KR20230019727A

KR20230019727A - 통신 시스템에서 패킷을 처리하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20230019727A
Application number: KR1020210101584A
Authority: KR
Inventors: 차지영; 김동명; 문영균; 정정수; 조선우; 최진호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-08-02
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2023-02-09
Also published as: WO2023014043A1

Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(long term evolution) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G (5th generation) 또는 6G (6th generation) 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시는 통신 시스템에서 네트워크 노드에 의해 수행되는 방법에 관한 것으로, 제어 평면 네트워크 기능으로부터 패킷 처리 규칙에 대한 정보를 획득하는 과정, 데이터 네트워크를 통하여, IP(internet protocol) 패킷(packet)을 수신하는 과정, 상기 IP 패킷은, 상기 IP 패킷에 대한 소스 노드와 상기 네트워크 노드 사이의 외부 QoS(quality of service) 정보를 포함하고, 상기 패킷 처리 규칙 및 상기 외부 QoS 정보에 기반하여, 상기 IP 패킷이 포함되는 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 생성하는 과정, 및 상기 QoS 요구사항에 기반하여, 상기 IP 플로우에 대한 자원을 할당하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

통신 시스템에서 패킷을 처리하기 위한 장치 및 방법{APPRATUS AND METHOD FOR PROCESSING A PACKET IN A COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시(disclosure)는 통신 시스템에서 패킷(packet)을 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

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

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

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

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

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

네트워크 아키텍쳐(architecture)는 사용자 평면(user plane, UP)의 네트워크 기능(network function, NF)들을 단순화 하는 방향으로 진화하고 있다. 예를 들어, 2G(2nd generation) 및 3G(3rd generation)에서는 4개의 사용자 평면 네트워크 기능들, 4G(4th generation)에서는 3개의 사용자 평면 네트워크 기능들, 5G(5th generation)에서는 2개의 사용자 평면 네트워크 기능들이 포함되어 있다. 또한, 네트워크 기능 가상화(network function virtualization, NFV) 기술의 발전 및 초고속/초저지연 서비스를 제공하기 위하여 RAN(radio access network)와 코어 네트워크(core network)의 사용자 평면 네트워크 기능(예: UPF(user plane function))이 동일한 물리적 위치에 배치되고 있다. 따라서, 네트워크 아키텍쳐의 단순화라는 기술 진화 방향에 맞추어 RAN과 코어 네트워크의 사용자 평면 네트워크 기능이 통합될 필요가 있다.

상술된 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는 통신 시스템에서 사용자 평면(user plane)의 기능을 통합한 네트워크 노드(예: converged-user plane(C-UP))를 제공한다.

또한, 본 개시는 단일 사용자 평면(user plane) 엔티티(entity)를 통해 패킷을 처리하는 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는 IP(internet protocol) 플로우(flow)의 사업자 망 외부에서의 QoS(quality of service) 현황 정보에 기반하여 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 식별하는 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는 IP 플로우 별 QoS 요구사항(requirement)에 기반하여 IP 플로우에 대한 DRB(data radio bearer)를 식별하는 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는 IP 플로우 별 QoS 요구사항에 기반하여 IP 플로우에 대한 자원을 할당하는 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는 IP 플로우 단위로 QoS 시행(enforcement)를 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는 제어 평면 네트워크 기능(network function)과의 시그널링 오버헤드를 감소시키는 장치 및 방법을 제공한다.

본 개시(disclosure)에 따른 통신 시스템에서 네트워크 노드에 의해 수행되는 방법은, 제어 평면 네트워크 기능으로부터 패킷 처리 규칙에 대한 정보를 획득하는 과정, 데이터 네트워크를 통하여, IP(internet protocol) 패킷(packet)을 수신하는 과정, 상기 IP 패킷은, 상기 IP 패킷에 대한 소스 노드와 상기 네트워크 노드 사이의 외부 QoS(quality of service) 정보를 포함하고, 상기 패킷 처리 규칙 및 상기 외부 QoS 정보에 기반하여, 상기 IP 패킷이 포함되는 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 생성하는 과정, 및 상기 QoS 요구사항에 기반하여, 상기 IP 플로우에 대한 자원을 할당하는 과정을 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 통신 시스템에서 네트워크 노드는 적어도 하나의 송수신기 및 상기 적어도 하나의 송수신기에 동작 가능하게 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 제어 평면 네트워크 기능으로부터 패킷 처리 규칙에 대한 정보를 획득하고, 데이터 네트워크를 통하여, IP(internet protocol) 패킷(packet)을 수신하고, 상기 IP 패킷은, 상기 IP 패킷에 대한 소스 노드와 상기 네트워크 노드 사이의 외부 QoS(quality of service) 정보를 포함하고, 상기 패킷 처리 규칙 및 상기 외부 QoS 정보에 기반하여, 상기 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 생성하고, 상기 QoS 요구사항에 기반하여, 상기 IP 플로우에 대한 자원을 할당하도록 구성될 수 있다.

본 개시(disclosure)의 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 통신 시스템에서 사용자 평면(user plane)의 기능을 통합하여 네트워크 아키텍쳐(network architecture)를 단순화 할 수 있다.

또한, 본 개시의 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 사용자 평면의 경로상 지연을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 개시의 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 사용자 평면 엔티티(entity)들 간 인터페이스에 의한 처리 부담(processing load)를 감소시킬 수 있다.

또한, 본 개시의 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 제어 평면 네트워크 기능(network function)과의 제어 정보(예: 패킷 처리 규칙(packet processing rule))의 시그널링/프로비저닝/업데이트를 간소화 할 수 있다.

또한, 본 개시의 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 동적 QoS(quality of service) 시행(enforcement)를 통해 자원 효율 및 QoE(quality of experience)를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 개시의 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 사용자 평면 엔티티(entity) 개수를 감소시킴으로써, CAPEX(capital expenditure)/OPEX(operating expenditure)를 감소시킬 수 있다.

또한, 본 개시의 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 중복 작업을 제거함으로써, 프로토콜 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 개시(disclosure)의 실시 예들에 따른 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 실시 예들에 따른 하향링크 패킷의 전송 흐름을 도시한다.
도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 하향링크 패킷의 전송 흐름을 도시한다.
도 4는 본 개시의 실시 예들에 따른 네트워크 노드의 동작 흐름을 도시한다.
도 5는 본 개시의 실시 예들에 따른 네트워크 노드의 동작 흐름을 도시한다.
도 6a는 본 개시의 실시 예들에 따른 네트워크 노드의 동작 흐름을 도시한다.
도 6b는 본 개시의 실시 예들에 따른 네트워크 노드의 동작 흐름을 도시한다.
도 7a은 본 개시의 실시 예들에 따른 C-UP(converged-user plane)를 포함하는 통신 시스템을 도시한다.
도 7b은 본 개시의 실시 예들에 따른 C-UP와 BBF(baseband function) 간의 패킷 흐름을 도시한다.
도 8a은 본 개시의 실시 예들에 따른 C-UP를 포함하는 통신 시스템을 도시한다. 도시한다.
도 8b는 본 개시의 실시 예들에 따른 C-UP를 포함하는 통신 시스템을 도시한다.
도 8c는 본 개시의 실시 예들에 따른 C-UP에서의 패킷 흐름을 도시한다.
도 9a는 본 개시의 실시 예들에 따른 사용자 평면에서의 하향링크 패킷의 구조를 도시한다.
도 9b는 본 개시의 실시 예들에 따른 사용자 평면에서의 하향링크 패킷의 구조를 도시한다.
도 10는 본 개시의 실시 예들에 따른 네트워크 노드의 구성을 도시한다.
도 11은 본 개시의 실시 예들에 따른 단말의 구성을 도시한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 동작 원리를 상세히 설명한다. 본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수는 없다.

또한, 본 개시에서, 특정 조건의 만족(satisfied), 충족(fulfilled) 여부를 판단하기 위해 초과 또는 미만의 표현이 사용되었으나, 이는 일 예를 표현하기 위한 기재일 뿐 이상 또는 이하의 기재를 배제하는 것이 아니다. ‘이상’으로 기재된 조건은 ‘초과’, ‘이하’로 기재된 조건은 ‘미만’, ‘이상 및 미만’으로 기재된 조건은 ‘초과 및 이하’로 대체될 수 있다.

또한, 본 개시에서, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd generation partnership project)에서 정의하는 LTE(long term evolution), NR(new radio))에서 사용되는 용어들을 이용하여 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 실시 예들은 다른 통신 시스템에서도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.

도 1은 본 개시의 실시 예들에 따른 통신 시스템을 도시한다. 도 1은 무선 통신 시스템의 노드(node)들의 일부로서 단말, DU(distributed unit), CU-UP(centralized unit-user plane), CU-CP(centralized unit-control plane), UPF(user plane function), SMF(session management function), 데이터 네트워크(data network, DN)를 예시한다.

단말은 기지국 및 UPF를 통해 데이터 네트워크에 접속할 수 있다. 단말이 UPF를 통해 데이터를 송수신하기 위해서는 PDU(packet data unit) 세션(session)을 생성해야 하며, 하나의 PDU 세션은 하나 이상의 QoS(quality of service) 플로우(flow)들을 지원할 수 있다. 단말(terminal)은 사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '사용자 장치(user device)', 가입자 댁내 장치(customer premise equipment, CPE)', '전자 장치(electronic device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

기지국은 RAN(radio access network) 노드로서 단말에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(base station)은 액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', 5G 노드(5th generation node)', '지노드비(next generation nodeB, gNB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 기지국은 코어 네트워크(core network, CN)의 제어 평면 네트워크 기능(network function)들 중 하나(예: SMF)로부터 수신된 정보(예: QFI(QoS identifier), QoS 프로파일(profile))에 기반하여, QoS 플로우를 특정 DRB(data radio bearer)에 맵핑(mapping)하는 기능을 수행할 수 있다.

기지국은 CU(centralized unit)와 DU(distributed unit)에 따른 분산형 배치(distributed deployment)로 구현될 수 있다. CU는 하나 이상의 DU들과 연결되어, 액세스 망(access network, AN)의 상위 계층(upper layer)(예: SDAP(service data adaptation protocol), PDCP(packet data convergence protocol) 또는 RRC(radio resource control) 중 적어도 하나)의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. DU는 액세스 망의 하위 계층(lower layer)(예: RLC(radio link control), MAC(medium access control) 또는 PHY(physical) 중 적어도 하나)의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 이 때, CU와 DU간 인터페이스는 F1 인터페이스로 지칭될 수 있다. 한편, CU는 CU-CP(centralized unit-control plane)와 CU-UP(centralized unit-user plane)로 구성될 수 있다. CU-CP는 RRC 및 PDCP 계층을 포함하여 RRC 시그널링(signaling)을 담당할 수 있다. CU-UP는 SDAP 및 PDCP 계층을 포함하여 어플리케이션 데이터의 처리를 담당할 수 있다. 이 때, CU-CP와 CU-UP간 인터페이스는 E1 인터페이스로 지칭될 수 있다.

UPF는 코어 네트워크(core network, CN)에서 사용자 평면을 담당하는 네트워크 기능(network function, NF)이다. UPF는 제어 평면 NF들 중 하나(예: SMF)로부터 수신된 정보(예: PDR(packet detection rule), FAR(forwarding action rule), QER(quality of service enforcement rule) 또는 URR(usage reporting rule) 중 적어도 하나)에 기반하여, IP(internet protocol) 플로우(flow)의 패킷을 특정 PDU 세션에 속한 특정 QoS 플로우에 맵핑하는 기능을 수행할 수 있다.

SMF는 코어 네트워크에서 제어 평면을 담당하는 네트워크 기능(network function, NF)들 중 하나이다. SMF는 QoS를 보장하기 위하여 필요한 정보(예: QFI, QoS 프로파일, PDR, FAR, QER 또는 URR 중 적어도 하나)를 UPF 및 기지국에게 전송할 수 있다.

도 2는 본 개시의 실시 예들에 따른 하향링크 패킷의 전송 흐름을 도시한다. 도 2에서는, 하향링크 패킷이 UPF(user plane function) 및 RAN(radio access network)를 통해 전달되는 과정을 설명한다.

UPF(user plane function)은 제어 평면 네트워크 기능인 SMF(session management function)으로부터 패킷 처리 규칙에 대한 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 패킷 처리 규칙에 대한 정보는 하향링크 IP(internet protocol) 플로우(flow)와 PDU(packet data unit) 세션(session)의 QoS 플로우 간의 맵핑 규칙을 지시하기 위한 것으로서, QoS 특성들(characteristics)에 기반할 수 있다. 보다 구체적으로, 패킷 처리 규칙에 대한 정보는 PDR(packet detection rule), FAR(forwarding action rule), QER(quality of service enforcement rule), URR(usage reporting rule)을 포함할 수 있다. UPF는 하향링크 IP 플로우가 데이터 네트워크(data network, DN)를 통해 수신되는 경우 맵핑 규칙에 따라 특정 QoS 플로우로 맵핑하여 CU-UP(centralized unit-user plnae)에게 전송할 수 있다.

다음으로, CU-UP는 특정 QoS 플로우가 UPF로부터 수신되는 경우, QoS 플로우와 DRB(data radio bearer) 간의 맵핑 규칙에 따라 QoS 플로우를 특정 DRB에 맵핑하여 DU(distributed unit)에게 전송할 있다. 이 경우, QoS 플로우와 DRB 간의 맵핑 규칙 또한 CU-CP(centralized unit-control plane)로부터 준정적으로 설정될 수 있다.

상술된 설명에 따르면, UPF와 CU-UP는 QoS 특성들에 기반하는 맵핑 규칙에 따라 IP 플로우, QoS 플로우, DRB를 맵핑하므로, 동일한 QoS 특성들을 가지는 IP 플로우들은 모두 동일한 수준의 QoS를 목표로 QoS 시행(enforcement)이 수행된다. 따라서, 기존의 시스템은 동적으로 변화하는 사업자 망 외부 QoS 현황과 무선 QoS 현황을 반영하지 못한다. 또한, 기존의 시스템에서는 제어 평면의 엔티티(SMF, CU-CP)들이 맵핑 규칙을 생성하여 사용자 평면의 엔티티들에게 지시하므로, 시그널링 오버헤드가 발생할 수 있다. 또한, 시그널링 절차로 인한 지연에 의해 동적으로 변화하는 QoS 현황을 제때 반영하지 못함으로써 사용자의 QoE(quality of experience)가 감소될 수 있다. 또한, 맵핑 규칙을 설정하기 위하여, SMF와 CU-UP간 인터페이스 및 CU-CP와 CU-UP간 인터페이스, UPF와 CU-UP간 인터페이스에 따른 지연도 발생할 수 있다.

도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 하향링크 패킷의 전송 흐름을 도시한다. 도 3에서는, 하향링크 패킷이 UPF(user plane function) 및 RAN(radio access network)를 통해 전달되는 과정을 설명한다.

도 3의 기지국은 CU(centralized unit) 및 DU(distributed unit)가 통합된 구조로서, 기지국이 MAC(medium access control) 계층을 통하여 무선 자원까지 할당할 수 있다. 이 경우, 기지국은 MAC에서 가용한 자원 중에서 각 DRB(data radio bearer) 간의 상대적인 우선순위에 기반하여 무선자원을 할당하여 MAC PDU를 생성하게 되는데, 이러한 우선순위는 DRB 단위로만 정의되므로, IP 플로우 단위의 QoS 요구사항을 충족시킬 수 없다.

도 2 및 도 3에서 하향링크 패킷이 UPF(user plane function) 및 RAN(radio access network)을 통해 단말에게 전달되는 과정이 설명되었다. 즉, UPF 및 RAN은 QoS(quality of service)를 보장하기 위하여, IP(internet protocol) 플로우(flow)를 QoS 플로우로 맵핑하고, QoS 플로우를 DRB(data radio bearer)에 맵핑하는 2 단계 과정을 수행한다(이는 상향링크에서도 마찬가지이다). 그러나, 동일한 물리적 위치에 존재할 수 있는 UPF와 기지국을 별개의 기능으로 정의하는 것은 비효율(예: 중복 동작, 인터페이스에 의한 지연, 제어 정보 시그널링/프로비저닝/업데이트 등)을 초래할 수 있다. 또한, UPF 및 기지국은 코어 네트워크(core network)의 제어 평면 네트워크 기능(network function)으로부터 준정적(semi-static)으로 설정된 QoS 특성 정보에만 기반하여 맵핑을 수행하므로, IP 플로우의 사업자 망 외부에서의 QoS 현황 및 무선 QoS 현황을 반영하지 못한다. 따라서, 기존의 방식은 동적인 QoS 현황 및 채널 상황에 맞추어 적응적으로 QoS 시행(enforcement)을 수행하기 어렵다. 결국, UPF와 기지국(또는, 기지국의 일부 기능)는 단일 엔티티(entity)로 구성될 필요가 있다. 또한, 구성된 단일한 엔티티가 IP 플로우에 대한 DRB(data radio bearer) 맵핑 규칙을 자체적으로 생성함으로써, 제어 평면 네트워크 기능들과의 시그널링을 최소화할 필요가 있다. 또한, 동적으로 변화하는 사업자 망 외부 QoS 현황과 무선 QoS 현황을 반영하는 QoS 시행(enforcement)이 수행될 필요가 있다.

도 4는 본 개시의 실시 예들에 따른 네트워크 노드의 동작 흐름을 도시한다. 도 4에서는 기지국(또는, 기지국의 일부 기능)과 UPF(user plane function)를 통합한 네트워크 노드(network node)가 QoS(quality of service) 요구사항(requirement)을 생성하는 동작이 설명된다.

네트워크 노드는 C-UP(converged-user plane)으로 지칭될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 액세스 망(access network, AN)의 상위 계층(upper layer)(예: SDAP(service data adaptation protocol) 또는 PDCP(packet data convergence protocol) 중 적어도 하나) 기능과 UPF의 기능을 통합한 제1 유형의 C-UP일 수 있다. 이 경우, 액세스 망의 하위 계층 기능은 BBF(baseband function)에 구현될 수 있다. 또한, 제1 유형의 C-UP는 하나 이상의 BBF들과 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 액세스 망의 기능(예: SDAP, PDCP, RLC(radio link control), MAC(medium access control) 또는 PHY(physical) 중 적어도 하나)과 UPF의 기능을 통합한 제2 유형의 C-UP일 수 있다.

도 4를 참고하면, 동작(410)에서, 네트워크 노드는 제어 평면(control plane) 네트워크 기능(network function)으로부터 패킷 처리 규칙(packet processing rule)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 패킷 처리 규칙에 대한 정보는 네트워크 노드와 제어 평면 네트워크 기능 간의 인터페이스(interface)(예: N4 인터페이스)에 기반하여 수신될 수 있다. 또한, 패킷 처리 규칙에 대한 정보는 PDU(packet data unit) 세션(session)에 대응하여 생성되는 네트워크 노드와 제어 평면 네트워크 기능간 제어 세션(control session)(예: N4 세션(session))을 통해 획득될 수 있다. 여기에서는, 설명의 편의를 위하여 N4 인터페이스 및 N4 세션을 예시하였으나, 이는 예시일 뿐이다. 본 개시에 따른 실시 예들에서는 다른 인터페이스, 세션이 정의될 수 있다.

한편, 패킷 처리 규칙을 생성하는데 필요한 정보는 코어 관련 정보와 RAN(radio access network) 관련 정보를 포함할 수 있다. 코어 관련 정보는 IP 패킷 별 QoS 정보 또는 QoS 프로파일(profile) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. RAN 관련 정보는 PDU 세션에 포함되는 하나 이상의 DRB들의 설정 정보 또는 현황에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 코어 관련 정보 및 RAN 관련 정보는 하나의 제어 평면 네트워크 기능에 의해 관리되고 생성될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 코어 관련 정보와 RAN 관련 정보는 각각 별개의 제어 평면 네트워크 기능에 의해 관리될 수 있다. 이 경우, 정보 교환을 통해 하나의 제어 평면 네트워크 기능이 패킷 처리 규칙에 대한 정보를 생성하고, 네트워크 노드에게 전송할 수 있다.

패킷 처리 규칙에 대한 정보는 PDR(packet detection rule), ATR(access network treatment rule), FAR(forwarding action rule), QER(quality of service enforcement rule) 또는 URR(usage reporting rule) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

패킷 처리 규칙 중 ATR은 식별 정보, QoS 특성 정보, 패킷 탐지 정보(packet detection information), 추출 정보, 포워딩(forwarding) 정보 또는 반사(reflective) QoS 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

식별 정보는 제어 세션 ID(identifier)에 대한 정보, 규칙(rule) ID에 대한 정보 또는 IP 플로우 ID에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어 세션 ID는 획득된 ATR과 연관된 제어 세션을 식별하는데 이용될 수 있다. 규칙 ID는 획득된 ATR을 식별하는데 이용될 수 있다. IP 플로우 ID는 분류된 패킷들을 식별하는데 이용될 수 있다. 즉, IP 플로우 ID와 규칙 ID의 조합으로 특정 IP 플로우에 특정한 ATR 규칙이 적용됨이 지시될 수 있다.

QoS 특성 정보는 특정 IP 플로우가 만족하여야 하는 QoS 특성을 지시할 수 있다. 보다 구체적으로, QoS 특성 정보는 자원 유형(resource type)에 대한 정보, 패킷 지연 예산(packet delay budget)에 대한 정보, 패킷 에러율(packet error rate)에 대한 정보, 타겟 데이터율(target data rate)에 대한 정보 또는 QoS 특성 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

QoS 특성 정보에 포함된 정보의 예로서, 자원 유형은 GRB(guaranteed bit rate), 비-GBR(non-GBR), 지연 크리티컬(delay critical) GRB 중 하나를 지시할 수 있다. 우선순위 레벨은 IP 플로우에 대해 자원을 스케줄링 하는 우선순위를 지시할 수 있다. 패킷 지연 예산은 IP 플로우에 대한 지연 요구사항을 지시할 수 있다. 패킷 에러율을 IP 플로우에 대한 에러율 요구사항을 지시할 수 있다. 타겟 데이터율은 IP 플로우에 대한 데이터율 요구사항을 지시할 수 있다. QoS 특성 인덱스는 함께 지시된 자원 유형, 우선순위 레벨, 패킷 지연 예산, 패킷 에러율 또는 패킷 데이터율 중 적어도 하나를 지시할 수 있다. 즉, QoS 특성 인덱스는 함께 지시된 QoS 특성들의 값들과 연관될 수 있다. 따라서, 제어평면 네트워크 기능은 추후 QoS 특성들의 값들을 별도로 지시하지 않고, QoS 특성 인덱스만 지시함으로써, 메시지 오버헤드(overhead)를 감소시킬 수 있다.

패킷 탐지 정보는 수신되는 IP 패킷을 분류하는데 이용될 수 있다. 즉, 네트워크 노드는 패킷 탐지 정보에 기반하여 특정 IP 플로우에 포함되는 패킷을 식별할 수 있다. 보다 구체적으로, 패킷 탐지 정보는 소스 인터페이스(source interface)에 대한 정보, 단말 IP 주소에 대한 정보, 네트워크 인스턴스에 대한 정보, 코어 네트워크(core network, CN) 터널 정보, 패킷 필터 세트(packet filter set)에 대한 정보, 어플리케이션 ID에 대한 정보, QoS 플로우 ID(QFI)에 대한 정보, 이더넷(Ethernet) PDU 세션 정보 또는 프레임 경로 정보(frame routed information) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 네트워크 노드는 단말 IP 주소, 네트워크 인스턴스, CN 터널, 패킷 필터 세트, 어플리케이션 ID, QFI, 이더넷 PDU 세션을 조합하여 수신된 IP 패킷이 포함되는 IP 플로우를 식별할 수 있다. 한편, 특정 IP 플로우에 포함되는 패킷은 PDR에 기반하여 식별될 수도 있다. 이 경우, ATR은 패킷 탐지 정보를 포함하지 않을 수 있다.

추출 정보는 IP 플로우에 대한 사업자 망 외부 QoS 정보를 식별하는데 이용될 수 있다. 여기에서, 사업자 망 외부 QoS 정보는 IP 플로우의 소스 노드와 네트워크 노드 사이의 QoS 정보에 대응할 수 있다. 보다 구체적으로, 추출 정보는 패킷에 포함된 사업자 망 외부 QoS 정보의 구조상 위치 정보, 사업자 망 외부 QoS 정보의 길이 정보, 사업자 망 외부 QoS 정보의 해석방법에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사업자 망 외부 QoS 정보가 IP 헤더의 홉 카운트(hop count)인 경우, 추출 정보는 IP 헤더에 사업자 망 외부 QoS 정보가 포함되어 있음을 지시할 수 있다. 또한, 추출 정보는 홉 카운트에 관한 정보의 비트 길이를 지시할 수 있다. 또한, 추출 정보는 사업자 망 외부 QoS 정보가 소스 노드와 네트워크 노드간 통과하는 중간 장치들의 개수에 관한 정보임을 지시할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 사업자 망 QoS 정보가 RTP(real time transport protocol)/TCP(transmission control protocol) 헤더의 타임스탬프(timestamp)인 경우, 추출 정보는 RTP/TCP 헤더에 사업자 망 외부 QoS 정보가 포함되어 있음을 지시할 수 있다. 또한, 추출 정보는 타임스탬프에 관한 정보의 비트 길이를 지시할 수 있다. 또한, 추출 정보는 사업자 망 외부 QoS 정보가 소스 노드에서의 패킷 전송 시점에 관한 정보임을 지시할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 사업자 망 외부 QoS 정보가 MEC 서버에서 활용 가능한 QoS 정보인 경우, 추출 정보는 IP 패킷의 특정 위치에 MEC 서버에서 활용 가능한 QoS 정보가 N-bits의 크기로 포함됨을 지시할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 사업자 망 외부 QoS 정보가 quic에서 활용 가능한 QoS 정보인 경우, 추출 정보는 IP 패킷의 특정 위치에 quic에서 활용 가능한 QoS 정보가 M-ibts의 크기로 포함됨을 지시할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 사업자 망 외부 QoS 정보가 INT 헤더의 정보인 경우, 추출 정보는 INT 헤더에 홉 개수 또는 지연에 관한 정보 중 적어도 하나가 K-bits의 크기로 포함됨을 지시할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 사업자 망 외부 QoS 정보가 네트워크 AI를 통해 각 네트워크 장비에서 수집된 정보인 경우, 추출 정보는 IP 패킷의 특정 위치에 IP 플로우 별 지연, 큐 상태, 비트율 또는 처리량에 관한 정보 중 적어도 하나가 L-bits의 크기로 포함됨을 지시할 수 있다.

포워딩 정보는 외부 헤더(예: GTP(general packet radio service tunnelling protocol), UDP(user data protocol), IP)의 삽입을 지시할 수 있다. 포워딩 정보는 외부 헤더 생성(outer header creation)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 외부 헤더 생성 정보가 ATR에 포함된 경우, 외부 헤더에는 IP 플로우가 전달되는 BBF(baseband function)에 대한 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, 네트워크 노드와 연결된 하나 이상의 BBF들 중 제1 BBF에 IP 플로우가 전달되는 경우, 외부 IP 헤더에는 SIP(source internet protocol)로서 네트워크 노드의 IP 주소, DIP(destination internet protocol)로서 제1 BBF의 IP 주소가 포함될 수 있다. 포워딩 정보는 네트워크 노드가 제1 유형의 C-UP인 경우에 ATR에 포함될 수 있다.

반사 QoS 정보는 RMI(reflective mapping indication) 마킹(marking)에 대한 정보 또는 L2 헤더 생성에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크 노드는 수신된 반사 QoS 정보에 기반하여 L2(예: PDCP(packet data convergence protocol) 또는 SDAP(service data adaptation protocol)) 헤더에 RMI에 대한 정보를 삽입할 수 있다. RMI는 IP 플로우와 DRB(data radio bearer)간 맵핑의 변경 여부를 단말에게 지시하는 정보일 수 있다. 예를 들어, RMI는 1 비트(bit)의 정보로서, 0은 IP 플로우와 DRB간의 맵핑이 변경되지 않았음을 지시하고, 1은 IP 플로우와 DRB간의 맵핑이 변경되었음을 지시할 수 있다. 보다 구체적으로, RMI가 1인 경우, 단말은 수신된 패킷에 기반하여 해당 패킷의 IP 플로우와 해당 패킷이 수신된 DRB를 식별할 수 있다. 이 경우, 단말은 식별된 IP 플로우와 DRB간의 변경된 맵핑 정보를 저장할 수 있다. 또한, 단말은 저장된 맵핑 정보에 기반하여 상향링크 IP 플로우에 대응하는 DRB를 식별할 수 있다.

상술된 ATR에 포함된 정보들은 아래의 표 1과 같이 구성될 수 있다. 다만, 표 1은 예시일 뿐이다. 일부 정보들은 생략될 수 있으며, 필요한 정보가 추가될 수도 있다.

ATR
Attribute		Description
제어 세션 ID		ATR과 연관된 제어 세션 식별
규칙 ID		ATR을 지시하는 식별자
IP 플로우 ID		IP 플로우 식별자의 값
패킷 탐지 정보	소스 인터페이스	액세스 측(access side), 코어 측(core side), SMF, N6-LAN의 값
	단말 IP 주소	IPv4 주소 및/또는 프리픽스 길이가 있는 IPv6 프리픽스(prefix)
	네트워크 인스턴스	수신되는 패킷과 관련된 네트워크 인스턴스
	CN 터널 정보	다른 사용자 평면 네트워크 기능과의 인터페이스에 대한 CN 터널 정보(예를 들어, F-TEID(fully qualified-tunnel endpoint identifier))
	패킷 필터 세트
	어플리케이션 ID
	QoS 플로우 ID	5QI(5G QoS identifier) 또는 비-표준화 된 QFI(QoS flow ID)
	이더넷 PDU 세션 정보	이더넷 PDU 세션과 일치하는 모든 (DL) 이더넷 패킷 지시
	프레임 경로 정보
자원 유형		GBR/non-GBR/delay critical GBR
우선순위 레벨
패킷 지연 예산		IP 플로우에 대한 지연 요구사항
패킷 에러율		IP 플로우에 대한 에러율 요구사항
타겟 데이터율		IP 플로우에 대한 데이터율 요구사항
QoS 특성 인덱스		QoS 특성 집합의 인덱스
추출 정보		소스와 C-UP간 QoS를 추출하기 위한 정보
외부 헤더 생성		외부 헤더 생성 지시
L2 헤더 생성		L2 헤더 생성 지시
RMI 마킹		하향링크에서 L2 헤더의 패킷 마킹

동작(420)에서, 네트워크 노드는 데이터 네트워크를 통해 하향링크 IP(internet protocol) 패킷을 수신할 수 있다. 수신된 IP 패킷은 사업자 망 외부 QoS 정보를 포함할 수 있다. 사업자 망 외부 QoS 정보는, 수신된 IP 패킷이 포함되는 IP 플로우의 소스 노드와 네트워크 노드 사이의 QoS 정보에 대응할 수 있다. 보다 구체적으로, 사업자 망 외부 QoS 정보는 IP 헤더의 홉 카운트(hop count), RTP(real time transport protocol)/TCP(transmission control protocol) 헤더의 타임스탬프(timestamp), 운영자(operator)가 제어 가능한 상황(예: MEC(multi-access edge computing) 서버, quic(quick UDP internet connection))에서 활용 가능한 QoS 정보, INT(in-network telemetry) 헤더의 정보(예: 홉 개수, 지연), 네트워크 AI(artificial intelligence)를 통해 각 네트워크 장비에서 수집된 정보(예: IP 플로우 별 지연, 큐 상태(queue status), 비트율(bit rate), 처리량(throughput))에 기반하는 Qos 요구사항에 대한 정보 또는 각 네트워크 장비에서 수집되어 네트워크 노드에 전달된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

동작(430)에서, 네트워크 노드는 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 생성할 수 있다.

먼저, 네트워크 노드는 ATR이 적용되는 IP 패킷을 식별할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 PDR에 기반하여 특정 IP 플로우에 포함되는 IP 패킷을 식별할 수 있다. 이 경우, 식별된 IP 패킷에는 특정 IP 플로우에 대응하는 ATR이 적용될 수 있다. 즉, PDR은 특정 ATR에 대한 규칙 ID를 포함하여 ATR과 연관되어 있으므로, 네트워크 노드는 PDR에 기반하여 식별된 IP 패킷에 적용되는 ATR을 알 수 있다. 일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 패킷 탐지 정보에 기반하여 특정 IP 플로우에 포함되는 IP 패킷을 식별할 수 있다. 이 경우, 식별된 IP 패킷에는 특정 IP 플로우에 대응하는 ATR이 적용될 수 있다. 즉, ATR에는 ATR에 대한 규칙 ID에 대한 정보와 패킷 탐지 정보가 연관되어 있으므로, 네트워크 노드는 패킷 탐지 정보에 기반하여 식별된 IP 패킷에 적용되는 ATR을 알 수 있다.

다음으로, 네트워크 노드는 ATR에 포함된 추출 정보에 기반하여 수신된 IP 패킷에서 IP 플로우에 대한 사업자 망 외부 QoS 정보를 식별할 수 있다. 예를 들어, 추출 정보가 IP 헤더에 홉 카운트에 관한 정보가 N-bits의 크기로 존재함을 지시하는 경우, 네트워크 노드는 IP 헤더에 포함된 N-bits의 홉 카운트에 관한 정보에 기반하여 홉 카운트의 개수를 식별할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 추출 정보가 RTP/TCP 헤더에 타임스탬프에 관한 정보가 M-bits의 크기로 존재함을 지시하는 경우, 네트워크 노드는 RTP/TCP 헤더에 포함된 M-bits의 타임스탬프에 관한 정보에 기반하여 소스 노드에서의 패킷 전송 시점을 식별할 수 있다.

이와 같이 사업자 망 외부 QoS 정보가 식별되면, 네트워크 노드는 ATR에 포함된 QoS 특성 정보 및 식별된 사업자 망 외부 QoS 정보에 기반하여 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 생성할 수 있다. 여기에서, QoS 요구사항은 해당 IP 플로우가 무선 구간에서 전송되는데 있어 만족하여야 하는 QoS와 관련된 설정을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, QoS 요구사항은 IP 플로우에 대한 무선(radio) 구간에서의 우선순위, 지연, 비트율(bit rate) 또는 에러율(error rate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 생성된 QoS 요구사항과 관련하여, 동일한 QoS 특성들을 갖는 IP 플로우들(예: 제1 IP 플로우 및 제2 IP 플로우) 간에도 사업자 망 외부 QoS 정보에 따라 상이한 QoS 요구사항이 생성될 수 있다. 예를 들어, 제1 IP 플로우의 홉 카운트가 제2 IP 플로우의 홉 카운트보다 높은 경우, 네트워크 노드는, 제1 IP 플로우가 사업자 외부 망에서의 많은 홉들을 거치는 동안 발생하였던 전송 지연을 보상할 수 있도록, 제1 IP 플로우에 대하여 더 높은 QoS 요구사항을 생성할 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐이며, 동일한 경우라도 네트워크 노드는 구현에 따라 제2 IP 플로우에 대하여 더 높은 QoS 요구사항을 생성할 수도 있다.

네트워크 노드는 생성된 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 IP 플로우 ID와 연관시켜 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따라, QoS 요구사항에 대한 정보는 각 필드(field)의 종류 및 적용될 수 있는 값이 미리 정해진 포맷(format)일 수 있다. 일 실시 예에 따라, Qos 요구사항에 대한 정보는 정해진 필드 없이 연속적으로(serial) 필요한 정보들을 나열하는 포맷(예: Jason 타입)일 수 있다. 한편, 생성된 QoS 요구사항은 단말 또는 다른 네트워크에게 전송될 수 있다.

상술한 예시에서는, 하나의 IP 플로우가 하나의 QoS 요구사항과 대응하는 것처럼 설명되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하나 이상의 IP 플로우들이 하나의 QoS 요구사항에 대응할수 있으며, 하나의 IP 플로우가 하나 이상의 QoS 요구사항들에 대응할 수도 있다.

도 5는 본 개시의 실시 예들에 따른 네트워크 노드의 동작 흐름을 도시한다. 도 5에서는 기지국(또는, 기지국의 일부 기능)과 UPF(user plane function)을 통합한 네트워크 노드(network node)가 수신되는 하향링크 패킷에 무선 QoS 시행(radio quality of service enforcement, RQE)을 수행하는 동작이 설명된다. 한편, 도 5의 네트워크 노드는 제1 유형의 C-UP(converged-user plane) 또는 제2 유형의 C-UP일 수 있다.

도 5를 참고하면, 동작(510)에서, 네트워크 노드는 하향링크 IP(internet protocol) 패킷을 수신할 수 있다. 네트워크 노드는 수신된 하향링크 IP 패킷에 대응하는 IP 플로우를 식별할 수 있다. 보다 구체적으로, 일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 PDR(packet detection rule)에 기반하여 수신된 IP 패킷에 대응하는 IP 플로우(flow)를 식별할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 ATR에 포함된 패킷 탐지 정보에 기반하여 수신된 IP 패킷에 대응하는 IP 플로우를 식별할 수 있다.

동작(520)에서, 네트워크 노드는 식별된 IP 플로우에 대응하는 QoS 요구사항을 식별할 수 있다. 보다 구체적으로, 네트워크 노드는 저장된 IP 플로우와 QoS 요구사항 간의 맵핑 정보에 기반하여 IP 플로우에 대응하는 QoS 요구사항을 식별할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 QoS 요구사항을 갱신할 수도 있다. 네트워크 노드는 IP 플로우에 대한 ATR의 추출 정보에 기반하여 수신된 IP 패킷에서 사업자 망 외부 QoS 정보를 획득할 수 있다. 네트워크 노드는 획득된 외부 QoS 정보 및 ATR에 포함된 IP 플로우에 대한 QoS 특성 정보에 기반하여 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 갱신할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 주기적으로 QoS 요구사항을 갱신할 수 있다.

동작(530)에서, 네트워크 노드는 자원을 할당할 수 있다. 네트워크 노드는 식별(또는 갱신)된 QoS 요구사항, IP 플로우에 대한 무선 구간 QoS 정보 또는 채널 상황 중 적어도 하나에 기반하여 IP 패킷에 대한 자원을 할당할 수 있다. 보다 구체적으로, IP 플로우에 대한 무선 구간 QoS 정보는 네트워크 노드의 IP 플로우에 대한 정보(큐 상태(queue status), 비트율(bit rate), 지연), 네트워크 노드와 BBF(baseband function) 간의 제어 정보(예: PDU 세션의 DRB들의 BBF 내 큐 상태, 비트율, 지연, 데이터 패킷에 대한 응답(ACK/NACK)), MAC(medium access control) 계층에서의 자원 할당 정보 또는 하위 계층(예: PHY)에서의 패킷 에러율에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 채널 상황은 CSI(channel state information) 또는 RSRP(reference signal received power) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 네트워크 노드가 제1 유형의 C-UP인 경우, 네트워크 노드는 IP 패킷에 대응하는 DRB(data radio bearer)를 식별할 수 있다. 보다 구체적으로, 네트워크 노드는 식별(또는 갱신)된 QoS 요구사항, IP 플로우에 대한 무선 구간 QoS 정보 또는 채널 상황 중 적어도 하나에 기반하여, IP 패킷이 포함된 IP 플로우에 대한 DRB를 식별할 수 있다. 이 경우, 네트워크 노드는 IP 플로우와 DRB간의 맵핑 정보를 생성할 수 있다. 즉, 본 개시에서는 사용자 평면의 네트워크 노드가 자체적으로 IP 플로우와 DRB간의 맵핑 정보를 생성 및 관리함으로써, 제어 평면 네트워크 기능들과의 시그널링으로 인한 오버헤드, 지연 및 QoE(quality of service) 감소를 방지하고, 동적으로 변화하는 QoS 현황을 반영시킬 수 있다. 또한, 네트워크 노드는 IP 플로우에 포함되는 패킷에 외부 헤더(outer header)(예: GTP(general packet radio service tunnelling protocol), UDP(user data protocol), IP)를 삽입할 수 있다. 예를 들어, 외부 IP 헤더는 소스 IP 주소(source IP address, SIP), 목적지 IP 주소(destination IP address, DIP)를 포함할 수 있다. 여기서, SIP는 네트워크 노드의 IP 주소에 대응하고, DIP는 패킷이 전송될 BBF의 IP 주소에 대응할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 네트워크 노드가 제2 유형의 C-UP인 경우, 네트워크 노드는 IP 플로우에 대응하는 무선 자원을 식별할 수 있다. 보다 구체적으로, 네트워크 노드는 식별(또는 갱신)된 QoS 요구사항, IP 플로우에 대한 무선 구간 QoS 정보 또는 채널 상황 중 적어도 하나에 기반하여, IP 플로우 별로 무선 자원을 할당하고, 전송단위인 MAC PDU(protocol data unit)를 생성할 수 있다. 네트워크 노드는 식별된 무선 자원을 통해 IP 플로우에 포함되는 패킷을 단말에게 전송할 수 있다. 한편, 상술된 실시 예에서는 네트워크 노드를 제1 유형의 C-UP와 제2 유형의 C-UP로 구분하여 설명하고 있으나, 이는 예시일 뿐이다.

또한, 네트워크 노드는 패킷의 L2(PDCP(packet data convergence protocol), SDAP(service data adaptation protocol)) 헤더에 RMI(reflective mapping indication)를 삽입할 수 있다. RMI는 IP 플로우와 DRB(data radio bearer)간 맵핑의 변경 여부를 단말에게 지시하는 정보일 수 있다. 예를 들어, RMI는 1 비트(bit)의 정보로서, 0은 IP 플로우와 DRB간의 맵핑이 변경되지 않았음을 지시하고, 1은 IP 플로우와 DRB간의 맵핑이 변경되었음을 지시할 수 있다. 보다 구체적으로, RMI가 1인 경우, 단말은 수신된 패킷에 기반하여 해당 패킷의 IP 플로우와 해당 패킷이 수신된 DRB를 식별할 수 있다. 이 경우, 단말은 식별된 IP 플로우와 DRB간의 변경된 맵핑 정보를 저장할 수 있다. 또한, 단말은 저장된 맵핑 정보에 기반하여 상향링크 IP 플로우에 대응하는 DRB를 식별할 수 있다. 즉, 네트워크 노드는 1 비트의 정보로 단말에게 맵핑 정보의 변경 여부를 지시함으로써, 단말이 수신되는 모든 IP 패킷의 IP 플로우 및 DRB를 확인해야 하는 부담(예: 전력 소모)을 감소시킬 수 있다.

도 6a는 본 개시의 실시 예들에 따른 네트워크 노드의 동작 흐름을 도시한다. 도 6a에서는 기지국(또는 기지국의 일부 기능)과 UPF(user plane function)을 통합한 네트워크 노드(network node)가 IP(internet protocol) 플로우(flow)에 대한 QoS(quality of service) 요구사항(requirement)을 갱신하는 동작이 설명된다. QoS 요구사항을 갱신하는 절차는 IP 플로우와 QoS 특성들의 맵핑이 변경된 경우, 단말의 이동성(mobility), 단말의 상태(RRC 연결(connected), RRC 비활성(inactive), RRC 유휴(idle)) 변경 등에 따라 제어 평면(control plane) 네트워크 기능(network function)에 의해 트리거(trigger)될 수 있다. 한편, 도 6의 네트워크 노드는 제1 유형의 C-UP(converged-user plane) 또는 제2 유형의 C-UP일 수 있다.

도 6a을 참고하면, 동작(610)에서, 네트워크 노드는 제어 평면(control plane) 네트워크 기능으로부터 ATR을 획득할 수 있다. ATR은 식별 정보, QoS 특성 정보, 패킷 탐지 정보(packet detection information), 추출 정보, 포워딩(forwarding) 정보 또는 반사 QoS 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크 노드는 획득된 ATR에 기반하여 기존의 ATR을 갱신할 수 있다. 보다 구체적으로, 네트워크 노드는 제어평면 네트워크 기능으로부터 획득된 ATR의 규칙 ID와 기존의 ATR의 규칙 ID들을 비교할 수 있다. 획득된 규칙 ID와 동일한 규칙 ID가 있는 경우, 네트워크 노드는 해당 규칙 ID의 ATR에 포함된 정보를 획득된 ATR에 포함된 정보로 갱신할 수 있다.

동작(620)에서, 네트워크 노드는 데이터 네트워크를 통해 하향링크 IP 패킷을 수신할 수 있다.

수신된 IP 패킷은 사업자 망 외부 QoS 정보를 포함할 수 있다. 사업자 망 외부 QoS 정보는 수신된 IP 패킷이 포함되는 IP 플로우의 소스 노드와 네트워크 노드 사이의 QoS 정보에 대응할 수 있다. 보다 구체적으로, 사업자 망 외부 QoS 정보는 IP 헤더의 홉 카운트(hop count), RTP(real time transport protocol)/TCP(transmission control protocol) 헤더의 타임스탬프(timestamp), 운영자(operator)가 제어 가능한 상황(예: MEC(multi-access edge computing) 서버, quic(quick UDP internet connection))에서 활용 가능한 QoS 정보, INT(in-network telemetry) 헤더의 정보(예: 홉 개수, 지연), 네트워크 AI(artificial intelligence)를 통해 각 네트워크 장비에서 수집된 정보(예: IP 플로우 별 지연, 큐 상태(queue status), 비트율(bit rate), 처리량(throughput))에 기반하는 Qos 요구사항에 대한 정보 또는 각 네트워크 장비에서 수집되어 네트워크 노드에 전달된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

동작(630)에서, 네트워크 노드는 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 갱신할 수 있다.

먼저, 네트워크 노드는 수신된 IP 패킷을 분류하여 갱신된 ATR에 대응하는 IP 플로우인지 여부를 식별할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 PDR(packet detection rule)에 기반하여 수신된 IP 패킷이 갱신된 ATR에 대응하는 IP 플로우인지 여부를 식별할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 ATR에 포함된 패킷 탐지 정보에 기반하여 수신된 IP 패킷이 갱신된 ATR에 대응하는 IP 플로우인지 여부를 식별할 수 있다.

수신된 IP 패킷이 갱신된 ATR에 대응하는 IP 플로우인 경우, 네트워크 노드는 갱신된 ATR에 포함된 추출 정보에 기반하여 수신된 IP 패킷에서 IP 플로우에 대한 사업자 망 외부 QoS 정보를 식별할 수 있다. 예를 들어, 추출 정보가 IP 헤더에 홉 카운트에 관한 정보가 N-bits의 크기로 존재함을 지시하는 경우, 네트워크 노드는 IP 헤더에 포함된 N-bits의 홉 카운트에 관한 정보에 기반하여 홉 카운트의 개수를 식별할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 추출 정보가 RTP/TCP 헤더에 타임스탬프에 관한 정보가 M-bits의 크기로 존재함을 지시하는 경우, 네트워크 노드는 RTP/TCP 헤더에 포함된 M-bits의 타임스탬프에 관한 정보에 기반하여 소스 노드에서의 패킷 전송 시점을 식별할 수 있다.

다음으로, 네트워크 노드는 갱신된 ATR에 포함된 QoS 특성 정보 및 식별된 사업자 망 외부 QoS 정보에 기반하여 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 갱신할 수 있다. QoS 요구사항은 IP 플로우에 대한 무선(radio) 구간에서의 우선순위, 지연, 비트율(bit rate) 또는 에러율(error rate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크 노드는 갱신된 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 IP 플로우 ID와 연관시켜 저장할 수 있다.

한편, 도 6을 참고하면, 동작(620)을 통해 네트워크 노드는 하향링크 IP 패킷을 수신하는 동작을 수행하나, 이는 생략될 수 있다. 예를 들어, 네트워크 노드는 기존에 수신되었던 해당 IP 플로우에 대한 IP 패킷에서 사업자 망 외부 QoS 정보를 획득하고, 이에 기반하여, 동작(630)을 수행할 수도 있다.

도 6b는 본 개시의 실시 예들에 따른 네트워크 노드의 동작 흐름을 도시한다. 도 6b에서는 기지국(또는 기지국의 일부 기능)과 UPF(user plane function)을 통합한 네트워크 노드(network node)가 IP(internet protocol) 플로우(flow)에 대한 QoS(quality of service) 요구사항(requirement)을 갱신하는 동작이 설명된다. 한편, 도 6b의 네트워크 노드는 제1 유형의 C-UP(converged-user plane) 또는 제2 유형의 C-UP일 수 있다.

도 6b를 참고하면, 동작(640)에서, 네트워크 노드는 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 갱신할지 여부를 결정할 수 있다.

먼저 네트워크 노드는 IP 플로우에 포함되는 IP 패킷을 수신할 수 있다. IP 패킷은 IP 플로우에 대한 사업자 망 외부 QoS 정보를 포함할 수 있다. 사업자 망 외부 QoS 정보는 수신된 IP 패킷이 포함되는 IP 플로우의 소스 노드와 네트워크 노드 사이의 QoS 정보에 대응할 수 있다. 보다 구체적으로, 사업자 망 외부 QoS 정보는 IP 헤더의 홉 카운트(hop count), RTP(real time transport protocol)/TCP(transmission control protocol) 헤더의 타임스탬프(timestamp), 운영자(operator)가 제어 가능한 상황(예: MEC(multi-access edge computing) 서버, quic(quick UDP internet connection))에서 활용 가능한 QoS 정보, INT(in-network telemetry) 헤더의 정보(예: 홉 개수, 지연), 네트워크 AI(artificial intelligence)를 통해 각 네트워크 장비에서 수집된 정보(예: IP 플로우 별 지연, 큐 상태(queue status), 비트율(bit rate), 처리량(throughput))에 기반하는 QoS 요구사항에 대한 정보 또는 각 네트워크 장비에서 수집되어 네트워크 노드에 전달된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다음으로, 네트워크 노드는 수신된 IP 패킷이 포함되는 IP 플로우에 대응하는 ATR(access network treatment rule)의 추출 정보에 기반하여 해당 IP 플로우에 대한 사업자 망 외부 QoS 정보를 식별할 수 있다. 예를 들어, IP 헤더에 홉카운트에 관한 정보가 N-bits의 크기로 존재함을 지시하는 경우, 네트워크 노드는 IP 헤더에 포함된 N-bits의 홉 카운트에 관한 정보에 기반하여 홉 카운트의 개수를 식별할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 추출 정보가 RTP/TCP 헤더에 타임스탬프(timestamp)에 관한 정보가 M-bits의 크기로 존재함을 지시하는 경우, 네트워크 노드는 RTP/TCP 헤더에 포함된 M-bits의 타임스탬프에 관한 정보에 기반하여 소스 노드에서의 패킷 전송 시점을 식별할 수 있다.

다음으로, 네트워크 노드는 해당 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 갱신할지 여부를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 네트워크 노드는 식별된 사업자 망 외부 QoS 정보 및 임계 값에 기반하여 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 갱신할지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 기존의 QoS 요구사항의 생성(또는 갱신)시 사용된 홉 카운트의 개수가 4이고, 미리 설정된 임계 값이 2이며, 수신된 IP 패킷에서 식별된 홉 카운트의 개수가 6을 초과(또는 2 미만)하면, 네트워크 노드는 QoS 요구사항을 갱신하는 것으로 결정할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 기존의 QoS 요구사항의 생성(또는 갱신)시 사용된 타임스탬프의 값이 10이고, 미리 설정된 임계 값이 3이며, 수신된 IP 패킷에서 식별된 타임스탬프의 값이 13을 초과(또는 7 미만)하면, 네트워크 노드는 QoS 요구사항을 갱신하는 것으로 결정할 수 있다. 즉, 네트워크 노드는 사업자 망 외부 상황에 따라 적응적으로 QoS 요구사항을 결정하기 위하여, 사업자 망 외부 QoS 정보가 특정 임계 값 이상으로 변화하면, QoS 요구사항을 갱신하는 것으로 결정할 수 있다.

동작(650)에서, 네트워크 노드는 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 갱신할 수 있다. 보다 구체적으로, 네트워크 노드는 QoS 요구사항을 갱신하는 것으로 결정하면, ATR에 포함된 QoS 특성 정보 및 식별된 사업자 망 외부 QoS 정보에 기반하여 IP 플로우에 대한 요구사항을 갱신할 수 있다. QoS 요구사항은 IP 플로우에 대한 무선(radio) 구간에서의 우선순위, 지연, 비트율(bit rate) 또는 에러율(error rate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 네트워크 노드는 갱신된 IP 플로우에 대한 QoS 요구사항을 IP 플로우 ID와 연관시켜 저장할 수 있다.

도 6a와 도 6b에서는 새로운 ATR이 수신된 경우 QoS 요구사항을 갱신하는 절차 및 사업자 망 외부 QoS 정보의 변화에 따라 QoS 요구사항을 갱신하는 절차가 각각 설명되었으나, 이는 예시일 뿐이다. 본 개시에 따른 실시 예들에서는 두가지 방법이 조합되어 사용될 수도 있다.

도 7a는 본 개시의 실시 예들에 따른 C-UP(converged-user plane)를 포함하는 통신 시스템을 도시한다. 도 7a에서는 제1 유형의 C-UP에서의 통신 시스템을 예시한다.

도 7a를 참고하면, 통신 시스템은 데이터 네트워크(data network, DN), C-UP, BBF들(baseband function)(BBF1, BBF2), 단말들(UE1, UE2, UE3, UE4), 제어 평면 네트워크 기능(control plane function)을 예시한다. 여기에서, 제어 평면 네트워크 기능은 SMF(session management function)일 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐이며, 다른 네트워크 기능이 상기 제어 평면 네트워크 기능을 담당할 수 있으며, 이 경우 해당 네트워크 기능과 C-UP간의 인터페이스 및 제어 세션이 새로이 설정될 수 있다.

도 7b는 본 개시의 실시 예들에 따른 C-UP(converged-user plane)과 BBF(baseband function) 간의 패킷 흐름을 도시한다. 도 7b는 도 7a의 통신 시스템을 전제로 한다.

도 7b를 참조하면, C-UP는 데이터 네트워크(data network)를 통해 IP(internet protocol) 플로우(flow)를 수신할 수 있다. 이 경우, C-UP는 수신된 IP 플로우를 PDR(packet detection rule) 또는 ATR(access network treatment rule)에 포함된 패킷 탐지 정보(packet detection information)에 기반하여 해당 IP 플로우에 대응하는 QoS(quality of service) 요구사항(requirement)를 식별할 수 있다. C-UP는 식별된 요구사항, 무선 구간 QoS 정보 및 채널 상황에 기반하여 IP 플로우와 DRB(data radio bearer) 간의 맵핑 정보를 생성할 수 있다. IP 플로우와 DRB 간의 맵핑 정보는 사업자 망 외부 QoS 정보와 무선 구간 QoS 정보에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 사업자 망 외부 QoS 정보가 임계 값을 초과하여 변경된 경우, 네트워크 노드는 QoS 요구사항을 갱신할 수 있다. 이 경우, 네트워크 노드는 갱신된 QoS 요구사항과 무선 구간 QoS 정보에 기반하여 IP 플로우와 DRB 간의 맵핑 정보를 갱신할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 무선 구간 QoS 정보가 변경된 경우, 네트워크 노드는 QoS 요구사항과 변경된 무선 구간 QoS 정보에 기반하여, IP 플로우와 DRB 간의 맵핑 정보를 갱신할 수 있다. 즉, IP 플로우와 DRB 간의 맵핑 정보는 동적으로 변화하는 사업자 망 외부 QoS 정보와 무선 구간 QoS 정보에 의해 변경될 수 있다. C-UP는 생성된 맵핑 정보에 기반하여 IP 플로우를 특정 DRB를 통해 BBF(baseband function)으로 전송할 수 있다. 즉, 이러한 통신 시스템에 따르면, 스케줄링을 수행하는 C-UP에서 IP 플로우에 대한 DRB 맵핑 정보를 생성함으로써, 보다 정교한 QoS 제어가 가능하며, 자원 효율 및 사용자 QoE(quality of experience)가 향상될 수 있다.

도 8a는 본 개시의 실시 예들에 따른 C-UP(converged-user plane)를 포함하는 통신 시스템을 도시한다. 도 8a는 제2 유형의 C-UP에서의 통신 시스템을 예시한다.

도 8a를 참고하면, 통신 시스템은 데이터 네트워크(data network, DN), C-UP, 단말들(UE1, UE2, UE3, UE4), 제어 평면 네트워크 기능(control plane network function)을 예시한다. 여기에서, 제어 평면 네트워크 기능은 SMF(session management function)일 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐이며, 다른 네트워크 기능이 상기 제어 평면 네트워크 기능을 담당할 수 있으며, 이 경우 해당 네트워크 기능과 C-UP간의 인터페이스 및 제어 세션이 새로이 설정될 수 있다.

도 8b는 본 개시의 실시 예들에 따른 C-UP를 포함하는 통신 시스템을 도시한다. 도 8b는 제2 유형의 C-UP에서의 통신 시스템을 예시한다. 도 8a의 통신 시스템은 데이터 네트워크(data network, DN), C-UP, RU(radio unit)들, 단말들(UE1, UE2, UE3, UE4), 제어 평면 네트워크 기능(control plane network function)을 예시한다. 도 8a를 참고하면, 기지국의 설치 비용을 최소화하기 위해, C-UP는 하나 이상의 RU들과 유선(또는 무선)망을 통해 연결되고, 특정 지역을 커버하기 위해 지형적으로 분산된 하나 이상의 RU들이 배치될 수 있다. 이 경우, C-UP와 RU간 통신을 위한 프론트홀(fronthaul)이 정의될 수 있으며, 이러한 프론트홀 운용을 위하여 인터페이스(예: eCPRI(enhanced common public radio interface), ROE(radio over ethernet))가 사용될 수 있다.

C-UP는 액세스 망의 상위 계층 기능을 담당할 수 있다. 예를 들어, C-UP는 SDAP(service data adaptation protocol) 기능, PDCP(packet data convergence protocol) 기능, RLC(radio link control) 기능, MAC(medium access control)의 기능 또는 PHY(physical) 기능의 일부 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 여기서, PHY 기능의 일부란 PHY 기능들 중 상대적으로 높은 단계에서 수행되는 것으로, 일 예로, 채널 인코딩(또는 채널 디코딩), 스크램블링(또는 디스크램블링), 변조(또는 복조), 레이어 맵핑(또는 레이어 디맵핑)을 포함할 수 있다. RU는 액세스 망의 하위 계층 기능을 담당할 수 있다. 예를 들어, RU는 PHY 기능의 일부 또는 RF(radio frequency) 기능 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 여기서, PHY 기능의 일부란 PHY 기능들 중 상대적으로 낮은 단계에서 수행되는 것으로, 일 예로, IFFT(inverse fourier transform) 변환(또는 FFT 변환), CP(cyclic prefix) 삽입(또는 CP 제거), 디지털 빔포밍을 포함할 수 있다.

도 8c는 본 개시의 실시 예들에 따른 C-UP에서의 패킷 흐름을 도시한다. 도 8c는 도 8a 또는 도 8b의 통신 시스템을 전제로 한다.

도 8c를 참조하면, C-UP는 데이터 네트워크(data network, DN)을 통해 IP(internet protocol) 플로우(flow)를 수신할 수 있다. 이 경우, C-UP는 수신된 IP 플로우를 PDR(packet detection rule) 또는 ATR(access network treatment rule)에 포함된 패킷 탐지 정보(packet detection information)에 기반하여 해당 IP 플로우에 대응하는 QoS(quality of service) 요구사항(requirement)을 식별할 수 있다. C-UP는 식별된 요구사항, 무선 구간 QoS 정보 및 채널 상황에 기반하여 IP 플로우에 대한 무선 자원을 할당할 수 있다. 즉, 이러한 통신 시스템에 따르면, 스케줄링을 수행하는 C-UP에서 무선 자원을 할당함으로써, 보다 정교한 QoS 제어가 가능하며, 자원 효율 및 사용자 QoE(quality of experience)가 향상될 수 있다.

도 9a는 본 개시의 실시 예들에 따른 사용자 평면에서의 하향링크 패킷 구조를 도시한다. 도 9a는 기지국이 제1 유형의 C-UP에서의 통신 시스템을 전제로 한다. 제1 유형의 C-UP에서의 통신 시스템에서는 C-UP가 IP 플로우와 그에 대응하는 DRB(data radio bearer) 간의 맵핑 정보를 생성하고 저장할 수 있다.

단말은 수신된 패킷의 헤더(header)에 기반하여 해당 패킷의 IP 플로우를 식별할 수 있다. 또한, 단말은 패킷이 수신되는 DRB(data radio bearer)를 식별할 수 있다. 즉, 단말은 수신된 패킷의 IP 플로우와 DRB간의 맵핑 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, C-UP는 패킷의 RMI(reflective mapping indication) 필드를 통해 단말에게 IP 플로우와 DRB간 맵핑의 변경 여부를 지시할 수 있다. 예를 들어, RMI는 1 비트(bit)의 정보로서, 0은 IP 플로우와 DRB간의 맵핑이 변경되지 않았음을 지시하고, 1은 IP 플로우와 DRB간의 맵핑이 변경되었음을 지시할 수 있다. 보다 구체적으로, RMI가 1인 경우, 단말은 수신된 패킷에 기반하여 해당 패킷의 IP 플로우와 해당 패킷이 수신된 DRB를 식별할 수 있다. 이 경우, 단말은 식별된 IP 플로우와 DRB간의 변경된 맵핑 정보를 저장할 수 있다. 또한, 단말은 저장된 맵핑 정보에 기반하여 상향링크 IP 플로우에 대응하는 DRB를 식별할 수 있다. 즉, C-UP는 1 비트의 정보로 단말에게 맵핑 정보의 변경 여부를 지시함으로써, 단말이 수신되는 모든 IP 패킷의 IP 플로우 및 DRB를 확인해야하는 부담(예: 전력 소모)을 감소시킬 수 있다. 도 9a를 참조하면, 이러한 RMI 필드는 SDAP(service data adaptation protocol) 또는 PDCP(packet data convergence protocol)과 같은 L2 헤더 내에 포함될 수 있다. SDAP 또는 PDCP는 예시일 뿐이며, 본 개시에 따른 실시 예들은 이에 한정되지 않는다.

한편, 도 9a는 제1 유형의 C-UP에서의 통신 시스템을 전제로 하고 있으나, 이는 예시일 뿐이며, 제2 유형의 C-UP 또한 SDAP 또는 PDCP 헤더에 RMI 필드를 삽입하는 동작을 수행할 수 있다.

도 9b는 본 개시의 실시 예들에 따른 사용자 평면에서의 하향링크 패킷의 구조를 도시한다.

도 9b의 기존 동작을 참조하면, UPF가 GTP(general packet radio service tunnelling protocol) 헤더(header)에 QoS(quality of service) 플로우(flow)가 포함된 PDU(packet data unit) 세션(session)에 대한 CU-UP(centralized unit-user plane) 터널 ID를 삽입하고, 외부 IP 헤더에 IP 주소를 삽입한 후 CU-UP에게 패킷을 포워딩(forwarding)한다. 이러한 패킷을 수신한 CU-UP는 GTP 헤더에 PDU 세션에 대한 DU(distributed unit) 터널 ID를 삽입하고, 외부 IP 헤더에 IP 주소를 삽입한 후 DU에게 해당 패킷을 포워딩한다.

반면에, 도 9b의 제안 동작을 참조하면, C-UP는 수신한 IP 패킷의 GTP 헤더에 해당 PDU 세션에 대한 BBF의 터널 ID를 삽입하고, 외부 IP 헤더에 IP 주소를 삽입한 후, 포워딩하면 족하다. 즉, 본 개시의 실시 예들에 따르면, 사용자 평면의 네트워크 기능의 개수가 줄어들어 GTP 터널링, UDP와 같은 패킷에 대한 인터페이스 관련 처리가 줄어들 수 있다.

도 10은 본 개시의 실시 예들에 따른 네트워크 노드의 구성을 도시한다. 도 10을 참고하면, 네트워크 노드는 프로세서(1010), 메모리(1020), 송수신기(1030)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 C-UP(converged user plane)으로 지칭될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 액세스 망(access network, AN)의 상위 계층(upper layer)(예: SDAP(service data adaptation protocol) 또는 PDCP(packet data convergence protocol) 중 적어도 하나) 기능과 UPF(user plane function)의 기능을 통합한 제1 유형의 C-UP일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 네트워크 노드는 액세스 망의 기능(예: SDAP, PDCP, RLC(radio link control), MAC(medium access control) 또는 PHY(physical) 중 적어도 하나)과 UPF의 기능을 통합한 제2 유형의 C-UP일 수 있다.

프로세서(1010)는 네트워크 노드의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1010)는 송수신기(1030)를 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(1010)는 메모리(1020)에 데이터를 기록하고 읽을 수 있다. 또한, 프로세서(1010)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(1010)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(1010)는 네트워크 노드가 전술된 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.

메모리(1020)는 네트워크 노드의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(1020)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리(1020)는 프로세서(1010)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공할 수 있다.

송수신기(1030)는 유선 채널 또는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(1030)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 송수신기(1030)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성할 수 있다. 또한, 데이터 수신 시, 송수신기(1030)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열로 복원할 수 있다. 또한, 송수신기(1030)는 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환할 수 있다. 이를 위해, 송수신기(1030)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC(digital-to-analog converter), ADC(analog-to-digital converter) 등을 포함할 수 있다. 또한, 송수신기(1030)는 안테나부를 포함할 수 있다. 송수신기(1030)는 다수의 안테나 요소(antenna element)들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 송수신기(1030)는 디지털 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다. 또한, 송수신기(1030)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 또한, 송수신기(1030)는 신호를 송수신할 수 있다. 또한, 송수신기(1030)는 제어 평면 네트워크 기능(network function, NF)과의 인터페이스(interface)(예: N4 인터페이스)를 통해 패킷 처리 규칙(packet processing rule)(예: PDR(packet detection rule), FAR(forwarding action rule), QER(quality of service enforcement rule), URR(usage reporting rule) 또는 ATR(access network treatment rule) 중 적어도 하나)을 수신할 수 있다. 이를 위해, 송수신기(1130)는 적어도 하나의 송수신기를 포함할 수 있다.

도 11은 본 개시의 실시 예들에 따른 단말의 구성을 도시한다. 도 11을 참고하면, 단말은 프로세서(1110), 메모리(1120), 송수신기(1130)를 포함할 수 있다.

프로세서(1110)는 단말의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1110)는 송수신기(1130)를 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(1110)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(1110)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(1110)는 단말이 전술된 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.

메모리(1120)는 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 메모리(1120)는 프로세서(1110)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공할 수 있다.

송수신기(1130)는 유선 채널 또는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(1130)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 송수신기(1130)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성할 수 있다. 또한, 데이터 수신 시, 송수신기(1130)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열로 복원할 수 있다. 또한, 송수신기(1130)는 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환할 수 있다. 이를 위해, 송수신기(1130)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC(digital-to-analog converter), ADC(analog-to-digital converter) 등을 포함할 수 있다. 또한, 송수신기(1130)는 안테나부를 포함할 수 있다. 송수신기(1130)는 다수의 안테나 요소(antenna element)들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 송수신기(1130)는 디지털 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다. 또한, 송수신기(1130)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 또한, 송수신기(1130)는 신호를 송수신할 수 있다. 이를 위해, 송수신기(1130)는 적어도 하나의 송수신기를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 개시에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 개시에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.

본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리(random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 비휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제 가능 프로그램 가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CO-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

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 청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

통신 시스템에서 네트워크 노드에 의해 수행되는 방법에 있어서,
제어 평면 네트워크 기능으로부터 패킷 처리 규칙에 대한 정보를 획득하는 과정;
데이터 네트워크를 통하여, IP(internet protocol) 패킷(packet)을 수신하는 과정; 상기 IP 패킷은, 상기 IP 패킷에 대한 소스 노드와 상기 네트워크 노드 사이의 외부 QoS(quality of service) 정보를 포함하고,
상기 패킷 처리 규칙 및 상기 외부 QoS 정보에 기반하여, 상기 IP 패킷이 포함되는 IP 플로우(flow)에 대한 QoS 요구사항을 생성하는 과정; 및
상기 QoS 요구사항에 기반하여, 상기 IP 플로우에 대한 자원을 할당하는 과정을 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 패킷 처리 규칙에 대한 정보는 추출 정보를 포함하고,
상기 추출 정보는 상기 IP 패킷에서 상기 외부 QoS 정보를 획득하는데 필요한 정보를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 IP 플로우에 대한 자원을 할당하는 과정은,
상기 QoS 요구사항에 기반하여 상기 IP 플로우에 대응하는 DRB(data radio bearer)를 식별하는 과정; 및
상기 IP 패킷을 상기 식별된 DRB를 통해 BBF(baseband function)에게 전송하는 과정을 포함하고,
상기 IP 패킷은 상기 IP 플로우에 대응하는 DRB가 변경되었는지 여부를 지시하는 정보를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 패킷 처리 규칙에 대한 정보는 상기 IP 플로우에 대한 QoS 특성 정보를 포함하고,
상기 QoS 요구사항은 상기 QoS 특성 정보 및 상기 외부 QoS 정보에 기반하여 생성되는 방법.
제4항에 있어서,
상기 QoS 특성 정보는 상기 IP 플로우에 요구되는 자원 유형(resource type), 패킷 지연 예산(packet delay budget), 패킷 에러율(packet error rate), 타겟 데이터율(target data rate) 또는 QoS 특성 인덱스를 지시하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 외부 QoS 정보는 상기 IP 패킷의 헤더에 포함된 홉 카운트(hop count) 또는 타임스탬프(timestamp) 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 QoS 요구사항은 무선 구간에서의 자원할당 우선순위 및 무선 구간에서 상기 IP 플로우에 요구되는 지연, 비트율(bit rate), 에러율(error rate)를 지시하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 무선 자원은 상기 QoS 요구사항 및 상기 IP 플로우에 대한 무선 구간에서의 QoS 정보에 기반하여 할당되고,
상기 무선 구간에서의 QoS 정보는 상기 IP 플로우에 대한 큐 상태(queue status), MAC(medium access control) 계층의 자원 할당 정보 또는 패킷 에러율(packet error rate) 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 IP 패킷이 상기 IP 플로우에 포함되는지 식별하는 과정; 및
상기 IP 패킷이 상기 IP 플로우에 포함되면, 상기 QoS 요구사항에 기반하여 상기 IP 패킷에 대한 자원을 할당하는 과정을 포함하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 패킷 처리 규칙은 단말의 IP 주소, 네트워크 인스턴스, 코어 네트워크 터널 정보, 어플리케이션 ID, QoS 플로우 ID, 이더넷 PDU 세션 정보를 포함하는 패킷 탐지 정보를 포함하고,
상기 IP 패킷이 상기 IP 플로우에 포함되는지 여부는, 상기 패킷 탐지 정보에 기반하여 결정되는 방법.
통신 시스템에서 네트워크 노드에 있어서,
적어도 하나의 송수신기; 및
상기 적어도 하나의 송수신기에 동작 가능하게 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
제어 평면 네트워크 기능으로부터 패킷 처리 규칙에 대한 정보를 획득하고,
데이터 네트워크를 통하여, IP(internet protocol) 패킷(packet)을 수신하고, 상기 IP 패킷은, 상기 IP 패킷에 대한 소스 노드와 상기 네트워크 노드 사이의 외부 QoS(quality of service) 정보를 포함하고,
상기 패킷 처리 규칙 및 상기 외부 QoS 정보에 기반하여, 상기 IP 패킷이 포함되는 IP 플로우(flow)에 대한 QoS 요구사항을 생성하고,
상기 QoS 요구사항에 기반하여, 상기 IP 플로우에 대한 자원을 할당하도록 구성되는 네트워크 노드.
제11항에 있어서,
상기 패킷 처리 규칙에 대한 정보는 추출 정보를 포함하고,
상기 추출 정보는 상기 IP 패킷에서 상기 외부 QoS 정보를 획득하는데 필요한 정보를 포함하는 네트워크 노드.
제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 QoS 요구사항에 기반하여 상기 IP 플로우에 대응하는 DRB(data radio bearer)를 식별하고,
상기 IP 패킷을 상기 식별된 DRB를 통해 BBF(baseband function)에게 전송하도록 구성되고,
상기 IP 패킷은 상기 IP 플로우에 대응하는 DRB가 변경되었는지 여부를 지시하는 정보를 포함하는 네트워크 노드.
제11항에 있어서,
상기 패킷 처리 규칙에 대한 정보는 상기 IP 플로우에 대한 QoS 특성 정보를 포함하고,
상기 QoS 요구사항은 상기 QoS 특성 정보 및 상기 외부 QoS 정보에 기반하여 생성되는 네트워크 노드.
제14항에 있어서,
상기 QoS 특성 정보는 상기 IP 플로우에 요구되는 자원 유형(resource type), 패킷 지연 예산(packet delay budget), 패킷 에러율(packet error rate), 타겟 데이터율(target data rate) 또는 QoS 특성 인덱스를 지시하는 네트워크 노드.
제11항에 있어서,
상기 외부 QoS 정보는 상기 IP 패킷의 헤더에 포함된 홉 카운트(hop count) 또는 타임스탬프(timestamp) 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크 노드.
제11항에 있어서,
상기 QoS 요구사항은 무선 구간에서의 자원할당 우선순위 및 무선 구간에서 상기 IP 플로우에 요구되는 지연, 비트율(bit rate), 에러율(error rate)를 지시하는 네트워크 노드.
제11항에 있어서,
상기 무선 자원은 상기 QoS 요구사항 및 상기 IP 플로우에 대한 무선 구간에서의 QoS 정보에 기반하여 할당되고,
상기 무선 구간에서의 QoS 정보는 상기 IP 플로우에 대한 큐 상태(queue status), MAC(medium access control) 계층의 자원 할당 정보 또는 패킷 에러율(packet error rate) 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크 노드.
제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 IP 패킷이 상기 IP 플로우에 포함되는지 식별하고,
상기 IP 패킷이 상기 IP 플로우에 포함되면, 상기 QoS 요구사항에 기반하여 상기 IP 패킷에 대한 자원을 할당하도록 구성된 네트워크 노드.
제19항에 있어서,
상기 패킷 처리 규칙은 단말의 IP 주소, 네트워크 인스턴스, 코어 네트워크 터널 정보, 어플리케이션 ID, QoS 플로우 ID, 이더넷 PDU 세션 정보를 포함하는 패킷 탐지 정보를 포함하고,
상기 IP 패킷이 상기 IP 플로우에 포함되는지 여부는, 상기 패킷 탐지 정보에 기반하여 결정되는 네트워크 노드.