KR20220138296A

KR20220138296A - 무선 통신 시스템에서 단말의 시각 동기화를 지원하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20220138296A
Application number: KR1020210044304A
Authority: KR
Inventors: 문상준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-04-05
Filing date: 2021-04-05
Publication date: 2022-10-12
Also published as: WO2022215979A1; US20220322257A1; CN117063548A; EP4268520A1

Abstract

본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 시각 동기화(time synchronization)를 지원하는 기지국의 동작 방법은, 상기 기지국에 접속된 단말에 대하여, 상기 단말이 시각 동기화를 요구하는지를 지시하는 동기화 지시자를 획득하는 단계; AF(application function) 또는 NEF(network exposure function)로부터, 상기 단말의 시각 동기화에 요구되는 동기화 정확도를 획득하는 단계; 및 상기 동기화 지시자 및 상기 동기화 정확도에 기초하여, 시각 동기화 기능을 활성화 또는 비활성화하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말의 시각 동기화를 지원하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SUPPORTING CLOCK SYNCHRONIZATION OF USER EQUIPMENT IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시는 무선 통신 시스템에서 단말의 시각 동기화(Clock Synchronization)를 지원하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세히는, 3GPP 5GS (5G System)에서 단말간 시각 동기화를 제공할 때에, 단말의 동기화 요구사항을 네트워크에 전달하는 기술에 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) 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.

5G 시스템에서는 기존 4G 시스템 대비 다양한 서비스에 대한 지원을 고려하고 있다. 예를 들어, 가장 대표적인 서비스들은 모바일 초광대역 통신 서비스(eMBB: enhanced mobile broad band), 초 고신뢰성/저지연 통신 서비스(URLLC: ultra-reliable and low latency communication), 대규모 기기간 통신 서비스(mMTC: massive machine type communication), 차세대 방송 서비스(eMBMS: evolved multimedia broadcast/multicast Service) 등이 있을 수 있다. 그리고, 상기 URLLC 서비스를 제공하는 시스템을 URLLC 시스템, eMBB 서비스를 제공하는 시스템을 eMBB 시스템 등이라 칭할 수 있다. 또한, 서비스와 시스템이라는 용어는 혼용되어 사용될 수 있다.

이 중 URLLC 서비스는 기존 4G 시스템과 달리 5G 시스템에서 새롭게 고려하고 있는 서비스이며, 다른 서비스들 대비 초 고 신뢰성(예를 들면, 패킷 에러율 약 10-5)과 저 지연(latency)(예를 들면, 약 0.5msec) 조건 만족을 요구한다. 이러한 엄격한 요구 조건을 만족시키기 위하여 URLLC 서비스는 eMBB 서비스보다 짧은 전송 시간 간격(TTI: transmission time interval)의 적용이 필요할 수 있고 이를 활용한 다양한 운용 방식들이 고려되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE(Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다.

IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

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

무선 통신 시스템의 발전에 따라 다양한 서비스를 제공할 수 있게 됨으로써, 특히 무선 통신 시스템에서 단말 간 시각 동기화를 제공할 때 단말의 동기화 요구사항을 네트워크에 전달하기 위한 방안이 요구되고 있다.

본 개시에서는 3GPP 망에 연결된 단말이 TSN Sync 지원에 필요한 요구사항을 네트워크에 전달하여, 필요 요구사항에 따라 RAN의 Sync 정보 전달 주기와 방법을 조절하는 것을 가능하게 하는 방법 및 장치를 제안한다.

본 개시의 일 실시예에 따른, 무선 통신 시스템에서 단말의 시각 동기화(time synchronization)를 지원하는 기지국의 동작 방법은, 상기 기지국에 접속된 단말에 대하여, 상기 단말이 시각 동기화를 요구하는지를 지시하는 동기화 지시자를 획득하는 단계; AF(application function) 또는 NEF(network exposure function)로부터, 상기 단말의 시각 동기화에 요구되는 동기화 정확도를 획득하는 단계; 및 상기 동기화 지시자 및 상기 동기화 정확도에 기초하여, 시각 동기화 기능을 활성화 또는 비활성화하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 3GPP 망에 연결된 단말이 TSN Sync 지원에 필요한 요구사항을 네트워크에 전달하여, 필요 요구사항을 RAN의 Sync 정보 전달 주기를 높이고 개별 전달을 on시켜서 지원하고, 불필요 시는 RAN의 Sync 정보 전달 주기를 낮추고 개별 전달을 off 시켜 RAN 운영 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 개시의 실시예에 따른 3GPP망을 통한 TSN Sync 지원 과정을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 RAN Sync 기능을 On/Off 함으로써 RAN의 효율성을 높일 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 UE Registration 과정에 RAN Parameter를 이용하여 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 4는 UE Configuration Update를 이용하여 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 5는 PDU Session Setup/Modification 과정에서 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 6은 PMIC 전달 시 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 7은 TSCAI 전달 시 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 8은 Handover시 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 개시를 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

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

이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 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.

이때, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시예에서 ‘~부’는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)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 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 본 개시는 현재 존재하는 통신표준 가운데 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) 단체에서 정의하는 가장 최신의 표준인 5GS 및 NR 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 개시가 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 무선통신망에도 동일하게 적용될 수 있다.

본 개시에서 eNB는 설명의 편의를 위하여 gNB와 혼용되어 사용될 수 있다. 즉 eNB로 설명한 기지국은 gNB를 나타낼 수 있다. 또한 단말이라는 용어는 핸드폰, NB-IoT 기기들, 센서들 뿐만 아니라 또 다른 무선 통신 기기들을 나타낼 수 있다.

이하, 기지국은 단말의 자원할당을 수행하는 주체로서, gNode B, eNode B, Node B, BS (Base Station), 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. 물론 상기 예시에 제한되는 것은 아니다.

특히 본 개시는 3GPP 5GS/NR (5세대 이동통신 표준)에 적용할 수 있다. 또한 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 또는 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 개시에서 eNB는 설명의 편의를 위하여 gNB와 혼용되어 사용될 수 있다. 즉 eNB로 설명한 기지국은 gNB를 나타낼 수 있다. 또한 단말이라는 용어는 핸드폰, NB-IoT 기기들, 센서들 뿐만 아니라 또 다른 무선 통신 기기들을 나타낼 수 있다.

무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 또는 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-Advanced(LTE-A), LTE-Pro, 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB(Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 802.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다.

광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예로, LTE 시스템에서는 하향링크(DL; DownLink)에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 채용하고 있고, 상향링크(UL; UpLink)에서는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말(UE; User Equipment 또는 MS; Mobile Station)이 기지국(eNode B 또는 BS; Base Station)으로 데이터 또는 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 또는 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 각 사용자 별로 데이터 또는 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성(Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 또는 제어정보를 구분한다.

LTE 이후의 향후 통신 시스템으로서, 즉, 5G 통신시스템은 사용자 및 서비스 제공자 등의 다양한 요구 사항을 자유롭게 반영할 수 있어야 하기 때문에 다양한 요구사항을 동시에 만족하는 서비스가 지원되어야 한다. 5G 통신시스템을 위해 고려되는 서비스로는 향상된 모바일 광대역 통신(eMBB; Enhanced Mobile BroadBand), 대규모 기계형 통신(mMTC; massive Machine Type Communication), 초신뢰 저지연 통신(URLLC; Ultra Reliability Low Latency Communication) 등이 있다.

일부 실시예에 따르면, eMBB는 기존의 LTE, LTE-A 또는 LTE-Pro가 지원하는 데이터 전송 속도보다 더욱 향상된 데이터 전송 속도를 제공하는 것을 목표로 할 수 있다. 예를 들어, 5G 통신시스템에서 eMBB는 하나의 기지국 관점에서 하향링크에서는 20Gbps의 최대 전송 속도(peak data rate), 상향링크에서는 10Gbps의 최대 전송 속도를 제공할 수 있어야 한다. 또한 5G 통신시스템은 최대 전송 속도를 제공하는 동시에, 증가된 단말의 실제 체감 전송 속도(User perceived data rate)를 제공해야 할 수 있다. 이와 같은 요구 사항을 만족시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 더욱 향상된 다중 안테나 (MIMO; Multi Input Multi Output) 전송 기술을 포함하여 다양한 송수신 기술의 향상을 요구될 수 있다. 또한 현재의 LTE가 사용하는 2GHz 대역에서 최대 20MHz 전송대역폭을 사용하여 신호를 전송하는 반면에 5G 통신시스템은 3~6GHz 또는 6GHz 이상의 주파수 대역에서 20MHz 보다 넓은 주파수 대역폭을 사용함으로써 5G 통신시스템에서 요구하는 데이터 전송 속도를 만족시킬 수 있다.

동시에, 5G 통신시스템에서 사물 인터넷(IoT; Internet of Thing)와 같은 응용 서비스를 지원하기 위해 mMTC가 고려되고 있다. mMTC는 효율적으로 사물 인터넷을 제공하기 위해 셀 내에서 대규모 단말의 접속 지원, 단말의 커버리지 향상, 향상된 배터리 시간, 단말의 비용 감소 등이 요구될 수 있다. 사물 인터넷은 여러 가지 센서 및 다양한 기기에 부착되어 통신 기능을 제공하므로 셀 내에서 많은 수의 단말(예를 들어, 1,000,000 단말/km2)을 지원할 수 있어야 한다. 또한 mMTC를 지원하는 단말은 서비스의 특성상 건물의 지하와 같이 셀이 커버하지 못하는 음영지역에 위치할 가능성이 높으므로 5G 통신시스템에서 제공하는 다른 서비스 대비 더욱 넓은 커버리지가 요구될 수 있다. mMTC를 지원하는 단말은 저가의 단말로 구성되어야 하며, 단말의 배터리를 자주 교환하기 힘들기 때문에 10~15년과 같이 매우 긴 배터리 생명시간(battery life time)이 요구될 수 있다.

마지막으로, URLLC의 경우, 특정한 목적(mission-critical)으로 사용되는 셀룰러 기반 무선 통신 서비스로서, 로봇(Robot) 또는 기계 장치(Machinery)에 대한 원격 제어(remote control), 산업 자동화(industrial automation), 무인 비행장치(Unmanned Aerial Vehicle), 원격 건강 제어(Remote health care), 비상 상황 알림(emergency alert) 등에 사용되는 서비스 등에 사용될 수 있다. 따라서 URLLC가 제공하는 통신은 매우 낮은 저지연(초저지연) 및 매우 높은 신뢰도(초신뢰도)를 제공해야 할 수 있다. 예를 들어, URLLC을 지원하는 서비스는 0.5 밀리초보다 작은 무선 접속 지연시간(Air interface latency)를 만족해야 하며, 동시에 10-5 이하의 패킷 오류율(Packet Error Rate)의 요구사항을 가질 수 있다. 따라서, URLLC을 지원하는 서비스를 위해 5G 시스템은 다른 서비스보다 작은 전송 시간 구간(TTI; Transmit Time Interval)를 제공해야 하며, 동시에 통신 링크의 신뢰성을 확보하기 위해 주파수 대역에서 넓은 리소스를 할당해야 하는 설계사항이 요구될 수 있다.

전술한 5G 통신 시스템에서 고려되는 세가지 서비스들, 즉 eMBB, URLLC, mMTC는 하나의 시스템에서 다중화되어 전송될 수 있다. 이 때, 각각의 서비스들이 갖는 상이한 요구사항을 만족시키기 위해 서비스 간에 서로 다른 송수신 기법 및 송수신 파라미터를 사용할 수 있다. 다만, 전술한 mMTC, URLLC, eMBB는 서로 다른 서비스 유형의 일 예일 뿐, 본 개시의 적용 대상이 되는 서비스 유형이 전술한 예에 한정되는 것은 아니다.

또한, 이하에서 LTE, LTE-A, LTE Pro 또는 5G(또는 NR, 차세대 이동 통신) 시스템을 일례로서 본 개시의 실시예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 채널형태를 갖는 여타의 통신시스템에도 본 개시의 실시예가 적용될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시 예는 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로써 본 개시의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.

TSN은 Time Sensitive Networking의 약자로, Audio/Video 나 공장 자동화등을 지원하기 위한 Time Synchronization, Low Latency 지원, 이를 위한 Resource Management, 및 Reliability 향상에 관련된 여러가지 표준의 집합이다. 이 TSN을 3GPP 망에서 지원하기 위한 방안들이 제안되어 왔다.

도 1은 3GPP망을 통한 TSN Sync 지원 과정을 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 유선망 TSN에서 Time Synchronization을 지원하기 위하여 각 TSN node는 TSN GM (Grand Master) Clock을 기준으로 한 Time Stamp를 달아 Sync Frame을 전송한다. Sync Frame을 받은 TSN node는 이를 받은 Link의 Propagation Delay와 자신의 node에서의 지연 시간인 Residence Time을 Sync Frame의 Correction Field에 반영하여, 다음번의 TSN node에 전송한다. 이런 과정을 거쳐 모든 TSN node들은 TSN GM Clock을 기준으로한 Time Synchornization을 달성한다.

이러한 TSN Sync를 3GPP 망에서도 지원하기 위하여, 3GPP 망이 하나의 TSN node로서 동작하는 방안이 제안되었다. 이 제안에서 3GPP 망 내의 Entity들은 모두 5G GM clock에 Synchronization되야 한다. 이를 위해서 RAN은 3GPP GM에 연결된 것으로 가정하고, RAN과 유선망으로 연결된 UPF도 유선망 TSN Sync 방안을 활용하거나 다른 방안을 동원하여 5G GM Clock에 동기되어 있는 것으로 가정한다. RAN과 단말(UE)은 5G Air Protocol을 통해서 연결되는데, 이 과정에서 RAN은 단말과의 Sync를 정밀하게 지원하기 위해서 (예를 들어 Time Error가 656ns 미만이 되도록) 여러 기능을 추가로 제공해야 한다. 이 기능은 Accurate Timing Delivery by RRC/SIB, Finer TA Granularity, Propagation Delay Compensation 등이다.

Downlink 방향의 Synchronization 과정을 먼저 살펴보면 그 동작은 다음과 같다. 3GPP 망 내의 Entity들은 모두 5G GM clock에 Synchronization된 상태에서, UPF가 Sync Frame을 받으면, 5G GM 기준의 Ingress Time Stamp와 측정/계산하여 관리하고 있는 이전 TSN node와의 Link Delay를 Sync Frame에 담아 전송하고, UE는 외부 TSN node에 이를 전송하는 시각을 5G GM clock 기준으로 계산하고 Ingress Time과의 차이를 계산하여 이를 Residence Time으로 Correction Field에 반영함으로써 TSN Sync 동작을 완료한다. Uplink 방향의 Synchronization을 위해서, UE가 이전 TSN Node로부터 Sync Frame을 받은 5G GM 기준의 시각인 Ingress Time과 이전 TSN Node와의 Link Delay를 Sync Frame에 담아 전송하고, UPF가 외부 TSN node에 이를 전송하는 시각을 5G GM clock 기준으로 계산하고 Ingress Time과의 차이를 계산하여 이를 Residence Time으로 Correction Field에 반영한다. 이와 같은 과정을 통해 3GPP 망은 TSN Synchronization을 Time Error가 1μs 미만이 되도록 유지할 수 있다.

도 2는 RAN Sync 기능을 On/Off 함으로써 RAN의 효율성을 높일 수 있음을설명하기 위한 도면이다.

RAN(gNB)에 접속되어 있는 단말(UE)이 TSN Sync를 필요로 하는지 알려줄 수 있다면, 해당 gNB의 Cell 1개에라도 TSN Sync를 필요로 하는 단말 UE가 있는 경우, RAN은 Accurate Timing Delivery by RRC/SIB, Finer TA Granularity, Propagation Delay Compensation 등 RAN Sync 기능을 On (활성화) 시키고, 해당 gNB의 Cell에 TSN sync를 요구하는 단말 UE가 하나도 없는 경우, RAN은 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.

일 실시예에서, RAN은 Accurate Timing Delivery를 위해서 RRC (Radio Resource Control) 시그널을 추가로 보낼 수도 있고, SIB (System Information Broadcast)도 더 빈번하게 보낼 수도 있다. 일 실시예에서, Finar TA Granularity를 지원하기 위해서 역시 추가적인 RRC 시그널이 필요할 수 있고, Finer Propagation Delay Compensation을 위해서 더 자주 Delay Compensation 절차가 필요할 수 있다.

도 2를 참조하면, gNB1에는 Uplink 방향의 TSN sync를 요구하는 UE1, Downlink 방향의 TSN Sync를 요구하는 UE2, 및 TSN Sync를 요구하지 않는 UE3이 접속되어 있다. 이 경우, gNB1은 UE1과 UE2의 TSN Sync 요구를 지원하기 위하여 RAN의 TSN Sync 지원기능을 On 시킬 수 있다. 반면에, gNB2에는 UE4, UE5, UE6 가 접속되어 있지만, 어느 단말도 TSN Sync를 요구하지 않는다. 따라서, gNB2는 RAN Sync 기능을 Off 시켜 자원을 효율적으로 운영할 수 있다.

이 때, 유선망의 TSN 이용시 1 hop (node와 node간)은 40ns의 Time Error를 갖는 것으로 계산할 수 있다. gNB와 UPF간은 N개의 Hop을 갖는 경우로 가정하고, N이 Time Error의 요구사항을 만족할 만큼 작다고 가정할 수 있다.

일 실시예에서, RAN Sync는 특정 Synchornization Accuracy 요구사항을 고려하여 On/Off될 수 있다. 예를 들어 UE4, UE5, UE6에 대해서, 1us의 Accuracy 요구사항을 위해서 RAN Sync 기능을 Off 시키지만, 100us의 Accuracy 요구사항을 위해서는 RAN Sync 기능을 On 시킬 수 있다.

도 3은, 제안 방법 1-1로서, UE Registration 과정에 RAN Parameter를 이용하여 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 도 2에서 보는 것처럼 구성된 3GPP 5G Network에서, 단계 a.0처럼 외부 AF(application function) 또는 NEF(network exposure function)에 의해 아직 Registration되지 않은 단말(UE)에 대한 Sync Activation 요청이 Sync Accuracy 요구사항을 포함하여 5GS에 전달될 수 있다. Sync Activation 요청에 관한 내용이 UDR(user data repository)에 기록될 수 있다.

단계 a.1 에서, 단말(UE)이 Registration을 수행할 때에, 해당 단말(UE)이 TSN Sync를 요구하는지에 관한 정보를 Sync Inidcation이라는 RAN Parameter에 담아서 전달할 수 있다. 상기 정보를 받은 RAN은 TSN Sync 기능을 요구하는 단말이 해당 Cell에 있는지 확인하고 RAN Sync 기능을 On 시킬 수 있다.

단계 a.2에서, RAN은 Registration Request 메시지를 AMF(access and mobility management function)에 전달하고, AMF는 인증과 가입자정보 확인 등 Registration 과정을 수행할 수있다. 이 때, AMF는 PCF(policy control function)를 선택하고, PCF는 UDR을 통해 저장되어 필요한 서비스와의 연결을 식별할 수 있다. PCF는 AF/NEF와 Association을 맺을 수 있다. PCF는 UDR에서 받은 정보 혹은, 새로 Association을 맺은 AF/NEF로부터 받는 정보를 통해서, 해당 UE에 대한 RAN Sync를 요구하는 Accuracy를 식별하고, 식별한 Accuracy를 AMF에 전달할 수 있다.

단계 a.3에서, AMF는 Registration Accept 메시지를 Accuracy 요구사항과 함께 RAN에 전달할 수 있다. 이 때, RAN은 Registration이 Reject되지 않고 Accept된 것을 확인하여, Sync Accuracy 요구사항을 만족하는 데에 이슈가 없었는지 확인할 수 있다. RAN은 앞서 Sync On 단계에서는 TSN을 위한 Accuracy (예를 들어, 1us)로 준비만 하고 있다가, Confirm 단계에서 실제로 요구되는 Accuracy 요구사항에 맞추어 Sync On 동작을 수행할 수도 있다. 이후, RAN은 단계 a.4와 같이 Reigstration Accept 메시지를 단말에 전달할 수 있다.

단계 b.1과 같이 이미 Registration되어 있는 단말에 대하여, 단계 b.2와 같이 AF 또는 NEF에 의해 Sync Activation/Deactivation 요청이 Sync Accuracy 요구사항을 포함하여 5GS에 전달될 수 있다. 상기 요청은 설정되어 있는 PCF와 AF/NEF의 연결을 통해 전달되고, PCF는 상기 요청의 내용을 앞서 Association이 성립된 AMF에 전달할 수 있다. 이 때 AF/NEF는 이 요청을 UDR에 저장할 수도 있다.

단계 b.3에서, AMF는 Sync Activation/Deactivation 요청을 Sync Accuracy 요구사항을 포함하여 RAN에 전달할 수 있다. RAN은 해당 Sync Accuracy 요구사항을 지원하기 위한 RAN Sync 기능을 On/Off 시킬 수 있다. 즉, 해당 UE를 위한 Sync를 Activation/Deactivation 시킨 후 이를 지원하는 단말이 해당 셀에 1개 이상 있다면, Time Information 전달을 위한 RRC (Radio Resource Control) / SIB (System Information Broadcast) 전송 Frequency를 Accuracy를 만족할 만큼 증가시킬 수 있다 (RAN Sync On). 만약, 해당 UE를 위한 Sync를 Activation/Deactivation 시킨 후 이를 지원하는 단말이 해당 셀에 1개도 없다면, Time Information 전달을 위한 RRC / SIB 전송 Frequency를 Accuracy를 만족하지 않을 정도로 낮출 수 있다 (RAN Sync Off).

단계 c.0과 같은 RAN Sync Activation 요청이 Sync Accuracy 요구사항을 포함하여 5GS에 반영된 경우, 단말(UE)이 Deregistration을 수행할 때에, 단계 c.1와 같이 해당 단말(UE이가 TSN Sync를 요구하는지에 관한 정보를 Sync Inidcation이라는 RAN Parameter에 담아서 전달할 수 있다. 상기 정보를 받은 RAN은 해당 단말을 TSN Sync 기능을 요구하지 않는 것으로 바꾸어 관리한 후, TSN Sync 기능을 요구하는 단말이 해당 Cell에 있는지 확인하고, 해당 gNB의 Cell에 TSN sync를 요구하는 단말이 하나도 없으면 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.

이후 RAN은 단계 c.2와 같이 Deregistration Request 메시지를 AMF에 전달할 수 있다. AMF는 Deregistration 과정을 거친 후 단계 c.3과 같이 Deregistration Accept 메시지를 RAN에 전달할 수 있다. 이 때, RAN은 앞서 수행한 RAN Sync Off 과정에 이슈가 없었는지 재확인할 수 있다. RAN은 앞서 Sync Off 단계에서 준비만 하고 있다가, 이 Confirm 단계에서 실제 Sync Off 동작을 수행할 수도 있다. 이후 RAN은 단계 c.4와 같이 Deregistration Accept Message를 단말에 전달할 수 있다.

Deregistration 과정은 단말이 Trigger할 수도 있고, Network이 Trigger할 수도 있다. 어느 경우이든, 해당 단말에 대한 Deregistration이 수행될 때, RAN은 해당 단말을 TSN Sync 기능을 요구하지 않는 것으로 바꾸어 관리한 후, 해당 gNB의 Cell에 TSN sync를 요구하는 단말이 하나도 없으면 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.

도 4는, 제안 방법 1-2로서, UE Configuration Update(UCU)를 이용하여 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 도 2에서 보는 것처럼 구성된 3GPP 5G Network에서, 단말(UE)이 Registration을 수행할 때에, 단계 a.0 처럼 외부 AF 또는 NEF로부터 이미 Registration되어 있는 단말(UE)에 대한 Sync Activation/Deactivation 요청이 Sync Accuracy 요구사항을 포함하여 5GS에 전달될 수 있다. AN/NEF는 기존의 Authorize된 PCF Session을 통하여 상기 요청의 내용을 전달하고, PCF는 상기 요청의 내용을 AMF에 전달할 수 있다. 이 때, AF/NEF는 해당 내용을 UDR/AMF에 저장할 수도 있다.

AMF가 이 내용을 UCU로 처리하기로 결정하면, AMF는 단계 a.1과 같이 UE configuration Update Command를 통하여 해당 Sync Accuracy를 UE에 전달할 수 있다. UE는 단계 a.2와 같이 UE Configuration Update Complete 메시지를 통하여 요청된 Sync Accuracy 값으로 UE의 Configruation을 설정했음을 알릴 수 있다. AMF는 단계 a.2a처럼 상기 설정된 내용을 UDM에 업데이트할 수 있다 . 이어서 AMF는 단계 a.3처럼 Sync Accuracy 요구사항을 RAN에 전달한다. RAN은 해당 Sync Accuracy 요구사항을 지원하기 위한 RAN Sync 기능을 On/Off 시킨다.

도 5는, 제안 방법 2-1로서, PDU Session Setup/Modification 과정에서 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 도 2에서 보는 것처럼 구성된 3GPP 5G Network에서, 단말(UE)이 PDU Session Establishment을 수행할 때에, 단계 a.0 처럼 해당 단말 (UE)에 대한 RAN Sync Activation 요청이 AF 또는 NEF를 통해 5GS에 전달될 수 있다. AF/NEF는 상기 요청의 내용을 UDR에 저장할 수 있다.

단계 a.1에서, 단말은 Service Request의 PDU Session Establishment Request 메시지에 Sync Indication을 담아 RAN에 전달할 수 있다. 단계 a.2에서 RAN은 N2 메시지로 상기 Service Request를 AMF에 전달할 수 있다.

AMF는 수신한 Service Request를 다시 SMF(session management function)에 전달하는데, 이 때 SMF 중에서 TSN Sync 기능을 지원하는 SMF를 선택할 수도 있다. 단계 a.3에서, AMF는 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request 메시지를 통하여 Sync Indication이 포함된 PDU Session Setup/Modification Request를 SMF에 전달할 수 있다.

PDU Session Setup/Modification Request 메시지를 받은 SMF는 PDU Session Setup/Modication에 필요한 절차를 수행하는데, 여기에는 해당 단말이 TSN Sync 기능을 갖는 PDU Session을 생성할 권한이 있는지를 확인하는 과정이 포함될 수 있다. 또, SMF는 PCF와 Association을 수행하며, 이 과정에서 PCF는 UDR에 기록된 정보를 바탕으로 AF/NEF와 필요한 Session을 설정한다. PCF는 UDR로부터 Sync Activation 요청 정보를 모두 받을 수도 있고, 새로 Association을 맺은 AF/NEF로부터 해당 Sync Activation 요청을 받을 수도 있다. 이후, PCF는 Sync Activation 요청을 Association이 수행된 SMF에 전달할 수 있다.

단계 a.4에서, SMF는 RAN에는 Sync Indication과 Accuracy 요구사항을, 그리고 단말에는 PDU Session Establishment Request에 대한 Response를 보내달라는 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response을 AMF에 전달할 수 있다.

일 실시예에 따르면, AMF는 전달할 PDU Session Establishment Response가 해당 단말의 최초 Sync On PDU Session인지 판단하고, 최초 Sync On PDU Session으로 판단되는 경우에만 RAN에 Sync Indication 및 Accuray 요구사항을 전달할 수도 있다. AMF는 단계 a.5처럼 N2 Request 메시지로 Sync Indication 및 Accuray 요구사항을 RAN에 전달할 수 있다. N2 Request 메시지를 받은 RAN은 Sync Accuracy 요구사항을 갖는 단말이 해당 Cell에 있는지 확인하고 RAN Sync 기능을 On 시킬 수 있다. 한편, UE는 여러 PDU Session을 가질 수 있으므로, Sync Accuracy 요구를 갖는 PDU Session이 하나라도 있는 경우, 해당 UE는 Sync Accuracy를 요구하는 UE로 분류될 수 있다. 따라서, 하나의 단말(UE)에 대하여 복수의 Sync On (Sync Accuracy 지원을 요구하는) PDU Session에 대한 정보가 RAN으로 전달되어도 되므로, 일 실시예에 따르면, AMF가 최초의 Sync On PDU Session인지 판단하는 부분은 생략될 수도 있다.

단계 a.6에서 RAN은 단말로 Session Establishment Request에 대한 Response를 전달할 수 있다.

이미 설정된 PDU Session에 대하여, 단계 b.0에서 AF/NEF로부터 Sync Ativation/Deactivation 요청이 Sync Accuracy 요구사항과 함께 5GS로 전달될 수 있다. AF/NEF는 기존에 맺은 PCF와의 Session을 이용하여 상기 요구사항을 전달하고, PCF는 기존에 Assoication되어 있는 SMF에 이 내용을 전달할 수 있다. 이 과정에서 AF/NEF는 해당 내용을 UDR에 저장할 수도 있다.

단계 b.1에서 SMF는 Nsmf_PDUSession_SMContextStatusNotify를 이용하여 Sync Activation/Deactivation 요청을 Accuracy 요구사항과 함께 AMF로 전달할 수 있다. 단계 단계 b.2에서 AMF는 N2 Request로 Sync Activation/Deactivation 요청의 내용을 RAN에 전달할 수 있다. 이 때 AMF는 해당 UE의 첫번째 Activation 요청 혹은 마지막 Deactivation 요청만 RAN에 전달하여, RAN의 처리 부담을 경감할 수 있다.

상기 요청을 전달받은 RAN은 해당 Sync Accuracy 요구사항을 지원하기 위한 RAN Sync 기능을 On/Off 시킬 수 있다. 즉, 해당 UE를 위한 Sync를 Activation/Deactivation 시킨 후 이를 지원하는 단말이 해당 셀에 1개 이상 있다면, RAN은 Time Information 전달을 위한 RRC (Radio Resource Control) / SIB (System Information Broadcast) 전송 Frequency를 Accuracy를 만족할 만큼 증가시킬 수 있다 (RAN Sync On). 만약, 해당 UE를 위한 Sync를 Activation/Deactivation 시킨 후 이를 지원하는 단말이 해당 셀에 1개도 없다면, RAN은 Time Information 전달을 위한 RRC / SIB 전송 Frequency를 Accuracy를 만족하지 않을 정도로 낮출 수 있다 (RAN Sync Off). 필요시, 단계 b.3에서 RAN은 UE에 Configuration을 업데이트할 수 있다.

Sync Inidication이 On 되어 있는 PDU Session이 Relase 되는 경우, RAN은 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 요구하는 단말이 해당 Cell에 있는지 다시 확인하고, 해당 gNB의 Cell에 해당 Accuracy의 sync를 요구하는 단말(UE)이 하나도 없으면 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.

일 실시예에서, 단말(UE)은 PDU Session Release를 위하여 단계 c1.1처럼 PDU Session Release Request를 Sync Indication을 포함하여 RAN에 전달할 수 있다. 다른 실시예에서 , 이 PDU Session에 대한 Context가 SMF에 저장되어 있으므로 Sync Indication은 생략될 수 있다.

단계 c1.2에서, PDU Session Release Request를 받은 RAN은 AMF에게 N2 메시지로 Session Release Request를 전달할 수 있다. 단계 c1.3에서 AMF는 PDU Session Release Request를 다시 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request 메시지로 SMF에 전달할 수 있다.

Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request 메시지를 받은 SMF는 PCF나 AF 등과 PDU Session Release에 필요한 절차를 수행하고, 단계 c1.4처럼 AMF에 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response 메시지로 기지국 및 단말에 해당 내용을 전달할 것을 요청할 수 있다. 이 때, AMF는 이 PDU Session이 해당 UE의 Sync Indication을 갖는 마지막 PDU Session인지 판단하고, 그렇다고 판단되는 경우에만 단계 c1.5처럼 해당 Sync Indication 및 Accuracy를 포함하는 N2 Resource Release Request를 N2 메시지를 전송하였던 RAN에 전달 함으로써 이 단말에 대한 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 지원 해지를 요청할 수 있다.

Sync 지원 해지 요청을 받은 RAN은 해당 단말을 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 요구하지 않는 단말로 분류한 후, Sync 기능을 요구하는 단말이 해당 Cell에 있는지 확인하고, 해당 gNB의 Cell에 해당 Accuracy 요구사항의 Sync를 요구하는 단말(UE)이 하나도 없으면 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다. 이후 RAN은 단계 c1.6처럼 단말에 PDU Sesssion Release의 처리 결과를 전달하고 RAN 자원을 Release할 수 있다. 이후 단계 c1.7에서, RAN은 AMF에 N2 Resource Release Response로 PDU Session Relese가 완료되었음을 알릴 수 있다.

PDU Session Relase는 단말이 Trigger할 수도 있지만, Network이 Trigger할 수도 있다. 어느 경우이든, AMF는 이 PDU Session이 해당 UE의 Sync On 이었던 마지막 PDU Session인지 판단하고, 그렇다고 판단되는 경우에만, 단계 c1.5처럼 Sync 지원 해지 요청을 N2 메시지를 전송하였던 RAN에 전달할 수 있다 . RAN은 해당 단말을 Sync 지원하지 않는 것으로 분류한 후, 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 요구하는 단말이 해당 Cell에 있는지 확인하고, 해당 gNB의 Cell에 Sync를 요구하는 단말(UE)이 하나도 없으면 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.

단말(UE)이 Deregistration되는 경우, 원칙적으로 해당 PDU Session을 먼저 Release해야 하지만, 어떤 원인에서든 이 과정이 없는 상태로 먼저 단말(UE)이 Deregistration되면, 단계 c2와 같이 RAN은 해당 단말(UE)을 제외한 후, Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 요구하는 단말이 해당 Cell에 있는지 확인하고, 해당 gNB의 Cell에 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync를 요구하는 단말(UE)이 하나도 없으면 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다. 이 경우 UE 및 3GPP Network은 도 3의 단계 c 및 관련 설명을 참조하여 동작할 수 있다.

도 6은, 제안 방법 2-2로서, PMIC(Port Management Information Container) 전달 시 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.

도 6을 참조하면, 도 2에서 보는 것처럼 구성된 3GPP 5G Network에서, 단계 a.0에서 미래의 PDU Session에 대한 Sync Activation이 AF/NEF를 통해 5GS에 전달될 수 있다. 이 경우, 전달된 내용은 UDR에 저장될 수 있다.

단계 a.1에서 단말은 Service Request의 PDU Session Establishment Request 메시지에 Sync Indication을 담아 RAN에 전달할 수 있다. 단계 a.2에서 RAN은 N2 메시지로 상기 Service Request를 AMF에 전달한다.

AMF는 수신한 Service Request를 다시 SMF에 전달하는데, 이 때 SMF 중에서 TSN Sync 기능을 지원하는 SMF를 선택할 수도 있다. 단계 a.3에서, AMF는 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request 메시지를 통하여 Sync Indication이 포함된 PDU Session Establishment Request를 SMF에 전달할 수 있다.

PDU Session Setup/Modification Request 메시지를 받은 SMF는 PDU Session Establisment에 필요한 절차를 수행하는데, 여기에는 해당 단말이 TSN Sync 기능을 갖는 PDU Session을 생성할 권한이 있는지를 확인하는 과정이 포함될 수 있다. 또, SMF는 PCF와 Association을 수행하며, 이 과정에서 PCF는 UDR에 기록된 정보를 바탕으로 AF/NEF와 필요한 Session을 설정한다. PCF는 UDR로부터 Sync Activation 요청 정보를 모두 받을 수도 있고, 새로 Association을 맺은 AF/NEF로부터 해당 Sync Activation 요청을 받을 수도 있다.

이후, PCF는 Sync Activation 요청을 Association이 수행된 SMF에 전달할 수 있다. 이 때, AF 또는 NEF가 PMIC(Port Management Information Container)를 통해 DS-TT(Device-Side Time-Sensitive Networking(TSN) Translator)의 Configuration 정보를 업데이트할 수 있다. AF/NEF는 PMIC와 Accuracy 정보를 PCF에 전달하고, PCF는 이 내용을 다시 SMF에 전달할 수 있다.

단계 a.4에서, SMF는 RAN에는 Sync Indication과 Accuracy 요구사항을, 그리고 단말에는 PMIC 와 PDU Session Establishment Request에 대한 Response를 보내달라는 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response AMF에 전달할 수 있다.

일 실시예에 따르면, AMF는 전달할 PDU Session Establishment Response가 해당 단말의 최초 Sync On PDU Session 인지 판단하고, 최초 Sync On PDU Session으로 판단되는 경우에만 RAN에 Sync Indication 및 Accuracy 요구사항을 전달할 수도 있다. AMF는 단계 a.5처럼 N2 Request 메시지로 Sync Indication 및 Accuray 요구사항을 RAN에 전달할 수 있다. N2 Request를 받은 RAN은 Sync Accuracy 요구사항을 갖는 단말이 해당 Cell에 있는지 확인하고 RAN Sync 기능을 On 시킬 수 있다. 한편, UE는 여러 PDU Session을 가질 수 있으므로, Sync Accuracy 요구를 갖는 PDU Session이 하나라도 있는 경우, 해당 UE는 Sync Accuracy를 요구하는 UE로 분류될 수 있다. 따라서, 하나의 단말 (UE)에 대하여 복수의 Sync On (Sync Accuracy 지원을 요구하는) PDU Session에 대한 정보가 RAN으로 전달되어도 되므로, 일 실시예에 따르면, AMF가 최초의 Sync On PDU Session인지 판단하는 부분은 생략될 수도 있다.

단계 a.6에서 RAN은 단말로 PMIC와 함께 Session Establishment Request에 대한 Response를 전달할 수 있다.

PMIC 전달 경로가 이미 완성된 PDU Session에 대해서, 단계 b.0과 같이 Sync Activation/Deactivation 요청이 Accuracy 요구사항과 함께 AF/NEF를 통해 5GS에 전달될 수 있다. AF/NEF는 기존에 설정된 Session을 통해 PCF로 PMIC를 전달하면서 동시에 Accuracy 요구사항을 전달할 수 있다. PCF는 기존에 Assoication이 맺어진 SMF를 통해 PMIC 및 Sync On/Off Inidcation 및 Accuracy 요구사항을 전달할 수 있다.

단계 b.1에서 SMF는 Nsmf_PDUSession_SMContextStatusNotify 메시지를 이용하여 PMIC와 Sync Activation/Deactivation 요청을 Accuracy 요구사항과 함께 AMF로 전달할 수 있다. 단계 b.2에서 AMF는 N2 Request로 PMIC와 Sync Activation/Deactivation 요청의 내용을 RAN에 전달할 수 있다. 이 때 AMF는 해당 UE의 첫번째 Activation 요청 혹은 마지막 Deactivation 요청만 RAN에 전달하여, RAN의 처리 부담을 경감할 수 있다.

상기 요청을 전달받은 RAN은 해당 Sync Accuracy 요구사항을 지원하기 위한 RAN Sync 기능을 On/Off 시킬 수 있다. 즉, 해당 UE를 위한 Sync를 Activation/Deactivation 시킨 후 이를 지원하는 단말이 해당 셀에 1개 이상 있다면, RAN은 Time Information 전달을 위한 RRC (Radio Resource Control) / SIB (System Information Broadcast) 전송 Frequency를 Accuracy를 만족할 만큼 증가시킬 수 있다 (RAN Sync On). 만약, 해당 UE를 위한 Sync를 Activation/Deactivation 시킨 후 이를 지원하는 단말이 해당 셀에 1개도 없다면, RAN은 Time Information 전달을 위한 RRC / SIB 전송 Frequency를 Accuracy를 만족하지 않을 정도로 낮출 수 있다 (RAN Sync Off). 단계 b.3에서 , RAN은 UE에 PMIC 및 Sync Accuracy를 업데이트할 수 있다.

Sync Inidication이 On 되어 있는 PDU Session이 Relase 되는 경우, 단계 c1에서, RAN은 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 요구하는 단말이 해당 Cell에 있는지 다시 확인하고, 해당 gNB의 Cell에 해당 Accuracy의 sync를 요구하는 단말(UE)이 하나도 없으면 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다. 이 경우 UE 및 3GPP Network은 도 5의 단계 c1 및 관련 설명을 참조하여 동작할 수 있다.

단말(UE)이 Deregistration되는 경우, 원칙적으로 해당 PDU Session을 먼저 Release해야 하지만, 어떤 원인에서든 이 과정이 없는 상태로 먼저 단말(UE)이 Deregistration되면 단계 c2와 같이 RAN은 해당 단말(UE)을 제외한 후, Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 요구하는 단말이 해당 Cell에 있는지 확인하고, 해당 gNB의 Cell에 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync를 요구하는 단말(UE)이 하나도 없으면 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다. 이 경우 UE 및 3GPP Network은 도 3의 단계 c 및 관련 설명을 참조하여 동작할 수 있다.

도 7은, 제안 방법 2-3으로서, TSCAI(TSC Assistance Information) 전달 시 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.

도 7을 참조하면, 도 2에서 보는 것처럼 구성된 3GPP 5G Network에서, TSC (Time Sensitive Communication) 용 Traffic Flow에 대한 QoS 설정 과정이 진행될 수 있다. TSN에서는 CNC (Centralized Network Configuration) 서버 등과 같이 TSC Traffic Flow의 정보를 수집하여 각 TSN node에 Management 정보로 전달해 줄 수 있다. 3GPP Network은 도 2의 TSN AF가 CNC와 Management 정보를 주고 받음으로써 TSC Traffic Flow 정보를 얻게 된다. CNC로부터 TSC Traffic Flow 정보를 얻은 TSN AF는 PCF에 획득한 Traffic Flow 정보를 전달하고, PCF는 Traffic Flow 정보를 3GPP Network에서 사용되는 QoS 정보로 Mapping하여 해당 Flow에 대한 3GPP QoS를 설정할 정보를 만들며, TSC Traffic Flow에 대한 TSN GM Clock 기준의 Arrival Time과 Traffic Burst의 Periodicity 등의 정보를 SMF에 전달한다. 이 Arrival Time은 Downlink 시는 UPF에, Uplink 시는 UE에 Traffic Burst가 도착하는 시간을 나타낸다. SMF는 전달받은 정보중 Arrival Time을 Downlink시에는 gNB에 도착하는 시간을, Uplink시에는 UE를 떠나는 시간을 나타내도록 수정하고, 이 수정된 값과 Peridocity를 TSN GM Clock 기준에서 5G GM Clock 기준으로 변환하여 TSCAI (TSC Assistance Information)를 만든다. SMF는 이 TSCAI를 PDU Session Modification을 수행하여 QoS 설정 과정을 사용하여 RAN에 전달한다.

TSN AF 대신 일반 AF가 Sync Activation 요구를 전달하는 경우, NEF가 TSCAI 정보를 AF의 Request에서 추출하여 TSCAI 입력 정보로 가공하여, PCF에 TSCAI의 정보와 Sync Accuracy 요구사항을 함께 전달할 수 있다. 단계 a.1에서, SMF는 Namf_Communication_N1N2MessageTransfer 메시지에 TSCAI와 Sync Indication 및 Accuracy 요구사항을 포함하여 AMF에 전달할 수 있다.

단계 a.2에서, AMF는 TSCAI, Sync Indication 및 Accuracy 요구사항을 N2 Session Request를 통해서 RAN에 전달할 수 있다. N2 Session Request를 받은 RAN은 해당 단말을 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 요구하는 단말로 분류한 후, 만약 RAN Sync 기능을 지원하지 않고 있었다면, RAN Sync 기능을 On 시킬 수 있다. 한편, 하나의 단말(UE)은 여러 PDU Session을 가질 수 있고, 한 PDU Session은 여러 QoS Flow를 가질 수 있다. TSCAI를 갖는 QoS Flow가 하나라도 있는 경우, 해당 UE는 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync를 요구하는 UE로 분류될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 단계 a.1 전에 SMF가 해당 QoS Flow가 해당 PDU Session의 최초 Sync On Flow인지 판단하거나, 또는 단계 a.2 전에 AMF가 해당 PDU Session이 해당 단말(UE)이 Sync On QoS Flow를 갖는 최초의 PDU Session인지를 판단하여, 그렇다고 판단되는 경우에만 RAN에 Sync Request를 전달할 수도 있다. 다른 실시예에서, TSCAI는 어짜피 전달해야 하므로, 상기 판단하는 과정은 생략될 수 있다.

단계 a.3에서, RAN은 단말로 Session Modification을 통해 QoS 파라미터를 전달하지 않고 바로 AMF에 N2 Session Response를 전달할 수도 있다.

QoS 변경은 CNC 뿐 아니라 다른 Network Entity나 UE에 의해서 Trigger될 수도 있는데, SMF에서 해당 QoS 변경에 따라 해당 PDU Session이 더 이상 TSCAI나 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 지원하지 않게 된다고 판단하면, 단계 b.1에서 SMF는 해당 PDU Session의 QoS 변경에 따라 AMF에 TSCAI Update, Sync Indication, 및 Accuracy 요구사항을 포함하는 Namf_Communication_N1N2MessageTransfer 메시지를 전달할 수 있다. 단계 b.2에서 AMF는 TSCAI update, Sync Indication, 및 Accuracy 요구사항을 N2 Session Request를 통해서 RAN에 전달할 수 있다. N2 Session Request를 받으면 RAN은 해당 단말을 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 요구하지 않는 것으로 분류 한 후, 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 요구하는 단말이 해당 Cell에 있는지 확인하고, 해당 gNB의 Cell에 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 sync를 요구하는 단말(UE)이 하나도 없으면 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.

QoS 해지 없이 PDU Session이 Release되면 QoS 설정도 사리지므로, 이 경우 단계 c1에서, RAN은 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 요구하는 단말이 해당 Cell에 있는지 재확인하고, 해당 gNB의 Cell에 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 sync를 요구하는 단말(UE)이 하나도 없으면 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다. 이 경우 UE 및 3GPP Network은 도 5의 단계 c1 및 관련 설명을 참조하여 동작할 수 있다.

UE가 Deregistration되면 해당 PDU Session이 Release되고 해당 QoS 설정도 사라지므로, Deregistration 과정을 통해서도 단계 c2와 같이 RAN은 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 Sync 기능을 요구하는 단말이 해당 Cell에 있는지 재확인하고, 해당 gNB의 Cell에 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 sync를 요구하는 단말 (UE)가 하나도 없으면 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 수 있다. 이 경우 UE 및 3GPP Network은 도3의 단계 c 및 관련 설명을 참조하여 동작한다.

도 8은, 상술한 제안 방법 1이나 제안 방법 2에 모두 적용될 수 있는 방법으로, Handover시 RAN Sync 기능을 제어하는 과정을 도시하는 도면이다.

단말(UE)이 Handover시, Source RAN과 Target RAN의 Sync 관련 기능을 이전할 수 있다. 즉, Source RAN에는 해당 Sync Accuracy 요구사항을 갖는 UE가 하나 줄어들고, Target RAN에는 해당 Sync Accuracy 요구사항을 갖는 UE가 하나 증가하도록, Handover 절차를 이용할 수 있다.

도 8을 참조하면, 단계 a.0에서, Handover Preparation 과정에서 Source RAN과 Target RAN간의 Xn 시그널링을 통해 Target RAN에 해당 단말(UE)에 대한 Sync Accuracy가 적용될 수 있다. 이후 Handover Execution 과정을 거쳐, Xn으로 User Plane Data 전송 Path가 완성된 후, 단계 a.1에서 N2 Path Switch Request시 AMF로 Sync Request도 전달될 수 있다.

단계 a.2에서, AMF는 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request를 통해 SMF로 Sync Accuracy를 전달할 수 있다. 이 때, 제안 방법 1의 경우 Sync Accuracy는 포함되지 않을 수 있다. 단계 a.3 및 a.4에서, SMF는 N4 Session Modificaiton을 수행하고, 이에 따라 단계 a.5에서, User Traffic Path가 UPF에서 Target RAN으로 바뀐다.

단계 a.6에서, SMF는 AMF에 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response로 Sync Accuracy를 전달한다. 단계 a.7에서, AMF는 N2 Path Switch Response를 통해 Target RAN에 Sync Accuracy를 전달한다.

Target RAN은 전달된 Sync Accuracy에 맞추어 RAN Sync On되어 있는지 확인한다. 단계 a.8에서, Target RAN은 Source RAN에 Resourece를 Release하도록 요청하면서 Sync Accuracy 요구사항을 함께 전달한다. Source RAN은 해당 Sync Accuracy에 대한 UE에 대한 Reource가 해지되므로 RAN Sync Off를 수행한다. 즉, 해당 gNB의 Cell에 해당 Accuracy 요구사항을 갖는 sync를 요구하는 단말(UE)이 하나도 없으면, Source RAN은 RAN Sync 기능을 Off (비활성화) 시켜서 자원을 효율적으로 활용할 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(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 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, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 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 요소라하더라도 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.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말의 시각 동기화(time synchronization)를 지원하는 기지국의 동작 방법에 있어서,
상기 기지국에 접속된 단말에 대하여, 상기 단말이 시각 동기화를 요구하는지를 지시하는 동기화 지시자를 획득하는 단계;
AF(application function) 또는 NEF(network exposure function)로부터, 상기 단말의 시각 동기화에 요구되는 동기화 정확도를 획득하는 단계; 및
상기 동기화 지시자 및 상기 동기화 정확도에 기초하여, 시각 동기화 기능을 활성화 또는 비활성화하는 단계;
를 포함하는, 방법.