KR20190130487A - 5G 이동통신 시스템에서 셀룰러 IoT 서비스를 위해 단말을 제어하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 5G 이동통신 시스템에서 셀룰러 IoT 서비스를 위해 효율적으로 단말을 제어하는 방법을 개시한다.

Description

5G 이동통신 시스템에서 셀룰러 IoT 서비스를 위해 단말을 제어하는 방법{METHOD OF CONTROLLING USER EQUIPMENT FOR CELLULAR IoT SERVICE IN 5G MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 3GPP가 5G 네트워크 규격을 정한 무선 접속망, 코어 망인 New RAN(NR)과 패킷 코어(5G system, 혹은 5G Core Network, 혹은 NG Core: Next Generation Core)를 주된 대상으로 할 것이지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

5G 시스템의 CIoT 서비스는 데이터를 단말과 Core Network 간의 Non Access Stratum (NAS) 메시지로 보내서 Core Network이 외부 데이터 네트워크로 전송하는 기능, 그리고 단말이 보내는 데이터가 NEF(Network Exposure Function)를 통하여 외부 서버에 전달되는 기능을 지원할 수 있다.

또한 5G 시스템은 공장 자동화를 위한 서비스를 제공하며, 이는 Industrial IoT라고 부를 수 있다. 공장 자동화에 사용되는 로봇, 기타 장비들은 셀룰러 네트워크를 이용하여 통신할 수 있으며, 이는 넓은 범주의 IoT 장비에 속한다. 이와 같은 장치들은 시간에 민감한 데이터 통신을 필요로 한다. 예를 들어, 10ms 이내로 상태 정보 및 명령 메시지를 네트워크를 통해 다른 기기로 전송할 수 있어야 하며, 특정 시간에 필요한 상태 정보를 제공하도록 혹은 특정 시간에 필요한 상태 정보를 제공 받도록 설정될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 3GPP(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들이 일부 사용될 수 있다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

최근 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-Advanced의 발전에 따라 5G 이동통신 시스템에서 셀룰러 IoT 서비스를 위해 효율적으로 단말을 제어하는 방법 및 장치가 필요하다.

본 발명은 5G 이동통신 시스템에서 CIoT 서비스를 지원함에 있어서, 다음의 두가지 서비스를 지원하기 위한 방법을 제안한다.

5G 이동통신 시스템에서의 IoT 관련 서비스 중 하나로, 3rd party Application Server (이하 AS)는 단말에게 보낼 Downlink Data가 특정 시간에 예정되어 있을 때, 예를 들어 월요일 오전 9시, 혹은 매일 오전 12시 등, 해당 스케쥴 정보를 이동통신 네트워크에 제공하여 이동통신 네트워크가 해당 시간에 단말의 데이터 전송을 위한 준비를 할 수 있다. 이동통신 네트워크는 스케쥴 정보에 따른 시간에 단말이 reachable하도록 조절하거나, Data 전송을 위한 Resource를 확보하는 등의 동작을 수행할 수 있다. 본 발명에서는 이동통신 네트워크에서 해당 단말이 예정된 데이터 전송 시간에 이동통신 네트워크와 연결 상태를 유지할 수 있는 방법을 제안한다. 이 방법은 특히, 전력 소모를 줄이기 위하여 이동통신 네트워크로부터 Reachable 하지 않은 상태로 천이하는 IoT 단말들에게 유효하다. 전력 소모를 줄이기 위한 특정 동작을 수행하는 단말은, 보낼 데이터가 있을 때에만 모뎀을 키고 깨어나는 단말 (e.g., MICO mode), 혹은 전력 소모 감소를 위하여 이동통신 네트워크와 교섭하여 동작하며 일정 시간 동안 네트워크에서 단말을 paging할 수 없는 특성을 가지는 단말을 의미한다.

또 다른 5G 이동통신 시스템에서의 IoT 관련 서비스 중 하나로, 공장 자동화를 위해 사용되는 Industrial IoT가 있다. Industrial IoT는 전송시간에 민감한 데이터를 송/수신해야하는 요구사항을 갖고 있다. 예를들어 단말에게 5ms 이내에 데이터를 전달해야하거나, 혹은 단말이 보낸 데이터가 10ms 이내에 서버로 전달되어야 하는 등의 요구사항이 존재한다. Industrial IoT에서는 해당 공장에서만 사용할 수 있는 Private Network을 구성하여 사용하고, 또한 공장의 특정 구역에 Localized 서버를 두어 단말로부터 데이터를 수신, 분석하거나, 단말에게 데이터를 송신할 수 있다. 서버가 단말에게 데이터를 보낼 경우, 네트워크는 단말을 IDLE 상태에서 깨워서 Connected 상태로 전환한 후, 데이터 전송을 위한 리소스를 할당하고, 그 후 데이터를 전송하게 된다. 이렇듯 IDLE 상태에서 Connected 상태로 천이하는 과정에서 시간 소요가 발생할 수 있다. 또 다른 예로 Application Server (이하 AS)는 단말에게 보낼 Downlink Data가 특정 시간에 예정되어 있을 때, 예를 들어 월요일 오전 9시, 혹은 매일 오전 12시, 혹은 현재로부터 10분 뒤 등, 해당 데이터 전송에 대한 스케쥴 정보를 이동통신 네트워크에 제공하여 이동통신 네트워크가 해당 시간에 단말의 데이터 전송을 위한 준비를 할 수 있다. 이동통신 네트워크는 스케쥴 정보에 따른 시간에 단말이 reachable하도록 조절하거나, 혹은 단말이 Connected 상태에 존재하여 바로 데이터 전송을 할 수 있도록 하거나, 혹은 단말이 Connected 상태로 천이하기 전에 해당 단말에 대한 Data 전송을 위한 Resource를 확보하는 등의 동작을 수행할 수 있다. 본 발명에서는 이동통신 네트워크에서 예정된 데이터 전송 스케쥴에 맞추어 미리 해당 단말을 이동통신 네트워크와 연결 상태로 천이하거나, 혹은 단말에게 네트워크에 연결 상태로 천이해야하는 스케쥴 정보를 제공하는 방법을 제안한다.

또 다른 5G 이동통신 시스템에서의 CIoT 서비스 중 하나로, 단말이 non-IP 데이터를 NEF를 통하여 AS로 보내는 기능이 지원된다. 이는 Non-IP Data Delivery, 줄여서 NIDD라고 부를 수 있다. 혹은 단말과 NEF간 Reliable한 데이터 전송 서비스를 제공하는 Reliable Data Service, 줄여서 RDS라고 부를 수 있다. 이와 같이 NEF를 통해서 IoT 용 small data를 전송하는 기능을 지원하기 위하여, NEF와 SMF는 Data 전송을 위한 연결을 수립하거나 관련 정보를 교환하여야 한다. 기존의 방법을 따르면, 3rd party AS와 NEF 사이에 NIDD에 대한 Configuration이 먼저 발생 한 후, 그 뒤에 단말이 해당 NIDD 서비스에 대한 PDU session 수립 절차를 SMF와 수행하면, SMF가 NEF와 NIDD service에 대한 activation 절차를 수행한다. 만약 3rd party AS와 NEF사이에 NIDD configuration이 선행되지 않았다면, SMF는 NIDD configuration에 대한 정보가 망 내에 존재하지 않기 때문에, 단말이 수행한 PDU session 수립 절차를 승인할 수 없으며 해당 요청을 거절한다. 또한 3rd party AS와 NEF간 NIDD configuration 절차가 수행 된 후, 3rd party AS는 단말이 NIDD 서비스를 위한 PDU session 수립을 수행하도록 Application 레벨의 시그널링을 보내거나, 3gpp 네트워크를 이용한 Device Triggering을 수행해야 한다. 단말이 NIDD 용 PDU session을 수립하기 전에 Application 레벨의 시그널링을 보내기 위해서는 NIDD 용이 아닌 다른 PDU session을 수립해야한다. 또한 Device Triggering을 지원하기 위하여 단말은 SMS를 지원해야한다. 다시 말해서, 현재 시스템의 제약은 간단하고 저가로 개발된 IoT 단말들이 부가적인 기능을 지원하도록 해야하는 것을 요구한다. 이는 IoT 단말의 활성화를 저해할 수 있다. 본 발명은 “NEF를 통한 데이터 전송 서비스 지원”에 대한 SMF와 NEF간의 연결 수립을 위하여, 단말이 SMF와 “NEF를 통한 데이터 전송 서비스”에 대한 PDU session을 수립할 때, 3rd party AS와 NEF간 수립된 NIDD Configuration이 없이 PDU session 수립 절차를 완료하고, 추 후 NIDD configuration이 발생했을 때 SMF와 NEF깐 NIDD service를 활성화하는 절차에 대해 제안한다.

또 다른 5G 이동통신 시스템에서의 CIoT 기능 중 하나로 Small Data Rate Control이라는 기능이 있다. 이는 IoT 단말이 작은 데이터를 자주 전송하여 Network이 붐비는 것을 제어하기 위한 기능이다. 네트워크에는 단말이 시간당 보낼 수 있는 data 패킷의 개수, 혹은 단말이 시간 당 보낼 수 있는 데이터 용량 등이 설정되어 있고, 이 값이 단말에게 전달된다. 이를 수신한 단말은 설정된 값에 따라 데이터 전송을 스스로 제한할 수 있어야한다. 하지만 이 기능은 CIoT 기능을 사용하는 단말에게 사용되는 것이 적합하며, 스마트폰이나 태블릿 같이 광대역통신을 사용하는 단말에게는 적용될 필요가 없다. 따라서 네트워크에서 해당 단말이 어떤 단말인지 확인한 후, Small Data Rate Control 기능을 적용할지 여부를 결정하는 방법이 필요하며, 본 발명에서 제안한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 5G 이동통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 네트워크로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 네트워크로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명으로 인하여 5G system은 Application 서비스를 제공하는 3rd party AS로부터 요청 받은 스케쥴에 단말에게 data 전송을 가능하게 하기 위하여, 단말을 해당 스케쥴에 따른 시간에 네트워크에 연결하게 하는 동작을 지원할 수 있다. 따라서 단말의 동작을 조절하는 추가적인 동작 없이, 3GPP 네트워크에 접속하는 것 만으로 단말이 특정 시간에 깨어나서 네트워크에 접속할 수 있도록 할 수 있다.

또한 본 발명으로 인하여 5G system는 단말이 NIDD를 위해서 수행하는 PDU session 수립 절차와 3rd party AS가 NEF와 수행하는 NIDD configuration 절차 사이의 의존성을 없애서, 어떤 절차가 먼저 수행되던 NIDD 서비스를 활성화 시킬 수 있다. 또한 이는 단말이 NIDD 서비스를 이용하기 위하여 Application level의 시그널링이나 다른 부가적인 기능을 지원하지 않아도 되는 장점이 있다. 또한 5G System에 NIDD 서비스를 단말에게 지원해주기 위하여 다른 기능에 의존하지 않아도 되는 장점이 있다.

또한 본 발명으로 인하여 5G 시스템은, 시간에 민감한 이동통신 서비스(예: 공장 자동화 IoT)를 지원하기 위하여, 단말을 특정 시간에 맞추어 네트워크에 Connected 상태로 유지할 수 있다.

또한 본 발명으로 인하여, 5G 시스템은 CIoT 기능이 적용되어야 하는 단말을 판단하고, 해당 단말에게만 Small Data Rate Control 기능을 적용하도록 결정할 수 있다. 따라서 스마트폰 혹은 태블릿 같은 광대역 모바일 데이터를 사용하는 단말은 Small Data Rate Control 과 같은 제약을 받지 않을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 AMF가 예정된 데이터 전송에 대한 스케쥴 정보를 획득한 후 해당 시간을 단말에게 제공하는 방법을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 AMF가 예정된 데이터 전송에 대한 스케쥴 정보를 획득했을 때 단말이 이미 Reachable 하지 않는 상태에 있을 때의 동작을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SMF가 AMF에 예정된 데이터 전송에 대한 스케쥴 정보를 제공했을 때, 단말이 이미 Reachable 하지 않는 상태에 있을 때의 동작을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단말과 SMF가 NIDD에 대한 PDU session을 수립할 때, SMF가 NIDD configuration의 부재를 판단 한 후 해당 PDU session 수립 요청을 허가하되 Deactivation하는 방법을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라, PDU Session 수립 시 SMF가 AMF, 또는 UDM, 또는 PCF로부터 수신한 정보를 기반으로 Small Data Rate Control 적용 여부를 결정하여 단말에게 알려주는 동작을 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라, 단말이 RAT type을 바꿨을 때 이를 SMF에게 알리고, SMF는 변경된 RAT type을 기반으로 Small Data Rate Control 적용 여부를 결정하여 단말에게 알려주는 동작을 도시한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명에 등장하는 엔티티들의 설명은 다음과 같다.

단말(UE)은 RAN(Radio Access Network)과 연결되어 5G의 핵심 망 장치의 Mobility Management Function을 수행하는 장치에 접속한다. 본 발명에서는 이를 AMF(Access and Mobility management Function)으로 부를 것이다. 이는 RAN의 access와 단말의 Mobility management를 모두 담당하는 Function 혹은 장치를 지칭할 수 있다. SMF는 Session Management Function을 수행하는 Network Function의 이름이다. AMF는 SMF와 연결되고, AMF는 SMF(Session Management Function)로 단말에 대한 Session 관련 메시지를 라우팅한다. SMF는 UPF(User Plane Function)와 연결하여 단말에게 제공할 사용자 평면 Resource를 할당하여, 기지국과 UPF사이에 데이터를 전송하기 위한 터널을 수립한다. NRF는 Network Repository Function의 약자로, 이동통신 사업자 네트워크에 설치되어있는 NF들에 대한 정보를 저장하고, 이에 대한 정보를 알려주는 기능을 한다. NRF는 모든 NF와 연결될 수 있으며, 각 NF들은 사업자 네트워크에서 구동을 시작할 때, NRF에 등록절차를 수행하여 NRF가 해당 NF가 네트워크 내에서 구동되고 있음을 알게한다. NEF는 Network Exposure Function의 약자로, 이동통신 사업자 네트워크 내부의 기능 및 서비스를 외부로 노출하는 역할을 한다. 따라서 외부 어플리케이션 서버(AS)와 연결되어 네트워크 내부의 NF로부터 발생한 이벤트나 정보를 AS로 전달하거나, AS가 내부 NF에 요청하는 이벤트나 정보를 전달하는 기능을 수행한다. UDR은 4G 네트워크의 HSS와 같은 역할로, User Data Repository의 약자이다. 이는 단말의 가입정보, 혹은 단말이 네트워크 내에서 사용하는 Context를 저장하고 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로, CIoT 서비스를 지원하기 위한 기능은 다음과 같다.

제어평면 시그널링을 통한 데이터 전송 기능: IoT 단말은 작은 용량의 데이터를 송/수신하기 때문에, 작은 용량의 데이터 송/수신을 위해서 사용자 평면 연결을 수립하는 것은 무선 자원을 사용함에 있어서도 비효율적이며, 사용자 평면 연결 수립을 위한 시그널링이 반드시 발생하는 점에서도 비효율적이다. 따라서 CIoT 서비스를 위하여 단말이 보내는 작은 용량의 데이터를 제어 펑면 시그널링으로 보내는 기술이 개발되었다. 이 기술에 따르면, 단말은 SMF에게 보내는 SM-NAS 메시지에 자신이 보낼 데이터를 포함하여 전송할 수 있다. 이를 수신한 SMF는 해당 Data를 목적지 NF에게 전달하여 데이터 송신을 지원한다. 마찬가지로 외부에서 데이터가 들어왔을 때, UPF 혹은 NEF는 단말을 향한 데이터가 도착했음을 SMF에게 알리고, SMF에게 해당 데이터를 전달한다. 이를 수신한 SMF는 단말에게 보내는 SM-NAS 메시지에 해당 데이터를 포함하여 단말에게 전달한다. 이와 같은 데이터 전송을 위하여, 단말은 SMF와 PDU Session을 수립해야하며, 이 PDU Session은 제어평면 시그널링을 통한 데이터 전송 기능을 위해 사용된다. 따라서 단말은 SMF와 PDU Session을 수립할 때, 제어평면 시그널링을 통한 데이터 전송 기능을 나타내는 지시자를 포함하여 절차를 수행한다.

NEF를 통한 non-IP 데이터 전송 서비스: 5G 이통통신 네트워크는 단말이 보내는 non-IP 데이터를 NEF를 통해서 3rd party AS로 전달할 수 있다. 단말은 SMF에게 보내는 NAS 메시지에 non-IP 데이터를 실어 보낼 수 있고 SMF는 이를 NEF에게 전달한다. NEF는 이를 AS로 전달한다. AS가 데이터를 보낼 경우, AS는 단말에 대한 non-IP 데이터를 NEF로 보내고, NEF는 이를 SMF에게 보내며, SMF는 이 데이터를 NAS 메시지에 포함하여 단말에게 전달한다. 즉 데이터 경로는 UE - AMF - SMF - NEF - AS 이다. 이와 같이 IoT 서비스를 위해 사용되는 non-IP 데이터 전송을 위하여 NEF를 통해 특정 단말 그리고 특정 AS에게 데이터 전송 서비스를 제공하는 것을 본 발명에서는 “NIDD 서비스”라고 부른다. non-IP 데이터는 IP 형식이 아닌 어떤 형태로의 전송 프로토콜을 의미하며, 실제 데이터에 비해 과도한 IP header의 용량을 줄이기 위하여 사용될 수 있으며, 센서 네트워크 등 간단한 데이터 전송을 위해서 사용되는 프로토콜을 의미할 수 있다. 또한 단말이 NEF를 통하여 AS에 데이터를 전송하는 것이기 때문에, 단말과 NEF간 Protocol이 사용될 수 있다. 이 프로토콜은 단말과 NEF간 신뢰성있는 데이터 전송을 지원하기 때문에, Reliable Data Service, 줄여서 RDS라고 부를 수 있다. 다시말해서, NEF를 통해서 데이터를 전송하는 서비스는 NIDD 혹은 RDS라는 이름으로 3GPP 표준에서 불릴 수 있으며, 이 외에도 다른 이름을 가질 수 있으나, NEF를 통해서 데이터 전송을 하는 기능은 그 어떤 이름을 갖던 본 발명에서 사용하는 “NEF를 통해서 데이터를 전송하는 서비스”에 해당된다고 할 수 있다. 본 발명에서는 SMF를 통하여 NIDD 서비스를 제공하는 것에 대해 다루고 있다. 따라서 단말은 NEF와 NIDD 서비스를 이용하기 위하여, SMF와 PDU Session 수립 절차를 진행해야 한다. PDU Session 수립 절차는 단말과 SMF 사이에 특정 Data Network에 대하여 진행되는 절차이다. NIDD 서비스를 위해 PDU Session이 사용되는 경우, 단말은 NIDD 서비스에 해당하는 지시자 혹은 NIDD 서비스에 대한 Data Network Name을 포함하여 SMF와 PDU Session 수립 절차를 수행할 수 있다.

예정된 데이터 전송 지원 서비스(Scheduled Downlink Data Communication Service): 5G 이동통신 네트워크는 3rd party AS로부터 특정 단말 혹은 그룹에 대한 예정된 하향 데이터 전송 시간에 대한 스케쥴 정보를 제공받을 수 있다. 3^rd party AS라 함은 5G 이동통신 네트워크 구성요소 밖에 존재하는 Application Server를 의미할 수 있다. 예를들어 Industrial IoT에서 5G 이동통신 시스템을 이용하여 데이터 전송을 지원하는 경우, Industrial IoT 서비스를 위해서 운영되는 Application Server는 5G 이동통신 시스템 입장에서 3^rd party AS로 고려될 수 있다. 3rd party AS는 NEF를 통한 “Expected UE Behaviour” Provisioning API를 통해서 3GPP 네트워크에 단말이 데이터 수신을 위해서 Available 해야하는 시간 혹은 스케쥴 정보 (즉, 단말이 네트워크에 Reachable - Paging을 수신할 수 있거나 Connected 상태에 있어야하는 시간)을 제공할 수 있다. 이 스케쥴 정보는 복수의 스케쥴 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 매주 월요일 9시, 매일 오전 0시, 혹은 현재 시간으로부터 10시간 뒤, 현재 시간으로부터 20분 뒤, 등의 복수 스케쥴을 제공할 수 있다.

이를 수신한 네트워크는 단말이 Power saving 상태 (단말이 전력 소모를 감소하기 위하여 네트워크로부터 Reachable 하지 않은 상태, 즉 단말이 Paging channel을 모니터링하지 않는 등 네트워크 연결 관련된 동작을 수행하지 않는 상태를 의미)를 사용하고자 할 때, Scheduled communication time에는 네트워크에서 단말을 찾을 수 있도록 (Reachable하도록) 설정할 수 있다. 예를 들어, Scheduled Communication time과 단말이 주기적으로 Network에 Reachability를 알리는 시간 (e.g., Periodic Registration Update Timer)를 비교하여, 단말의 다음 periodic Registration Update 시간을 Scheduled Communicataion time에 맞게 설정할 수 있다. 또 다른 예로 단말의 다음 Periodic Registration Update 시간 보다 전에 Scheduled Communication time이 존재한다면, 단말에 대한 Power saving 기능을 허용하지 않음으로써, 단말이 해당 시간에 Reachable하도록 할 수 있다.

또는 AS로부터 스케쥴링 정보를 수신한 5G 네트워크는 단말이 Industrial IoT 서비스를 사용하는 경우, 즉 단말의 가입정보에 Industrial IoT용 단말임이 나타나있거나 단말이 Industrial IoT용으로 구축된 private network을 사용하거나 5G 네트워크가 Industrial IoT 전용으로 동작하는 경우, 해당 단말은 시간에 민감한(Time sensitive) 데이터 통신을 이용할 것이라 판단할 수 있다. 따라서 AS로부터 수신한 스케쥴링 정보에 따른 시간에 단말이 데이터 송/수신을 위한 준비가 되어있을 수 있도록 설정할 수 있다. 예를 들어 월요일 오전 9시, 혹은 매일 오전 12시, 혹은 현재로부터 10분 뒤 등, AS로부터 수신한 데이터 전송에 대한 스케쥴 정보를 기반으로 5G 네트워크는 해당 스케쥴에 맞춰 단말이 Connected 상태로 천이하도록 스케쥴링 정보를 단말에게 설정하거나, 혹은 해당 스케쥴 직전에 미리 단말이 Connected 상태로 천이할 수 있도록 단말을 paging 하는 동작을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 AMF가 예정된 데이터 전송에 대한 스케쥴 정보를 획득한 후 해당 시간을 단말에게 제공하는 방법을 도시한다.

3rd party Application Server 혹은 AS는 Scheduled Communication time을 5G 네트워크에 설정한다. 이는 AS가 직접 UDM 혹은 AMF에 메시지를 보내서 전달하거나, 혹은 NEF를 통해서 UDM, AMF, 혹은 SMF에 해당 정보를 전달할 수 있다. AS는 Scheduled Communication time을 복수의 스케쥴로 구성하여 전달할 수 있다. 예를 들어 매일 0시, 매일 12시 30분, 혹은 현재로부터 20분 뒤, 혹은 현재보다 이후시간을 나타내는 절대시간 값(예: UTC 20:00 7월 10일, 2018년) 등의 복수 스케쥴 정보를 5G 네트워크로 전달할 수 있다.

본 발명은 Step 0a와 Step 0b에 따라, Scheduled Communication Time이 UDM에 있는 단말에 대한 Context에 저장되어 있어서, AMF 혹은 SMF가 이를 획득한 것을 가정으로 한다. 또는 Step 0a와 Step 0b에 따라, NEF가 AMF 혹은 SMF에 직접 특정 단말에 대한 Scheduled Communication Time을 전달하여, AMF나 SMF가 해당 값을 획득할 수 있다. UDM은 NEF로부터 획득한 해당 정보를 단말의 Session Management Context로 분류하여 저장할 수 있다. Scheduled Communication Time은 3rd party로부터 External ID 혹은 External Group ID로 나타내어지는 특정 단말에 대해서 UDM에 제공되기 때문에, UDM은 단말의 External ID 혹은 External Group ID 별로 Scheduled Communication Time 값을 SM context에 저장할 수 있다. 이는 단말이 여러 개의 External ID 혹은 External Group ID를 가질 수 있기 때문이다. 혹은 Scheduled Communication Time은 3rd party로부터 External ID 혹은 External Group ID로 나타내어지는 특정 단말에 대한 특정 DNN(Data Network Name)에 대한 값으로 UDM에 제공될 수 있다. 이 경우, UDM은 단말의 External ID 혹은 External Group ID 별로 DNN 값에 따라 Scheduled Communication Time 값을 SM context에 저장할 수 있다. 이는 단말이 여러 개의 External ID 혹은 External Group ID를 가지거나, 혹은 단말이 NIDD 서비스를 위한 DNN을 여러 개 사용할 수 있도록 가입자정보가 설정되어 있을 경우를 지원하기 위함이다. 즉, Scheduled Communication Time은 단말 별로 UDM의 가입자 정보에 설정되어 있으며, 이는 External ID 혹은 External Group ID 별, 혹은 External ID/External Group ID와 DNN 별로 여러 개가 설정될 수 있다.

단계 0c는 Scheduled Communication Time 정보를 SMF가 단말에 대한 SM context로 UDM으로부터 획득하거나, SMF가 NEF로부터 획득한 경우에 대해서 이어지는 동작이다. SMF는 해당 단말에 대한 Downlink 데이터 전송이 언제 발생할 지 Scheduled Communication Time을 보고 판단할 수 있다. SMF는 단말이 해당 시간에 5G 네트워크에 Reachable 해야하기 때문에, 단말의 Mobility Management를 담당하는 AMF에게 단말의 Reachability를 요구하는 메시지를 보낼 수 있다. 이는 AMF가 제공하는 API 중 하나이며 도면의 0c에 대한 이름과 다를 수 있으나, SMF가 AMF에게 특정 단말의 Reachability를 Scheduled Communication Time에 가능하도록 하게 해달라는 요청이라는 의미를 가지는 메시지라면, 본 발명에서 제안하는 메시지에 해당한다고 할 수 있다. SMF는 절차 0c에 단말의 ID (AMF에서 단말을 식별할 수 있는 ID, 예를 들어 SUCI(Subscription Concealed Identifier) 혹은 SUPI(Subscription Permanent Identifier, 구 IMSI가 이에 해당할 수 있음), 혹은 External ID)를 포함하고, 단계 0b로부터 획득한 Scheduled Communication Time을 포함하고, 해당 PDU session을 지칭하는 PDU session ID를 포함할 수 있다. PDU Session ID를 포함하는 이유는, 단말이 여러 개의 PDU Session을 가지고 데이터 통신을 이용하는 경우 단말이 Scheduled Communication Time에 Service Request를 보내며 깨어났을 때 어떤 PDU Session을 활성화해야하는 지 판단할 수 있기 때문이다. 또한 단말이 여러 개의 PDU Session을 가지고 데이터 통신을 이용하는 경우, 어떤 PDU Session에 대한 Scheduled Communication Time인지 AMF가 구별하기 위함이다. AMF는 여러 SMF 혹은 하나의 SMF로부터 여러 Scheduled Communication Time 값을 제공받을 수 있는 경우, 메시지 0c에 포함된 PDU Session ID를 보고 각 PDU session에 대한 Scheduled Communication Time 값을 구분할 수 있다.

0c를 수신한 AMF 혹은 0a를 통해서 단말에 대한 Scheduled Communication Time을 알게된 AMF는 이를 단말의 Context에 저장하고 있는다. 추 후 단말이 전력 소모 감소를 위해서 네트워크로부터 특정 시간동안 Reachable 상태를 벗어나는 동작을 요청하였을 때, AMF는 Scheduled Communication Time 값을 이용해서 단말이 특정 시간에 깨어나서 네트워크에 Reachable 하도록 할 수 있다. 또는 단말이 시간에 민감한 데이터 통신을 이용하는 경우, AMF는 Scheduled Communication Time 값을 이용해서 단말이 스케쥴 정보에 따른 시간에 네트워크에 Connected 상태로 천이할 수 있도록 할 수 있다.

단말은 전력 소모 감소를 위해서 Paging channel을 모니터링하는 동작을 멈추거나(예: MICO mode, PSM in 4G system), 특정 시간 간격에만 Paging Channel을 모니터링하는 등의 동작 (예: IDLE mode DRX)을 수행할 수 있다. 이를 위하여 단말은 AMF와 교섭을 해야하며, Registration 절차를 통해서 교섭한다. 도면의 단계 1에서는 단말이 MICO mode를 사용할 것을 교섭하는 것을 예로 들었다. 하지만 이는 단말이 전력 소모 감소를 위하여 AMF와 교섭해야하는 다른 기능들을 포괄적으로 의미할 수 있다. 예를 들어 5G Power Saving Mode, 5G DRX, 5G Extended DRX 등이 있을 수 있다. 본 발명에서는 편의상 MICO mode로 설명하고자한다. MICO mode는 단말이 IDLE 모드로 갔을 때, 모든 Paging channel을 더 이상 모니터링 하지 않고 5G 네트워크에서 단말을 찾을 수 없는, 즉 Unreachable한 상태로 이동하는 모드를 의미한다. 단말은 자신이 데이터를 보내야 하거나, 시그널링을 보내야할 때, 혹은 네트워크가 설정한 주기적인 Registration Update 시간에 맞게 일어나서 5G 네트워크에 다시 접속한다. 따라서 네트워크는 단말이 설정된 주기적인 시간에 수행하는 Registration 절차가 발생하기 전까지, 단말을 깨울 수 없다. 단말은 절차 1에 따른 Registration Request 절차에 자신이 MICO mode를 사용할 것임을 알리는 지시자를 포함하여 전달한다.

또한 단계 1은 전력 소모 감소 동작을 위하여 AMF와 교섭하는 것 이외에, 단말의 이동성에 따른 Registration 절차, 혹은 주기적인 시간에 수행하는 Registration 절차 일 수 있다. 또한 단말이 네트워크와 시간 동기화를 맞추기 위해서 수행하는 Registration 절차 일 수 있다. 그 밖의 조건에서 단말이 AMF와 Registration 절차를 수행하는 것 모두를 포함할 수 있다.

단계 2에 따라 AMF는 단말에게 MICO mode를 허용할지 말지 결정한다. 만약 단말에 대한 Scheduled Communication Time 값이 곧 도래하는 경우, AMF는 단말이 MICO mode에 진입하지 않고 계속 Reachable 상태에 남아있을 수 있도록 단말에 대한 MICO mode를 허용하지 않을 수 있다. 만약 단말에 대한 Scheduled Communication Time 값이 단말이 MICO mode 에 진입 한 후 충분한 시간 뒤라면, AMF는 단말이 MICO mode에 진입하여 전력 소모 감소 목적을 달성할 수 있도록 MICO mode를 허용할 수 있다. 또는 단말이 시간에 민감한 데이터 통신을 이용하는 경우, 단계 2는 생략될 수 있다. 시간에 민감한 데이터 통신을 이용하는 경우 전력 소모 감소를 위한 기능을 사용하지 않을 수 있기 때문이다. 따라서 MICO mode 허용 여부는 결정하지 않고, 단말에게 단계 3의 동작을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 단계 3에 따라, AMF는 MICO mode를 허용할 단말에게 해당 단말이 깨어나야하는 시간(e.g., Wake-up time)을 설정할 수 있다. 또는 AMF는 MICO mode를 사용하지 않는 일반 단말, 혹은 시간에 민감한 데이터 통신을 이용하는 단말에게 해당 단말이 깨어나야하는 시간을 설정할 수 있다. 이는 Scheduled Communication Time 값을 기반으로 설정하며, AMF는 Scheduled Communication Time 보다 조금 이른 시간을 나타내는 값을 설정할 수 있다. 이는 단말이 네트워크에 접속할 때 발생할 수 있는 지연을 고려하기 위함이다. 단말에게 제공되는 Wake-up time은 절대 시간으로 표현될 수 있다. 예를 들어 UTC(국제 표준시)로 표현할 수 있다. 시간 값은 연/월/일/분 단위까지 설정될 수 있다. 또는 Wake-up time은 단말이 현재 붙어있는 네트워크의 Time zone에 해당하는 값으로 표현할 수 있다. 예를 들어 한국이라면 KST로 표현할 수 있으며, 시간 값은 연/월/일/분 단위까지 설정될 수 있다. Wake-up Time 값과 함께, 해당 시간이 UTC인지 아니면 현재 네트워크에 접속한 Time zone 기반인지를 나타내는 지시자도 포함될 수 있다. 단말은 이를 구별하여, 혹시 다른 time zone에 속하는 국가로 이동했을 경우에 적용할 수 있다. 예를 들어 한국에서 중국으로 이동했을 경우, UTC를 사용한다면 같은 값을 사용할 수 있지만 KST에 해당하는 값을 받았다면 이를 중국표준시에 해당하는 CST로 변환하여 적용해야 한다. Wake-up time은 그 명칭에 국한되지 않으며, AMF가 단말이 네트워크로부터 Reachable 해야하는 시간을 나타내는 정보를 의미한다. 다시 말해서 단말이 Paging Channel을 모니터링하는 상태로 전환하거나, 혹은 단말이 네트워크에 Service Request 혹은 Registration Update 절차 등을 통해서 Connected 상태로 천이해야하하는 시간을 의미하는 정보이다.

Wake-up time은 복수의 스케쥴링에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 실시 예에 따라 X월 Y일 13:00, X월 X일 09:00 와 같은 절대 시간 값으로 표현된 여러 스케쥴 정보가 포함될 수 있다. 또 다른 예로, 매일 9시, 혹은 매주 월요일 오전 0시, 혹은 현재 시간으로부터 Z분 후, 등 절대 시간 값으로 표현하지 않는 스케쥴링 정보도 복수 개 포함할 수 있다.

단계 4를 통해 AMF는 단말에게 MICO mode를 허용한다는 지시자와 함께 상기 단계 3에서 결정한 Wake-up time을 보낸다. AMF는 시간에 민감한 데이터 통신을 이용하는 단말의 경우, MICO mode의 허용여부와 관계 없이 단계 3에서 결정한 Wake-up time을 보낼 수 있다. 이를 수신한 단말은 해당 시간에 자신이 네트워크로부터 Reachable 해야한다고 판단하거나, Connected 상태로 천이하기 위하여 Service Request를 보내거나, 혹은 Registration Update 절차를 수행한다고 판단할 수 있다. 단말의 모뎀은 이 시간 정보를 계속 저장하고 있으며, 해당 시간이 되었을 때 특정 동작을 수행한다. 이미 지나간 시간값은 더 이상 유효하지 않다. 단말이 복수 개의 스케쥴에 대한 시간 값을 수신한 경우, 이미 지나간 시간 값은 유효하지 않다고 판단하며, 아직 지나가지 않은 시간 값은 계속 유효한 정보로 판단하여 해당 시간이 되었는지를 확인한다.

단계 5를 통해 단말은 Registration 절차의 완료를 알릴 수 있다. 이는 단말에 대한 임의의 ID (예: 5G-GUTI) 등이 새로 할당되었을 때 수행할 수 있으며, 절차의 간소화에 따라 생략될 수도 있다.

Registration 절차를 완료한 후, MICo mode 동작 허가를 받은 단말은, IDLE 상태로 천이한 후 MICO mode로 동작한다. 단말이 MICO mode로 있는 동안 네트워크는 단말을 paging 할 수 없다. 단말이 MICO mode가 아닌 긴 값의 DRX cycle을 운용하는 경우, 단말이 DRX sleep cycle에 있는 동안 네트워크는 단말을 paging할 수 없다. 하지만 단말은 자신이 네트워크로 보낼 데이터나 시그널링이 있을 경우, 단계 6에 따라 언제든 깨어나서 네트워크와 통신할 수 있다. 이 동작으로 인하여 Wake-up Time 값에는 영향을 주지 않는다. 하지만 단계 6을 수행할 때, AMF에 새로 설정된 Scheduled Communication Time 값이 있다면, AMF는 이에 따라 Wake-up Time을 단말에게 Update하는 동작을 수행할 수 있다. Registration 절차 혹은 UE Configuration Update 절차를 통해서 AMF가 단말에게 새로운 Wake-up Time을 전달할 수 있으며, 단말은 새로 수신한 Wake-up Time 값으로 기존 값을 대체한다. 상기 내용은 예외처리에 대한 내용으로 본 발명의 도면에는 편의상 표시하지 않았으나, 단계 6의 과정에서 발생할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라, 단말은 설정된 Wake-up Time에 해당하는 시간이 되면 네트워크에 Reachable 하도록 깨어날 수 있다. 단말의 모뎀은 이 시간 정보를 계속 저장하고 있으며, 해당 시간이 되었을 때 특정 동작을 수행한다. 이미 지나간 시간값은 더 이상 유효하지 않다. 단말이 복수 개의 스케쥴에 대한 시간 값을 수신한 경우, 이미 지나간 시간 값은 유효하지 않다고 판단 하며, 아직 지나가지 않은 시간 값은 계속 유효한 정보로 판단하여 해당 시간이 되었는지를 확인한다.

단말이 네트워크에 Reachable 하게 되기 위하여 수행하는 동작은 다음의 두가지를 의미할 수 있다. 첫 째로 단말이 AMF에 Service Request를 보내거나 Registration Request를 보내는 동작을 수행할 수 있다. 단말은 자신이 깨어나서 네트워크에 접속, Connected 상태로 천이하기 위하여 Service Request나 Registration Request 동작을 수행한다. 이를 수신한 AMF는 단말의 상태를 Connected로 천이하게 되고, Scheduled Communication Time을 설정한 PDU session 혹은 DNN에 맞게 해당 SMF를 Trigger하여 단말의 User plane을 활성화 하거나 단말의 Data Path를 활성화 시켜서 예정된 Downlink 데이터 전송이 이루어지게 한다. 둘 째로 단말이 Pagnig Channel을 듣는 동작을 Enable할 수 있다. Scheduled Downlink Communication이 예정되어 있기 때문에 해당 시간에 단말에 대한 Downlink Data가 도착한다면 AMF는 단말을 Paging하게 될 것 이다. 따라서 단말은 Wake-up time 부터 일정 시간 동안 Paging Channel을 모니터링하는 동작을 수행하고, 예정되로 Downlink Data가 도착하면 AMF로부터 paging을 수신, Service Request를 전송하게 된다. 일정시간동안 Paging이 없으면 다시 Power saving 상태로 돌아간다. 이때 단말은 CM-IDLE 상태를 유지하고 있다. 상기 일정 시간이라 함은 단말에 기본으로 설정된 값을 따른다. 혹은 AMF가 단계 4에 따라 단말이 어느 시간동안 Paging channel을 들어야하는지에 대한 정보를 단말에게 전달할 수 있고, 단말은 이를 따를 수 있다.

단계 7b는 Scheduled Communication Time에 예정대로 Downlink Data가 발생한 것을 나타낸다. UPF는 하향 데이터를 Data Network 으로부터 수신한 뒤, SMF에 알려 단말에게 데이터를 전달하기 위한 Data Path를 활성화한다. 이 과정은 단계 8에 따라 NW-initiated Service Request를 따를 수 있다. NW-initiated Service Requset를 따르면 네트워크는 단말을 paging하고, 깨어난 단말이 Service request를 보내서 단말이 Connected 상태로 천이하게 된다. 혹은 단계 8에서 단말이 먼저 Service Request를 보냈을 경우, 이에 따라 AMF가 해당 시간에 맞는 Scheduled Communication Time을 설정한 SMF를 판단한 뒤, Data path 활성화를 해당 SMF에게 Trigger하고, 활성화된 PDU Session을 통해서 downlink 데이터를 전달할 수 있다. 또는 단계 8에서 단말이 Registration Request를 보낼 경우, AMF는 단말에 대한 Downlink Data Notification이 올때까지 단말의 Connection을 일정시간 유지시킬 수 있다. 단말이 IDLE상태로 돌아간다면 다시 Unreachable해지기 때문이다. 단말의 Connection이 유지되는 동안 단말에 대한 Downlink Data가 도착하고, SMF가 해당 단말에 대한 Data path를 활성화해야함을 AMF에게 알리면, AMF는 해당 Data Path를 활성화하는 절차를 수행할 수 있다. 또 다른 예로 단계 8에서 단말이 Registration Request와 함께 “PDU Session to be Activated”에 Data path를 활성화할 PDU Session에 대한 정보를 포함시킬 수 있는데, 이를 수신한 AMF는 해당 PDU Session에 대한 SMF에게 Data Path 활성화를 Trigger할 수 있다. 상기 세 가지 동작에 의해 단말에게 데이터를 전송하기 위한 Data path가 활성화 된 후, 단계 9에 따라 데이터가 단말에게 전송된다.

도 1의 다른 예로, 도면에 표시하지 않았으나 단말이 MICO mode나 다른 Power Saving Mode와 달리, 긴 값을 가지는 DRX를 단계 1을 통해 요청할 수 있다. AMF는 단말이 원하는 긴 DRX 사이클을 고려하였을 때, 단말이 깨어나는 시간이 Scheduled Communication Time 보다 뒤일 것으로 판단되면, 단말의 DRX 사이클을 Scheduled Communication Time에 대응하는 시간에 깨어날 수 있도록 설정하여 단말에게 제공할 수 있다. 단말은 AMF가 제공한 DRX 사이클을 따라서 동작을 수행한다.

도 1의 다른 예로, 0a 혹은 0c를 통해서 Scheduled communication time을 수신한 AMF는 단말에게 Wake-up time을 구성해주는 대신 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다. AMF는 Scheduled Communication Time에 따라, 언제 단말이 네트워크에 Connected 상태로 존재해야하는 지 판단할 수 있다. Scheduled Communication time에 따라 AS는 단말에 대하여 데이터 전송을 시작할 것이고, 이 때 단말이 네트워크에 Connected 상태여야 정해진 시간에 발생하는 Downlink Data를 지연 없이 전달할 수 있기 때문이다. 일반적으로 IDLE 상태의 단말에게 Downlink Data가 발생하면, 단말을 paging하여 단말의 상태를 IDLE에서 Connected로 천이시키고, 해당 단말에게 데이터 송수신을 위한 자원을 할당하는 동작을 수행하여야 한다. 하지만 Downlink Data 발생 전에 단말이 이미 Connected 상태라면, 그리고 해당 단말이 이미 Scheduled Communication Time에 데이터를 전송하는 PDU session에 대한 자원을 할당 받았다면, Downlink Data가 발생했을 때 상기와 같은 IDLE to Connected 천이 동작에 따른 지연 없이 데이터 전송을 바로 시작할 수 있다. 따라서 이는 단말에게 저지연 통신 서비스를 제공하기 위해 적합하다.

AMF는 수신한 Scheduled Communication Time을 보고, 해당 시간이 되기 전에 단말에게 Paging 을 보내어 단말이 네트워크에 접속, Connected 상태로 천이하도록 할 수 있다. AMF는 설정된 Scheduled Communication Time에 단말에 대한 downlink 데이터 전송이 있을 것으로 예상할 수 있다. 단계 0c에 따라 Scheduled Communication Time을 수신한 AMF는 어떤 PDU session에 대해서 Downlink Data 전송이 있을 지 Scheduled Communication Time에 해당하는 PDU session ID를 보고 판단할 수 있다. 만약 복수 개의 PDU Session에 대해서 복수 개의 Scheduled Communication Time이 존재한다면, AMF는 비슷한 Scheduled Communication Time 값을 갖는 PDU session에 대해서 동시에 활성화 하도록 결정할 수 있다. 이와 같은 판단을 기반으로, AMF는 단말을 깨우기 위해서 Paging을 보내게 된다. AMF는 Scheduled Communication Time 전에, 예를 들어 수 초 전, 혹은 단말이 일반적으로 Connected 상태에 머무르는 시간을 계산하여 그 시간 내에 Scheduled Communication time이 존재하도록 설정한 시간 전 (예: 단말이 보통 1분 정도 Connected 상태를 유지한다면, Scheduled Communication Time 값 보다 1분 혹은 1분 미만의 시간 만큼 미리),에 단말에게 Paging 메시지를 보낸다. AMF는 자신이 관리하는 단말들 중, 특정 Scheduled Communication Time 혹은 그 근방의 시간(예: 수 초 내외)에 Scheduled Communication Time이 설정된 단말이 있다면, 해당 단말들을 한번에 paging으로 깨워서 네트워크에 접속하게 하는 것을 막기 위하여 순차적으로 단말을 paging할 수 있다. 이는 특정 시각에 많은 수의 단말이 동시에 네트워크 접속을 시도하여 네트워크가 혼잡해지는 것을 막기 위함이다. 다시 말해서, 특정 Scheduled Communication Time에 100개의 단말을 깨워야한다면, 100개의 단말에 한번에 paging을 보내는 것이 아니라, 일정 간격을 두고 수 개의 단말, 혹은 십여개의 단말, 수십개의 단말 등의 단위로 순차적으로 paging을 보낼 수 있다. 일정 시간 간격은 AMF내 설정된 값에 따른다. Paging을 수신한 단말은 네트워크에 Service Request 메시지를 보내어 Connected 상태로의 천이를 시작한다. 단말이 보낸 Service Request를 수신한 AMF는 해당 단말에 대해서 해당 시각 부근에 Scheduled Communication Time이 설정된 PDU Session ID를 확인하고, 해당 PDU Session ID에 해당하는 SMF에 대해 PDU session 활성화를 위한 절차를 시작한다. 만약 단말이 Service Request를 보낸 시점에 부근에 Scheduled Communication Time이 설정된 PDU Session ID가 여러 개라면, AMF는 PDU Session ID에 해당하는 SMF 모두에게 PDU Session 활성화를 위한 절차를 시작한다. 상기 절차는 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext_Request라는 이름의 Service operation일 수 있다. 또는 AMF가 SMF에게 PDU session 활성화를 위해 보내는 다른 이름의 메시지를 의미한다. 상기 메시지를 수신한 SMF는 PDU session 활성화를 위해 UPF를 선택하고 기지국과 UPF간 Tunnel을 수립하는 동작을 수행한다. 그 후 기지국에 자원할당을 위한 메시지를 전송하고, 기지국은 단말에게 해당 PDU session에 대한 무선 자원을 할당한다. 상기 동작은 모두 Scheduled Communication Time 전에 일어나게 되며, Scheduled Communication Time이 되면 미리 활성화된 PDU Session에 따라 데이터 전송이 이루어지게 된다. 만약 상기 Service request에 따른 동작 중, Scheduled Communication Time이 되었다면, AMF 및 SMF는 상기 나열한 동작을 그대로 수행할 수 있다.

또는 단계 0a에 따라 Scheduled Communication time을 수신한 AMF는 특정 PDU session에 대한 Scheduled Communication time이 설정되지 않은 경우, 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다. AMF는 특정 PDU Session에 대한 Scheduled Communication Time이 있는 것을 확인할 수 없고, 따라서 설정된 Scheduled Communication Time에 단말이 네트워크에 Connected 상태에 존재하도록 하기 위한 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라 AMF는 단말을 깨우기 위해서 Paging을 보내게 된다. AMF는 Scheduled Communication Time 전에, 예를 들어 수 초 전, 혹은 단말이 일반적으로 Connected 상태에 머무르는 시간을 계산하여 그 시간 내에 Scheduled Communication time이 존재하도록 설정한 시간 전 (예: 단말이 보통 1분 정도 Connected 상태를 유지한다면, Scheduled Communication Time 값 보다 1분 혹은 1분 미만의 시간 만큼 미리),에 단말에게 Paging 메시지를 보낸다. AMF는 자신이 관리하는 단말들 중, 특정 Scheduled Communication Time 혹은 그 근방의 시간(예: 수 초 내외)에 Scheduled Communication Time이 설정된 단말이 있다면, 해당 단말들을 한번에 paging으로 깨워서 네트워크에 접속하게 하는 것을 막기 위하여 순차적으로 단말을 paging할 수 있다. 이는 특정 시각에 많은 수의 단말이 동시에 네트워크 접속을 시도하여 네트워크가 혼잡해지는 것을 막기 위함이다. 다시 말해서, 특정 Scheduled Communication Time에 100개의 단말을 깨워야한다면, 100개의 단말에 한번에 paging을 보내는 것이 아니라, 일정 간격을 두고 수 개의 단말, 혹은 십여개의 단말, 수십개의 단말 등의 단위로 순차적으로 paging을 보낼 수 있다. 일정 시간 간격은 AMF내 설정된 값에 따른다. Paging을 수신한 단말은 Service Request를 AMF에 보내서 네트워크에 Connected 상태로 천이한다. 단말이 보낸 Service Request를 수신한 AMF는 다음의 두가지 동작 중 하나를 수행할 수 있다.

첫째로, 단말이 저지연 통신을 지원하는 단말임을 판단한 AMF는 단말의 context에 저장되어있는 모든 PDU session Context에 대해서 PDU session 활성화 절차를 시작할 수 있다. 즉 단말이 수립한 PDU session, 하지만 단말이 IDLE 상태로 감에 따라 비활성화 되어있던 PDU session 전부에 대해서 PDU session 활성화를 위한 service operation을 시작할 수 있다. 이에 따라 AMF는 단말의 Context에 있는 모든 PDU session에 대해서, 해당 PDU session을 Serving하는 SMF에게 PDU Session 활성화를 위한 메시지를 전송할 수 있다. 이는 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext_Requst 와 같은 service operation 일 수 있다. 이를 수신한 SMF는 PDU session 활성화 절차를 UPF 그리고 기지국과 수행하고, 단말에게 해당 PDU session에 대한 자원이 할당된다. Scheduled Communication Time이 되었을 때, 단말이 가진 PDU session 중 하나에 대해서 Downlink Data가 발생할 것이고, 단말은 해당 PDU session에 대한 자원이 이미 할당되었으므로, 데이터를 바로 전송받을 수 있다. 상기 “첫 째”에 해당하는 동작은 단말을 Paging하고 단말이 Service request로 응답하여 네트워크에 Connected 상태로 천이하고 해당 단말의 PDU session 활성화 절차를 수행하는 동작에 따른 지연을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 즉 downlink data가 발생하기 전에 모든 PDU session 이 활성화되어있기 때문에, 단말에 대한 Downlink Data가 발생했을 시 PDU session 활성화 처리 동작에 따른 지연 없이 바로 전송할 수 있다.

둘 째로, AMF는 단말이 활성화된 PDU session 없이 AMF와의 Control plane 연결만 수립한 상태로 유지할 수 있다. 즉 단말이 Service request를 보내어 AMF와 Control plane 연결이 수립된 상태에서, PDU session 활성화 절차를 수행하지 않고 단말은 계속 Connected 상태로 유지시킬 수 있다. Scheduled Communication Time이 되면, 단말을 향해 downlink 데이터가 전송될 것이고, 이는 단말의 PDU session을 serving하는 UPF로 먼저 전달될 것이다. UPF는 해당 PDU session에 대한 SMF에게 해당 단말에게 downlink data가 도착했음을 알린다. 이를 수신한 SMF는 PDU session 활성화 절차를 UPF 그리고 기지국과 수행하고, 단말에게 해당 PDU session에 대한 자원이 할당된다. PDU session 활성화 절차를 마친 후 단말에게 Downlink Data가 전달된다. 상기 “둘 째”에 해당하는 동작은, AMF가 단말을 paging하고 단말이 service request로 깨어나는 절차를 줄임으로써 저지연을 달성할 수 있다. 하지만 PDU session을 수립하는 절차 만큼의 지연은 피할 수 없다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 AMF가 예정된 데이터 전송에 대한 스케쥴 정보를 획득했을 때 단말이 이미 Reachable 하지 않는 상태에 있을 때의 동작을 도시한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 동작으로, 3rd party AS에서 단말에 대한 Scheduled Communication Time을 설정하였으나, 이미 단말이 저전력 모드로 인하여 네트워크로부터 Unreachable 한 상태에 있을 경우 (예: MICO mode), AMF는 Scheduled Communication Time에 단말이 Reachable 하도록 만들 수 없을 수 있다. 예를 들어 단말이 깨어나기로한 예상 시간 보다 Scheduled Communication Time에 대응하는 시간이 더 이른 경우에, AMF는 Scheduled Communication Time전에 단말이 깨어날 것을 장담할 수 없다. 따라서 AMF에서 단말에 대한 Reachability를 보장할 수 없으며, 단말이 Reachable 할 것으로 예상하는 시간이 언제인지를 5G system을 통해 3rd party AS에게 전달할 수 있다. 보다 자세히, 단계 1에서 AMF는 Scheduled Communication Time을 제공받은 상태이다. 이 정보는 UDM으로부터 전달받은 단말 Context에 포함되어있을 수 있고, 혹은 NEF로부터 직접 전달 받은 정보일 수도 있다. 단계 2에서 AMF는 단말이 이미 MICO mode, 보다 정확히는 저전력 모드로 인하여 네트워크로부터 Unreachable 한 상태, 에 있는 것을 판단할 수 있다. 또한 단말에게 설정한 Periodic Registration Update timer를 기반으로, 단말이 언제 Reachable 해지는지 판단할 수 있다. AMF는 단말이 깨어나기로한 예상 시간 보다 Scheduled Communication Time에 대응하는 시간이 더 이른 경우에, AMF는 Scheduled Communication Time에 맞게, 혹은 그 전에 단말이 깨어날 것을 장담할 수 없다. 따라서 AMF는 Scheduled Communication Time에 대응하여 단말을 설정할 수 없다. AMF는 이와 같은 정보를 3rd party AS에 알리기 위하여 단계 3의 동작을 수행한다. AMF는 UDM을 통하여 단말이 현재 Unreachable하며, 예상되는 Reachable해지는 시간 정보를 NEF에 전달할 수 있다. 혹은 AMF는 NEF에 직접 단말이 현재 Unreachable하며, 예상되는 Reachable 해지는 시간 정보를 전달할 수 있다. AMF는 단계 1에서 어떤 NEF로부터 정보가 수신되었는지 전달 받을 수 있으므로, 해당 NEF에게 상기 정보를 전달할 수 있다. 단계 3의 정보에는 단말의 ID (예: External ID)와 단말이 Reachable할 것으로 예상하는 시간을 포함할 수 있다. 단말이 Reachable할 것으로 예상하는 시간은 Periodic Registration Update Timer를 기반으로 판단한다. Periodic Registration Update Timer 시간에 단말은 깨어날 것이기 때문이다. NEF는 상기와 같이 수신한 정보를 3rd party AS에 알힌다. 단계 4에 따라 3rd party AS는 자신이 원했던 시간에 데이터 전송이 불가능함을 깨닫고, 5G System이 알려준 단말이 Reachable 해질 것으로 예상하는 시간에 맞게 다시 Scheduled Communication Time을 설정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SMF가 AMF에 예정된 데이터 전송에 대한 스케쥴 정보를 제공했을 때, 단말이 이미 Reachable 하지 않는 상태에 있을 때의 동작을 도시한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 동작으로, 3rd party AS에서 단말에 대한 Scheduled Communication Time을 설정하였으나, 이미 단말이 저전력 모드로 인하여 네트워크로부터 Unreachable 한 상태에 있을 경우 (예: MICO mode), AMF는 Scheduled Communication Time에 단말이 Reachable 하도록 만들 수 없을 수 있다. 예를 들어 단말이 깨어나기로한 예상 시간 보다 Scheduled Communication Time에 대응하는 시간이 더 이른 경우에, AMF는 Scheduled Communication Time전에 단말이 깨어날 것을 장담할 수 없다. 따라서 AMF에서 단말에 대한 Reachability를 보장할 수 없으며, 단말이 Reachable 할 것으로 예상하는 시간이 언제인지를 SMF에 전달할 수 있다. SMF는 AMF로부터 수신한 상기 정보를 5G system을 통해 3rd party AS에게 전달할 수 있다. 보다 자세히, 단계 1에서 SMF는 Scheduled Communication Time을 제공받은 상태이다. 이 정보는 UDM으로부터 전달받은 단말 Context에 포함되어있을 수 있고, 혹은 NEF로부터 직접 전달 받은 정보일 수도 있다. 단계 2에서 SMF는 AMF에게 특정 단말이 Scheduled Communication Time에 Reachable 해야한다는 정보를 제공한다. 이는 본 발명의 도 1에 따른 단계 0c를 따른다. 단계 2를 수신한 AMF는 단말이 이미 MICO mode, 보다 정확히는 저전력 모드로 인하여 네트워크로부터 Unreachable 한 상태, 에 있는 것을 판단할 수 있다. 또한 단말에게 설정한 Periodic Registration Update timer를 기반으로, 단말이 언제 Reachable 해지는지 판단할 수 있다. AMF는 단말이 깨어나기로한 예상 시간 보다 Scheduled Communication Time에 대응하는 시간이 더 이른 경우에, AMF는 Scheduled Communication Time에 맞게, 혹은 그 전에 단말이 깨어날 것을 장담할 수 없다. 따라서 AMF는 Scheduled Communication Time에 대응하여 단말을 설정할 수 없다. AMF는 이와 같은 정보를 SMF에 알리기 위하여 단계 4의 동작을 수행한다. 단계 4의 메시지에는 단말의 ID와 단말이 깨어날 것으로 예상되는 시간, 혹은 해당 단말의 PDU Session ID가 포함될 수 있다. 단말이 Reachable할 것으로 예상하는 시간은 Periodic Registration Update Timer를 기반으로 판단한다. Periodic Registration Update Timer 시간에 단말은 깨어날 것이기 때문이다. SMF는 3rd party AS에 알리기 위하여 단계 5의 동작을 수행한다. SMF는 UDM을 통하여 단말이 현재 Unreachable하며, 예상되는 Reachable 해지는 시간 정보를 NEF에 전달할 수 있다. 혹은 SMF는 NEF에 직접 단말이 현재 Unreachable하며, 예상되는 Reachable 해지는 시간 정보를 전달할 수 있다. SMF는 단계 1에서 어떤 NEF로부터 정보가 수신되었는지 전달 받을 수 있으므로, 해당 NEF를 판단하여 상기 정보를 전달할 수 있다. 단계 5의 정보에는 단말의 ID (예: External ID)와 단말이 Reachable할 것으로 예상하는 시간 (Periodic Registration Update Timer를 기반으로 판단한다)을 포함할 수 있다. NEF는 상기와 같이 수신한 정보를 3rd party AS에 알힌다. 단계 5의 메시지를 수신한 3rd party AS는 자신이 원했던 시간에 데이터 전송이 불가능함을 깨닫고, 단계 6에 따라 5G System이 알려준 단말이 Reachable 해질 것으로 예상하는 시간에 맞게 다시 Scheduled Communication Time을 설정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단말과 SMF가 NIDD에 대한 PDU session을 수립할 때, SMF가 NIDD configuration의 부재를 판단 한 후 해당 PDU session 수립 요청을 허가하되 Deactivation하는 방법을 도시한다.

본 실시 예의 배경이 되는 기술로, NEF와 AS는 NEF를 통한 데이터 전송 서비스”를 이용하기 위한 설정 절차를 진행한다. 본 발명에서는 이를 NIDD configuration이라 부른다. AS와 NEF는 어떤 단말, 혹은 어떤 단말들의 그룹에 대해서 “NEF를 통한 데이터 전송 서비스”(이하 NIDD Service)를 이용할 것임을 설정한다. 단말은 External ID로 나타나며, 이 External ID는 AS에서 단말을 구별할 수 있는 식별자이고, 또한 5G 시스템 내에서 단말을 식별하는 Internal ID(e.g., SUCI, SUPI, IMSI, 등)를 식별할 수 있다. 단말들의 그룹은 External Group ID로 나타나며, 이 External Group ID는 AS에서 특정 단말들의 그룹을 구별할 수 있는 식별자이고, 또한 5G 시스템 내에서 단말의 그룹을 식별하는 Internal Group ID 혹은 그 그룹에 속한 각 단말들의 Internal ID를 식별할 수 있다. NEF와 AS는 NIDD Configuration 절차를 통하여 해당 단말 혹은 그룹이 가진 데이터 전송 특성, 예를 들어 Maximun Latency, 전송하는 메시지의 개수, 전송 예정 시간, 단말의 데이터 전송 주기 등을 설정할 수 있다.

또 다른 배경 기술로, SMF와 NEF 간 NIDD service를 위한 연결을 맺는 절차가 필요하다. SMF는 어떤 NEF로 단말이 보낸 데이터를 보내야할 지 알아야하고, NEF는 3rd party AS로부터 받은 데이터를 어떤 SMF에게 알려야 단말에게 데이터 전송을 할 수 있을 지 알아야한다. 따라서 SMF와 NEF는 NIDD service를 위한 연결 절차를 수행해야하고, 이는 본 발명에서 편의상 NIDD Service Activation이라고 하겠다. 또 다른 예로, NIDD service를 위해서 UPF와 NEF 간 연결을 통하여 데이터를 전송할 수도 있다. 이는 SMF의 중재를 통하여 UPF와 NEF간 연결이 수립될 수 있다. 따라서 NIDD service가 UPF와 NEF간 연결을 통해서 지원될 경우에도, SMF와 NEF는 NIDD service를 위한 연결 절차를 수행하고, SMF는 관련 데이터 라우팅 정보를 UPF에 설정하여 UPF와 NEF간 연결을 수립하는 동작을 수행해야한다. 본 발명의 NIDD Service Activation은 상기 두가지 경우, 즉 SMF와 NEF의 연결을 통해서 데이터를 전송하는 경우와 UPF와 NEF의 연결을 통해서 데이터를 전송하는 경우 모두 적용되는 절차를 의미한다.

또 다른 배경 기술로, 단말은 Non-IP Data를 NEF를 통해서 보내기 위하여, NEF를 통한 데이터 전송 서비스(이하 NIDD 서비스)에 대한 PDU Session을 수립해야 한다. 단말은 PDU Session 수립을 위하여 SMF와 PDU Session 수립 절차를 수행한다. 이 때 단말은 NIDD 서비스에 대한 PDU Session임을 나타내는 지시자를 포함하는데, 이는 독립적인 지시자, 혹은 DNN(Data Network Name)이 NIDD 서비스를 지칭하는 값을 가질 경우 해당 DNN을 포함할 수 있다.

본 발명이 해결하려는 문제는 다음과 같다. 기존의 방법을 따르면, 3rd party AS와 NEF 사이에 NIDD Configuration 절차가 먼저 발생 한 후, 그 뒤에 단말이 해당 NIDD 서비스에 대한 PDU session 수립 절차를 SMF와 수행하면, SMF는 UDM으로부터 획득한 단말의 subscription data에 포함되어 있는 NIDD Configuration 정보를 보고 해당 정보가 나타내는 NEF와 NIDD service에 대한 activation 절차를 수행한다. 만약 3rd party AS와 NEF사이에 NIDD configuration이 선행되지 않았다면 SMF는 NIDD configuration에 대한 정보가 단말의 subscription data 내에 존재하지 않기 때문에 어떤 NEF와 NIDD service를 위한 연결을 맺어야할지 알지 못한다. 따라서 SMF는 단말이 수행한 PDU session 수립 절차를 승인할 수 없으며 해당 요청을 거절해야 한다. 그 후 3rd party AS와 NEF간 NIDD configuration 절차가 수행 된다면, 3rd party AS는 단말이 NIDD 서비스를 위한 PDU session 수립을 수행하도록 Application 레벨의 시그널링을 보내거나, 3gpp 네트워크를 이용한 Device Triggering을 수행해야 한다. 그렇지 않으면 단말이 언제 PDU Session 수립 절차를 수행할지 알지 못하고, PDU session이 수립될 때까지 데이터 전송을 할 수 없다. 하지만 3rd party AS는 단말이 NIDD 용 PDU session을 수립하기 전에 Application 레벨의 시그널링을 보내기 위해서는 NIDD 용이 아닌 다른 PDU session을 이용해야한다. 즉 단말이 NIDD용 PDU Session 외에 다른 PDU session을 반드시 가지고 있어야한다는 제약을 가진다. 또한 Device Triggering을 이용하는 경우, 이를 지원하기 위하여 단말은 SMS를 지원해야한다. 다시 말해서, 현재 시스템의 제약은 간단하고 저가로 개발된 IoT 단말들이 부가적인 기능을 지원하도록 해야하는 것을 요구한다.

본 발명은 NIDD Configuration이 선행되지 않았더라도 단말의 NIDD 용 PDU Session 수립 절차를 성공적으로 수행하고, 후에 NIDD Configuration이 수행되면 NIDD Service 연결을 맺는 절차를 제안한다. 따라서 5G 시스템은 NIDD Configuration과 단말의 NIDD 용 PDU Session 수립 절차 사이의 의존을 없앨 수 있다. 또한 단말은 다른 PDU session을 가질 필요가 없어지고 SMS를 지원할 필요도 없어지는 효과가 있다. 3rd party AS는 NIDD 서비스를 이용하는 단말을 위해 부가적인 Application level 동작이나 Device Trigering 서비스를 지원하지 않아도 된다.

본 발명의 실시 예에 따라, 도 4는 단말이 NIDD 용 PDU Session을 수립하는 절차 및, NIDD Configuration이 발생한 후의 동작에 대한 도면이다.

단계 1에서 단말은 SMF에 PDU Session 수립 요청을 보낸다. 이 요청 메시지에는 NIDD 서비스를 이용할 것임을 나타내는 지시자, 또는 NIDD 서비스를 나타내는 DNN 값이 포함될 수 있다. 또한 부가적으로 단말이 NIDD 서비스를 위해 사용하는 단말의 External ID가 포함될 수도 있다. 이를 수신한 SMF는 단말이 NIDD 서비스 용 PDU Session을 맺는 것임을 판단할 수 있다. SMF는 단계 2를 통해서 UDM에 자신이 단말을 Serving하게 되었음을 알리면서 단말의 Subscription Data를 획득한다.

단계 3에 따라 SMF는 단계 2로부터 획득한 단말의 Subscription data에 NIDD Configuration에 대한 정보가 없음을 확인할 수 있다. 단말이 요청한 PDU Session 수립 요청은 NIDD 서비스에 대한 것인데, 단말의 Subscription data에 NIDD Configuration과 관련된 정보가 없으니, SMF는 NIDD Configuration이 아직 수행되기 전이라는 것을 판단할 수 있다. NIDD configuration과 관련된 정보라 함은, 단말에게 NIDD 서비스를 제공하기 위한 NEF의 주소나 ID, 단말에게 NIDD 서비스를 제공하기 위한 DNN 정보, NIDD 서비스를 위한 DNN과 연계된 NEF의 주소, 단말이 NIDD 서비스를 위해 사용하는 External ID 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하지만 SMF는 단말의 Subscription Data로부터, 해당 단말이 NIDD 서비스를 이용할 수 있도록 허가된 단말인지 확인할 수 있다. 확인하는 방법은 다음 중 적어도 하나를 따를 수 있다. 1. Subscription Data의 DNN이 단말이 요청한 NIDD용 DNN과 일치하거나, 2. 단말이 해당 DNN에 대해 NIDD 서비스를 이용할 수 있다는 지시자가 포함되어 있거나, 3. 단말이 사용하는 네트워크 슬라이스가 NIDD 서비스가 사용가능한 네트워크 슬라이스이거나, 4. 단말이 NIDD 서비스에서 사용하는 External ID가 Subscription Data에 포함되어 있고, 이것이 단말이 단계 1의 PDU Session 수립 절차에서 보낸 값과 동일한지 판단하거나, 5. 단말이 NIDD 서비스를 이용할 수 있다는 허가 정보가 Subscription Data에 있는지를 판단할 수 있다.

만약 단계 2에서 수신한 Subscription data에 NIDD Congiration에 대한 정보가 있었다면, SMF는 NIDD Configuration이 이미 수행되었다고 판단할 수 있고, 해당 정보에 포함된 NEF의 주소로 단계 9의 메시지를 보내서 NIDD Service Activation을 수행하고, 단말과의 PDU Session 수립 절차를 완료할 수 있다.

단계 3의 절차를 통해서 단말에게 NIDD 서비스를 제공해야겠다고 판단한 SMF는 단계 4에 따라 PDU Session Establishment Accept 메시지를 구성하여 단말에게 전송한다. NIDD Configuration이 아직 수행되지 않아 SMF와 NEF간 NIDD Service Activation 절차가 아직 수행되지 않았기 때문에, 단계 4의 메시지에는 PDU Session 수립은 성공적이나 해당 PDU Session이 Activate되지 않았다는, 즉 해당 PDU Session을 이용하여 아직 데이터를 보낼 수 없다는 지시자를 포함할 수 있다. 이를 수신한 단말은 해당 NIDD 용 PDU Session이 수립은 되었으나, Activate되지 않아 데이터를 아직 보낼 수 없다는 것을 알수 있다. 따라서 단말은 해당 PDU Session이 활성화될 때까지 해당 PDU Session에 대한 Service Request를 보내지 않는다고 결정할 수 있다. 만약 단말이 해당 PDU Session으로 Service request를 보낸다면, SMF는 NIDD Configuration 이 아직 수행되지 않아 NIDD Service Activation을 수행하지 않았을 경우, 단말의 해당 PDU Session에 대한 Service request를 거절한다. 단말이 해당 PDU Session으로 Service Request를 보냈는데 그 전에 NIDD Configuration과 그에 따른 NIDD Service Activation 동작이 수행되었다면, SMF는 상기 Service Request 요청을 수락하여 PDU Session을 Activate할 수 있다.

단계 3, 단계 4의 동작에 대한 또 다른 예로, SMF는 단계 4에 따른 PDU Session Accept를 단말에게 보낼 때 AMF와 기지국을 거쳐서 보내게 되는데, 이 때 기지국에게 Session 수립을 위한 N2 SM메시지(기지국-SMF간의 메시지)를 전달하지 않도록 결정할 수 있다. 즉 단말에게 PDU Session Accept 메시지는 전달되지만, 기지국은 단말에 대하여 Radio Bearer를 수립할 정보를 SMF로부터 획득하지 않았기 때문에 기지국은 단말과 Radio Bearer를 수립하지 않는다. 단말은 기지국과 해당 PDU session에 대한 Radio Bearer가 수립되지 않았기 때문에, 해당 PDU Session은 현재 Deactivate상태라고 판단할 수 있다.

단계 6에 따라 3rd party AS는 NEF를 통해 단말이 등록되어 있는 5G System에 NIDD Configuration을 수행한다. AS와 NEF는 어떤 단말, 혹은 어떤 단말들의 그룹에 대해서 “NEF를 통한 데이터 전송 서비스”를 이용할 것임을 설정한다. 단말은 External ID로 나타나며, 이 External ID는 AS에서 단말을 구별할 수 있는 식별자이고, 또한 5G 시스템 내에서 단말을 식별하는 Internal ID(e.g., SUCI, SUPI, IMSI, 등)를 식별할 수 있다. 단말들의 그룹은 External Group ID로 나타나며, 이 External Group ID는 AS에서 특정 단말들의 그룹을 구별할 수 있는 식별자이고, 또한 5G 시스템 내에서 단말의 그룹을 식별하는 Internal Group ID 혹은 그 그룹에 속한 각 단말들의 Internal ID를 식별할 수 있다. NEF와 AS는 단계6을 통하여 해당 단말 혹은 그룹이 가진 데이터 전송 특성, 예를 들어 Maximun Latency, 전송하는 메시지의 개수, 전송 예정 시간, 단말의 데이터 전송 주기 등을 설정할 수 있다. 단계 6에서 NEF는 UDM과의 절차를 통해서 상기 요청된 NIDD 서비스에 대한 단말을 서빙하는 SMF가 무엇인지 정보를 획득할 수 있다. 이는 단계 2에서 SMF가 UDM에 해당 단말의 NIDD 용 PDU Session을 서빙한다고 UDM에 자신의 정보를 등록했기 때문에, UDM은 해당 단말에 대한 NIDD용 PDU Session을 서빙하는 SMF의 주소 혹은 ID를 NEF에게 알려줄 수 있다.

SMF의 주소 혹은 ID를 획득한 NEF는 해당 SMF로 단계 7의 메시지를 전송한다. 이는 SMF와 NEF간 NIDD Service를 지원하기 위한 연결을 맺기 위한 메시지이다. 본 발명의 실시 예에 따라 이 메시지에는 단말을 식별할 수 있는 ID, 즉 External ID 혹은 단말의 그룹을 식별할 수 있는 ID, 즉 External Group ID가 포함될 수 있다. 또한 NIDD 서비스를 단말에게 제공하기 위하여 필요한 정보가 포함될 수 있다. 이 정보는 NEF의 ID, 그리고 NEF와 NIDD 서비스를 이용하기 위한 연결을 식별할 수 있는 Reference ID로 구성될 수 있다. 또한 NIDD 서비스를 위해서 필요한 설정 정보가 포함될 수 있는데, 이 정보는 해당 단말 혹은 그룹이 데이터 전송할 때 필요한 최대 Latency, 해당 단말 혹은 그룹이 데이터 전송을 하는 주기, 혹은 예정된 데이터 전송 시간 등에 대한 정보를 의미할 수 있다. 단계 7의 메시지는 SMF에게 단말에게 NIDD Service를 허가하여 제공할 수 있게 된 경우, NEF에게 Report를 보내달라는 Event Subscription 처럼 동작할 수 있다. 따라서 SMF는 NEF로부터 수신한 단계 7의 메시지에 들어있는 정보를 저장하고 있는다. 단말에게 NIDD Service를 제공할 수 있게 됨을 판단한 SMF는 단계 8을 통해서 단말에게 해당 NIDD용 PDU Session이 Activate되었다는 것을 알릴 수 있다. 이는 SMF가 AMF에게 해당 단말의 reachability를 요청, AMF가 해당 단말을 paging하고 단말이 Service Request로 응답함으로써 수행될 수 있다. 단말이 Service Request로 응답하면, AMF는 SMF에게 단말이 깨어났음을 알리고, SMF는 해당 단말의 PDU Session에 대한 Data path를 Activate하는 절차를 수행할 수 있다. 이는 기지국에게 N2 SM 메시지를 보내어 Radio Bearer를 단말에게 셋업하도록 지시할 수 있다. 특정 PDU Session에 대해 Radio Bearer가 수립된 것을 알게된 단말은 NIDD 용 PDU Session의 Data Path가 Activate 되었음을 판단할 수 있다. 또다른 예로, SMF가 단말과의 SM NAS 절차 중 PDU Session Modification 절차를 이용하여, 해당 PDU Session이 Activate되었음을 단말에게 알릴 수 있다. 이 때 PDU Session Modification Command 메시지에 PDU Session ID와 해당 PDU Session이 Activate되었음을 알리는 지시자를 포함할 수 있고, 이를 수신한 단말은 PDU Session ID에 해당하는 PDU Session이 Activate되었다고 판단한다. 단말은 PDU Session ID를 보고 NIDD 용 PDU Session인지 식별할 수 있다.

단말에 대한 NIDD 용 PDU Session을 Activate한 SMF는 NEF로 단계 9에 따른 메시지를 보내어 SMF와 NEF간 NIDD Service activation 절차를 완료한다. 이 때 메시지에 단말의 External ID 혹은 단말이 속한 External Group ID, 그리고 단계 7에서 수신한 “NEF를 통한 데이터 전송 서비스”에 대한 NEF와의 연결을 식별할 수 있는 Reference ID, 그리고 단계 7에서 수신한 NEF의 ID, 그리고 자신을 지칭하는 SMF ID를 포함할 수 있다. 또한 만약 단말이 “NEF를 통한 데이터 전송 서비스”로 보낸 데이터가 존재한다면, 그 데이터도 단계 9의 메시지에 포함할 수 있다. 이를 수신한 NEF는 단계 9의 메시지를 보낸 SMF와 “NEF를 통한 데이터 전송 서비스” 연결이 수립되었다는 것을 판단할 수 있고, 이 연결은 Reference ID 및 SMF ID와의 조합으로 식별될 수 있다. 만약 NEF가 단계 9에서 단말로부터 보내진 데이터를 수신했다면, NEF는 단계 10에 따라 해당 데이터와 단말의 ID, 혹은 Target ID를 보고 해당 데이터가 향하는 “NEF를 통한 데이터 전송 서비스”를 설정한 AS를 판단 한 후, 해당 AS에게 데이터를 전송한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 단말은 도 1 내지 도 4에 도시된 UE(user equipment)를 의미한다. 도 5를 참고하면, 단말은 송수신부 (510), 제어부 (520), 저장부(530)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부 (510)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다.

제어부 (520)은 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 단말의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 (520)는 상기에서 기술한 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다.

저장부(530)는 송수신부 (510)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부 (520)를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 구조를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 네트워크 엔티티는 도 1 내지 도 4에 도시된 복수의 네트워크 엔티티들 각각을 의미할 수 있다. 예컨대, 도 6의 네트워크 엔티티는 AMF, SMF, UPF, UDM, NEF, 또는 AS/AF일 수 있다.

도 6을 참고하면, 네트워크 엔티티는 송수신부(610), 제어부(620), 저장부 (630)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부 (2610)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(2610)는 예를 들어, 단말에 시스템 정보를 전송할 수 있으며, 동기 신호 또는 기준 신호를 전송할 수 있다.

제어부(620)는 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(620)는 상기에서 기술한 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다.

저장부(630)는 송수신부(610)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부(620)를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

도 7은 단말이 5G 시스템에 접속하여 데이터 연결을 수립하기 위한 PDU Session Establishment 동작을 나타낸다. 본 발명의 실시 예에 따라, 도 7의 절차를 통해서 SMF는 해당 단말에게 CIoT의 기능 중 하나인 Small Data Rate Control 기능을 적용해야할 지 결정할 수 있다. 또 다른 실시 예로, 도 7의 절차를 통해서 SMF는 UDM 혹은 PCF로부터 해당 단말의 가입 정보나 해당 DNN에 대한 Policy를 수신할 수 있고, 이를 기반으로 Small Data Rate Control 기능을 해당 단말 혹은 해당 DNN에 적용할 지 결정할 수 있다.

단계 1: UE는 PDU session을 수립하기 위하여, SM NAS 메시지인 PDU Session Establishment Request를 구성하여 AMF에 전달한다. 단말은 PDU Session Establishment 메시지에 자신이 사용하고자 하는 DNN(Data Network Name)을 포함하며, 단말은 이 DNN을 CIoT 용 DNN 값으로 설정할 수 있다. DNN 정보는 이 후 단계에서 SMF 혹은 PCF에서 해당 DNN이 단말이 CIoT 서비스를 위해 사용하도록 허가된 DNN인지 판단할 때 사용될 수 있다. 또는 단말은 PDU Session Establishment 메시지에 자신이 현재 이용하는 RAT Type (Radio Access Technology Type)을 포함할 수 있다. 즉, 자신이 접속한 RAT이 NB-IoT인지, WB-EUTRAN인지, NR인지, NR-IoT (IoT용으로 변경 설계된 NR 기술), LTE-M (IoT 단말이 사용하는 RAT type으로, WB-EUTRAN을 이용하더라도 IoT 전용 무선 기술을 사용할 경우 LTE-M으로 구별될 수 있음)인지 나타낼 수 있다. 상기 지시자는 해당 PDU Session에 RAT type에 따라 다른 기능의 적용이 필요하다는 의미를 포함할 수 있다. 즉 NR로 접속한 단말에게는 Small Data Rate Control을 적용하지 않는다고 판단할 수 있다. 마찬가지로 NB-IoT로 접속한 단말에게는 Small Data Rate Control을 적용한다고 판단할 수 있다. 또한 LTE-M으로 접속한 단말에게는 Small Data Rate Control을 적용한다고 판단할 수 있다. 이 정보는 이 후 단계에서 SMF가 단말이 보낸 PDU Session Establishemt 요청 메시지를 수신한 후 사용될 수 있다. 상기 RAT Type은 PDU Session Establishment 메시지에 NAS 정보로 포함될 수 있고, 또는 PDU Session Establishsment 메시지의 PCO에 포함될 수도 있다.

단계 2: AMF는 DNN 값, 또는 단말의 위치 기반으로 SMF를 선택하고, Nsmf_PDUSession_CreateSMContext request 메시지를 선택된 SMF에 전달한다. AMF는 이 메시지에 단말로부터 수신한 PDU Session Establishment Request 메시지를 포함한다. 또한 본 발명의 실시 예에 따라 AMF는 Nsmf_PDUSession_CreateSMContext request에 단말이 현재 접속한 RAT type을 포함할 수 있다. AMF는 기지국으로부터 수신한 정보를 기반으로 단말이 접속한 RAT type을 알 수 있다. 예를 들어, 기지국이 알린 현재 단말이 접속한 Tracking Area Code를 보고, 해당 Tracking Area Code에 해당하는 RAT Type을 파악할 수 있다. AMF는 단말이 CIoT 기능을 이용하는 단말임을 판단한 뒤, RAT Type 정보를 Nsmf_PDUSession_CreateSMContext request 메시지에 포함하여 SMF에게 현재 단말이 접속한 RAT type을 알릴 수 있다. RAT Type (Radio Access Technology Type)은 단말이 접속한 RAT이 NB-IoT인지, WB-EUTRAN인지, NR인지, NR-IoT (IoT용으로 변경 설계된 NR 기술), LTE-M (IoT 단말이 사용하는 RAT type으로, WB-EUTRAN을 이용하더라도 IoT 전용 무선 기술을 사용할 경우 LTE-M으로 구별될 수 있음)인지 나타낼 수 있다.

단계 3: SMF는 단말로부터 수신한 PDU Session Establishment Request 메시지를 수신한다. SMF는 해당 단말에 대한 Session 관련 가입 정보를 획득하기 위해, UDM에 자신이 Serving SMF임을 등록하는 절차와, 해당 단말의 Session 관리를 위한 가입정보를 획득하는 절차를 수행한다. 이를 수신한 UDM은 SMF에 가입 정보를 제공할 수 있다. 이 가입 정보에는 단말이 CIoT 서비스를 이용할 수 있는지에 대한 정보, 단말에 CIoT 관련 기능을 적용해야하는 지에 대한 여부, 예를 들어 Small Data Rate Control을 적용해야하는 지, Serving PLMN Rate Control을 적용해야하는 지에 대한 여부가 포함될 수 있다. 또는 단말이 가입한 DNN에 대해서, CIoT 관련 기능을 적용해야하는 지에 대한 여부, 예를 들어 Small Data Rate Control을 적용해야하는 지, Serving PLMN Rate Control을 적용해야하는 지에 대한 여부가 포함될 수 있다.

본 발명의 세부 실시 예에 따라, SMF는 단말로부터 수신한 PDU Session Establishment Request 메시지에 또는 해당 메시지의 PCO에 단말이 접속한 RAT type이 포함되어 있었다면, 이 RAT type을 단말 Context에 저장하거나, 단말의 RAT type에 따라 적용되어야할 CIoT 기능을 판단할 수 있다.

또는 SMF는 AMF로부터 수신한 단계 2의 메시지에 단말이 접속한 RAT type이 포함되어 있었다면, 이 RAT type을 단말의 Context에 저장하거나, 단말의 RAT type에 따라 적용되어야할 CIoT 기능을 판단할 수 있다.

SMF는 RAT type에 따라 단말에게 Small Data Rate Control 기능을 적용할 지 결정할 수 있다. 이 때 SMF는 UDM으로부터 수신한 가입정보를 보고, 해당 가입 정보에 CIoT 관련 기능, 예를 들어 Small Data Rate Control 적용 여부를 나타내는 지시자가 있다면 이를 함께 참고할 수 있다. 예를 들어, 단말이 NB-IoT RAT으로 접속하였다면, Small Data Rate Control 기능을 적용하도록 판단할 수 있다. 또 다른 예로, 단말이 WB-ETURAN RAT으로 접속하였다면, 단말이 보낸 DNN에 따라 DNN이 CIoT 용 DNN인지 확인한 후, CIoT 서비스를 위한 DNN이라면 Small Data Rate Control 기능을 적용하도록 결정할 수 있다. 또 다른 예로 단말이 WB-ETURAN RAT으로 접속하였다면, UDM으로부터 수신한 단말의 가입 정보에 포함된 Small Data Rate Control 기능을 적용하는 지 여부를 보고, Small Data Rate Control 기능을 적용하도록 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 단말이 NR RAT으로 접속하였다면, 단말에게 Small Data Rate Control 기능을 적용하지 않도록 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 단말이 NR RAT으로 접속하였고, 단말의 가입 정보에 포함된 Small Data Rate Control 기능 적용 여부를 보고, 또는 단말이 요청한 DNN이 CIoT를 위한 DNN임을 판단한 SMF는 NR RAT으로 접속한 단말에게도 Small Data Rate Control을 적용하도록 결정 할 수 있다. 또 다른 예로 단말이 NR-IoT RAT으로 접속하였다면, 단말에게 Small Data Rate Control 기능을 적용하도록 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 단말이 LTE-M RAT으로 접속하였다면, 단말에게 Small Data Rate Control 기능을 적용하도록 결정할 수 있다.

단계 4: SMF는 단말로부터 수신한 PDU Session Establishment Request 메시지를 보고, 해당 DNN에 대해서 PCF와 SM Policy Association 수립 절차를 수행한다. 이 때 SMF는 단말이 요청한 DNN를 PCF에게 전달할 수 있다. 이 정보룰 수신한 PCF는, 해당 DNN이 CIoT 서비스를 위한 DNN이라는 것을 판단한 후 SMF에게 전달할 Session 관련 Policy에 CIoT 관련 기능의 적용 여부, 예를 들어 Small Data Rate Control의 적용 여부를 포함하여 구성할 수 있다.

단계 5: SMF는 단말에게 제공할 PCO 를 구성할 수 있다. PCO란 Protocol Configuration Options의 약자로, 해당 PDU Session을 사용하기 위하여 필요한 추가 설정 정보가 담겨있는 Container 이며, 단말과 SMF 사이에서 교환하는 정보이다. SMF는 PCO에 상기 단계 3 혹은 단계 4에서 제안한 실시 예에 따라, 단말에게 Small Data Rate Control 적용 여부를 결정한 뒤, Small Data Rate Control을 위한 값을 PCO에 설정할 수 있다. Small Data Rate Control을 위한 값은 SMF에 설정된 값이거나, SMF가 UDM으로부터 획득한 값이거나, 또는 SMF가 PCF로부터 획득한 값일 수 있다. SMF에 Pre-configuration 된 정보는 OAM 시스템을 통해서 SMF에 설정되었거나, 이동통신사업자의 망 관리 측면에서 SMF에 미리 설정된 정보를 의미한다.

PCO는 PDU Session Establishment Accept라는 Session Management NAS 메시지에 포함되어 AMF를 통해 NAS 메시지로 단말에게 전달된다.

단계 5: SMF는 UPF를 선택하고 N4 세션을 수립한다.

단계 6: SMF는 단말에게 전달하는 PDU Session Establish Accept메시지와 기지국에게 전달하는 N2 메시지를 Namf_Communication_N1N2messageTransfer 메시지에 포함하여 AMF에게 보낸다. N2 메시지에는 PDU Session ID, QoS Profile, QoS Flow ID, UPF와 기지국의 N3 Tunnel 연결을 위한 UPF 측의 Tunnel 정보, 등이 포함된다.

AMF는 Namf_Communication_N1N2messageTransfer에 대한 ACK을 SMF에 전달한다.

단계 7: AMF는 SMF로부터 수신한 메시지를 기지국에게 전달한다. 이 메시지에는 SMF로부터 수신한 N2 SM 메시지가 포함되고, SMF 로부터 수신한 N1 SM NAS 메시지가 포함된다.

단계 8: 기지국은 단계 7의 메시지를 수신하고, N2 SM 메시지에 들어있는 QoS 정보에 따라 단말과 Data Radio Bearer 수립을 위한 RRC 시그널링 절차를 수행한다. 또한 기지국은 수신한 NAS 메시지를 단말에게 전달한다.

SMF가 보낸 PDU Session Establishment Accept 메시지를 수신한 단말은 PDU 세션 수립 절차를 완료한다. 단말은 PDU Session Establishment Accept 메시지에 포함된 PCO 정보를 확인하고, PCO에 포함된 Small Data Rate Control 적용 여부 및 Small Data Rate Control을 적용하기 위한 값을 확인한다. 단말은 해당 PDU Session을 이용할 때 상기와 같이 설정된 Small Data Rate Control을 적용한다.

단계 9: 기지국은 단계 7에 대한 응답을 보낸다. 이 메시지에는 N2 SM 메시지가 포함되며, 여기에는 PDU session ID, UPF와의 N3 tunnel 연결을 위한 기지국 측의 터널 정보가 포함된다. 또한 수립된 QoS Flow 등의 정보도 포함될 수 있다.

단계 10: 단계 9의 메시지를 수신한 AMF는 SMF에 단계 9의 메시지에 담긴 N2 SM 메시지를 SMF에 전달한다.

단계 11: SMF는 단계 10에서 수신한 N2 SM 메시지를 보고, UPF와 N4 Session Modification 절차를 수행한다. 이 때 SMF는 기지국으로부터 수신한 기지국 측의 N3 tunnel 정보를 UPF에 전달하고, 이에 대한 packet Forwarding rule도 전달한다. 이 단계를 통해 UPF와 기지국은 데이터 송/수신을 위한 Tunnel 연결이 수립되었다고 볼 수 있다.

단계 12: SMF는 AMF에 단계 10에 대한 응답을 보낸다.

이제 단말은 수립된 PDU Session을 통해 데이터 송수신을 할 수 있다.

도 8은 PDU session Modification 절차를 통해서 단말에게 Small Data Rate Control 적용 여부 및 Small Data Rate Control 값을 업데이트하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 8의 절차를 통해서 SMF는 업데이트 된 Small Data Rate Control 적용 여부 및 Small Data Rate Control 값을 PCO 정보에 설정하여 단말에게 전달하게 된다.

PDU Session Modification 절차는 다음과 같은 조건에서 수행될 수 있다.

- 단말의 접속 RAT 변경: 단말이 접속한 RAT이 변경되었음을 판단한 AMF는 SMF에게 RAT type 변경에 대한 알림을 할 수 있다. 이에 따라 단말의 RAT type 변경을 판단한 SMF는 단말의 현재 RAT에 맞는 CIoT 기능을 적용하도록 판단할 수 있다. 예를 들어, Small Data Rate Control을 적용하던 단말이 NB-IoT에서 NR RAT으로 전환하였다면, Small Data Rate Control을 적용하지 않도록 결정할 수 있다. 또 다른 예로, NR RAT나 WB-EUTRAN을 사용하던 단말이 NR-IoT로 전환하였거나, 또는 LTE-M이라는 RAT Type으로 전환하였다면, Small Data Rate Control을 적용하도록 결정할 수 있다. SMF는 해당 단말에게 연속적인 PDU Session을 제공하기 위하여 PDU Session Modification 절차를 Trigger할 수 있다. 이 때 SMF는 더 이상 Small Data Rate Control을 적용하지 않기 위해 단말에게 보내는 PCO에 Small Data Rate Control 관련 정보를 해제할 수 있다. 즉 Small Data Rate Control 관련 정보를 포함하지 않거나, 혹은 Null 또는 0 값을 입력하여 Small Data Rate Control을 적용할 필요가 없다는 것을 알릴 수 있다. 또 다른 예로, NR RAT에서 PDU Session을 이용하던 단말이 NB-IoT RAT 또는 LTE-M RAT으로 전환하였다면, 해당 PDU Session에 대해서 Small Data Rate Control을 적용하도록 결정할 수 있다. SMF는 해당 단말에게 연속적인 PDU Session을 제공하기 위하여 PDU Session Modification 절차를 Trigger할 수 있다. 이 때 SMF는 Small Data Rate Control을 적용하기 위해 단말에게 보내는 PCO에 Small Data Rate Control 관련 정보를 포함할 수 있다.

단계 1을 통해 UE는 자신이 접속한 RAT type이 변경되었기 때문에 이에 따라 PDU session을 변경하기 위하여, SM NAS 메시지인 PDU Session Modification Request를 구성할 수 있다. 단말은 이를 AMF에 전달한다. 단말은 PDU Session Modification 메시지에 자신이 접속한 RAT type을 포함할 수 있다. 또는 단말은 PDU Session Modification 메시지에 PCO 정보를 포함할 수 있는데, 이 PCO에 자신이 접속한 RAT type을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 NB-IoT, WB-EUTRAN, NR, NR-IoT, LTE-M (IoT 단말이 사용하는 RAT type으로, WB-EUTRAN을 이용하더라도 IoT 전용 무선 기술을 사용할 경우 LTE-M으로 구별될 수 있음) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이는 후에 SMF에서 단말의 RAT type에 따라 적용한 CIoT 기능을 결정할 때 사용될 수 있다. 단계 1은 단말이 trigger했을 때 발생하며, 단말의 RAT type 변경에 따라 단말이 단계 1을 수행하지 않을 수도 있다.

단계 2: AMF는 단계 1의 메시지를 수신했다면, Nsmf_PDUSession_CreateSMContext request 메시지를 SMF에 전달한다. AMF는 이 메시지에 단말로부터 수신한 PDU Session Modification Request 메시지를 포함한다. AMF는 단말이 접속한 RAT type을 기지국이 보낸 RAT type을 확인하여 판단할 수 있다. AMF는 단말이 접속한 RAT type을 Nsmf_PDUSession_CreateSMContext request 메시지에 포함하여 전달할 수 있다.

SMF는 AMF 로부터 수신한 RAT Type 혹은 단말로부터 수신한 PDU Session Modification Request 메시지에 담긴 RAT type 혹은 PCO에 담긴 RAT type을 보고, 해당 단말에 대해서 CIoT 관련 기능, 예를 들어 Small Data Rate Control 기능을 적용할지 판단할 수 있다.

또 다른 예로, AMF는 단말이 접속하는 RAT type이 변경되었다면, Nsmf_PDUSession_CreateSMContext request 메시지를 구성하여 SMF에 전달할 수 있다. AMF는 단말이 접속한 RAT type을 기지국이 보낸 Tracking Area Code를 보고 그에 대한 RAT type을 확인하여 판단할 수 있다. AMF는 단말이 접속한 RAT type을 Nsmf_PDUSession_CreateSMContext request 메시지에 포함하여 전달할 수 있다.

또 다른 예로, AMF는 단말이 접속하는 RAT type이 변경되었다면, SMF에게 RAT type 변경에 대한 Event Notification을 보낼 수 있다. 이를 수신한 SMF는 단말의 RAT type이 변경되었다는 것을 알게 되고, 이에 따라 해당 RAT type에 적용할 CIoT 관련 기능, 예를 들어 Small Data Rate Control 기능을 적용할지 말지를 판단할 수 있다. Small Data Rate Control 기능 적용에 대한 변경을 결정하였다면, SMF는 단계 5를 수행할 수 있다. 이는 단계 1이 수행되지 않는 경우에도 동작할 수 있다.

단계 3은 PCF가 업데이트된 Policy 정보를 SMF에게 알려주기 위하여 수행하는 동작이다.

단계 4: SMF는 UDM을 으로부터 가입정보 변경을 업데이트 받거나, 단말의 현재 RAT type 정보를 UDM에 업데이트하고, 그에 대한 가입 정보를 업데이트 받을 수 있다.

단계 5: 단말의 변경된 RAT type을 판단한 SMF는, 변경된 RAT type에 따라 CIoT 관련 기능, 예를 들어 Small Data Rate Control을 적용할지 결정할 수 있다.

이 때 SMF는 UDM으로부터 수신한 가입정보를 보고, 해당 가입 정보에 CIoT 관련 기능, 예를 들어 Small Data Rate Control 적용 여부를 나타내는 지시자가 있다면 이를 함께 참고할 수 있다. 예를 들어, 단말이 NB-IoT RAT으로 접속하였다면, Small Data Rate Control 기능을 적용하도록 판단할 수 있다. 또 다른 예로, 단말이 WB-ETURAN RAT으로 접속하였다면, 단말이 사용하는 DNN에 따라 DNN이 CIoT 용 DNN인지 확인한 후, CIoT 서비스를 위한 DNN이라면 Small Data Rate Control 기능을 적용하도록 결정할 수 있다. 또 다른 예로 단말이 WB-ETURAN RAT으로 접속하였다면, UDM으로부터 수신한 단말의 가입 정보에 포함된 Small Data Rate Control 기능을 적용하는 지 여부를 보고, Small Data Rate Control 기능을 적용하도록 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 단말이 NR RAT으로 접속하였다면, 단말에게 Small Data Rate Control 기능을 적용하지 않도록 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 단말이 NR RAT으로 접속하였고, 단말의 가입 정보에 포함된 Small Data Rate Control 기능 적용 여부를 보고, 또는 단말이 요청한 DNN이 CIoT를 위한 DNN임을 판단한 SMF는 NR RAT으로 접속한 단말에게도 Small Data Rate Control을 적용하도록 결정 할 수 있다. 또 다른 예로 단말이 NR-IoT RAT으로 접속하였다면, 단말에게 Small Data Rate Control 기능을 적용하도록 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 단말이 LTE-M이라는 RAT Type으로 접속하였다면, 단말에게 Small Data Rate Control 기능을 적용하도록 결정할 수 있다.

이를 결정한 SMF는 Small Data Rate Control을 적용할지에 대한 여부 또는 Small Data Rate Control 적용을 위한 값을 PCO에 설정하여 단말에게 전달할 수 있고, 이 때 PDU Session Modification Command라는 SM NAS 메시지를 사용할 수 있다. 이 메시지는 단계 5를 통하여 AMF에게 전달되고, AMF는 이를 단계 6,7을 통하여 단말에게 전달한다.

단계 7: 기지국은 단계 6의 메시지를 수신하고, N2 SM 메시지에 들어있는 QoS 정보에 따라 단말과 Data Radio Bearer 수립을 위한 RRC 시그널링 절차를 수행한다. 또한 기지국은 수신한 NAS 메시지를 단말에게 전달한다. 단말은 SMF로부터 수신한 N1 SM NAS 메시지를 확인하고, 그 메시지에 포함되어 있는 PCO를 확인한다. 단말은 PCO에 포함된 Small Data Rate Control 정보를 보고, Small Data Rate Control을 적용할지 판단할 수 있다. 단말은 PCO에 Small Data Rate Control 정보가 포함되어 있지 않다면, Small Data Rate Control을 적용하지 않도록 판단할 수 있다. 또는 단말은 PCO에 Small Data Rate Control 적용 값이 Null 혹은 0으로 설정되어 있다면, Small Data Rate Control을 적용하지 않도록 판단할 수 있다. 단말은 PDU Session Modification 절차의 완료를 의미하는 PDU Session Modification Complete 메시지를 N1 SM NAS 메시지로 구성하여 SMF에게 보낼 수 있다.

단계 8: 기지국은 단계 7에 대한 응답을 보낸다. 이 메시지에는 N2 SM 메시지가 포함되며, 단말이 PDU Session Modification Complete 메시지를 N1 SM NAS 메시지로 구성하여 보냈다면, N1 SM NAS 메시지도 포함될 수 있다.

단계 9: 단계 8의 메시지를 수신한 AMF는 SMF에 단계 8의 메시지에 담긴 N2 SM 메시지와 N1 SM NAS 메시지를 SMF에 전달한다.

단계 10: SMF는 단계 9에서 수신한 N2 SM 메시지를 보고, UPF와 N4 Session Modification 절차를 수행한다. 이 때 SMF는 기지국으로부터 수신한 기지국 측의 N3 tunnel 정보를 UPF에 전달하고, 이에 대한 packet Forwarding rule도 전달한다. 단계 11에 따라 SMF는 AMF에 단계9에 대한 응답을 보낸다.

Claims (1)

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

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