단말이 요청한 NSSAI를 지원하는 CCNF가 존재하지 않거나 찾을 수 없는 경우, 단말이 제공한 우선 순위 정보(필수/선호)에 기초하여 동작할 수 있다. 이를 위해, CCNF1 내의 AMF가 NSSF(Network Slice Selection Function) 혹은 NRF(Network Repository Function) 등에 문의(Quary)를 전송할 수 있다.

특히, CCNF1은 단말이 요청한 NSSAI 중 ‘필수’로 우선 순위 정보가 표시된 NSSAI의 지원이 가능한 CCNF를 우선적으로 찾을 수 있다. 만일, NSSAI 내에서 S-NSSAI별로 우선 순위 정보가 표시/지시된 경우라면, CCNF1은 우선 순위 정보가 ‘필수’로 표시된 S-NSSAI를 지원하는 CCNF를 찾을 수 있다. 이러한 ‘필수’ NSSAI 또는 S-NSSAI를 지원하는 CCNF를 찾은 경우, CCNF1은 앞서 case 1에서 상술한 단계를 수행하여 해당 CCNF에 대한 단말의 등록/접속 절차를 진행/완료할 수 있다.

반대로, 단말이 요청한 NSSAI 또는 S-NSSAI의 우선 순위 정보가 ‘선호’로 표시/지시된 경우, CCNF1은 best effort로 단말이 요청한 슬라이스/서비스와 유사한 슬라이스/서비스를 제공하거나 요청한 슬라이스/서비스 중에서 가능한한 많은 슬라이스/서비스를 제공하는 최선의 CCNF를 찾아, 앞서 case 1에서와 같이 해당 CCNF에 대한 단말의 접속/등록 절차를 진행/완료할 수 있다.

만일, ‘필수’로 표시된 NSSAI 또는 S-NSSAI를 지원하는 CCNF 또는 최선의 CCNF를 찾을 수 없는 경우, CCNF1은 단말에 (접속/등록 요청 메시지에 대한 응답으로서) 접속/등록 거절 메시지를 전송할 수 있다. 또는, 단말이 요청한 NSSAI가 해당 단말에 허용되지 않는 경우, 접속/등록 거절 메시지를 전송할 수 있다. 이때 CCNF1의 프로세서는 거절 이유(cause)를 거절 메시지 내에 명시할 수 있다. 이러한 거절 메시지(또는 NAS 메시지)는 CCNF2의 NG2 인터페이스를 통해 RAN으로 전송되며, RAN의 무선 송수신단을 거쳐 단말의 송수신단으로 수신된다.

8. 단말의 NAS 계층은 수신한 접속/등록 거절 메시지(특히, 거절 메시지에 포함된 거절 이유)에 기초하여 다음 동작을 결정할 수 있다.

9. 만일, 거절 이유가 단말의 허용 문제라면(예를 들어, 단말의 우선 순위 혹은 가입 정보 때문이라면), 단말은 다른 우선 순위(예를 들어, 높은 우선 순위) 혹은 다른 NSSAI로 다시 네트워크에 접속/등록을 재요청할 수 있다.

만일, 거절 이유가 네트워크 문제인 경우(예를 들어, 네트워크가 단말이 요청한 NSSAI의 서비스를 제공하지 않는 경우라면), 단말은 PLMN 검색 상태로 진입하여 다른 PLMN을 찾을 수 있다. 혹은 NSSAI를 이유로 거절된 경우에 단말은 기본적으로 PLMN 재선택 동작을 수행할 수 있다.

본 실시예에 관한 보다 상세한 설명은 앞서 ‘2) 요청된 NSSAI가 (서비스 불가하고,) 필수 NSSAI인 경우’와 관련하여 상술한 바와 같다.

이러한 본 발명을 통해 차세대 코어 네트워크에서 네트워크 슬라이싱을 사용할 경우, 단말이 요구하는 서비스 타입을 지원하는 네트워크(예를 들어, CCNF/AMF)를 선택하거나 단말이 더 나은 서비스를 받을 수 있는 네트워크(예를 들어, CCNF/AMF)를 선택하도록 하여 사용자의 QoE (Quality of Experience)를 효율적으로/안정적으로 향상시킬 수 있다는 효과가 발생한다.

도 16의 실시예에서 CCNF1과 같이 타겟 CCNF/AMF(즉, CCNF2)를 탐색/선택하는 동작은 상술한 대로 CCNF1의 내부 동작을 통해 수행될 수 있으며, 그리고/또는 CCNF1가 외부 기능(CCNF의 선택을 위해 외부에 별도로 정의된 기능, 예를 들어, NSSF 또는 NRF)으로 문의(query)함으로써 수행될 수 있다.

한편, 본 명세서에서 CCNF는 독립적인 별도의 기능으로 정의되거나 혹은 여러 슬라이스 간에 공유되는 복수의 기능들(예를 들어, AMF, NRF 등)의 집합으로 정의될 수 있다. 이러한 CCNF는 실질적으로 AMF와 대응/대체(또는 AMF와 동일시)될 수 있으며, 결국 CCNF의 선택/redirection 동작은 AMF의 선택/redirection 동작으로 볼 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 RAN의 CCNF/AMF를 선택하는 방법에 관한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 실시예들/설명이 모두 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다. 본 순서도에서 네트워크 노드는 이전 등록 절차를 통해 수신된 임시 ID(예를 들어, GUTI 또는 Temp ID)에 포함된 AMF ID에 의해 식별되는 AMF 또는 미리 설정된 기본(default) AMF일 수 있다.

우선, 네트워크 노드가 단말의 등록 요청 메시지를 수신할 수 있다(S1710). 등록 요청 메시지는 상기 단말이 요청하는 슬라이스/서비스에 대한 NSSAI 및 상기 NSSAI의 우선 순위 정보를 포함할 수 있다. 우선 순위 정보는 NSSAI 또는 상기 NSSAI에 포함되어 있는 적어도 하나의 S-NSSAI가 단말에게 ‘필수적(required)’인지 여부 및/또는 단말에 의해 ‘선호적(preferred)’인지 여부를 지시할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 우선 순위 정보는 NSSAI간에 우선 순위를 구별할 수 있는 다양한 정보로서 지시/표현될 수 있다. 만일, 상기 NSSAI가 복수의 S-NSSAI들을 포함하여 복수의 슬라이스/서비스들을 지시하는 경우, 우선 순위 정보는 S-NSSAI별로 지시될 수 있다. 즉, 우선 순위 정보는 실시예에 따라 NSSAI별로 지시되거나 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI별로 지시될 수 있다.

다음으로, 네트워크 노드는 수신한 NSSAI가 단말에게 유효한지 판단할 수 있다(S1720). 이 경우, 네트워크 노드는 단말의 가입 정보에 기초하여 NSSAI가 지시하는 슬라이스/서비스가 단말에게 유효한지 판단할 수 있다.

다음으로, 유효 판단 결과 상기 NSSAI가 단말에 유효한 경우, 네트워크 노드는 우선 순위 정보에 기초하여 상기 NSSAI의 지원이 가능한 제1 AMF를 검색할 수 있다(S1730). 여기서 상기 NSSAI의 지원이 가능한 제1 AMF는, 우선 순위 정보가 ‘필수적(required)임’을 지시하는 NSSAI 또는 S-NSSAI에 대응하는 슬라이스/서비스를 모두 지원하는 AMF에 해당할 수 있다.

다음으로, 제1 AMF가 검색된 경우, 네트워크 노드는 제1 AMF를 단말을 서빙하는 서빙 AMF로 선택하고 등록 요청 메시지를 제1 AMF로 전송/전달해줄 수 있다. 이렇듯 ‘제1 AMF를 선택함’은 결국, 우선 순위 정보에 따라 특정 슬라이스/서비스를 제공하는 제1 AMF를 선택한 것이므로, ‘특정 슬라이스/서비스를 선택한’ 것으로 해석될 수도 있다.

제1 AMF가 검색되지 않은 경우에는 아래와 같은 실시예들이 적용될 수 있다.

일 실시예로서, 제1 AMF가 검색되지 않거나 NSSAI가 단말에게 유효하지 않은 경우, 네트워크 노드는 단말의 등록 요청 메시지에 대한 응답으로서 등록 거절 메시지를 단말에 전송할 수 있다. 이때의 등록 거절 메시지에는 등록 거절 이유가 포함되어 있을 수 있다. 만일, 단말이 수신한 등록 거절 이유가 제1 AMF가 검색되지 않음을 지시하는 경우, 단말은 PLMN 재선택 동작을 수행할 수 있다. 또는, 단말이 수신한 등록 거절 이유가 단말이 요청한 NSSAI가 단말에게 유효하지 않음을 지시하는 경우, 단말은 등록 요청 메시지 내 NSSAI 또는 S-NSSAI의 우선 순위 정보를 ‘선호적(preferred)’으로 업데이트하고, 상기 등록 요청 메시지를 네트워크 노드로 재전송할 수 있다. 이는, 단말이 기본적인 연결이라도 유지하고 싶은 경우에 수행될 수 있다.

다른 실시예로서, 제1 AMF가 검색되지 않은 경우, 네트워크 노드는 best effort로 NSSAI에 포함된 S-NSSAI(또는 S-NSSAI에 대응하는 서비스/슬라이스)를 최대로 많이 지원(또는 유사한 서비스/슬라이스를 지원)하는 제2 AMF를 서빙 AMF로서 선택하고 등록 요청 메시지를 제2 AMF로 전송할 수 있다.

한편, 본 순서도에는 도시하지 않았으나, 네트워크 노드가 단말로부터 PDU 세션 확립 요청 메시지를 통해 추가 NSSAI 및 상기 추가 NSSAI의 우선 순위 정보를 수신할 수 있다.

이때, 추가 NSSAI의 우선 순위가 등록 요청 메시지를 통해 수신한 NSSAI의 우선 순위보다 더 높은 경우(예를 들어, 추가 NSSAI의 우선 순위 정보가 ‘필수적’으로 지시되고, 등록 요청 메시지의 NSSAI는 ‘선호적’으로 지시된 경우), 네트워크 노드는 추가 NSSAI를 제1 AMF가 지원 가능한지 판단할 수 있다. 만일, 제1 AMF가 추가 NSSAI의 지원이 불가능한 경우, 네트워크 노드는 상기 PDU 세션 확립 요청 메시지에 대한 거절 메시지를 단말로 전송할 수 있다.

반대로, 추가 NSSAI의 우선 순위가 등록 요청 메시지를 통해 수신한 NSSAI의 우선 순위보다 더 낮은 경우(예를 들어, 추가 NSSAI의 우선 순위 정보가 ‘선호적’으로 지시되고, 등록 요청 메시지의 NSSAI는 ‘필수적’으로 지시된 경우), 네트워크 노드는 제1 AMF를 서빙 AMF로 유지할 수 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반

도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 18를 참조하면, 무선 통신 시스템은 네트워크 노드(1810)와 다수의 단말(UE)(1820)을 포함한다. 본 도면에 도시된 장치는 앞서 상술한 네트워크/단말 기능 중 적어도 하나의 기능을 수행하도록 구현될 수 있으며, 하나 이상의 기능을 통합하여 수행하도록 구현될 수도 있다.

네트워크 노드(1810)는 프로세서(processor, 1811), 메모리(memory, 1812) 및 통신 모듈(communication module, 1813)을 포함한다.

프로세서(1811)는 앞서 도 1 내지 도 17에서 제안된 적어도 하나의 기능, 과정, 방법 및/또는 본 문서에서 제안하는 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 또한, 프로세서(1811)는 본 명세서에서 제안하는 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하는 모듈, 프로그램 등이 메모리(1812)에 저장되고, 프로세서(1811)에 의하여 실행될 수 있다.

유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1811)에 의해 구현될 수 있다. 또한, 프로세서(1811)는 본 문서에서 제안하는 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.

메모리(1812)는 프로세서(1811)와 연결되어, 프로세서(1811)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(1812)는 프로세서(1811) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1811)와 연결될 수 있다.

통신 모듈(1813)은 프로세서(1811)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 네트워크 노드(1810)의 일례로, 기지국, MME, HSS, SGW, PGW, SCEF, SCS/AS, AUSF, AMF, PCF, SMF, UDM, UPF, AF, (R)AN, UE, NEF, NRF, UDSF 및/또는 SDSF 등이 존재할 수 있다. 특히, 네트워크 노드(1810)가 기지국인 경우(또는 (R)AN 기능을 수행하도록 구현되는 경우), 통신 모듈(1813)은 무선 신호를 송/수신하기 위한 RF부(radio frequency unit)을 포함할 수 있다. 이때, 네트워크 노드(1810)는 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.

단말(1820)은 프로세서(1821), 메모리(1822) 및 통신 모듈(또는 RF부)(1823)을 포함한다. 프로세서(1821)는 앞서 도 1 내지 도 17에서 제안된 적어도 하나의 기능, 과정, 방법 및/또는 본 문서에서 제안하는 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 또한, 프로세서(1821)는 본 문서에서 제안하는 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하는 모듈, 프로그램 등이 메모리에 저장되고, 프로세서(1821)에 의하여 실행될 수 있다.

유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1821)에 의해 구현될 수 있다. 또한, 프로세서(1821)는 본 문서에서 제안하는 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.

메모리(1822)는 프로세서(1821)와 연결되어, 프로세서(1821)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(1822)는 프로세서(1821) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1821)와 연결될 수 있다. 통신 모듈(1823)는 프로세서(1821)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(1812, 1822)는 프로세서(1811, 1821) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1811, 1821)와 연결될 수 있다. 또한, 네트워크 노드(1810)(기지국인 경우) 및/또는 단말(1820)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

특히, 도 19에서는 앞서 도 18의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.

도 19를 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(1910), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(1935), 파워 관리 모듈(power management module)(1905), 안테나(antenna)(1940), 배터리(battery)(1955), 디스플레이(display)(1915), 키패드(keypad)(1920), 메모리(memory)(1930), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(1925)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(1945) 및 마이크로폰(microphone)(1950)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.

프로세서(1910)는 앞서 도 1 내지 도 18에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서(1910)에 의해 구현될 수 있다.

메모리(1930)는 프로세서(1910)와 연결되고, 프로세서(1910)의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(1930)는 프로세서(1910) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1910)와 연결될 수 있다.

사용자는 예를 들어, 키패드(1920)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(1950)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서(1910)는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(1925) 또는 메모리(1930)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(1910)는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(1915) 상에 디스플레이할 수 있다.

RF 모듈(1935)는 프로세서(1910)에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(1910)는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈(1935)에 전달한다. RF 모듈(1935)은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(1940)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈(1935)은 프로세서(1910)에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(1945)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명은 3GPP LTE/LTE-A/5G(NextGen) 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A/5G(NextGen) 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims

무선 통신 시스템에서 네트워크 노드의 서빙 AMF(Access and Mobility Management Function)를 선택하는 방법에 있어서,
단말의 등록(registration) 요청 메시지를 수신하는 단계; 로서, 상기 등록 요청 메시지는 상기 단말이 요청하는 슬라이스(slice)에 대한 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보(Network Slice Selection Assistance Information; NSSAI) 및 상기 NSSAI의 우선 순위 정보를 포함함,
상기 NSSAI가 상기 단말에게 유효한지 판단하는 단계;
상기 NSSAI가 상기 단말에 유효한 경우, 상기 우선 순위 정보에 기초하여 상기 NSSAI의 지원이 가능한 제1 AMF를 검색하는 단계; 및
상기 제1 AMF가 검색된 경우, 상기 제1 AMF를 상기 단말을 서빙하는 상기 서빙 AMF로 선택하고 상기 등록 요청 메시지를 상기 제1 AMF로 전송하는 단계; 를 포함하는, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 우선 순위 정보는 상기 NSSAI 또는 상기 NSSAI에 포함되어 있는 적어도 하나의 S(single)-NSSAI가 상기 단말에게 ‘필수적(required)’인지 여부 및/또는 상기 단말에 의해 ‘선호적(preferred)’인지 여부를 지시하는, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 NSSAI의 지원이 가능한 제1 AMF는,
상기 우선 순위 정보가 상기 ‘필수적(required)임’을 지시하는 NSSAI 또는 S-NSSAI에 대응하는 슬라이스를 모두 지원하는 AMF인, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 AMF가 검색되지 않거나 상기 NSSAI가 상기 단말에게 유효하지 않은 경우, 상기 등록 요청 메시지에 대한 응답으로서 등록 거절 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계; 를 더 포함하는, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 슬라이스가 상기 단말에게 유효한지 판단하는 단계는, 상기 단말의 가입 정보(subscription)에 기초하여 상기 슬라이스가 상기 단말에게 유효한지 판단하는 단계인, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 등록 거절 메시지는 등록 거절 이유를 포함하는, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 등록 거절 이유가 상기 제1 AMF가 검색되지 않음을 지시하는 경우, 상기 단말은 PLMN(Public Land Mobile Network) 재선택 동작을 수행하는, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 등록 거절 이유가 상기 NSSAI가 상기 단말에게 유효하지 않음을 지시하는 경우, 상기 단말은 상기 등록 요청 메시지 내 상기 NSSAI 또는 상기 S-NSSAI의 우선 순위 정보를 상기 ‘선호하는(preferred)’으로 업데이트하고, 상기 등록 요청 메시지를 상기 네트워크 노드로 재전송하는, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 AMF가 검색되지 않은 경우, 상기 NSSAI에 포함된 S-NSSAI를 최대로 지원하는 제2 AMF를 상기 서빙 AMF로서 선택하고 상기 등록 요청 메시지를 상기 제2 AMF로 전송하는 단계; 를 더 포함하는, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 단말로부터 PDU(protocol data unit) 세션 확립(establishment) 요청 메시지를 통해 추가 NSSAI 및 상기 추가 NSSAI의 우선 순위 정보를 수신하는 단계; 를 더 포함하는, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 추가 NSSAI의 우선 순위가 상기 등록 요청 메시지를 통해 수신한 상기 NSSAI의 우선 순위보다 더 높은 경우, 상기 추가 NSSAI를 상기 제1 AMF가 지원 가능한지 판단하는 단계; 를 더 포함하는, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 AMF가 상기 추가 NSSAI의 지원이 불가능한 경우, 상기 PDU 세션 확립 요청 메시지에 대한 거절 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계; 를 더 포함하는, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 네트워크 노드는 이전 등록 절차를 통해 수신된 AMF ID에 의해 식별되는 AMF 또는 미리 설정된 기본(default) AMF인, 네트워크 노드의 서빙 AMF 선택 방법.
무선 통신 시스템에서 서빙 AMF(Access and Mobility Management Function)를 선택하는 네트워크 노드에 있어서,
신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및
상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서; 를 포함하고,
상기 프로세서는,
단말의 등록(registration) 요청 메시지를 수신하되, 상기 등록 요청 메시지는 상기 단말이 요청하는 슬라이스(slice)에 대한 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보(Network Slice Selection Assistance Information; NSSAI) 및 상기 NSSAI의 우선 순위 정보를 포함함,
상기 NSSAI가 상기 단말에게 유효한지 판단하고,
상기 NSSAI가 상기 단말에 유효한 경우, 상기 우선 순위 정보에 기초하여 상기 NSSAI의 지원이 가능한 제1 AMF를 검색하고,
상기 제1 AMF가 검색된 경우, 상기 제1 AMF를 상기 단말을 서빙하는 상기 서빙 AMF로 선택하고 상기 등록 요청 메시지를 상기 제1 AMF로 전송하는, 네트워크 노드.
제 14 항에 있어서,
상기 우선 순위 정보는 상기 NSSAI 또는 상기 NSSAI에 포함되어 있는 적어도 하나의 S(single)-NSSAI가 상기 단말에게 ‘필수적(required)’인지 여부 및/또는 상기 단말에 의해 ‘선호적(preferred)’인지 여부를 지시하는, 네트워크 노드.