KR20210055537A - 무선 통신 시스템에서 로컬 프로세싱을 위한 트래픽 스티어링을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 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 무선 통신 시스템에서 로컬 프로세싱을 위한 트래픽 스티어링 방법 및 장치를 개시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 로컬 프로세싱을 위한 트래픽 스티어링을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRAFFIC STEERING FOR LOCAL PROCESSING}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관련된 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 5G 코어망의 세션 관리에 관한 것으로, 에지(edge) 컴퓨팅이 지원되는 로컬 네트워크에서 로컬 프로세싱을 제공하기 위한 트래픽 스티어링을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

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), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 셀룰러 이동통신 표준을 담당하는 3GPP는 기존 4G LTE 시스템에서 5G 시스템으로의 진화를 꾀하기 위해 새로운 코어 네트워크 (Core Network) 구조를 5G Core (5GC) 라는 이름으로 명명하고 표준화를 진행하고 있다.

5GC는 기존 4G를 위한 네트워크 코어인 진화된 패킷 코어 (Evolved Packet Core: EPC) 대비 다음과 같은 차별화된 기능을 지원한다.

첫째, 5GC에서는 네트워크 슬라이스 (Network Slice) 기능이 도입된다. 5G의 요구 조건으로, 5GC는 다양한 종류의 단말 타입 및 서비스를 지원해야 한다; e.g., 초광대역 이동 통신 (enhanced Mobile Broadband: eMBB), 초고신뢰 저지연 통신 (Ultra Reliable Low Latency Communications: URLLC), 대규모 사물 통신 (massive Machine Type Communications: mMTC). 이러한 단말/서비스는 각각 코어 네트워크에 요구하는 요구조건이 다르다. 예를 들면, eMBB 서비스인 경우에는 높은 데이터 전송 속도 (data rate)를 요구하고 URLLC 서비스인 경우에는 높은 안정성과 낮은 지연을 요구한다. 이러한 다양한 서비스 요구조건을 만족하기 위해 제안된 기술이 네트워크 슬라이스 (Network Slice) 방안이다.

Network Slice는 하나의 물리적인 네트워크를 가상화 (Virtualization) 하여 여러 개의 논리적인 네트워크를 만드는 방법으로, 각 Network Slice Instance (NSI) 는 서로 다른 특성을 가질 수 있다. 따라서, 각 NSI 마다 그 특성에 맞는 네트워크 기능 (Network Function (NF))을 가짐으로써 다양한 서비스 요구조건을 만족시킬 수 있다. 각 단말마다 요구하는 서비스의 특성에 맞는 NSI를 할당하여 여러 5G 서비스를 효율적으로 지원 할 수 있다.

둘째, 5GC는 이동성 관리 기능과 세션 관리 기능의 분리를 통해 네트워크 가상화 패러다임 지원을 수월하게 할 수 있다. 기존 4G LTE에서는 모든 단말이 등록, 인증, 이동성 관리 및 세션 관리 기능을 담당하는 이동성 관리 엔티티 (Mobility Management Entity (MME)) 라는 단일 코어 장비와의 시그널링 교환을 통해서 망에서 서비스를 제공받을 수 있었다. 하지만, 5G에서는 단말의 수가 폭발적으로 늘어나고 단말의 타입에 따라 지원해야 하는 이동성 및 트래픽/세션 특성이 세분화됨에 따라 MME와 같은 단일 장비에서 모든 기능을 지원하게 되면 필요한 기능별로 엔티티를 추가하는 확장성 (Scalability)이 떨어질 수 밖에 없다. 따라서, 제어 평면을 담당하는 코어 장비의 기능/구현 복잡도와 시그널링 부하 측면에서 확장성 개선을 위해 이동성 관리 기능과 세션 관리 기능을 분리하는 구조를 기반으로 다양한 기능들이 개발되고 있다.

본 발명은 에지 컴퓨팅 지원을 위하여 로컬 망이 구성된 경우, 단말과 중앙 집중형 코어망에 위치한 응용 서버간의 트래픽 송 수신시에, 단말과 중앙집중형 코어망 사이에 위치한 로컬 망에 위치한 에지컴퓨팅 서버에서 상/하향 트래픽을 중간에서 처리하여 송수신 할 수 있도록 트래픽 라우팅을 제공하는 것이다.

1) 단말이 코어망에 위치한 응용 서버로 보내는 상향 트래픽은 로컬 망에 위치한 에지 응용 서버에서 프로세싱을 한 이후, 다시 사업자의 백홀 망을 거쳐서 코어망에 위치한 응용 서버에 전달 될 수 있다.

2) 코어망으로부터 단말로 전송되는 하향 트래픽은 백홀망을 거쳐서 로컬 망에 위치한 에지 응용 서버에서 프로세싱을 한 이후에, 다시 (R)AN 를 통하여 단말로 보내어 질 수 있다.

본 발명은 단말의 상향 트래픽을 로컬 프로세싱한 이후에 코어망에 전달하는 방법을 제공한다.

본 발명은 단말의 하향 트래픽을 로컬 프로세싱한 이후에 단말에 전달하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명을 통하여, 단말의 상향 트래픽을 로컬 프로세싱한 이후에 코어망에 전달할 수 있다. 예를 들어, 감시 카메라의 트래픽을 로컬 프로세싱 한 경우, 침입자가 발견 되었거나, 관리자에게 감시 카메라의 화면의 전송이 필요한 경우에만, 카메라의 내용을 코어망에 위치한 응용 서버로 전송하도록 할 수 있다. 본 발명을 통하여, 사업자는 백홀 트래픽을 절약 할 수 있다.

본 발명을 통하여, 단말의 하향 트래픽을 로컬 프로세싱한 이후에 단말에 전달할 수 있다. 예를 들어, 에지 컴퓨팅 서버에서 로컬 프로세싱을 통하여 4K 비디오를 8K 비디오로 업 스케일링 하여 전달 할 수 있다. 이러한 경우, 사업자는 백홀 트래픽을 절약 할 수 있다.

도 1은 5G 시스템의 네트워크 구조 및 인터페이스를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 아키텍처를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 아키텍처를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로컬 프로세싱을 위한 트래픽 포워딩을 위한 구조를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로컬 라우팅 정책에 의하여 로컬 데이터 네트워크로 트래픽을 스티어링하는 절차를 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로컬 라우팅과 더불어 로컬 프로세싱 트래픽을 스티어링하는 절차를 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 N6LAN 로컬 프로세싱 트래픽 스티어링 규칙을 도시한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로컬 라우팅 지시자 혹은 로컬 프로세싱 지시자를 수신한 SMF 가 ULCL/BP 및 로컬(Local) PSA-UPF 를 추가를 결정하기 위한 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 단말을 도시한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 (R)AN을 도시한 블록이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 SMF를 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 UPF를 도시한 블록도이다.

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. 이하, 기지국은 단말의 자원할당을 수행하는 주체로서, eNode B, Node B, BS (Base Station), RAN (Radio Access Network), AN (Access Network), RAN node, 무선 접속 유닛, 기지국 제어기, 또는 네트워크 상의 노드 중 적어도 하나일 수 있다. 단말은 UE (User Equipment), MS (Mobile Station), 셀룰러폰, 스마트폰, 컴퓨터, 또는 통신기능을 수행할 수 있는 멀티미디어시스템을 포함할 수 있다. 본 발명에서 하향링크(Downlink; DL)는 기지국이 단말에게 전송하는 신호의 무선 전송경로이고, 상향링크는(Uplink; UL)는 단말이 기국에게 전송하는 신호의 무선 전송경로를 의미한다. 또한, 이하에서 LTE 혹은 LTE-A 시스템을 일례로서 본 발명의 실시예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 채널형태를 갖는 여타의 통신시스템에도 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 숙련된 기술적 지식을 가진자의 판단으로써 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 5G 시스템의 네트워크 구조(또는, 네트워크 아키텍처) 및 인터페이스를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 5G 시스템의 네트워크 구조는 UE(User Equipment), (R)AN(Radio Access Network), UPF(User Plane Function), DN(Data Network), AUSF(Authentication Server Function), AMF(Access and Mobility management Function), SMF(Session Management Function), NSSF(Network Slice Selection Function), NEF(Network Exposure Function), NRF(Network Repository Function), PCF(Policy Control Function), UDM(Unified Data Management) 또는 AF(Application Function) 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, UE는 단말을 의미할 수 있다. AMF는 단말의 이동성을 관리하는 네트워크 기능이다. SMF는 단말에게 제공하는 Packet Data Network 연결을 관리하는 네트워크 기능이다. 이 연결은 PDU(protocol data unit) Session이라는 이름으로 불린다. PCF는 단말에 대한 이동통신사업자의 서비스 정책, 과금 정책, 그리고 PDU session에 대한 정책을 적용하는 네트워크 기능이다. UDM(Unified Data Management)은, 가입자에 대한 정보를 저장하고 관리하는 네트워크 기능이다. NEF는 5G 네트워크에서 단말을 관리하는 정보에 접근이 가능하여 해당 단말의 Mobility Management 이벤트에 대한 구독, 해당 단말의 Session Management 이벤트에 대한 구독, Session 관련 정보에 대한 요청, 해당 단말의 Charging 정보 설정, 해당 단말에 대한 PDU session Policy 변경 요청, 등 5G 핵심 망 NF(Network Function)들과 연결되어 해당 NF들에게 단말에 대한 정보를 전달하거나 단말에 대한 정보를 외부로 Report하는 역할을 수행한다. 5G-RAN은 단말에게 무선통신 기능을 제공하는 기지국을 의미한다. 도 1에서는 (R)AN으로 도시되었다. UPF(User Plane Function)는, 단말이 송수신하는 Packet을 전달하는 게이트웨이 역할을 수행한다. UPF는 Data Network(DN)으로 연결되어 5G 시스템에서 발생한 데이터 패킷을 외부 Data Network으로 전달하는 역할을 수행하고, 예를 들어 Internet으로 연결되는 Data Network으로 연결되어, 단말이 보내는 데이터 패킷을 Internet으로 라우팅할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 아키텍처를 도시한 도면이다.

도 2를 참고하면, 5G 코어망은 로컬 오프로딩을 위한 솔루션을 제공할 수 있다. 먼저, 단말의 특정 세션에 단일 IP 주소를 할당한 경우, UL CL(UL Classifier)이라는 UPF를 통해 단말의 UL 트래픽을 분기하거나 단말로 향하는 DL 트래픽을 합치는 기능을 제공할 수 있다. 특히, SMF는 단말의 위치에 가까운 로컬 서버로 상기 세션의 일부 트래픽을 오프로딩하기 위해서 트래픽 규칙(Traffic Rule, e.g. 5-tuple 기반)을 UL CL UPF에 설정할 수 있다. 상기 트래픽 규칙 기반으로 UL CL UPF는 단말에 영향 없이(transparent) 일부 트래픽을 로컬 서버로 재-라우팅(Re-Routing)할 수 있게 된다(도 2 참조). 한편, IPv6 타입의 PDU 세션에 대해서 5GC는 멀티-호밍(Multi-homing) 기능을 제공할 수 있는데, 한 PDU 세션에 복수 개의 IPv6 프리픽스(Prefix)를 할당하고 단말은 이들 중에서 적절한 IPv6 프리픽스를 사용해서 데이터 통신을 수행할 수 있다. UL CL UPF와 비슷하게, BP(Branching Point) UPF에서 트래픽 규칙을 기반으로 트래픽을 분기하거나 합칠 수 있다. 하지만, 단말은 자신에게 할당된 IPv6 프리픽스를 선택함으로써, 어떤 트래픽을 로컬 오프로딩할지 결정할 수 있다. 이러한 단말의 라우팅 결정을 위해서 SMF는 IPv6 라우터 광고(Router Advertisement) 메시지에 IETF RFC 4191 문서에서 제안한 라우트 정보 옵션(Route Information Option)을 추가하여 해당 PDU 세션의 데이터 경로를 거치는 UP 시그널링으로 단말에게 전달할 수 있다

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 아키텍처를 도시한 도면이다.

도 3을 참고하면, 또한, 5G 코어망에서는 단말의 애플리케이션 또는 서비스의 다양한 연속성에 관한 요구조건을 지원하기 위해 SSC (Service and Session Continuity) 모드를 도입하였고, PDU 세션별로 SSC 모드(Mode)를 지정하여 사용할 수 있다. SSC 모드는 3가지가 있는데, SSC 모드 1은 단말이 이동하는 경우를 포함해서 해당 세션이 유지되는 동안 외부 데이터망 (Data Network, DN) 과의 통신 접점인 앵커(Anchor) UPF(또는 PDU 세션 앵커(Session Anchor); PSA)를 변경하지 않는 모드이고, 해당 세션에 할당된 IP 주소 (IP 주소/프리픽스(address/prefix)) 는 변경되지 않으므로, IP 레벨의 세션 연속성을 보장할 수 있다. SSC 모드 2와 3은 앞서 설명한 앵커 UPF의 변경 (재위치, Relocation) 을 허용하는데, 차이점은 SSC 모드 2는 앵커 UPF 변경 시, 기존 앵커 UPF와의 연결을 끊고 바로 새로운 앵커 UPF와의 연결을 설정해야 하는 반면, SSC 모드 2는 새로운 앵커 UPF와의 연결을 설정하는 동안에 기존 앵커 UPF와의 연결을 유지할 수 있다는 점이다. 따라서, SSC 모드 3 세션은 동일한 외부 데이터망에 대해서 동시에 복수 개의 앵커 UPF를 통해서 데이터 전송이 가능하게 된다 (Make-before-break; MBB 방식). 하지만, SSC 모드 2 세션은 MBB 방식이므로 코어망에서는 엔티티 간 시그널링 및 터널 관리를 위한 오버헤드가 적으나, 단말의 트래픽이 전송되고 있는 시점에 앵커 UPF를 변경하게 되면 서비스 인터럽션 (Interruption) 이 발생할 수 있다. 본 설명에서 앵커 UPF 는 PSA-UPF (PDU Session Anchor User Plane Function) 과 동일한 의미로 사용된다. 넷째, 단말에 대한 사업자 정책을 관리하는 서버인 PCF(Policy Control Function)에서 단말 별로 세션 요청 및 선택을 위한 정책을 저장할 수 있고, 이를 단말에 제공해서 사업자가 단말의 트래픽을 라우팅하는 용도로 사용할 수 있다. 이러한 정책을 UE URSP(Route Selection Policy)라고 명명한다. 특히, URSP에는 네트워크 슬라이싱 기술 지원을 위한 NSSP(Network Slice Selection Policy), SSC 모드 지원을 위한 SSCMSP(SSC Mode Selection Policy), 그리고 EPC에서 사용되는 APN(Access Point Name)에 대응하는 DNN(Data Network Name) 선택을 위한 DNN 선택 정책(Selection Policy) 등이 포함될 수 있다. 이러한 URSP는 특정 트래픽에 대한 규칙을 명시하기 위한 트래픽 필터(Filter)와 함께 짝을 지어 관리될 수 있다. PCF에서 UE에 전달하기 위해서 PCF는 먼저 표준인터페이스(e.g. N15)를 통해서 AMF로 보내고, AMF는 UE와의 NAS(Non Access Stratum) 시그널링으로 표준인터페이스(e.g. N1)를 통해 단말 별 URSP를 전달할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로컬 프로세싱을 위한 트래픽 포워딩을 위한 구조를 도시한다.

도 4를 참고하면, 단말은 기지국을 거쳐서 ULCL/BP 에 연결될 수 있다. ULCL/BP(Uplink Classifier/Branching Point UPF (User Plane Function)) 는 로컬 PSA-UPF 를 통하여 로컬 데이터 네트워크 (Local Data Network)에 연결되어 있다. 로컬 데이터 네트워크는 EDN( Edge Data Network) 혹은 로컬 액세스 데이터 네트워크(local access data network) 혹은 에지 컴퓨팅 네트워크(Edge Computing Network) 등의 다른 이름으로 불리울 수 있다.

ULCP/BP 는 코어 네트워크 방향으로 센트럴(Central) PSA-UPF 연결될 수 있다.

로컬 데이터 네트워크에는 EAS(Edge Application Server) 가 위치하고 있고, 본 발명의 시나리오에서 업링크 트래픽에 대한 프로세싱 혹은 다운링크 트래픽에 대한 프로세싱 기능을 수행 할 수 있다.

도 4에 도시한 구조에서 Local PSA-UPF, ULCL/BP UPF 및 Central PSA-UPF 는 모두 SMF (Session Management Function) 에 연결될 수 있다. SMF 는 단말의 PDU 세션에 대하여 각각의 UPF 에서 트래픽 감지, QoS 적용, 사용량 보고, 과금, 트래픽 포워딩을 수행하기 위한 N4 세션 규칙을 생성하여 전달하는 역할을 수행할 수 있다.

도 1에 따르면 SMF 는 AMF 를 거쳐서 기지국 (RAN) 에 연결될 수 있으나, 본 도면에서는 생략되어 있다.

SMF 는 PCF 와 연결되어 있어서, SMF 는 PCF 로부터 트래픽 스티어링에 대한 정책 및 규칙, QoS 정책, 그리고 트래픽 스티어링 규칙을 수신받을 수 있는 구조이다.

AF(Application Function) 은 NEF (Network Exposure Function) 가 제공하는 Application Traffic Influnce 기능을 통하여 단말 트래픽에 대한 로컬 라우팅 및 로컬 프로세싱 요청, N6 Routing 정보 제공, N6-Tunnel-Info, VLAN ID, 목적지 IP 주소/범위 목적지 MAC 주소, 목적 DNAI (Data Network Access Identifier; DN 접근 식별자) 정보를 제공할 수 있다.

도 4와 같이 AF 가 AF-Traffic Influence 서비스를 호출하여 NEF 에 요청하면, NEF 는 AF 로부터 수신한 요청을 UDR 에 저장할 수 있다다. UDR 에 관련된 내용에 대한 알림 서비스에 가입된 경우, UDR 은 가입한 PCF 에 DM_notify 를 전달할 수 있다. PCF 는 UDR 에 저장된 AF Influence 요청 데이터로부터 트래픽 스티어링 정책을 생성하고, 생성된 트래픽 정책을 SMF 에 SMPolicyControl_UpdateNotify 메시지를 통하여 전송할 수 있다. 이 메시지에는 로컬 트래픽 스티어링 정책을 포함하고 있으며, 로컬 트래픽 스티어링 정책은 다음과 같은 지시자를 포함 할 수 있다.

- 로컬 라우팅 지시자: SMF 가 단말의 트래픽을 로컬 데이터 네트워크로 전달할 수 있도록 하는 ULCL/BP 와 Local PSA-UPF 의 추가를 적용하도록 하는 정책 지시자

- 로컬 프로세싱 지시자: 상기 로컬 라우팅 지시자와 더불어, 로컬 네트워크에서 프로세싱된 트래픽 스티어링을 적용할 것을 나타내는 지시자

- 로컬 라우팅/프로세싱 지시자: 로컬 라우팅과 로컬 프로세싱 두가지 모두를 지시하는 지시자.

PCF 로부터 로컬 트래픽 스티어링 정책을 수신한 SMF 는 로컬 라우팅이 가능하도록 도 4에서 도시된 것과 같은 형태로 ULCP/BP 및 Local PSA-UPF 를 추가 한다.

또한 트래픽 규칙이 도 4와 같은 형태가 되도록 ULCL/BP, Local PSA-UPF 그리고 Central PSA-UPF 의 N4 세션 규칙을 갱신한다. 또한 RAN 에도 터널 변경하는 정보를 전달한다.

로컬 라우팅 지시자를 통하여 적용된 트래픽은 다음과 같을 수 있다.

즉, 단말이 보낸 상향 링크 트래픽은 기지국을 거쳐서 ULCL/BP 에 전달되고 ULCL/BP 에서는 SMF 로부터 수신한 PDR (Packet Detection Rule) 에 포함된 IP 필터 정보 혹은 이더넷 필터 정보를 통하여 Local PSA-UPF 로 전달될 수 있는 트리픽과 Central PSA-UPF 로 전달될 트래픽을 구분할 수 있다. 이러한 트래픽 구분시에는 소스 인터페이스 정보를 함께 포함하여 결정할 수 있다.

로컬 프로세싱 정책을 적용하였을 때의 트래픽은 도 4에서 N6LAN local processing traffic 으로 표시된 트래픽을 의미할 수 있다. 로컬 프로세싱 정책은 로컬 라우팅 정책과 함께 적용될 수 있다. 로컬 라우팅 정책이 적용된 상태에서, 단말이 보낸 상향 트래픽은 EAS 에 도착하고, EAS 에서는 로컬 프로세싱을 적용할 수 있다. 로컬 프로세싱이 적용된 트래픽을 코어망의 응용 서버에 보내기 위하여 다시 패킷을 보내면, 로컬 프로세싱 정책이 적용된 Local PSA-UPF에서는 EAS 로부터 트래픽을 ULCP/BP 로 전달하고, ULCP/BP 에서는 그 트래픽을 Central PSA-UPF 로 전송할 수 있다. 이와 유사한 방식으로 응용 서버에서 단말로 하향 트래픽이 Central PSA-UPF 에 도착하면, Central PSA-UPF 에서는 ULCP/BP 로 전달하고 ULCL/BP 에서는 Local PSA-UPF 로 전달하여 EAS 에서 하향 트래픽을 처리할 수 있도록 트래픽을 스티어링 할 수 있다. EAS 에서 처리된 트래픽은 로컬 라우팅 정책이 적용되어 Local-UPA 에서 ULCP/BP 와 RAN 을 거쳐서 단말로 전달될 수 있다.

위에서 설명한 것과 같은 트래픽 스티어링을 제어하기 위한 N4 세션 규칙은 SMF 에서 자체 생성하거나, SMF 에 저장된 로컬 설정 혹은 PCF 로부터 수신한 정책 정보 및 트래픽 스티어링 규칙으로부터 생성할 수 있다. SMF 는 해당하는 정책 적용하여, 단말이 Local PSA-UPF 에 해당하는 지역으로 이동한 경우, 이를 감지하여 ULCP/BP 및 Local PSA-UPF 를 추가하는 동작을 수행 할 수 있다. 또한 SMF 는 생성된 N4 세션 규칙을 ULCL/BP, Local PSA-UPF 및 Central UPF 에 전달할 수 있다. 이렇게 로컬 트래픽을 가능하도록 하는 규칙을 N6LAN 로컬 프로세싱 트래픽 스티어링 규칙이라 칭할 수 있다.

<실시 예 1>

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로컬 라우팅 정책에 의하여 로컬 데이터 네트워크로 트래픽을 스티어링하는 절차를 도시한 흐름도이다.

도 5를 참고하면, 절차 0에서 단말은 PSA1 (Central PSA-UPF) 와 PDU 세션을 생성할 수 있다. SMF 는 PCC로부터 로컬 PCC 규칙에 포함된 로컬 라우팅 지시자와 관련된 트래픽 스티어링 규칙을 수신할 수 있다. 혹은 로컬 라우팅을 위한 설정은 SMF 에 자체적으로 설정되어 있을 수 있다.

도 5의 절차 1에서 SMF 에 로컬 라우팅 지시자가 설정된 단말이 이동한 경우, SMF 는 AMF 로부터 수신한 단말의 위치 정보와 UPF 서비스 영역 혹은 SMF 서비스 영역에 진입 하였는지를 확인할 수 있다. SMF 에서 로컬 라우팅이 설정된 단말이 Local PSA 가 제공되는 지역으로 진입 한 것을 판단하면, SMF 는 ULCP/BP 및 Local PSA-UPF 를 추가할 것을 결정할 수 있다. SMF 는 ULCP/BP 및 Local PSA-UPF 추가를 결정하면, 도 5의 절차 2와 같이 Local PSA-UPF 를 추가하고, 절차 3과 같이 BP/ULCP을 추가하고, 절차 5와 같이 Local PSA-UPF 의 규칙을 갱신할 수 있다.

SMF 는 절차 6에서 RAN 의 업링크 트래픽에 대한 규칙을 갱신할 수 있다.

<실시 예 2>

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로컬 라우팅과 함께 로컬 프로세싱 트래픽을 스티어링하는 절차를 도시한 순서도이다.

도 6을 참고하면, 절차 0에서 단말은 PSA1 (Central PSA-UPF) 와 PDU 세션을 생성할 수 있다. SMF 는 PCC로부터 로컬 PCC 규칙에 포함된 로컬 라우팅 지시자 및 로컬 프로세싱 지시자와 관련된 트래픽 스티어링 규칙을 수신할 수 있다. 혹은 로컬 라우팅 및 로컬 프로세싱을 위한 설정은 SMF 에 자체적으로 설정되어 있을 수 있다.

도 6의 절차 1에서 SMF 에 로컬 라우팅 지시자 및 로컬 프로세싱 지시자가 설정된 단말이 이동한 경우, SMF 는 AMF 로부터 수신한 단말의 위치 정보와 UPF 서비스 영역 혹은 SMF 서비스 영역에 진입 하였는지를 확인할 수 있다. SMF 에서 로컬 라우팅 및 로컬 프로세싱 지시자이 설정된 단말이 Local PSA 가 제공되는 지역으로 진입 한 것을 판단하면, SMF 는 ULCP/BP 및 Local PSA-UPF 를 추가할 것을 결정할 수 있다. SMF 는 ULCP/BP 및 Local PSA-UPF 추가를 결정하면, 도 6의 절차 2와 같이 Local PSA-UPF 를 추가하고 로컬 트래픽 스티어링을 위한 N4 규칙을 전달할 수 있다, 절차 3과 같이 BP/ULCP을 추가하고 로컬 트래픽 스티어링을 위한 N4 세션 규칙을 전달할 수 있다. 절차 5와 같이 Local PSA-UPF 의 규칙과 로컬 트래픽 스티어링을 위한 N4 세션 규칙을 전달할 수 있다.

SMF 는 절차 6에서 RAN 의 업링크 트래픽에 대한 규칙을 갱신할 수 있다.

<실시 예 3>

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 N6LAN 로컬 프로세싱 트래픽 스티어링 규칙을 도시한 개념도이다.

SMF 가 ULCL/BP 에 전달하는 ULCL/BP UPF 를 위한 N6LAN 로컬 프로세싱 트래픽 스티어링 규칙은 다음과 같을 수 있다.

1) 로컬에서 처리된 Central PSA-UPF 로 향하는 상향 링크 트래픽에 대한 트래픽 스티어링 규칙 (도 7의 2번 화살표에 해당):

이에 대한 트래픽 규칙은 다음과 같은 정보를 포함할 수 있다.

도 7의 2번 화살표으로 들어온 상향 트래픽을 3번 방향으로 전달하는 트래픽 규칙으로 예를 들면, 이 규칙에 대한 규칙 PDR (Packet Detection Rule)은 IP Filter 정보에 목적지 주소에 AS (Application Server) 정보가 있고, 소스 인터페이스(Source Interface) 가 N6LAN 을 가질 수 있다. 이 규칙에 대한 FAR (Forward Action Rule)은 목적지 인터페이스(Interface) 가 코어(Core) 를 가질 수 있다.

2) 로컬에서 처리되지 않은 Local PSA-UPF 로 향하는 하향 트래픽에 대한 트래픽 스티어링 규칙 (도 7의 5번 화살표에 해당):

도 7의 4번 화살표 방향에서 들어온 하향 트래픽을 5번 방향으로 전달하는 트래픽 규칙으로 예를 들면, PDR 은 단말의 주소를 가진 IP 필터 와 소스 인터페이스 가 코어일 수 있다. 또한 본 규칙의 FAR (Forward Action Rule) 은 목적지 인터페이스로 N6LAN 을 지칭할 수 있다.

SMF 가 Local PSA-UPF 에 전달하는 ULCL/BP UPF 를 위한 N6LAN 로컬 프로세싱 트래픽 스티어링 규칙은 다음과 같을 수 있다.

1) ULCL/BP 로 향하는 로컬에서 처리된 상향 트래픽에 대한 트래픽 스티어링 규칙 (도 7의 2번 화살표에 해당):

도 7의 (B) 에서 화살표 방향으로 들어온 트래픽을 (2)번 방향으로 전달하는 트래픽 규칙이다. 본 규칙의 PDR 의 IP 필터 는 타겟(Target) EAS IP 주소를 포함하며, 소스 인터페이스 는 네트워크 인터페이스 이고, FAR 의 목적지는 코어 방향으로 표시할 수 있다.

2) EAS 로 향하는 로컬에서 처리되지 않은 하향 트래픽에 대한 트래픽 스티어링 규칙 (도 7의 5번 화살표에 해당):

도 7의 (5)번 화살표 방향으로 들어온 트래픽을 C 방향으로 전달하는 트래픽 규칙이다. 본 규칙의 PDR 의 IP 필터 는 타겟 UE IP 주소 이며 소스 인터페이스 는 코어 를 나타내고, FAR 의 목적지 주소는 N6LAN 을 나타낼 수 있다.

<실시 예 4>

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로컬 라우팅 지시자 혹은 로컬 프로세싱 지시자를 수신한 SMF 가 ULCL/BP 및 로컬(Local) PSA-UPF 를 추가를 결정하기 위한 방법을 도시한 순서도다.

도 8을 참고하면, SMF 는 라우팅 정책 및 로컬 프로세싱 정책을 PCF 부터 수신하거나, 자체적으로 로컬 설정으로 저장할 수 있다.

SMF 는 단말이 이동함에 따라서, AMF 혹은 5GC 내의 다른 NF 으로부터 단말의 새로운 위치 정보를 수신할 수 있다.

단말의 위치 정보와 SMF 에 자체적으로 설정된 혹은 PCF 로 정책을 통하여 설정된 서비스 영역 정보를 통하여 SMF 는 단말의 새로운 위치에서 추가적인 PSA-UPF 추가 여부를 결정할 수 있다. 만약 SMF 가 새로운 PSA-UPF 추가가 필요 없다고 판단하면, 현재의 단말의 PDU 세션에 대한 PSA-UPF 를 유지할 수 있다.

SMF 가 PSA-UPF 의 추가가 필요하다고 판단하면, SMF 는 로컬 라우팅 프로세싱 지시자가 해당 단말의 PDU 세션에 설정되어 있는지를 확인할 수 있다. 만약 SMF 에 해당 단말의 PDU 세션에 로컬 라우팅 프로세싱 지시자가 설정되어 있으면, SMF 는 ULCL/BP UPF, Local PSA-UPF 에 대한 N6LAN 로컬 프로세싱 트래픽 스티어링 규칙을 생성할 수 있다.

SMF 는 단말의 기존 PDU 세션에 로컬 PSA-UPF 를 추가하는 절차를 수행할 수 있다. 필요시 단말에, 로컬 PSA-UPF 가 생성되었음을 알리는 알림을 전송할 수 있다.

SMF 가 해당하는 PDU 세션에 대하여 중간(Intermediate) UPF 가 필요하다고 판단하면, SMF 는 중간 UPF 를 센트럴(Central) UPF 와 로컬 PSA-UPF 사이에 추가할 수 있다. 그렇지 않으면, SMF 는 ULCL/BP UPF 를 센트럴 PSA-UPF 와 로컬 PSA-UPF 사이에 추가 할 수 있다.

<실시 예 5>

본 발명의 실시예에따른 N6LAN 로컬 트래픽 프로세싱을 위한 과금 정책 및 이에 대한 보고 방법은 다음과 같을 수 있다.

예를 들어, 도 7을 참고하면, (A) 와 (D) 의 트래픽 은 무선 구간의 트래픽 사용량이 되며, 로컬 PSA 에서 트래픽 (B) 와 (C) 의 트래픽 은 백홀 구간의 트래픽 사용량이 될 수 있다.

사업자는 로컬 프로세싱을 위한 과금 정책을 정할 수 있다. 로컬 프로세싱을 위한 과금 정책은 다음과 같은 내용을 포함 할 수 있다.

- 센트럴 PSA 에서 트래픽 양 측정 및 보고

- 로컬 PSA 에서 트래픽 양 측정 및 보고

- 무선 구간 트래픽 사용양 보고

- 백홀 구간 트래픽 사용양 보고

과금 정책은 위 네가지를 각각 보고 하거나 위 네가지 경우의 조합을 보고 할 수 있도록 설정될 수 있다. 사업자의 로컬 프로세싱을 위한 과금 정책은 로컬 프로세싱 지시자와 함께 로컬 프로세싱 지시자와 함께 SMF 에 전달 될 수 있다.

PCC 로부터 로컬 프로세싱 지시자와 이를 위한 위한 과금 정책을 수신한 SMF 는 로컬 PSA-UPF, ULCL/BP UPF 및 센트럴 UPF 에 해당하는 N4 세션 과금 정책을 전달하고, 과금 데이터를 모아서 저장한다. SMF 는 이후 과금 서버에 과금 데이터를 보고 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 단말을 도시한 블록도이다.

도 9를 참조하면, 단말은 송수신부(910), 제어부(920) 및 메모리(930)을 포함할 수 있다. 단말은 구현 방식에 따라 추가적으로 더 많은 구성 요소들을 가질 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스를 위한 표시부(display), 입력부, 센서 등의 다양한 부가 장치들을 더 포함할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 추가적인 구성에 대하여 제약을 두지는 않는다.

송수신부(910)은 도 1 내지 도 8에서 설명된 각각의 실시예들에 기반하여 기지국과 무선 채널을 통해 연결될 수 있으며, 기지국을 통해 각종 네트워크 기능 장치들과 신호 및/또는 메시지의 송수신을 수행할 수 있다. 단말이 5G 네트워크와 통신하는 경우 송수신부(910)은 5G 통신 네트워크와 송/수신이 가능한 장치가 될 수 있다. 또한 송수신부(910)은 필요에 따라 통신 프로세서를 포함할 수 있다.

송수신부(910)에서 통신 프로세서를 포함하지 않는 경우 모든 신호 및/또는 메시지는 제어부에서 처리될 수 있다.

제어부(920)는 기본적인 단말의 동작을 제어할 수 있으며, 이상에서 셜명된 메시지들의 수신 및 저장의 제어를 수행할 수 있다. 또한 특정한 네트워크 슬라이스를 통해 데이터를 송신하거나 수신하기 위한 제어를 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(920)는 이상에서 설명된 바에 기반하여 단말의 정책에 기초한 동작을 수행할 수 있다.

메모리(930)는 단말의 제어에 필요한 각종 데이터들을 저장할 수 있으며, 이상에서 설명한 단말의 정책을 저장하기 위한 영역을 가질 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 (R)AN을 도시한 블록이다.

도 10을 참조하면, (R)AN은 네트워크 인터페이스(1010)를 통해 코어 네트워크의 다른 네트워크 엔티티와 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, (R)AN은, UE, SMF, UPF 등과 통신을 수행할 수 있다.

제어부(1020)는 (R)AN의 동작을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서 또는/및 프로그램으로 구현될 수 있다. 예컨대, 제어부(1020)는 이상에서 상술한 (R)AN의 동작을 수행할 수 있다.

메모리(1030)는 제어부(1020)에서 필요한 프로그램 및 각종 제어 정보를 저장할 수 있으며, 그 외에 본 발명에서 설명된 각 정보들을 저장할 수 있다. 그 외의 다른 네트워크 엔티티인 경우에도 동일하게 이상에서 설명된 동작에 필요한 정보를 저장할 수 있다.

이상에서 설명한 구성 외에 (R)AN은 운영자와 접속을 위한 다양한 인터페이스들을 더 포함할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 추가적인 구성에 대하여 특별한 제약을 두지는 않는다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 SMF를 도시한 블록도이다.

도 11을 참조하면, SMF는 네트워크 인터페이스(1110)를 통해 코어 네트워크의 다른 네트워크 엔티티와 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, SMF은 UE, (R)AN, UPF 등과 통신을 수행할 수 있다.

제어부(1120)는 SMF의 동작을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서 또는/및 프로그램으로 구현될 수 있다. 예컨대, 제어부(1120)는 이상에서 상술한 SMF의 동작을 수행할 수 있다.

메모리(1130)는 제어부(1120)에서 필요한 프로그램 및 각종 제어 정보를 저장할 수 있으며, 그 외에 본 발명에서 설명된 각 정보들을 저장할 수 있다. 그 외의 다른 네트워크 엔티티인 경우에도 동일하게 이상에서 설명된 동작에 필요한 정보를 저장할 수 있다.

이상에서 설명한 구성 외에 SMF은 운영자와 접속을 위한 다양한 인터페이스들을 더 포함할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 추가적인 구성에 대하여 특별한 제약을 두지는 않는다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 UPF를 도시한 블록도이다.

여기서, UPF는 상술한 BP/ULCL 또는 PSA1 또는 PSA2일 수 있다.

도 12를 참조하면, UPF는 네트워크 인터페이스(1210)를 통해 코어 네트워크의 다른 네트워크 엔티티와 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, UPF는 UE, (R)AN, SMF 등과 통신을 수행할 수 있다.

제어부(1220)는 UPF의 동작을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서 또는/및 프로그램으로 구현될 수 있다. 예컨대, 제어부(1220)는 이상에서 상술한 UPF의 동작을 수행할 수 있다.

메모리(1230)는 제어부(1220)에서 필요한 프로그램 및 각종 제어 정보를 저장할 수 있으며, 그 외에 본 발명에서 설명된 각 정보들을 저장할 수 있다. 그 외의 다른 네트워크 엔티티인 경우에도 동일하게 이상에서 설명된 동작에 필요한 정보를 저장할 수 있다.

이상에서 설명한 구성 외에 UPF는 운영자와 접속을 위한 다양한 인터페이스들을 더 포함할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 추가적인 구성에 대하여 특별한 제약을 두지는 않는다.

Claims (1)

1. 무선 통신 시스템에서 로컬 프로세싱을 위한 트래픽 스티어링을 위한 방법에 있어서,
   제1 제어 메시지를 수신하는 단계;
   상기 제1 제어 메시지에 응답하여 제2 제어 메시지를 생성하는 단계; 및
   상기 제2 제어 메시지를 송신하는 단계를 포함하는, 방법.

Images