KR20230008697A - 비-3gpp 핸드오버 준비 - Google Patents

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KR20230008697A
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Abstract

본 발명은 사용자 단말(UE) 장치가 제 1 이동 통신 네트워크의 제 1 액세스 네트워크로부터 제 2 이동 통신 네트워크의 제 2 액세스 네트워크로 제 1 데이터 네트워크에 대한 연결을 핸드오버하는 방법을 제공하며, 여기서 제 1 통신 네트워크에서 N3IWF(non-3GPP interworking function)에 대한 통신 터널이 확립되며 제 2 이동 통신 네트워크로 핸드오버된 이후에, 제 2 네트워크가 해당 N3IWF에 대한 연결을 확립한다.

Description

비-3GPP 핸드오버 준비
본 발명은 하나의 액세스 네트워크와 다른 액세스 네트워크 간의 네트워크 연결의 핸드오버에 관한 것이다.
현재의 셀룰러 이동 통신 시스템은 다양한 액세스 네트워크(AN)를 통해 사용자 단말(UE) 장치를 PLMN(public land mobile network)에 연결한다. 무선 액세스 네트워크(RAN)는 일반적으로 PLMN의 일부이며, PLMN 운영자에 의해 배치 및 유지 관리되므로 신뢰할 수 있다. RAN의 액세스 기술의 예로는 UMTS(3G), LTE(4G) 및 새로운 무선(NR, 5G)이 있다. 또한, PLMN은 PLMN의 일부가 아니며 액세스 기술이 3GPP에 의해 지정되지 않는 외부 네트워크를 통한 액세스를 제공한다. 이러한 액세스 유형을 "비-3GPP 액세스"라고 한다. PLMN과 비-3GPP AN 사이에 신뢰 관계가 없는 일반적인 경우에, 이 액세스를 "언트러스티드(untrusted) 비-3GPP 액세스"라고도 한다. 이러한 비-3GPP 액세스 기술의 전형적인 예가 Wi-Fi(WLAN) 또는 고정 광대역 액세스이다.
비-3GPP 액세스를 위한 5G 아키텍처가 도 1에 도시되어 있다. PLMN은 가장 중요한 코어 네트워크 엔티티들로 도시되어 있다. 이들은 AUSF(authentication and security function), 예를 들어 가입자 데이터베이스를 포함하는 UDM(universal data management function), 및 AMF(authentication and mobility function)이다. 이러한 엔티티들의 주요 기능들은 네트워크 전체에서의 인증, 권한 부여 및 UE 장치 이동성 활성화를 비롯한 코어 네트워크에서의 UE 장치들의 등록들이다. 또한, PLMN은 데이터 네트워크에 대한 UE 장치의 각 연결에 대한 UPF(user plane function) 및 데이터 라우팅 및 서비스 품질(QoS) 측면들을 비롯한, 코어 네트워크를 통한 장치들의 사용자 데이터 연결을 관리하는 SMF(session management function)를 가지고 있다. 이러한 데이터 연결을 3GPP에서 정의한 5G 아키텍처에서는 PDU 세션이라고 한다. 예시적인 일 방식에서, 단일 UE 장치(UE 1)가 RAN(RAN 1)을 통해 PLMN에 연결되는 것이 도 1에 도시되어 있다. 점선은 UPF를 통한 UE 장치와 데이터 네트워크(예를 들어, 인터넷) 사이의 단일 사용자 플레인 연결(PDU 세션)을 나타낸다.
언트러스티드 비-3GPP 액세스 네트워크는 N3IWF(non-3GPP interworking function)을 통해 PLMN과 연결된다. 비-3GPP AN(예를 들면, 공용 WLAN 핫스팟)에 연결된 UE 장치(UE 2)와, N3IWF 및 UPF를 통한 PLMN의 데이터 네트워크 사이의 사용자 데이터의 경로가 또한 도 1에 나와 있다. UE 장치는 PLMN의 AMF에 의해 제어되는 반면, 비-3GPP 액세스 네트워크는 PLMN에 의해 제어되지 않는다. 도 1은 다양한 측면들에서 단순화되었으며, 예를 들어 UE 1 및 UE 2를 서빙하는 UPF, SMF 및 AMF가 다양한 엔티티들일 가능성이 높지만 도면에는 단 하나만 도시되어 있다. 하나의 PLMN이 다양한 다른 데이터 네트워크들에 대한 연결들을 제공하므로, PDU 세션들은 서로 다른 데이터 네트워크들에 연결될 수 있다. 또한, UE 1 및 UE 2가 동일한 UE 장치일 수도 있으며, 즉 RAN에 연결하기 위한 셀룰러 트랜시버와 공용 핫스팟에 액세스하기 위한 비-셀룰러 트랜시버(예를 들어, WLAN 모듈)을 갖는 단일 장치일 수 있다. 이 경우, UE 장치는 단일 AMF에 의해 서빙되지만 여전히 상이한 SMF들 및 UPF들이 사용자 데이터 연결을 관리하고 구성할 수도 있다. 상기한 비-3GPP 액세스 아키텍처는 원래 UE 장치를 PLMN에 연결하는 것과 병렬적으로 동일한 PLMN에 대한 기존 RAN에 연결하거나 또는 비-3GPP 액세스만을 통해 PLMN에 연결(예를 들어, PLMN에 대한 RAN에 액세스할 수 없는 경우)하기 위해 도입되었다.
상술한 바와 같은 비-3GPP 액세스 아키텍처는 단일 셀룰러 송신기 또는 단일 셀룰러 트랜시버를 가진 UE 장치가 2개의 상이한 네트워크에 병렬적으로 등록되는 경우들을 위해 향상된 5G 네트워크에서 재사용된다. 그러면, UE 장치는 제 1 네트워크의 RAN을 통해 제 1 네트워크에 연결되고, 제 1 네트워크 및 제 2 네트워크의 N3IWF를 통해 제 2 네트워크에 병렬적으로 연결된다. 이 아키텍처거 도 2에 예시적인 방식으로 도시되어 있다. 이 도면은 제 1 네트워크 및 UE 장치에 저장된 제 1 크레덴셜(Cred 1)을 사용하여 제 1 네트워크(RAN 1)의 RAN을 통해 및 제 1 네트워크에 연결된 UE 장치를 보여준다. UE 장치는 제 1 네트워크의 제 1 데이터 네트워크에 대한 하나 이상의 연결, 즉 PDU 세션을 가질 수 있다. UE 장치는 제 2 데이터 네트워크에 대한 하나 이상의 PDU 세션을 추가로 갖는다. 제 2 데이터 네트워크에 대한 연결에 의해서 UE 장치는 제 2 크레덴셜(Cred 2)을 사용하여 도 1의 UE 2에 의해 셋업된 것과 유사한 연결 셋업을 위해 제 2 네트워크의 N3IWF에 연결된다. 이 아키텍처에 있어서, 제 2 네트워크의 관점에서, 제 1 네트워크는 제 2 네트워크의 제어를 받지 않는 비-3GPP 액세스 네트워크이다. 제 1 네트워크의 경우, 제 2 네트워크는 제 1 네트워크의 제 2 데이터 네트워크를 통해 액세스 가능한 UE 장치에 대한 서비스 프로바이더일 뿐이다.
비-3GPP 액세스를 제공하기 위해 3GPP에서 정의된 액세스 네트워크를 사용하는 비-3GPP 아키텍처가 다양한 예시적인 네트워크들에서 재사용될 수 있다. 한 가지 예는 두 개의 서로 다른 PLMN에 액세스할 수 있는 다중(예를 들면, 두 개) USIM이 있지만 한 번에 하나의 RAN에만 액세스할 수 있는 송신기 또는 트랜시버 능력들을 가진 다중 USIM 장치를 사용하는 것이다. 이 경우, 제 1 및 제 2 크레덴셜들(도 2의 Cred 1 및 Cred 2)은 제 1 및 제 2 USIM에 각각 저장되는 크레덴셜들이다. 두 번째 예는 하나의 UE 장치가 동일한 제한된 트랜시버 또는 송신기 능력들을 사용하여 PLMN 및 NPN(non-public network)에 동기적으로 액세스하는 것이다. 이 경우, 제 1 크레덴셜(Cred 1)은 PLMN에 대한 액세스용으로 UE 장치의 USIM에 저장될 수 있고, 제 2 크레덴셜(Cred 2)은 NPN에 대한 액세스용으로 UE에 저장된 비-3GPP 크레덴셜(예를 들면, 인증서)일 수 있다.
이하에서, PLMN이라는 용어는 일반적으로 3GPP 네트워크, 즉 코어 네트워크 및 잠재적으로 하나 이상의 RAN을 갖는 셀룰러 이동 통신 네트워크에 사용된다. 이 용어는 3GPP 네트워크가 NPN인 위에서 설명한 것과 같은 배치를 포함하며, 즉 이하에서 PLMN은 공용 또는 비공용일 수 있고 명시적으로 설명되지 않는다면 구별되지 않는다.
본 발명이 구축되는 관련 아키텍처는 3GPP TS 23.501 §§ 5.30.2.7 및 5.30.2.8에 설명되어 있다(예를 들면, 버전 16.4.0 참조).
PLMN에 대한 비-3GPP 액세스는 PLMN에 UE 장치를 등록하기 위해, 즉 PLMN에 의해 제어되지 않는 액세스 네트워크(N3-AN)를 통해 UE 장치에서 코어 네트워크에 액세스하기 위해 수행되는 다음과 같은 기능을 요구한다.
UE는 N3-AN으로부터 IP 연결성을 획득하며, 즉 UE는 일반적으로 본 명세서 전체에서 나중에 외부 IP 어드레스라고 하는 IP 어드레스를 수신하여, UE 장치를 적어도 하나의 N3IWF에 연결(예를 들어, 인터넷을 통해)하는 비-3GPP 액세스 네트워크에 대한 액세스를 획득한다. 그 후에, UE 장치는 미리 구성된 선택 정책에 기초하여 N3IWF의 선택을 수행한다.
UE는 비-3GPP 액세스 네트워크를 통해 N3IWF에 액세스하여, 절차 반복 없이도 이 설명에 포함된 것으로 간주되는 IETF RFC 7296, IKEv2(Internet Key Exchange V2) 및 3GPP TS 23.502, §4.12.2에 기재된 바와 같이 N3IWF와 키 교환을 수행한다.
UE 장치와 N3IWF 사이에 확립되는 SA(security association)는 기본적으로 UE 장치(현재 IP 어드레스 및 잠재적 포트 번호로 표시됨)와 N3IWF(현재 IP 어드레스 및 잠재적 포트 번호로 표시됨) 간의 암호화된 터널이다. UE 장치가 NAT를 통해 터널을 확립할 수 있도록 하는(적용 가능한 경우) NAT 통과(NAT traversal) 수단이 포함된다. UE 장치가 "IETF RFC 4555, IKEv2 Mobility and Multihoming Protocol, MOBIKE"에 기재된 바와 같이 IP 어드레스 변경을 극복하기 위한 수단을 지원하는 경우, 이러한 수단도 셋업된다.
SA(Security Association)의 확립은 UE 장치로부터 N3IWF로의 다중 메시지 교환을 포함한다. 이러한 메시지는 암호화된 터널의 초기 확립, 크레덴셜의 교환, AMF, AUSF 및 UDM을 포함하는 코어 네트워크에서의 UE 장치 인증, 마지막으로 UE 장치와 N3IWF 사이의 IPsec 터널을 통해 그리고 추가로 PLMN의 코어 네트워크를 통해 AMF로의 NAS 시그널링 메시지의 추가 교환을 위한 IPsec 보안 연관 확립을 위해 제공된다.
IPsec 터널의 셋업을 위해, N3IWF는 N3IWF 로컬 어드레스 공간에서 제 2 IP 어드레스인 내부 IP 어드레스를 UE에 할당한다. 또한, UE는 제어 메시지들을 CN(즉 그 AMF)에 어드레싱하는 동일한 어드레스 공간에서 데스티네이션 IP 어드레스(NAS_IP_ADDRESS라고도 함)를 제공받는다. N3IWF는 IPSec 터널을 통한 NAS 시그널링을 위해 NAS_IP_ADDRESS를 소스로서 사용하고 UE의 내부 IP 어드레스를 데스티네이션으로서 사용한다.
UE와 N3IWF 간의 IPsec 터널이 안전하게 셋업되면, UE는 AMF에 대한 논리적 연결을 구성하는 경로를 갖게 된다. UE 장치는 이제 선택된 AMF에 의해 제어되며 N3-AN을 통해 UPF(user plane function)를 경유하는 데이터 네트워크에 대한 연결의 셋업을 요청할 수 있다. 이를 위해, 선택된 N3IWF를 통해 PDU 세션들이 셋업되며, 각 PDU 세션에 대해, UE 장치와 N3IWF 사이에 차일드 보안 연관(child security association)이 확립될 수 있다.
이러한 셋업 절차는 비-3GPP 액세스 네트워크가 다른 PLMN, 예를 들어 NPN인 경우에 유사하거나 동일하게 사용된다.
이상의 설명에서 명백하게 알 수 있듯이, 3GPP 및 IETF 통신 표준의 참조된 세부 설명을 고려하면, 비-3GPP 액세스 네트워크 및 N3IWF를 통해 UE 장치를 등록하는 절차는 다수의 메시지 교환을 필요로 하며 따라서 상당한 시간이 소요된다. 등록 이후 N3IWF를 통한 PDU 세션의 셋업은 확립된 SA를 통한 추가 NAS 시그널링 메시지 교환들을 수행하므로 훨씬 더 많은 시간이 소요된다.
본 발명의 주제는 향상된 핸드오버 방법이다. 3GPP TS 23.502 V16.4.0 §4.9.2.2는 제 1 PLMN에 대한 제 1 RAN에 연결된 UE 장치와의 사이에 셋업되는, 기존 PDU 세션에 대한 핸드오버 절차를 설명한다. 이 절차는 제 1 PLMN의 N3IWF를 통해 비-3GPP 액세스 네트워크에 대한 연결로 PDU 세션을 핸드오버하기 위한 것이다. 이 절차는 언트러스티드 비-3GPP 액세스를 통해 등록하는 단계, 언트러스티드 비-3GPP 액세스를 통해 PDU 세션을 확립하는 단계 및 RAN 자원들을 해제하는 단계를 포함한다. 따라서 이 절차는 RAN 자원들이 여전히 사용 중이고 데이터 전송이 계속될 수 있는 동안 비-3GPP 액세스를 통한 등록 및 PDU 세션 확립이 이루어질 수 있는 것으로 가정한다. PDU 세션이 비-3GPP 액세스 및 N3IWF를 통해 확립된 이후에만, RAN 자원들이 해제된다.
이 절차는 UE 장치와 제 1 RAN 사이의 기존 링크와 병렬적으로 사용될 수 있는 비-3GPP 액세스 네트워크, 예를 들어 WLAN 기반 N3-AN에 적용될 수 있다. 한 번에 하나의 RAN으로 장치를 제한하는 트랜시버 또는 송신기 능력들을 갖는 UE 장치에 대해 제 2 RAN 및 제 2 PLMN을 사용하는 비-3GPP 액세스 네트워크의 경우, 이 절차가 적용되지 않는다.
TS 23.502에는 동일한 PLMN의 액세스 네트워크를 통해 N3IWF에 대한 연결을 확립하는 것에 대한 제안이 없다. TS 23.502에서는 N3-AN을 경유하는 제 1 액세스 네트워크를 통한 연결과 별개로 병렬적으로 터널이 확립된다.
제 2 PLMN의 제 2 RAN을 사용하는 비-3GPP 네트워크에 대한 간단한 대안 절차는 먼저 제 1 RAN의 자원들이 해제된 다음에 핸드오버가 이루어지는 것을 포함한다. 그러면, 핸드오버는 위에서 설명된 세 가지 단계(즉, 제 1 PLMN에서 N3IWF를 통한 UE 장치의 등록, 제 1 PLMN에서 N3IWF를 통한 PDU 세션의 셋업 및 결과적인 핸드오버)가 이루어지기 전에, 제 2 RAN을 통한 제 2 PLMN에서 UE 장치의 등록 및 제 2 PLMN에서 제 1 PLMN의 N3IWF에 대한 연결의 셋업을 포함할 수 있다.
이 절차는 핸드오버될 PDU 세션의 데이터 흐름에 대규모 중단을 도입하게 되며 이것은 적어도 어느 정도 서비스 연속성을 요구하는 연결에서 허용되지 않는 것이다.
따라서, 본 발명은 하나 이상의 3GPP PLMN(즉, 3GPP 코어 네트워크) 및 3GPP UE 장치를 포함하는 3GPP 시스템을 개선한 것이다. 제 1 PLMN의 제 1 RAN을 통한 액세스로부터 제 2 PLMN의 제 2 RAN 및 제 1 PLMN의 N3IWF를 통한 액세스로의 기존 연결에 대한 향상된 핸드오버 절차를 설명한다.
본 발명은 사용자 단말(UE) 장치가 제 1 이동 통신 네트워크의 제 1 액세스 네트워크로부터 제 2 이동 통신 네트워크의 제 2 액세스 네트워크로 제 1 데이터 네트워크에 대한 연결을 핸드오버하는 방법을 제공하며, 이 방법은 제 1 액세스 네트워크를 통해 제 1 이동 통신 네트워크의 N3IWF(non-3GPP interworking function)에 대한 연결을 확립하는 단계; N3IWF에 대한 연결을 통해 UE 장치와 N3IWF 사이에 통신 터널을 확립하는 단계; 통신 터널을 통해 제 1 데이터 네트워크에 대한 UE 장치의 연결을 확립하는 단계; 제 2 액세스 네트워크에 대한 연결 및 N3IWF에 대한 액세스를 제공하는 제 3 데이터 네트워크에 대한 제 2 액세스 네트워크를 통한 연결을 확립하는 단계; 및 연결 식별자의 변경을 N3IWF에 통지함으로써 제 1 액세스 네트워크를 통해 확립된 연결이 제 2 액세스 네트워크를 통해 계속될 수 있게 하는 단계를 포함한다.
본 발명은 핸드오버 절차를 향상시킨다. 핸드오버가 발생하기 전에, UE 장치는 제 1 PLMN의 제 1 RAN을 통해 제 1 PLMN에 연결되어 제 1 세트의 PDU 세션들(즉, 사용자 데이터 교환을 위한 제 1 PLMN의 하나 이상의 데이터 네트워크들에 대한 하나 이상의 PDU 세션들)을 확립하고 있다. UE 장치는 한 번에 하나의 RAN에만 연결(즉, 전송)을 허용하는 송신기 또는 트랜시버 능력들을 가지고 있다.
이벤트가 제 2 PLMN에 연결할 것을 UE 장치에 요구한다. 이 이벤트는 제 1 PLMN보다 높은 우선 순위를 가진 제 2 PLMN를 UE 장치가 감지한 것일 수 있다. 이 이벤트는 UE 장치의 제 2 PLMN에서 UE가 계속 행할 필요가 있는 모바일 발신(mobile originated) 또는 모바일 착신(mobile terminated) 서비스일 수 있으며, 예를 들면 제 2 PLMN에서의 모바일 착신 음성 통화, SMS 수신 또는 제 2 PLMN에서의 데이터 전송 등일 수 있다.
본 발명의 방법은 2개의 주요 단계를 포함할 수 있다. 제 1 단계는 UE 장치가 제 1 RAN을 통해 제 1 PLMN에 연결되어 있는 동안 이루어진다. UE 장치는 제 1 PLMN의 N3IWF에 대한 UE 장치의 연결을 허용하는 데이터 네트워크에 대한, 제 2 세트의 PDU 세션들(즉 하나 이상의 추가 PDU 세션들)을 확립한다. PDU 세션 셋업 동안, UE 장치는 제 1 PLMN의 데이터 네트워크의 어드레스 공간으로부터 제 1 IP 어드레스를 수신한다. 그 후에, UE는 UE 장치와 N3IWF 사이의 SA(security association)의 확립 및 제 1 PLMN의 코어 네트워크(예를 들어, 자신의 현재 AMF)에서의 새로운 액세스의 등록을 포함하는 제 1 PLMN에서 N3IWF에 대한 액세스 등록을 수행한다. 이 등록을 위해, UE 장치는 새로 수신한 제 1 IP 어드레스를 사용한다. 그 다음, UE 장치는 새로 등록된 제 1 PLMN의 N3IWF에 대한 연결로의 제 1 RAN으로부터 제 1 세트의 PDU 세션들의 핸드오버를 요청한다.
다시 말해서, 제 1 단계에서 UE 장치는 제 1 PLMN에 대한 기존 RAN 연결을 사용하여 제 1 PLMN을 통해 제 1 PLMN의 N3IWF에 대한 터널을 구축하며 따라서 기존의 제 1 세트의 PDU 세션들과 병렬적으로 확립된 RAN 자원들을 사용하여 비-3GPP 액세스를 에뮬레이트한다. 그 다음 UE 장치는 기존의 제 1 세트의 PDU 세션들의 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스로의 핸드오버를 요청한다. 핸드오버 이후에 N3IWF에 대한 터널을 셋업 및 유지하는데 사용되는 RAN 자원들이 이제 제 1 세트의 PDU 세션들을 전달하는 동안, 제 1 세트의 PDU 세션들에 직접 사용되는 RAN 자원들이 해제될 수 있다.
제 1 단계의 결과로, UE 장치는 제 1 PLMN의 N3IWF를 경유한 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스를 통해 제 1 세트의 PDU 세션들을 터널로 이동시키게 된다. 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스 네트워크가 제 2 세트의 PDU 세션들에 대하여 구축되며, 즉 제 1 PLMN을 통한 제 1 RAN 및 연결들에 구축된다. 제 1 단계는 제 2 단계에서 제 2 RAN을 통해 제 2 PLMN으로 새로 확립된 터널을 핸드오버하기 위한 준비이다. 제 1 단계는 UE와 N3IWF 간의 보안 연관, 제 1 PLMN의 N3IWF를 통한 UE 장치의 등록 및 RAN에서 비-3GPP 액세스로의 PDU 세션들의 논리적 핸드오버가 제 1 세트의 PDU 세션들의 데이터 흐름을 중단함 없이 미리 수행되는 이점을 제공한다.
제 2 단계에서, UE 장치는 제 1 RAN에 대한 모든 연결을 해제하고 제 2 RAN을 통해 제 2 PLMN에 액세스한다. UE 장치는 제 1 PLMN의 N3IWF에 대한 연결을 제공하는 제 2 PLMN의 데이터 네트워크에 대한 제 3 세트의 PDU 세션들의 셋업을 제 2 PLMN에게 요청한다. PDU 세션 셋업 동안, UE 장치는 제 2 PLMN의 데이터 네트워크의 어드레스 공간으로부터 제 2 IP 어드레스를 수신한다. 그 후에 UE 장치는 제 3 세트의 PDU 세션들을 통해 제 1 PLMN의 N3IWF에 연결하고 기존 보안 연관 내에서 UE 장치의 IP 어드레스 변경을 위해 "IETF RFC 4555, IKEv2 Mobility and Multihoming Protocol, MOBIKE"에 기재되어 있는 단계들을 수행한다. 따라서 UE 장치는 IPSec 터널과 연관된 N3IWF에서 자신의 IP 어드레스를 제 1 IP 어드레스에서 제 2 IP 어드레스로 변경하며, 즉 UE는 자신이 IPSec 터널의 엔드포인트를 변경한다. 기본적으로, MOBIKE에 따른 단계들은 다음과 같다:
UPDATE_SA_ADDRESSES 알림을 포함하는 정보 요청을 N3IWF에 전송하는 단계 및
N3IWF로부터, UE 장치의 IP 어드레스의 업데이트를 컨펌하는 정보 응답을 수신하는 단계.
비-3GPP 액세스 터널과 연관된 IPSec 보안 연관들, 즉 IKEv2 보안 연관 및 차일드 보안 연관들이 이제 제 2 PLMN에서 제 3 세트의 PDU 세션들을 통해 전송되는 터널을 통해 제 1 세트의 PDU 세션들의 데이터를 계속 터널링하게 된다. 본 발명은 이러한 PDU 세션들에 제공되는 서비스 중단 시간을 제 2 PLMN에서 UE 장치를 등록하고 제 2 PLMN에서 적절한 제 3 세트의 PDU 세션들을 셋업하는데 필요한 시간으로 제한한다. 이를 통해 서비스 중단이 상당히 감소된다.
서비스 불연속 시간을 더욱 줄이기 위해 제 1 단계와 제 2 단계 사이의 중간 단계로서 추가 단계가 도입될 수도 있다. UE 장치가 RAN에서 자신의 자원들을 해제하기 전에, 제 1 PLMN은 제 2 PLMN을 통해 제 1 PLMN의 N3IWF와 UE 장치를 연결하기 위한 제 3 세트의 PDU 세션들의 추후 확립을 준비하는 정보를 제 2 PLMN에 전송할 수 있다. 제 1 PLMN은 예를 들어 N3IWF의 IP 어드레스 또는 FQDN(fully qualified domain name)에 의해 식별되는 제 1 PLMN의 N3IWF에 대한 UE 장치의 제 3 세트의 PDU 세션들의 셋업을 요청하는 메시지를 제 2 PLMN의 NEF(network exposure function)에게 전송할 수 있다. UE 장치는 제 2 PLMN으로 전송되는 메시지 내에서 UE 장치가 식별되는 아이덴티티 정보를 제 1 PLMN에 제공했을 수 있다. 이 메시지는 N3IWF에 대한 연결을 위해 제 2 PLMN으로부터 요청되는 PDU 세션들의 특성, 예를 들어 데이터 속도, 대기 시간, QoS 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
그 후에 제 2 PLMN은 이 정보를 사용하여 UE 장치를 식별하고, 요청된 PDU 세션들의 셋업을 준비할 수 있다. UE 장치가 이미 등록되어 있는 경우, 제 2 PLMN은 제 2 PLMN의 제 2 RAN을 통해 UE 장치를 페이징할 수 있으며, 아직 완료되지 않은 경우, 페이징 원인을 모바일 착신 데이터 펜딩 또는 다른 PLMN으로의 펜딩 연결을 나타내는 새로운 원인으로 설정할 수 있다.
UE 장치가 제 1 PLMN 및 제 2 PLMN의 N3IWF를 통해 제 2 PLMN에 연결되는 매우 특별한 경우에 있어서는, UE 장치 자신이 필요로 하는 제 3 세트의 PDU 세션들에 대해 제 2 PLMN에게 알릴 수 있다. UE는 제 2 PLMN의 N3IWF를 통해 제 3 세트의 PDU 세션들의 셋업을 요청할 수 있으며 제 2 RAN을 통해 제 2 PLMN에 액세스한 이후에 제 1 PLMN을 통한 비-3GPP 액세스로부터 제 2 RAN을 통한 3GPP 액세스로의, 제 3 세트의 PDU 세션들의 핸드오버를 요청할 수 있다. 이를 통해 PDU 세션들의 셋업을 위한 시간을 줄일 수 있으며 이에 따라 제 1 세트의 PDU 세션들에 대한 중단 시간을 감소시킬 수 있다.
본 발명과 관련된 대안적 접근 방식에 대하여 상기 접근 방식과 대안적 접근 방식 간의 차이점에 초점을 맞추어 이하 설명하도록 한다. 대안적 접근 방식은 릴리스 16의 5G 시스템에 도입되는 소위 다중 액세스(MA)-PDU 세션을 사용한다.
MA-PDU 세션은 3GPP 액세스와 비-3GPP 액세스를 동시에 경유하는 PDU 세션이며, 즉 하나 이상의 UPF를 경유하는 UE 장치와 데이터 네트워크 사이의 연결이다. MA-PDU 세션들을 통해 전송되는 데이터는 세션 셋업 시에 또는 세션 수명 동안의 다른 시점에서 미리 선택된 단일 액세스(예를 들어, 3GPP 액세스)를 통해 전송될 수 있다. 전환 결정은 수신된 정책 및 UE 장치(업링크 트래픽의 경우) 및 에지 UPF(다운링크 트래픽의 경우)에서 수행된 측정에 따라, 액세스를 예를 들어 비-3GPP 액세스로 변경할 수 있다. 이 경우, 3GPP 액세스에서 비-3GPP 액세스로 또는 그 반대로의 핸드오버 절차를 수행하는 것 없이도 실제 사용되는 액세스의 용이한 재선택이 가능하다. 대안적으로, 데이터는 정책 및 측정을 기반으로, 데이터 패킷별로 수행되는 액세스 선택과 함께, 두 액세스 모두를 통해 전송될 수 있다. 다른 대안에서, 데이터 패킷들은 수신 가능성을 증가시키기 위해 두 액세스 모두를 통해 중복적으로 전송된다.
제 1 세트의 PDU 세션들은 활성 및 사용된 3GPP 액세스 레그 및 비활성 및 아직 확립되지 않은 비-3GPP 액세스 레그를 갖는 MA-PDU 세션들로 셋업될 수 있다. 위에서 설명한 제 1 단계에서, UE 장치는 제 2 세트의 PDU 세션들을 확립하고, 설명된 바와 같이 제 1 PLMN의 N3IWF에서 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스를 등록한다. 이 대안적인 접근 방식에서는, 3GPP 액세스가 선택 해제되는 동안 제 1 세트의 PDU 세션들의 핸드오버가, 제 1 세트의 PDU 세션들의 비-3GPP 액세스 레그의 활성화 및 선택으로 대체된다. 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스의 잠재적 시작 문제를 극복하기 위해, 제한된 시간 동안 패킷별 액세스 선택과 함께, 두 액세스가 병렬적으로 사용될 수 있다. 제 2 단계를 수행하기 전에 RAN 자원들을 해제한 후, 제 1 세트의 MA-PDU 세션들의 3GPP 액세스가 비활성화되거나 선택 해제될 수 있다. 제 1 세트의 MA-PDU 세션들의 확립 동안에 UE 장치는, 3GPP 액세스 레그가 사용 가능하기만 하다면 3GPP 액세스 레그를 사용하며, 3GPP 액세스 레그가 사용 가능하지 않거나 사용 가능하지 않게 될 예정인 경우에는 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스를 자동으로 활성화하여 사용하는 규칙을 포함하는 정책을 코어 네트워크로부터 수신할 수 있다. 코어 네트워크의 에지 UPF도 예를 들어 네트워크 정책에 따라 마찬가지로 구성될 수 있으며, 정책에 따라 적절한 라우팅을 적용하기 위해 3GPP 및 비-3GPP 액세스 레그들의 가용성에 대해 통지받을 수 있다.
확립된 IPSec 터널을 제 1 PLMN을 통한 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스에서 제 2 PLMN을 통한 연결로 전환하는 제 2 단계는 이 대안적 접근 방식에서 변경되지 않으며, 따라서 마지막으로 제 2 PLMN을 통한 MA-PDU 세션들의 비-3GPP 액세스 레그를 통하여 제 1 세트의 PDU 세션들의 데이터가 계속 전송된다.
또 다른 대안적인 접근 방식은 MA-PDU 세션들을 또한 사용한다. 제 1 RAN의 제 1 PLMN에 등록될 때 UE 장치는, UE 장치가 가능한 한 적은 중단으로 제 2 PLMN으로 전환될 필요가 있는 활성 서비스들을 가지고 있는 동안에는 제 2 PLMN으로의 잠재적인 전환이 나중에 이루어질 수 있도록 결정할 수 있다. 제 1 PLMN은 그러한 변경이 발생할 수 있고, IPsec 터널 확립이 그러한 전환에 대한 준비로서 요구되거나 허용된다는 것을 예를 들어 등록 동안에 또는 등록 이후에 UE 장치에게 알릴 수 있다. 대안적으로, UE 장치는 이러한 정보를 사전 구성의 일부로서 저장하고 있을 수 있다.
UE 장치는 먼저 제 1 PLMN의 N3IWF에 대한 연결을 제공하는 데이터 네트워크(DN 2)에 대한 PDU 세션들의 세트(위에서 논의된 제 2 세트의 PDU 세션들)를 확립하도록 제 1 PLMN에게 요청할 수 있다. 이러한 세션들은 대부분의 경우 단일 PDU 세션으로만 구성된다. 제 2 세트의 PDU 세션들의 확립 이후에, 제 1 PLMN의 N3IWF는 앞서 설명한 바와 같이 IPSec 터널을 셋업하고 코어 네트워크에서 UE 장치의 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스를 등록하도록 요청된다. 그 결과, UE 장치는 제 1 RAN를 통해 그리고 N3IWF를 경유하여 제 1 RAN을 통해 전송되는 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스를 통해 병렬적으로 등록된다.
UE 장치가 제 1 PLMN으로부터 서비스를 수신하기 위해 PDU 세션들을 확립할 필요가 있는 경우, UE 장치는 제 1 PLMN를 통한 3GPP 액세스 레그 및 확립된 터널을 통한 비-3GPP 액세스 레그를 모두 갖는 MA-PDU 세션들로서 PDU 세션들의 세트(위에서 논의된 제 1 세트의 PDU 세션들)를 확립하게 된다. 효율성을 위해, 비-3GPP 액세스 레그가 비활성화될 수도 있으며, 이에 따라 3GPP 액세스가 사용 가능하기만 하면 모든 데이터 패킷이 3GPP 액세스를 통해 전송된다. 이것은 3GPP 액세스가 계속 사용 가능하기만 하면 MA-PDU 세션들을 3GPP 액세스 레그로 제한하며 3GPP 액세스가 사용 가능하지 않은 경우 비-3GPP 액세스 레그로의 전환을 트리거하는 정책을 코어 네트워크가 UE 장치 및 PDU의 에지 UPF들에게 구성하는 것에 의해 수행될 수 있다.
이 접근 방식은 제 1 RAN의 커버리지 상실을 감지한 후 또는 다른 RAN으로 전환해야 할 필요성을 감지한 후, 제 1 PLMN에서 수행할 준비가 없다는 분명한 이점이 있다. 본 발명의 이전 접근 방식들에서 설명한 바와 같이 제 1 RAN과 관련된 자원들이 해제될 수 있으며, 제 2 PLMN에 등록하고, 제 3 세트의 PDU 세션들을 셋업하고, IP 어드레스의 변경에 대하여 제 1 PLMN의 N3IWF에게 통지하는 것을 포함하는 제 2 RAN을 통한 제 2 PLMN에 대한 연결이 즉시 수행될 수 있다. 이 접근 방식은 PLMN들 간의 전환이 언제든지 발생할 수 있고 마지막으로 확립된 PDU 세션들이 최소 중단 시간으로 UE 장치와 제 1 PLMN 사이에서 계속될 수 있기 때문에 본 발명의 선호되는 변형예이다.
이제 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명하도록 한다.
도 1은 PLMN과 비-3GPP 액세스 네트워크 사이의 데이터 흐름에 대한 개략도를 도시한 것이다.
도 2는 제 1 PLMN을 통해 제 2 PLMN에 연결하고, 제 2 PLMN의 N3IWF를 사용하여 데이터 네트워크에 연결하는 UE를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 메시지 시퀀스 차트이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예의 메시지 시퀀스 차트이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예의 메시지 시퀀스 차트이다.
도 3은 제 1 실시예의 UE 장치, PLMN 및 NPN 간의 메시지 시퀀스 및 결과적인 PDU 세션들 및 IPSec 터널들을 도시한 것이다. PLMN은 예시적으로 제 1 무선 액세스 네트워크(RAN 1), 코어 네트워크(CN), N3IWF(non-3GPP interworking function) 및 2개의 상이한 데이터 네트워크들(DN 1, DN 2)을 포함한다. 데이터 네트워크들은 본질적으로 특정 외부 네트워크를 향한 코어 네트워크의 입구/출구 포인트들이다. DN 1은 PLMN의 사용자들에게 IP 기반 음성 및 화상 통화 서비스를 제공하는 IP 기반 멀티미디어 서브네트워크(IMS)의 예일 수 있다. UE 장치는 자신의 USIM을 통해 PLMN에 등록될 수 있으며, UE 장치와 DN 1 사이에 이중선 화살표로 표시된 제 1 세트의 PDU 세션들을 통해 진행 중인 음성 및 화상 통화를 가질 수 있다. 제 1 세트의 PDU 세션들은 하나는 IMS 시그널링을 위한 것이고, 또 하나는 음성 데이터를 위한 것이며 나머지 하나는 비디오 데이터를 위한 것인 3개의 PDU 세션을 포함할 수 있다. 이중선 화살표 상의 점(dot)은 제 1 세트의 PDU 세션들이 RAN 1을 통해 확립된 것을 나타낸다.
UE 장치는 단일 전송 능력만 있는 것으로 가정하며, 따라서 한 번에 하나의 무선 액세스 네트워크에만 연결될 수 있다. UE 장치는 PLMN에 관한 인증 또는 UE 장치가 로밍 중인 경우에는 다른 PLMN에 관한 인증을 위해 삽입된 UICC에서 구현되는 단일 USIM을 가지고 있다. 로밍은 큰 변경 없이 본 발명과 통합되는 옵션이므로, 로밍 케이스에 대해서는 명시적으로 도시되어 있지 않다. UE 장치는 예를 들어 장치에 내장된 보안 저장소와 같은 메모리에 저장된 NPN에서의 인증을 위한 추가 크레덴셜을 가지고 있다. 크레덴셜은 NPN으로부터 장치 상에 저장 및 실행되는 앱을 통해 수신되었을 수 있다. NPN은, 예를 들어, UE 장치의 사용자가 근무하고 있는 산업 플랜트의 네트워크일 수 있다. UE 장치에 있는 하나 이상의 앱들은 UE 장치가 NPN의 무선 액세스 네트워크를 통해 NPN에 연결되어 있는 경우 특수한 서비스들을 제공할 수 있다. NPN은 하나 이상의 데이터 네트워크들(DN 3)에 대한 액세스를 제공하는 코어 네트워크(CN)인 무선 액세스 네트워크(RAN 2)가 있는 전체 3GPP 네트워크이다. NPN은 도 3의 하단에 도시되어 있다.
UE 장치가 RAN 1을 통해 PLMN에 연결되어 온고잉 음성 및 화상 통화를 갖는 동안, UE는 PLMN의 커버리지 영역과 중첩되는 NPN의 커버리지 영역으로 이동될 수 있다. 백그라운드 셀 탐색이 NPN의 RAN 2를 감지하며, 해당 네트워크가 PLMN보다 우선 순위가 높기 때문에, UE 장치는 RAN 1을 떠나 RAN 2를 통해 NPN에 연결하는 프로세스를 시작한다.
UE 장치 및 PLMN은 이제 온고잉 음성 및 화상 통화의 중단을 방지하거나 줄이기 위해 본 발명에 따른 절차를 수행한다. UE 장치는 동일한 PLMN의 N3IWF에 대한 연결을 허용하는 데스티네이션 데이터 네트워크를 갖고 제 1 세트의 PDU 세션들에 필요한 QoS와 매칭되는 QoS를 갖는 제 2 세트의 PDU 세션들을 RAN 1을 통해 PLMN에게 요청한다. 제 2 세트의 PDU 세션들은 예를 들어 IPSec 터널 확립 및 NAS 시그널링을 위한 제 1 세션과, 제 1 세트의 PDU 세션들(즉, IMS 시그널링, 음성 및 비디오 데이터)의 세션들과 매칭되는 QoS를 갖는 3개의 추가 세션들을 갖는 4개의 PDU 세션들을 포함할 수 있다. 대안적으로, UE 장치는 IPSec 터널 셋업 및 NAS 시그널링을 위한 단일 PDU 세션만을 포함하는 제 2 세트의 PDU 세션들을 요청한다. 제 2 세트의 PDU 세션들은 나중에 데이터 전송을 위한 추가 PDU 세션들에 의해 증가할 수 있다. 제 2 세트의 PDU 세션들은 대안적으로 NAS 및 IMS 시그널링, 음성 및 비디오 데이터를 동시에 전송하기에 충분한 높은 QoS를 갖는 단일 PDU 세션을 포함할 수도 있다. 제 2 세트의 PDU 세션들이 확립되면, UE 장치는 데이터 네트워크 DN 2에 고유한 IP 어드레스를 수신한다.
UE 장치는 이제 N3IWF를 선택하고, 위에서 참조된 IETF 및 3GPP 사양에서 더 자세히 설명된 바와 같은 IPSec 터널의 셋업을 N3IWF에게 요청하게 된다. UE 장치는 먼저 암호화 알고리즘의 네고시에이션을 포함하는 IKE SA(security association)을 셋업하고, PLMN의 코어 네트워크(CN)에 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스를 등록하고, 자신의 아이덴티티를 교환하고 인증하여 최종적으로 UE 장치와 CN 간의 NAS 시그널링 메시지 교환을 위한 IPSec 터널을 확립한다.
그 후에 UE 장치는 RAN 1로부터, N3IWF에 대하여 새로 확립된 IPSec 터널로의 제 1 세트의 PDU 세션들의 핸드오버를 요청한다. 이 핸드오버는 제 1 세트 PD 세션들의 각 PDU 세션에 대한 차일드 보안 연관(Child SA)들의 생성으로 이어질 수 있다. 차일드 SA들의 생성은 전술한 바와 같이 제 2 세트의 PDU 세션들의 선택된 대안 셋업에 따라 IPSec 터널의 전송을 위한 제 2 세트의 PDU 세션들 내에서의 추가 PDU 세션들의 확립으로 더 이어질 수 있다. 마지막으로, 제 1 세트의 PDU 세션들이 도 3에 도시된 바와 같이 PLMN의 RAN 1, DN 2 및 N3IWF를 경유하는 제 2 세트의 PDU 세션들을 통해 전송되는 확립된 IPSec 터널을 통해 완전히 전송된다.
DN 2는 본 발명에 의해 새로 도입되는 PLMN 내부에서 PLMN의 N3IWF에 연결하기 위해 PLMN에 의해 확립되는 특정 데이터 네트워크일 수 있다. DN 2는 대안적으로 범용 데이터 네트워크일 수도 있으며, N3IWF에 대한 연결은 DN 2의 출구 포인트와 N3IWF를 연결하기 위해 외부 전송 네트워크를 사용할 수도 있다. PLMN은 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스가 실제로 PLMN의 전체 제어 하에 있다는 사실을 이용하여 IKE SA 확립 기능들을 고정하는 특정 방법들을 구현할 수 있다. 제 2 세트의 PDU 세션들의 셋업은 예를 들어 코어 네트워크가 N3IWF에 인증 정보를 미리 제공하도록 트리거하며 이에 따라 IPSec 터널 확립의 지연을 줄여서 RAN 2의 감지 이후에 NPN에 대한 UE 장치의 등록을 가속화할 수 있다.
UE 장치는 이제 RAN 1을 통해 확립된 제 2 세트의 PDU 세션들을 포함하는 RAN 1의 자원들의 해제를 PLMN에게 요청할 수 있다. UE 장치는 터널 자체가 제 2 세트의 PDU 세션들을 통해 전달되어 기본 전송 계층을 상실하더라도 IPSec 터널을 통해 N3IWF로 전달되는 제 1 세트의 PDU 세션들의 해제를 요청하지 않는다.
RAN 1에 대한 무선 자원들의 해제 이후에, UE는 RAN 2를 통해 NPN에 대하여 자신을 등록하여 자신의 IP 어드레스, FQDN 또는 URL에 의해 다시 식별되는 제 1 PLMN의 N3IWF에 대한 액세스를 제공하는 데이터 네트워크(DN 3)에 대한 제 3 세트의 PDU 세션들의 확립을 요청한다.
제 3 세트의 PDU 세션들은 IPSec 터널을 통해 전송되는 모든 데이터에 대한 단일 PDU 세션으로서 요청되거나 또는 데이터 흐름의 다른 부분들에 대한 별도의 PDU 세션들로서 요청될 수 있다. 이 예시적인 실시예에서는 IPsec 터널에 대해 발생한 엔드포인트의 관련 변경 및 IP 어드레스의 변경에 대해 N3IWF에 신속하게 알리는 IKE AUTH 메시지의 교환을 위해 먼저 단일 PDU 세션이 NPN으로부터 요청되는 것으로 가정하도록 한다. 해당 PDU 세션이 셋업된 직후에, UE 장치는 IMS 시그널링 그리고 음성 및 비디오 데이터의 전송을 위해 DN 3에 대한 추가 PDU 세션들을 요청한다. UE 장치는 위에서 참조한 MOBIKE 설명에 따라 IP 어드레스의 변경을 N3IWF에게 알리고, 그 시점부터, PLMN에 대한 제 1 세트의 PDU 세션들은 NPN의 제 3 세트의 PDU 세션들을 통해 확립된 IPSec 터널을 통해 전달된다. 음성 및 영상 통화는 사용자에 대한 방해가 전혀 없거나 최소화된 이후에 계속된다.
제 2 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 이 실시예는 PLMN과 NPN의 역할이 교환되어 있는 제 1 실시예를 참조하여 설명된 것과 유사한 방식으로 본 발명을 구현한다. 이 예에서, UE 장치는 먼저 DN 1에서 실행 중인 온고잉 서비스를 갖는 NPN에 대하여 RAN 1을 통해 등록될 수 있다. 해당 서비스를 위해, UE 장치는 DN 1에 대하여 제 1 세트의 PDU 세션들을 셋업하고 있으며, 이러한 PDU 세션들은 다중 액세스 PDU(MA-PDU) 세션들로서 셋업되어 있다. MA-PDU 세션들을 사용하는 이유는 NPN의 커버리지 영역이 작기 때문에 UE 장치들이 커버리지 영역 밖으로 이동하지만 현재 서비스를 계속 실행해야 하는 것이 이 NPN에서의 일반 사용 케이스이므로 NPN에서 아래 설명된 시나리오가 예상될 수 있기 때문일 수 있다. MA-PDU 세션들은 3GPP 액세스 레그가 선택 및 활성화되고 비-3GPP 액세스 레그가 활성화되지 않는 것으로 셋업된다.
UE 장치는 자신이 커버리지 영역을 벗어나기 때문에 RAN 1에 대한 연결을 곧 상실할 것임을 감지한다. 이러한 감지는 RAN 1의 커버리지 영역에 대한 위치 정보 및 지식에 기초하거나 또는 감지를 위한 페이딩 무선 신호 또는 다른 수단에 기초할 수 있다.
UE 장치는, 제 1 실시예에서와 같이, NPN의 N3IWF에 대한 연결을 제공하고 N3IWF에 대한 IPSec 터널을 확립하는 제 2 세트의 PDU 세션들의 셋업을 요청한다. 이제, UE 장치 또는 CN은 제 1 세트의 MA-PDU 세션들에 대한 액세스를 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스로 전환할 것을 요청한다. 전환이 수행된 이후에는, 제 1 세트의 MA-PDU 세션들이 RAN 1 및 N3IWF를 통한 IPSec 터널을 통해 전달된다.
이 실시예에서, NPN 자체를 통해 전송되는 IPSec 터널을 통한 전송은 RAN 1의 실제 상실이 감지되지 않는 한 계속 유지될 수 있다. UE 장치가 실제로는 RAN 1의 커버리지 영역을 벗어나지 않는 것으로 감지되면, 제 1 세트의 MA-PDU 세션들은 RAN 1을 통한 직접 연결로 다시 전환될 수 있다.
제 2 실시예에 대해 설명된 예에 따르면, RAN 1의 실제 상실이 감지되고, UE 장치는 RAN 2를 통해 PLMN에 등록한다. 제 3 세트의 PDU 세션들이 확립된다. 제 3 세트의 PDU 세션들의 성공적인 셋업 이후에, IPSec 터널 엔드포인트를 RAN 2 및 PLMN을 통한 새로운 연결로 전환하기 위해 NPN의 N3IWF에 통신되는 IP 어드레스가 UE 장치에 의해 수신된다. 따라서 DN 1을 통해 UE 장치에 의해 수신되는 서비스들이 중단되지 않거나 최소한으로만 중단된다.
제 3 실시예가 도 5에 도시되어 있다. UE 장치는 NPN(RAN 1)의 RAN을 통해 NPN에 등록한다. NPN은 UE 장치가 N3IWF를 통해 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스의 셋업을 트리거하므로 네트워크 전환을 위한 준비가 UE 장치에 의해 트리거되어야 한다는 것을, 등록 동안에 UE 장치에게 알릴 수 있다. N3IWF의 아이덴티피케이션이 해당 정보에서 제공될 수 있다.
그 결과, UE 장치는 등록 동안에 제 1 PLMN에 의해 식별된 N3IWF에 대한 연결을 제공하는 데이터 네트워크(DN 2)에 대한 제 2 세트의 PDU 세션들의 확립을 요청한다. 제 2 세트의 PDU 세션들은 그 시점에서 IPSec 터널 확립 및 NAS 시그널링에 맞게 조정된 요청 QoS를 가진 단일 PDU 세션만을 포함할 수 있다. 제 2 세트의 PDU 세션들을 통해, UE 장치는 IPSec 터널 셋업 및 코어 네트워크에서의 UE 장치의 비-3GPP 액세스 등록을 N3IWF에게 요청한다.
그 후의 어떤 시점에서, UE 장치는 NPN에서의 서비스(예를 들어 머신 유지보수를 위한 산업 플랜트의 머신에 대한 연결)를 확립해야 할 수도 있다. 이 서비스는 산업 플랜트의 운영에 필수적일 수 있으므로, 연결 상실이 방지되어야만 한다. UE 장치는 머신에 대한 연결을 제공하는 데이터 네트워크(DN 1)에 대한 제 1 세트의 PDU 세션들의 확립을 요청한다. UE 장치는 RAN 1을 통한 하나의 액세스 레그와 RAN 1을 통해 전송되는 확립된 IPSec 터널의 다른 액세스 레그가 있는 MA-PDU 세션으로서의 셋업을 요청한다. 효율성을 위해, RAN 1을 통한 연결이 사용 가능하기만 하면 IPSec 터널을 통한 실제 전송이 비활성화될 수 있다. IPSec 터널은 IPSec 터널을 통해 전송되는 데이터에 대한 용이한 QoS 처리를 가능하게 하기 위해 새로 확립된 PDU 세션들에 대한 차일드 보안 연관에 의해 확장될 수 있다. UE 장치는 3GPP 액세스 레그가 사용 가능하기만 하면 3GPP 액세스 레그를 통해 제 1 세트의 PDU 세션들의 모든 패킷들을 전송하고 3GPP 액세스 레그가 사용 가능하지 않는 즉시 자동으로 비-3GPP 액세스 레그로 전환하도록 UE에게 요구하는 하나 이상의 정책들로 구성될 수 있다. 에지(edge) UPF가 마찬가지 정책들로 구성될 수 있다.
이제 UE 장치가 RAN 1의 커버리지 영역을 벗어나는 동안 중첩 PLMN이 동일한 위치에서 RAN 2에 대한 연결을 제공하는 것으로 가정하도록 한다. UE 장치는 이전 실시예들에서와 같이 RAN 1의 모든 자원들을 해제하고 PLMN에 등록한다. 제 1 PLMN의 N3IWF에 대한 연결을 제공하는 데이터 네트워크에 대한 제 3 세트의 PDU 세션들이 확립되고, IKE SA 및 모든 차일드 SA들이 있는 IPSec 터널에 대해 N3IWF로부터 IP 어드레스 변경이 요청된다. UE 장치와 머신 간의 연결은 이제 UE 장치 측 상의 변경된 엔드포인트로 다시 확립된다. 이전에 수신된 정책 및 규칙에 의해 트리거가 이루어졌던 UE는 이제 제 1 세트의 PDU 세션들과 관련된 모든 데이터 패킷들에 대해 IPSec 터널을 사용한다. 마찬가지로, 제 1 세트의 PDU 세션들의 에지 UPF 또는 UPF들은 수신된 정책을 적용하여 각 데이터 패킷들을 비-3GPP 액세스 레그로 라우팅한다.
이 실시예에서, NPN은 UE 장치가 N3IWF를 통해 에뮬레이티드 비-3GPP 액세스의 셋업을 트리거하므로 네트워크 전환에 대한 준비가 UE 장치에 의해 트리거되어야 한다는 것을 UE 장치에게 알린다. 이 정보는 대안적으로는 UE 장치의 구성 파일에 저장될 수도 있으며, 이 파일은 NPN에 대한 이전 연결에서 수신된 것일 수 있다. NPN은 대안적으로 UE 장치가 액세스된 네트워크의 아이덴티티, 환경 정보, 시간, 위치 또는 무선 측정으로부터 IPSec 터널의 설정이 필요한지 여부를 자율적으로 결정할 수 있도록 하는 정책 및 규칙을 UE 장치에게 제공할 수도 있다.
본 명세서에 설명된 실시예들은 제 1 네트워크(예들에서 PLMN 또는 NPN)로부터 하나 이상의 서비스를 수신하도록 확립된 제 1 세트의 PDU 세션들이, 처음에는 제 1 네트워크에서 나중에는 제 2 네트워크(예들에서 NPN 또는 PLMN)에서 비-3GPP 액세스로 전환된다. 본 발명에 따라 비-3GPP 액세스로 전환되지 않는 다른 세트의 PDU 세션들이 제 1 네트워크에서 확립될 수 있음을 이해해야 한다. UE 장치 또는 코어 네트워크는 정책 및 규칙에 기초하고 또한 서비스의 특성, 예를 들어 필수 QoS 및 중요도 또는 우선 순위에 기초하여, 수신된 각 서비스에 대한 PDU 세션이 제 2 네트워크에서의 서비스 연속성을 요구하는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 범용 데이터 네트워크에 대한 연결, 예를 들어 인터넷에 대한 연결은 네트워크 변경 직후에 제 2 네트워크로부터 이러한 서비스들이 수신될 수 있기 때문에 전환되지 않는 것으로 UE 장치에 의해 결정될 수도 있다. 다른 서비스들에 대해서는 방해나 중단을 겪지 않고 계속되어야 하는 중요한 서비스만 본 발명에 따라 전환되는 것으로 결정될 수 있다.
본 실시예들이 NPN과 PLMN 사이에서 전환(또는 그 반대로 전환)하는 UE 장치의 예들이지만, 본 발명은 NPN들 사이 또는 PLMN들 사이의 전환에도 마찬가지로 적용 가능하다는 것은 명백하다. 제 2 네트워크는 심지어 제 1 네트워크의 서비스들이 확립되었을 때 UE 장치에 존재하지 않았거나 액세스할 수 없었던 비-3GPP 네트워크, 예를 들어 WLAN 연결일 수도 있다.

Claims (14)

  1. 사용자 단말(UE) 장치가 제 1 이동 통신 네트워크의 제 1 액세스 네트워크로부터 제 2 이동 통신 네트워크의 제 2 액세스 네트워크로 제 1 데이터 네트워크에 대한 연결을 핸드오버하는 방법으로서,
    상기 제 1 액세스 네트워크를 사용하여 상기 제 1 데이터 네트워크에 대한 연결을 확립한 후, 상기 제 1 액세스 네트워크를 통해 상기 제 1 이동 통신 네트워크의 N3IWF(non-3GPP interworking function)에 대한 연결을 확립하는 단계;
    상기 N3IWF에 대한 연결을 통해 상기 UE 장치와 상기 N3IWF 사이에 통신 터널을 확립하는 단계;
    상기 통신 터널을 통해 상기 제 1 데이터 네트워크에 대한 상기 UE 장치의 연결을 확립하는 단계;
    상기 제 2 액세스 네트워크에 대한 연결 및 상기 N3IWF에 대한 액세스를 제공하는 제 3 데이터 네트워크에 대한 상기 제 2 액세스 네트워크를 통한 연결을 확립하는 단계; 및
    상기 통신 터널의 터널 엔드포인트(tunnel endpoint)를 식별하는 연결 식별자의 변경을 상기 N3IWF에 통지함으로써 상기 제 1 액세스 네트워크를 통해 확립된 연결이 상기 제 2 액세스 네트워크를 통해 계속될 수 있게 하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 N3IWF에 대한 연결은, 상기 제 1 액세스 네트워크를 이용하여 상기 제 1 데이터 네트워크에 대한 연결이 확립되는 동안에 확립되는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 통신 터널의 확립 이후에, 상기 UE 장치가 상기 제 1 액세스 네트워크를 통한 상기 통신 터널을 거쳐 상기 제 1 데이터 네트워크에 연결되는, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 연결 식별자를 사용한 상기 제 1 액세스 네트워크를 통한 상기 UE 장치의 제 2 데이터 네트워크에 대한 연결이 상기 제 1 이동 통신 네트워크에서 확립되고, 상기 제 2 데이터 네트워크는 상기 N3IWF에 연결 가능하고;
    상기 N3IWF에 대한 액세스가 상기 제 1 연결 식별자를 사용하여 등록되고;
    상기 제 1 데이터 네트워크에 대한 연결이, 상기 N3IWF를 통한 제 1 데이터 네트워크로의 연결로 핸드오버되며; 그리고
    상기 제 2 액세스 네트워크에 대한 연결 이후에, 상기 N3IWF는, 상기 제 1 연결 식별자에서, 상기 제 3 데이터 네트워크에 대한 연결과 연관된 제 2 연결 식별자로의 연결 식별자 변경에 대해 통지를 받는, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 액세스 네트워크의 자원들이 해제되기 전에, 상기 제 1 이동 통신 네트워크는, 상기 UE 장치를 상기 제 1 이동 통신 네트워크의 상기 N3IWF와 연결하기 위한 상기 제 3 데이터 네트워크에 대한 연결 확립을 준비하기 위한 정보를, 상기 제 2 이동 통신 네트워크에 전송하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 이동 통신 네트워크는, 상기 N3IWF에 대한 상기 UE 장치의 패킷 데이터 단위(packet data unit) 세션의 셋업을 요청하는 메시지를, 상기 제 2 이동 통신 네트워크의 네트워크 노출 기능으로 전송하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 이동 통신 네트워크에는 상기 제 2 이동 통신 네트워크가 상기 패킷 데이터 단위 세션의 셋업을 준비하기 위해 사용하는 상기 UE 장치의 아이덴티티 정보가 제공되는, 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 UE 장치는 상기 제 1 이동 통신 네트워크 및 상기 제 2 이동 통신 네트워크의 N3IWF를 통해 상기 제 2 이동 통신 네트워크에 연결되고, 상기 UE 장치는 제 2 이동 통신 네트워크의 상기 N3IWF를 통해 패킷 데이터 단위(PDU) 세션을 셋업할 것을 상기 제 2 이동 통신 네트워크에 요청하며, 상기 제 2 무선 액세스 네트워크에 액세스한 이후에 상기 UE 장치는, 상기 제 1 이동 통신 네트워크를 통한 비-3GPP 액세스에서 상기 제 2 액세스 네트워크를 통한 3GPP 액세스로의 PDU 세션의 핸드오버를 요청하는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 데이터 네트워크에 대한 연결은 다중 액세스 패킷 데이터 단위(MA-PDU) 세션인, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이동 통신 네트워크에서의 상기 UE 장치의 등록 시 또는 그 이후에, 이동 통신 네트워크의 변경에 대한 준비가 상기 UE 장치에 의해 트리거되어, 상기 N3IWF에 대한 연결을 제공하는 제 2 데이터 네트워크에 대한 패킷 데이터 단위(PDU) 세션의 확립을 발생시키고, 상기 UE 장치는 상기 제 1 이동 통신 네트워크의 코어 네트워크에서 상기 UE 장치에 대한 통신 터널의 셋업 및 비-3GPP 액세스의 등록을 상기 N3IWF에게 요청하는, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 데이터 네트워크에 대한 상기 UE 장치의 연결은, 상기 제 1 액세스 네트워크를 통한 상기 UE 장치로부터 상기 제 1 데이트 네트워크로의 제 1 통신 경로, 및 상기 통신 터널, 상기 제 2 데이터 네트워크, 및 상기 N3IWF를 통한 상기 UE 장치로부터 상기 제 1 데이트 네트워크로의 제 2 통신 경로를 갖는 다중 액세스 패킷 데이터 단위(MA-PDU) 세션으로서 셋업되는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 UE 장치의 상기 통신 터널을 통한 상기 제 1 데이터 네트워크로의 연결을 확립하기 위해, 상기 제 1 데이터 네트워크에 대한 상기 UE 장치의 연결을, 상기 제 1 통신 경로에서 상기 제 2 통신 경로로 전환하는 것이 수행되는, 방법.
  13. 이동 통신 네트워크가 사용자 단말(UE) 장치와 제 1 데이터 네트워크 사이의 연결을, 상기 이동 통신 네트워크에 의해 제어되는 제 1 액세스 네트워크로부터 다른 이동 통신 네트워크에 의해 제어되는 제 2 액세스 네트워크로 핸드오버하기 위한 방법으로서,
    상기 제 1 액세스 네트워크를 통해 상기 UE 장치와 상기 제 1 데이터 네트워크 사이의 연결을 확립한 후, 상기 제 1 액세스 네트워크를 통해 상기 이동 통신 네트워크의 N3IWF(non-3GPP interworking function)에 대한 연결을 확립하는 단계;
    상기 N3IWF에 대한 연결을 통해 상기 UE 장치와 상기 N3IWF 사이에 통신 터널을 확립하는 단계;
    상기 통신 터널을 통해 상기 UE 장치와 상기 제 1 데이터 네트워크 사이의 연결을 확립하는 단계;
    상기 통신 터널의 터널 엔드포인트를 식별하는 연결 식별자의 변경에 대한 정보를 제 2 액세스 네트워크를 통해 상기 N3IWF에서 수신함으로써 상기 제 1 액세스 네트워크를 통해 확립된 연결이 상기 제 2 액세스 네트워크를 통해 계속될 수 있게 하는 단계
    를 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 통신 터널을 통해 상기 UE 장치와 상기 제 1 데이터 네트워크 사이의 연결이 확립된 이후에, 상기 UE 장치와 상기 N3IWF 사이의 상기 통신 터널 및 상기 통신 터널을 통한 상기 UE 장치와 상기 제 1 데이터 네트워크 사이의 연결을 유지하면서 상기 제 1 액세스 네트워크를 통한 UE 장치의 모든 연결을 해제하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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