KR20190137005A

KR20190137005A - 트래픽 스티어링 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20190137005A
Application number: KR1020190064053A
Authority: KR
Inventors: 전선미; 최영일
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2019-12-10

Abstract

네트워크 시스템의 제어 평면 개체는 사용자 평면 개체로부터 단말로의 하향링크 데이터 수신을 알리는 메시지를 수신하면, 상기 하향링크 데이터와 연관된 PDU 세션 및 액세스 네트워크를 검색하고, 상기 액세스 네트워크에서 상기 단말이 유휴 상태이면, 상기 단말이 등록된 다른 네트워크에서 상기 단말의 액세스 상태를 확인한다. 그런 후에, 상기 단말이 등록된 다른 네트워크에서 상기 단말이 연결 상태이면, 상기 사용자 평면 개체로 상기 단말이 등록된 다른 네트워크로 트래픽 스티어링을 지시한다.

Description

트래픽 스티어링 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRAFFIC STEERING}

본 발명은 트래픽 스티어링 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 이종 무선 액세스 기술들이 혼재된 다중 액세스 네트워크(Multiple Access Network)를 지원하는 시스템에서 단말이 동시에 여러 개의 액세스 네트워크를 액세스할 수 있는 멀티 모드일 때, 단말의 액세스 상태에 따라 단말에게 하향링크 트래픽을 전달하는 트래픽 스티어링 방법 및 장치에 관한 것이다.

5세대 네트워크 구조는 RAT(Radio Access Technology) 종류에 상관없이 공통 코어 네트워크를 제공하며, 서로 다른 RAT로 액세스할 수 있는 액세스 네트워크(Access Network)를 분리하고, 서로 다른 액세스 네트워크간의 PDU(Protocol Data Unit) 세션과 트래픽을 이동할 수 있는 기술을 필요로 한다. 일 예로, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 액세스 네트워크와 Wi-Fi로 대표되는 비(non)-3GPP 액세스 네트워크에 하나의 단말이 동시에 등록되어 트래픽 서비스를 받을 수 있다.

단말이 서로 다른 액세스 네트워크에 동시에 액세스하여 트래픽을 송수신하고자 할 때, 트래픽 속성에 맞는 액세스 네트워크를 선택하여 트래픽을 이동 전달할 수 있도록 지원하기 위한 기술들이 요구되고 있다. 트래픽 이동 기술은 단말이 더 효율적인 데이터 전송 서비스를 제공 받을 수 있도록 지원할 수 있고 전송 용량의 증가를 지원할 수 있다. 또한 단말이 임의로 현재 서비스를 받고 있는 액세스 네트워크를 바꾸어 사용자의 편의성을 도모할 수 있게 한다.

5세대 네트워크에서 이종의 액세스 네트워크간의 트래픽 이동 기술은 그 속성에 따라 트래픽 스티어링(Traffic Steering), 트래픽 스위칭(Traffic Switching), 트래픽 스플리팅(Traffic Splitting) 등으로 분류된다. 트래픽 스티어링은 새로이 트래픽 서비스 개시를 시작할 때, 해당 트래픽이 동적으로 액세스 네트워크를 선택하여 개시하는 것이다. 트래픽 스위칭은 현재 서비스가 되고 있는 트래픽의 서비스 영속성을 보장하며 액세스 네트워크를 전환하여 이동하는 것이다. 트래픽 스플리팅은 현재 서비스가 되고 있는 트래픽을 서비스 영속성을 보장하며 단일 액세스 네트워크에서 다중 액세스 네트워크로 확장시켜 다중 경로로 트래픽을 전송하는 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템에서 단말이 접속 상태가 유휴(Idle) 상태일 때, 네트워크에 도착한 하향링크 데이터를 단말에게 전달하기 위해서, 네트워크는 페이징을 수행하여 단말의 위치를 찾고, 서비스 요구를 트리거하여 단말이 네트워크에 연결(Connected) 상태가 되게 한다. 그 후, 네트워크는 하향링크 데이터를 단말에게 전달할 수 있다.

5세대 네트워크 시스템에서 단말로 전송할 하향링크 데이터가 어느 하나의 액세스 네트워크 상의 PDU 세션의 전달 경로를 가질 때, 해당 액세스 네트워크 상의 단말이 유휴 상태가 되는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 페이징을 수행하지 않고 연결 상태의 다른 액세스 네트워크를 이용하여 하향링크 데이터를 효율적으로 전송할 수 있다면 페이징 또는 서비스 요구 수행에 요구되는 불필요한 시간, 시그널링 오버헤드 및 비용을 줄일 수 있으므로, 단말에게 효율적인 데이터 전송 서비스를 가능하게 한다.

본 발명이 해결하려는 과제는 여러 개의 액세스 네트워크에 액세스 가능한 단말이 어느 하나의 액세스에서 유휴 상태인 경우에 효율적인 데이터 전송 서비스를 지원할 수 있는 트래픽 스티어링 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 네트워크 시스템의 제어 평면 개체에서 트래픽을 스티어링하기 위한 방법이 제공된다. 트래픽 스티어링 방법은 사용자 평면 개체로부터 단말로의 하향링크 데이터 수신을 알리는 메시지를 수신하는 단계, 상기 하향링크 데이터와 연관된 PDU 세션 및 액세스 네트워크를 검색하는 단계, 상기 액세스 네트워크에서 상기 단말이 유휴 상태이면, 상기 단말이 등록된 다른 네트워크에서 상기 단말의 액세스 상태를 확인하는 단계, 그리고 상기 단말이 등록된 다른 네트워크에서 상기 단말이 연결 상태이면, 상기 사용자 평면 개체로 상기 단말이 등록된 다른 네트워크로 트래픽 스티어링을 지시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 사용자 평면 기능이 코어 네트워크로부터 수신한 하향링크 데이터가 어느 하나의 액세스 네트워크 상의 PDU 세션의 전달 경로를 가지고, 이 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크에서 유휴 상태인 경우, 단말이 연결 상태에 있는 다른 액세스 네트워크에서의 PDU 세션을 통해 하향링크 데이터를 단말에게 전송할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 페이징 또는 서비스 요구를 수행할 필요 없이 연결 상태에 있는 다른 액세스 네트워크에서의 PDU 세션을 통해 하향링크 데이터를 단말로 전송할 수 있으므로, 페이징 또는 서비스 요구 수행에 따른 시그널링 오버헤드, 불필요한 시간 및 비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 네트워크 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 시스템에서 다중 액세스를 수용하는 PDU 세션 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 평면 개체에서 트래픽 스티어링을 위한 동작을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 평면 개체, UPF 및 기지국간 트래픽 스티어링을 위한 제어 메시지의 송수신 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 사용자 평면 연결의 활성화 절차를 세부적으로 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 각각 AMF와 SMF간 송수신되는 제어 메시지에 포함되는 파라미터를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 트래픽 스티어링 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 사용자 단말(User Equipment)은 이동국(mobile station, MS), 이동 단말(mobile terminal, MT), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장치(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한 기지국(base station)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 트래픽 스티어링 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 네트워크 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, 5세대 네트워크 시스템은 다양한 구성요소들[즉, 네트워크 기능(NF, network function)]을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, 액세스 및 이동성 관리 기능(AMF: Access and Mobility Management Function)(10), 세션 관리 기능(SMF: Session Management Function)(20), 데이터 네트워크(DN: Data network)(30), 사용자 평면 기능(UPF: User Plane Function)(40), 액세스 네트워크(50, 60), 사용자 단말(UE: User Equipment)(70)를 도시한다.

AMF(10)는 UE(70)의 액세스 및 이동성 관리를 위한 기능을 제공하며, 하나의 UE당 기본적으로 하나의 AMF(10)에 연결될 수 있다. AMF(10)의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 AMF(10)의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.

DN(30)은 예를 들어, 운영자 서비스, 인터넷 접속 또는 서드파티(3rd party) 서비스 등을 의미한다. DN(30)은 UPF(40)로 하향링크 프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit)을 전송하거나, UE(70)로부터 전송된 상향링크 PDU를 UPF(40)로부터 수신한다.

SMF(20)는 PDU 세션 관리 기능을 제공하며, UE(10)가 다수 개의 PDU 세션을 가지는 경우 각 PDU 세션 별로 서로 다른 SMF(20)에 의해 관리될 수 있다. SMF(20)의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 SMF(20)의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.

UPF(40)는 DN(30)으로부터 수신한 하향링크 PDU를 액세스 네트워크(50, 60)를 경유하여 UE(70)에게 전달하며, 액세스 네트워크(50, 60)를 경유하여 UE(70)로부터 수신한 상향링크 PDU를 DN(30)으로 전달한다.

UE(70)는 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한 UE(70)는 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.

5세대 네트워크 시스템은 가상화 등을 고려하여 논리적인 기능 단위로 설계되었으며, 제어 평면(CP: Control Plane)과 사용자 평면(UP: User Plane)을 기능별로 구분하고, AN(Access Network)과 CN(Core Network)의 의존성을 최소화 하는 원칙 등을 가지고 설계되었다. AMF(10)와 SMF(20)는 기존의 MME(Mobility Management Entity)의 기능을 수행하고, CM(Connection Management), RM(Registration Management) 및 MM(Mobility Management) 등의 기능과 SM(Session Management) 기능으로 크게 모듈화가 되었고 종래의 S-GW와 P-GW는 하나의 UPF(40)로 일원화되었다고 볼 수 있다.

UE(70)와 AMF(10) 사이의 N1 인터페이스는 기존 LTE 시스템의 NAS(Non Access Stratum) 인터페이스라고 볼 수 있고, UPF(40)와 SMF(20) 사이의 N4 인터페이스는 UP 기능과 CP 기능 사이의 인터페이스로, 기존 LTE 시스템의 S11 및 S5의 GTP(GPRS Tunneling Protocol)-C 인터페이스에 대응한다고 할 수 있다. 액세스 네트워크(50)와 AMF(10) 사이의 N2 인터페이스는 LTE 시스템의 S1AP, 액세스 네트워크(50)와 UPF(40) 사이의 N3 인터페이스는 S1-U에 해당한다고 볼 수 있다.

5세대 네트워크 시스템에서는 와이파이(Wi-Fi) 등과 같이 신뢰할 수 없는 비-3GPP 액세스 네트워크(60)를 3GPP 액세스 네트워크(50)와 동일한 인터페이스로 코어 네트워크와 연결을 지원한다.

이와 같이, 5세대 네트워크 시스템에서는 다중 액세스 네트워크(Multiple Access Network)를 지원하며, UE(70)는 여러 개의 액세스 네트워크(50, 60)에 동시에 액세스하여 서비스를 받을 수 있다. 이하, 설명의 편의상 액세스 네트워크(50)를 3GPP 액세스 네트워크(50)라 하고, 액세스 네트워크(60)를 비-3GPP 액세스 네트워크(50)라 한다.

AMF(10)는 하나의 UE(70)에 접속된 다중 액세스에 대한 액세스별 상태 관리를 수행한다. 일 예로, 하나의 UE(70)가 3GPP 액세스 네트워크(50)를 통해 액세스하고 동시에 비-3GPP 액세스 네트워크(60)를 통해 액세스할 수 있으며, AMF(10)는 UE(70)에 대해 액세스 네트워크(50, 60)별로 독립된 액세스 상태를 관리한다.

하향링크 데이터가 DN(30)에서부터 UPF(40)에 도착하였을 때, 하향링크 데이터가 전달되어야 할 액세스 네트워크에서의 UE(70)의 액세스 상태가 유휴 상태일 때, DN(30)에서 요구하여, UE(70)가 연결 상태인 다른 액세스 네트워크가 있는지 검색한다. 그리고 UE(70)가 연결 상태인 다른 액세스 네트워크가 존재하면, 해당 액세스로 변경하고, 이를 통해 하향링크 데이터가 UE(70)로 전송되도록 한다. 액세스를 변경하는 것은 액세스 네트워크의 전환을 의미하거나 RAT의 전환을 의미할 수 있다. 아래에서는 액세스 네트워크의 전환을 일 예로 설명한다.

UE(70)는 사전에 설정된 액세스와 다른 액세스로 전송된 하향링크 데이터를 수신하면, 하향링크 데이터의 액세스 경로 규칙을 변경된 액세스로 업데이트한다.

하향링크 데이터의 액세스를 변경하기 위하여 제어 평면 개체(Control Plane Entity, CPE)에 해당하는 AMF(10)와 SMF(20), 데이터 전송 게이트웨이인 UPF(40), 그리고 액세스 네트워크(50, 60)를 관리하는 기지국간의 제어 메시지의 교환이 필요하다. 이들간의 제어 메시지의 교환에 대해서는 후술하기로 한다.

도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 시스템에서 다중 액세스를 수용하는 PDU 세션 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, SMF(20)는 다중 액세스를 하나의 PDU 세션으로 묶어 관리할 수 있다. 이 경우, 하나의 PDU 세션 내에서 트래픽을 어느 하나의 액세스[예를 들면, 3GPP 액세스 네트워크(50))에서 다른 액세스[예를 들면, 비-3GPP 액세스 네트워크(60))로 우회시킬 수 있다. 예를 들어, UE(70)가 어느 하나의 액세스에서 유휴 상태인 경우에 해당 액세스와 연관된 UE(70)로의 하향링크 트래픽은 하나의 PDU 세션 내에서 다른 액세스로 변경하여 UE(70)로 전송될 수 있다.

이와 달리, 도 3을 참고하면, SMF(20)는 각각의 액세스마다 독립된 PDU 세션을 관리할 수 있다. 이 경우, 하나의 PDU 세션에서 다른 PDU 세션으로 트래픽을 우회시키는 것으로 액세스를 바꿀 수 있다. 예를 들어, 3GPP 액세스 네트워크(50)에 대한 트래픽을 PDU 세션 1로 관리하고 비-3GPP 액세스 네트워크(60)에 대한 트래픽을 PDU 세션 2로 관리할 때, UPF(40)에 도착한 하향링크 트래픽들은 각각의 액세스에서 UE(70)의 접속 상태에 따라 PDU 세션 1에서 PDU 세션 2 또는 PDU 세션 2에서 PDU 세션 1로 변경될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 평면 개체에서 트래픽 스티어링을 위한 동작을 설명하는 순서도로서, UE(70)는 3GPP 액세스 네트워크(50)와 비-3GPP 액세스 네트워크(60)에 동시에 등록되어 있는 것으로 가정한다.

도 4를 참고하면, UPF(40)는 하향링크 수신하면, 제어 평면 개체(Control Plane Entity, CPE)로 하향링크 데이터 알림을 전송한다. 여기서, CPE는 도 1에 도시된 AMF(10)와 SMF(20)를 통합해서 나타낸다.

CPE는 UPF(40)로부터 하향링크 데이터 알림을 수신하면(S410), 하향링크 데이터와 연관된 PDU 세션을 찾고, 그 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크를 찾는다(S420). 이 액세스 네트워크를 설명의 편의상 3GPP 액세스 네트워크(50)라고 가정하고 설명하지만, 비-3GPP 액세스 네트워크(60)일 수도 있다.

CPE는 3GPP 액세스 네트워크(50)에서의 UE(70)의 액세스 상태를 확인한다(S430). UE(70)의 액세스 상태가 연결 상태(CM_CONNECTED)이면 UPF(40)로 UE(70)가 3GPP 액세스 네트워크(50)에 연결 상태(CM_CONNECTED)임을 알리는 메시지를 전송한다(S440). 그러면, UPF(40)는 3GPP 액세스 네트워크(50)를 통해 하향링크 데이터를 UE(70)에게 전송한다.

한편, CPE는 UE(70)가 3GPP 액세스 네트워크(50)에서 유휴 상태(CM_IDLE)이면, 3GPP 액세스 네트워크(50)를 통해 UE(70)의 위치를 찾을 수 없다. 따라서 CPE는 UE(70)가 동시에 등록되어 있는 다른 액세스 네트워크를 검색한다(S450). 다른 액세스 네트워크를 설명의 편의상 비-3GPP 액세스 네트워크(60)라 가정한다.

CPE는 UE(70)가 비-3GPP 액세스 네트워크(60)에 등록되어 있으면, 비-3GPP 액세스 네트워크(60)에서의 UE(70)의 액세스 상태를 확인한다(S460).

CPE는 비-3GPP 액세스 네트워크(60)에서 UE(70)가 연결 상태(CM_CONNECTED)이면, UPF(40)로 비-3GPP 액세스 네트워크(60)로 트래픽 스티어링을 지시하는 메시지를 전송한다(S470).

UPF(40)는 CPE로부터 비-3GPP 액세스 네트워크(60)로 트래픽 스티어링을 지시하는 메시지를 수신하면, 하향링크 데이터를 비-3GPP 액세스 네트워크(60)를 통해 UE(70)에게 전송한다.

그러나 CPE는 비-3GPP 액세스 네트워크(60)에서 UE(70)가 유휴 상태(CM_IDLE)이면, 3GPP 액세스 네트워크(50)에서 UE(70)의 위치를 찾기 위한 페이징을 수행한다(S480).

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 평면 개체, UPF 및 기지국간 트래픽 스티어링을 위한 제어 메시지의 송수신 과정을 나타낸 도면이다.

도 5를 참고하면, 하향링크 데이터가 UPF(40)에 도착하면(S502), CPE와 UPF(40)가 서로 제어 메시지를 교환하여, 하향링크 데이터와 연관된 PDU 세션을 찾고, UE(70)에게 하향링크 데이터를 전송할 수 있는 전달 경로가 재활성화 될 때까지 하향링크 데이터의 버퍼링 수행 여부와 버퍼링 방법을 결정하고 수행한다.

구체적으로, UPF(40)는 하향링크 데이터를 수신하면(S502), 하향링크 데이터에 대한 QoS 플로우의 식별 정보(QFI: QoS Flow ID) 및 N4 세션 식별자를 포함한 하향링크 데이터 알림 메시지를 SMF(20)에게 전송한다(S504). N4 세션 식별자는 하향링크 데이터에 대한 PDU 세션을 찾기 위해 사용되고, QFI는 하향링크 데이터를 PDU 세션 내부의 QoS 플로우에 맵핑하기 위해 사용된다.

SMF(20)는 하향링크 데이터 알림 메시지를 수신하면, 하향링크 데이터 알림 메시지에 대한 확인 메시지를 UPF(40)로 전송한다(S506).

UPF(40)는 SMF(20)로부터 확인 메시지를 수신하고, SMF(20)의 지시에 따라 하향링크 데이터를 SMF(20)로 전송할 수 있다(S508). 이 단계(S508)는 선택적으로 이루어지며, 생략될 수 있다. 즉, UP의 활성화가 완료될 때까지 하향링크 데이터를 버퍼링하기 위해 UPF(40)는 하향링크 데이터를 SMF(20)로 전송할 수 있다.

SMF(20)는 N4 세션 식별자를 이용하여 하향링크 데이터와 연관된 PDU 세션(이하, 제1 PDU 세션이라 함)을 찾는다. SMF(20)는 제1 PDU 세션을 찾게 되면 AMF(10)에게 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크에서 UE(70)의 액세스 상태를 물어보기 위해 액세스 상태 요청 메시지를 AMF(10)로 전송한다(S510). 이때 액세스 상태 요청 메시지에는 제1 PDU 세션의 식별자가 포함될 수 있다. SMF(20)는 기본 설정 또는 정책에 따라 하향링크 데이터를 전송할 액세스 네트워크를 변경할 수 있다면, 액세스 네트워크에서 UE(70)가 유휴 상태(CM_IDLE)일 때, 제1 PDU 세션의 데이터들이 전송될 액세스 네트워크가 변경될 수 있음을 알리는 액세스 스티어링 지시자를 더 포함하여 액세스 상태 요청 메시지를 AMF(10)에게 전송할 수 있다. SMF(20)는 기본 설정 또는 정책에 따라 하향링크 데이터를 전송할 액세스 네트워크를 변경할 수 없다면, 액세스 스티어링 지시자를 포함하지 않고 액세스 상태 요청 메시지를 AMF(10)에게 전송할 수 있다. 액세스 스티어링 지시자는 제1 PDU 세션이 연관된 액세스 네트워크(예를 들면, 3GPP 액세스 네트워크)에서 UE(70)가 유휴 상태일 때, 연결 상태인 다른 액세스 네트워크(예를 들면, 비-3GPP 액세스 네트워크)로 트래픽의 전달 경로를 변경하여 전송이 가능함을 알릴 수 있는 지시자이다. SMF(20)는 액세스 상태 요청 메시지에 제1 PDU 세션의 액세스 네트워크의 종류 또는 RAT의 종류를 더 포함할 수 있다.

일 예로, PDU 세션의 관리 구조가 도 2에 도시한 바와 같은 구조인 경우, 하나의 PDU 세션으로 여러 개의 액세스에 대한 전달 경로가 관리된다. 이때 SMF(20)에서 액세스 네트워크의 종류 또는 RAT의 종류를 액세스 상태 요청 메시지에 포함해서 AMF(10)에 보내면, AMF(10)에서 액세스 네트워크를 구분하여 UE(70)의 액세스 상태를 확인할 수 있다.

한편, PDU 세션의 관리 구조가 도 3에 도시한 바와 같이 액세스마다 분리된 PDU 세션 구조라면, 액세스마다 별개의 PDU 세션들이 존재한다. 따라서 SMF(20)에서 액세스 네트워크의 종류 또는 RAT의 종류를 액세스 상태 요청 메시지를 통해 AMF(10)에게 알려주지 않아도 AMF(10)는 액세스 네트워크를 구분할 수 있고, 액세스 네트워크마다 UE(70)의 액세스 상태를 확인할 수 있다.

AMF(10)는 SMF(20)로부터 액세스 스티어링 지시자를 포함한 접속 상태 요청 메시지를 수신하면, 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크를 찾고, 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크에서의 UE(70)의 액세스 상태를 확인한다.

AMF(10)는 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크에서 UE(70)가 연결 상태(CM_CONNECTED)이면 하향링크 데이터가 해당 액세스 네트워크를 통해 UE(70)에게 전송되도록 절차를 수행한다.

반면, AMF(10)는 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크에서 UE(70)가 유휴 상태(CM_IDLE)이면, UE(70)이 등록된 다른 액세스 네트워크가 있는지 확인한다.

AMF(10)는 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크에서 UE(70)가 유휴 상태(CM_IDLE)이고 UE(70)이 다른 액세스 네트워크에 등록된 상태가 아니라면, 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크 상에서 UE(70)의 위치를 찾기 위한 절차가 수행되도록 한다. UE(70)의 위치를 찾기 위한 절차는 네트워크에 의해 트리거되는 서비스 요구(Network triggered Service Request) 또는 페이징 절차를 포함할 수 있다.

한편, AMF(10)는 UE(70)가 다른 액세스 네트워크에 등록된 상태라 하더라도, 이 액세스 네트워크에서 UE(70)가 유휴 상태(CM_IDLE)라면, 서비스 요구 또는 페이징 절차를 수행하도록 한다.

AMF(10)는 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크에서 UE(70)가 유휴 상태(CM_IDLE)이고, UE(70)가 동시에 등록된 다른 액세스 네트워크에서 연결 상태(CM_CONNECTED)라면, SMF(20)에게 UE(70)가 동시에 등록된 다른 액세스 네트워크를 통해 트래픽이 전달될 수 있음을 알린다. 즉, AMF(10)는 SMF(20)에게 액세스 상태 응답 메시지를 전송하는데(S512), 액세스 상태 응답 메시지에 UE(70)가 동시에 등록된 연결 상태(CM_CONNECTED)의 액세스 네트워크를 나타내는 액세스 네트워크의 종류 또는 RAT의 종류를 포함하고, 이때 연결 상태(CM_CONNECTED)에 있는 다른 액세스 네트워크를 추천한다는 것("Steering to other AN")을 전송 이유(cause)로 기입한다. 또한 AMF(10)는 UE(70)가 연결 상태(CM_CONNECTED)에 있는 다른 액세스 네트워크에 연관된 PDU 세션(이하, 제2 PDU 세션이라 함)의 식별자를 안다면, PDU 세션의 식별자를 액세스 상태 응답 메시지에 포함하여 SMF(20)에 전송할 수 있다.

또한 AMF(10)는 제2 PDU 세션의 식별자를 전달하지 않는다면 SMF(20)에서 액세스 네트워크의 종류에 대한 정보를 토대로 연관된 제2 PDU 세션을 찾을 수 있다.

SMF(20)는 하향링크 데이터를 연결 상태(CM_CONNECTED)에 있는 다른 액세스 네트워크로 변경하여 전달하기로 결정하였다면, 액세스 경로 변경 요청 메시지를 AMF(10)로 전송한다(S514). 액세스 경로 변경 요청 메시지는 제2 PDU 세션의 식별자 및 N2 SM 정보를 포함할 수 있다.

SMF(20)는 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크에서 UE(70)가 연결 상태(CM_CONNECTED)에 있는 다른 액세스 네트워크로 전달 경로를 변경하고자 요청하기 위해, UE(70)가 제2 PDU 세션의 식별자)와 함께 N2 SM 정보를 전달할 수 있다.

N2 SM 정보는 SMF(20)가 N2 인터페이스의 종단 AN 노드에게 전달하는 정보를 담은 컨테이너이다.

표 1은 N2 SM 정보의 정보 요소들이며 선택적으로 포함될 수 있다.

source PDU session ID	하향링크 트래픽이 원래 연관되어 있든 PDU 세션 ID
source AN info	하향링크 트래픽이 원래 연관되어 있든 AN 노드 의 정보 (식별자 및 주소 포함)
SDF(s)	Service Data flow(s), 단말에게 하향 트래픽의 정보, 전달하고자 하는 1개 이상의 데이터 플로우(들)을 구분할 수 있는 정보 [일예: 5 tuples(source IP addr, source IP port, target IP addr, target IP port, protocol)
QFI(s)	Qos Flow Identifier, PDU 세션 내에서 QoS 플로우를 구분할 수 있는 식별자. 단말로 전달하고자 하는 1 개 이상의 하향링크 트래픽들의 QoS 플로우들의 정보. SDF를 대체하여 하향링크 트래픽을 식별할 수 있다.
CN N3 Tunnel Info	사용자 평면에서 AN과 CN 사이에 데이터를 전송하기 위한 터널 정보. CN에서 할당. 터널 식별자 포함.
Access_Steering_Indicator	하향링크 트래픽 전달의 요구가 액세스 네트워크(예를 들면, 3GPP)에서 액세스 네트워크(예를 들면, non-3GPP)으로 전환되었음을 알리는 지시자

AMF(10)는 액세스 경로 변경 요청 메시지를 수신하면, 이에 대한 액세스 경로 변경 응답 메시지를 SMF(20)에게 전달한다(S516).

SMF(20)는 제2 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크 상에서 UE(70)가 연결 상태(CM_CONNECTED)라면, 하향링크 데이터를 제2 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크로 전환하여 트래픽을 전달하기로 결정하고, 제2 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크로의 전환을 지시하기 위한 스티어링 지시 메시지를 UPF(40)로 전송한다(S518).

SMF(20)는 제2 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크의 기지국(62)과 UE(70)에게 페이징을 요청하지 않고, SMF(20), UPF(40) 및 제2 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크의 기지국(62)간 제2 PDU 세션을 위한 사용자 평면 연결(예를 들면, 무선 자원과 N3 터널)의 활성화 절차를 수행한다(S520).

다음, UPF(40)는 제2 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크를 지나는 N3 터널과 무선 자원을 이용하여 하향링크 데이터를 UE(70)로 전송한다(S522).

도 6은 도 5에 도시된 사용자 평면 연결의 활성화 절차를 세부적으로 나타낸 도면이다.

도 6을 참고하면, AMF(10)는 제2 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크로 하향링크 데이터를 스티어링하기 위하여 N2 요청 메시지를 제2 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크의 기지국(62)으로 전송한다(S602). N2 요청 메시지에는 하향링크 데이터에 대한 QoS 플로우 식별자 리스트와 그것에 대한 추가 명령, 그리고 네트워크에서 할당한 CN 터널 정보가 포함된다.

기지국(62)은 UE(70)와 RRC 연결 재구성 절차를 수행하고(S604), 해당 액세스 네트워크의 N3 터널을 위해 할당한 AN 터널 정보를 포함한 N2 응답 메시지를 AMF(10)로 전송한다(S606). N3 터널을 위해 할당한 AN 터널 정보는 N2 SM 정보에 포함되어 전송될 수도 있다.

AMF(10)는 PDU 세션 업데이트 요청 메시지에 스티어링된 하향링크 데이터와 연관된 제2 PDU 세션의 식별자와 해당 액세스 네트워크로 스티어링되었음을 알리는 액세스 스티어링 지시자를 포함하여 SMF(20)에 전송한다(S608).

SMF(20)는 제2 PDU 세션과 연관된 N4 세션을 찾고, N4 세션의 식별자, 해당 액세스 네트워크의 터널 정보, 해당 액세스 네트워크로 스티어링 되었음을 알리는 지시자를 포함한 N4 세션 수정 요청 메시지를 UPF(40)로 전송한다(S610). N4 세션 수정 요청 메시지에는 SDF(s), 연관된 QFI(s), 스티어링된 액세스 네트워크에 대한 RAT 종류 또는 AN 종류가 더 포함될 수 있다.

UPF(40)는 N4 세션 수정 요청 메시지를 통해 N4 세션, 액세스 네트워크의 터널 정보, 액세스 스티어링 지시자를 수신하면, N4 세션 수정 응답 메시지를 SMF(20)로 전송한다(S612).

UPF(40)는 N4 세션 및 액세스 네트워크의 터널 정보를 이용하여 하향링크 데이터를 기지국(62)으로 전송한다.

SMF(20)는 N4 세션 수정 응답 메시지를 UPF(40)로부터 수신하면, PDU 세션 업데이트 요청 메시지에 대한 PDU 세션 업데이트 응답 메시지를 AMF(10)로 전송한다(S614).

한편, AMF(10)는 N4 세션 수정 응답 메시지를 수신하면, N2 요청 메시지에 하향링크 데이터에 대한 QFI 리스트와 그것에 대한 제거 명령을 포함하여 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크의 기지국(52)으로 전송한다(S616).

기지국(52)은 하향링크 데이터를 수신하지 않기 때문에, 해당 QFI에 대한 자원을 해제하고, N2 요청 메시지에 대한 N2 응답 메시지를 AMF(10)로 전송한다(S618).

도 7 및 도 8은 각각 AMF와 SMF간 송수신되는 제어 메시지에 포함되는 파라미터를 나타낸 도면이다.

도 7을 참고하면, 다중 액세스를 하나의 PDU 세션으로 관리되는 경우, 하나의 PDU 세션에서 AN 종류 또는 RAT 종류로 액세스를 구분하고자 할 때의 절차로서, 단계(S710~S740)는 도 5에 도시된 단계(S510~S516)에 대응된다.

SMF(20)는 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크에서 UE(70)의 액세스 상태를 물어보기 위해 액세스 상태 요청 메시지를 AMF(10)로 전송한다. 이때 액세스 상태 요청 메시지에는 PDU 세션의 식별자(PDU Session ID1), 해당 액세스 네트워크의 종류(AN1), 그리고 액세스 스티어링 지시자(Access_Steering_Indicator)가 포함될 수 있다.

AMF(10)는 SMF(20)로 액세스 상태 응답 메시지를 전송한다. 이때 액세스 상태 응답 메시지에는 제1 PDU 세션의 식별자(PDU Session ID1), 변경할 액세스 네트워크의 종류(AN2), 그리고 전송 이유(cause)가 포함될 수 있다.

다음, SMF(20)는 액세스 경로 변경 요청 메시지를 AMF(10)로 전송한다. 이때 액세스 경로 변경 요청 메시지에는 제1 PDU 세션의 식별자(PDU Session ID1), 변경할 액세스 네트워크의 종류(AN2), 그리고 N2 SM 정보가 포함될 수 있다.

AMF(10)는 액세스 경로 변경 응답 메시지를 SMF(20)로 전송한다.

액세스 상태 요청 메시지에는 액세스 스티어링 지시자(Access_Steering_Indicator)가 포함되지 않을 수 있다. AMF(10)에서는 사전에 약속된 규칙 혹은 정책에 따라 해당 UE(70)에서 트래픽을 다른 액세스로 우회하는 것이 허용된다면, 액세스 스티어링 지시자(Access_Steering_Indicator)가 포함되지 않아도 UE(70)가 연결 상태(CM_CONNECTED)에 있는 액세스 네트워크를 선택하여 액세스 상태 응답 메시지를 통해 SMF(10)에게 전송할 수 있다. 이때 액세스 상태 응답 메시지에는 "Access_Traffic_Steering"이라고 전송 이유(cause)를 명시할 수 있다. 이하의 단계(S730, S740)는 액세스 스티어링 지시자(Access_Steering_Indicator)가 포함된 경우와 동일하게 수행된다.

한편, 도 8을 참고하면, 다중 액세스를 각각의 PDU 세션으로 관리하는 경우, SMF(20)는 제1 PDU 세션과 연관된 액세스 네트워크에서 UE(70)의 액세스 상태를 물어보기 위해 액세스 상태 요청 메시지를 AMF(10)로 전송한다.

이때 액세스 상태 요청 메시지에는 제1 PDU 세션의 식별자(PDU Session ID1) 및 해당 액세스 네트워크의 종류(AN1)가 포함되나, 액세스 스티어링 지시자(Access_Steering_Indicator)는 포함되지 않을 수 있다.

AMF(10)에서는 사전에 약속된 규칙 혹은 정책에 따라 해당 UE(70)에서 트래픽을 다른 액세스로 우회하는 것이 허용된다면, 액세스 스티어링 지시자(Access_Steering_Indicator)가 포함되지 않았어도 UE(70)가 연결 상태(CM_CONNECTED)에 있는 액세스 네트워크를 선택하여 액세스 상태 응답 메시지를 통해 SMF(10)에게 전송할 수 있다. 이때 액세스 상태 응답 메시지에는 "Access_Traffic_Steering"이라고 전송 이유(cause)를 명시할 수 있다.

이하의 단계(S830~S840)는 단계(S730~S740)와 동일하며, 각 메시지에 포함되는 파라미터도 동일하다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 트래픽 스티어링 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 9를 참고하면, 트래픽 스티어링 장치(900)는 프로세서(910), 송수신기(920) 및 메모리(930)를 포함한다. 트래픽 스티어링 장치(900)는 CPE 내에 구현될 수 있다. 트래픽 스티어링 장치(900)는 AMF(10) 및 SMF(20) 내 각각 구현되어 있을 수 있다.

프로세서(910)는 도 1 내지 도 8을 토대로 설명한 트래픽 스티어링을 위한 AMF(10) 및 SMF(20)의 동작을 구현하도록 동작할 수 있다. 프로세서(910)는 메모리(930)에 저장되어 있거나 로드된 명령어(instructions)를 실행하여, 앞에서 설명한 AMF(10) 및 SMF(20)의 트래픽 스티어링을 위한 동작을 구현할 수 있다. 프로세서(910)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시 예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.

송수신기(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 무선신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(930)는 프로세서9)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(930)는 프로세서(910)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다. 메모리(930)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.

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

Claims

네트워크 시스템의 제어 평면 개체에서 트래픽을 스티어링하기 위한 방법으로서,
사용자 평면 개체로부터 단말로의 하향링크 데이터 수신을 알리는 메시지를 수신하는 단계,
상기 하향링크 데이터와 연관된 PDU 세션 및 액세스 네트워크를 검색하는 단계,
상기 액세스 네트워크에서 상기 단말이 유휴 상태이면, 상기 단말이 등록된 다른 네트워크에서 상기 단말의 액세스 상태를 확인하는 단계, 그리고
상기 단말이 등록된 다른 네트워크에서 상기 단말이 연결 상태이면, 상기 사용자 평면 개체로 상기 단말이 등록된 다른 네트워크로 트래픽 스티어링을 지시하는 단계
를 포함하는 트래픽 스티어링 방법.