KR20210039889A

KR20210039889A - 무선 통신 시스템의 네트워크 슬라이스에서 데이터 속도 제어를 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210039889A
Application number: KR1020190147155A
Authority: KR
Inventors: 정상수; 이호연
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-04-12

Abstract

본 개시는 무선 통신 시스템에서 데이터 속도를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 본 개시에서는 무선 통신 시스템의 네트워크 슬라이스에서 데이터 속도를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 무선 통신 시스템의 제1네트워크 기능 장치에서 네트워크 슬라이스의 속도를 제어하기 위한 방법으로, 하나의 네트워크 슬라이스의 전송 속도에 기반하여 상기 네트워크 슬라이스에 포함된 둘 이상의 UPF들 각각에 대하여 전송 속도를 계산하는 단계; 상기 각 UPF들과 연결(Association)을 수립하는 단계; 상기 각 UPF들과 연결 수립 시 각 UPF 별로 수신된 각 UPF들의 부하에 기반하여 상기 각 UPF별 전송 속도를 갱신하는 단계; 및 상기 각 UPF 별로 갱신된 전송 속도를 상기 네트워크 슬라이스에 대응한 전송 속도로 설정한 메시지를 상기 각 UPF들로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템의 네트워크 슬라이스에서 데이터 속도 제어를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DATA RATE CONTROL IN NETWORK SLICES OF A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시는 무선 통신 시스템에서 데이터 속도를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 본 개시에서는 무선 통신 시스템의 네트워크 슬라이스에서 데이터 속도를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 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 Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.

다양한 IT(information technology) 기술의 발전으로 인해 통신장비(network equipment)들이 가상화(virtualization) 기술을 적용하여 가상화된(virtualized) 네트워크 기능(network function, NF ? 이하에서 ‘네트워크 요소’와 혼용하여 사용될 수 있음)으로 진화하게 되었으며, 가상화된 NF들은 물리적인 제약을 벗어나 소프트웨어 형태로 구현되어 여러 유형의 클라우드나 데이터 센터(data center, DC)에서 설치/운용될 수 있다. 특히, NF는 서비스 요구사항이나 시스템 용량, 네트워크 부하(load)에 따라 자유롭게 확장 또는 축소(scaling)되거나, 설치(initiation) 또는 종료(termination)될 수 있다. 이러한 NF들이 소프트웨어 형태로 구현되더라도 기본적으로 물리적인 구성 예를 들어 소정의 장비 상에서 구동되어야 하므로, 물리적인 구성을 배제하는 것이 아님에 유의해야 한다. 또한 NF들을 단순한 물리적인 구성 즉, 하드웨어만으로 구현할 수도 있다.

이러한 다양한 네트워크 구조에서 다양한 서비스를 지원하기 위해 네트워크 슬라이싱(network slicing) 기술이 도입되었다. 네트워크 슬라이싱은 특정 서비스를 지원하기 위한 네트워크 기능(NF)들의 집합으로 네트워크를 논리적으로 구성하고, 이를 다른 슬라이스와 분리하는 기술이다. 하나의 단말은 다양한 서비스를 받을 경우 두 개 이상의 슬라이스에 접속할 수 있다.

본 개시에서는 하나의 네트워크 슬라이스가 복수의 네트워크 기능들로 구성되는 경우 네트워크 슬라이스에서 전송 속도를 조절할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.

본 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 무선 통신 시스템의 제1네트워크 기능 장치에서 네트워크 슬라이스의 속도를 제어하기 위한 방법으로, 하나의 네트워크 슬라이스의 전송 속도에 기반하여 상기 네트워크 슬라이스에 포함된 둘 이상의 UPF들 각각에 대하여 전송 속도를 계산하는 단계; 상기 각 UPF들과 연결(Association)을 수립하는 단계; 상기 각 UPF들과 연결 수립 시 각 UPF 별로 수신된 각 UPF들의 부하에 기반하여 상기 각 UPF별 전송 속도를 갱신하는 단계; 및 상기 각 UPF 별로 갱신된 전송 속도를 상기 네트워크 슬라이스에 대응한 전송 속도로 설정한 메시지를 상기 각 UPF들로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 개시의 일실시예에 따른 장치는, 무선 통신 시스템에서 네트워크 슬라이스의 속도를 제어하기 위한 제1네트워크 기능 장치로, 둘 이상의 UPF들과 연결 설정 메시지의 송신 및 수신을 수행하는 네트워크 인터페이스; 상기 네트워크 슬라이스의 전송 속도 정보, 상기 네트워크 슬라이스에 포함된 UPF들의 정보 및 상기 둘 이상의 UPF들의 전송 속도 정보를 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 상기 네트워크 슬라이스의 전송 속도에 기반하여 상기 네트워크 슬라이스에 포함된 둘 이상의 UPF들 각각에 대하여 전송 속도를 계산하고, 상기 네트워크 인터페이스를 통해 상기 네트워크 슬라이스에 포함된 각 UPF들과 연결(Association)을 수립을 제어하며, 상기 각 UPF들과 연결 수립 시 각 UPF 별로 수신된 각 UPF들의 부하에 기반하여 상기 각 UPF별 전송 속도를 갱신하고, 및 상기 각 UPF 별로 갱신된 전송 속도를 상기 네트워크 슬라이스에 대응한 전송 속도로 설정한 메시지를 상기 네트워크 인터페이스를 통해 대응하는 UP들로 전송하도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 하나의 네트워크 슬라이스가 복수의 네트워크 기능들로 구성되는 경우 해당 네트워크 슬라이스에서 전송 속도를 효율적으로 조절할 수 있다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템 구성을 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 네트워크 슬라이스 속도 제어를 위한 신호 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 Slice의 속도 제어 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예에서 슬라이스 단위의 속도 제어 적용을 위한 동작을 예시한 도면이다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시예에 따라 SMF가 네트워크 슬라이스 단위의 전송 속도 제어를 수행하는 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시예에 따라 UPF 간 또는 UPF와 NG-RAN 사이의 연결을 예시한 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따라 RAN이 공유된 환경에서 네트워크 슬라이스 별 용량을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따라 RAN이 공유된 환경에서 네트워크 슬라이스 별 용량을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라 슬라이스 단위의 전송 속도 제어를 위한 절차를 나타내는 도면이다.
도 11은 네트워크 슬라이스 제어를 위한 NF를 선택하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 개시가 적용될 수 있는 NF의 내부 기능 블록 구성도이다.

본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.

이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 다양한 서비스를 지원하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 단말의 이동성을 지원함으로써 다양한 서비스를 지원하기 위한 기술을 설명한다.

이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity) 또는 NF(network function)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시에서 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 본 개시는 3GPP LTE(3rd generation partnership project long term evolution) 및 5G 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 개시에서 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 접속 제어 및 상태 관리를 위해 정보를 교환하는 대상들을 총칭하여 NF로 설명할 것이다. NF는 예를 들어, 액세스 및 이동성 관리 기능(Access and Mobility Management Function, 이하 AMF라 함) 장치, 세션 관리 기능(Session Management Function, 이하 SMF라 함) 장치, 네트워크 슬라이스 선택 기능 장치(Network slice selection function, 이하 NSSF라 함) 장치 중 적어도 하나의 장치가 될 수 있다. 하지만, 본 개시의 실시 예들은 실제로 NF가 인스턴스(Instance, 각각 AMF Instance, SMF Instance, NSSF Instance 등)로 구현되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

본 개시에서 Instance는 특정한 NF가 소프트웨어의 코드 형태로 존재하며, 물리적인 컴퓨팅 시스템 예를 들어, 코어 네트워크 상에 존재하는 특정한 컴퓨팅 시스템에서 NF의 기능을 수행하기 위해 컴퓨팅 시스템으로부터 물리적 또는/및 논리적인 자원을 할당받아서 실행 가능한 상태를 의미할 수 있다. 따라서 AMF Instance, SMF Instance, NSSF Instance는 각각 코어 네트워크 상에 존재하는 특정한 컴퓨팅 시스템으로부터 AMF, SMF, NSSF 동작을 위해 물리적 또는/및 논리적 자원을 할당받아 사용할 수 있는 것을 의미할 수 있다. 결과적으로, 물리적인 AMF, SMF, NSSF 장치가 존재하는 경우와 어 네트워크 상에 존재하는 특정한 컴퓨팅 시스템으로부터 AMF, SMF, NSSF 동작을 위해 물리적 또는/및 논리적 자원을 할당받아 사용하는 AMF Instance, SMF Instance, NSSF Instance는 동일한 동작을 수행할 수 있다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.

도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(radio access node, RAN)(110), 단말(user equipment, UE)(120)을 예시하였다. 도 1은 하나의 기지국(110)과 하나의 단말(120)만을 도시하였으나, 기지국(110)과 동일 또는 유사한 다른 기지국이 더 포함될 수 있다. 또한 도 1에서는 하나의 기지국(110) 내에 하나의 단말(120)만이 통신하는 경우만을 예시하였다. 하지만, 실제로 하나의 기지국(110) 내에 복수의 단말들이 통신할 수 있음은 자명하다.

기지국(110)은 단말(120)로 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(110)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다(도 1에 미도시). 기지국(110)은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

단말(120)은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말(120)은 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 예컨대, 단말(120)은 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 도 1에 예시된 단말(120)은 적어도 하나의 사용자 휴대 장치를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 MTC를 포함할 수 있다. 도 1의 단말(120)은 ‘단말(terminal)’, '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', 또는 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

AMF 장치(131)는 단말(120)에 대한 무선 네트워크 접속(Access) 및 이동성을 관리(Mobility Management)하는 네트워크 엔티티가 될 수 있다. SMF 장치(132)는 단말(120)로 패킷 데이터를 제공하기 위한 패킷 데이터 네트워크(Packet Data Network)의 연결을 관리하는 네트워크 엔티티가 될 수 있다. 단말(120)과 SMF(132) 간의 연결은 PDU 세션(Session)이 될 수 있다.

사용자 평면 기능(User Plane Function, 이하 UPF라 함) 장치(133)는 단말(120)이 송수신하는 패킷을 전달하는 게이트웨이 또는 게이트웨이 역할을 수행하는 네트워크 엔티티가 될 수 있다. UPF(133)는 인터넷으로 연결되는 데이터 네트워크(data network, DN)(140)와 연결되어, 단말(120)과 DN(140) 간의 데이터 송수신을 위한 경로를 제공할 수 있다. 따라서 UPF(133)는 단말(120)이 전송하는 패킷 중 인터넷으로 전달되어야 하는 데이터를 인터넷 데이터 네트워크로 라우팅할 수 있다.

네트워크 슬라이스 선택 기능(Network slice selection function, NSSF) 장치(134)는 본 개시에서 설명하는 네트워크 선택 동작 예를 들어 네트워크 슬라이스를 선택하는 동작을 수행하는 네트워크 엔티티가 될 수 있다. NSSF 장치(134)의 동작에 대하여는 후술되는 도면에서 보다 상세히 설명한다.

AUSF(Authentication Server Function) 장치(151)는 가입자 인증 처리를 위한 서비스를 제공하는 장비(네트워크 엔티티)가 될 수 있다.

네트워크 노출 기능(Network Exposure Function, NEF) 장치(152)는 5G 네트워크에서 단말(120)을 관리하는 정보에 접근이 가능하며, 해당 단말의 이동성 관리(Mobility Management) 이벤트에 대한 구독, 해당 단말의 세션 관리(Session Management) 이벤트에 대한 구독, 세션 관련 정보에 대한 요청, 해당 단말의 과금 정보 설정, 해당 단말에 대한 PDU 세션 정책(session Policy) 변경 요청, 해당 단말에 대한 작은 데이터를 전송할 수 있는 네트워크 엔티티가 될 수 있다.

네트워크 저장 기능(Network Repository Function, NRF) 장치(153)는 NF들의 상태 정보를 저장하며, 다른 NF들이 접속 가능한 NF를 찾기 위한 요청을 처리하는 기능을 갖는 NF(네트워크 엔티티)이 될 수 있다.

정책 및 과금 기능(Policy and Charging Function, 이하 PCF라 함) 장치(154)는 단말(120)에 대한 이동통신사업자의 서비스 정책, 과금 정책, 그리고 PDU session에 대한 정책을 적용하는 네트워크 엔티티가 될 수 있다.

통합된 데이터 관리(Unified Data Management, 이하 UDM이라 함) 장치(155)는 가입자 또는/및 단말(120)에 대한 정보를 저장하고 있는 네트워크 엔티티가 될 수 있다.

어플리케이션 기능(Application Function, AF) 장치(156)는 이통 통신 네트워크와 연동하여 사용자들에게 서비스를 제공하는 기능을 갖는 NF(네트워크 엔티티)이 될 수 있다.

서비스 통신 프로시(Service Communication Proxy, SCP) 장치(157)는 NF 간의 통신을 위한 NF 검색(Discovery), NF 간 메시지 전달 등의 기능을 제공하는 NF(네트워크 엔티티)이다. SCP(157)는 사업자 선택에 따라 NRF(153)와 통합된 형태로 동작할 수 있으며, 이 경우 SCP(157)는 NRF(153)의 기능을 포함하거나, 반대로 NRF(153)가 SCP(157)의 기능으로 포함할 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여, 접속 제어 및 상태 관리를 위해 정보를 교환하는 대상들을 총칭하여 NF로 설명할 것이다. NF는 예를 들어, 액세스 및 이동성 관리 기능(Access and Mobility Management Function, 이하 AMF라 함) 장치, 세션 관리 기능(Session Management Function, 이하 SMF라 함) 장치, 네트워크 슬라이스 선택 기능 장치(Network slice selection function, NSSF) 장치 중 적어도 하나가 될 수 있다. 하지만, 본 발명의 개시의 실시 예들은 실제로 NF가 인스턴스(Instance, 각각 AMF Instance, SMF Instance, NSSF Instance 등)로 구현되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

본 개시에서 Instance는 특정한 NF가 소프트웨어의 코드 형태로 존재하며, 물리적인 컴퓨팅 시스템 예를 들어, 코어 네트워크 상에 존재하는 특정한 컴퓨팅 시스템에서 NF의 기능을 수행하기 위해 컴퓨팅 시스템으로부터 물리적 또는/및 논리적인 자원을 할당받아서 실행 가능한 상태를 의미할 수 있다. 따라서 AMF Instance, SMF Instance, NSSF Instance는 각각 코어 네트워크 상에 존재하는 특정한 컴퓨팅 시스템으로부터 AMF, SMF, NSSF 동작을 위해 물리적 또는/및 논리적 자원을 할당 받아 사용할 수 있는 것을 의미할 수 있다. 결과적으로, 물리적인 AMF, SMF, NSSF 장치가 존재하는 경우와 코어 네트워크 상에 존재하는 특정한 컴퓨팅 시스템으로부터 AMF, SMF, NSSF 동작을 위해 물리적 또는/및 논리적 자원을 할당받아 사용하는 AMF Instance, SMF Instance, NSSF Instance는 동일한 동작을 수행할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예에서 NF(AMF, SMF, UPF, NSSF, NRF, SCP 등)로 기술된 사항은 NF instance로 대체되거나 반대로 NF instance로 기술된 사항이 NF로 대체되어 적용될 수 있다. 마찬가지로 본 개시의 실시 예에서 NW slice로 기술된 사항은 NW slice instance로 대체되거나 반대로 NW slice instance로 기술된 사항이 NW slice로 대체되어 적용될 수 있다.

한편, 본 개시의 다양한 실시 예에서, 전송 속도(Data Rate)는 하향링크에 적용되거나 상향링크에 적용될 수 있다. 만약 상/하향 링크에 대해 별도의 전송 속도 값을 적용할 경우, 시그널링도 별도로 나뉘어 전달될 수 있다. 하향링크의 경우의 네트워크 슬라이스에 대한 전송 속도(NW Slice Aggregated Maximum Bit Rate for Downlink), 상향 링크의 경우 네트워크 슬라이스에 대한 전송 속도(NW Slice Aggregated Maximum Bit Rate for Uplnk)가 각각 설정될 수도 있다.

도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템 구성을 도시한다.

도 2를 참조하면, 기지국(110)과 DN(140) 사이에 위치한 네트워크 슬라이스(200)를 예시하였다. 도 2에 예시한 NW(Network) Slice(200)는 SMF(132), UPF들(210, 220)만을 예시하고 있다. 도 2의 예시에서 네트워크 슬라이스(200)는 다른 NF들을 예시하지 않았으나, 네트워크 슬라이스에 다른 NF(예를 들어 AMF(131) 등)를 더 포함할 수 있다. 뿐만 아니라 도 2에 예시한 바와 같이 SMF도 하나 이상이 포함될 수 있다. 도 2의 구성을 좀 더 설명하면 아래와 같다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 네트워크 슬라이스(200)는 도 2에 예시한 바와 같이 슬라이스 앵커 UPF(210)를 갖도록 구성할 수 있으며, UPF 인스턴스들(220)을 포함할 수 있다. 먼저 슬라이스 앵커 UPF(210)은 네트워크 슬라이스의 앵커 UPF로 네트워크 슬라이스 앵커 UPF 또는 슬라이스 앵커 UPF 또는 앵커 UPF로 지칭될 수 있으며, 모두 동일한 의미로 해석될 수 있다. 슬라이스 앵커 UPF(210)는 각 네트워크 슬라이스 별로 구동되는 UPF 인스턴스들(220)을 제어할 수 있다. 이처럼 네트워크 슬라이스(200)에 UPF를 2단계 이상의 계층적 구조를 갖도록 구성할 수 있다.

또한 본 개시의 다양한 실시예에 따르면, N개의 UPF 인스턴스들(221, 222, 223, …, 22N)은 각각 기지국(110)과 N3 인터페이스를 통해 데이터를 송/수하기 위한 데이터 패스(data path)를 형성할 수 있다. 또한 N개의 UPF 인스턴스들(221, 222, 223, …, 22N)은 각각 SMF(132)와 N4 인터페이스를 통해 제어 패스(control path)(232)를 형성할 수 있다. N개의 UPF 인스턴스들(221, 222, 223, …, 22N)은 또한 슬라이스 앵커 UPF(210)과 N4 인터페이스를 통해 제어 패스를 형성할 수 있다. 뿐만 아니라 슬라이스 앵커 UPF(210)는 SMF(132)와 N4 인터페이스를 통해 제어 패스를 형성할 수 있다. SMF(132)는 N4 인터페이스를 이용하여 각 네트워크 슬라이스 별 데이터 속도(data rate per network slice)(233)를 제어하기 위한 정보를 제공할 수 있다.

또한 슬라이스 앵커 UPF(210)는 N6 인터페이스를 통해 DN(140)과 패스를 형성할 수 있다.

그러면 이상에서 설명한 구성에 기반하여 네트워크 슬라이스 단위의 데이터 속도(Date Rate)를 제어하는 동작을 살펴보기로 한다. 본 개시의 다양한 실시예에 따르면, UPF(133)은 앞서 설명한 바와 같이 2단계 이상의 계층 구조를 갖도록 구성되어 있다. 따라서 슬라이스 앵커 UPF(210)는 하위 계층인 UPF 슬라이스들(220)을 제어할 수 있다. 예를 들어, UPF 인스턴스 #1(221)은 제1네트워크 슬라이스에 대응한 UPF 인스턴스이고, UPF 인스턴스 #2(222)는 제2네트워크 슬라이스에 대응하는 UPF 인스턴스이며, UPF 인스턴스 #3(223)는 제3네트워크 슬라이스에 대응하는 UPF 인스턴스이고, UPF #N(22N)은 제N네트워크 슬라이스에 대응하는 UPF 인스턴스라고 가정할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 사용자 단말(user equipment)은 하나 또는 둘 이상의 네트워크 슬라이스를 통해 데이터를 송수신할 수 있다고 가정할 수 있다.

또한 SMF(132)는 UPF가 2단계 이상의 계층 구조를 갖는 경우 SMF(132)는 N4 인터페이스를 통해 슬라이스 앵커 UPF(210)로 각 UPF 인스턴스들(221, 222, 223, …, 22N)에 대한 전송 속도 또는 앵커 UPF(210)의 최대 전송 속도에 대한 파라미터(W Slice Aggregated Maximum Bit Rate)를 제공할 수 있다. 만일 SMF(132)가 슬라이스 앵커 UPF(210)로 각 UPF 인스턴스들(221, 222, 223, …, 22N)에 대한 전송 속도를 제공하는 경우 각 UPF 인스턴스들의 최대 전송 속도에 대한 정보(파라미터)를 앵커 UPF(210)로 제공할 수 있다.

이러한 경우에서 예를 들어, 하향 링크의 경우 DN(140)에서 발생한 사용자 트래픽이 슬라이스 앵커 UPF(210)로 먼저 수신될 수 있다. DN(140)으로부터 사용자 데이터를 수신한 슬라이스 앵커 UPF(210)는 사용자 데이터를 어떠한 네트워크 슬라이스로 전송할 것인지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 슬라이스 앵커 UPF(210)는 하나의 네트워크 슬라이스만을 통해 사용자 데이터를 전송할 것인지 또는 둘 이상의 네트워크 슬라이스를 통해 데이터를 전송할 것인지를 결정할 수 있다. 또는, DN(140)으로부터 사용자 데이터를 수신한 슬라이스 앵커 UPF(210)은, 사용자 데이터를 어떠한 UPF 인스턴스로 전송할 것인지를 결정할 수 있다. 이 때 앵커 UPF(210)은 SMF로부터 수신한 각 UPF 인스터스별 최대 전송 속도를 고려하여, 특정 UPF 인스턴스에 트래픽이 몰리거나 과부하가 생기지 않도록 배분할 수 있다.

본 개시의 일실시예에 따르면, 슬라이스 앵커 UPF(210)는 SMF(132)로부터 수신된 전송 속도 정보에 기반하여 DN(140)으로부터 수신된 사용자 데이터를 적어도 하나의 네트워크 슬라이스를 담당하는 UPF 인스턴스에 할당할 수 있다. 이처럼 특정 UPF 인스턴스에 사용자 데이터가 할당되는 경우 해당 UPF 인스턴스는 사용자 데이터를 기지국(110)으로 전송할 수 있다.

본 개시의 다른 실시예에 따르면, 슬라이스 앵커 UPF(210)는 DN(140)으로부터 수신된 사용자 데이터에 대하여 추가 처리 동작이 불필요한 경우 UPF 인스턴스가 아닌 기지국(110)으로 직접 사용자 데이터를 전송할 수도 있다.

도 3은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 네트워크 슬라이스 속도 제어를 위한 신호 흐름도이다.

도 3을 참조하여 설명하기에 앞서 도 3에서는 네트워크 슬라이스 매니저 (301)의 구성 요소를 추가로 가질 수 있다. 네트워크 슬라이스 매니저(301)는 ‘슬라이스 매니저(Slice Manage)’로 불릴 수도 있으며, 하나의 NF로 구성될 수 있다. 따라서 슬라이스 매니저(301)는 또한 도 3에 예시한 바와 같이 운영 및 유지 보수(Operation & Maintenance, OAM) 장치로 구현할 수도 있다.

311단계에서 SMF(132)는 네트워크 슬라이스를 관리하는 NF인 슬라이스 매니저(Slice Manager) 예를 들어, OAM 또는 PCF/UDM을 통해 SMF 설정 정보(SMF configuration information)를 전달받을 수 있다. 이 SMF 설정 정보는, SMF(132)가 속한 Slice의 식별자(S-NSSAI), Slice에 매핑된 데이터 네트워크 이름(Date Network Name, DNN), 네트워크 슬라이스 별로 적용될 최대 전송 속도(NW Slice Aggregate Maximum Bit Date, NS-AMBR)가 포함될 수 있다. 또한, 이 정보에는 네트워크 슬라이스 속도 제어를 위한 앵커 UPF(210)에 대한 정보 예를 들어, 네트워크 기능 이름(NF Name), 접속 주소 등이 포함될 수 있다.

313단계에서 SMF(132)는 네트워크 슬라이스에 속한 UPF 중 슬라이스 앵커 UPF(210)를 제어하기 위해 슬라이스 앵커 UPF(210)로 N4 연결(Association) 수립을 요청할 수 있다. 이 요청 메시지에는 대상이 될 네트워크 슬라이스의 식별자(S-NSSAI), 네트워크 슬라이스에 매핑된 DNN, UPF에서 적용할 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도(Requested NS-AMBR), UPF에서 적용할 네트워크 슬라이스 단위의 보장된 전송 속도(Requested NS-GBR)가 포함될 수 있다. 여기서 AMBR은 결합된 최대 전송률(aggregate Maximum Bit Rate)을 의미하며, GBR은 보장된 전송 속도(Guaranteed Bit Rate)을 의미할 수 있다.

또한 본 개시의 일실시예에 따르면, 해당 UPF 즉, 슬라이스 앵커 UPF(210)가 네트워크 슬라이스의 속도 제어를 위하여 다른 UPF들에 대해 Anchor로 동작해야 함을 나타내는 지시자(indicator)가 포함될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 추가적으로 슬라이스 앵커 UPF(210)가 연동해야 할 다른 UPF들 예를 들어 도 2에 예시한 UPF 인스턴스들(221, 222, 223,…, 22N)에 대한 정보(NF name, IP 주소, UPF별 Slice 단위의 전송 속도 등)가 포함될 수 있다.

315단계에서 슬라이스 앵커 UPF(210)는 자신의 최대 용량, 현재 부하 상태, 연동된 UPF들 예를 들어, UPF 인스턴스들(221, 222, 223,…, 22N)의 상태, 설정 등을 고려해, SMF(132)가 요청한 네트워크 슬라이스 단위의 속도가 제공 가능한지를 식별할 수 있다. 만약 SMF(132)가 요청한 네트워크 슬라이스 단위의 속도가 제공이 어려울 경우, 앵커 UPF(210)은 자신이 최대로 제공할 수 있는 속도를 계산할 수 있다.

317단계에서 슬라이스 앵커 UPF(210)는 SMF(132)의 N4 Association 요청에 대한 Association 응답 메시지를 전송할 수 있다. 이 Association 응답 메시지에는 자신 즉, 앵커 UPF(210)가 지원 가능한 네트워크 슬라이스 단위의 전송 속도를 SMF(132)에게 응답할 수 있다. 본 개시의 일 실시에에 따르면, 이 Association 응답 메시지에는 대상이 될 네트워크 슬라이스의 식별자(S-NSSAI), 네트워크 슬라이스에 매핑된 DNN, 슬라이스 앵커 UPF(210)에서 지원 가능한 네트워크 단위의 최대 전송 속도(Requested NS-AMBR), 슬라이스 앵커 UPF(210)에서 지원 가능한 네트워크 슬라이스 단위의 보장된 전송 속도(Requested NS-GBR)가 포함될 수 있다.

319단계에서 SMF(132)는 슬라이스 앵커 UPF(210)와 NG-RAN(110) 사이에서 트래픽 처리, 라우팅 등을 지원하는 추가 UPF가 필요할 경우, 추가 UPF를 선택하고, 필요 시 N4 Association을 수립할 수 있다. 이를 도 2를 참조하여 살펴보면, 추가적인 UPF 인스턴스들(221, 222, 223, …, 22N) 중 적어도 하나와 N4 Association을 수립할 수 있다.

320단계에서 단말(120)과 NG-RAN(110), 코어 네트워크(5GC) 사이에 PDU Session을 생성하는 과정이 발생하면, SMF(132)는 네트워크 슬라이스 정보를 고려하여 접속 제어를 수행할 수 있다. 만약 현재 슬라이스 앵커 UPF(133)의 부하 상태가 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도를 초과하거나, 초과 가능성이 높다고 판단되는 경우, SMF(132)의 세션(Session) 생성 요청을 거부할 수 있다.

331단계에서 네트워크 슬라이스에 속한 PDU 세션들에 대해 다운링크 패킷(Downlink(DL) packet)이 수신되면, 슬라이스 앵커 UPF(210)는 333단계에서 현재 자신이 특정 네트워크 슬라이스에 대해 처리 중인 패킷들의 전송 속도(Aggregated Bit Rate per Slice)가 앞서 설정된 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도를 초과하는지를 식별할 수 있다. 만약 설정된 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도를 초과하지 않는 경우, 슬라이스 앵커 UPF(210)는 335단계에서 패킷을 다음 홉(hop)으로 전달할 수 있다. 예를 들어 UPF가 2개 이상의 계층적 구조를 갖는 경우 다음 홉은 도 3에 예시한 바와 같이 UPF 인스턴스 #1(221)가 될 수 있다. 다른 실시에에 따르면, UPF가 2개 이상의 계층적 구조를 갖는 경우라도 슬라이스 앵커 UPF(210)에서 별도의 처리 없이 직접 처리 가능한 경우 NG-RAN(110)으로 전달할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 설정된 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도를 초과하는 경우 슬라이스 앵커 UPF(210)는다운링크 패킷을 폐기(Discard)할 수 있다.

337단계에서 제 2 UPF인 UPF 인스턴스 #1(221)은 UE-AMBR, Session-AMBR에 따라 다운링크 패킷(DL Packet)에 대한 처리를 수행할 수 있다. 이후 처리된 다운링크 패킷은 기지국(110)을 통해 단말(120)로 전송될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 Slice의 속도 제어 동작을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 도 2와 대비할 때, 슬라이스 앵커 UPF를 포함하지 않는 구성을 가진다. 구체적으로, 기지국(110)과 DN(140) 사이에 복수의 UPF 인스턴스들(411, 412, 413, …, 41N)을 포함할 수 있다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 도 4에서는 네트워크 슬라이스를 설명함에 있어, 복수의 UPF 인스턴스들(411, 412, 413, …, 41N)과 SMF(132)만을 예시하였다. 도 4에서는 복수의 UPF 인스턴스들(411, 412, 413, …, 41N)에 대하여 도 2와 다른 참조부호를 사용하였으나, 이는 앵커를 갖는 경우의 예와 식별하기 위한 것이다. 그러므로, 실제적으로 도 4에 예시된 복수의 UPF 인스턴스들(411, 412, 413, …, 41N)은 도 2에서 설명한 복수의 UPF 인스턴스들(211, 212, 213, …, 21N)과 동일한 동작을 수행할 수 있다.

도 4의 예시에 따르면, 기지국(110)은 복수의 UPF 인스턴스들(411, 412, 413, …, 41N)과 각각 데이터 송수신을 위해 N3 인터페이스를 사용하는 데이터 패스(data path)(231)를 설정할 수 있다. 또한 SMF(132)는 복수의 UPF 인스턴스들(411, 412, 413, …, 41N)과 앞서 설명한 N4 인터페이스가 설정할 수 있다. SMF(132)는 복수의 UPF 인스턴스들(411, 412, 413, …, 41N)과 설정된 N4 인터페이스를 이용하여 각 UPF마다의 네트워크 슬라이스 별 최대 전송 속도(S-AMBR)(421)를 알릴 수 있다.

DN(140)은 사용자 단말로 제공할 하향링크 데이터가 발생하는 경우 복수의 UPF 인스턴스들(411, 412, 413, …, 41N) 중 해당하는 UPF 인스턴스로 하향링크 데이터를 전송할 수 있다. 또한 DN(140)은 복수의 UPF 인스턴스들(411, 412, 413, …, 41N) 중 적어도 하나의 UPF 인스턴스로부터 상향링크의 사용자 데이터를 수신할 수 있다.

또한 도 4에서도 앞서 설명한 도 2의 설명과 동일하게 NW(Network) Slice에는 SMF, UPF가 포함될 수 있으며, 도 4에는 도시하지 않았으나, 다른 NF 예를 들어 AMF 등이 포함될 수 있다.

그러면 도 4의 동작에 대하여 살펴보기로 한다. 도 4의 실시예에 따르면, NW slice 단위의 속도(Date Rate)를 제어하기 위해, SMF(132)는 네트워크 슬라이스에 속한 UPF들이 적용할 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도에 대한 파라미터(NW Slice Aggregated Maximum Bit Rate)를 N4 인터페이스를 통해 각각의 UPF 인스턴스들(411, 412, 413, …, 41N)로 전송할 수 있다. 이에 기반하여 각각의 UPF 인스턴스들(411, 412, 413, …, 41N)은 데이터의 전송속도를 조절할 수 있다.

예를 들어, 하나의 네트워크 슬라이스에 N(N은 2 이상의 자연수)개의 UPF가 속하며, UPF들 간의 최대 용량이나 평균 부하량이 유사하거나 동등한 경우를 가정할 수 있다. 이런 경우 하나의 네트워크 슬라이스의 최대 전송 속도가 M이라면, 하나의 네트워크 슬라이스에 포함되는 각 UPF 또는 UPF 인스턴스 별로 SMF(132)가 설정하는 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도(NW Slice Aggregated Maximum Bit Rate per UPF)는 M을 N으로 나눈 형태의 값으로 계산될 수 있다. 예를 들어 하나의 네트워크 슬라이스의 최대 전송 속도가 M이고, 2개의 UPF 또는 UPF 인스턴스가 하나의 네트워크 슬라이스에 포함되며, 각 UPF 또는 각 UPF 인스턴스의 전송속도를 동일하게 설정한다면, 각 UPF 또는 UPF 인스턴스의 전송속도는 M/2이 될 수 있다.

다른 예로, 각 UPF별로 용량/부하 상태가 상이하거나, 별도의 설정이 필요한 경우, SMF(132)는 각각 UPF에게 나눠주는(할당하는) 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도의 총 합이 M이 되도록 계산하여 설정할 수 있다.

도 5는 본 개시의 다양한 실시 예에서 슬라이스 단위의 속도 제어 적용을 위한 동작을 예시한 도면이다.

도 5를 참조하여 설명하기에 앞서 도 5에서는 앞서 도 3에서 설명한 바와 같이 네트워크 슬라이스 매니저(301)의 구성 요소를 추가로 가질 수 있다. 네트워크 슬라이스 매니저(301)는 ‘슬라이스 매니저(Slice Manage)’로 불릴 수도 있으며, 하나의 NF로 구성될 수 있다. 따라서 슬라이스 매니저(301)는 또한 도 3에 예시한 바와 같이 운영 및 유지 보수(Operation & Maintenance, OAM) 장치로 구현할 수도 있다. 또한 이하의 설명에서는 이하의 설명에서는 앞서 설명한 바와 같이 UPF와 UPF 인스턴스는 상호 대체 가능할 수 있다. 따라서 이하에서는 도 4에서 설명된 UPF 인스턴스들을 예로 설명하기로 한다.

500단계에서 SMF(132)는 네트워크 슬라이스를 관리하는 NF인 슬라이스 매니저(301) 또는 PCF(133) 또는/및 UDM(155)을 통해 SMF 설정 정보(SMF configuration information)를 전달받을 수 있다. 이 SMF 설정 정보는, SMF가 속한 네트워크 슬라이스의 식별자(S-NSSAI), 네트워크 슬라이스에 매핑된 DNN(Date Network Name), 네트워크 슬라이스 별로 적용될 최대 전송 속도 NS-AMBR(NW Slice Aggregate Maximum Bit Date)가 포함될 수 있다.

502단계에서 SMF(132)는 네트워크 슬라이스에 속한 UPF 인스턴스들 중 하나 예를 들어, 제1UPF 인스턴스(UPF 인스턴스 #1)(411)를 제어하기 위해 N4 Association 수립을 요청할 수 있다. 이 위해 N4 Association 수립 청 메시지에는 대상이 될 네트워크 슬라이스의 식별자(S-NSSAI), 네트워크 슬라이스에 매핑된 DNN, 제1UPF 인스턴스(411)에서 적용할 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도(Requested NS-AMBR), 제1UPF 인스턴스(411)에서 적용할 네트워크 슬라이스 단위의 보장된 전송 속도(Requested NS-GBR)가 포함될 수 있다.

504단계에서 제1UPF(411)는 자신의 최대 용량, 현재 부하 상태, 설정 등을 고려해, SMF(132)가 요청한 네트워크 슬라이스 단위의 전송 속도가 제공 가능한지를 식별할 수 있다. 제1UPF(411)는 만약 SMF(132)가 요청한 네트워크 슬라이스 단위의 전송 속도가 제공 가능하지 않은 경우, 자신이 최대로 제공할 수 있는 속도를 계산할 수 있다.

506단계에서 제1UPF(411)는 SMF(132)의 N4 Association 요청에 대한 N4 Association 응답 메시지를 전송할 수 있다. 이 N4 Association 응답 메시지에는 자신이 지원 가능한 네트워크 슬라이스 단위의 전송 속도를 SMF(132)에게 응답할 수 있다. 또한 이 N4 Association 응답 메시지에는 대상이 될 네트워크 슬라이스의 식별자(S-NSSAI), 네트워크 슬라이스에 매핑된 DNN, 제1UPF(411)에서 지원 가능한 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도(Requested NS-AMBR), 제1UPF(411)에서 지원 가능한 네트워크 슬라이스 단위의 보장된 전송 속도(Requested NS-GBR)가 포함될 수 있다.

508단계, 510단계 및 512단계는 이상에서 설명한 502단계 내지 506단계와 동일한 단계가 될 수 있다. 다만, SMF(132)가 제N UPF(41N)와 수행하는 동작이라는 점에서 차이를 가진다. 또한 만일 제1UPF(411)과 제N UPF(41N)가 동일한 네트워크 슬라이스에 포함되는 경우 즉, 네트워크 슬라이스에 여러 개의 UPF가 포함될 경우 동일한 내용이 될 수 있다. 다만, 제1UPF(411)과 제N UPF(41N)의 특성에 따라 사용되는 파라메터는 UPF 별로 서로 상이할 수 있다.

514단계에서 SMF(132)는 하나의 네트워크 슬라이스에 속하는 둘 이상의 UPF들로부터 수신된 네트워크 슬라이스 단위로 지원 가능한 전송 속도를 취합할 수 있다. 이후 SMF(132)는 만약 자신이 배분하여 요청했던 것과 다르거나, 추가 변경이 필요한지 식별할 수 있다.

만약 특정 UPF들에 대해 추가적인 Slice 단위의 설정 변경 또는 갱신이 필요한 경우, 516단계 및 518단계에서 SMF(132)는 N4 Association을 Update하기 위한 과정을 수행할 수 있다. 이 때 변경의 대상이 되는 파라미터는 514단계에서 계산된 UPF에서 지원해야 할 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도(Requested NS-AMBR), UPF에서 지원해야할 네트워크 슬라이스 단위의 보장된 전송 속도(Requested NS-GBR)를 포함할 수 있으며, 대응되는 네트워크 슬라이스의 식별자, 매핑된 DNN을 함께 전송할 수 있다.

도 6은 본 개시의 다양한 실시예에 따라 SMF가 네트워크 슬라이스 단위의 전송 속도 제어를 수행하는 흐름도이다.

600단계에서 SMF(132)는 하나의 네트워크 슬라이스에 포함되는 UPF 별로 네트워크 슬라이스 단위의 전송 속도(NS-AMBR 또는 NS-GBR)를 계산할 수 있다.

602단계에서 SMF(132)는 N4 Association 수립 또는/및 갱신(Update)을 통해 각각의 UPF 별 네트워크 슬라이스 제어 정보를 설정할 수 있다. 이러한 동작은 앞서 설명한 도 5에서와 같이 하나의 네트워크 슬라이스에 둘 이상의 UPF가 포함되는 경우 각 네트워크 슬라이스에서 요구되는 전송 속도와 각 UPF의 현재 부하 상태 등을 고려하기 위한 동작이 될 수 있다. 또한 SMF(132)는 특정한 UPF로부터 부하 상태를 포함한 정보를 수신하거나, 과부하(Overload)가 발생했음을 알리는 정보를 수신할 수 있다. SMF(132)는 과부하 상태 또는 과부하에 근접한 UPF는 네트워크 슬라이스에 속한 세션을 처리하기 위한 UPF 선택 과정 중 대상에서 일시적으로 제외할 수 있다. 만약 특정 UPF가 과부하 상태 또는 과부하에 근접한 상태였다가 다시 정상 상태로 바뀐 경우, 정상 상태로 회복된 UPF를 네트워크 슬라이스에서 데이터를 처리하기 위한 UPF 선택 과정에 후보가 되도록 다시 후보 세트에 포함시킬 수 있다.

604단계에서 SMF(132)는 UE에 대한 세션(Session) 수립 또는 세션 갱신(Session Update) 요청을 수신할 수 있다. SMF(132)에서 세션 수립 및 세션 갱신의 요청을 수신하는 세션은 네트워크 슬라이스에 포함된 경우일 수 있다.

606단계에서 SMF(132)는 하나의 네트워크 슬라이스에 속한 UPF들 중 과부하 상태이거나, 과부하에 근접한 상태인 UPF가 있는지를 식별할 수 있다. 이처럼 UPF들 중 과부하 상태이거나 과부하에 근접한 상태는 미리 설정된 임계값을 이용할 수 있다. 예컨대, 하나의 UPF에서 처리 가능한 데이터의 전송 속도가 L이고, 임계값이 L의 90%의 값 또는 L의 95%의 값 등과 같이 설정될 수 있다. 각 UPF 별 임계값은 SMF(132)에 저장될 수도 있고, 해당 UPF에 저장될 수도 있으며, 둘 모두 가지고 있을 수도 있다. UPF가 임계값을 가지고 있는 경우 SMF(132)는 특정한 적어도 하나의 UPF로부터 과부하에 근접한 상태임을 보고 받거나 또는 과부하 상태를 보고받을 수 있다. 다른 예로 UPF가 임계값을 가지고 있지 않은 경우 부하 상태 갱신 메시지를 생성하여 SMF(132)로 보고할 수 있다. 이에 따라 SMF(132)는 해당하는 UPF의 임계값을 이용하여 UPF가 과부하 상태에 근접하였거나 또는 과부하 상태임을 식별할 수 있다.

과부하 상태의 해제는 과부하 해제를 위한 별도의 제2임계값을 설정할 수도 있고, 과부하 상태 임계값을 이용할 수도 있다. 과부하 임계값을 이용하는 경우 과부하 임계값을 초과하는지 여부를 식별함으로써 과부하 상태를 식별할 수 있다. 또한 과부하 해제는 과부하 상태 임계값 이하로 부하 상태가 낮아지는 경우 과부하 상태 해제로 식별할 수 있다. 이처럼 하나의 임계값을 이용하는 경우 과부하 상태에서 부하 양이 움직이는 경우 과부하 상태와 정상 상태(과부하 해제 상태)가 반복될 수 있다. 따라서 과부하 임계값을 제1임계값이라 할 때, 정상 상태로 복귀를 위한 제2임계값을 별도로 설정할 수도 있다. 이러한 경우 제2임계값은 일반적으로 제1임계값보다 낮은 값으로 설정할 수 있다.

예컨대, 과부하 상태로 식별하기 위한 제1임계값이 특정 UPF에서 처리량 95%로 설정되었다면, 정상 상태로 식별하기 위한 제2임계값은 처리량의 90%로 설정할 수 있다. 이상에서 설명한 임계값들 및 이들의 예시는 본 개시의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 개시를 한정하는 것이 아님에 유의해야 한다.

606단계의 식별 결과 만약 한 개 이상의 UPF가 과부하 상태이거나 과부하에 근접한 상태이면(606단계의 예), SMF(132)는 608단계에서 네트워크 슬라이스에 속한 전체 UPF 중 이들을 제외한 UPF 중 세션을 처리할 UPF를 선택할 수 있다.

606단계의 식별 결과 만약 과부하 또는 과부하에 근접한 상태인 UPF가 없다면(606단계의 아니오), SMF(132)는 610단계에서 네트워크 슬라이스에 속한 전체 UPF 중 세션(Session)을 처리할 UPF를 선택할 수 있다.

이후 SMF(132)는 612단계에서 선택된 UPF로 N4 Session 생성을 위한 요청 메시지를 전송할 수 있다.

한편, 사용자 트래픽(User Plane Packet)이 UPF 간에 전송되거나, 또는 UPF와 NG-RAN(110) 사이에 전송될 경우, 중간 경로에 여러 개의 전송 장비(스위치 또는 라우터)를 통과해야 할 수 있다. 3GPP 표준에서 정의한 NF 예를 들어, UPF(133), NG-RAN(110), SMF(132), AMF(151) 등과 같은 장치(또는 인스턴스)들은 단말(120), 및 PDU Session이 속한 네트워크 슬라이스에 대한 정보를 알 수 있다. 하지만, 위의 장치들은 실제로 패킷(Packet)이 흘러가는 스위치나 라우터는 3GPP 표준 규격을 따르지 않으므로, 네트워크 슬라이스에 대한 정보를 알 수 없다. 특정 네트워크 슬라이스에 속한 패킷의 우선 순위가 높거나, 또는 긴급하게 처리해야 하는 등 네트워크 슬라이스 별 패킷 처리를 적용하기 위한 방법이 필요하다.

도 7은 본 개시의 다양한 실시예에 따라 UPF 간 또는 UPF와 NG-RAN 사이의 연결을 예시한 도면이다.

도 7의 설명에서도 앞서 살핀 바와 같이 UPF 또는 UPF 인스턴스는 동일한 동작을 수행하는 NF 또는 NF 장치가 될 수 있다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 앞서 예시한 바와 같이 UPF 인스턴스를 예로 설명하기로 한다. 하지만, UPF로 구성되는 경우에도 이하에서 설명되는 내용은 동일하게 적용 가능하다.

도 7을 참조하면, UPF 인스턴스 #1(211, 411)과 UPF 인스턴스 #2(212, 412) 간은 앞서 설명한 바와 같이 N9 인터페이스(Interface)를 통해 연결될 수 있다. 이처럼 UPF 간 또는 UPF 인스턴스 간 또는 UPF와 UPF 인스턴스 간은 N9 인터페이스를 이용하여 연결될 수 있다. 또한 도 7에 예시한 바와 같이 NG-RAN(110)과 UPF 인스턴스 #1(211, 411)는 N3 인터페이스를 통해 연결될 수 있다. 도 7에서는 UPF 인트선스 #1인 경우를 예시하였으나, NG-RAN(110)과 모든 UPF 또는 NG-RAN(110)과 모든 UPF 인스턴스들은 N3 인터페이스를 통해 연결될 수 있다.

한편, 도 7에서는 UPF 인스턴스 #1(211, 411)과 UPF 인스턴스 #2(212, 412) 간 직접 연결된 형태로 예시하였으며, NG-RAN(110)과 UPF 인스턴스 #1(211, 411) 간에 직접 연결된 형태로 예시하였다. 하지만, UPF 인스턴스 #1(211, 411)과 UPF 인스턴스 #2(212, 412) 사이 및 NG-RAN(110)과 UPF 인스턴스 #1(211, 411) 사이의 각 인터페이스들에서는 여러 개의 전송 네트워크(스위치 또는 라우터)로 구성될 수 있으며, 이들은 3GPP에서 정의한 프로토콜(일반적으로 N3/N9에서는 GTP-U를 사용함)을 적용하지 않을 수 있다.

본 개시의 한 실시 예에서는 UPF-UPF 또는 UPF-NG-RAN 사이의 패킷 전송 시 패킷이 속한 네트워크 슬라이스 정보를 스위치 또는 라우터가 알 수 있도록 포함하기 위해 IP 헤더(Header)를 사용할 수 있다.

패킷이 속한 네트워크 슬라이스의 정보(slice information)는, 네트워크 슬라이스의 식별자 또는 네트워크 식별자의 일부, 또는 네트워크 슬라이스 식별자에 의해 매핑된 값 중 하나일 수 있다. 이를 보다 구체적으로 예시하면, 아래의 값들 중 하나의 값을 사용할 수 있다.

■ S-NSSAI 값 전체

■ SST (Slice/Service Type)

■ SD (Slice Differentiator)

■ Mapped value

이상에서 설명한 UPF(221, 411 등) 또는 NG-RAN(110)이 다음 홉(Hop) 예컨대, UPF 또는 NG-RAN으로 패킷을 전송할 때, IP 헤더를 이용하는 방법으로 네트워크 슬라이스 정보를 아래와 같이 알릴 수 있다.

● IPv4: DSCP marking with slice information

● IPv6: Flow labeling with slice information

IPv4/IPv6 중 어떤 프로토콜을 사용하는 지는 네트워크의 설정에 의해 결정될 수 있다. 상기 네트워크 슬라이스 정보를 포함한 IP 패킷을 수신한 스위치(도면에 미도시) 또는 라우터(도면에 미도시)는, IP 헤더에 포함된 정보를 이용하여 패킷이 속한 네트워크 슬라이스를 알 수 있으며, 스위치 또는 라우터에 설정된 슬라이스 별 패킷 처리 정책에 따라 패킷 전송 제어(속도 제어, 우선순위 제어, 경로 제어 등)를 수행할 수 있다.

본 개시의 다른 실시 예에서는 패킷이 속한 네트워크 슬라이스 정보를 알리기 위해 N3/N9 구간의 GTP-U 헤더(header)를 사용할 수 있다. GTP-U Header에는 서비스 클래스 식별자(service class indicator, SCI) 필드가 포함될 수 있다. UPF 또는 NG-RAN이 다음 홉 예컨대, UPF 또는 NG-RAN으로 패킷을 전송할 때, GTP-U Header의 SCI Field에 상기 실시 예의 네트워크 슬라이스 정보(Slice Information or Network Slice information)을 포함시킬 수 있다. 일반적으로 중간 경로의 스위치 또는 라우터는 GTP-U header를 처리하지 않는다. 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 슬라이스 별 패킷 처리가 필요한 경우 GTP-U Header에 포함된 SCI Field를 중간의 스위치/라우터에서 검출해야 하므로, GTP-U Header에 슬라이스 정보를 포함한 경우, UPF 또는 NG-RAN은 GTP-U 패킷을 포함한 IP 패킷 Header에 GTP-U Header의 SCI Field를 처리해야 하거나 또는 슬라이스 별 패킷 처리 기능이 필요함이 알리는 정보를 아래와 같이 포함할 수 있다.

● IPv4: DSCP marking with “per slice packet processing is needed” or “SCI in GTP-U header” indication

● IPv6: Flow labeling with “per slice packet processing is needed” or “SCI in GTP-U header” indication

N3/N9 전송 경로의 스위치 또는 라우터가 IP Packet을 수신하고, IP header에 상기 정보가 설정된 경우, GTP-U header의 SCI field를 읽고, 패킷이 속한 네트워크 슬라이스를 알 수 있으며, 스위치 또는 라우터에 설정된 슬라이스 별 패킷 처리 정책에 따라 패킷 전송 제어(속도 제어, 우선순위 제어, 경로 제어 등)를 수행할 수 있다.

도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따라 RAN이 공유된 환경에서 네트워크 슬라이스 별 용량을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

AMF(131)는 810단계에서 AMF(131)의 설정 정보를 NG-RAN(110)으로 전달하기 위해 AMF 구성 갱신(configuration update) 메시지(NG-AP)를 NG-RAN(110)으로 전송할 수 있다. 이 AMF 구성 갱신 메시지에는 AMF(131)가 지원하는 PLMN 지원 리스트(Support List)가 포함될 수 있다. 또한 PLMN wldnjs List에는 PLMN ID 별로 지원하는 네트워크 Slice의 식별자, 네트워크 Slice 별로 적용할 최대 전송 속도의 List가 포함될 수 있다.

NG-RAN(110)은 상기한 메시지를 수신하고, AMF(131)로부터 갱신 요청이 처리되었음을 알리는 AMF 구성 응답을(AMF configuration ack) 메시지를 전송할 수 있다. NG-RAN(110)은 만약 단말로부터 업링크(Uplink) 패킷을 수신하거나, 네트워크 슬라이스에 포함된 적어도 하나의 UPF로부터 다운링크(Downlink) 패킷을 수신한 경우, 네트워크 슬라이스 별로 적용할 최대 전송 속도가 넘지 않도록 제어할 수 있다.

도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따라 RAN이 공유된 환경에서 네트워크 슬라이스 별 용량을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

NG-RAN(110)은 910단계에서 자신의 설정 정보를 AMF(131)로 전달하기 위해 NG 셋업 요청(Setup Request) 메시지(NG-AP)를 AMF(131)로 전송할 수 있다. NG 셋업 요청 메시지에는 NG-RAN(110)이 지원하는 트래킹 영역 코드(Tracking Area Code, TAC) 별로 PLMN 지원 리스트(Support List)가 포함되며, PLMN 지원 리스트에는 PLMN ID 별로 지원하는 네트워크 슬라이스의 식별자, 네트워크 슬라이스 별로 적용할 최대 전송 속도의 List가 포함될 수 있다.

AMF(131)은 NG-RAN(110)의 설정 정보를 저장하고, 920단계에서 AMF(131)의 설정 정보를 NG-RAN(110)으로 전달하기 위해 NG 셋업 요청(Setup Response) 메시지(NG-AP)를 NG-RAN(110)으로 전송할 수 있다. NG 셋업 요청 메시지에는 AMF(131)가 지원하는 PLMN Support List가 포함될 수 있다. PLMN Support List에는 PLMN ID 별로 지원하는 네트워크 슬라이스의 식별자, 네트워크 슬라이스 별로 적용할 최대 전송 속도의 List가 포함될 수 있다. 만약 자신이 저장하고 있던 네트워크 슬라이스 별 최대 전송 속도와 다를 경우, AMF(131)로부터 수신한 값으로 갱신할 수 있다. NG-RAN(110)은 만약 단말로부터 업링크 패킷을 수신하거나, UPF로부터 다운링크 패킷을 수신한 경우, 네트워크 슬라이스 별로 적용할 최대 전송 속도가 넘지 않도록 제어할 수 있다.

도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라 슬라이스 단위의 전송 속도 제어를 위한 절차를 나타내는 도면이다.

1000 단계에서 SMF(132)는 PCF(154)로부터 슬라이스(Slice) 단위의 제어를 위한 정책 또는 정보를 수신할 수 있다. SMF(132)가 PCF(154)로부터 수신하는 정책은 “슬라이스 제어 정책(Slice Control Policy)”이라 불릴 수 있으며, 이를 위해 SMF(132)와 PCF(154)는 슬라이스 단위 또는 NF 단위의 정책을 제어하기 위한 협약(Association)을 맺을 수도 있다. 다른 방법으로, SMF(132)와 PCF(154)는 특정 가입자/세션에 대한 정책의 제어를 위한 메시지를 교환하는 중에 네트워크 슬라이스 단위 또는 NF 단위의 정책을 교환할 수도 있다. 해당 정책 및/또는 정보는 대상이 될 슬라이스의 식별자(S-NSSAI, 또는 S-NSSAI와 DNN의 조합), 슬라이스에 적용될 최대 전송률(Slice ATBR: Slice Aggregated Total Bit Rate), 슬라이스에 적용 될 Non-GBR 플로우에 대한 최대 전송률(Slice ANGBR: Slice Aggregated Non-GBR), 슬라이스에 적용될 GBR 플로우에 대한 최대 전송률(Slice AGBR), 슬라이스에서 제공 가능한 최대 PDU 세션의 수 등을 포함할 수 있다. 이러한 다양한 전송률들마다 전송률 파라미터는 상향(Uplink), 하향(Downlink)에 대해 각각 별도로 나뉘어 설정될 수도 있다. 또한 이러한 정보는 슬라이스 별 한도(Quota)로 간주될 수 있으며, SMF(132)는 이를 수신 할 경우 슬라이스에 대해 Quota를 초과하지 않도록 접속 제어 및 전송률 제어를 수행할 수 있다. 앞선 실시 예와 유사하게 이러한 정보는 OAM을 통해 SMF(132)에 설정하거나 또는 UDM(155)으로부터 가입 정보의 일부로 수신되도록 구성할 수도 있다.

1002 단계에서 SMF(132)는 UPF(133)로 보내는 N4 메시지를 이용하여 슬라이스 별 제어를 위한 파라미터를 UPF(133)로 전송한다. 즉, SMF(132)는 UPF(133)로 보내는 N4 메시지에 대상이 될 슬라이스의 식별자(S-NSSAI, 또는 S-NSSAI와 DNN의 조합), 슬라이스에 적용될 최대 전송률(Slice ATBR: Slice Aggregated Total Bit Rate), 슬라이스에 적용될 Non-GBR 플로우에 대한 최대 전송률(Slice ANGBR: Slice Aggregated Non-GBR), 슬라이스에 적용될 GBR 플로우에 대한 최대 전송률(Slice AGBR), 슬라이스에서 제공 가능한 최대 PDU 세션의 수 등을 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 이때에도 전송률 파라미터는 상향(Uplink), 하향(Downlink)에 대해 각각 별도로 나뉘어 설정할 수도 있다.

1004 단계에서 UPF(133)는 SMF(132)로부터 수신된 슬라이스 별 파라미터를 이용해 트래픽에 대한 집행(enforcement)를 수행할 수 있다. 이 때, UPF(133)는 만약 자신의 현재 상황 예를 들어, 트래픽 부하량, 세션 수, UPF(133)에 설정된 최대 용량 등과 같은 정보들 중 적어도 하나를 고려하여 SMF(132)가 전송한 슬라이스 별 파라미터가 충족될 수 있는지에 대하여 식별할 수 있다.

1006 단계에서 UPF(133)는 SMF(132)의 요청에 대한 응답으로, N4 메시지를 이용하여 전송할 수 있으며, 이때 SMF(132)가 요청한 파라미터 사용이 가능함(수락함)을 알리거나, 불가능함을 알릴 수 있다. 다른 방법으로 만일 UPF(133)는 SMF(132)가 요청한 파라미터들 중 적어도 하나를 파라미터에 따른 조건으로 서비스를 제공할 수 없는 경우 UPF(133)가 지원 가능한 파라미터를 N4 메시지에 SMF(132)가 요청한 파라미터들 중 사용이 불가능한 파라미터와 함께 포함하여 SMF(132)로 제공할 수도 있다. UPF(133)가 지원 가능한 파라미터는 단계 2에서 수신된 슬라이스 별 파라미터 세트(set) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 파라미터의 값은 요청된 값보다 작거나 같도록 설정될 수 있다.

1008 단계에서 SMF(132)는 1006 단계에서 수신된 N4 메시지에 기반하여 자신이 요청한 파라미터에 즉, 각 네트워크 슬라이스 별 요구되는 전송률들이 수용되었는지를 식별(판단/계산)할 수 있다.

SMF(132)는 1008 단계에서 식별한 결과 만약 SMF(132)가 요청한 파라미터들 중 적어도 하나가 UPF(133)에 의해 수락되지 않거나, 또는 UPF(133)가 제시한 파라미터를 고려하여 새로운 조정한 값의 설정이 필요한 경우 SMF(132)는 UPF(133)로 다시 요청을 보내야 할 필요가 있을 수도 있다. 이처럼 새로운 SMF(132)가 UPF(133)와 다시 적어도 하나의 슬라이스에 대하여 적어도 하나의 파라미터에 대한 조정이 필요한 경우 SMF(132)는 조정이 필요한 파라미터를 포함하는 N4 메시지를 다시 UPF(133)으로 전송하고, 그 응답을 수신하는 메시지 교환을 수행할 수 있다. 이를 통해 SMF(132)는 UPF(133)오ㅘ 최종적으로 각 네트워크 슬라이스 별로 전송률에 대한 파라미터들을 설정할 수 있다.

한편, 상기 실시 예에서 SMF(132)는 UPF(133)로 N4 메시지를 통해 전송하는 전송률을 계산하거나 정할 때, 또는 UPF(133)가 수신된 전송률을 이용해 실제 집행할 전송률을 결정할 때, GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터와 non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터를 모두 포함할 수 있다.

일 예를 따르면, SMF(132)가 UPF(133)로 네트워크 별 전송률을 제공하기 위한 집행(enforcement)을 요청하기 위해 상술한 파라미터들 중 적어도 하나를 N4 메시지에 포함시키거나, 또는 UPF(133)가 SMF(132)로부터 수신한 N4 메시지를 이용하여 UPF(133)가 각 네트워크 슬라이스 별로 전송률을 결정할 때, 슬라이스 별 최대 데이터 전송률은, GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터는 포함하지 않고, non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터만을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에 따르면, UPF(133)가 SMF(132)로부터 수신한 N4 메시지를 이용하여 UPF(133)가 각 네트워크 슬라이스 별로 전송률을 결정할 때, GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터와 non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터를 모두 포함할 수도 있다. 예를 들어, 각 네트워크 슬라이스 별 데이터 전송률은, GBR QoS Flow(s)를 위한 GBR(Guaranteed Bit Rate) 보장된 플로우 전송률(Guaranteed Flow Bit Rate, GFBR), 최대 전송률(Maximum Bit Rate, MBR), 최대 플로우 전송률(Maximum Flow Bit Rate, MFBR) 중 적어도 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 또한, 각 네트워크 슬라이스 별 데이터 전송률은, non-GBR QoS Flow(s)를 위한 AMBR(aggregate Maximum Bit Rate)을 포함할 수 있다. 상기 GBR, GFBR, MBR, MFBR, AMBR은 세션을 위해 정의된 값이거나 또는 각 네트워크 슬라이스를 위해 정의된 값일 수 있다.

또 다른 실시예로, 예를 들어, 각 네트워크 슬라이스의 데이터 전송률은 GBR QoS Flow(s)를 위한 데이터 전송률과 non-GBR QoS Flow(s)를 위한 데이터 전송률을 구분하지 않도록 구현할 수 있다. 예를 들어, GBR QoS Flow(s)를 위한 데이터 전송률과 non-GBR QoS Flow(s)를 위한 데이터 전송률을 모두 포함하는 하나의 총 최대 전송률(Total Maximum Bit Rate, TMBR)을 포함할 수도 있다.

이상에서 설명한 방식에 따라 SMF(132) 또는 UPF(133)가 결정하는 전체 슬라이스 데이터 전송률은, GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터와 non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터를 모두 포함할 수 있다. UPF(133)는 전체 네트워크 슬라이스 데이터 전송률 중 GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률을 제외한 값을 non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률로 이용할 수 있다. 예를 들어, 전체 네트워크 슬라이스 데이터 전송률이 5000 Mbps이고, GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률이 3500 Mbps일 경우, non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률을 1500 Mbps로 설정할 수 있다. SMF(132) 또는 UPF(133)는 수신한(또는/및 결정한) 네트워크 슬라이스의 데이터 전송률 5000 Mbps 중 GBR QoS Flows의 데이터 전송률 제한으로 3500 Mbps를 실행(enforcement)하고, non-GBR QoS Flows의 데이터 전송률 제한으로 나머지 1500 Mbps를 실행(enforcement)할 수 있다.

만약, 전체 네트워크 슬라이스의 데이터 전송률을 줄여야 할 경우, SMF(132) 또는 UPF(133)는 non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률을 우선적으로 줄일 수 있다. 예를 들어, 전체 네트워크 슬라이스 데이터 전송률 5000 Mbps를 4000 Mbps로 줄여야 할 경우, UPF(133)는, GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률 3500 Mbps는 바꾸지 않고, non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률을 1500 Mbps에서 500 Mbps로 변경할 수 있다. SMF(132) 또는 UPF(133)는 수신한(또는/및 결정한) 네트워크 슬라이스의 데이터 전송률 4000 Mbps 중 GBR QoS Flows의 데이터 전송률 제한으로 3500 Mbps를 실행(enforcement)하고, non-GBR QoS Flows의 데이터 전송률 제한으로 나머지 500 Mbps를 실행(enforcement)할 수 있다.

또 다른 실시예를 따르면, 앞서 설명한 실시 예 2에서 기술한 방법으로 UPF(133)가 SMF(132)로부터 수신하는 네트워크 슬라이스 별 전송률 파라미터는, GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터는 포함하지 않고 non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터만을 포함할 수 있다.

예를 들어, 네트워크 슬라이스의 데이터 전송률은, GBR QoS Flow(s)를 위한 GBR 내지 GFBR 내지 MBR 내지 MFBR을 포함할 수 있다. 또한, 네트워크 슬라이스의 데이터 전송률은, non-GBR QoS Flow(s)를 위한 AMBR을 포함할 수도 있다. 상기 GBR 내지 GFBR 내지 MBR 내지 MFBR 내지 AMBR은 세션을 위해 정의된 값이거나 또는 네트워크 슬라이스를 위해 정의된 값일 수 있다.

또 다른 예를 들어, 네트워크 슬라이스의 데이터 전송률은 GBR QoS Flow(s)를 위한 데이터 전송률과 non-GBR QoS Flow(s)를 위한 데이터 전송률을 구분하지 않을 수 있다. 예컨대, GBR QoS Flow(s)를 위한 데이터 전송률과 non-GBR QoS Flow(s)를 위한 데이터 전송률을 모두 포함하는 하나의 TMBR(Total Maximum Bit Rate)을 포함할 수도 있다.

이상에서 설명한 방법에 따라 SMF(132) 또는 UPF는, GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터와 non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터를 포함한 네트워크 슬라이스 데이터 전송률에서 GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률을 제외한, non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터만을 고려한 데이터 전송률을 사용할 수 있다.

이를 위해, SMF(132) 또는 UPF는, 전체 네트워크 슬라이스 데이터 전송률이 5000 Mbps이고, GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률이 3500 Mbps일 경우, non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률을 1500 Mbps로 설정할 수 있다. 이 경우, SMF(132) 또는 UPF(133)가 사용하는 내트워크 슬라이스 데이터 전송률은 1500 Mbps가 될 수 있다. UPF(133)는 non-GBR QoS Flows의 데이터 전송률 제한을 위해 수신한(또는/및 결정한) 1500 Mbps를 실행(enforcement)할 수 있다.

만약, 전체 네트워크 슬라이스의 데이터 전송률을 줄여야 할 경우, SMF(132) 또는 UPF(133)는 non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률을 우선적으로 줄일 수 있다. 예를 들어, 전체 ?렴㈎緇? 슬라이스 데이터 전송률 5000 Mbps를 4000 Mbps로 줄여야 할 경우, SMF(132) 또는 UPF(133)는, GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률 3500 Mbps는 바꾸지 않고, non-GBR QoS Flows 상에서 전송되는 데이터 전송률을 1500 Mbps에서 500 Mbps로 변경할 수 있다. 이 경우, SMF(132) 또는 UPF(133)는 변경된 데이터 전송률 값, 즉 500 Mbps를 기지국에게 전송할 수 있다. 기지국은 non-GBR QoS Flows의 데이터 전송률 제한을 위해 수신한/결정한 500 Mbps를 실행(enforcement)할 수 있다.

한편, 상기한 설명에서 각각의 전송률들은 모두 상향링크 및 하향링크를 구분하여 별도의 파라미터로 표현될 수 있으며, 이를 이용한 집행이 상향링크 및 하향링크 각각에 대해 별도로 수행될 수 있다.

도 11은 네트워크 슬라이스 제어를 위한 NF를 선택하는 과정을 나타내는 도면이다.

1100 단계에서 NSSF(134) 또는 NRF(153)에는 네트워크 슬라이스 별 제어를 지원할 수 있는 NF에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있다. 네트워크 슬라이스 별 제어는 네트워크 슬라이스(S-NSSAI 또는 S-NSSAI와 DNN의 조합) 별로 설정된 한도(Quota)에 대한 상한 값을 저장하고, 각 네트워크 슬라이스에 대한 정보를 네트워크 슬라이스에 속한 NF로부터 수집하여 계산한 값을 비교함으로써 수행할 수 있다. 네트워크 슬라이스에 속하는 NF는 AMF, SMF, UPF를 기본으로, 다른 유형의 NF가 포함될 수 있으며, 슬라이스 별 제어를 지원할 수 있는 NF는 PCF, NRF, NSSF, UDM, 또는 다른 유형의 NF가 포함될 수 있다.

네트워크 슬라이스(S-NSSAI 또는 S-NSSAI와 DNN의 조합) 별로 설정된 Quota는 예컨대, 최대 동시 접속 UE 수, 최대 동시 지원 세션 수, 앞선 실시예 설명한 전송률 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한 각 네트워크 슬라이스에 대한 상태 정보는 각 네트워크 슬라이스들이 속한 NF들로부터 수집할 수 있다. 수집되는 정보를 예를 들어 설명하면, 현재 접속 중인 UE의 수 또는/및 PDU 세션 수가 될 수 있다.

이에 따라 네트워크 슬라이스 별 제어를 지원할 수 있는 NF는 네트워크 슬라이스 별 제어 시 미리 저장된 정보인 Quota와 각 NF들로부터 수집한 각 네트워크 슬라이스 별 정보에 기반하여 슬라이스의 상태를 결정할 수 있다. 예컨대, 네트워크 슬라이스 별 제어를 지원할 수 있는 NF는 특정한 하나의 네트워크 슬라이스에 대하여 설정된 Quota가 최대 동시 지원 세션의 수인 경우 해당 네트워크 슬라이스에 대하여 다른 NF로부터 수집된 접속 중인 세션의 수의 총합을 이용하여 비교할 수 있다. 이러한 비교를 통해 네트워크 슬라이스 별 제어를 지원할 수 있는 NF는 특정한 네트워크 슬라이스에 대하여 수집된 정보가 Quota의 상한에 다다랐는지(설정된 임계값에 도달했는지)를 식별할 수 있다. 여기서 설정된 임계값은 Quota와 같거나 보다 작은 값이 될 수 있다.

또한 여기서 네트워크 슬라이스 별 제어를 지원할 수 있는 NF는 수집된 정보를 다른 NF로 전송할 수 있는 NF가 될 수 있다. 이러한 NF를 예를 들면, NRF(153)(네트워크 슬라이스 단위의 Quota를 고려한 NF 선택 과정 중 사용), PCF(153)(네트워크 슬라이스 단위의 Quota를 고려한 정책 설정 과정 중 사용), UDM(155) 등의 NF가 포함될 수 있다.

특정 NF가 특정 네트워크 슬라이스에 대한 상기한 제어를 지원하는지 여부는 OAM을 통해 설정하거나, 또는 NF의 Profile에 특정 네트워크 슬라이스(S-NSSAI 또는 NSSAI)에 대한 제어를 지원하는지 여부를 포함하여 등록하거나, 또는 NF가 지원하는 네트워크 슬라이스 가능(Network Slice Availability) 정보 특정 슬라이스에 대한 제어를 지원하는지 여부를 포함하여 등록될 수 있다. 도 11의 실시예에서는 이를 저장하는 NF(NRF(153)/NSSF(134))에서 저장 동작 및 상기한 메시지에 대한 응답 메시지를 송신하는 것에 대해서는 생략하였음에 유의해야 한다.

1102 단계에서 소비(Consumer) NF 예를 들어, AMF(131), SMF(132) 등은 네트워크 슬라이스(또는 슬라이스에 포함된 NF) 선택을 위한 정보를 수신하기 위한 요청을 NSSF(134) 또는 NRF(153)로 전송할 수 있다. 이 메시지에는 대상이 될 네트워크 슬라이스의 식별자(S-NSSAI 또는 NSSAI)가 포함될 수 있다.

1004 단계에서 NSSF(134) 또는 NRF(153)는 1102단계에서 수신한 요청 메시지에 대한 응답에 필요한 정보를 저장하고 있는 경우, 네트워크 슬라이스(또는 슬라이스에 포함된 NF) 선택을 위한 정보를 포함한 응답 메시지를 전송할 수 있다. 이 때, 만약 NSSF(134) 또는 NRF(153)가 요청된 슬라이스에 대해 상기 설명한 Quota 제한을 이용한 제어가 필요하며, 이를 위해 특정 NF를 이용해야 할 경우, 상기 응답 메시지에 이에 대한 정보를 포함하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 응답 메시지에는 네트워크 슬라이스 단위 제어(Per Slice Control)를 지원하는 NF 예를 들어, NRF(153), PCF(154) 등의 정보(NF의 이름, 주소, 식별자, Type 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.

1106단계에서 Consumer NF는 앞선 1104 단계에서 응답 메시지를 통해 수신된 정보를 저장하고, 이후 저장된 정보를 이용하여 네트워크 슬라이스 선택, NF 선택 및 UE 등록(registration) 처리, PDU 세션(session) 처리 및/또는 데이터 전송률 제어에 사용할 수 있다. 이상에서 설명한, 본 개시에서 Consumer NF는 다른 NF가 제공하는 서비스를 사용하는 NF를 의미할 수 있다. 예를 들어, 두 NF 간의 관계에서 일반적으로 Consumer NF는 서비스에 대한 요청을 전송하는 NF를 의미할 수 있다.

도 12는 본 개시가 적용될 수 있는 NF의 내부 기능 블록 구성도이다.

도 12를 설명하기에 앞서, NF는 앞서 설명한 바와 같이 AMF(131), SMF(132), UPF(133), NSSF(134), NRF(135), PCF(154), UDM(155) 중 하나에 대응하거나 또는 이들 중 적어도 하나가 결합된 형태를 포함하거나 또는 이상에서 상술한 기능을 수행할 수 있는 NF에 대응할 수 있다.

도 12를 참조하면, 네트워크 인터페이스(1210)는 코어 네트워크의 다른 네트워크 엔티티와 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, NF가 AMF(131)인 경우 네트워크 인터페이스(1210)는 SMF(132), UPF(133), NSSF(134), NFR(153) 또는/및 SCP(157)와 통신을 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 다른 예로, NF가 SMF(132)인 경우 네트워크 인터페이스(1210)는 AMF(131), UPF(133), NSSF(134), NFR(153) 또는/및 SCP(157)와 통신을 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 또 다른 경우 NF가 UPF(133, 210, 221, 222,223, 22N, 411, 412, 413, 41N)인 경우 네트워크 인터페이스(1210)는 AMF(131), 다른 UPF, SMF(132), NFR(153) 또는/및 SCP(157)와 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 이러한 인터페이스는 앞서 설명한 N3 인터페이스, N4 인터페이스를 포함할 수 있다. 이와 유사한 동일하게, NF가 특정한 하나의 네트워크 엔티티인 경우 코어 네트워크의 다른 엔티티와 통신을 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.

제어부(1211)는 NF의 동작을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서 또는/및 프로그램으로 구현될 수 있다. 예컨대, NF가 AMF(131)인 경우 제어부(1211)는 이상에서 상술한 AMF(131)의 동작을 수행할 수 있다. 다른 예로 NF가 SMF(132)인 경우 제어부(1211)는 상술한 SMF(132)의 동작을 수행할 수 있다. 그 외의 다른 네트워크 엔티티인 경우에도 동일하게 이상에서 설명된 동작에 필요한 제어를 수행할 수 있다.

메모리(1212)는 제어부(1211)에서 필요한 프로그램 및 각종 제어 정보를 저장할 수 있으며, 그 외에 본 개시에서 설명된 각 정보들을 저장할 수 있다. 예를 들어, NF가 AMF(131)인 경우 메모리(1212)는 이상에서 상술한 AMF(131)에서 수신하거나 또는 외부 엔티티로부터 수신된 정보를 저장할 수 있다. 다른 예로 NF가 SMF(132)인 경우 메모리(1212)는 상술한 SMF(132)에서 필요한 제어 정보 또는/및 수신된 정보를 저장할 수 있다. 그 외의 다른 네트워크 엔티티인 경우에도 동일하게 이상에서 설명된 동작에 필요한 정보를 저장할 수 있다.

본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리(random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110: 기지국((R)AN) 120: 단말(UE)
131: AMF 132: SMF
133: UPF 134: NSSF
140: DN 151: AUSF
152: NEF 153: NRF
154: PCF 155: UDM
156: AF 157: SCP
221, 222, 223, 22N, 411, 412, 413, 41N: UPF 인스턴스
301: 슬라이스 매니저
1210: 네트워크 인터페이스 1211: 제어부
1212: 메모리

Claims

무선 통신 시스템의 제1네트워크 기능 장치에서 네트워크 슬라이스의 속도를 제어하기 위한 방법에 있어서,
하나의 네트워크 슬라이스의 전송 속도에 기반하여 상기 네트워크 슬라이스에 포함된 둘 이상의 UPF들 각각에 대하여 전송 속도를 계산하는 단계;
상기 각 UPF들과 연결(Association)을 수립하는 단계;
상기 각 UPF들과 연결 수립 시 각 UPF 별로 수신된 각 UPF들의 부하에 기반하여 상기 각 UPF별 전송 속도를 갱신하는 단계; 및
상기 각 UPF 별로 갱신된 전송 속도를 상기 네트워크 슬라이스에 대응한 전송 속도로 설정한 메시지를 상기 각 UPF들로 전송하는 단계;를 포함하는, 무선 통신 시스템의 제1네트워크 기능 장치에서 네트워크 슬라이스의 속도를 제어하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 연결 설정 수립 시 상기 제1네트워크 기능에서 상기 각 UPF 별로 전송하는 메시지는,
상기 네트워크 슬라이스의 식별자(S-NSSAI), 상기 네트워크 슬라이스에 매핑된 DNN, 해당 UPF에서 적용할 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도(Requested NS-AMBR), 상기 해당 UPF에서 적용할 네트워크 슬라이스 단위의 보장된 전송 속도(Requested NS-GBR) 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 통신 시스템의 제1네트워크 기능 장치에서 네트워크 슬라이스의 속도를 제어하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 연결 설정 수립 시 상기 제1네트워크 기능에서 상기 각 UPF 별로 수신되는 메시지는, 상기 해당 UPF의 최대 전송 용량을 더 포함하는, 무선 통신 시스템의 제1네트워크 기능 장치에서 네트워크 슬라이스의 속도를 제어하기 위한 방법.
무선 통신 시스템에서 네트워크 슬라이스의 속도를 제어하기 위한 제1네트워크 기능 장치에 있어서,
둘 이상의 UPF들과 연결 설정 메시지의 송신 및 수신을 수행하는 네트워크 인터페이스;
상기 네트워크 슬라이스의 전송 속도 정보, 상기 네트워크 슬라이스에 포함된 UPF들의 정보 및 상기 둘 이상의 UPF들의 전송 속도 정보를 저장하는 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 상기 네트워크 슬라이스의 전송 속도에 기반하여 상기 네트워크 슬라이스에 포함된 둘 이상의 UPF들 각각에 대하여 전송 속도를 계산하고, 상기 네트워크 인터페이스를 통해 상기 네트워크 슬라이스에 포함된 각 UPF들과 연결(Association)을 수립을 제어하며, 상기 각 UPF들과 연결 수립 시 각 UPF 별로 수신된 각 UPF들의 부하에 기반하여 상기 각 UPF별 전송 속도를 갱신하고, 및 상기 각 UPF 별로 갱신된 전송 속도를 상기 네트워크 슬라이스에 대응한 전송 속도로 설정한 메시지를 상기 네트워크 인터페이스를 통해 대응하는 UP들로 전송하도록 제어하는 제어부;를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 네트워크 슬라이스의 속도를 제어하기 위한 제1네트워크 기능 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부가 상기 연결 설정 수립 시 상기 네트워크 인터페이스를 통해 상기 각 UPF 별로 전송하는 메시지는,
상기 네트워크 슬라이스의 식별자(S-NSSAI), 상기 네트워크 슬라이스에 매핑된 DNN, 해당 UPF에서 적용할 네트워크 슬라이스 단위의 최대 전송 속도(Requested NS-AMBR), 상기 해당 UPF에서 적용할 네트워크 슬라이스 단위의 보장된 전송 속도(Requested NS-GBR) 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 네트워크 슬라이스의 속도를 제어하기 위한 제1네트워크 기능 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부가 상기 연결 설정 수립 시 상기 네트워크 인터페이스를 통해 상기 각 UPF 별로 수신되는 메시지는, 상기 해당 UPF의 최대 전송 용량을 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서 네트워크 슬라이스의 속도를 제어하기 위한 제1네트워크 기능 장치.