KR20220140256A - 가상화 라디오 액세스 네트워크에서 엣지 컴퓨팅을 지원하기 위한 방법 및 장치. - Google Patents

가상화 라디오 액세스 네트워크에서 엣지 컴퓨팅을 지원하기 위한 방법 및 장치. Download PDF

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윤성록
이석용
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Abstract

본 개시는 LTE(long term evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 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 개시의 다양한 실시 예들에 따라 가상화 라디오 엑세스 네트워크에서 엣지 컴퓨팅을 지원하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Description

가상화 라디오 액세스 네트워크에서 엣지 컴퓨팅을 지원하기 위한 방법 및 장치. {METHOD AND APPARATUS FOR SUPPORTING EDGE COMPUTING IN VIRTUAL RADIO ACCESS NETWORK}
본 개시는 엣지 컴퓨팅에 관한 것으로, 보다 구체적으로 가상화 라디오 엑세스 네트워크 (virtual radio access network, vRAN)에서 멀티 엑세스 엣지 컴퓨팅 (multi-access edge computing, MEC)을 지원하기 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 빔포밍(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.
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.
또한, 다수의 통신 사업자들이 가상화 라디오 액세스 네트워크에서 멀티 엑세스 엣지 컴퓨팅을 지원하기 위한 기술도 연구되고 있다.
최근, 엣지 서버(edge server)를 이용하여 데이터를 전송하는 엣지 컴퓨팅(edge computing) 기술이 논의되고 있다. 엣지 컴퓨팅 기술은, 예를 들어, MEC(multi-access edge computing) 또는 포그 컴퓨팅(fog computing)을 포함할 수 있다. 엣지 컴퓨팅 기술은 전자 장치와 지리적으로 가까운 위치, 예를 들어, 기지국 내부 또는 기지국 근처에 설치된 별도의 서버(이하, '엣지 서버' 또는 'MEC 서버'라 한다)를 통해 전자 장치에게 데이터를 제공하는 기술을 의미할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치에 설치된 적어도 하나의 어플리케이션 중 낮은 지연 시간(latency)을 요구하는 어플리케이션은 외부 데이터 네트워크(DN, data network)(예: 인터넷)에 위치한 서버를 통하지 않고, 지리적으로 가까운 위치에 설치된 엣지 서버를 통해 데이터를 송수신할 수 있다.
최근에는 엣지 컴퓨팅 기술을 이용한 서비스(이하, 'MEC 기반 서비스' 또는 'MEC 서비스'라 한다)에 관하여 논의되고 있으며, MEC 기반 서비스를 지원하도록 전자 장치에 관한 연구 및 개발이 진행되고 있다.
또한, MEC 기반 서비스를 제공하기 위해 DU(distributed unit, 분산 유닛)와 CU(central unit, 중앙 유닛)로 구성된 L1/L2/L3 (layer1/layer2/layer3) 장비들의 뒤쪽에 모바일 엣지 노드 (mobile edge node, 예를 들면, x86 서버 등이 있을 수 있다.)를 배치 시킴으로써, 이동 통신 전자 장치에게 MEC 기반 서비스를 제공하고 있다. 특히 클라우드 컴퓨팅 서비스의 경우에는 클라우드 엣지 노드가 단말을 기준으로 L1/L2/L3 장비들보다 더 멀리 있는 코어 네트워크 바깥의 하나의 인터넷 서버로 존재하는 경우도 있다.
그런데, 5G 시스템에서 요구하는 URLLC (ultra-reliable low-latency communication) 기능은 지연 속도를 더욱 줄이고자 하는 기능으로써, 이를 지원하기 위해 보다 신속히 사용자의 트래픽을 처리해야 하는 요구가 있을 수 있다. 그러나, 상기와 같은 모바일 엣지 노드와 클라우드 엣지 노드의 구조만으로는, 신속하게 사용자의 트래픽을 처리하기 어려운 문제가 있다.
또한, 기존의 하드웨어 장비들로 이루어진 C-RAN(centralized-RAN)과 D-RAN(distributed-RAN) 구조를 뛰어넘어 모든 L1/L2/L3 동작이 서버 (예를 들어, x86 서버) 위에서 소프트웨어로 구현되는 가상 기지국 (vRAN, virtual radio access network)의 구조가 개발되고 있다.
그런데, 사용자에게 실제로 데이터 및 어플리케이션 서비스를 제공하고자 하는 서드 파티 (3rd party, 다른 제품에 이용되는 소프트웨어나 하드웨어를 개발하는 회사) 회사 또는 통신 사업자는 통신 프로토콜과 가상 기지국 구조에 대한 인터페이싱 기술이 부족하여, 가상 기지국 내에서 제공되는 소프트웨어와의 연계 동작이 제한되어, MEC 기반 서비스를 이용하는 데에 문제가 있다.
본 개시는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 각각의 서드 파티 회사 또는 통신 사업자에게 가상 기지국 내에서도 URLLC 기능을 효율적으로 구현하는 MEC 기반 서비스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 모바일 엣지 컴퓨팅을 지원하는 무선 통신 시스템에서 가상 기지국의 가상 분산 유닛(virtual distributed unit, vDU)에 있어서, 상기 가상 기지국의 라디오 유닛(radio unit, RU)과 신호를 송수신하는 제1 연결부; 상기 가상 기지국의 가상 중앙 유닛(virtual central unit, vCU)과 신호를 송수신하는 제2 연결부; 캐쉬(cache) 데이터를 저장하는 저장부; 및 상기 라디오 유닛이 단말로부터 수신한 PDU(protocol data unit)를 상기 제1 연결부를 통해 수신하도록 제어하고, 상기 PDU의 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인지 확인하며, 상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인 경우, 상기 PDU로부터 요청되는 데이터와 상응하는 캐쉬 데이터가 상기 저장부에 있는지 확인하고, 상기 저장부에 상기 캐쉬 데이터가 있으면, 상기 캐쉬 데이터를 상기 제1 연결부를 통해 상기 라디오 유닛으로 송신하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 합니다.
또한, 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 모바일 엣지 컴퓨팅을 지원하는 무선 통신 시스템에서 가상 기지국의 가상 중앙 유닛(virtual central unit, vCU)에 있어서, 상기 가상 기지국의 가상 분산 유닛(virtual distributed unit, vDU)과 신호를 송수신하는 제1 연결부; 상기 코어 네트워크 장치와 신호를 송수신하는 제2 연결부; 캐쉬(cache) 데이터를 저장하는 저장부; 및 상기 가상 분산 유닛이 단말로부터 수신한 PDU(protocol data unit)를 상기 제1 연결부를 통해 수신하도록 제어하고, 상기 PDU의 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인지 확인하며, 상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인 경우, 상기 PDU로부터 요청되는 데이터와 상응하는 캐쉬 데이터가 상기 저장부에 있는지 확인하고, 상기 저장부에 상기 캐쉬 데이터가 있으면, 상기 캐쉬 데이터를 상기 제1 연결부를 통해 상기 가상 분산 유닛으로 송신하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 합니다.
또한, 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 모바일 엣지 컴퓨팅을 지원하는 무선 통신 시스템에서 가상 기지국의 가상 가상 분산 유닛(virtual distributed unit, vDU)에 의해 수행되는 방법에 있어서, 라디오 유닛으로부터 PDU(protocol data unit)를 수신하는 단계; 상기 PDU의 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인지 확인하는 단계; 상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인 경우, 상기 PDU로부터 요청되는 데이터와 상응하는 캐쉬 데이터가 저장되어 있는 지 확인하는 단계; 및 상기 캐쉬 데이터가 저장되어 있으면, 상기 캐쉬 데이터를 상기 라디오 유닛으로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 합니다.
또한, 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 모바일 엣지 컴퓨팅을 지원하는 무선 통신 시스템에서 가상 기지국의 가상 중앙 유닛(virtual central unit, vCU)에 의해 수행되는 방법에 있어서, 가상 분산 유닛으로부터 PDU(protocol data unit)를 수신하는 단계; 상기 PDU의 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인지 확인하는 단계; 상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인 경우, 상기 PDU로부터 요청되는 데이터와 상응하는 캐쉬 데이터가 저장되어 있는 지 확인하는 단계; 및 상기 캐쉬 데이터가 저장되어 있으면, 상기 캐쉬 데이터를 상기 가상 분산 유닛으로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 합니다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 코어 네트워크를 통하지 않고, vDU 또는 vCU에서 사용자 트래픽을 처리함으로써, 5G 시스템에서 요구하는 URLLC 기능인 지연 속도를 더욱 줄이는 효과가 있으며, 기존의 MEC 기반 서비스를 제공할 때 필요하였던 코어 네트워크에 대한 설치 비용이 줄어드는 효과가 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 각각의 서드 파티 회사 또는 통신 사업자에게 맞는 가상 기지국 내의 MEC 기반 서비스를 제공함으로써, 각각의 서드 파티 회사 또는 통신 사업자는 일반 기지국 내에서 MEC 기반 서비스를 제공하기 위해 필요했던 스토리지 용량이 줄어들게 되고, 이를 통해 확보된 남은 스토리지 용량을 다른 서비스를 위해 이용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하는 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 엣지 서버가 MEC 기반 서비스를 지원하는 것을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 가상 기지국의 RU, vDU 및 vCU의 내부 구조를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 가상 기지국의 구조를 결정하기 위한, 가상 기지국의 제어부의 동작 순서를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 개시의 제1 실시 예에 따른 가상 기지국의 vDU에 MEC-vRAN switch pod와 cache data pod가 형성된 구조를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 개시의 제2 실시 예에 따른 가상 기지국의 vCU에 MEC-vRAN switch pod와 cache data pod가 형성된 구조를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 가상 기지국의 MEC-vRAN switch pod의 동작 순서를 도시하는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 개시가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 개시와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략할 수 있다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 개시의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아닐 수 있다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여할 수 있다.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 수 있다. 본 개시는 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니며, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 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 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭할 수 있다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능할 수 있다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 개시의 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행할 수 있다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아닐 수 있다. '~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 포함할 수 있다. 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 실시 예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 개시는 3GPP LTE(3rd generation partnership project long term evolution) 또는 3GPP 5g NR(fifth generation new radio) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용할 수 있다. 하지만, 본 개시가 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
최근, 엣지 서버(edge server)를 이용하여 데이터를 전송하는 엣지 컴퓨팅(edge computing) 기술이 논의되고 있다. 엣지 컴퓨팅 기술은, 예를 들어, MEC(multi-access edge computing) 또는 포그 컴퓨팅(fog computing)을 포함할 수 있다. 엣지 컴퓨팅 기술은 전자 장치와 지리적으로 가까운 위치, 예를 들어, 기지국 내부 또는 기지국 근처에 설치된 별도의 서버(이하, '엣지 서버' 또는 'MEC 서버'라 한다)를 통해 전자 장치에게 데이터를 제공하는 기술을 의미할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치에 설치된 적어도 하나의 어플리케이션 중 낮은 지연 시간(latency)을 요구하는 어플리케이션은 외부 데이터 네트워크(DN, data network)(예: 인터넷)에 위치한 서버를 통하지 않고, 지리적으로 가까운 위치에 설치된 엣지 서버를 통해 데이터를 송수신할 수 있다.
최근에는 엣지 컴퓨팅 기술을 이용한 서비스(이하, 'MEC 기반 서비스' 또는 'MEC 서비스'라 한다)에 관하여 논의되고 있으며, MEC 기반 서비스를 지원하도록 전자 장치에 관한 연구 및 개발이 진행되고 있다.
또한, MEC 기반 서비스를 제공하기 위해 DU(distributed unit)와 CU(central unit)로 구성된 L1/L2/L3 (layer1/layer2/layer3) 장비들의 뒤쪽에 모바일 엣지 노드 (mobile edge node, 예를 들면, x86 서버 등이 있을 수 있다.)를 배치 시킴으로써, 이동 통신 전자 장치에게 MEC 기반 서비스를 제공하고 있다. 특히 클라우드 컴퓨팅 서비스의 경우에는 클라우드 엣지 노드가 단말을 기준으로 L1/L2/L3 장비들보다 더 멀리 있는 코어 네트워크 바깥의 하나의 인터넷 서버로 존재하는 경우도 있다.
그런데, 5G 시스템에서 요구하는 URLLC (ultra-reliable low-latency communication) 기능은 지연 속도를 더욱 줄이고자 하는 기능으로써, 이를 지원하기 위해 보다 신속히 사용자의 트래픽을 처리해야 하는 요구가 있을 수 있다. 그러나, 상기와 같은 모바일 엣지 노드와 클라우드 엣지 노드의 구조만으로는, 신속하게 사용자의 트래픽을 처리하기 어려운 문제가 있다.
또한, 기존의 하드웨어 장비들로 이루어진 C-RAN(centralized-RAN)과 D-RAN(distributed-RAN) 구조를 뛰어넘어 모든 L1/L2/L3 동작이 서버 (예를 들어, x86 서버) 위에서 소프트웨어로 구현되는 가상 기지국 (vRAN, virtual radio access network)의 구조가 개발되고 있다.
그런데, 사용자에게 실제로 데이터 및 어플리케이션 서비스를 제공하고자 하는 서드 파티 (3rd party, 다른 제품에 이용되는 소프트웨어나 하드웨어를 개발하는 회사) 회사 또는 통신 사업자는 통신 프로토콜과 가상 기지국 구조에 대한 인터페이싱 기술이 부족하여, 가상 기지국 내에서 제공되는 소프트웨어와의 연계 동작이 제한되어, MEC 기반 서비스를 이용하는 데에 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 코어 네트워크를 통하지 않고, vDU(virtual distributed unit, 가상 분산 유닛) 또는 vCU(virtual central unit, 가상 중앙 유닛)에서 사용자 트래픽을 처리함으로써, 5G 시스템에서 요구하는 URLLC 기능인 지연 속도를 더욱 줄이는 효과가 있으며, 기존의 MEC 기반 서비스를 제공할 때 필요하였던 코어 네트워크에 대한 설치 비용이 줄어드는 효과가 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 각각의 서드 파티 회사 또는 통신 사업자에게 맞는 가상 기지국 내의 MEC 기반 서비스를 제공함으로써, 각각의 서드 파티 회사 또는 통신 사업자는 일반 기지국 내에서 MEC 기반 서비스를 제공하기 위해 필요했던 스토리지 용량이 줄어들게 되고, 이를 통해 확보된 남은 스토리지 용량을 다른 서비스를 위해 이용할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 개시의 제1 실시 예와 제2 실시 예의 기지국의 동작에 대해서 도면을 참고하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 1은 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도에 대해서 나타낸다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에서, 상기 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 상기 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예:스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150) 를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들 간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하는 전자 장치를 도시하는 도면이다.
레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하기 위한 전자 장치(101)의 블록도(200)이다. 도 2를 참조하면, 전자 장치(101)는 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제 1 radio frequency integrated circuit(RFIC)(222), 제 2 RFIC(224), 제 3 RFIC(226), 제 4 RFIC(228), 제 1 radio frequency front end(RFFE)(232), 제 2 RFFE(234), 제 1 안테나 모듈(242), 제 2 안테나 모듈(244), 및 안테나(248)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는 프로세서(120) 및 메모리(130)를 더 포함할 수 있다. 네트워크(199)는 제 1 네트워크(292)와 제2 네트워크(294)를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 도 1에 기재된 부품들 중 적어도 하나의 부품을 더 포함할 수 있고, 네트워크(199)는 적어도 하나의 다른 네트워크를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제 1 RFIC(222), 제 2 RFIC(224), 제 4 RFIC(228), 제 1 RFFE(232), 및 제 2 RFFE(234)는 무선 통신 모듈(192)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 제 4 RFIC(228)는 생략되거나, 제 3 RFIC(226)의 일부로서 포함될 수 있다.
제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제 1 네트워크(292)와의 무선 통신에 사용될 대역의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 레거시 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 네트워크는 2세대(2G), 3G, 4G, 또는 long term evolution(LTE) 네트워크를 포함하는 레거시 네트워크일 수 있다. 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제 2 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 지정된 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제 2 네트워크(294)는 3GPP에서 정의하는 5G 네트워크일 수 있다. 추가적으로, 일 실시 예에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제 2 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 다른 지정된 대역(예: 약 6GHz 이하)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)와 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 단일(single) 칩 또는 단일 패키지 내에 구현될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 프로세서(120), 보조 프로세서(123), 또는 통신 모듈(190)과 단일 칩 또는 단일 패키지 내에 형성될 수 있다.
제 1 RFIC(222)는, 송신 시에, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 생성된 기저대역(baseband) 신호를 제 1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)에 사용되는 약 700MHz 내지 약 3GHz의 라디오 주파수(RF) 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에는, RF 신호가 안테나(예: 제 1 안테나 모듈(242))를 통해 제 1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제 1 RFFE(232))를 통해 전처리(preprocess)될 수 있다. 제 1 RFIC(222)는 전처리된 RF 신호를 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제 2 RFIC(224)는, 송신 시에, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에 사용되는 Sub6 대역(예: 약 6GHz 이하)의 RF 신호(이하, 5G Sub6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Sub6 RF 신호가 안테나(예: 제 2 안테나 모듈(244))를 통해 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제 2 RFFE(234))를 통해 전처리될 수 있다. 제 2 RFIC(224)는 전처리된 5G Sub6 RF 신호를 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214) 중 대응하는 커뮤니케이션 프로세서에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제 3 RFIC(226)는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에서 사용될 5G Above6 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 RF 신호(이하, 5G Above6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고 제 3 RFFE(236)를 통해 전처리될 수 있다. 제 3 RFIC(226)는 전처리된 5G Above6 RF 신호를 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제 3 RFFE(236)는 제 3 RFIC(226)의 일부로서 형성될 수 있다.
전자 장치(101)는, 일 실시 예에 따르면, 제 3 RFIC(226)와 별개로 또는 적어도 그 일부로서, 제 4 RFIC(228)를 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 4 RFIC(228)는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 중간(intermediate) 주파수 대역(예: 약 9GHz ~ 약 11GHz)의 RF 신호(이하, IF 신호)로 변환한 뒤, 상기 IF 신호를 제 3 RFIC(226)로 전달할 수 있다. 제 3 RFIC(226)는 IF 신호를 5G Above6 RF 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 수신되고 제 3 RFIC(226)에 의해 IF 신호로 변환될 수 있다. 제 4 RFIC(228)는 IF 신호를 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)가 처리할 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 RFIC(222)와 제 2 RFIC(224)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 RFFE(232)와 제 2 RFFE(234)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 안테나 모듈(242) 또는 제 2 안테나 모듈(244)중 적어도 하나의 안테나 모듈은 생략되거나 다른 안테나 모듈과 결합되어 대응하는 복수의 대역들의 RF 신호들을 처리할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 3 RFIC(226)와 안테나(248)는 동일한 서브스트레이트에 배치되어 제 3 안테나 모듈(246)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(192) 또는 프로세서(120)가 제 1 서브스트레이트(예: main PCB)에 배치될 수 있다. 이런 경우, 제 1 서브스트레이트와 별도의 제 2 서브스트레이트(예: sub PCB)의 일부 영역(예: 하면)에 제 3 RFIC(226)가, 다른 일부 영역(예: 상면)에 안테나(248)가 배치되어, 제 3 안테나 모듈(246)이 형성될 수 있다. 제 3 RFIC(226)와 안테나(248)를 동일한 서브스트레이트에 배치함으로써 그 사이의 전송 선로의 길이를 줄이는 것이 가능하다. 이는, 예를 들면, 5G 네트워크 통신에 사용되는 고주파 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 신호가 전송 선로에 의해 손실(예: 감쇄)되는 것을 줄일 수 있다. 이로 인해, 전자 장치(101)는 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)와의 통신의 품질 또는 속도를 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나(248)는 빔포밍에 사용될 수 있는 복수 개의 안테나 엘리먼트(element)들을 포함하는 안테나 어레이로 형성될 수 있다. 이런 경우, 제 3 RFIC(226)는, 예를 들면, 제 3 RFFE(236)의 일부로서, 복수 개의 안테나 엘리먼트들에 대응하는 복수 개의 위상 변환기(phase shifter)(238)들을 포함할 수 있다. 송신 시에, 복수 개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘리먼트를 통해 전자 장치(101)의 외부(예: 5G 네트워크의 베이스 스테이션)로 송신될 5G Above6 RF 신호의 위상을 변환할 수 있다. 수신 시에, 복수 개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘리먼트를 통해 상기 외부로부터 수신된 5G Above6 RF 신호의 위상을 동일한 또는 실질적으로 동일한 위상으로 변환할 수 있다. 이것은 전자 장치(101)와 상기 외부 간의 빔포밍을 통한 송신 또는 수신을 가능하게 한다.
제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)는 제 1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)와 독립적으로 운영되거나(예: Stand-Alone (SA)), 연결되어 운영될 수 있다(예: Non-Stand Alone (NSA)). 예를 들면, 5G 네트워크에는 액세스 네트워크(예: 5G radio access network(RAN) 또는 next generation RAN(NG RAN))만 있고, 코어 네트워크(예: next generation core(NGC))는 없을 수 있다. 이런 경우, 전자 장치(101)는 5G 네트워크의 액세스 네트워크에 액세스한 후, 레거시 네트워크의 코어 네트워크(예: evolved packed core(EPC))의 제어 하에 외부 네트워크(예: 인터넷)에 액세스할 수 있다. 레거시 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: LTE 프로토콜 정보) 또는 5G 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: New Radio(NR) 프로토콜 정보)는 메모리(230)에 저장되어, 다른 부품(예: 프로세서(120), 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212), 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214))에 의해 액세스될 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 엣지 서버가 MEC 기반 서비스를 지원하는 것을 도시하는 도면이다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 사용자에 의해 사용되는 장치를 의미할 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 단말(terminal), 사용자 단말(UE, user equipment), 이동국(mobile station), 가입자국(subscriber station), 원격 단말(remote terminal), 무선 단말(wireless terminal), 또는 사용자 장치(user device)를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, AN(access network)(302)은 전자 장치(101)와의 무선 통신을 위한 채널(channel)을 제공할 수 있다. AN(302)은 RAN(radio access network), 기지국(base station), 이노드비(eNB, eNodeB), 5G 노드(5G node), 송수신 포인트(TRP, transmission/reception point), 또는 5G NB(5th generation NodeB)를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, CN(core network)(303)은 전자 장치(101)의 가입자 정보, 전자 장치(101)의 이동성(mobility), 전자 장치(101)의 접속 권한(access authorization), 데이터 패킷의 트래픽(traffic), 또는 과금 정책 중 적어도 하나를 관리할 수 있다. CN(303)은 UPF(user plane function) 노드, AMF(access & mobility management function) 노드, SMF(session management function) 노드, UDM(unified data management) 노드, 또는 PCF(policy control function) 노드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, DN(data network)(예: 제1 DN(304-1), 제2 DN(304-2))은 CN(303) 및 AN(302)을 통해 전자 장치(101)에게 데이터(또는 데이터 패킷)를 송수신 함으로써 서비스(예: 인터넷 서비스, IMS(IP multimedia subsystem) 서비스)를 제공할 수 있다. 예를 들어, DN(304-1, 304-2)은 통신 사업자에 의하여 관리될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 DN(304-1)은 리모트(remote) 서버(306)와 연결되고, 제2 DN(304-2)은 엣지 서버(305)(예: MEC 서버)와 연결될 수 있다. 예를 들어, CN(303)이 AN(302)(또는 엣지 서버(305))와 인접한 위치에 배치되면, 제2 DN(304-2)은 CN(303)과 인접한 위치에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 리모트 서버(306)는 어플리케이션과 관련된 콘텐츠를 제공할 수 있다. 예를 들어, 리모트 서버(306)는 콘텐츠 사업자에 의하여 관리될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 어플리케이션들(예: 제1 어플리케이션(제1 App)(310-1), 제2 어플리케이션(제2 App)(310-2) 등)이 전자 장치(101)에 설치(또는 저장)될 수 있다. 복수의 어플리케이션들은, 예를 들어, 전자 장치(101)에 미리 설치된 기본 어플리케이션, 통신 사업자에 의하여 제공되는 어플리케이션, 또는 3rd 파티(party) 어플리케이션 중 하나일 수 있다. 복수의 어플리케이션들은 데이터 전송 속도, 지연 시간(또는 속도)(latency), 신뢰성(reliability), 네트워크에 접속(access)된 전자 장치의 수, 전자 장치(101)의 네트워크 접속 주기, 또는 평균 데이터 사용량 중 적어도 하나에 기반하여 서로 다른 네트워크 서비스를 요구(require)할 수 있다. 서로 다른 네트워크 서비스는, 예를 들어, eMBB(enhanced mobile broadband), URLLC(ultra- reliable and low latency communication), 또는 mMTC(massive machine type communication)를 포함할 수 있다. eMBB는, 예를 들어, 스마트폰 서비스와 같이 높은 데이터 전송 속도와 낮은 지연 시간(latency)을 요구하는 네트워크 서비스를 의미할 수 있다. URLLC는, 예를 들어, 재난 구조 네트워크나 V2X(vehicle to everything)과 같이 낮은 지연 시간과 높은 신뢰성(reliability)을 요구하는 네트워크 서비스를 의미할 수 있다. mMTC는, 예를 들어, IoT(internet of things)와 같이 복수의 개체(entity)들 간 서로 연결되면서 낮은 지연 시간을 요구하지 않는 네트워크 서비스를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 엣지 서버(305)(예: MEC 서버)는 전자 장치(101)가 연결된 기지국(예: AN(302))의 내부 또는 기지국과 지리적으로 가까운 위치에 배치되고, 리모트 서버(306)가 제공하는 콘텐츠와 적어도 일부가 동일한 콘텐츠를 제공할 수 있다. 도 3에서는 도시되지 않았으나, 엣지 서버(305)는 CN(303) 내부에 배치되거나 별도의 사용자 컴퓨터에 배치될 수 있다. 예를 들어, 리모트 서버(306)는 전자 장치(101)의 위치와 무관하게 전자 장치(101)에게 콘텐츠를 제공하는 반면에, 엣지 서버(305)는 엣지 서버(305)와 인접한 위치에 위치한 전자 장치(101)에게 콘텐츠를 제공하는 지역성을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)의 복수의 어플리케이션들(310-1, 310-2)은 리모트 서버(306)와 데이터 전송을 수행하거나, 또는 엣지 서버(305)와 엣지 컴퓨팅(예: MEC)에 기반한 데이터 전송을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)의 복수의 어플리케이션들(310-1, 310-2)은 요구되는 서비스 타입(예: 네트워크 서비스 타입, 어플리케이션 서비스 타입 및/또는 요구 사항)에 기반하여 리모트 서버(306)와 데이터 전송을 수행하거나, 또는 엣지 서버(305)와 엣지 컴퓨팅에 기반한 데이터 전송을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 어플리케이션(제1 App)(310-1)이 낮은 지연 시간을 요구하지 않으면, 제1 어플리케이션(310-1)은 리모트 서버(306)와 데이터 전송을 수행할 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 어플리케이션(310-2)이 낮은 지연 시간을 요구하면, 제2 어플리케이션(제2 App)(310-2)은 엣지 서버(305)와 데이터 전송을 수행할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 복수의 어플리케이션들(310-1, 320-2)은 별도의 요구(requirement)를 고려하지 않고 전자 장치(101)(또는 어플리케이션)가 엣지 컴퓨팅 서비스에 가입되어 있는지에 기반하여 데이터 전송을 수행할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 어플리케이션이 통신 사업자에 의하여 제공되는 어플리케이션이면, 어플리케이션은 별도의 요구 또는 엣지 컴퓨팅 서비스 가입 여부를 고려하지 않고 데이터 전송을 수행할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 가상 기지국의 RU, vDU 및 vCU의 내부 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 가상 기지국의 내부 구조를 간략히 표현한 것으로 가상 기지국의 구조는 본 도면의 구성에 국한되지 않고, RU, vDU, vCU의 기능 또한, 본 개시의 설명에 국한되지 않는다.
가상 기지국(vRAN, virtual radio access network)은 x86 상용 서버의 성능 향상에 따라, LTE 환경 및 NR 환경에서 하드웨어 장비들로 이루어졌던 C-RAN (centralized-RAN) 구조와 D-RAN(distributed-RAN) 구조가 소프트웨어로 구현되는 것을 의미한다. 따라서, x86 상용 서버의 성능 향상으로 인해 기지국의 L1/L2/L3(layer 1, layer 2, layer 3)에서의 동작들은 x86 서버 안에서 소프트웨어로 구현이 될 수 있다. 소프트웨어의 구현으로 인해 기존의 하드웨어 별로 이뤄지던 데이터 처리 기능이 하나의 서버에서 구현됨으로 장비 구입 비용을 절감할 수 있고, 유지 보수도 용이해짐으로써 효율성을 높일 수 있다
도 4에 따르면, 기지국의 RU(remoted unit, radio unit)(400)는 송수신부(405), 제어부(410), 제1 연결부(415) 및 저장부(420)를 포함한다. 다만, 기지국의 RU(400)의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 기지국의 RU(400)는 도시한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 송수신부(405), 저장부(420), 및 제어부(410) 등이 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다.
송수신부(405)는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 여기에서, 신호는 제어 정보 및 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(405)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(405)의 일 실시 예일뿐이며, 송수신부(405)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 송수신부(405)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(410)로 출력하고, 제어부(410)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 또한 송수신부(405)는 LTE 시스템을 위한 RF 송수신기와 NR 시스템을 위한 RF 송수신기를 개별로 구비하거나, 또는 하나의 송수신기로 LTE 및 NR의 물리 계층 프로세싱을 수행할 수 있다.
저장부(420)는 기지국의 RU의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(420)는 기지국의 RU가 송수신하는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(420)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 저장부(420)는 복수 개일 수 있다.
제어부(410)는 전술한 본 개시의 실시 예에 따라 기지국의 RU(400)가 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(410)는 기지국의 vDU(430)로부터 제1 연결부(415)을 통해 수신한 C-plane 메시지 및 U-plane 메시지에 따라 단말과 LTE 또는 NR 신호를 송수신할 수 있다. 제어부(410)는 복수 개일 수 있으며, 제어부(410)는 저장부(420)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 기지국의 RU(400)의 구성 요소 제어 동작을 수행할 수 있다.
제1 연결부(415)은 기지국의 RU(400)과 기지국의 vDU(430)를 연결하는 장치로, 메시지 송수신을 위한 물리 계층 프로세싱 및 기지국의 vDU(430)로 메시지를 전송하고, 기지국의 vDU(430)로부터 메시지를 수신하는 동작을 수행할 수 있다.
기지국의 vDU(430)는 제어부(440), 제2 연결부(435), 제3 연결부 (445) 및 저장부(450)를 포함한다. 다만, 기지국의 vDU(430)의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 기지국의 vDU(430)는 도시한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 제2 연결부(435), 제3 연결부 (445), 저장부(450), 및 제어부(440) 등이 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다.
제어부(440)는 전술한 본 개시의 실시 예에 따라 기지국의 vDU(430)가 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(440)는 기지국의 RU(400)로 전송할 C-plane 메시지 및 U-plane 메시지를 생성해 제2 연결부(435)을 통해 기지국의 RU(400)으로 메시지를 전송할 수 있다. 또한, 기지국의 vCU(460)로 전송할 C-plane 메시지 및 U-plane 메시지를 생성해 제3 연결부(445)을 통해 기지국의 vCU(460)으로 메시지를 전송할 수 있다. 제어부(440)는 복수 개일 수 있으며, 제어부(440)는 저장부(450)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 기지국의 vDU(430)의 구성 요소 제어 동작을 수행할 수 있다. 또한, 제어부(440)는 ADPF(access distribute unit processing function)으로 구성될 수 있다. ADPF는 vDU가 지원해야 하는 일들을 해주는 쿠버네티스 클러스터(kubernates cluster, 시스템 운영 단위)를 의미한다(쿠버네티스 클러스터란 linux docker container 여러 개와 해당 container들이 동작하는 데 필요한 서버 자원들(예를 들어, CPU, MEM, disk 등이 있을 수 있다)을 pod라는 단위로 묶은 것을 의미한다. 쿠버네티스 클러스터는 이런 pod들을 한번에 켜거나 끄는 동작을 통해 효율적으로 운용하고 관리하는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 기존의 docker는 한 개의 물리적 서버에서 운용되었으나, 쿠버네티스 클러스터는 한 개 또는 복수개의 물리적 서버에서 운용될 수 있게 됨으로써, 기존의 docker보다 다양한 기능을 지원할 수 있다). ADPF는 복수의 Pod(쿠버네티스에서 최소 배포 단위로 하나 이상의 컨테이너 단위)들로 구성될 수 있고, DMP (database and management pod, DB와 management 기능을 수행하는 pod), PMP(performance management pod, 통계값 산출 후 performance management 데이터를 USM(unified service management system)에 전송하는 기능을 수행), CMP(cell resource management pod), RMP(remoted unit management pod, RU와의 연결 상태를 관리), DIP(vDU interface pod, vDU와 다른 네트워크 element(예를 들어, vCU)와의 연결을 관리), DPP(vDU processing pod, 주요 통신 기능(L1, L2, L3 계층 간 통신)을 관리) 등으로 구성될 수 있다.
저장부(450)는 기지국의 vDU의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(450)는 기지국의 RU가 송수신하는 신호와 기지국의 vCU가 송수신하는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(450)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 저장부(450)는 복수 개일 수 있다.
제2 연결부(435)은 기지국의 RU(400)과 기지국의 vDU(430)를 연결하는 장치로, 메시지 송수신을 위한 물리 계층 프로세싱 및 기지국의 RU(400)로 메시지를 전송하고, 기지국의 RU(400)로부터 메시지를 수신하는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 제3 연결부(445)은 기지국의 vCU(460)과 기지국의 vDU(430)를 연결하는 장치로, 메시지 송수신을 위한 물리 계층 프로세싱 및 기지국의 vCU(460)로 메시지를 전송하고, 기지국의 vCU(460)로부터 메시지를 수신하는 동작을 수행할 수 있다.
기지국의 vCU(460)는 제어부(470), 제4 연결부(465), 제5 연결부 (480) 및 저장부(475)를 포함한다. 다만, 기지국의 vCU(460)의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 기지국의 vCU(460)는 도시한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 제4 연결부(465), 제5 연결부 (480), 저장부(475), 및 제어부(470) 등이 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다.
제어부(470)는 전술한 본 개시의 실시 예에 따라 기지국의 vCU(460)가 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(470)는 기지국의 vDU(430)로 전송할 C-plane 메시지 및 U-plane 메시지를 생성해 제4 연결부(465)을 통해 기지국의 vDU(430)으로 메시지를 전송할 수 있다. 또한, 코어 네트워크 장치로 전송할 C-plane 메시지 및 U-plane 메시지를 생성해 제5 연결부(480)을 통해 코어 네트워크 장치로 메시지를 전송할 수 있다. 제어부(470)는 복수 개일 수 있으며, 제어부(470)는 저장부(475)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 기지국의 vCU(460)의 구성 요소 제어 동작을 수행할 수 있다. 또한, 제어부(470)는 ACPF(access control plane function)과 AUPF(access user plane function)으로 구성될 수 있다. ACPF는 vCU의 제어 평면(control plane)이 하는 일들을 지원하는 쿠버네티스 클러스터를 의미하고, AUPF는 vCU의 사용자 평면(user plane)이 하는 일들을 지원하는 쿠버네티스 클러스터를 의미한다.
저장부(475)는 기지국의 vCU의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(475)는 기지국의 vDU와 코어 네트워크 장치가 송수신하는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(475)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 저장부(475)는 복수 개일 수 있다.
제4 연결부(465)은 기지국의 vDU(430)를 연결하는 장치로, 메시지 송수신을 위한 물리 계층 프로세싱 및 기지국의 vDU(430)로 메시지를 전송하고, 기지국의 vDU(430)로부터 메시지를 수신하는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 제5 연결부(480)은 코어 네트워크 장치와 기지국의 vCU(460)를 연결하는 장치로, 메시지 송수신을 위한 물리 계층 프로세싱 및 코어 네트워크 장치로 메시지를 전송하고, 코어 네트워크 장치로부터 메시지를 수신하는 동작을 수행할 수 있다.
이와 같은 RU (400), vDU (430), vCU(460)는 복수 개일 수 있으며, 피라미드 구조의 아키텍처(490)로 구성될 수 있다.
또한, 가상 기지국에서도 MEC 기반 서비스를 제공하고자 한다. 그러나, 사용자에게 실제로 데이터 및 어플리케이션 서비스를 제공하고자 하는 서드 파티 회사 또는 통신 사업자는 통신 프로토콜과 가상 기지국 구조에 대한 인터페이싱 기술이 부족하여, 가상 기지국 내에서 제공되는 소프트웨어와의 연계 동작이 제한되고, MEC 기반 서비스를 이용하는 데에 문제가 있다. 또한, 5G 시스템에서 요구하는 URLLC 기능을 지원하기 위해서, MEC 기반 서비스를 제공하는 엣지 서버를 기지국과 지리적으로 가까운 위치에 배치되었으나, 소프트웨어로 구현되는 vRAN에서는 상기 엣지 서버(예를 들어, cache server pod와 MEC-vRAN switch pod)구현에 대해서는 마땅한 해결책이 없었다.
따라서 본 개시의 일 실시 예를 통해, 서드 파티 회사 또는 통신 사업자로부터 얻은 정보를 바탕으로, vRAN에서의 캐쉬 서버(cache server) pod와 MEC-vRAN switch pod를 vDU 또는 vCU에 구현하는 방법 및 장치를 제안하고자 한다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 가상 기지국의 구조를 결정하기 위한, 가상 기지국의 제어부의 동작 순서를 도시하는 도면이다.
도 5에 따르면, 가상 기지국의 vDU의 제어부 또는 vCU의 제어부는 서드 파티 회사 또는 통신 사업자로부터 얻은 .so 라이브러리 파일을 통해 cache server pod와 MEC-vRAN switch pod에 관한 정보를 확인할 수 있다. (510)
cache server pod는 서드 파티 회사 또는 통신 사업자가 제공하는 서비스에 대한 data가 cache data로 저장되는 pod를 의미한다. 또한, MEC-vRAN switch pod는 단말로부터 요청되는 데이터 또는 단말에게 전송하려는 데이터가 cache server pod에 있는 지 여부를 우선적으로 판단할 수 있다. 만약 cache server pod에 요청된 데이터 또는 전송하려는 데이터가 있다면, 해당 cache server pod로부터 data를 받아서 단말에게 전송하도록 제어할 수 있고, 만약 cache server pod에 요청된 데이터 또는 전송하려는 데이터가 없다면, 코어 네트워크로부터 해당 데이터를 요청하도록 제어하고, 이후 요청된 data를 다시 cache server pod에 동기화하도록 제어할 수 있다. MEC-vRAN switch pod는 REST API에 의해 구현되며, 해당 동작은 도 8에서 설명한다.
또한, 상기 cache server pod와 MEC-vRAN switch pod는 서드 파티 회사 또는 통신 사업자로부터 얻은 .so 라이브러리 파일을 통해 지시된 내용 또는 MEC 기반 서비스의 지원 범위(허용 latency 시간 범위 또는 커버하고자 하는 셀의 범위(coverage))를 고려하여, vDU 혹은 vCU에 구현될 수 있다. (520)
vDU에 cache server pod와 MEC-vRAN switch pod가 구현되는 경우(도 6)에는 vCU에 cache server pod와 MEC-vRAN switch pod가 구현되는 경우(도 7)보다 단말로부터 cache server pod까지의 동작이 간소화 되므로 latency 시간이 적게 걸린다는 장점이 있다. 그러나, vDU에 cache server pod와 MEC-vRAN switch pod가 구현되는 경우(도 6)에는 구현된 vDU에 연결되는 RU에서만 MEC 기반 서비스가 제공되므로, MEC 기반 서비스를 제공할 수 있는 셀의 범위가 작다는 한계가 있다.
이와 반대로, vCU에 cache server pod와 MEC-vRAN switch pod가 구현되는 경우(도 7)에는 vDU에 cache server pod와 MEC-vRAN switch pod가 구현되는 경우(도 6)보다 MEC 기반 서비스를 제공할 수 있는 셀의 범위가 크다는 장점이 있다. 예를 들어, vDU 하나 당 지원하는 NR의 셀의 개수가 약 24개 정도이면, vCU 하나 당 지원하는 NR의 셀의 개수는 약 100개 정도이다. 그러나, vCU에 cache pod와 MEC-vRAN switch pod가 구현되는 경우(도 7)에는 vDU에 cache server pod와 MEC-vRAN switch pod가 구현되는 경우(도 6)보다 latency 시간이 크게 걸린다는 한계가 있다.
본 개시의 실시 예에 따르면, 서드 파티 회사 또는 통신 사업자가 자신이 지원하고자 하는 서비스의 특징에 맞게 MEC 기반 서비스를 제공하고자 하는 셀의 범위와 latency 시간을 고려하여 vRAN의 기지국을 구현할 수 있다.
도 6은 본 개시의 제1 실시 예에 따른 가상 기지국의 vDU에 MEC-vRAN switch pod와 cache data pod가 형성된 구조를 도시하는 도면이다.
본 개시의 제1 실시 예에 따르면, 가상 기지국에서 MEC 기반 서비스를 제공하기 위해서, MEC-vRAN switch pod(641)와 cache data pod(643)를 vDU(625)에 구현할 수 있다. MEC-vRAN switch pod(641)은 vDU의 제어부에 구성될 수 있고, cache data pod(643)은 vDU의 저장부에 구성될 수 있다.
MEC-vRAN switch pod(641)은 단말로부터 요청되는 데이터 또는 단말에게 전송하려는 데이터가 cache server pod(643)있는 지 여부를 우선적으로 판단할 수 있다. 만약 cache server pod(643)에 요청된 데이터 또는 전송하려는 데이터가 있다면, 해당 cache server pod(643)로부터 data를 받아서 단말에게 전송하도록 제어할 수 있다(path #2). 만약 cache server pod(643)에 요청된 데이터 또는 전송하려는 데이터가 없다면, 코어 네트워크(303)로부터 해당 데이터를 요청하도록 제어하기 위해 vCU로부터 해당 data를 요청하고, 이후 요청된 data를 다시 cache server pod에 동기화하도록 제어할 수 있다(path #1). MEC-vRAN switch pod는 REST API에 의해 구현되며, 해당 동작은 도 8에서 설명한다.
도 7은 본 개시의 제2 실시 예에 따른 가상 기지국의 vCU에 MEC-vRAN switch pod와 cache data pod가 형성된 구조를 도시하는 도면이다.
본 개시의 제2 실시 예에 따르면, 가상 기지국에서 MEC 기반 서비스를 제공하기 위해서, MEC-vRAN switch pod(741)와 cache data pod(743)를 vCU(727)에 구현할 수 있다. MEC-vRAN switch pod(741)은 vCU의 제어부에 구성될 수 있고, cache data pod(743)은 vCU의 저장부에 구성될 수 있다.
MEC-vRAN switch pod(741)은 단말로부터 요청되는 데이터 또는 단말에게 전송하려는 데이터가 cache server pod(743)있는 지 여부를 우선적으로 판단할 수 있다. 만약 cache server pod(743)에 요청된 데이터 또는 전송하려는 데이터가 있다면, 해당 cache server pod(743)로부터 data를 받아서 단말에게 전송하도록 제어할 수 있다(path #4). 만약 cache server pod(743)에 요청된 데이터 또는 전송하려는 데이터가 없다면, 코어 네트워크(303)로부터 해당 데이터를 요청하도록 제어할 수 있고, 이후 요청된 data를 다시 cache server pod에 동기화하도록 제어할 수 있다(path #3). MEC-vRAN switch pod는 REST API에 의해 구현되며, 해당 동작은 도 8에서 설명한다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 가상 기지국의 MEC-vRAN switch pod의 동작 순서를 도시하는 도면이다.
MEC-vRAN switch pod는 서드 파티 회사 또는 통신 사업자로부터 얻은 .so 라이브러리 파일을 통해 구현될 수 있다. 또한, 기존의 vRAN과 MEC 기반 서비스는 통일된 프로그래밍 언어를 기반으로 하지 않아 통신이 힘들었던 것에 반해, MEC-vRAN switch pod는 REST (representational state transfer) API(application programming interface)를 이용하여, HTTP 형식으로 API를 만들어서 HTTP GET(서버에게 resource를 보내달라고 요청)/POST(서버에게 resource를 보내면서 생성해 달라고 요청)/PUT(서버에게 resource의 업데이트 또는 새로운 resource 를 생성해 달라고 요청)/DELETE(서버에게 resource의 삭제를 요청) 동작을 통해 구현될 수 있다.
예를 들어, MEC-vRAN switch pod는 다음 2개의 API(GET/data:URI, GET/data/sync)를 이용하여 vRAN에서의 MEC 기반 서비스의 지원을 구현할 수 있다. GET/data:URI는 URI에 의해 지시되는 데이터를 요청하는 API이다. GET/data:URI를 수신하면 단말이 보낸 업링크 PDU(protocol data unit)를 해석하고, URI(unique resource indicator)를 찾아낼 수 있다. 또한, 어떤 데이터를 요청하는 지 판단하여, 해당 데이터가 cache server pod 안에 있으면 해당 데이터를 응답으로 전송하고, 해당 데이터가 cache server pod 안에 없으면, HTTP 404 에러 코드를 응답으로 전송할 수 있다. 또한, GET/data/sync 에서는 cache server pod가 인터넷을 통해 외부 서버와 데이터를 동기화하도록 요청하는 API이다. GET/data/sync를 수신하면, 데이터를 동기화하도록 요청하고, 데이터가 동기화되면, HTTP 200 코드를 응답으로 전송할 수 있고, 데이터의 동기화가 실패되면 HTTP 408 에러 코드를 응답으로 전송할 수 있다.
도 8을 참조하면, MEC-vRAN switch pod의 동작은 MEC-vRAN switch pod와 cache server pod가 vDU에 구현되는 경우와 MEC-vRAN switch pod와 cache server pod가 vCU에 구현되는 경우 모두 동일하다.
MEC-vRAN switch pod는 S810 단계에서, 가상 기지국이 단말로부터, 업링크 PDU(protocol data unit) 세션 정보를 수신하면, MEC-vRAN switch pod는 단말로부터, 수신한 PDU의 5QI(5G quality of service identifier)가 MEC를 이용하기 위한 지시 정보인지를 확인할 수 있다.
그리고, MEC-vRAN switch pod는 S820 단계에서, 가상 기지국이 단말로부터, 수신한 PDU의 지시자 정보(예를 들면, 5QI, fifth generation quality of service identifier)가 MEC(예를 들어, 모바일 엣지 컴퓨팅)를 이용하기 위한 지시자 정보인 경우, 단말이 요청하는 데이터가 cache server pod에 있는지 확인할 수 있다.
그리고, MEC-vRAN switch pod는 S840 단계에서, 가상 기지국이 단말로부터, 수신한 PDU의 지시자 정보가 MEC를 이용하기 위한 지시자 정보가 아닌 경우, 단말이 요청하는 데이터를 코어 네트워크에게 요청할 수 있다.
그리고 MEC-vRAN switch pod는 S830 단계에서, 단말이 요청하는 데이터가 cache server pod에 있는 경우, 해당 데이터를 단말에게 송신할 수 있다.
그리고, MEC-vRAN switch pod는 S840 단계에서, 단말이 요청하는 데이터가 cache server pod에 없는 경우, 단말이 요청하는 데이터를 코어 네트워크에게 요청할 수 있고, 요청하여 수신된 데이터를 cache server pod에 업데이트할 수 있다.
이를 통해, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 코어 네트워크를 통하지 않고, vDU 또는 vCU에서 사용자 트래픽을 처리함으로써, 5G 시스템에서 요구하는 URLLC 기능인 지연 속도를 더욱 줄이는 효과가 있으며, 기존의 MEC 기반 서비스를 제공할 때 필요하였던 코어 네트워크에 대한 설치 비용이 줄어드는 효과가 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 각각의 서드 파티 회사 또는 통신 사업자에게 맞는 가상 기지국 내의 MEC 기반 서비스를 제공함으로써, 각각의 서드 파티 회사 또는 통신 사업자는 일반 기지국 내에서 MEC 기반 서비스를 제공하기 위해 필요했던 스토리지 용량이 줄어들게 되고, 이를 통해 확보된 남은 스토리지 용량을 다른 서비스를 위해 이용할 수 있는 효과가 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 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함할 수 있다.
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, 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 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 실시 예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 개시의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 개시의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 개시의 일 실시 예와 다른 일 실시 예의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 복수의 실시 예의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 또한 상기 실시 예들은 FDD LTE 시스템을 기준으로 제시되었지만, TDD LTE 시스템, 5G 혹은 NR 시스템 등 다른 시스템에도 상기 실시 예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능할 것이다.
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.

Claims (16)

  1. 모바일 엣지 컴퓨팅을 지원하는 무선 통신 시스템에서 가상 기지국의 가상 분산 유닛(virtual distributed unit, vDU)에 있어서,
    상기 가상 기지국의 라디오 유닛(radio unit, RU)과 신호를 송수신하는 제1 연결부;
    상기 가상 기지국의 가상 중앙 유닛(virtual central unit, vCU)과 신호를 송수신하는 제2 연결부;
    캐쉬(cache) 데이터를 저장하는 저장부; 및
    상기 라디오 유닛이 단말로부터 수신한 PDU(protocol data unit)를 상기 제1 연결부를 통해 수신하도록 제어하고, 상기 PDU의 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인지 확인하며, 상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인 경우, 상기 PDU로부터 요청되는 데이터와 상응하는 캐쉬 데이터가 상기 저장부에 있는지 확인하고, 상기 저장부에 상기 캐쉬 데이터가 있으면, 상기 캐쉬 데이터를 상기 제1 연결부를 통해 상기 라디오 유닛으로 송신하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 기지국의 가상 분산 유닛.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 저장부에 상기 캐쉬 데이터가 없으면, 상기 PDU로부터 요청되는 상기 데이터와 상응하는 데이터를 요청하기 위해 상기 제2 연결부를 통해 상기 가상 중앙 유닛으로 요청 메시지를 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가상 기지국의 가상 분산 유닛.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보가 아닌 경우 상기 PDU로부터 요청되는 상기 데이터와 상응하는 데이터를 요청하기 위해 상기 제2 연결부를 통해 상기 가상 중앙 유닛으로 요청 메시지를 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가상 기지국의 가상 분산 유닛.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 저장부의 상기 캐쉬 데이터는 REST API(representational state transfer application programming interface) 를 통해 업데이트되는 것을 특징으로 하는 가상 기지국의 가상 분산 유닛.
  5. 모바일 엣지 컴퓨팅을 지원하는 무선 통신 시스템에서 가상 기지국의 가상 중앙 유닛(virtual central unit, vCU)에 있어서,
    상기 가상 기지국의 가상 분산 유닛(virtual distributed unit, vDU)과 신호를 송수신하는 제1 연결부;
    상기 코어 네트워크 장치와 신호를 송수신하는 제2 연결부;
    캐쉬(cache) 데이터를 저장하는 저장부; 및
    상기 가상 분산 유닛이 단말로부터 수신한 PDU(protocol data unit)를 상기 제1 연결부를 통해 수신하도록 제어하고, 상기 PDU의 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인지 확인하며, 상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인 경우, 상기 PDU로부터 요청되는 데이터와 상응하는 캐쉬 데이터가 상기 저장부에 있는지 확인하고, 상기 저장부에 상기 캐쉬 데이터가 있으면, 상기 캐쉬 데이터를 상기 제1 연결부를 통해 상기 가상 분산 유닛으로 송신하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 기지국의 가상 중앙 유닛.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 저장부에 상기 캐쉬 데이터가 없으면, 상기 PDU로부터 요청되는 상기 데이터와 상응하는 데이터를 요청하기 위해 상기 제2 연결부를 통해 상기 코어 네트워크 장치로 요청 메시지를 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가상 기지국의 가상 중앙 유닛.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보가 아닌 경우 상기 PDU로부터 요청되는 상기 데이터와 상응하는 데이터를 요청하기 위해 상기 제2 연결부를 통해 상기 코어 네트워크 장치로 요청 메시지를 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가상 기지국의 가상 중앙 유닛.
  8. 제5 항에 있어서, 상기 저장부의 상기 캐쉬 데이터는 REST API(representational state transfer application programming interface) 를 통해 업데이트되는 것을 특징으로 하는 가상 기지국의 가상 중앙 유닛.
  9. 모바일 엣지 컴퓨팅을 지원하는 무선 통신 시스템에서 가상 기지국의 가상 가상 분산 유닛(virtual distributed unit, vDU)에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    라디오 유닛으로부터 PDU(protocol data unit)를 수신하는 단계;
    상기 PDU의 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인지 확인하는 단계;
    상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인 경우, 상기 PDU로부터 요청되는 데이터와 상응하는 캐쉬 데이터가 저장되어 있는 지 확인하는 단계; 및
    상기 캐쉬 데이터가 저장되어 있으면, 상기 캐쉬 데이터를 상기 라디오 유닛으로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 캐쉬 데이터가 저장되어 있지 않으면, 상기 PDU로부터 요청되는 상기 데이터와 상응하는 데이터를 요청하기 위해 가상 중앙 유닛으로 요청 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보가 아닌 경우 상기 PDU로부터 요청되는 상기 데이터와 상응하는 데이터를 요청하기 위해 가상 중앙 유닛으로 요청 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제9 항에 있어서, 상기 캐쉬 데이터는 REST API(representational state transfer application programming interface)를 통해 업데이트되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 모바일 엣지 컴퓨팅을 지원하는 무선 통신 시스템에서 가상 기지국의 가상 중앙 유닛(virtual central unit, vCU)에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    가상 분산 유닛으로부터 PDU(protocol data unit)를 수신하는 단계;
    상기 PDU의 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인지 확인하는 단계;
    상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보인 경우, 상기 PDU로부터 요청되는 데이터와 상응하는 캐쉬 데이터가 저장되어 있는 지 확인하는 단계; 및
    상기 캐쉬 데이터가 저장되어 있으면, 상기 캐쉬 데이터를 상기 가상 분산 유닛으로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 캐쉬 데이터가 저장되어 있지 않으면, 상기 PDU로부터 요청되는 상기 데이터와 상응하는 데이터를 요청하기 위해 코어 네트워크 장치로 요청 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 지시자 정보가 모바일 엣지 컴퓨팅과 관련된 지시자 정보가 아닌 경우 상기 PDU로부터 요청되는 상기 데이터와 상응하는 데이터를 요청하기 위해 코어 네트워크 장치로 요청 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13 항에 있어서, 상기 캐쉬 데이터는 REST API(representational state transfer application programming interface)를 통해 업데이트되는 것을 특징으로 하는 방법.
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