KR20220042796A

KR20220042796A - 망 연동 시 네트워크 슬라이스를 지원하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20220042796A
Application number: KR1020200126050A
Authority: KR
Inventors: 정상수; 이호연
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2022-04-05
Also published as: EP4218301A4; EP4218301A1; US11979823B2; CN116235618A; US20220104115A1; WO2022065985A1

Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 6G 통신 시스템에 관련된 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 PGW-C(packet data network gateway control plane)의 네트워크 슬라이스 처리 방법은, 세션 생성 요청 메시지를 MME(mobility management entity)로부터 수신하는 단계와, UE(user equipment)가 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 상기 세션 생성 요청 메시지에 포함되는지 확인하는 단계와, 상기 확인 결과에 기반하여 구성되는 세션 생성 응답 메시지를 상기 MME로 전송하는 단계를 포함한다.

Description

망 연동 시 네트워크 슬라이스를 지원하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SUPPORTING NETWORK SLICE WITH INTERWORKING}

본 발명은 다양한 네트워크 구조에서 적용될 수 있는 네트워크 슬라이싱(network slicing) 기술에 관한 것이다.

무선 통신 세대를 거듭하면서 발전한 과정을 돌아보면 음성, 멀티미디어, 데이터 등 주로 인간 대상의 서비스를 위한 기술이 개발되어 왔다. 5G (5th-generation) 통신 시스템 상용화 이후 폭발적인 증가 추세에 있는 커넥티드 기기들이 통신 네트워크에 연결될 것으로 전망되고 있다. 네트워크에 연결된 사물의 예로는 차량, 로봇, 드론, 가전제품, 디스플레이, 각종 인프라에 설치된 스마트 센서, 건설기계, 공장 장비 등이 있을 수 있다. 모바일 기기는 증강현실 안경, 가상현실 헤드셋, 홀로그램 기기 등 다양한 폼팩터로 진화할 것으로 예상된다. 6G (6th-generation) 시대에는 수천억 개의 기기 및 사물을 연결하여 다양한 서비스를 제공하기 위해, 개선된 6G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 6G 통신 시스템은 5G 통신 이후 (beyond 5G) 시스템이라 불리어지고 있다.

2030년쯤 실현될 것으로 예측되는 6G 통신 시스템에서 최대 전송 속도는 테라 (즉, 1,000기가) bps, 무선 지연시간은 100마이크로초(μsec) 이다. 즉, 5G 통신 시스템대비 6G 통신 시스템에서의 전송 속도는 50배 빨라지고 무선 지연시간은 10분의 1로 줄어든다.

이러한 높은 데이터 전송 속도 및 초저(ultra low) 지연시간을 달성하기 위해, 6G 통신 시스템은 테라헤르츠(terahertz) 대역 (예를 들어, 95기가헤르츠(95GHz)에서 3테라헤르츠(3THz)대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 테라헤르츠 대역에서는 5G에서 도입된 밀리미터파(mmWave) 대역에 비해 더 심각한 경로손실 및 대기흡수 현상으로 인해서 신호 도달거리, 즉 커버리지를 보장할 수 있는 기술의 중요성이 더 커질 것으로 예상된다. 커버리지를 보장하기 위한 주요 기술로서 RF(radio frequency) 소자, 안테나, OFDM (orthogonal frequency division multiplexing)보다 커버리지 측면에서 더 우수한 신규 파형(waveform), 빔포밍(beamforming) 및 거대 배열 다중 입출력(massive multiple-input and multiple-output; massive MIMO), 전차원 다중 입출력(full dimensional MIMO; FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 다중 안테나 전송 기술 등이 개발되어야 한다. 이 외에도 테라헤르츠 대역 신호의 커버리지를 개선하기 위해 메타물질(metamaterial) 기반 렌즈 및 안테나, OAM(orbital angular momentum)을 이용한 고차원 공간 다중화 기술, RIS(reconfigurable intelligent surface) 등 새로운 기술들이 논의되고 있다.

또한 주파수 효율 향상 및 시스템 네트워크 개선을 위해, 6G 통신 시스템에서는 상향링크(uplink)와 하향링크(downlink)가 동일 시간에 동일 주파수 자원을 동시에 활용하는 전이중화(full duplex) 기술, 위성(satellite) 및 HAPS(high-altitude platform stations)등을 통합적으로 활용하는 네트워크 기술, 이동 기지국 등을 지원하고 네트워크 운영 최적화 및 자동화 등을 가능하게 하는 네트워크 구조 혁신 기술, 스펙트럼 사용 예측에 기초한 충돌 회피를 통한 동적 주파수 공유 (dynamic spectrum sharing) 기술, AI (artificial intelligence)를 설계 단계에서부터 활용하고 종단간(end-to-end) AI 지원 기능을 내재화하여 시스템 최적화를 실현하는 AI 기반 통신 기술, 단말 연산 능력의 한계를 넘어서는 복잡도의 서비스를 초고성능 통신과 컴퓨팅 자원(mobile edge computing (MEC), 클라우드 등)을 활용하여 실현하는 차세대 분산 컴퓨팅 기술 등의 개발이 이루어지고 있다. 뿐만 아니라 6G 통신 시스템에서 이용될 새로운 프로토콜의 설계, 하드웨어 기반의 보안 환경의 구현 및 데이터의 안전 활용을 위한 메커니즘 개발 및 프라이버시 유지 방법에 관한 기술 개발을 통해 디바이스 간의 연결성을 더 강화하고, 네트워크를 더 최적화하고, 네트워크 엔티티의 소프트웨어화를 촉진하며, 무선 통신의 개방성을 높이려는 시도가 계속되고 있다.

이러한 6G 통신 시스템의 연구 및 개발로 인해, 사물 간의 연결뿐만 아니라 사람과사물 간의 연결까지 모두 포함하는 6G 통신 시스템의 초연결성(hyper-connectivity)을 통해 새로운 차원의 초연결 경험(the next hyper-connected experience)이 가능해질 것으로 기대된다. 구체적으로 6G 통신 시스템을 통해 초실감 확장 현실(truly immersive extended reality; truly immersive XR), 고정밀 모바일 홀로그램(high-fidelity mobile hologram), 디지털 복제(digital replica) 등의 서비스 제공이 가능할 것으로 전망된다. 또한 보안 및 신뢰도 증진을 통한 원격 수술(remote surgery), 산업 자동화(industrial automation) 및 비상 응답(emergency response)과 같은 서비스가 6G 통신 시스템을 통해 제공됨으로써 산업, 의료, 자동차, 가전 등 다양한 분야에서 응용될 것이다.

한편, 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 발명은 다양한 망 구조에서 망 연동 시 단말과 네트워크 간 네트워크 슬라이싱(network slicing)에 관한 시그널링을 처리할 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 PGW-C(packet data network gateway control plane)의 네트워크 슬라이스 처리 방법은, 세션 생성 요청 메시지를 MME(mobility management entity)로부터 수신하는 단계와, UE(user equipment)가 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 상기 세션 생성 요청 메시지에 포함되는지 확인하는 단계와, 상기 확인 결과에 기반하여 구성되는 세션 생성 응답 메시지를 상기 MME로 전송하는 단계를 포함한다.

실시예에 따라, 상기 세션 생성 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 상기 정보가 포함되는 경우, 상기 세션 생성 응답 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 슬라이스 쿼터로 인한 부족을 사유(cause)로 나타내는 정보, 상기 UE가 적용할 백오프 타이머(back-off timer) 값, 접속이 불가능한 S-NSSAI(single network slice selection assistance information), 및 대상이 될 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따라, 상기 세션 생성 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 상기 정보가 포함되지 않는 경우, 상기 세션 생성 응답 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 PGW가 혼잡 상태임을 사유(cause)로 나타내는 정보, 타이머 값, 혼잡 수준 정보, 및 대상이 될 하나 이상의 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 UE(user equipment) 의 네트워크 슬라이스 처리 방법은, 상기 UE가 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원하는지 확인하는 단계와, 상기 확인 결과에 기반하여, 4G 망에 접속하기 위한 PDN(packet data network) 연결 요청 메시지를 MME(mobility management entity)로 전송하는 단계와, 상기 PDN 연결 요청 메시지에 응답하여 구성되는 PDN 연결 거절 메시지를 상기 MME로부터 수신하는 단계를 포함한다.

실시예에 따라, 상기 PDN 연결 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 포함되는 경우, 상기 PDN 연결 거절 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 슬라이스 쿼터로 인한 부족을 사유(cause)로 나타내는 정보, 상기 UE가 적용할 백오프 타이머(back-off timer) 값, 접속이 불가능한 S-NSSAI(single network slice selection assistance information), 및 대상이 될 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따라, 상기 PDN 연결 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 포함되지 않는 경우, 상기 PDN 연결 거절 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 PGW가 혼잡 상태임을 사유(cause)로 나타내는 정보, 타이머 값, 혼잡 수준 정보, 및 대상이 될 하나 이상의 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 네트워크 슬라이스를 처리하는 PGW-C(packet data network gateway control plane)는, 송수신부, 및 상기 송수신부와 연결되며 상기 송수신부를 제어하고, 세션 생성 요청 메시지를 MME(mobility management entity)로부터 수신하도록 제어하고, UE(user equipment)가 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 상기 세션 생성 요청 메시지에 포함되는지 확인하고, 상기 확인 결과에 기반하여 구성되는 세션 생성 응답 메시지를 상기 MME로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 네트워크 슬라이스를 처리하는 UE(user equipment)는, 송수신부, 및 상기 송수신부와 연결되며 상기 송수신부를 제어하고, 상기 UE가 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원하는지 확인하고, 상기 확인 결과에 기반하여, 4G 망에 접속하기 위한 PDN(packet data network) 연결 요청 메시지를 MME(mobility management entity)로 전송하도록 제어하고, 상기 PDN 연결 요청 메시지에 응답하여 구성되는 PDN 연결 거절 메시지를 상기 MME로부터 수신하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명은 다양한 망 구조에서 망 연동 시 네트워크 슬라이싱(network slicing)을 효율적으로 처리할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 단말의 네트워크 슬라이스 쿼터 기반 동작 능력을 고려하여 네트워크에서 효율적으로 단말의 슬라이스 접속을 제한할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 5G 통신 시스템과 4G(또는 LTE) 통신 시스템을 연동하여 서비스를 제공하기 위한 망 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 4G 망에 접속할 때 단말의 동작을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말과 네트워크의 동작을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단말과 네트워크의 동작을 나타낸다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단말과 네트워크의 동작을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 구조를 나타낸다.

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, 네트워크 객체(network entity) 또는 네트워크 기능(network function, NF)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 네트워크 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.

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 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 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 발명의 실시 예에서 NW slice로 기술된 사항은 NW slice instance로 대체되거나 반대로 NW slice instance로 기술된 사항이 NW slice로 대체되어 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.

도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(radio access node, RAN)(110), 및 단말(user equipment, UE)(120)을 도시하였다.

도 1은 하나의 기지국(110)과 하나의 단말(120)만을 도시하였으나, 무선 통신 시스템 상에 기지국(110)과 동일 또는 유사한 다른 기지국이 더 포함될 수 있다. 또한, 도 1에서는 하나의 기지국(110) 내에 하나의 단말(120)만이 통신하는 경우를 도시하였으나, 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.

이상에서 설명한 AMF 장치(131), SMF 장치(132), UPF 장치(133), NSSF 장치(134), AUSF 장치(151), NEF 장치(152), NRF 장치(153), PCF 장치(154), UDM 장치(155), AF 장치(156), SCP 장치(157)는 적어도 하나 또는 둘 이상의 장치 또는/및 시스템에서 구동되는 소프트웨어이거나 또는 펌웨어 형태일 수 있다. 또한 상기한 장치들(131, 132, 133, 134, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157)은 필요한 경우 하드웨어 형태로 구현할 수도 있다.

이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 "장치"라는 용어를 삭제한 형태로 설명하기로 한다. 예를 들어 AMF 장치(131)는 AMF(131)로 설명하고, SMF 장치(132)는 SMF(132)와 같은 형태로 설명하기로 한다.

한편, 도 1에서 각 네트워크 엔티티, 단말(120) 및 RAN(110) 간의 연결된 라인 사이에 기호들은 각 엔티티의 인터페이스일 수 있다. 예를 들어, 단말(120)과 AMF(131) 간은 N1 인터페이스를 사용하며, RAN(110)과 AMF(131) 사이에는 N2 인터페이스를 사용하고, RAN(110)과 UPF(133) 사이에는 N3 인터페이스를 사용하는 것을 의미할 수 있다. 동일하게 SMF(132)와 UPF(133) 간은 N4 인터페이스를 사용하고, UPF(133)들 간 또는 내부에서는 N9 인터페이스를 사용하며, UPF(133)과 DN(140) 간은 N6 인터페이스를 사용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 5G 통신 시스템과 4G(또는 LTE) 통신 시스템을 연동하여 서비스를 제공하기 위한 망 구조를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 5G 통신 시스템과 4G(또는 LTE) 통신 시스템을 연동하여 서비스를 제공하기 위한 망은 E-UTRAN(210), NG-RAN(211), UE(220, 221), MME(230), AMF(240), SGW(250), HSS + UDM(260), PCF + PCRF(270), SMF + PGW-C(280), 및 UPF + PGW-U(290)를 포함할 수 있다.

여기서, HSS + UDM(260), PCF + PCRF(270), SMF + PGW-C(280), 및 UPF + PGW-U(290)각각은 UE(220, 221)에 4G(또는 LTE) 통신서비스 및 5G 통신서비스를 제공하기 위해 동일 또는 유사한 기능(function)을 수행하는 4G 및 5G 용 엔티티를 함께 표시한 것을 의미할 수 있다.

동일한 가입자에 대한 제어를 위해 UDM(unified data management)과 HSS(home subscriber subsystem)는 서로 연동되어 있어야 하며, 또한, 세션 연속성(IP 주소 유지 등) 지원을 위해 SMF/UPF는 PGW의 기능을 지원해야 한다. 또한, AMF와 4G 망에서 이동성 관리를 위한 노드인 MME는 N26 인터페이스를 통해 5G-4G 간 단말 이동성 지원을 위한 정보를 교환할 수 있다.

본 발명의 대상이 되는 통신 시스템(단말, 기지국, 코어를 포함)은 네트워크 슬라이스를 기반으로 동작할 수 있다. 네트워크 슬라이스는 논리적으로 분리된 네트워크라고 볼 수 있으며, 네트워크 기능을 지원하기 위한 NF들의 집합으로 구성될 수 있다.

만약 네트워크가 네트워크 슬라이스를 기반으로 운영될 경우, 네트워크 슬라이스 별로 서로 다른 용량, 설정, 정책을 가지고 동작될 수 있다. 본 발명에서는, 네트워크 슬라이스 별로 쿼터를 도입할 수 있으며, 쿼터는 슬라이스에 동시 접속 가능한 최대 단말의 수, 동시 생성 가능한 최대 세션(PDU Session 또는 PDN Connection)의 수, 가입자가 슬라이스 별로 사용 가능한 최대 전송 속도(Data Rate)를 포함하며, 쿼터는 이에 한정되는 것은 아니고 네트워크 운영에 필요한 다른 유형의 파라미터를 포함할 수 있으며, 본 별명의 요지나 동작, 구성은 이들을 대상으로 확장될 수 있다.

만약 네트워크 슬라이싱이 사용될 경우, 네트워크 슬라이스라는 개념을 표준화된 프로토콜과 동작을 통해 명시적으로 지원하는 5G망과, 네트워크 슬라이스를 명시적으로 지원하지 않는 4G망의 연동을 고려할 수 있어야 한다.

특히, 앞서 언급한 것처럼 5G망과 4G망 사이의 서비스 연속성 보장을 위해 망의 장비(NF) 전체 또는 일부가 공유되는 경우, 슬라이스 쿼터가 5G뿐만 아니라 4G 접속 시에도 적용될 수 있어야 하며, 단말의 5G-4G 간 이동 상황에서도 고려될 수 있어야 한다. 이러한 동작은 5G 지원 가능한 단말을 사용하는 5G 서비스에 가입된 사용자에 대해 선택적으로 적용될 수 있다.

만약 통신 시스템을 운영하는 사업자가 5G망과 4G 망을 연동하고, 네트워크 슬라이스를 이용한 서비스를 제공할 경우 네트워크 슬라이싱을 고려한 세부 동작을 지원하는 5G 시스템과 5G 이동 시에 네트워크 슬라이싱 기능을 사용할 수 있도록 돕기 위한 최소한의 기능만을 가진 4G 시스템이 공존하게 된다.

통신 시스템에서 네트워크 슬라이스는 쿼터를 고려하여 운영될 수 있다. 쿼터는 특정 네트워크 슬라이스에 동시에 접속 가능한 단말의 수, 동시에 생성될 수 있는 연결(PDU session 또는 PDN Connection)의 수, 또는 동시에 제공될 수 있는 최대 전송 속도의 상한으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 특정 슬라이스가 최대 접속 단말 수를 쿼터로 가지고 운영될 경우, 통신 시스템은 해당 쿼터 이하로 단말 수가 제한되도록 제어를 수행할 수 있다.

만약 하나의 네트워크 슬라이스에 여러 개의 NF 또는 NF instance가 속할 경우 슬라이스 단위의 쿼터를 관리하는 슬라이스 쿼터 관리 기능을 갖는 NF가 필요하게 된다. 슬라이스 쿼터 관리는, 현재 네트워크 슬라이스의 상태를 NF 또는 NF instance들로부터 수신해 취합하고 쿼터와 비교하여 판단을 내리는 동작 및 이를 위한 부가 기능을 포함할 수 있으며, 슬라이스 쿼터 관리 기능만을 갖는 별도의 NF 및 NF 서비스로 정의되거나, 또는 기존의 NF(예를 들어, PCF, NSSF, NRF, UDM 등)에 해당 기능을 추가하는 것으로 정의될 수도 있다.

이러한 쿼터 기반의 접속 제어나 세부 동작은 네트워크(NG-RAN으로 표현되는 기지국 및 Core 내부의 NF들)과 단말에서 지원해야 사용될 수 있다. 만약 네트워크에 슬라이스 쿼터를 고려한 제어 기능(Capability)를 가진 단말(예를 들어, 5G 단말)과, 슬라이스 쿼터를 고려한 제어 기능을 지원하지 않는 단말(예를 들어 4G 단말)이 공존할 경우, 단말의 기능 수준을 고려한 제어가 필요하게 된다. 만약 하나의 단말이 5G와 4G를 모두 지원할 경우, 상기 예시는 단말이 5G 모드로 동작할 때는 쿼터 제어 Capability를 가지고, 단말이 4G 모드로 동작할 때는 쿼터 제어 Capability를 가지지 않는 것으로 표현될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 4G 망에 접속할 때 단말의 동작을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 UE(10),MME(20), 및 PGW-C/SMF(30)를 포함할 수 있다.

301 단계에서, UE(10),MME(20), 및 PGW-C/SMF(30) 간 Attach 또는 PDN connection의 establishment 절차가 트리거될 수 있다. 이때, UE(10)는 4G 망에 접속하기 위한 조건이 충족된 상태일 수 있다.

303 단계에서, UE(10)는 4G 망에 접속(세션 또는 PDN connection 생성) 또는 등록하기 위한 요청 메시지(PDN connectivity Req(or Attach Req))를 MME(20)로 전송할 수 있다. 신규 PDN connection을 생성하기 위한 요청 메시지에는 대상이 될 서비스를 나타내는 정보(예를 들면, APN)을 포함될 수 있으며, UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 동작을 지원함을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.

여기서, UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 동작은, 쿼터로 인해 슬라이스에 접속이 불가능할 경우 네트워크가 단말로 전달하는 정보 (접속을 제한하기 위한 타이머 값, 사유를 나타내는 값)을 이해하고 이를 이용하는 동작을 포함한다. 해당 정보는 PDN connection 수립 요청에 포함되는 별도 Information Element나 또는 PCO(Protocol Configuration Options), ePCO, APCO 중 하나의 세부 정보로 포함되어 전달될 수 있다.

만약 Attach 과정 중 PDN connection을 수립하는 과정에서는 Attach 메시지에 PDN connection 생성 요청이 포함될 수 있다. 또는 Attach 과정 중에 UE(10)가 MME(20)로 전달하는 Attach Request 메시지의 UE capability를 전달하는 IE 중 하나로 포함될 수 있다.

신규 PDN connection을 생성하기 위한 요청 메시지에 UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 동작을 지원함을 나타내는 정보가 포함되지 않을 경우, UE(10)가 해당 기능을 지원하지 않는 것으로 간주될 수 있다. 또한, UE(10)는 명시적으로 해당 필드에 UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 동작을 지원하지 않음을 명시적으로 나타내고 해당 필드를 전송할 수 있다.

305 단계에서, MME(20)는 UE(10)로부터 수신된 요청에 따른 세션 생성, 접속 허용 여부를 결정할 수 있으며, PGW-C/SMF(30)로 세션 생성을 위한 Create Session Request 메시지를 전송할 수 있다. 실시예에 따라, MME(20)와 PGW-C 사이에서 SGW가 메시지를 전달할 수 있다.

Create Session Request 메시지는 UE(10)로부터 수신한 메시지에 포함된 UE(10)의 슬라이스 쿼터를 고려한 동작 지원 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다. 303 단계에서 MME(20)가 UE(10)로부터 수신한 메시지가 PDN connection establishment 요청 메시지이고, 해당 메시지에 PCO (또는 ePCO/APCO)가 포함될 경우, 이는 Create Session Request 메시지에 삽입되어야 한다.

307 단계에서, PGW-C(30)는 수신된 Create Session Request 메시지에 포함된 정보를 기반으로 UE(10)가 지원하는 기능(capability)을 판단할 수 있다.

수신된 Create Session Request 메시지에 포함된 정보에 따라 UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 동작을 지원할 경우, PGW-C(30)는 본 발명의 실시예에 따라 슬라이스 쿼터 상태에 따른 타이머, 사유(cause), 슬라이스 정보를 명시적으로 단말로 전달하는 동작을 수행할 수 있다.

수신된 Create Session Request 메시지에 포함된 정보에 따라 UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 동작을 지원하지 않을 경우, PGW-C(30)는 본 발명의 다른 실시예들에 따라 슬라이스 쿼터 상태에 따른 타이머, 사유(cause), 슬라이스 정보를 명시적으로 단말로 전달하는 동작 대신 NAS Level 혼잡 제어를 이용해 슬라이스 접속을 제한할 수 있다.

309 단계에서, UE(10),MME(20), 및 PGW-C/SMF(30)는 Attach 또는 PDN connection establishment 과정을 위한 나머지 절차를 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말과 네트워크의 동작을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 UE(10),MME(20), PGW-C/SMF(30), 및 Quota Mgmt Func(Quota Management Function, 40)를 포함할 수 있다. 여기서, Quota Mgmt Func(40)은 네트워크에서 슬라이스의 쿼터 상황을 관리하는 NF 또는 NE를 의미할 수 있다.

401 단계 내지 405 단계, 및 407 단계의 일부는 도 3에서 전술한 301 단계 내지 307 단계와 실질적으로 동일하다.

즉, 403 단계에서, UE(10)는 4G 망에 접속(세션 또는 PDN connection 생성) 또는 등록하기 위한 요청 메시지(PDN connectivity Req(or Attach Req))를 MME(20)로 전송할 수 있다. 신규 PDN connection을 생성하기 위한 요청 메시지에는 UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 동작을 지원함을 나타내는 정보(Quota Mgmt. Support indicator)를 포함할 수 있다.

305 단계에서, MME(20)는 UE(10)로부터 수신된 요청에 따른 세션 생성, 접속 허용 여부를 결정할 수 있으며, PGW-C/SMF(30)로 세션 생성을 위한 Create Session Request 메시지를 전송할 수 있다. 상기 Create Session Request 메시지는 UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 동작을 지원함을 나타내는 정보(Quota Mgmt. Support indicator)를 포함할 수 있다.

본 개시의 이후 동작(407 단계의 일부 내지 421 단계)은 UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 동작을 지원한다고 판단하는 경우 적용될 수 있다.

407 단계에서, PGW-C(30)는 UE(10)에 대해 접속을 진행할 슬라이스(S-NSSAI)를 선택할 수 있다. PGW-C(30)는 해당 슬라이스에 대해 쿼터를 고려한 관리가 필요하다고 판단할 경우, 슬라이스의 쿼터 상태를 확인할 수 있다.

만약 PGW-C(30) 내부의 정보나 설정에 의해 슬라이스 쿼터를 고려한 동작이 가능할 경우, 하기 409 단계 내지 413 단계는 별도 NF/NE의 도움 없이 PGW-C(30) 내부 동작에 의해 수행될 수 있다.

409 단계에서, PGW-C/SMF(30)는 선택된 슬라이스(S-NSSAI)를 포함하는 Slice Quota Check Req. 메시지를 Quota Mgmt Func(40)로 전송할 수 있다. 여기서, Quota Mgmt Func(40)는 네트워크에서 슬라이스의 쿼터 상황을 별도로 관리하는 NF 또는 NE를 의미할 수 있다. 상기 Slice Quota Check Req. 메시지 메시지에는 S-NSSAI 뿐만 아니라, 단말이 사용할 APN이 포함될 수 있다.

411 단계에서, 쿼터 상태를 관리하는 Quota Mgmt Func(40)는 슬라이스 쿼터 제한으로 신규 접속 단말/세션 수립이 불가능하다고 판단할 수 있다. Quota Mgmt Func(40)는 제한의 사유가 단말 수로 인한 것인지, 세션 수로 인한 것인지도 판단할 수 있다.

413 단계에서, Quota Mgmt Func(40)은 PGW-C(30)로 슬라이스 쿼터 제한으로 신규 접속이 불가능함을 나타내는 사유(cause)를 전달할 수 있다. 또한, Quota Mgmt Func(40)은 슬라이스 별로 적용될 back off timer를 PGW-C(30)로 전달할 수 있다. 상기 사유는 구체적으로 제한의 사유가 단말 수로 인한 것인지, 세션 수로 인한 것인지를 나타낼 수도 있다.

415 단계에서, PGW-C(30)는 UE(10)의 세션 생성 요청을 거절할지 또는 대체 가능한 다른 슬라이스(S-NSSAI)를 선택할지 결정할 수 있다. 만약 대체 가능한 다른 슬라이스가 선택될 경우 상기 407 단계 내지 413 단계가 반복되어 수행될 수 있다.

415 단계에서 UE(10)의 세션 생성 요청이 거절될 경우, 417 단계에서 PGW-C(30)는 Create Session Response 메시지를 SGW를 통해 MME(20)로 전달할 수 있다.

상기 Create Session Response 메시지는, UE(10)의 세션 생성 요청이 거부되었으며, 슬라이스 쿼터로 인한 부족을 사유(cause)로 나타내는 정보, 단말이 적용할 back-off timer 값, 접속이 불가능한 S-NSSAI, 및 대상이 될 APN 중에서 적어도 하나를 포함하는 PCO (또는 ePCO/APCO)를 포함할 수 있다.

419 단계에서, MME(20)는 단말로 전송하는 NAS 응답 메시지인 PDN connectivity reject(또는 attach reject) 메시지를 UE(10)로 전송할 수 있다.

상기 PDN connectivity reject(또는 attach reject) 메시지는 PGW-C(30)가 전달한 PCO (또는 ePCO, APCO)를 포함할 수 있다. 상기 PCO (또는 ePCO, APCO)에는 슬라이스 쿼터로 인한 부족을 거절 사유로 나타내는 정보, 단말이 적용할 back-off timer 값, 접속이 불가능한 S-NSSAI, 및 대상이 될 APN 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.

421 단계에서, UE(10)는 MME(20)로부터 수신한 NAS 응답 메시지에 포함된 정보를 저장하고, NAS 응답 메시지에 포함된 정보를 이용하여 해당 슬라이스에 대한 접속 제어를 수행할 수 있다. 상기 NAS 응답 메시지에 Timer가 포함된 경우, UE(10)는 Timer를 시작하고 Timer가 만료될 때까지 해당 슬라이스 또는 해당 APN을 사용하기 위한 NAS 요청을 지연시킬 수 있다.

만약 응답에 APN이 포함되지 않는 경우, UE(10)는 자신이 401 단계에서 요청 메시지에 APN을 포함한 경우, 해당 APN에 대한 접속이 거절되었다고 판단할 수 있다. 해당 timer는 단말이 5G 망으로 이동하여 동작하는 경우에도 유지되어 적용될 수 있다.

419 단계에서 S-NSSAI를 명시적으로 수신한 경우, UE(10)는 해당 슬라이스와 연관된 5G 망에서의 Mobility Management 동작(Registration 요청)을 수행하지 않도록 제어할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단말과 네트워크의 동작을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 UE(10),MME(20), PGW-C/SMF(30), 및 Quota Mgmt Func(Quota Management Function, 40)를 포함할 수 있다.

501 단계 내지 505 단계, 및 507 단계의 일부는 도 3에서 전술한 301 단계 내지 307 단계와 실질적으로 동일하다.

즉, 503 단계에서, UE(10)는 4G 망에 접속(세션 또는 PDN connection 생성) 또는 등록하기 위한 요청 메시지(PDN connectivity Req(or Attach Req))를 MME(20)로 전송할 수 있다. 신규 PDN connection을 생성하기 위한 요청 메시지에는 UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 동작을 지원함을 나타내는 정보(Quota Mgmt. Support indicator)를 포함하지 않을 수 있다.

505 단계에서, MME(20)는 UE(10)로부터 수신된 요청에 따른 세션 생성, 접속 허용 여부를 결정할 수 있으며, PGW-C/SMF(30)로 세션 생성을 위한 Create Session Request 메시지를 전송할 수 있다. 상기 Create Session Request 메시지는 UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 동작을 지원함을 나타내는 정보(Quota Mgmt. Support indicator)를 포함하지 않을 수 있다.

본 개시의 이후 동작(507 단계의 일부 내지 521 단계)은 UE(10)가 슬라이스 쿼터를 고려한 기능을 지원하지 않는다고 판단하는 경우 적용될 수 있다.

507 단계에서, PGW-C(30)는 UE(10)에 대해 접속을 진행할 슬라이스(S-NSSAI)를 선택할 수 있다. PGW-C(30)는 만약 해당 슬라이스에 대해 쿼터를 고려한 관리가 필요하다고 판단할 경우, 슬라이스의 쿼터 상태를 확인할 수 있다. PGW-C(30) 내부의 정보나 설정에 의해 슬라이스 쿼터를 고려한 동작이 가능할 경우, 하기 509 단계 내지 513 단계는 별도 NF/NE의 도움 없이 PGW-C(30)의 내부 동작에 의해 수행될 수 있다.

509 단계에서, PGW-C/SMF(30)는 선택된 슬라이스(S-NSSAI)를 포함하는 Slice Quota Check Req 메시지를 Quota Mgmt Func(40)로 전송할 수 있다. 여기서, Quota Mgmt Func(40)는 네트워크에서 슬라이스의 쿼터 상황을 별도로 관리하는 NF 또는 NE를 의미할 수 있다. 상기 Slice Quota Check Req 메시지에는 S-NSSAI이 포함되며, 단말이 사용할 APN이 포함될 수 있다.

511 단계에서, 쿼터 상태를 관리하는 Quota Mgmt Func(40)은 슬라이스 쿼터 제한으로 신규 접속 단말/세션 수립이 불가능하다고 판단할 수 있다.

513 단계에서,. Quota Mgmt Func(40)은 PGW-C(30)로 슬라이스 쿼터 제한으로 신규 접속이 불가능함을 나타내는 사유(cause)를 전달할 수 있다. 또한, Quota Mgmt Func(40)은 슬라이스 별로 적용될 back off timer를 전달할 수 있다. 또한, Quota Mgmt Func(40)은 추가로 현재의 쿼터 대비 로드 상태를 나타내는 값을 전달할 수 있다.

515 단계에서,. PGW-C(30)는 단말의 세션 생성 요청을 거절할지 또는 대체 가능한 다른 슬라이스(S-NSSAI)를 선택할지 결정할 수 있다. 만약 대체 가능한 다른 슬라이스가 선택될 경우 상기 507 단계 내지 513 단계가 반복되어 수행될 수 있다.

515 단계에서, PGW-C(30)가 UE(10)의 세션 생성 요청을 거절할 경우, 517 단계에서 PGW-C(30)는 Create Session Response 메시지를 를 SGW를 통해 MME(20)로 전달할 수 있다.

상기 Create Session Response 메시지는, UE(10)의 세션 생성 요청이 거부되었으며, PGW가 혼잡(overload 또는 congestion) 상태 또는 네트워크의 자원 부족임을 나타내는 거절 사유, Timer 값, 혼잡 수준 정보, 및 대상이 될 하나 이상의 APN 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

519 단계에서, MME(20)는 PGW-C(30)로부터 수신한 Create Session Response 메시지에 따라 UE(10)로 NAS 응답 메시지 (PDN connectivity 생성 응답 또는 Attach 응답)를 전송할 수 있다. 상기 NAS 응답 메시지는 PDN connectivity reject(또는 attach reject) 메시지일 수 있다.

상기 PDN connectivity reject(또는 attach reject) 메시지는 517 단계에서 수신한 거절 사유를 나타내는 정보, 단말이 적용할 back-off timer 값, 및 대상이 될 APN 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

521 단계11에서, UE(10)는 MME(20)로부터 수신한 NAS 응답 메시지에 포함된 정보를 저장하고, NAS 응답 메시지에 포함된 정보를 이용하여 접속 제어를 수행할 수 있다.

상기 NAS 응답 메시지에 Timer가 포함된 경우, UE(10)는 Timer를 시작하고 Timer가 만료될 때까지 해당 APN을 사용하기 위한 NAS 요청을 지연시킬 수 있다.

만약 응답에 APN이 포함되지 않는 경우, UE(10)는 자신이 501 단계에서 요청 메시지에 APN을 포함한 경우, 해당 APN에 대한 접속이 거절되었다고 판단할 수 있다. 해당 timer는 단말이 5G 망으로 이동하여 동작하는 경우에도 유지되어 적용될 수 있다.

도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단말과 네트워크의 동작을 나타낸다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 MME(20), PGW-C/SMF(30), 및 Quota Mgmt Func(Quota Management Function, 40)를 포함할 수 있다.

PGW-C(30)는 특정 슬라이스에 대해 쿼터를 고려한 관리가 필요하다고 판단할 경우, 슬라이스의 쿼터 상태를 확인할 수 있다. 실시예에 따라PGW-C(30) 내부의 정보나 설정에 의해 슬라이스 쿼터를 고려한 동작이 가능할 경우, 하기 단계들은 별도 NF/NE의 도움 없이 PGW-C(30)의 내부 동작에 의해 수행될 수 있다.

601 단계에서, PGW-C/SMF(30)는 선택된 슬라이스(S-NSSAI)를 포함하는 Slice Quota Check Req 메시지를 Quota Mgmt Func(40)로 전송할 수 있다. 여기서, Quota Mgmt Func(40)는 네트워크에서 슬라이스의 쿼터 상황을 별도로 관리하는 NF나 NE를 의미할 수 있다. 상기 Slice Quota Check Req 메시지에는 S-NSSAI이 포함되며, 추가적으로 연동되는 APN이 포함될 수 있다.

603 단계에서, 쿼터 상태를 관리하는 Quota Mgmt Func(40)은 슬라이스 상태를 확인하고, 확인 결과에 기반하여 응답 메시지를 생성할 수 있다. 603 단계에서 Quota Mgmt Func(40)은 슬라이스 쿼터 제한으로 신규 접속이 불가능하다고 판단할 수 있다.

605 단계에서, Quota Mgmt Func(40)은 Slice Quota Check Resp 메시지를 PGW-C(30)로 전송할 수 있다. 이때, Quota Mgmt Func(40)은 슬라이스 쿼터 제한으로 신규 접속이 불가능할 경우 이를 나타내는 사유(cause)를 PGW-C(30)로 전달할 수 있다. 또한, Quota Mgmt Func(40)은 슬라이스 별 또는 APN에 대해 적용될 back off timer를 전달할 수 있다. 또한, Quota Mgmt Func(40)은 추가로 현재의 쿼터 대비 로드 상태를 나타내는 값을 전달할 수 있다.

605 단계의 Slice Quota Check Resp 메시지는 는 PGW-C(30)로부터 명시적인 요청을 받지 않는 경우라 해도 제공될 수 있으며, 만약 PGW-C(30)가 슬라이스 상태 정보에 대한 구독(Subscription)을 한 경우, 이에 대한 알림(Notification)의 형태로도 제공될 수 있다.

607 단계에서, PGW-C(30)는 S-NSSAI에 대한 새로운 연결의 제한을 결정하고, 만약 특정 슬라이스에 대한 신규 접속을 제한해야 할 경우 대상이 될 APN을 선택할 수 있다.

609 단계에서, PGW-C(30)는 SGW를 통해 MME(20)로 GTP-C 메시지를 전송할 수 있다. 상기 GTP-C 메시지는 현재 PGW-C(30)의 상태를 알리는 정보, PGW가 혼잡(overload 또는 congestion) 상태 또는 네트워크의 자원 부족임을 나타내는 사유, Timer 값, 혼잡 수준 정보, 및 대상이 될 하나 이상의 APN 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

611 단계에서, MME(20)는 단말로부터 접속 요청을 수신하고, 해당 접속을 위한 대상 PGW-C(30)가 609 단계에서 수신한 정보에 의해 혼잡 상태라고 판단할 경우 도 5의 519 단계와 동일한 동작을 수행하며, 응답 메시지를 수신한 단말은 도 5의 521 단계와 동일한 동작을 수행할 수 있다.

611 단계에서, MME(20)는 backoff timer, APN에 대한 PGW load information을 저장하고, 단말의 connection request를 거절(reject)하고, backoff timer, cause를 제공할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구조를 나타낸다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 단말은 도 7의 단말에 대응될 수 있다.

도 7을 참조하면, 단말은 송수신부(710), 메모리(720), 및 제어부(730)로 구성될 수 있다. 전술한 단말의 통신 방법에 따라, 단말의 송수신부(710), 제어부(730) 및 메모리(720)가 동작할 수 있다. 다만, 단말의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 단말은 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 송수신부(710), 제어부 (730) 및 메모리(720)가 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 제어부(730)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.

송수신부(710)는 단말의 수신부와 단말의 송신부를 통칭한 것으로서, 기지국, 네트워크 엔티티, 서버 또는 다른 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 기지국, 네트워크 엔티티, 서버 또는 다른 단말과 송수신하는 신호는 제어 정보 및 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(710)는 전송되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(710)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(710)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다.

또한, 송수신부(710)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(730)로 출력하고, 제어부(730)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.

메모리(720)는 단말의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(720)는 단말에서 획득되는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(720)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리(720)는 별도로 존재하지 않고 프로세서(730)에 포함되어 구성될 수도 있다.

제어부(730)는 상술한 본 개시의 실시예에 따라 단말이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(730)는 송수신부(710)를 통해 제어 신호와 데이터 신호를 수신하고, 수신한 제어 신호와 데이터 신호를 처리할 수 있다. 또한, 제어부(730)는 처리한 제어 신호와 데이터 신호를 송수신부(710)를 통해 송신할 수 있다. 제어부(730)는 복수 개일 수 있으며, 제어부(730)는 메모리(420)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 단말의 구성 요소 제어 동작을 수행할 수 있다.

제어부(730)는 해당 단말이 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원하는지 확인하고, 상기 확인 결과에 기반하여, 4G 망에 접속하기 위한 PDN(packet data network) 연결 요청 메시지를 MME(mobility management entity)로 전송하도록 제어하고, 상기 PDN 연결 요청 메시지에 응답하여 구성되는 PDN 연결 거절 메시지를 상기 MME로부터 수신하도록 제어할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 구조를 나타낸다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 네트워크 엔티티들 각각은 도 8의 구성을 포함할 수 있다. 특히, 도 3 내지 도 6에 도시된 UE(10), MME(20), PGW-C(30), 및 Quota Mgmt Func(Quota Management Function, 40) 각각은 도 8의 구성을 포함하도록 구현될 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 네트워크 엔티티는 송수신부(810)와 메모리(820) 및 제어부(830)로 구성될 수 있다. 전술한 네트워크 엔티티의 통신 방법에 따라, 네트워크 엔티티의 송수신부(810), 제어부(830) 및 메모리(820)가 동작할 수 있다.

다만, 네트워크 엔티티의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 네트워크 엔티티는 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 송수신부(810), 제어부(830) 및 메모리(820)가 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 제어부(830)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.

송수신부(810)는 수신부와 송신부를 통칭한 것으로서, 기지국, 단말, 네트워크 엔티티, 또는 서버와 신호를 송수신할 수 있다. 기지국, 단말, 네트워크 엔티티, 또는 서버와 송수신하는 신호는 제어 정보 및 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(810)는 전송되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(810)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(810)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다.

또한, 송수신부(810)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(830)로 출력하고, 제어부(830)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.

메모리(820)는 네트워크 엔티티 또는 서버의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리 (820)는 네트워크 엔티티 또는 서버에서 획득되는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(820)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리(820)는 별도로 존재하지 않고 제어부(830)에 포함되어 구성될 수도 있다.

제어부(830)는 상술한 본 개시의 실시예에 따라 네트워크 엔티티 또는 서버가 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(830)는 송수신부(810)를 통해 제어 신호와 데이터 신호를 수신하고, 수신한 제어 신호와 데이터 신호를 처리할 수 있다. 또한, 제어부(830)는 처리한 제어 신호와 데이터 신호를 송수신부(810)를 통해 송신할 수 있다. 제어부(830)는 복수 개일 수 있으며, 제어부(830)는 메모리(820)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 네트워크 엔티티의 구성 요소 제어 동작을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 PGW-C(packet data network gateway control plane) 내에 구현되는 제어부(830)는 세션 생성 요청 메시지를 MME(mobility management entity)로부터 수신하도록 제어하고, UE(user equipment)가 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 상기 세션 생성 요청 메시지에 포함되는지 확인하고, 상기 확인 결과에 기반하여 구성되는 세션 생성 응답 메시지를 상기 MME로 전송하도록 제어할 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. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예를 들면, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

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.

Claims

무선 통신 시스템에서 PGW-C(packet data network gateway control plane)의 네트워크 슬라이스 처리 방법에 있어서,
세션 생성 요청 메시지를 MME(mobility management entity)로부터 수신하는 단계;
UE(user equipment)가 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 상기 세션 생성 요청 메시지에 포함되는지 확인하는 단계; 및
상기 확인 결과에 기반하여 구성되는 세션 생성 응답 메시지를 상기 MME로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 세션 생성 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 상기 정보가 포함되는 경우,
상기 세션 생성 응답 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 슬라이스 쿼터로 인한 부족을 사유(cause)로 나타내는 정보, 상기 UE가 적용할 백오프 타이머(back-off timer) 값, 접속이 불가능한 S-NSSAI(single network slice selection assistance information), 및 대상이 될 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 세션 생성 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 상기 정보가 포함되지 않는 경우,
상기 세션 생성 응답 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 PGW가 혼잡 상태임을 사유(cause)로 나타내는 정보, 타이머 값, 혼잡 수준 정보, 및 대상이 될 하나 이상의 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
무선 통신 시스템에서 UE(user equipment)의 네트워크 슬라이스 처리 방법에 있어서,
상기 UE가 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원하는지 확인하는 단계;
상기 확인 결과에 기반하여, 4G 망에 접속하기 위한 PDN(packet data network) 연결 요청 메시지를 MME(mobility management entity)로 전송하는 단계; 및
상기 PDN 연결 요청 메시지에 응답하여 구성되는 PDN 연결 거절 메시지를 상기 MME로부터 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 PDN 연결 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 포함되는 경우,
상기 PDN 연결 거절 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 슬라이스 쿼터로 인한 부족을 사유(cause)로 나타내는 정보, 상기 UE가 적용할 백오프 타이머(back-off timer) 값, 접속이 불가능한 S-NSSAI(single network slice selection assistance information), 및 대상이 될 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 PDN 연결 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 포함되지 않는 경우,
상기 PDN 연결 거절 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 PGW가 혼잡 상태임을 사유(cause)로 나타내는 정보, 타이머 값, 혼잡 수준 정보, 및 대상이 될 하나 이상의 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
무선 통신 시스템에서 네트워크 슬라이스를 처리하는 PGW-C(packet data network gateway control plane)에 있어서,
송수신부; 및
상기 송수신부와 연결되며 상기 송수신부를 제어하고, 세션 생성 요청 메시지를 MME(mobility management entity)로부터 수신하도록 제어하고, UE(user equipment)가 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 상기 세션 생성 요청 메시지에 포함되는지 확인하고, 상기 확인 결과에 기반하여 구성되는 세션 생성 응답 메시지를 상기 MME로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PGW-C.
제7항에 있어서,
상기 세션 생성 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 상기 정보가 포함되는 경우,
상기 세션 생성 응답 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 슬라이스 쿼터로 인한 부족을 사유(cause)로 나타내는 정보, 상기 UE가 적용할 백오프 타이머(back-off timer) 값, 접속이 불가능한 S-NSSAI(single network slice selection assistance information), 및 대상이 될 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 PGW-C.
제7항에 있어서,
상기 세션 생성 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 상기 정보가 포함되지 않는 경우,
상기 세션 생성 응답 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 PGW가 혼잡 상태임을 사유(cause)로 나타내는 정보, 타이머 값, 혼잡 수준 정보, 및 대상이 될 하나 이상의 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 PGW-C.
무선 통신 시스템에서 네트워크 슬라이스를 처리하는 UE(user equipment)에 있어서,
송수신부; 및
상기 송수신부와 연결되며 상기 송수신부를 제어하고, 상기 UE가 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원하는지 확인하고, 상기 확인 결과에 기반하여, 4G 망에 접속하기 위한 PDN(packet data network) 연결 요청 메시지를 MME(mobility management entity)로 전송하도록 제어하고, 상기 PDN 연결 요청 메시지에 응답하여 구성되는 PDN 연결 거절 메시지를 상기 MME로부터 수신하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 UE.
제10항에 있어서,
상기 PDN 연결 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 포함되는 경우,
상기 PDN 연결 거절 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 슬라이스 쿼터로 인한 부족을 사유(cause)로 나타내는 정보, 상기 UE가 적용할 백오프 타이머(back-off timer) 값, 접속이 불가능한 S-NSSAI(single network slice selection assistance information), 및 대상이 될 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 UE.
제10항에 있어서,
상기 PDN 연결 요청 메시지에 상기 UE가 상기 슬라이스 쿼터 기반 동작을 지원함을 나타내는 정보가 포함되지 않는 경우,
상기 PDN 연결 거절 메시지는 상기 UE의 세션 생성 요청이 거부되었으며 PGW가 혼잡 상태임을 사유(cause)로 나타내는 정보, 타이머 값, 혼잡 수준 정보, 및 대상이 될 하나 이상의 APN(access point name) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 UE.