KR20220145662A - 지역 기반 mec 서비스 품질 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템 - Google Patents

지역 기반 mec 서비스 품질 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템 Download PDF

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KR20220145662A
KR20220145662A KR1020210052504A KR20210052504A KR20220145662A KR 20220145662 A KR20220145662 A KR 20220145662A KR 1020210052504 A KR1020210052504 A KR 1020210052504A KR 20210052504 A KR20210052504 A KR 20210052504A KR 20220145662 A KR20220145662 A KR 20220145662A
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 지역 기반 서비스 품질을 제어하는 시스템은 특정 MEC 응용 서비스의 제공을 위해 지역 별 분산 배치되고, 해당 지역의 기지국 상태를 모니터링하여 QoS 변경이 필요한 MEC 응용을 식별하는 MEC(Multi-access Edge Computing) 시스템과 상기 MEC 시스템으로부터의 상기 MEC 응용에 대한 QFI(QoS Flow Identity) 등록 요청에 기반하여 해당 QFI(QoS Flow Identity)에 상응하는 QoS 프로파일을 생성 및 저장하고, 상기 MEC 시스템으로부터 상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경 요청이 수신된 것에 기반하여 상기 MEC 응용의 QoS 프로파일을 변경하고, 상기 변경된 QoS 프로파일의 적용을 상기 MEC 시스템에 요청하는 코어망을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 혼잡한 기지국 내에서도 MEC 서비스 품질을 보장할 수 있는 장점이 있다.

Description

지역 기반 MEC 서비스 품질 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템{REGION-BASED MEC SERVICE QUALITY CONTROL METHOD AND APPARATUS AND SYSTEM THEREFOR}
본 발명은 MEC(Multi-access Edge Computing) 서비스 품질 제어 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지역 기반으로 MEC 서비스를 위한 QoS(Quality of Service)를 적응적으로 제어함으로써, 혼잡한 기지국 내에서도 MEC 서비스 품질을 보장하는 기술에 관한 것이다.
최근 5G 네트워크를 위한 인프라가 확장됨에 따라, 서비스 전송 지연을 획기적으로 줄이는 것이 가능한 다중접속에지컴퓨팅(Multi-access Edge Computing, MEC) 플랫폼이 5G 네트워크의 주요 구성 기술로서 부상하고 있다.
MEC 플랫폼은 무선 기지국에 분산 클라우드 컴퓨팅 기술을 적용하여 다양한 서비스와 캐싱 콘텐츠를 이용자 단말에 보다 가까이 전개함으로써 모바일 코어망의 혼잡을 완화하고 처리 지연 및 대역폭 사용을 최소화하여 새로운 로컬 서비스를 창출할 수 있는 기술이다.
중앙 집중식 클라우드를 통한 기존 네트워킹 및 데이터 처리에는 지연 문제가 있었다. 5G 네트워크 에지에서 데이터가 처리 및 저장되는 경우 대기 시간이 기존 3G/4G와 비교하여 처리 지연 시간을 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, MEC 서비스는 일반적으로 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 장치에서 발생하는 데이터에 대한 처리도 해당 장치에 더 가까운 클라우드에서 이루어질 수 있으므로, IoT 장치의 에너지 및 성능 요구 사항을 줄여 애플리케이션 성능을 지속적으로 유지할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라 사물인터넷에 대한 잠재력을 향상시킬 수 있다.
특히, MEC 서비스는 데이터가 생성된 곳에서 바로 처리되기 때문에 해당 서비스 업체는 고객 서비스 요청에 대해 보다 빠른 처리를 수행할 수 있으며, 이러한 이점은 데이터가 사외로 이동하지 않기 때문에 성능 향상, 보안 강화, 상황에 맞는 애플리케이션을 보장할 수 있는 장점을 가진다.
MEC와 관련하여 ETSI(European Telecommunications Standard Institude) 주도로 규격 작업이 진행되고 있으나, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 에서도 MEC와 관련된 내용이 포함된 5G 표준 규격 작업이 진행되고 있는 상황이다.
기존 4G LTE(Long Term Evolution) 망에서의 QoS는 베어러(Bearer) 단위로 설정되었다. 따라서, 음성 통화를 위한 VoLTE(Voice over LTE) 서비스를 제외한 나머지 트랙픽(Traffic)-즉, 데이터 서비스들-은 기본(default) QoS로 처리되어 데이터 서비스 별 품질을 보장하기 힘든 문제점이 있었다.
현재 5G NR(New RAT(Radio Access Technology))에서는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) TS 24.501 등에서 흐름(Flow) 기반의 QoS를 지원하는 기술에 대한 표준화가 진행되고 있으며, 이를 통해 서비스 별 QoS 제어가 용이하게 될 전망이다. 반면 이러한 표준 기술을 어떻게 활용할지에 대해서는 표준 단체와 통신사가 활발히 논의되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 흐름 기반 QoS 제어 정책을 MEC 플랫폼을 통해 MEC 어플리케이션에서 활용함으로써 혼잡 지역에서도 서비스 품질 보장하는 것이 가능한 지역 기반 MEC 서비스 품질 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 5G NR 표준기반의 서비스 별 QoS 설정 기술을 제3자(3rd Party) MEC 서비스에 활용함으로써, MEC 서비스 품질을 보장하고 표준 기술의 활용 범위를 확장하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 망내 혼잡 지역에서도 품질 보장이 가능한 서비스 모델을 제공함으로써, 지역 기반 MEC 서비스를 활성화하고 제3자 MEC 서비스 개발사에 다양한 신규 사업 모델을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 측면에 따른 MEC(Multi-access Edge Computing) 시스템에서 지역 기반 서비스 품질 제어를 수행하는 방법은 MEC 응용을 코어망에 등록하는 단계와 상기 MEC 응용에 상응하는 적어도 하나의 QFI(QoS Flow Identity)를 상기 코어망에 등록하는 단계와 상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경이 필요한지 여부를 판단하는 단계와 상기 판단 결과, 상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경이 필요한 경우, 상기 코어망에 상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경을 요청하는 단계와 상기 코어망으로부터 상기 MEC 응용에 상응하여 변경할 QoS 프로파일을 수신하는 단계와 상기 MEC 응용의 실행 요청에 따라 상기 수신된 QoS 프로파일을 적용하여 상기 MEC 응용을 위한 세션을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경이 필요한지 여부는 기지국 혼잡에 따른 상기 MEC 응용의 성능 저하 정도에 기반하여 결정될 수 있다.
실시 예로, 미리 정의된 이벤트의 발생을 사전 인지한 것에 기반하여 상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경이 필요한 것으로 결정되고,상기 이벤트는 상기 MEC 응용의 성능이 기준치 이하로 저하되는 이벤트와 상기 MEC 응용 관련 기지국의 혼잡도가 기준치를 초과하는 이벤트와 상기 MEC 응용 관련 기지국의 전송 지연이 기준치를 초과하는 이벤트와 상기 MEC 응용 관련 기지국의 데이터 전송 오류가 기준치를 초과하는 이벤트와 상기 MEC 응용 관련 기지국의 데이터 전송률이 기준치 이하인 이벤트와 상기 MEC 응용 관련 기지국의 위치가 사전 정의된 위치에 해당되는 이벤트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 MEC 시스템은 적어도 하나의 상기 MEC 응용 및 MEC 플랫폼을 포함하고, 상기 MEC 응용을 코어망에 등록하는 단계는 상기 MEC 응용의 요청에 따라 MEC 플랫폼이 MEC 응용 식별자가 포함된 응용 등록 요청 메시지를 상기 코어망으로 전송하는 단계를 포함하고 상기 응용 등록 요청 메시지는 상기 코어망의 NEF(Network Exposure Function)를 통해 SMF(Session Management Function)로 전송되고, 상기 SMF에 의해 상기 MEC 응용에 상응하는 응용 프로파일이 생성되어 저장될 수 있다.
실시 예로, 상기 응용 프로파일은 MEC 응용 식별자 정보, IP 정보, URL 정보 및 제조사 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
실시 예로, 상기 MEC 응용에 상응하는 적어도 하나의 QFI(QoS Flow Identity)를 상기 코어망에 등록하는 단계는 상기 MEC 응용의 요청에 따라 상기 MEC 플랫폼이 MEC 응용 식별자 및 적어도 하나의 QFI가 포함된 QFI 등록 요청 메시지를 상기 코어망으로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 QFI 등록 요청 메시지는 상기 코어망의 상기 NEF를 통해 PCF(Policy Control Function)로 전송되고, 상기 PCF에 의해 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 상기 적어도 하나의 QFI에 대한 QoS 프로파일이 생성되어 저장될 수 있다.
실시 예로, 상기 QoS 프로파일은 QFI 정보, GFBR(Guaranteed Flow Bit Rate) 정보, MFBR(Maximum Flow Bit Rate) 정보 및 ARP(Allocation and Retention) 정보를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 MEC 시스템은 사용자 평면 서비스를 제공하고, 상기 변경할 QoS 프로파일을 수신하는 UPF(User Plane Function)을 포함하고, 상기 MEC 응용을 위한 세션을 설정하는 단계는 상기 UPF가 상기 수신된 QoS 프로파일의 적용을 위해 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 상기 MEC 응용 관련 기지국에 전송하는 단계를 포함하되, 상기 기지국은 상기 QoS 프로파일 적용 요청 메시지에 따라 단말과 상기 세션을 설정할 수 있다.
실시 예로, 상기 QoS 변경을 요청하는 단계는 상기 MEC 응용의 요청에 따라 상기 MEC 플랫폼이 MEC 응용 식별자 필드, QFI 필드 및 동작 필드로 구성된 QoS 변경 요청 메시지를 상기 코어망으로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 동작 필드 값이 제1 값인 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자에 상응하여 현재 적용된 QoS 프로파일이 상기 QFI 필드 값에 상응하여 등록된 QoS 프로파일로 변경될 수 있다.
실시 예로, 상기 동작 필드 값이 제2 값인 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자 필드 값 및 상기 QFI 필드 값에 상응하여 등록된 QoS 프로파일이 삭제될 수 있다.
다른 측면에 따른 코어망에서 지역 기반 서비스 품질 제어를 수행하는 방법은 상기 MEC(Multi-access Edge Computing) 시스템으로부터 MEC 응용 식별자가 포함된 응용 등록 요청 메시지가 수신된 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 응용 프로파일을 생성 및 저장하는 단계와 상기 MEC 시스템으로부터 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 적어도 하나의 QFI(QoS Flow Identity)가 포함된 QFI 등록 요청 메시지가 수신된 것에 기반하여 상기 적어도 하나의 QFI에 상응하는 QoS 프로파일을 생성 및 저장하는 단계와 상기 MEC 시스템으로부터 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 제1 QFI가 포함된 QoS 변경 요청 메시지가 수신된 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자에 상응하여 현재 적용된 QoS 프로파일을 상기 제1 QFI에 상응하는 QoS 프로파일로 변경하고, 상기 변경된 QoS 프로파일이 포함된 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 상기 MEC 시스템으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예로, 기지국 혼잡에 따른 MEC 응용의 성능 저하 정도에 기반하여 상기 MEC 시스템에 의해 해당 MEC 응용에 대한 QoS 변경 여부가 결정될 수 있다.
실시 예로, 미리 정의된 이벤트의 발생을 사전 인지한 것에 기반하여 상기 MEC 시스템에 의해 해당 MEC 응용에 대한 QoS 변경 여부가 결정되고, 상기 이벤트는 상기 MEC 응용의 성능이 기준치 이하로 저하되는 이벤트, 상기 MEC 응용 관련 기지국의 혼잡도가 기준치를 초과하는 이벤트, 상기 MEC 응용 관련 기지국의 전송 지연이 기준치를 초과하는 이벤트, 상기 MEC 응용 관련 기지국의 데이터 전송 오류가 기준치를 초과하는 이벤트, 상기 MEC 응용 관련 기지국의 데이터 전송률이 기준치 이하인 이벤트 및 상기 MEC 응용 관련 기지국의 위치가 사전 정의된 위치에 해당되는 이벤트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 응용 등록 요청 메시지는 상기 코어망의 NEF(Network Exposure Function)를 통해 SMF(Session Management Function)로 전송되고, 상기 SMF에 의해 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 상기 응용 프로파일이 생성되어 저장될 수 있다.
실시 예로, 상기 응용 프로파일은 MEC 응용 식별자 정보, IP 정보, URL 정보 및 제조사 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
실시 예로, 상기 QFI 등록 요청 메시지는 상기 코어망의 상기 NEF를 통해 PCF(Policy Control Function)으로 전송되고, 상기 PCF가 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 상기 적어도 하나의 QFI에 대한 상기 QoS 프로파일을 생성하여 저장할 수 있다.
실시 예로, 상기 QoS 프로파일은 QFI 정보, GFBR(Guaranteed Flow Bit Rate) 정보, MFBR(Maximum Flow Bit Rate) 정보 및 ARP(Allocation and Retention) 정보를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 MEC 시스템은 상기 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 수신하여 사용자 평면 서비스를 제공하는 UPF(User Plane Function)를 포함하고, 상기 UPF가 상기 변경된 QoS 프로파일의 적용을 위해 상기 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 기지국에 전송하되, 상기 기지국은 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 MEC 응용이 단말에 의해 실행된 것에 기반하여 상기 변경된 QoS 프로파일을 이용하여 상기 단말과 세션을 설정할 수 있다.
실시 예로, 상기 QoS 변경 요청 메시지는 MEC 응용 식별자 필드, QFI 필드 및 동작 필드로 구성되고, 상기 동작 필드 값이 제1 값인 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자에 상응하여 현재 적용된 QoS 프로파일이 상기 QFI 필드 값에 상응하여 등록된 QoS 프로파일로 변경될 수 있다.
실시 예로, 상기 동작 필드 값이 제2 값인 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자 필드 값 및 상기 QFI 필드 값에 상응하여 저장된 QoS 프로파일이 삭제될 수 있다.
또 다른 측면에 따른 지역 기반 서비스 품질을 제어하는 시스템은 특정 MEC 응용 서비스의 제공을 위해 지역 별 분산 배치되고, 해당 지역의 기지국 상태를 모니터링하여 QoS 변경이 필요한 MEC 응용을 식별하는 MEC(Multi-access Edge Computing) 시스템과 상기 MEC 시스템으로부터의 상기 MEC 응용에 대한 QFI(QoS Flow Identity) 등록 요청에 기반하여 해당 QFI(QoS Flow Identity)에 상응하는 QoS 프로파일을 생성 및 저장하고, 상기 MEC 시스템으로부터 상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경 요청이 수신된 것에 기반하여 상기 MEC 응용의 QoS 프로파일을 변경하고, 상기 변경된 QoS 프로파일의 적용을 상기 MEC 시스템에 요청하는 코어망을 포함할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 흐름 기반 QoS 제어 정책을 MEC 플랫폼을 통해 MEC 어플리케이션에서 활용함으로써 혼잡 지역에서도 서비스 품질 보장하는 것이 가능한 지역 기반 MEC 서비스 품질 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 5G NR 표준기반의 서비스 별 QoS 설정 기술을 제3자(3rd Party) MEC 서비스에 활용함으로써, MEC 서비스 품질을 보장하고 표준 기술의 활용 범위를 확장할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 망내 혼잡 지역에서도 품질 보장이 가능한 서비스 모델을 제공함으로써, 지역 기반 MEC 서비스를 활성화하고 통신사 입장에서 제3자 MEC 서비스 개발사에 다양한 신규 사업 모델을 제시할 수 있는 장점이 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 MEC 서비스를 위한 네트워크 구성도이다.
도 2는 실시 예에 따른 MEC 서비스 관련 5G 시스템 구조 및 MEC 시스템 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시 예에 따른 MEC 시스템에서 지역 기반 서비스 품질 제어를 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 실시 예에 따른 코어망에서 지역 기반 서비스 품질 제어를 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 실시 예에 따른 지역 기반 서비스 품질 제어 시나리오를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실시 예에 따른 MEC 서비스 품질 제어 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 MEC 서비스 품질 제어 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 실시 예에 따른 QFI 등록을 위해 MEC 시스템이 5G 코어망으로 전송하는 QFI 등록 요청 전문(또는 메시지의) 컨텍스트 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 QFI 변경을 위해 MEC 시스템이 5G 코어망으로 전송하는 QFI 변경 요청 전문(또는 메시지의) 컨텍스트 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 실시 예에 따른 MEC 시스템으로부터의 QoS 변경 요청에 따라 5G 코어망이 UPF로 전송하는 QoS 프로파일 적용 요청 전문(또는 메시지)의 컨텍스트 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 실시 예에 따른 MEC 서비스를 위한 네트워크 구성도이다.
도 1을 참조하면, MEC 서비스망(100)은 사용자 단말(10), 무선접속네트워크(Radio Access Network, 20), 코어망(Core Network, 30), 중앙 클라우드 서버(Centralized Cloud Server, 40), 다중접속에지컴퓨팅서버(MEC(Multi-access Edge Computing) Server, 50), 로컬클라우드서버(Localized Cloud Server, 60) 및 제3자응용(3rd Party Application, 70)을 포함하여 구성될 수 있다.
사용자 단말(10)은 UE(User Equipment), IoT 디바이스, 차량(Vehicle), 에어드론(Air Drone) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
무선접속네트워크(20)는 가용한 시스템 자원(예를 들어, 대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원하는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라, 기존의 무선 액세스 기술(Radio Access Technology, RAT)에 비해 향상된 모바일 광대역 (mobile broadband) 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 이에 따라, 무선접속네트워크(20)는 신뢰도(reliability) 및 지연(latency)에 민감한 서비스 또는 단말을 고려하여 개선된 이동 광대역 통신, 매시브 MTC(MEChine Type Communication), URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 지원하는 5G NR(new radio) 시스템을 포함할 수 있다.
5G NR은 LTE-A의 후속 기술로서, 고성능, 저지연, 고가용성 등의 특성을 가지는 새로운 Clean-slate 형태의 이동 통신 시스템이다. 5G NR은 1GHz 미만의 저주파 대역에서부터 1GHz~10GHz의 중간 주파 대역, 24GHz 이상의 고주파(밀리미터파) 대역 등 사용 가능한 모든 스펙트럼 자원을 활용할 수 있다.
설명을 명확하게 하기 위해, LTE-A 또는 5G NR을 위주로 기술하지만 실시예(들)의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
무선접속네트워크(20)는 사용자 단말(10)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 다수의 기지국(Base Station, BS)을 포함하여 구성될 수 있다.
사용자 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(Mobile Terminal), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국은 사용자 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), gNB 등 다른 용어로 불릴 수 있다. gNB 및 eNB는 상호 간에 Xn 인터페이스로 연결되어 있다. gNB와 eNB는 5세대 코어 네트워크(5G Core Network: 5GC)와 NG 인터페이스를 통해 연결되어 있다. 보다 구체적으로, 일 예로, 기지국은 접속 및 이동 관리 기능(AMF(access and mobility management function))과는 NG-C 인터페이스를 통해 연결되고, 사용자 ㅍ평면 기능(UPF(user plane function))과는 NG-U 인터페이스를 통해 연결될 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 무선접속네트워크(20)는 중계기 및 리모트헤드(RH(Remote Head)) 등을 더 포함할 수 있다.
기지국들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 또한, 기지국들은 MEC 서버(50) 및 코어망(30)과 연결될 수 있다.
MEC 서버(50)는 망 설계에 따라 다수개가 존재할 수 있으며, 로컬클라우드서버(60) 및 제3자 응용(70)과 연동될 수 있다.
또한, MEC 서버(50)는 코어망(30)과 연결되고, 코어망(30)은 외부 네트워크를 통해 중앙클라우드서버(40)와 연동될 수 있다.
실시 예에 따른 MEC 서버(50)는 제3자 또는 사업자 포털로부터 특정 응용 등록이 요청된 경우, 해당 응용에 대한 등록 요청을 코어망(30)으로 전송할 수 있다.
코어망(30)은 응용 등록 요청에 따라 해당 응용에 관한 내부 저장소에 기록할 수 있다. 여기서, 응용 등록 요청 전문의 컨텍스트는 MEC 응용 식별자(MEC Application Identity) 및 서비스품질흐름식별자(QFI(QoS Flow Identity)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
MEC 서버(50)는 기 등록된 응용에 대한 QFI 등록을 요청할 수 있다. 여기서, QFI 등록 요청 전문은 MEC 응용 식별자, QFI, 보장흐름비트레이트(GFBR(Guaranteed Flow Bit Rate)), 최대흐름비트레이트(MFBR(Maximum Flow Bit Rate)) 및 할당 및 보존 우선순위(ARP(allocation and Retention Priority))를 포함할 수 있다. 실시 예로, 구현에 따라, 또는 네트워크 설정에 따라 QFI 등록 요청 전문에 ARP가 포함되지 않을 수도 있다.
여기서, 등록된 QFI는 추후 MEC 서버(50)에 의해 QoS 변경이 요청된 경우 사용될 수 있다.
GFBR은 해당 QoS Flow에 대해 보장해야 하는 대역폭을 의미하며, 상향 트래픽 대역폭과 하향 트래픽 대역폭으로 구분될 수 있다.
MFBR은 해당 QoS Flow에 대한 최대 대역폭을 의미하며, 만약, 해당 QoS Flow를 통해 MFBR에서 명시한 대역폭 이상으로 패킷이 유입되는 해당 패킷은 폐기될 수 있다. MFBR은 상향 트래픽 대역폭과 하향 트래픽 대역폭으로 구분될 수 있다.
ARP는 네트워크에 자원이 부족한 상황에서 새로운 QoS Flow가 생성되어야 하는 경우, 기존 QoS Flow를 삭제하고 새로운 QoS Flow를 생성할 것인지에 대한 판단에 사용되는 우선 순위 값일 수 있다. 일 예로, High Priority ARP를 가진 QoS Flow가 생성되기 위해 Low Priority ARP를 가진 QoS Flow가 삭제될 수 있다. ARP 값은 새로운 QoS Flow의 생성/거절에만 　관여하므로, 일단 QoS Flow가 생성이 되고, 패킷들이 송수신되는 상황에서는 Packet Forwarding 우선 순위에는 관여하지 않는다. 일 예로, ARP는 Emergency VoIP(Voice over Internet Protocol) call 등에 적용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
MEC 서버(50)는 해당 무선접속네트워크(20) 혼잡 상태 및/또는 특정 이벤트 발생을 모니터링하고, 모니터링 결과에 기초하여 코어망(30)으로 QoS 변경을 요청할 수 있다. 여기서, QoS 변경 요청 전문의 컨텍스트는 MEC 응용 식별자 필드, QFI 필드 및 동작 필드(Action Field) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 예로, 코어망(30)은 해당 QoS 변경 요청 전문의 동작 필드가 ON으로 설정된 경우, 해당 MEC 응용 식별자 및 QFI에 상응하여 기 등록된 QoS 프로파일을 내부 저장소에서 조회하고, 조회된 QoS 프로파일을 UPF로 전송할 수 있다. UPF는 수신된 QoS 프로파일에 의해 식별된 응용 세션(즉, QoS Flow)에 대해 수신된 QoS 프로파일의 품질 파라메터들을 적용할 수 있다.
이후, 사용자 단말(10)로부터 특정 응용에 대한 실행 요청이 수신된 경우, UPF는 해당 사용자 단말(10)에 대해 실행 요청된 응용에 상응하여 기 적용된 QoS 프로파일이 적용되도록 해당 기지국에 요청할 수 있다.
기지국은 UPF로부터의 QoS 프로파일 적용 요청에 따라 품질 보장된 자원을 사용자 단말(10)에 할당하여 세션을 생성할 수 있다.
실시 예로, MEC 서버(50)는 MEC 응용의 성능이 기준치 이하로 저하되거나, MEC 응용 관련 기지국의 혼잡도가 기준치를 초과하거나, MEC 응용 관련 기지국의 전송 지연 및/또는 데이터 전송 오류가 기준치를 초과하거나 특정 응용 관련 기지국의 위치가 사전 정의된 위치-예를 들면, 스포츠 경기장, 공연장, 유세장, 집회 장소 등-인 경우 등의 소정 이벤트 발생 시 해당 MEC 응용에 대한 QoS 변경을 코어망(30)에 요청할 수 있다.
실시 예에 따른 MEC 응용은 게임, 메신저, 스트리밍 서비스 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 2는 MEC 서비스 관련 5G 시스템 구조 및 MEC 시스템 구조를 설명하기 위한 도면이다.
5G 코어망은 공통 네트워크로 다양한 서비스를 지원하는 통합 코어 네트워크를 지향한다. 5G 시스템은 단일 코어 네트워크 구조로서, 5G NR 기지국과 LTE 기지국뿐만 아니라 WiFi, Fixed Broadband 등의 다양한 Non-3GPP 엑세스들도 모두 동일한 인터페이스 및 구조를 통해서 수용하는 통합 시스템 구조로 정의되어 있다.
이를 통해, Non-3GPP 액세스를 이용하는 단말들에도 3GPP 액세스를 사용하는 경우와 동일한 접속, 인증, QoS, 과금, 부가 기능 등이 제공 가능하다.
특히, 5G 네트워크는 클라우드 환경 및 가상화 기술을 통한 구현을 지원하기 위해 컴퓨팅과 저장소의 분리를 가능하게 하는 요소들을 제공한다.
먼저, 제조사 및 사업자가 정의한 비표준 데이터들을 저장하는 저장소를 비정형데이터저장기능(UDSF(Unstructured Data Storage Function))라는 표준 네트워크기능(NF(Network Function))으로 신규 정의함으로써 컴퓨팅을 담당하는 부분과 데이터를 저장하는 공간을 표준 구조 내에서 분리 정의하였다.
이를 기반은 5G 네트워크는 사용자 가입 정보 등 사용자 정보를 관리하는 NF인 사용자데이터관리(UDM(User Data Management))과 정책을 담당하는 NF인 정책제어기능(PCF(Policy Control Function)) 및 내/외부 서비스 개방 기능을 담당하는 네트워크개방기능(NEF(Network Exposure Function))로 구성된 데이터 저장 구조를 가지며, 해당 NF들은 데이터접속제공자(Data Access Provider)라는 공통의 인터페이스를 통해 통합데이터저장소(UDR(Unified Data Repository))에 각각의 해당 데이터를 저장 및 접근할 수 있도록 정의되어 있다. 이에 따라, 컴퓨팅과 저장소가 분리된 클라우드 환경에 적용이 용이한 구조를 제공한다.
실시 예에 따른 NF는 기능 모듈로서, 해당 NF는 하나의 장치(또는 서버) 또는 복수의 장치(또는 서버)에 의해 구현될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 하나의 장치에 소프트웨어 기능 모듈로서 탑재되어 동작될 수도 있다. 이하의 설명에서 NF는 특정 기능부, 특정 장치부, 특정 서버, 특정 모듈로 대체될 수 있다. 일 예로, 정책제어기능을 담당하는 PFC는 정책제어기능부 또는 정책제어기능모듈 또는 정책제어기능장치 또는 정책기능제어서버 등으로 대체될 수 있다.
NF와 이들이 생성하는 서비스는 네트워크자원기능(NRF(Network Resource Function))에 등록되고 MEC에서는 MEC 응용 프로그램에서 생성된 서비스가 MEC 플랫폼의 서비스 레지스트리에 등록된다.
서비스 등록은 응용 활성화(Application Enablement) 기능의 일부로서, 서비스를 사용하기 위한 권한이 있는 경우 NF는 서비스를 생성하는 NF와 직접 상호 작용할 수 있습니다.
사용 가능한 서비스 목록은 NRF에서 찾을 수 있으며, 일부 서비스는 NEF를 통해서만 액세스 할 수 있다.
또한, 도메인 외부에 있는 신뢰할 수 없는 엔터티도 서비스에 액세스 할 수 있습니다. 즉, NEF는 서비스 노출을 위한 중앙 집중식 지점 역할을 하며 시스템 외부에서 발생하는 모든 액세스 요청을 승인하는데 중요한 역할을 수행한다.
인증과 관련된 절차는 인증서버기능(AUSF(Authentication Server Function))에 의해 제공될 수 있다.
5G의 핵심 개념 중 하나는 사용 가능한 NF에서 필요한 기능과 리소스를 특정 서비스를 위해 할당할 수 있는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 기술이 있다.
네트워크 슬라이싱 기술은 기존 이동통신 네트워크 기술에서는 사용되지 않았던 5G 네트워크의 새로운 개념으로 특정 서비스에 필요한 5G 네트워크 NF들을 상호 연결하여 사용자 맞춤형 5G 네트워크 서비스를 제공하는 것이다.
네트워크슬라이스선택기능(NSSF(Network Slice Selection Function))는 사용자에게 적합한 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택하고 필요한 접속관리기능(AMF(Access Management Function))을 할당하는 역할을 수행한다.
MEC 애플리케이션, 즉 MEC 시스템의 분산 클라우드에서 호스팅되는 애플리케이션은 5G 코어 네트워크에 구성된 하나 이상의 네트워크 슬라이스에 속할 수 있다.
5G 시스템의 정책과 규칙은 PCF에 의해 처리된다. 또한, PCF는 MEC 플랫폼과 같은 응용기능(AF(Application Function))이 트래픽 조정 규칙에 영향을 주기 위해 요청하는 서비스를 제공하는 기능을 제공할 수 있다.
PCF는 AF가 신뢰할 수 있는지 여부에 따라 직접 또는 NEF를 통해 AF에 액세스할 수 있다. PCF는 트래픽 조정의 경우 해당 PDU(Packet Data Unit) 세션을 알고 있는지 여부에 따라 AF에 직접 또는 NEF를 통해 액세스할 수 있다.
UDM은 사용자 및 구독과 관련된 많은 서비스를 담당한다. 일 예로, UDM은 3GPP AKA(Authentication and Key Agreement) 인증 자격 증명 생성하고, 사용자 식별 관련 정보를 처리하고, 액세스 권한(예: 로밍 제한)을 관리하고, 사용자 제공 NF들-일 예로, AMF, 세션관리기능(SMF(Session Management Function))-를 등록하고, SMF/DNN(Data Network Name) 할당 기록을 유지함으로써 서비스 연속성 지원하고, 컨택 포인트 역할을 수행하여 아웃 바운드 로밍에서 LI(Lawful Interception) 절차를 지원하고, 가입 관리 절차(subscription management porcedures)를 수행할 수 있다.
세션 관리 기술은 5G 시스템 내의 사용자와 5G 시스템 외부의 데이터네트워크(Data Network, DN) 간 패킷 트래픽 전달을 위해 세션을 관리하는 기술을 의미한다.
3GPP에서 새롭게 정의한 5G 사용자 평면(User Plane) 구조의 핵심은 UPF(User Plane Function)의 유연성 및 분산화에 있다.
종래의 LTE EPC 구조는 단말의 이동성 지원을 위한 망내 분산된 S-GW(Serving-Gateway)와 IP 연결을 위한 중앙 집중화된 P-GW(Packet-Gateway)로 구성되어 사용자 평면 구조가 고정되고 이원화되어 있는 반면, 5G 네트워크에서는 S-GW와 P-GW를 합친 일원화된 UPF를 통해 사용자의 이동성 및 IP 연결을 지원한다. 특히, 5G 네트워크는 UPF의 망내 분산 배치를 허용함으로써, 종래 LTE 시스템의 EPC(Enhanced Packet Core)보다 유연한 사용자 평면 구조를 제공할 수 있다.
즉, 5G 시스템은 코어 네트워크와 외부 데이터 네트워크를 연결하는 UPF가 지역적으로 분산됨에 따라 단말의 이동성, UPF 부하 등을 고려하여 세션의 UPF를 변경시키는 사용자 평면의 최적화가 이루어질 수 있다.
5G 네트워크에서는 UPF가 지역적으로 다양하게 분산되어 있으므로, 단말이 액세스 하는 무선접속네트워크(Radio Access Network, RAN)에 가까운 UPF를 선택하여 단말을 가장 가까운 엣지 서버가 있는 로컬 데이터 네트워크로 연결시킬 수 있다.
이를 통해, 5G 네트워크에서의 엣지 컴퓨팅은 단말이 직접 엣지 컴퓨팅 서버와의 연결을 요청하는 LADN(Local Access Data Network) 적용 방식과 AF가 5G 코어망에 해당 서비스를 위한 엣지 컴퓨팅 정책을 내리는 응용기반라우팅(AF influence routing) 방식으로 구현될 수 있다.
도 3은 실시 예에 따른 MEC 시스템에서 지역 기반 서비스 품질 제어를 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, MEC 시스템은 특정 MEC 응용에 대한 응용 등록 요청 메시지를 코어망으로 전송할 수 있다(S310). 여기서, 응용 등록 요청 메시지는 MEC 응용 식별자 및 QFI를 포함할 수 있다. 일 예로, QFI는 복수일 수도 있다.
MEC 시스템은 등록된 MEC 응용에 대한 QFI 등록 요청 메시지를 코어망으로 전송할 수 있다(S320). 여기서, QFI 등록 요청 메시지는 MEC 응용 식별자 및 적어도 하나의 QFI와 각 QFI에 대한 QoS 프로파일을 포함할 수 있다. 일 예로, QoS 프로파일은 GFBR, MFBR, ARP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
MEC 시스템은 등록된 MEC 응용에 대한 QoS 변경이 필요한지 판단할 수 있다(S330). 일 예로, MEC 시스템은 MEC 응용의 성능이 기준치 이하로 저하되거나, MEC 응용 관련 기지국의 혼잡도가 기준치를 초과하거나, MEC 응용 관련 기지국의 전송 지연 및/또는 데이터 전송 오류가 기준치를 초과하거나 MEC 응용 관련 기지국이 사전 정의된 특정 위치-예를 들면, 스포츠 경기장, 공연장, 유세장, 집회 장소 등-에 배치된 경우 등의 소정 이벤트 발생 시 해당 MEC 응용에 대한 QoS 변경을 코어망에 요청할 수 있다. 실시 예에 따른 MEC 응용은 게임, 메신저, 스트리밍 서비스 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
판단 결과, QoS 변경이 필요한 MEC 응용이 존재하는 경우, MEC 시스템은 해당 MEC 응용에 대한 QoS 변경 요청 메시지를 코어망으로 전송할 수 있다(S340). 이때, MEC 시스템은 QoS 변경 이벤트가 발생된 상세 이유를 QoS 변경 요청 메시지에 포함하여 전송할 수 있다.
MEC 시스템은 QoS 변경 요청에 따라 변경된 QoS 프로파일을 코어망으로부터 수신할 수 있다(S350). 실시 예에 따른 코어망은 QoS 변경 요청 메시지에 포함된 상세 이유에 기반하여 해당 MEC 응용에 상응하여 등록된 복수의 Q랴 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 QFI에 상응하는 QoS 프로파일을 MEC 시스템으로 전송할 수 있다.
MEC 시스템은 해당 MEC 응용 실행 요청 시 해당 MEC 응용에 상응하여 수신된 QoS 프로파일을 적용하여 세션을 설정할 수 있다(S360).
도 4는 실시 예에 따른 코어망에서 지역 기반 서비스 품질 제어를 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 실시 예에서, 코어망은 5G 코어망일 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하여, 5G 코어망 및 4G 코어망을 모두 포함할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 코어망은 특정 MEC 응용에 대한 응용 등록 요청 메시지를 MEC 시스템으로 수신한 경우, 해당 MEC 응용을 등록할 수 있다(S410). 여기서, 응용 등록 요청 메시지는 MEC 응용 식별자 및 QFI를 포함할 수 있다. 일 예로, QFI는 복수 개일 수도 있다.
코어망은 등록된 MEC 응용에 대한 QFI 등록 요청 메시지를 MEC 시스템으로부터 수신한 경우, 해당 MEC 응용에 대한 새로운 QoS 프로파일 생성한 후 내부 저장소에 저장할 수 있다(S420). 여기서, QFI 등록 요청 메시지는 MEC 응용 식별자 및 적어도 하나의 QFI와 각 QFI에 대한 QoS 프로파일을 포함할 수 있다. 일 예로, QoS 프로파일은 GFBR, MFBR 및 ARP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
코어망은 등록된 MEC 응용에 대한 QoS 변경 요청 메시지의 수신 여부를 모니터링할 수 있다(S430).여기서, QoS 변경 요청 메시지는 기 등록된 MEC 응용으로부터 수신될 수 있다.
코어망은 QoS 변경 요청 메시지가 수신된 경우, QoS 변경 요청된 MEC 응용에 상응하는 QoS 프로파일을 내부 저장소로부터 추출하여 MEC 시스템으로 전송할 수 있다(S440).
일 예로, MEC 시스템은 MEC 응용의 특정 성능이 기준치 이하로 저하되거나, MEC 응용 관련 기지국의 혼잡도가 소정 기준치를 초과하거나, MEC 응용 관련 기지국의 전송 지연 및/또는 데이터 전송 오류가 기준치를 초과하거나 MEC 응용 관련 기지국이 사전 정의된 특정 위치-예를 들면, 스포츠 경기장, 공연장, 유세장, 집회 장소 등-에 배치된 경우 등의 소정 이벤트 발생 시 해당 MEC 응용에 대한 QoS 변경을 코어망에 요청할 수 있다. 실시 예에 따른 MEC 응용은 게임, 메신저, 스트리밍 서비스 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
실시 예로, QoS 변경 요청 메시지는 QoS 변경 이벤트가 발생된 상세 이유를 QoS 변경 요청 메시지에 포함하여 전송할 수 있다. 이 경우, 코어망은 QoS 변경 요청 메시지에 포함된 상세 이유에 기반하여 해당 MEC 응용에 상응하여 등록된 복수의 QFI 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 QFI에 상응하는 QoS 프로파일을 내부 저장소로부터 추출한 후, 추출된 QoS 프로파일이 포함된 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 MEC 시스템으로 전송할 수 있다. MEC 시스템은 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 해당 기지국으로 전송하고, 기지국은 수신된 QoS 프로파일 적용 요청 메시지 따라 해당 MEC 응용에 대한 QoS 프로파일을 활성화시킬 수 있다.
기지국은 단말에 의해 특정 MEC 응용의 실행이 요청된 경우, 해당 MEC 응용에 상응하여 활성화된 QoS 프로파일에 기반하여 단말과 세션을 설정할 수 있다.
도 5는 실시 예에 따른 지역 기반 서비스 품질 제어 시나리오를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시 예에서, 코어망은 5G 코어망일 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하여, 5G 코어망 및 4G 코어망을 모두 포함할 수도 있다.
도 5를 참조하면, MEC 플랫폼(42)은 MEC 응용(41)의 성능 및/또는 기지국 상태를 모니터링할 수 있다.
MEC 플랫폼(42)은 MEC 응용(41)의 성능 및/또는 기지국의 상태 모니터링 결과에 기반하여 MEC 응용(41)에 대한 QoS 변경이 필요한지 판단할 수 있다.
판단 결과, QoS 변경이 필요한 경우, MEC 플랫폼(42)은 MEC 응용(41)에 대한 QoS 변경 요청 메시지를 코어망의 NEF(44)로 전송할 수 있다.
NEF(44)는 수신된 QoS 변경 요청 메시지를 PFC(45)로 전달할 수 있다. PCF(45)는 QoS 변경 요청 메시지가 수신된 경우, 내부 저장소에서 해당 QoS 프로파일을 추출하고, 추출된 QoS 프로파일을 SMF(46)에 전달할 수 있다.
SMF(46)는 수신된 QoS 프로파일을 UPF(43)로 전송할 수 있다. 이때, UFP(43)는 MEC 응용(41)에 대해 SMF(46)로부터 수신된 QoS 프로파일에 기반하여 기지국이 단말과 세션을 설정되도록 제어할 수 있다.
UPF(43)는 수신된 QoS 프로파일을 MEC 응용(41)을 위해 적용할 수 있다.
만약, 사용자 단말(48)에 의해 MEC 응용(41) 실행이 요청된 경우, UPF(43)는 MEC 응용(41)에 상응하여 적용된 QoS 프로파일에 기반하여 해당 기지국(47)과 세션을 설정할 수 있다.
실시 예에 따른 MEC 플랫폼(42)은 MEC 응용(41)에 상응하여 기 등록된 QFI의 삭제를 코어망에 요청할 수도 있다. 이 경우, 코어망은 PCF(45)에 내부 저장소에 저장된 MEC 응용(41)에 상응하는 해당 QFI를 삭제할 수 있다.
종래 베어러 단위의 QoS 설정 정책에서는 통신 서비스 사업자에 의해 미리 설정된 베어러 별 Defalut QoS에 따라 서비스를 제공하므로, 응용 서비스 타입 별 차별화된 QoS를 제공할 수 없을 뿐만 아니라 지역 별 망 부하에 기반하여 응용 서비스 별 적응적인 QoS 제어가 힘든 문제점이 있었다. 하지만, 상술한 실시 예에 따른 본원 발명은 MEC 플랫폼을 통해 MEC 어플리케이션에 대해 해당 지역의 망 부하에 따라 적응적으로 응용 서비스 별 QoS 정책을 적용함으로써 혼잡 지역에서의 서비스 품질을 효과적으로 유지시킬 수 있는 장점이 있다.
도 6은 실시 예에 따른 MEC 서비스 품질 제어 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, MEC 응용 서버(또는 포털 서버)는 MEC 응용 식별자가 포함된 응용 등록 요청 메시지를 MEC 플랫폼을 통해 5G 코어망으로 전송할 수 있다.
실시 예에 따른 MEC 응용 서버는 특정 응용 서비스를 제공하는 포털 서버일 수도 있다. 이하에서는 5G 코어망이 MEC 응용 서버와 연동하여 MEC 서비스 품질 제어를 수행하는 절차를 상세히 설명하기로 한다.
5G 코어망의 NEF는 수신된 응용 등록 요청 메시지를 SMF로 전달할 수 있다. 이때, SMF는 수신된 응용 등록 요청 메시지에 포함된 MEC 응용 식별자에 상응하는 응용 프로파일을 생성하여 내부 저장소에 저장할 수 있다. 일 예로, 응용 프로파일은 MEC 응용 식별자 정보, IP 정보, URL(Uniform Resource Locator) 정보 및 제조사 정보를 포함할 수 있다.
종래, 4G LTE망에서는 QoS 제어를 위해 EPS bearer를 사용하였으며, 각각의 EPS bearer는 EPS bearer identity에 의해 식별되었다.
반면, 실시 예에 따른 5G 코어망은 QoS 제어를 위해 QoS Flow를 사용할 수 있다. 이 경우, 각각의 QoS 플로우는 QFI(QoS Flow Identity)에 의해 식별될 수 있다.
MEC 응용 서버는 기 등록된 MEC 응용에 대한 QFI를 등록하기 위한 소정 QFI 등록 요청 메시지를 MEC 플랫폼을 통해 5G 코어망으로 전송할 수 있다. 여기서, QFI 등록 요청 메시지는 MEC 응용 식별자 정보, QFI 정보, GFBR(Guaranteed Flow Bit Rate), MFBR(Maximum Flow Bit Rate) 및 ARP(Allocation and Retention Priority)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 당업자의 설계에 따라 새로운 QoS 품질 파라메터가 추가 정의될 수 있다. 일 예로, QoS 프로파일을 구성하는 품질 파라메터는 셀 지연 변동, 셀 전송 지연, 스케줄링 우선 순위 등을 더 포함할 수 있다.
5G 코어망의 NEF는 수신된 QFI 등록 요청 메시지를 PCF로 전달할 수 있다. 이때, PCF는 수신된 QFI 등록 요청 메시지에 기반하여 해당 MEC 응용 식별자에 상응하는 QoS 프로파일을 생성하여 내부 저장소에 저장할 수 있다. 여기서, QoS 프로파일은 QFI 정보, GFBR(Guaranteed Bit Rate), MFBR(Maximum Flow Bit Rate) 및 ARP(Allocation and Retention Priority)로 구성될 수 있다.
실시 예로, MEC 응용 서버(또는 포털 서버 또는 MEC 플랫폼 또는 코어망)은 기지국 혼잡 발생으로 인한 응용 성능 저하 여부를 모니터링할 수 있다. 모니터링 결과, 응용 성능이 소정 기준치 이하로 저하된 경우, MEC 응용 서버는 해당 MEC 응용 서비스에 대한 QoS 변경 요청을 MEC 플랫폼을 통해 5G 코어망으로 전송할 수 있다.
다른 실시 예로, MEC 응용 서버(또는 포털 서버 또는 MEC 플랫폼 또는 코어망)은 미리 정의된 이벤트가 발생될 지 여부를 사전 인지할 수도 있다. 만약, 미리 정의된 이벤트 발생이 사전 인지된 경우, MEC 응용 서버는 해당 MEC 응용 서비스에 대한 QoS 변경 요청을 MEC 플랫폼을 통해 5G 코어망으로 전송할 수 있다.
일 예로, 여기서, QoS 변경 요청을 위한 전문 컨텍스트는 MEC 응용 식별자 필드, QFI 필드, 활성 필드를 포함할 수 있다.
실시 예로, QoS 변경 요청 메시지는 5G 코어망의 SMF에 의해 수신될 수 있다. 이 경우, QoS 변경 요청 메시지에 포함된 동작 필드가 ON으로 설정된 경우, SMF는 PCF와 소정 QoS 프로파일 조회/응답 절차를 수행하여 해당 MEC 응용의 해당 QFI에 상응하는 QoS 프로파일을 획득할 수 있다.
다른 실시 예로, QoS 변경 요청 메시지에 포함된 동작 필드가 OFF로 설정된 경우, SMF는 PCF와 소정 QoS 프로파일 삭제 절차를 수행하여 해당 MEC 응용의 해당 QFI에 상응하여 QoS 프로파일을 PFC의 저장소에서 삭제할 수 있다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 MEC 서비스 품질 제어 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
상세하게 도 7은 상기 도 6의 SMF가 QoS 변경 요청에 따라 PFC와 연동하여 해당 QFI에 상응하는 QoS 프로파일을 획득한 이후의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, SMF는 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 UPF로 전송할 수 있다. 여기서, QoS 프로파일 적용 요청 메시지 전문은 MEC 응용 식별자 필드, QFI 필드, 각종 품질 파라메터를 포함할 수 있다.
UPF는 수신된 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 해당 기지국으로 전송할 수 있다.
기지국은 QoS 프로파일 적용 요청 메시지에 따라 해당 MEC 응용의 해당 QFI에 상응하는 QoS 프로파일을 활성화시킬 수 있다.
단말은 MEC 응용 실행이 요청된 경우, 해당 MEC 응용 식별자가 포함된 응용 서비스 요청 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다.
기지국은 응용 서비스 요청 메시지에 포함된 MEC 응용 식별자에 상응하여 기 활성화된 QoS 프로파일에 기반하여 단말과의 세션을 설정할 수 있다. 물론, 기지국은 응용 서비스 요청 메시지에 포함된 MEC 응용 식별자에 상응하여 기 활성화된 QoS 프로파일에 기반하여 UPF와 세션을 설정할 수 있다. 이후, 단말과 MEC 응용은 설정된 세션을 통해 정보를 교환할 수 있다.
상기한 실시 예들에서는 혼잡 상황 발생으로 인해 MEC 응용 성능이 저하되거나 미리 설정된 특정 이벤트 발생이 사전 감지된 경우, 해당 MEC 응용에 대한 QoS 프로파일을 변경하는 것으로 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 기지국 혼잡 상황 발생 등에 따라 QoS 프로파일이 변경된 상태에서, 해당 기지국의 혼잡 상황이 해소된 경우, 소정 제어 절차를 통해 해당 MEC 응용에 대한 QoS 프로파일이 사전 정의된 default QoS 프로파일로 변경될 수도 있다.
도 8은 실시 예에 따른 QFI 등록을 위해 MEC 시스템이 5G 코어망으로 전송하는 QFI 등록 요청 전문(또는 메시지의) 컨텍스트 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, QFI 등록 요청 전문(800)은 MEC 응용 식별자(AppID, 810) 필드 및 QFI(820)가 필수적으로 포함될 수 있다. 이 경우, 모든 QFI 값에 상응하는 QoS 프로파일은 사전 정의된 후, 해당 기지국, 해당 UPF, 5G 코어망의 해당 기능 엔티티 등의 소정 기록 영역에 사전 저장되어 유지될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 QFI 등록 요청 전문(800)은 MEC 응용 식별자(AppID, 810) 필드 및 QFI(820)뿐만 아니라 해당 QFI(820)에 상응하는 각종 품질 파라메터 값이 더 포함될 수도 있다.
도 9는 실시 예에 따른 QFI 변경을 위해 MEC 시스템이 5G 코어망으로 전송하는 QFI 변경 요청 전문(또는 메시지의) 컨텍스트 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, QFI 변경 요청 전문(900)은 MEC 응용 식별자(AppID, 930) 필드, QFI(920) 필드 및 동작(930) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 동작(930) 필드 값이 "ON"또는 "1"이면, MEC 응용 식별자(930)에 상응하여 현재 적용된 QoS 프로파일을 QFI(920)에 상응하는 QoS 프로파일로 변경하는 동작을 의미하고, 동작(930) 필드 값이 "OFF"또 "0"이면, MEC 응용 식별자(930)에 상응하여 등록된 QoS 프로파일 중 QFI(920)에 상응하는 QoS 프로파일을 삭제하는 동작을 의미할 수 있다.
도 10은 실시 예에 따른 MEC 시스템으로부터의 QoS 변경 요청에 따라 5G 코어망이 UPF로 전송하는 QoS 프로파일 적용 요청 전문(또는 메시지)의 컨텍스트 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, QoS 프로파일 적용 요청 전문(1000)은 MEC 응용 식별자(AppID, 1010) 필드, QFI(1020) 필드, GFBR(1030) 필드, MFBR(1040) 필드 및 ARP(1050)을 포함할 수 있다. 여기서, MEC 응용 식별자(AppID, 1010) 필드, QFI(1020) 필드, GFBR(1030) 필드 및 MFBR(1040) 필드는 필수 필드이고, ARP(1050)는 옵션 필드일 수 있다.
다른 실시 예로, QoS 프로파일 적용 요청 전문(1000)은 MEC 응용 식별자(AppID, 1010) 필드 및 QFI(1020) 필드만을 포함하여 구성될 수도 있다. 이 경우, 모든 QFI 값에 상응하는 품질 파라메터 값들-예를 들면, GFBR(1030), MFBR(1040), ARP(1050) 등-은 사전 정의된 후, 해당 기지국, 해당 UPF 및 5G 코어망의 해당 기능 엔티티-예를 들면, PCF-의 소정 기록 영역에 저장되어 유지될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리 및/또는 스토리지)에 상주할 수도 있다.
예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (21)

  1. MEC(Multi-access Edge Computing) 시스템에서 지역 기반 서비스 품질 제어를 수행하는 방법에 있어서,
    MEC 응용을 코어망에 등록하는 단계;
    상기 MEC 응용에 상응하는 적어도 하나의 QFI(QoS Flow Identity)를 상기 코어망에 등록하는 단계;
    상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경이 필요한지 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, 상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경이 필요한 경우, 상기 코어망에 상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경을 요청하는 단계;
    상기 코어망으로부터 상기 MEC 응용에 상응하여 변경할 QoS 프로파일을 수신하는 단계; 및
    상기 MEC 응용의 실행 요청에 따라 상기 수신된 QoS 프로파일을 적용하여 상기 MEC 응용을 위한 세션을 설정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경이 필요한지 여부는 기지국 혼잡에 따른 상기 MEC 응용의 성능 저하 정도에 기반하여 결정되는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    미리 정의된 이벤트의 발생을 사전 인지한 것에 기반하여 상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경이 필요한 것으로 결정하고,
    상기 이벤트는,
    상기 MEC 응용의 성능이 기준치 이하로 저하되는 이벤트;
    상기 MEC 응용 관련 기지국의 혼잡도가 기준치를 초과하는 이벤트;
    상기 MEC 응용 관련 기지국의 전송 지연이 기준치를 초과하는 이벤트;
    상기 MEC 응용 관련 기지국의 데이터 전송 오류가 기준치를 초과하는 이벤트;
    상기 MEC 응용 관련 기지국의 데이터 전송률이 기준치 이하인 이벤트; 및
    상기 MEC 응용 관련 기지국의 위치가 사전 정의된 위치에 해당되는 이벤트
    중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 MEC 시스템은 적어도 하나의 상기 MEC 응용 및 MEC 플랫폼을 포함하고,
    상기 MEC 응용을 코어망에 등록하는 단계는,
    상기 MEC 응용의 요청에 따라 MEC 플랫폼이 MEC 응용 식별자가 포함된 응용 등록 요청 메시지를 상기 코어망으로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 응용 등록 요청 메시지는 상기 코어망의 네트워크개방기능(Network Exposure Function)을 통해 세션관리기능(Session Management Function)으로 전송되고, 상기 세션관리기능에 의해 상기 MEC 응용에 상응하는 응용 프로파일이 생성되어 저장되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 응용 프로파일은 MEC 응용 식별자 정보, IP 정보, URL 정보 및 제조사 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는, 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 MEC 응용에 상응하는 적어도 하나의 QFI(QoS Flow Identity)를 상기 코어망에 등록하는 단계는,
    상기 MEC 응용의 요청에 따라 상기 MEC 플랫폼이 MEC 응용 식별자 및 적어도 하나의 QFI가 포함된 QFI 등록 요청 메시지를 상기 코어망으로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 QFI 등록 요청 메시지는 상기 코어망의 상기 네트워크개방기능을 통해 정책제어기능(Policy Control Function)으로 전송되고, 상기 정책제어기능에 의해 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 상기 적어도 하나의 QFI에 대한 QoS 프로파일이 생성되어 저장되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 QoS 프로파일은 QFI 정보, GFBR(Guaranteed Flow Bit Rate) 정보, MFBR(Maximum Flow Bit Rate) 정보 및 ARP(Allocation and Retention) 정보를 포함하는, 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 MEC 시스템은 사용자 평면 서비스를 제공하고, 상기 변경할 QoS 프로파일을 수신하는 사용자평면기능(User Plane Function)을 포함하고,
    상기 MEC 응용을 위한 세션을 설정하는 단계는,
    상기 사용자평면기능이 상기 수신된 QoS 프로파일의 적용을 위해 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 상기 MEC 응용 관련 기지국에 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 기지국은 상기 QoS 프로파일 적용 요청 메시지에 따라 단말과 상기 세션을 설정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 QoS 변경을 요청하는 단계는,
    상기 MEC 응용의 요청에 따라 상기 MEC 플랫폼이 MEC 응용 식별자 필드, QFI 필드 및 동작 필드로 구성된 QoS 변경 요청 메시지를 상기 코어망으로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 동작 필드 값이 제1 값인 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자에 상응하여 현재 적용된 QoS 프로파일이 상기 QFI 필드 값에 상응하여 등록된 QoS 프로파일로 변경되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 동작 필드 값이 제2 값인 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자 필드 값 및 상기 QFI 필드 값에 상응하여 등록된 QoS 프로파일이 삭제되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 코어망에서 지역 기반 서비스 품질 제어를 수행하는 방법에 있어서,
    상기 MEC(Multi-access Edge Computing) 시스템으로부터 MEC 응용 식별자가 포함된 응용 등록 요청 메시지가 수신된 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 응용 프로파일을 생성 및 저장하는 단계;
    상기 MEC 시스템으로부터 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 적어도 하나의 QFI(QoS Flow Identity)가 포함된 QFI 등록 요청 메시지가 수신된 것에 기반하여 상기 적어도 하나의 QFI에 상응하는 QoS 프로파일을 생성 및 저장하는 단계; 및
    상기 MEC 시스템으로부터 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 제1 QFI가 포함된 QoS 변경 요청 메시지가 수신된 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자에 상응하여 현재 적용된 QoS 프로파일을 상기 제1 QFI에 상응하는 QoS 프로파일로 변경하고, 상기 변경된 QoS 프로파일이 포함된 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 상기 MEC 시스템으로 전송하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    기지국 혼잡에 따른 MEC 응용의 성능 저하 정도에 기반하여 상기 MEC 시스템에 의해 해당 MEC 응용에 대한 QoS 변경 여부가 결정되는, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    미리 정의된 이벤트의 발생을 사전 인지한 것에 기반하여 상기 MEC 시스템에 의해 해당 MEC 응용에 대한 QoS 변경 여부가 결정되고,
    상기 이벤트는,
    상기 MEC 응용의 성능이 기준치 이하로 저하되는 이벤트;
    상기 MEC 응용 관련 기지국의 혼잡도가 기준치를 초과하는 이벤트;
    상기 MEC 응용 관련 기지국의 전송 지연이 기준치를 초과하는 이벤트;
    상기 MEC 응용 관련 기지국의 데이터 전송 오류가 기준치를 초과하는 이벤트;
    상기 MEC 응용 관련 기지국의 데이터 전송율이 기준치 이하인 이벤트; 및
    상기 MEC 응용 관련 기지국의 위치가 사전 정의된 위치에 해당되는 이벤트
    중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 응용 등록 요청 메시지는 상기 코어망의 네트워크개방기능(Network Exposure Function)을 통해 세션관리기능(Session Management Function)으로 전송되고, 상기 세션관리기능에 의해 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 상기 응용 프로파일이 생성되어 저장되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 응용 프로파일은 MEC 응용 식별자 정보, IP 정보, URL 정보 및 제조사 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는, 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 QFI 등록 요청 메시지는 상기 코어망의 상기 네트워크개방기능을 통해 정책제어기능(Policy Control Function)으로 전송되고, 상기 정책제어기능은 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 상기 적어도 하나의 QFI에 대한 상기 QoS 프로파일을 생성하여 저장하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 QoS 프로파일은 QFI 정보, GFBR(Guaranteed Flow Bit Rate) 정보, MFBR(Maximum Flow Bit Rate) 정보 및 ARP(Allocation and Retention) 정보를 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 MEC 시스템은 상기 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 수신하여 사용자 평면 서비스를 제공하는 사용자평면기능(User Plane Function)을 포함하고,
    상기 사용자평면기능이 상기 변경된 QoS 프로파일의 적용을 위해 상기 QoS 프로파일 적용 요청 메시지를 기지국에 전송하되,
    상기 기지국은 상기 MEC 응용 식별자에 상응하는 MEC 응용이 단말에 의해 실행된 것에 기반하여 상기 변경된 QoS 프로파일을 이용하여 상기 단말과 세션을 설정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 QoS 변경 요청 메시지는 MEC 응용 식별자 필드, QFI 필드 및 동작 필드로 구성되고,
    상기 동작 필드 값이 제1 값인 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자에 상응하여 현재 적용된 QoS 프로파일이 상기 QFI 필드 값에 상응하여 등록된 QoS 프로파일로 변경되는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 동작 필드 값이 제2 값인 것에 기반하여 상기 MEC 응용 식별자 필드 값 및 상기 QFI 필드 값에 상응하여 저장된 QoS 프로파일이 삭제되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  21. 지역 기반 서비스 품질을 제어하는 시스템에 있어서,
    특정 MEC 응용 서비스의 제공을 위해 지역 별 분산 배치되고, 해당 지역의 기지국 상태를 모니터링하여 QoS 변경이 필요한 MEC 응용을 식별하는 MEC(Multi-access Edge Computing) 시스템; 및
    상기 MEC 시스템으로부터의 상기 MEC 응용에 대한 QFI(QoS Flow Identity) 등록 요청에 기반하여 해당 QFI(QoS Flow Identity)에 상응하는 QoS 프로파일을 생성 및 저장하고, 상기 MEC 시스템으로부터의 상기 MEC 응용에 대한 QoS 변경 요청에 기반하여 상기 MEC 응용의 QoS 프로파일을 변경하고, 상기 변경된 QoS 프로파일의 적용을 상기 MEC 시스템에 요청하는 코어망
    을 포함하는, 시스템.
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