KR20230115696A

KR20230115696A - 이동통신 시스템에서 고 신뢰 및 저 지연 통신 서비스를 제공하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20230115696A
Application number: KR1020220012449A
Authority: KR
Inventors: 문상준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2023-08-03
Also published as: WO2023146322A1; US20230239741A1

Abstract

본 개시는 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 6G 통신 시스템에 관련된 것이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 이동통신 시스템의 고 신뢰 및 저 지연 통신 기능(Ultra-Reliable and Low Latency Communications function, URLLCF)에서 고 신뢰 및 저 지연 통신(URLLC) 서비스를 제공하기 위한 방법으로, 어플리케이션 기능(application function, AF) 장치로부터 종단간(end to end) 지연 요청(latency request) 메시지를 수신하고, 상기 지연 요청 메시지는 특정 사용자 장비(user equipment, UE)의 일반 공개 구독 식별자(Generic Public Subscription Identifier, GPSI) 정보, 데이터 네트워크 이름(data network name, DNN), 단일-네트워크 슬라이스 선택 지원 정보(Single-Network Slice Selection Assistance information, S-NSSAI) 중 적어도 하나와 지연 요구 사항을 포함하고; 통합된 데이터 관리(unified data management, UDM) / 사용자 데이터 저장소(user data repository, UDR) 장치와 URLLC 서비스 조건의 가입 절차를 수행하는 단계; 상기 UE의 위치 정보를 획득하여 상기 URLLC 서비스에서 요구된 범위에 부합하는지를 식별하는 단계; 상기 UE로 상기 URLLC 서비스를 위한 지연을 만족하는 정책 및 연결(association)을 설정하는 단계; 및 상기 설정에 기반하여 상기 AF로 URLLC 서비스 통지를 제공하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

이동통신 시스템에서 고 신뢰 및 저 지연 통신 서비스를 제공하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SERVICE OF ULTRA-RELIABLE AND LOW LATENCY COMMUNICATION IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

무선 통신 시스템에서 데이터 서비스를 제공하기 위한 장치 및 방법으로, 보다 상세하게 3GPP 5GS(5G System)에서 고-신뢰 및 저 지연 통신(Ultra-Reliable and Low Latency Communications, URLLC)을 제공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

5G 이동통신 기술은 빠른 전송 속도와 새로운 서비스가 가능하도록 넓은 주파수 대역을 정의하고 있으며, 3.5 기가헤르츠(3.5GHz) 등 6GHz 이하 주파수(‘Sub 6GHz’) 대역은 물론 28GHz와 39GHz 등 밀리미터파(㎜Wave)로 불리는 초고주파 대역(‘Above 6GHz’)에서도 구현이 가능하다. 또한, 5G 통신 이후(Beyond 5G)의 시스템이라 불리어지는 6G 이동통신 기술의 경우, 5G 이동통신 기술 대비 50배 빨라진 전송 속도와 10분의 1로 줄어든 초저(Ultra Low) 지연시간을 달성하기 위해 테라헤르츠(Terahertz) 대역(예를 들어, 95GHz에서 3 테라헤르츠(3THz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다.

5G 이동통신 기술의 초기에는, 초광대역 서비스(enhanced Mobile BroadBand, eMBB), 고신뢰/초저지연 통신(Ultra-Reliable Low-Latency Communications, URLLC), 대규모 기계식 통신 (massive Machine-Type Communications, mMTC)에 대한 서비스 지원과 성능 요구사항 만족을 목표로, 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 빔포밍(Beamforming) 및 거대 배열 다중 입출력(Massive MIMO), 초고주파수 자원의 효율적 활용을 위한 다양한 뉴머롤로지 지원(복수 개의 서브캐리어 간격 운용 등)와 슬롯 포맷에 대한 동적 운영, 다중 빔 전송 및 광대역을 지원하기 위한 초기 접속 기술, BWP(Band-Width Part)의 정의 및 운영, 대용량 데이터 전송을 위한 LDPC(Low Density Parity Check) 부호와 제어 정보의 신뢰성 높은 전송을 위한 폴라 코드(Polar Code)와 같은 새로운 채널 코딩 방법, L2 선-처리(L2 pre-processing), 특정 서비스에 특화된 전용 네트워크를 제공하는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 등에 대한 표준화가 진행되었다.

현재, 5G 이동통신 기술이 지원하고자 했던 서비스들을 고려하여 초기의 5G 이동통신 기술 개선(improvement) 및 성능 향상(enhancement)을 위한 논의가 진행 중에 있으며, 차량이 전송하는 자신의 위치 및 상태 정보에 기반하여 자율주행 차량의 주행 판단을 돕고 사용자의 편의를 증대하기 위한 V2X(Vehicle-to-Everything), 비면허 대역에서 각종 규제 상 요구사항들에 부합하는 시스템 동작을 목적으로 하는 NR-U(New Radio Unlicensed), NR 단말 저전력 소모 기술(UE Power Saving), 지상 망과의 통신이 불가능한 지역에서 커버리지 확보를 위한 단말-위성 직접 통신인 비 지상 네트워크(Non-Terrestrial Network, NTN), 위치 측위(Positioning) 등의 기술에 대한 물리계층 표준화가 진행 중이다.

뿐만 아니라, 타 산업과의 연계 및 융합을 통한 새로운 서비스 지원을 위한 지능형 공장 (Industrial Internet of Things, IIoT), 무선 백홀 링크와 액세스 링크를 통합 지원하여 네트워크 서비스 지역 확장을 위한 노드를 제공하는 IAB(Integrated Access and Backhaul), 조건부 핸드오버(Conditional Handover) 및 DAPS(Dual Active Protocol Stack) 핸드오버를 포함하는 이동성 향상 기술(Mobility Enhancement), 랜덤액세스 절차를 간소화하는 2 단계 랜덤액세스(2-step RACH for NR) 등의 기술에 대한 무선 인터페이스 아키텍쳐/프로토콜 분야의 표준화 역시 진행 중에 있으며, 네트워크 기능 가상화(Network Functions Virtualization, NFV) 및 소프트웨어 정의 네트워킹(Software-Defined Networking, SDN) 기술의 접목을 위한 5G 베이스라인 아키텍쳐(예를 들어, Service based Architecture, Service based Interface), 단말의 위치에 기반하여 서비스를 제공받는 모바일 엣지 컴퓨팅(Mobile Edge Computing, MEC) 등에 대한 시스템 아키텍쳐/서비스 분야의 표준화도 진행 중이다.

이와 같은 5G 이동통신 시스템이 상용화되면, 폭발적인 증가 추세에 있는 커넥티드 기기들이 통신 네트워크에 연결될 것이며, 이에 따라 5G 이동통신 시스템의 기능 및 성능 강화와 커넥티드 기기들의 통합 운용이 필요할 것으로 예상된다. 이를 위해, 증강현실(Augmented Reality, AR), 가상현실(Virtual Reality, VR), 혼합 현실(Mixed Reality, MR) 등을 효율적으로 지원하기 위한 확장 현실(eXtended Reality, XR), 인공지능(Artificial Intelligence, AI) 및 머신러닝(Machine Learning, ML)을 활용한 5G 성능 개선 및 복잡도 감소, AI 서비스 지원, 메타버스 서비스 지원, 드론 통신 등에 대한 새로운 연구가 진행될 예정이다.

또한, 이러한 5G 이동통신 시스템의 발전은 6G 이동통신 기술의 테라헤르츠 대역에서의 커버리지 보장을 위한 신규 파형(Waveform), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(Array Antenna), 대규모 안테나(Large Scale Antenna)와 같은 다중 안테나 전송 기술, 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) 기술 뿐만 아니라, 6G 이동통신 기술의 주파수 효율 향상 및 시스템 네트워크 개선을 위한 전이중화(Full Duplex) 기술, 위성(Satellite), 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 자원을 활용하여 실현하는 차세대 분산 컴퓨팅 기술 등의 개발에 기반이 될 수 있을 것이다.

본 개시에서는 3GPP 시스템(5GS)에서 고 신뢰 및 저 지연 통신 (Ultra-Reliable and Low Latency Communications, URLLC) 서비스를 제공하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 개시에서는 URLLC 서비스 중 Reliability를 높이기 위해서 Redundant Transmission 기능을 제공하기 위한 방법을 제공한다.

또한, 본 개시에서는 5GS가 Low-Latency를 제공할 때, 이를 보장하기 위한 Transport Network 설정 및 연동 방법과 이를 제어하기 위한 장치를 제공한다.

또한 본 개시에서는 이동통신 시스템에서 Downlink Stream Scheduling하는 방법 및 그 제어 장치를 제공한다.

본 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 이동통신 시스템의 고 신뢰 및 저 지연 통신 기능(Ultra-Reliable and Low Latency Communication function, URLLCF)에서 고 신뢰 및 저 지연 통신(URLLC) 서비스를 제공하기 위한 방법으로, 어플리케이션 기능(application function, AF) 장치로부터 종단간(end to end) 지연 요청(latency request) 메시지를 수신하고, 상기 지연 요청 메시지는 특정 사용자 장비(user equipment, UE)의 일반 공개 구독 식별자(Generic Public Subscription Identifier, GPSI) 정보, 데이터 네트워크 이름(data network name, DNN), 단일-네트워크 슬라이스 선택 지원 정보(Single-Network Slice Selection Assistance information, S-NSSAI) 중 적어도 하나와 지연 요구 사항을 포함하고; 통합된 데이터 관리(unified data management, UDM) / 사용자 데이터 저장소(user data repository, UDR) 장치와 URLLC 서비스 조건의 가입 절차를 수행하는 단계; 상기 UE의 위치 정보를 획득하여 상기 URLLC 서비스에서 요구된 범위에 부합하는지를 식별하는 단계; 상기 UE로 상기 URLLC 서비스를 위한 지연을 만족하는 정책 및 연결(association)을 설정하는 단계; 및 상기 설정에 기반하여 상기 AF로 URLLC 서비스 통지를 제공하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 개시에 따르면 5GS가 URLLC Service를 제공 시, 어느 단말의 어느 세션에 Redundancy Transmission을 제공할지 설정할 수 있다. 또, 5GS가 Transport Network 설정과 연동하여 Low-Latency를 제공할 수 있다. 그리고, 5GS가 Low-Latency를 제공할 때, RAN (Radio Access Network)의 피드백에 따라 Application의 Downlink Stream Scheduling을 조절할 수 있다.

도 1은 본 개시에 따라 5GS가 URLLC 서비스를 제공할 때, AF(Application Function)가 URLLC 서비스에 대하여 5GS에 패킷 에러율(Packet Error Rate, PER)을 명시적으로 제공하는 경우를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시에 따라 5GS가 종단간(E2E) 저지연(Low Latency)을 제공하기 위한 백홀(Backhaul)의 트랜스포트 네트워크(transport network)의 시간 민감 네트워킹(Time Sensitive Networking, TSN)과 연동의 경우를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 개시에 따라 종단간(E2E) 저지연(Low Latency) 서비스를 제공하기 위해 RAN 버퍼링(buffering)을 고려한 Application의 Downlink Stream Scheduling 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 PDU 세션 설정(Session Setup) 시, PER을 반영한 백홀(Backhaul)을 선택하는 경우의 신호 흐름을 예시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 PDU 세션 설정(Session Setup) 시, 지연(Latency) 요구를 반영한 백홀(Backhaul)을 선택하는 경우의 신호 흐름을 예시한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 Latency 요구를 만족하기 위하여 QoS Monitoring 결과를 AF에 피드백하여 Downlink Scheduling에 활용하는 경우의 NF들 간 신호 흐름을 예시한 도면이다.
도 7은 본 개시가 적용되는 NF의 기능적 블록 구성도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 개시를 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 네트워크 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.

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

스마트 그리드(Smart Grid) 등의 어플리케이션(Application) 용도로 활용할 경우, 단말 간 정확한 시간 동기(Time Synchronization)가 필요하다. 이 경우 단말간의 시간 동기(Time Synchronization)를 5GS(5G system)가 제공해 줄 수 있다.

도 1은 본 개시에 따라 5GS가 URLLC 서비스를 제공할 때, AF(Application Function)가 URLLC 서비스에 대하여 5GS에 패킷 에러율(Packet Error Rate, PER)을 명시적으로 제공하는 경우를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 사용자 장치(user equipment, UE)(111), 액세스 네트워크(radio access network, RAN)(112), 액세스 및 이동성 관리 기능(access and mobility management function, AMF) 장치(113), 통합된 데이터 관리(unified data management, UDM) / 사용자 데이터 저장소(user data repository, UDR) 장치(114), 사용자 평면 기능(user plane function, UPF) 장치들(115, 116), 세션 관리 기능(session management function, SMF) 장치(117), 정책 제어 기능(policy control function, PCF) 장치(118), 고신뢰 및 저지연 통신 기능(ultra-reliable and low latency communications function, URLLCF) / 네트워크 노출 기능(Network Exposure Function, NEF) 장치(119), 전송 관리 기능(Transport Management Function, TMF) 장치(120), 어플리케이션 기능(application function, AF) 장치(140) 및 데이터 네트워크(data network, DN)(130)를 예시한다.

도 1에 예시된 각 NF 장치들은 각각 하나의 서버 내에 구현될 수도 있고, 둘 이상의 서버에서 하나의 NF 장치의 기능이 구현될 수도 있고, 하나의 서버에 둘 이상의 NF 장치들이 구현될 수도 있다. 이하의 설명에서는 각각의 NF 장치들에 대하여 설명의 편의를 위해 AMF(113) UPF1(115), UPF2(116), SMF(117) 등과 같이 “장치”라를 표현을 생략하고 설명하기로 한다. 하지만, 모든 AF들은 위에서 설명한 바와 같이 적어도 하나의 서버 내에서 구동될 수 있음에 유의해야 한다.

또한 NF 장치들은 동일한 기능을 수행하는 복수의 NF 장치들을 포함할 수 있다. 도 1에서는 이러한 예로 서로 다른 UPF들(115, 116)을 예시하였다. 도 1에서는 서로 다른 2개의 UPF들(115, 116)을 예시하였으나, 셋 이상의 UPF들이 동일한 네트워크 상에 존재할 수 있다. 이는 SMF(117), AMF(113), PCF(117) 등의 장치들 또한 동일하게 둘 이상이 존재할 수 있다. 도 1에서는 도면의 복잡성을 줄이기 위해 대표되는 NF들만을 간략히 예시하였음에 유의해야 한다.

또한 동일한 기능을 수행하는 둘 이상의 NF 장치들은 동일한 하나의 서버에 구현될 수도 있고, 서로 다른 서버에 구현될 수도 있다. NF 장치들이 동일한 하나의 서버에 구현되는 경우는 예컨대, 동일 지역에 서로 다른 UE 또는 하나의 UE에 대하여 서로 다른 PDU 세션에 대응하는 서비스를 제공하는 경우가 될 수 있다. 또한 NF 장치들이 서로 다른 서버에 구현되는 경우는 서로 다른 지역에 위치하는 경우가 될 수 있다. 이처럼 NF들에 대한 각 구성은 지역적 및/또는 제공하는 서비스 및/또는 관리하는 베어러 등의 다양한 요소에 기반하여 복수 개로 설치될 수 있다.

또한 하나의 NF 및/또는 둘 이상의 NF들이 하나의 네트워크 슬라이스로 구현될 수 있다. 네트워크 슬라이스는 하나의 NF 및/또는 둘 이상의 NF들이 하나의 가상 네트워크처럼 동작함으로써 특정한 사용자 및/또는 사용자 그룹에게 동일한 서비스를 제공할 수 있는 형태가 될 수 있다.

도 1에 예시한 각 NF들에서 지원하는 기능과 동작을 간략히 살펴보기로 한다.

UE(111)는 사용자 장치로, 예컨대, 단말(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 단말(mobile terminal), 모바일 장치(mobile device or mobile equipment), 모바일 노드(mobile node) 등으로 각 무선 접속 기술에 따라 서로 다르게 불릴 수 있다. UE(111)의 대표적인 장치로, 스마트 폰, 핸드폰, 이동 단말, 스마트 워치, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 무선 접속 기능을 탑재한 차량(vehicle) 등 다양한 형태가 될 수 있다. 그 외에, IoT 장치 및/또는 IoT 기능을 탑재한 다양한 장치들이 될 수 있다. UE(111)는 또한 이하에서 설명하는 본 개시에 따른 서비스를 제공받을 수 있는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다.

NG-RAN(112)은 이동통신 네트워크에서 UE(111)와 무선 접속 기술을 통해 데이터/신호/메시지의 송신 및 수신을 담당하는 기지국이 될 수 있다. 예컨대, DN(130)으로부터 UPF(115 and/or 116)을 통해 UE(111)로 제공되는 데이터를 이동통신 접속(access) 기술을 이용하여 UE(111)로 제공할 수 있으며, UE(111)로부터 이동통신 접속 기술을 이용하여 전송된 데이터를 UPF(115 and/or 116)를 통해 DN(130)으로 전송할 수 있다.

AMF(113)는 UE 단위의 접속 및 이동성 관리를 위한 기능을 제공하며, 하나의 UE 당 기본적으로 하나의 AMF에 연결될 수 있다.

UDM/UDR(114)은 사용자의 가입 데이터, 정책 데이터 등을 저장할 수 있다.

UPF들(115, 116)는 DN(130)으로부터 수신한 하향링크 PDU를 RAN(112)을 경유하여 UE(111)에게 하향링크로 전달할 수 있으며, RAN(112)을 경유하여 UE(111)로부터 수신한 상향링크 PDU를 DN(130)으로 전달할 수 있다. 즉, UPF들(115, 116)은 사용자 평면의 데이터 송신 및 수신의 경로를 제공하며, 이에 대한 제어를 수행할 수 있다.

SMF(117)는 UE(111)에 대한 세션 관리 기능을 제공하며, UE(111)가 다수 개의 세션을 가지는 경우 각 세션 별로 서로 다른 SMF에 의해 관리될 수 있다.

PCF(118)는 어플리케이션 서버(application server, AS) 또는 특정한 어플리케이션 기능(application function, AF)로부터 패킷 흐름에 대한 정보를 수신하여, UE(111)에 대한 이동성 관리, 세션 관리 등의 정책을 결정하는 기능을 제공할 수 있다. 구체적으로, PCF(118)는 네트워크 동작을 통제하기 위한 단일화된 정책 프레임워크 지원, 제어평면 기능(들)(예를 들어, AMF(113), SMF(117) 등)이 정책 규칙을 시행할 수 있도록 정책 규칙 제공, 사용자 데이터 저장소(user data repository, UDR)(114) 내 정책 결정을 위해 관련된 가입 정보에 액세스하기 위한 프론트 엔드(front end) 구현 등의 기능을 지원할 수 있다.

URLLCF/NEF(119)는 서로 다른 2가지 NF를 통칭하여 하나의 NF로 표현한 형태가 될 수 있다. 예컨대, URLLCF는 고신뢰 및 저지연 통신 서비스의 제공을 위한 NF로 고신뢰 통신 서비스 및/또는 저지연 통신 서비스를 위한 제어를 수행할 수 있다. 또한 NEF는 5G 네트워크에서 UE(111)를 관리하는 정보에 접근이 가능하며, 해당 UE(111)의 이동성 관리(Mobility Management) 이벤트에 대한 구독, 해당 UE(111)의 세션 관리(Session Management) 이벤트에 대한 구독, 세션 관련 정보에 대한 요청, 해당 UE(111)의 과금 정보 설정, 해당 UE(111)에 대한 PDU 세션 정책(session Policy) 변경 요청, 해당 UE(111)에 대한 작은 데이터를 전송할 수 있는 네트워크 엔티티가 될 수 있다.

TMF(120)는 UPF(115, 116)가 단일 전송(Single Transmission)이나 리던던트 전송(Redundant Transmission) 지원 여부의 식별할 수 있고, 단일 전송, 리던던트 전송에 관한 정보를 관리할 수 있으며, 필요 시에 URLLCF(URLLC Function)와 연동할 수 있다.

DN(130)은 예를 들어, 운영자 서비스, 인터넷 접속 또는 서드파티(3rd party) 서비스 등을 의미한다. DN(130)은 UPF(115, 116)로 하향링크 프로토콜 데이터 유닛(protocol data unit, PDU)을 전송하거나, UE(111)로부터 전송된 PDU를 UPF(115, 116)를 통해 수신할 수 있다.

AF(140)는 서비스 제공 예를 들어, 트래픽 라우팅 상에서 어플리케이션 영향, NEF에 대한 접근, 정책 제어를 위한 정책 프레임워크와의 상호동작 등의 기능을 지원을 위해 3GPP 코어 네트워크와 상호 동작할 수 있다.

한편, 도 1에서는 UE(111)과 NG-RAN(112) 간에 서로 다른 2개의 경로들(11, 12)을 예시하고 있다. 이는 UE(111)가 NG-RAN(112)과 서로 다른 2개의 경로들(11, 12) 중 적어도 하나 또는 둘 모두를 이용하여 통신할 수 있음을 의미할 수 있다. UE(111)과 NG-RAN(112) 간에 서로 다른 2개의 경로들(11, 12)은 서로 다른 무선 베어러가 될 수 있다. 또한 서로 다른 2개의 경로들(11, 12)은 UE(111)가 서로 다른 셀 및/또는 기지국에 연결된 경우가 될 수도 있고, 동일한 셀 및/또는 기지국에서 서로 다른 무선 베어러일 수도 있다. 또한 이하의 설명에서 UE(111)가 NG-RAN(112) 간의 경로들(11, 12)는 redundant transmission 경로를 포함할 수 있다.

또한 NG-RNA(112)과 UPF1(115) 간에는 하나의 경로(21)만을 예시하고 있다. 하지만 NG-RNA(112)과 UPF2(116) 간에는 서로 다른 2개의 경로들(22, 23)을 예시하고 있다. NG-RNA(112)과 UPF2(116) 간에는 서로 다른 2개의 경로들(22, 23)은 동일한 특징을 갖거나 서로 다른 특징을 갖는 베어러가 될 수 있다. 여기서도 NG-RNA(112)과 UPF2(116) 간의 경로들(22, 23)는 redundant transmission 경로를 포함할 수 있다.

도 1에서 TMF(120)는 NG-RNA(112)과 UPF1(115) 간에는 경로(21)에 대한 정보를 수집할 수 있고(121), NG-RNA(112)과 UPF2(116) 간에는 서로 다른 경로들(22, 23)에 대한 정보를 수집할 수도 있다(122, 123). 또한 TMF(120)는 이처럼 수집된 정보를 SMF(117)로 제공할 수 있다(124).

이상에서 설명한 도 1의 구성을 참조하여 본 개시에 따른 동작을 예를 들어 살펴보기로 한다. 본 개시에서는 URLLC 서비스가 고 신뢰도 및/또는 고속의 서비스를 제공하기 위한 방식이다. 따라서 본 개시에 따른 AF(140)가 제공하는 서비스에 대하여 고 신뢰도의 요건 중 하나인 패킷 에러율(Packet Error Rate, PER)을 이용하여 제공되는 서비스 데이터의 전송이 요구될 수 있다.

만일 AF(140)가 10e-6의 PER을 5GS에 요구할 경우, 5GS는 NG-RAN 구간에서 Redundant Transmission(예를 들어 참조부호 11, 12의 경로들)을 제공하기만 하면, NG-RAN(112)과 UPF(115 or 116) 간의 백홀(Backhaul)에 Single Transmission을 이용해서 이를 달성할 수 있다. 10e-6의 PER은 5GS에서 용이하게 달성할 수 있는 PER이 될 수 있다. 다만, 10e-6의 PER을 만족하기 위해서는 NG-RAN 구간 즉, NG-RAN(112)과 UE(111) 간에 단일 전송 경로만 존재하는 경우보다는 Redundant Transmission을 위한 경로들(11, 12)이 존재하는 경우 용이하게 달성할 수 있다.

반면에, AF(140)가 제공하는 서비스에 대하여 10e-8의 PER을 요구할 수도 있다. AF(140)가 요구하는 10e-8의 PER은 NG-RAN 구간 즉, NG-RAN(112)과 UE(111) 간의 Redundant Transmission을 위한 경로들(11, 12)만으로는 달성하기 어려운 요구 조건이 될 수 있다. 이처럼 NG-RAN 구간의 Redundant Transmission만으로 달성하기 어려운 경우, NG-RAN과 UPF 간의 Backhaul에 Redundant Transmission(예를 들어 참조부호 22 및 23의 경로들)을 이용해야만 이를 달성할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 AF(140)가 요구하는 PER을 만족시키기 위해 NG-RAN 구간에 Single Transmission으로도 충분한지 또는 NG-RAN 구간에 Redundant Transmission을 이용해야 하는지 또는 NG-RAN과 UPF 간의 Backhaul에 Redundant Transmission이 필요한지를 결정해야 한다. 본 개시에서는 TMF(120)가 이러한 결정을 수행하도록 구성할 수 있다. TMF(120)가 필요한 각 NF들로부터 이러한 정보의 수집을 수행하는 것을 표시하기 위해 Single Transmission의 경로 및 Redundant Transmission의 경로들로 연결된 점선들(121, 122, 123)이 예시되어 있다. 또한 TMF(120)와 SMF(117) 간의 연동이 이루어짐을 설명하기 위한 점선(124)를 예시하였으며, TMF(120)가 URLLCF/NEF(119)와의 연동을 설명하기 위해 참조부호 125의 점선을 예시하였다.

NG-RAN과 UPF 간의 Backhaul에 Redundant Transmission이 필요한 10e-8의 PER이 요구되는 경우 Backhaul의 Transmission 방법을 설정하는 TMF(120)는 Single Transmission을 지원하는 UPF(115)과 Redundant Transmission을 지원하는 UPF(116)에 대한 정보 즉, 각 UPF들(115, 116)에 대하여 Single Transmission/Redundant Transmission의 지원(또는 설정 가능) 여부를 URLLCF로 제공할 수 있다. 이처럼 TMF(120)에서 URLLCF로 특정한 정보를 제공할 수 있다는 의미는 상호간 연동할 수 있다고 표현될 수도 있다.

본 개시에서는 AF(140)가 5GS 외부의 어플리케이션 서버인 경우를 가정하고 있다. 따라서 URLLCF는 NEF와 함께 또는 내부에 포함된 형태를 예시하고 있다. 만일 AF(140)가 5GS 내에 존재하는 신뢰할 수 있는 경우라면 NEF 없이 URLLCF만으로 구현할 수도 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

이하에서 설명되는 본 개시에서는 도 1에 예시된 바와 같이 URLLCF/NEF(119)의 형태로 구현된 경우를 가정하여 설명하기로 한다. URLLCF/NEF(119) 중 NEF는 5GS와 AF(140) 간의 연결을 담당하고, URLLCF는 5GS 내부의 URLLC 관련 기능을 담당할 수 있다. 따라서 URLLCF는 5GS의 URLLC 정보를 알 수 있다. 도 1에서는 비록 URLLCF가 TMF(120)와 별도의 독립된 NF로 예시하였으나, 구현에 따라 URLLCF 내에 TMF 동작을 수행하도록 설정함으로써 하나의 NF로 구현할 수도 있다. 또한 앞서 도 1의 각 구성 요소들의 설명에서와 같이 UPF별 Single Transmission 혹은 Redundant Transmission 지원 정보는 SMF(117)도 액세스(Access)할 수 있다. 즉, SMF(117)는 필요 시마다 TMF(120)로 UPF별 Single Transmission 혹은 Redundant Transmission 지원 정보를 요청하여 제공받거나 및/또는 TMF(120)가 특정한 주기마다 제공하는 UPF별 Single Transmission 혹은 Redundant Transmission 지원 정보를 수신하여 저장할 수 있다.

이상의 내용에 기반하여 URLLCF/NEF(119)는 AF(140)로부터 요구되는 특정한 서비스 데이터를 원하는 지연 시간 내에 전송할 수 있는 적절한 경로를 설정하도록 제어할 수 있다.

도 2는 본 개시에 따라 5GS가 종단간(E2E) 저지연(Low Latency)을 제공하기 위한 백홀(Backhaul)의 트랜스포트 네트워크(transport network)의 시간 민감 네트워킹(Time Sensitive Networking, TSN)과 연동의 경우를 설명하기 위한 예시도이다.

도 2에서 구성 요소들은 도 1의 구성 요소들과 동일한 구성 요소들에 대하여 동일한 참조부호를 사용하였다. 도 1과 대비하여 달라진 구성에 대해서만 먼저 살펴보기로 한다.

도 2에서는 도 1에서와 달리 UE(111)과 NG-RAN(112) 간에 하나의 경로(11) 즉, UE(111)과 NG-RAN(112) 간에 하나의 경로 예를 들어 베어러만을 예시하고 있다. 하지만, 도 2에서도 앞서 설명한 바와 같이 UE(111)가 NG-RAN(112) 간에 서로 다른 2개의 경로들을 사용하는 경우에 대하여 배제하는 것은 아니며, 단지 설명의 편의를 위한 것임에 유의해야 한다. 또한 NG-RNA(112)과 UPF1(115) 간의 하나의 경로(21)와 NG-RNA(112)과 UPF2(116) 간에도 하나의 경로(22)만을 예시하였다. 이 또한 서로 다른 2개의 경로들을 사용하는 경우에 대하여 배제하는 것은 아니며, 단지 설명의 편의를 위한 것임에 유의해야 한다.

본 개시에서는 URLLC 서비스가 고 신뢰도 및/또는 고속의 서비스를 제공하기 위한 방식이다. 따라서 본 개시에 따른 AF(140)가 제공하는 서비스에 대하여 고속의 조건으로 10ms의 지연 또는 2ms의 지연(latency)이 요구되는 경우를 가정할 수 있다.

AF(140)가 UE(111)로 제공하는 서비스에 대하여 10ms의 종단간(end to end, E2E) 지연(Latency)을 요구하는 경우를 고려하면 5GS는 크게 2개의 구간으로 분리하여 고려할 수 있다.

첫째, UE(111)와 NG-RAN(112) 간의 무선 인터페이스가 사용되는 구간이 존재할 수 있다. UE(111)와 NG-RAN(112) 간의 무선 인터페이스가 사용되는 구간에서는 기본적으로 무선 전송이 필요하기 때문에 자원의 할당 및 무선 신호의 전송 지연 등을 고려할 때 전송에 필요한 최소 시간이 보장되어야 한다. 5GS의 표준에 따르면 UE(111)와 NG-RAN(112) 간의 실제 전송에서 지연은 0.5ms의 시간이 필요할 수 있다. 따라서 이러한 시간을 고려하여 NG-RAN 구간의 전송 시간이 설정되어야 한다.

둘째, 5GS 내의 전송 지연 시간이 존재할 수 있다. 가령 NG-RAN(112)과 UPF(115 or 116) 간의 전송 지연 시간을 포함할 수 있다. 따라서 이러한 전송 시간 지연을 고려해야만 한다.

그러면 위의 2가지 사항을 고려하기 위한 TMF(120)의 동작에 대해 살펴보기로 한다.

먼저 AF(140)가 10ms의 전송 지연 이내에서 서비스하는 데이터가 제공되어야 하는 경우를 가정한다. 이때 TMF(120)는 간단하게 NG-RAN(112)과 UE(111) 간의 경로(11)에서 5ms를 보장하고, 백홀(Backhaul)에서 5ms를 보장하여 5GS는 이를 지원할 수 있다. 본 개시에서는 NG-RAN(112)과 UE(111) 간의 경로(11)에서의 지연과 백홀에서의 지연을 동일하게 설정하였으나, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이며, 필요에 따라 시간이 서로 다르게 설정될 수도 있음에 유의해야 한다. 다만, NG-RAN(112)과 UE(111) 간에 전송에서는 전송에 소요되는 최소 지연 시간이 요구될 수 있으며, NG-RAN(112)과 UE(111) 간에서 요구되는 최소 지연 시간보다 큰 값으로 지연이 설정되어야만 한다.

다음으로, AF(140)가 UE(111)로 제공하는 서비스에 대하여 2ms의 E2E Latency를 요구하면, NG-RAN(112)과 UE(111) 간의 경로(11)에서 1ms를 보장하고 Backhaul에서 1ms를 보장하여 5GS는 이를 지원할 수 있다. 여기서도 설명의 편의를 위해 NG-RAN(112)과 UE(111) 간의 경로(11)에서의 지연과 백홀에서의 지연을 동일하게 설정하여 설명하기로 한다. 또한 TMF(120)는 2ms의 E2E 지연이 요구되어 NG-RAN 구간에서 1ms의 지연으로 설정하더라도 앞서 살핀 바와 같이 NG-RAN 구간에서 필요로 하는 최소 지연 시간인 0.5ms보다 긴 시간이기 때문에 특별한 제약이 필요하지 않다.

이를 위해서 Backhaul의 전송(transmission) 방법을 설정하는 TMF(120)는 UPF가 5ms 지연을 지원하도록 트랜스포트 네트워크(Transport Network)를 설정하거나, 혹은 이 UPF가 1ms 지연을 지원하도록 Transport Network이 설정할 수 있다.

도 2의 각 UPF들(115, 116)에서 서로 다른 지연을 제공하는 경우를 가정해 볼 수 있다. 예컨대, NG-RAN(112)과 UPF1(115) 간에 5ms의 지연만을 제공할 수 있고, NG-RAN(112)과 UPF2(116) 간에 5ms의 지연은 물론 1ms의 지연을 제공할 수 있는 경우를 가정할 수 있다. 이를 조금 더 확장하면, 복수 UFP가 있는 경우, 어떤 UFP는 5ms 지연을 지원하도록 Transport Network이 설정된 Backhaul을 갖고 있고, 다른 UPF는 1ms 지연을 지원하도록 Transport Network이 설정된 Backhaul을 갖고 있을 수 있다. 따라서 TMF(120)는 각 백홀 별로 어느 정도의 지연까지 지원할 수 있는지에 대한 정보를 미리 획득할 수 있다. 참조부호 221과 참조부호 222는 TMF(120)는 각 백홀 별로 어느 정도의 지연까지 지원할 수 있는지에 대한 정보를 미리 획득하는 것을 예시한 것이다.

또한 TMF(120)는 SMF(117) 및 URLLCF/NEF(119)와 연동할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 TMF(120)는 SMF(117) 및 URLLCF/NEF(119)와 연동할 수 있다는 것은 TMF(120)에서 URLLCF로 특정한 정보를 제공하거나 제공받을 수 있다는 것을 의미한다.

다시 도 2에 따른 동작을 살펴보면, AF(140)는 URLLCF/NEF(119)의 NEF를 통해 URLLCF에게 AF(140)가 요구하는 지연 요구 사항을 제공할 수 있다. 그러면, URLLCF는 이를 TMF(120)로 제공할 수 있다. 이에 따라 TMF(120)는 NG-RAN(112)과 UPF1(115) 간의 경로(21)와 NG-RAN(112)과 UPF2(116) 간의 경로(22)에 대한 지연 정보를 미리 또는 적정한 시점에 획득하고, 이에 대한 정보를 URLLCF 및 SMF(117)로 제공할 수 있다.

한편 앞선 도 1에서 설명한 바와 같이 URLLCF가 TMF의 기능을 수행하도록 구성할 수도 있다. 즉, TMF(120)은 URLLCF의 내에 특정한 기능으로 구현될 수도 있고, 도 2에 예시한 바와 같이 각각을 별도의 NF로 구현할 수도 있다.

도 3은 본 개시에 따라 종단간(E2E) 저지연(Low Latency) 서비스를 제공하기 위해 RAN 버퍼링(buffering)을 고려한 Application의 Downlink Stream Scheduling 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

먼저 도 3에서는 앞서 설명한 도 1 및 도 2에서 설명되지 않은 새로운 NF인 버퍼 관리 기능(buffer management function, BMF) 장치(150)가 예시되어 있다. 그러면 먼저 BMF(150)에 대하여 살펴보기로 한다.

BMF(150)는 NG-RAN(112)의 버퍼 상태를 관리할 수 있다. 예컨대, BMF(150)는 AF(140)로부터 제공되는 서비스 데이터를 UE(111)로 전송할 시 NG-RAN(112)에서 버퍼링되는 시간을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 도 3에 예시한 BMF(150)과 NG-RAN(112) 간을 연결하는 점선인 참조부호 302는 이러한 버퍼링 시간 관리를 위한 제어 정보가 전송되는 경로를 예시한 것이다. 실제로 이러한 제어 정보는 BMF(150)에서 도 3에 예시한 바와 같이 직접 전송될 수도 있고, 특정한 다른 NF들을 통해 제공될 수도 있다.

그리고 도 1 및 도 2와 대비하여 도 3에서는 하나의 UPF1(115)만을 예시하고 있다. 하지만, 본 개시를 적용함에 있어 복수의 UPF들이 필요한 경우 복수의 UPF들을 포함할 수 있다. 즉, 본 개시에서 하나의 UPF만으로 한정되는 것은 아님에 유의해야 한다. 또한 도 1과 대비하면, NG-RAN 구간에도 하나의 경로만을 예시하고 있으며, NG-RAN(112)와 UPF1(115) 간에도 하나의 경로만을 예시하고 있다. 하지만, 본 개시에서는 앞서 설명한 도 1에서와 같이 NG-RAN 구간이 Redundant Transmission을 지원하는 경우를 배제하지 않는다. 또한 본 개시에서는 NG-RAN(112)와 UPF1(115) 간에도 Redundant Transmission을 지원하는 경우를 배제하지 않는다. 도 3은 본 개시의 설명의 편의를 위해 예시한 것임에 유의해야 한다.

도 3을 참조하면, AF(140)가 E2E 서비스를 제공함에 있어 지연의 요구 사항으로 10ms 이내의 지연이 요구되는 경우를 가정할 수 있다. 이처럼 E2E 서비스를 위해 10ms가 요구되는 경우 NG-RAN(112)에서 5ms의 지연(Latency)을 보장해야 하는 경우를 가정할 수 있다. 이때, NG-RAN(112)에서 UE(111)로의 실제 전송 시간(Transmission Time)이 0.5ms가 될 수 있다. 이런 경우 NG-RAN(112)의 버퍼링(Buffering)은 4.5ms 이하로 보장해야 한다.

다른 예로, AF(140)가 E2E 서비스를 제공함에 있어 지연의 요구 사항으로 2ms의 지연 이내가 요구되는 경우를 가정할 수 있다. 이처럼 E2E 서비스를 위해 NG-RAN(112)에서 1ms의 Latency를 보장해야 하는 경우, NG-RAN(112)에서 UE(111)로의 실제 Transmission Time이 0.5ms이므로 NG-RAN(111)의 Buffering을 0.5ms 이하로 보장해야 할 수 있다.

이를 위해서 NG-RAN(112)의 Buffering을 관리하는 BMF(150)는 E2E 서비스를 위해 10ms가 요구되는 경우 NG-RAN(112)에서 4.5ms 이내의 Buffering을 지원하도록 알림 버퍼링 레벨(Notification Buffering Level)을 2.25ms으로 설정할 수 있다. 여기서 알림 버퍼링 레벨과 NG-RAN(112)에서 Buffering에 설정되는 시간이 다른 것은 알림이 효과를 발휘하여 스케줄링에 반영되는 시간이 필요하기 때문이다.

다른 예로, E2E 서비스를 제공함에 있어 지연의 요구 사항으로 2ms의 지연 이내가 요구되는 경우 BMF(150)는 NG-RAN(112)에서 0.5ms Buffering을 지원하도록 Notification Buffering Level을 0.25ms으로 설정할 수 있다.

만일 하나의 UE(111)가 접속할 수 있는 또는 접속하고 있는 NG-RAN이 복수인 경우, 어떤 NG-RAN은 2.25ms Notification Buffering Level을 지원할 수 있지만 0.25ms Notification Buffering Level은 지원하지 못할 수 있다. 또한 다른 NG-RAN은 2.25ms Notification Buffering Level 뿐만 아니라 0.25ms Notification Buffering Level도 지원할 수 있는 경우가 있다. 여기서 하나의 UE(111)가 접속하고 있는 NG-RAN이 복수인 경우는 이중 접속(dual connectivity, DC) 모드와 같이 둘 이상의 기지국에 접속할 수 있는 모든 상태가 될 수 있다.

BMF(150)는 각 NG-RAN들에서 제공 가능한 Notification Buffering Level에 대한 정보를 미리 획득하여 저장하거나 또는 필요한 시점에 획득할 수 있다. BMF(150)는 SMF(117) 및 URLLCF와 연동할 수 있다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 NEF는 5GS와 AF(140)간의 연결을 담당하고, URLLCF는 5GS 내부의 URLLC 관련 기능을 담당할 수 있으며, 5GS의 URLLC 정보를 알 수 있다. 한편, 도 3에 따른 BMF(150)는 URLLCF 내의 특정한 하나의 기능으로 구현될 수도 있다. 이러한 경우 BMF(150)는 URLLCF 내에 포함된 형태로 구현할 수 있다. 본 개시에서는 BMF(150)가 별도의 NF로 구현된 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 참고로, 도1에서 설명한 대로 SMF(117)는 UPF별 Single Transmission 혹은 Redundant Transmission 지원 정보도 Access 할 수 있다.

이러한 정보에 기반하여 URLLCF/NEF(119)는 BMF(150)로부터 획득된 정보에 기반하여 AF(140)가 요구하는 지연 시간 내에 서비스되는 데이터의 전송이 이루어지도록 제어할 수 있다.

또한 알림 버퍼링 레벨에 도달한 경우 NG-RAN(112)이 BMF(150)에 알리고 BMF(150)에 의해서 AF(140)에 이 정보(알림 버퍼링 레벨에 도달했음을 알리는 정보)가 전달될 수도 있지만, 참조부호 311과 같이 NG-RAN(112)이 AMF(113)를 거쳐 SMF(117)에 이 정보를 통보하고, SMF(117)가 PCF(118) 및 URLLCF/NEF(119)를 거쳐 AF(140)에 통보할 수도 있다. 어느 경우이든 알림 버퍼링 레벨이 도달한 정보를 받은 AF(140)는 참조부호 321과 같이 DN(130) 내의 User Plane으로 전달되는 트래픽의 양을 조절할 수 있다.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 PDU 세션 설정(Session Setup) 시, PER을 반영한 백홀(Backhaul)을 선택하는 경우의 신호 흐름을 예시한 도면이다.

도 4의 구성 요소들은 앞서 설명한 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같은 네트워크 구성을 이용하여 설명하기로 한다. 또한 도 4에서 gNB는 5G 네트워크의 기지국을 예시한 것으로 앞선 도 1 내지 도 3에서는 NG-RAN(112)와 동일하게 이해될 수 있다. 따라서 이하의 설명에서 gNB는 NG-RAN과 동일한 참조부호를 사용하며, 혼용되어 사용되더라도 동일하게 이해되어야 한다.

400단계에서 UE(111)가 5GS에 등록(Registration)하는 과정을 통해 신뢰도(reliability) 요구사항을 5G 코어(5G core, 5GC)에 전달할 수 있다. 400단계의 UE 등록(UE Registration) 절차는 5G 표준 규약에서 정의되어 있으므로, 여기에서 구체적인 세부 사항은 생략하기로 한다. 또한 본 개시에서 5GC는 5GS와 동일하게 이해될 수 있다. 이하의 설명에서 5GC와 5GS가 혼용되어 사용되더라도 모두 동일하게 이해되어야 한다. 5GC는 해당 UE(111)가 Reliability 서비스를 받을 수 있는지 등의 가입(Subscription) 정보를 확인할 수 있다. 5GC는 해당 UE(111)에 대한 Subscription 확인된 경우 확인된 내용을 UDR/UDM(114) 등의 NF에 추가로 저장할 수도 있다.

401단계에서 AF(140)가 5GS로 특정 UE(111)로 제공할 서비스에 대한 PER을 요청할 수 있다. 이러한 요청은 PER request 메시지를 이용하여 전송할 수 있다. AF(140)가 PER을 요청하는 것은 해당 UE(111)에 Reliability Service를 제공하는 경우가 될 수 있다. AF(140)는 Reliability Service를 위해 전송되는 데이터(data or traffic)의 전송 조건을 지정할 수 있다. 또한 AF(140)는 Reliability Service를 제공받기 위한 UE(111)를 특정하기 위해 UE(111)의 일반 공개 구독 식별자(Generic Public Subscription Identifier, GPSI) 등과 같은 UE의 ID나 UE(111)가 속한 Group ID 등의 정보를 제공할 수 있다. 이러한 이러한 UE ID 및/또는 UE가 속한 group ID는 UE(111)가 AF(140)에 Registration할 때의 획득한 정보를 URLLCF/NEF(119)로 제공할 수 있다. 이때, GPSI는 도 4에서는 예시하지 않았으나, UE(111)가 AF(140)에 등록 절차를 수행하는 경우에 수신된 정보가 될 수 있다. 그리고 AF(140)는 접속할 데이터 네트워크 이름(data network name, DNN)과 단일-네트워크 슬라이스 선택 지원 정보(Single-Network Slice Selection Assistance information, S-NSSAI) 등과 같은 프로토콜 데이터 유닛(protocol data unit, PDU) 세션(Session)을 설정할 때 필요한 정보를 URLLCF/NEF(119)로 제공할 수 있다. 또 AF(140)는 커버리지(Coverage) 조건을 URLLCF/NEF(119)로 제공할 수 있다. Coverage 조건은 지리적(Geographical) 정보로 제공될 수 있다. 예를 들어 특정한 지점의 중심 좌표와 이를 기준으로 한 반경 정보를 포함하는 범위로 한정할 수 있다. 이러한 PER 및 커버리지 조건의 정보는 사전에 별도의 관리자 입력 등으로 5GC 사업자 네트워크에 설정되어 있을 수도 있다. 이 경우 AF(140)로부터 조건을 요청 받는 401단계는 생략될 수 있다.

401단계에서 AF(140)로부터 Geographic location 정보를 획득한 경우 NEF는 지리적 위치(Geographic location) 정보를 좌표와 반경으로 변경할 수 있다. 다른 예로, AF(140)로부터 Geographic location 정보를 획득한 경우 위치 정보는 Cell ID 등을 기준으로 표현될 수도 있다. 또한 URLLCF/NEF(119)는 AF(140)로부터 GPSI로 제공받은 UE ID를 가입자 영구 식별자(Subscription Permanent Identifier, SUPI) 등과 같이 5GS 내부에서만 사용하는 ID로 변경할 수도 있다.

만일 AF(140)가 조건을 요청하는 401단계가 UE(111)가 등록되는 단계인 400단계 이전에 시행될 경우, 401단계에서 대상이 되는 UE(111)의 GPSI와 같은 UE ID 또는 UE(111)가 속한 Group ID는 UE(111)가 AF(140)에 Registration할 때의 정보를 제공할 수 있다. 다른 예로 또는 추가적으로, UE(111)가 AF(140)에게 DNN/S-NSSAI 등의 PDU Session을 설정할 때의 정보를 제공할 수도 있다. UE(111)가 AF(140)에게 제공하는 PDU Session을 설정할 때의 정보는 UDR/UDM(114)의 UDR에 저장되어 있을 수 있다. 400단계 수행 과정에서 UE(111)가 AMF(113)를 거쳐 Registration 요청을 보내면, AMF(113)는 UDR/UDM(114) 중 UDM에 저장된 Subscription 정보를 확인하면서, UDR에도 UE(111)의 ID 정보를 전달할 수 있다. 이렇게 UDR/UDM(114) 중 UDR이 해당 조건을 만족하는 UE(111)가 등록되는 것을 알면 URLLCF/NEF(119) 중 URLLCF에 통보하여 402단계부터의 과정이 수행되도록 할 수 있다.

402단계에서 URLLCF/NEF(119)의 NEF는 UDR/UDM(114)에 401단계에서 받은 URLLC Service 조건을 기록(subscription)하고, 추후에 조건이 만족되는 PDU Session이 발생하였을 때 통보되도록 가입할 수 있다. 이때, URLLCF/NEF(119)의 URLLCF는 TMF(120)와 연동하여 PER 요청을 지원할 수 있도록 UPF 및 Transport Network을 설정할 수 있다. 예를 들어 AF(140)가 도 1에서 설명한 예 중 하나인 10e-6의 PER을 5GS에 요구할 경우, 5GS는 NG-RAN(112)과 UPF 간의 Backhaul에 Single Transmission을 이용해서 이를 달성할 수 있도록 설정할 수 있다.

도 1에서 설명한 다른 예로, AF(140)가 10e-8의 PER을 요구할 경우, 5GS의 TMF(120)는 NG-RAN(112)과 UPF 간의 Backhaul에 Redundant Transmission을 지원하는 UPF가 있는지를 확인(식별)할 수 있다. TMF(120)에서 식별한 결과는 URLLCF/NEF(119)의 URLLCF로 제공될 수 있다. 따라서 URLLCF는 현재 NG-RAN(112)과 UPF 간의 Backhaul에 Redundant Transmission을 지원하는 UPF가 없다면 가용한 UPF 중에서 적어도 하나에 Redundant Transmission을 지원하도록 직접 또는 TMF(120)을 통해 설정을 제어할 수 있다. URLLCF/NEF(119)의 URLLCF가 TMF(120)를 통해 Transport Network를 설정하는 경우는 이하에서 설명할 405f단계에서 설명하기로 한다.

403단계에서 UDR/UDM(114)은 URLLCF/NEF(119)로 조건 별로 가입된 AF(140)의 내용을 통보할 수 있다. 403단계의 통보는 notification 메시지를 이용할 수 있다.

403a 단계에서 URLLCF/NEF(119)는 AF(140)에게 5GS가 PER을 요청을 잘 접수했음을 통보할 수 있다. 403a 단계는 앞선 401단계의 요청에 대한 응답 메시지로 PER response 메시지가 될 수 있다.

404단계에서 UE(111)가 PDU Session Setup 요청(request) 메시지를 AMF(113)에게 보내고, AMF(113)는 PDU Session Setup 요청(request) 메시지를 SMF(117)로 전달할 수 있다. 이때, PDU Session Setup 요청 메시지에는 UE ID, DNN/S-NSSAI 등의 정보가 포함될 수 있다.

405단계에서 SMF(117)는 UDR/UDM(114) 중 UDM에 Subscriber 정보 확인을 요청할 수 있다. Subscriber 정보 확인 요청은 subscription information request 메시지를 이용할 수 있다. 이에 따라 UDR/UDM(114)은 관련 서비스가 UDR/UDM(114)에 기록되어있는지 추가로 확인할 수 있다. 이러한 확인은 UDM이 해당 정보가 UDR에 기록되어 있는지 확인(또는 식별)하는 절차가 될 수 있다.

405a단계에서 UDR/UDM(114)은 앞서 설명한 402단계에서 기록된 UE ID, Group ID, DNN, S-NSSAI 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 Service 조건을 만족하면, 해당 내용을 PCF(118)로 통보할 수 있다. 경우에 따라서는 모든 Service 조건이 만족되는 경우에 해당 내용을 PCF(118)로 통보하도록 구성할 수도 있다. 이러한 통보는 Notification 메시지를 이용할 수 있다.

405b단계에서 UDR/UDM(114)은 402단계에서 기록된 UE ID, Group ID, DNN, S-NSSAI 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 Service 조건을 만족하면, 해당 내용을 URLLCF/NEF(119)로 통보할 수 있다. 이러한 통보는 Notification 메시지를 이용할 수 있다.

405c단계에서 SMF(117)는 UDM/UDR(114)으로부터 Subscriber 정보 확인 결과를 수신할 수 있다. 405c단계의 Subscriber 정보 확인 결과는 405단계의 subscription information request 메시지에 대한 응답으로, subscription information response 메시지가 될 수 있다. 이에 기반하여, SMF(117)는 이 PDU Session으로 Reliability Service를 지원할 수 있는지를 확인(식별)할 수 있다.

405d단계에서 URLLCF/NEF(119)는 AMF(113)에 UE(111)의 위치(UE location) 정보를 확인하여, 앞서 설명한 401단계에서 설정된 위치 정보와 일치하는지 재확인할 수 있다.

405e단계에서 SMF(117)는 405a 단계에서 UDR/UDM(114)으로부터 통지 메시지를 수신한 PCF(118)와 Association을 설정할 수 있다. 또한 405e단계에서 PCF(118)는 405b단계에서 UDR/UDM(114)으로부터 통지 메시지를 수신한 URLLCF/NEF(119)와 Association을 설정할 수 있다. 이러한 Association에 기반하여 URLLCF/NEF(119)는 PCF(118)로 UE(111) 정보와 PER 정보를 전달할 수 있다. 또, URLLCF/NEF(119)로부터 UE(111) 정보와 PER 정보를 수신한 PCF(118)는 SMF(117)로 수신된 UE(111) 정보와 PER 정보를 전달할 수 있다.

405f단계에서 SMF(117)는 PER 조건에 맞는 UPF를 선택할 수 있다. 이 정보는 402단계에서 TMF(120)가 설정한 UPF일 수 있다. SMF(117)는 PER 조건에 맞는 UPF의 정보를 TMF(120)와 연동하여 받아 올 수 있다. 다른 방법으로 402단계에서 이미 SMF(117)가 알 수 있도록 설정되어 있을 수도 있다. 이런 경우 TMF(120)는 402단계에서 SMF(117)로 PER 조건에 맞는 UPF 정보를 제공할 수 있다. 이때, SMF(117)가 TMF와 연동하여 Redundant Transmission을 지원하도록 UPF 및 Transport Network Configuration을 진행할 수도 있다.

406단계에서, SMF(117)는 405f단계에서 선택한 UPF에 대해서 N4 세션을 설정할 수 있다. 이 N4 세션을 통해서 SMF(117)는 해당 UPF에 필요한 제어(Control)를 수행할 수 있다.

407단계에서, SMF(117)는 PDU Session Setup 응답(PDU Session setup Response) 메시지를 AMF(113)를 거쳐 UE(111)에게 전달할 수 있다. 이때, 필요한 QoS 설정 과정이 동시에 진행될 수도 있다. 여기서, QoS 설정은 NG-RAN(112) 구간의 설정도 포함할 수 있다.

407a단계에서, SMF(117)는 PCF(118)를 거쳐 URLLCF/NEF(119)로 해당 UE(111)에 해당 PER로 PDU Session이 설정되었음을 통보할 수 있다.

407b단계에서, URLLCF/NEF(119)는 AF(140)로 UE(111)에 해당 PER로 PDU Session이 설정되었음을 통보할 수 있다. URLLCF/NEF(119)가 AF(140)로 PER로 PDU Session이 설정되었음을 통보하는 메시지는 PER notification 메시지가 될 수 있다. 이상에서는 특정한 메시지를 이용하여 설명하였으나, 본 개시에 따른 각 메시지에 따른 정보와 요구 정보들을 포함할 수 있는 경우 다른 이름의 메시지를 이용하더라도 본 개시에 따른 동작이 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 PDU 세션 설정(Session Setup) 시, 지연(Latency) 요구를 반영한 백홀(Backhaul)을 선택하는 경우의 신호 흐름을 예시한 도면이다.

도 5의 구성 요소들 또한 앞서 설명한 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같은 네트워크 구성을 이용하여 설명하기로 한다. 또한 도 5에서도 gNB는 5G 네트워크의 기지국을 예시한 것으로 앞선 도 1 내지 도 3에서는 NG-RAN(112)와 동일하게 이해될 수 있다. 따라서 이하의 설명에서 gNB는 NG-RAN과 동일한 참조부호를 사용하며, 혼용되어 사용되더라도 동일하게 이해되어야 한다.

500단계에서 UE(111)UE(111)가 5GS에 Registration 하는 과정을 통해 Latency 요구사항을 5GC에 전달하고, 5GC는 이 UE(111)이 Latency 서비스를 받을 수 있는지 등의 Subscription 정보를 확인하며, Subscription 확인된 경우 5GC는 해당 내용을 UDR/UDM(114) 중 UDM 등에 추가로 저장할 수도 있다.

501단계에서 AF(140)가 5GS로 특정 UE(111)로 제공할 서비스에 대한 지연(Latency) 보장을 요청할 수 있다. 이러한 요청 메시지는 E2E latency request 메시지를 이용할 수 있다. 또한 501단계의 요청 메시지를 이용하여 특정 UE(111)에 지연 서비스(Latency Service)를 제공하는 것을 요청할 수 있다. 여기서 지연 서비스란, 특정한 지연 시간 내에 전송되어야 하는 경우를 의미할 수 있다. 또한 도 4에서와 동일하게 5GC는 5GS와 동일하게 이해될 수 있다. 이하의 설명에서 5GC와 5GS가 혼용되어 사용되더라도 모두 동일하게 이해되어야 한다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 URLLC 서비스는 고 신뢰도 및/또는 저 지연이 필요한 서비스이기 때문에 전송되는 데이터(data or traffic)가 특정한 지연 시간 이내에 전송되어야 한다. 따라서 AF(140)는 UE(111)로 데이터 전송에 필요한 조건들을 지정할 수 있다. 또한 AF(140)는 저 지연 데이터를 제공받을 수 있는 UE를 특정하기 위해 UE(111)의 GPSI 등과 같은 UE ID나 UE(111)가 속한 Group ID 등의 정보를 URLLCF/NEF(119)로 제공할 수 있다. 이러한 UE ID 및/또는 UE가 속한 group ID는 도 5에 예시하지 않았으나 UE(111)가 AF(140)에 Registration할 때 획득한 정보일 수 있다. 그리고 AF(140)는 UE(111)가 접속할 DNN/S-NSSAI 등과 같은 PDU Session을 설정할 때 필요한 정보를 URLLCF/NEF(119)로 제공할 수 있다. 또 AF(140)는 Coverage 조건을 URLLCF/NEF(119)로 제공할 수 있다. Coverage 조건은 Geographical 정보로 제공할 수 있다. 예를 들어 특정한 지점의 중심 좌표와 이를 기준으로 한 반경을 포함하는 범위로 한정할 수 있다. 이러한 지연 보장 및 커버리지 조건의 정보는 사전에 별도의 관리자 입력 등으로 5GC 사업자 네트워크에 설정되어 있을 수도 있다. 이 경우 AF(140)로부터 요청 받는 501단계는 생략될 수 있다.

501단계에서 AF(140)로부터 Geographic location 정보를 획득한 경우, URLLCF/NEF(119)는 Geographic location 정보를 좌표와 반경으로 변경할 수 있다. 다른 예로 AF(140)로부터 Geographic location 정보를 획득한 경우 위치 정보는 Cell ID 등을 기준으로 표현될 수도 있다. 또한 URLLCF/NEF(119)는 AF(140)로부터 GPSI로 제공받은 UE ID를 SUPI 등과 같이 5GS 내부에서만 사용하는 ID로 변경할 수도 있다.

만일 AF(140)가 조건을 요청하는 501단계가 UE(111)가 등록되는 단계인 500단계 이전에 시행될 경우, 501단계에서 대상이 되는 UE(111)의 GPSI와 같은 UE ID나 UE(111)가 속한 Group ID는 UE(111)가 AF(140)에 Registration할 때의 정보를 제공할 수 있다. 다른 예로 또는 추가적으로 UE(111)가 AF(140)에 DNN/S-NSSAI 등의 PDU Session을 설정할 때의 정보를 제공할 수도 있다. UE(111)가 AF(140)에게 제공하는 PDU Session을 설정할 때의 정보는 UDR/UDM(114)의 UDR에 저장되어 있을 수 있다. 500단계 수행 과정에서 UE(111)가 AMF(113)를 거쳐 Registration 요청을 보내면, AMF(113)는 UDR/UDM(114) 중 UDM에 Subscription 정보를 확인하면서, UDR에도 UE(111)의 ID 정보를 전달할 수 있다. 이렇게 UDR/UDM(114) 중 UDR이 해당 조건을 만족하는 UE(111)가 등록되는 것을 알면 URLLCF/NEF(119) 중 URLLCF에 통보하여 502단계부터의 과정이 수행되도록 할 수 있다.

또한 도 5에 예시한 TSN transport network은 노드와 링크로 구성될 수 있다. 각 노드 예를 들어, gBN(112)와 UPF(115 or 116)에서의 트래픽 처리 지연 시간과 각 링크의 트래픽 전달 지연시간은 중앙 네트워크 구성 서버(Central Network Configuration server, CNC)(도면에 예시하지 않음)에 의해 관리될 수 있다. 또, 이를 위하여 각 노드들은 시간 동기화(Time Synchronization) 방법을 통하여 시간이 동기화 되어, 정확한 트래픽 전달을 보장할 수 있다. TMF(120)는 CNC와 연동하여 TSN transport network 구간의 지연시간을 정확하게 파악하거나 이 구간에 필요한 지연시간을 정확하게 설정할 수 있다.

502단계에서 URLLCF/NEF(119)의 NEF가 UDR/UDM(114)에 501단계에서 받은 URLLC Service 조건을 기록(subscription)하고, 추후에 조건이 만족되는 PDU Session이 발생하였을 때 통보되도록 가입할 수 있다.

이때, URLLCF/NEF(119)의 URLLCF는 TMF(120)와 연동하여 Latency 요청을 지원할 수 있도록 UPF 및 Transport Network을 설정할 수 있다. 예를 들어 AF(120)가 10ms의 E2E Latency를 요구하면, NG-RAN(112)에서 5ms를 보장하고 Backhaul에서 5ms를 보장하여 5GS는 이를 지원할 수 있다. 본 개시에서는 설명의 편의를 위해 RAN 구간에서의 전송 지연과 5GC의 전송 지연을 동일하게 5ms인 경우를 가정하여 설명하였으나, 이 전송 지연 값은 필요에 따라 다르게 설정할 수도 있다.

앞서 설명한 도 2에서의 다른 예와 같이, AF(140)가 2ms의 E2E Latency를 요구하면, NG-RAN(112)에서 1ms를 보장하고 Backhaul에서 1ms를 보장하여 5GS는 이를 지원할 수 있다. 여기서도 RAN 구간에서의 전송 지연과 5GC의 전송 지연을 동일하게 1ms인 경우를 가정하여 설명하였으나, 이 전송 지연 값은 필요에 따라 다르게 설정할 수도 있다.

이와 같은 지연을 만족하도록 하기 위해서 TMF(120)는 UPF와 NG-RAN(112)간의 Backhaul이 5ms 지연을 지원하도록 Transport Network을 설정하거나, 혹은 이 UPF와 NG-RAN(112) 간의 Backhaul이 1ms 지연을 지원하도록 Transport Network이 설정할 수 있다.

한편 도 2에서 설명한 바와 같이 UPF가 복수인 경우, 어떤 UFP는 5ms 지연을 지원하도록 Transport Network이 설정된 Backhaul을 갖고 있고, 다른 UPF는 1ms 지연을 지원하도록 Transport Network이 설정된 Backhaul을 갖고 있을 수 있다. 앞선 도 2에서는 NG-RAN(112)과 UPF1(115) 간에는 5ms가 지원되고, 에서는 NG-RAN(112)과 UPF2(116) 간에는 1ms가 지원되는 경우를 가정하여 설명하였다. 여기서도 동일한 가정을 하면, URLLCF/NEF(119)의 URLLCF는 TMF(120)로부터 제공된 정보에 기반하여 1ms의 지연을 지원하는 NG-RAN(112)과 UPF2(116) 간의 경로를 선택하도록 할 수 있다. 또한 TMF(120)는 SMF(117) 및 URLLCF/NEF(119)와 연동할 수 있다. URLLCF/NEF(119)의 URLLCF가 TMF(120)를 통해 Transport Network 설정하는 경우는 이하에서 설명할 505f단계에서 설명하기로 한다.

503단계에서 UDR/UDM(114)은 URLLCF/NEF(119)에 조건 별로 가입된 AF(140)의 내용을 통보할 수 있다. 503단계의 통보는 notification 메시지를 이용할 수 있다.

503a 단계에서 URLLCF/NEF(119)는 AF(140)에게 5GS가 Latency 요청을 잘 접수했음을 통보할 수 있다. 503a 단계는 앞선 501단계의 요청에 대한 응답 메시지로 E2E Latency response 메시지가 될 수 있다.

504단계에서 UE(111)가 PDU Session Setup 요청(request) 메시지를 AMF(113)에게 보내고, AMF(113)는 PDU Session Setup 요청(request) 메시지를 SMF(117)로 전달할 수 있다. 이때, PDU Session Setup 요청에는 UE ID, DNN/S-NSSAI 등의 정보가 포함될 수 있다.

505단계에서 SMF(117)는 UDR/UDM(114) 중 UDM에 Subscriber 정보 확인을 요청할 수 있다. Subscriber 정보 확인 요청은 subscription information request 메시지를 이용할 수 있다. UDR/UDM(114) 중 UDM은 관련 서비스가 UDR/UDM(114) 중 UDR에 기록되어있는지 추가로 확인할 수 있다.

505a단계에서 UDR/UDM(114) 중 UDR은 502단계에서 기록된 UE ID, Group ID, DNN, S-NSSAI 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 Service 조건을 만족하면, 해당 내용을 PCF(118)로 통보할 수 있다.

505b단계에서 UDR/UDM(114) 중 UDR은 502단계에서 기록된 UE ID, Group ID, DNN, S-NSSAI 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 Service 조건을 만족하면, 해당 내용을 URLLCF/NEF(119)로 통보할 수 있다. 이러한 통보는 Notification 메시지를 이용할 수 있다.

505c단계에서 SMF(117)는 UDR/UDM(114) 중 UDM으로부터 Subscriber 정보 확인 결과를 수신할 수 있다. 505c단계의 Subscriber 정보 확인 결과는 505단계의 subscription information request 메시지에 대한 응답으로, subscription information response 메시지가 될 수 있다. SMF(117)는 이 PDU Session으로 Latency Service를 지원할 수 있는지를 확인(식별)할 수 있다.

505d단계에서 URLLCF/NEF(119)는 AMF(113)에 UE(111)의 위치(UE location) 정보를 확인하여, 앞서 설명한 501단계에서 설정된 위치 정보와 일치하는지 재확인할 수 있다.

505e단계에서 SMF(117)는 505a 단계에서 UDR/UDM(114)으로부터 통지 메시지를 수신한 PCF(118)와 Association을 설정할 수 있다. 또한 505e단계에서 PCF(118)는 505b단계에서 통보된 URLLCF/NEF(119)와 Association을 설정할 수 있다. 이러한 Association에 기반하여 URLLCF/NEF(119)는 PCF(118)에 UE(111)와 Latency 정보를 전달할 수 있다. 또, PCF(118)는 SMF(117)로 UE(111)에 대한 Latency 정보를 전달할 수 있다.

505f단계에서 SMF(117)는 Latency 조건에 맞는 UPF를 선택할 수 있다. 이 정보는 502단계에서 TMF(120)가 설정한 UPF일 수 있다. SMF(117)는 Latency 조건에 맞는 UPF의 정보를 TMF(120)와 연동하여 받아 올 수 있다. 다른 방법으로 502단계에서 이미 SMF(117)가 알 수 있도록 설정되어 있을 수도 있다. 이런 경우 TMF(120)는 502단계에서 SMF(117)로 Latency 조건에 맞는 UPF 정보를 제공할 수 있다. 이때, SMF(117)가 TMF(120)와 연동하여 Latency 보장을 지원하도록 UPF 및 Transport Network Configuration을 진행할 수도 있다.

506단계에서, SMF(117)는 505f단계에서 선택한 UPF에 대해서 N4 세션을 설정할 수 있다. 이 N4 세션을 통해서 SMF(117)는 해당 UPF에 필요한 제어를 수행할 수 있다.

507단계에서, SMF(117)는 PDU Session Setup 응답(PDU Session setup Response) 메시지를 AMF(113)를 거쳐 UE(111)에게 전달할 수 있다. 이때, 필요한 QoS 설정 과정이 동시에 진행될 수도 있다. 여기서, QoS 설정은 NG-RAN(112) 설정도 포함할 수 있다.

507a단계에서, SMF(117)는 PCF(118)를 거쳐 URLLCF/NEF(119)에 해당 UE(111)에 해당 Latency로 PDU Session이 설정되었음을 통보할 수 있다.

507b단계에서, URLLCF/NEF(119)는 AF(140)에 해당 UE에 해당 E2E Latency로 PDU Session이 설정되었음을 통보할 수 있다. URLLCF/NEF(119)가 AF(140)로 PER로 PDU Session이 설정되었음을 통보하는 메시지는 PER notification 메시지가 될 수 있다.

이상의 설명에서는 특정한 메시지를 이용하여 설명하였다. 하지만, 본 개시에서는 위의 특정 메시지 이름에 한정되지 않는다. 가령, 메시지 이름이 다르더라도 본 개시의 목적에 따라 Latency service를 제공하기 위한 정보와 이를 위한 제어 과정을 갖는 경우 본 개시가 적용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 Latency 요구를 만족하기 위하여 QoS Monitoring 결과를 AF에 피드백하여 Downlink Scheduling에 활용하는 경우의 NF들 간 신호 흐름을 예시한 도면이다.

도 6을 설명함에 있어서도, 앞서 설명한 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같은 네트워크 구성을 이용하여 설명하기로 한다. 또한 도 6에서도 gNB는 5G 네트워크의 기지국을 예시한 것으로 앞선 도 1 내지 도 3에서는 NG-RAN(112)와 동일하게 이해될 수 있다. 따라서 이하의 설명에서 gNB는 NG-RAN과 동일한 참조부호를 사용하며, 혼용되어 사용되더라도 동일하게 이해되어야 한다.

600단계에서 UE(111)가 5GS에 Registration 하는 과정을 통해 Latency 요구사항을 5GC에 전달하고, 5GC는 이 UE(111)가 Latency 및 Monitoring 서비스를 받을 수 있는지 등의 Subscription 정보를 확인하며, Subscription 확인된 경우 5GC는 해당 내용을 UDR/UDM(114) 중 UDM 등에 추가로 저장할 수도 있다. 또한 앞선 도면들의 설명에서와 동일하게 5GC는 5GS와 동일하게 이해될 수 있다. 이하의 설명에서 5GC와 5GS가 혼용되어 사용되더라도 모두 동일하게 이해되어야 한다.

601단계에서 AF(140)가 특정 UE(111)로 제공할 서비스에 대하여 5GS에 Latency 보장을 요청할 수 있다. 이러한 요청 메시지는 E2E latency request 메시지를 이용할 수 있다. 또한 501단계의 요청 메시지를 이용하여, UE(111)에 Latency Service를 제공하는 것을 요청할 수 있다. 이 요청은 Monitoring 요청도 포함한다. 여기서 지연 서비스란, 특정한 지연 시간 내에 전송되어야 하는 경우를 의미할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 URLLC 서비스는 고 신뢰도 및/또는 저 지연이 필요한 서비스이기 때문에 전송되는 데이터(data or traffic)가 특정한 지연 시간 이내에 전송되어야 한다. 따라서 AF(140)는 UE(111)로 데이터 전송에 필요한 조건들을 지정할 수 있다. 또한 AF(140)는 저 지연 데이터를 제공받을 수 있는 UE를 특정하기 위해 UE(111)의 GPSI 등과 같은 UE ID나 UE(111)가 속한 Group ID 등의를 URLLCF/NEF(119)로 제공할 수 있다. 이러한 UE ID 및/또는 UE가 속한 group ID는 도 5에 예시하지 않았으나 UE(111)가 AF(140)에 Registration할 때 획득한 정보일 수 있다. 또한 AF(140)는 UE(111)가 접속할 DNN/S-NSSAI 등과 같은 PDU Session을 설정할 때 필요한 정보를 URLLCF/NEF(119)로 제공할 수 있다. 또 AF(140)는 Coverage 조건을 URLLCF/NEF(119)로 제공할 수 있다. Coverage 조건은 Geographical 정보로 제공할 수 있다. 예를 들어 특정한 곳의 중심 좌표와 이를 기준으로 한 반경을 포함하는 범위로 한정할 수 있다. 이러한 E2E latency와 모니터링 및 커버리지 조건의 정보는 사전에 별도의 관리자 입력 등으로 5GC 사업자 네트워크에 설정되어 있을 수도 있다. 이 경우 AF(140)가 조건을 요청하는 601단계는 생략될 수 있다.

601단계에서 AF(140)로부터 Geographic location 정보를 획득한 경우, URLLCF/NEF(119)는 Geographic location 정보를 좌표와 반경으로 변경할 수 있다. 다른 방법으로, 위치 정보는 Cell ID 등을 기준으로 표현될 수도 있다. 또한 URLLCF/NEF(119)는 AF(140)로부터 GPSI로 제공받은 UE ID를 SUPI 등과 같이 5GS 내부에서만 사용하는 ID로 변경할 수도 있다.

만일 AF(140)가 조건을 요청하는 601단계가 UE(111)가 등록되는 단계인 600단계 이전에 시행될 경우, 601단계에서 대상이 되는 UE(111)의 GPSI 등과 같은 UE ID나 UE(111)가 속한 Group ID는 UE(111)가 AF(140)에 Registration할 때의 정보를 제공할 수 있다. 다른 예로 또는 추가적으로 UE(111)가 AF(140)에 DNN/S-NSSAI 등의 PDU Session을 설정할 때의 정보를 제공할 수도 있다. UE(111)가 AF(140)에게 제공하는 PDU Session을 설정할 때의 정보는 UDR/UDM(114) 중 UDR에 저장될 수 있다. 600단계 수행 과정에서 UE(111)가 AMF(113)를 거쳐 Registration 요청을 보내면, AMF(113)는 UDR/UDM(114) 중 UDM에 Subscription 정보를 확인하면서, UDR에도 UE(111)의 ID 정보를 전달할 수 있다. 이렇게 UDR/UDM(114) 중 UDR이 해당 조건을 만족하는 UE(111)가 등록되는 것을 알면 URLLCF/NEF(119) 중 URLLCF에 통보하여 602단계부터의 과정이 수행되도록 할 수 있다.

602단계에서 URLLCF/NEF(119)가 UDR/UDM(114) 중 UDR에 601단계에서 받은 URLLC Service 조건을 기록(subscription)하고, 추후에 조건이 만족되는 PDU Session이 발생하였을 때 통보되도록 가입할 수 있다.

이때, URLLCF/NEF(119) 중 URLLCF는 TMF(120)(도 6에 미도시)와 연동하여 Latency 요청을 지원할 수 있도록 UPF 및 Transport Network을 설정할 수 있다. 예를 들어 AF(140)가 10ms의 E2E Latency를 요구하면, NG-RAN(112)에서 5ms를 보장하고 Backhaul에서 5ms를 보장하여 5GS는 이를 지원할 수 있다. 본 개시에서는 설명의 편의를 위해 RAN 구간에서의 전송 지연과 5GC의 전송 지연을 동일하게 5ms인 경우를 가정하여 설명하였으나, 이 전송 지연 값은 필요에 따라 다르게 설정할 수도 있다.

다른 예로, AF(140)가 2ms의 E2E Latency를 요구하면, NG-RAN(112)에서 1ms를 보장하고 Backhaul에서 1ms를 보장하여 5GS는 이를 지원할 수 있다. 여기서도 RAN 구간에서의 전송 지연과 5GC의 전송 지연을 동일하게 1ms인 경우를 가정하여 설명하였으나, 이 전송 지연 값은 필요에 따라 다르게 설정할 수도 있다.

이와 같은 지연을 만족하도록 하기 위해서 TMF(120)는 UPF와 RAN간의 Backhaul이 5ms 지연을 지원하도록 Transport Network을 설정하거나, 혹은 이 UPF와 RAN간의 Backhaul이 1ms 지연을 지원하도록 Transport Network이 설정할 수 있다.

한편, 앞서 도 2에서 설명한 바와 같이 UPF가 복수인 경우, 어떤 UFP는 5ms 지연을 지원하도록 Transport Network이 설정된 Backhaul을 갖고 있고, 다른 UPF는 1ms 지연을 지원하도록 Transport Network이 설정된 Backhaul을 갖고 있을 수 있다. TMF(120)는 SMF(117) 및 URLLCF/NEF(119)와 연동할 수 있다. URLLCF/NEF(119)의 URLLCF가 TMF(120)를 통해 Transport Network 설정하는 경우는 이하에서 설명할 605f단계에서 설명하기로 한다.

이때, URLLCF/NEF(119) 중 URLLCF는 BMF(150)와 연동하여 Latency 요청과 Monitoring을 지원할 수 있도록 NG-RAN(112)을 설정할 수 있다. 예를 들어 E2E 10ms을 지원하기 위해서 NG-RAN(112)에서 5ms의 Latency를 보장해야 하고, 실제 Transmission Time이 0.5ms이므로 NG-RAN(112)의 Buffering을 4.5ms 이하로 보장해야 한다. 또한 E2E 2ms을 지원하기 위해서 NG-RAN(112)에서 1ms의 Latency를 보장해야 한다. 실제 Transmission Time이 0.5ms이므로 NG-RAN(112)의 Buffering을 0.5ms 이하로 보장해야 할 수 있다. 이를 위해서 NG-RAN(112)의 Buffering을 관리하는 BMF(150)는 gNB(112)에서 4.5ms Buffering을 지연을 지원하도록 Notification Buffering Level을 2.25ms으로 설정할 수 있다. 또한 gNB(112)에서 0.5ms 이하의 Buffering 지연을 지원하도록 Notification Buffering Level을 0.25ms으로 설정할 수 있다.

이때에도 복수 gNB가 있는 경우, 어떤 gNB는 2.25 ms Notification Buffering Level을 지원할 수 있지만 0.25 ms Notification Buffering Level은 지원하지 못할 수 있다. 또한, 다른 gNB는 2.25 ms Notification Buffering Level 뿐만 아니라 0.25 ms Notification Buffering Level도 지원할 수도 있다. 따라서 BMF(150)는 요구되는 Latency에 기반하여 Notification Buffering Level을 지원할 수 있는 NG-RAN을 선택하도록 할 수 있다. BMF(150)는 gNB 및 URLLCF/NEF(119) 중 URLLCF와 연동할 수 있다. URLLCF/NEF(119) 중 NEF는 5GS와 AF(140)간의 연결을 담당하고, URLLCF/NEF(119) 중 URLLCF는 5GS 내부의 URLLC 관련 기능을 담당하며 5GS의 URLLC 정보를 알 수 있다.

한편, 도 3에서 설명한 바와 같이 URLLCF/NEF(119) 중 URLLCF가 BMF(150)와 동일한 하나의 NF로 구현될 수도 있다. BMF(150)가 관리하는 Buffering 판단 기준 정보는 gNB(112)도 Access할 수 있다. 또한 BMF(150)는 SMF(117)와도 연동할 수 있다. 이러한 Buffering 판단 기준은 605f단계에서 설정할 수도 있다. 따라서 Buffering 판단 기준에 대해서는 605f단계에서 좀 더 설명하기로 한다.

603단계에서 UDR/UDM(114) 중 UDR은 URLLCF/NEF(119)에 조건 별 가입된 내용을 통보할 수 있다. 603단계의 통보는 notification 메시지를 이용할 수 있다.

603a 단계에서 URLLCF/NEF(119)는 AF(140)에게 5GS가 Latency 요청 및 Monitoring 요청을 잘 접수했음을 통보할 수 있다. 603a 단계는 앞선 601단계의 요청에 대한 응답 메시지로 E2E Latency response 메시지가 될 수 있다.

604단계에서 UE(111)가 PDU Session Setup 요청(request) 메시지를 AMF(113)에게 보내고, AMF(113)는 PDU Session Setup 요청(request) 메시지SMF(117)에 전달할 수 있다. 이때, PDU Session Setup 요청에는 UE ID, DNN/S-NSSAI 등의 정보가 포함된다.

605단계에서 SMF(117)는 UDR/UDM(114) 중 UDM에 Subscriber 정보 확인을 요청할 수 있다. UDR/UDM(114) 중 UDM은 관련 서비스가 UDR/UDM(114) 중 UDR에 기록되어있는지 추가로 확인할 수 있다.

605a단계에서 UDR/UDM(114) 중 UDR은 602단계에서 기록된 UE ID, Group ID, DNN, S-NSSAI 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 Service 조건을 만족하면, 해당 내용을 PCF(118)로 통보할 수 있다.

605b단계에서 UDR/UDM(114) 중 UDR은 602단계에서 기록된 UE ID, Group ID, DNN, S-NSSAI 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 Service 조건에 만족하면, 해당 내용을 URLLCF/NEF(119)에 통보할 수 있다. 이러한 통보는 Notification 메시지를 이용할 수 있다.

605c단계에서 SMF(117)는 UDR/UDM(114) 중 UDM으로부터 Subscriber 정보 확인 결과를 수신할 수 있다. 605c단계의 Subscriber 정보 확인 결과는 605단계의 subscription information request 메시지에 대한 응답으로, subscription information response 메시지가 될 수 있다. SMF(117)는 이 PDU Session으로 Latency Service 및 Monitoring Service를 지원할 수 있는지를 확인(식별)할 수 있다.

605d단계에서 URLLCF/NEF(119)는 AMF(113)에 UE(111)의 위치 정보를 확인(또는 식별)하여, 601단계에서 설정된 위치 정보와 맞는지 재확인할 수 있다.

605e단계에서 SMF(117)는 605a단계에서 설정된 PCF(118)와 Association을 설정하고, PCF(118)는 605b단계에서 통보된 URLLCF/NEF(119)와 Association을 설정할 수 있다. 이러한 Association에 기반하여 URLLCF/NEF(119)는 PCF(118)에 UE(111)와 Latency와 Monitoring 정보를 전달할 수 있다. 또, PCF(118)는 SMF(117)에 UE(111)와 Latency와 Monitoring 정보를 전달할 수 있다.

605f단계에서 SMF(117)는 Latency 조건에 맞는 UPF를 선택할 수 있다. 이 정보는 602단계에서 TMF(120)가 설정한 UPF일 수 있다. SMF(117)는 Latency 조건에 맞는 UPF의 정보를 TMF(120)와 연동하여 받아 올 수 있다. 다른 방법으로 602단계에서 이미 SMF(117)가 알 수 있도록 설정되어 있을 수도 있다. 이런 경우 TMF(120)는 602단계에서 SMF(117)로 Latency 조건에 맞는 UPF 정보를 제공할 수 있다. 이때, SMF(117)가 TMF(120)와 연동하여 Latency 보장을 지원하도록 UPF 및 Transport Network Configuration을 진행할 수도 있다.

이때, Monitoring 기능을 지원하는 gNB(112)와 Backhaul을 설정할 수 있는 UPF를 선택하고, 또 선택된 UPF와 Monitoring 기능을 지원하는 gNB와의 Backhaul을 설정할 수 있다. 602단계에서 BMF(150)를 연동하여 설정된 정보를 활용할 수 있다. 이때, 602단계에서 설명한 것과 동일하게 BMF(150)를 통한 Buffering Monitoring Level을 설정할 수도 있다.

606단계에서, SMF(117)는 605f단계에서 선택한 UPF에 대해서 N4 세션을 설정할 수 있다. 이 N4 세션을 통해서 SMF(117)는 해당 UPF에 필요한 Control을 수행할 수 있다.

607단계에서, SMF(117)는 PDU Session Setup 응답(PDU Session setup Response) 메시지를 AMF(113)를 거쳐 UE(111)에게 전달할 수 있다. 이때, 필요한 QoS 설정 과정이 동시에 진행될 수도 있다. 여기서, QoS 설정은 NG-RAN(112) 설정도 포함할 수 있다. 이때 NG-RAN(112)에서 Latency Monitoring Event가 발생하면 통보해 달라는 이벤트 가입(Event Subscription)이 수행될 수 있다.

608단계에서 gNB(112)는 gNB(112)에서 발생한 지연 이벤트 피드백(Latency Event Feedback) 정보를 SMF(117)에게 전달할 수 있다. 602단계에서 결정한 Buffering 판단 기준에 해당하면, 지연 이벤트 피드백(Latency Event Feedback) 정보의 내용은 판단한 기준에 부합함을 알리거나 또는 지연 이벤트 피드백 레벨 정보를 메시지에 포함하여 전송할 수 있다. 이를 위해서 gNB(112)는 BMF(150)와 연동할 수 있다. 608단계에서 Latency Event Feedback 정보는 통지(notification) 메시지를 이용하여 전송할 수 있다.

609단계에서 SMF(117)는 Latency Event Feedback 정보를 PCF(118)로 전달할 수 있다. Latency Event Feedback 정보는 정책 갱신(Policy Update) 메시지를 이용하여 전송할 수 있다.

610단계에서 PCF(118)는 URLLCF/NEF(119)에 해당 UE(111)에 해당 Latency Event Feedback을 해당 PDU Session에 대한 Policy Update 기능을 이용하여 전달할 수 있다.

611단계에서 URLLCF/NEF(119)는 AF(140)에 해당 UE(111)에 해당 Latency Event Feedback을 통보할 수 있다. 611단계에서 Latency Event Feedback 정보는 통지(notification) 메시지를 이용하여 전송할 수 있다.

이상에서 설명한 과정에 기반하여, AF(140)는 Latency Event Feedback 내용에 따라 다운링크 스트리밍 스케줄링(Downlink Streaming Scheduling)을 조절할 수 있다. 예를 들어, UPF와 NG-RAN 간의 Backhaul이 1ms 지연을 지원하도록 Transport Network이 설정하고, NG-RAN에서 0.5ms Buffering 지연을 지원하도록 Notification Buffering Level을 0.25ms으로 설정한 경우, 0.25ms level을 넘었다는 Buffering Level을 통보 받았다면, AF(140)는 즉시 한 주기당 전송되는 트래픽 양을 절반으로 줄여 Downlink Stream Scheduling을 조절할 수 있다.

도 7은 본 개시가 적용되는 NF의 기능적 블록 구성도이다.

도 7을 참조하면, 네트워크 인터페이스(710), NF 제어부(720), NF 메모리(730)를 포함할 수 있다.

네트워크 인터페이스(710)는 다른 NF와 통신을 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 예컨대, NF가 TMF(120)인 도 1 내지 도 6에서 설명된 바와 같은 각 NF와 통신하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 또한 NF가 URLLCF/NEF(119)인 경우 TMF(120), BMF(150) 및 AF(140) 등과의 인터페이스를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 NF들에서도 각각의 필요에 따른 인터페이스를 제공할 수 있다. 또한 네트워크 인터페이스(710)는 각종 제어 메시지/신호/데이터의 송수신을 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.

NF 제어부(720)는 해당하는 NF의 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, NF가 TMF(120)인 또는 URLLCF/NEF(119)인 경우 또는 SMF(117)인 경우 등 각각의 NF에 대응하여 도 1 내지 도 6에서 설명된 제어 동작을 수행할 수 있다.

이러한 NF 제어부(720)는 적어도 하나 또는 둘 이상의 프로세서로 구현할 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 특정한 네트워크 상의 서버에 구현되는 경우 서버의 프로세서 상에서 구동될 수 있다.

NF 메모리(730)는 NF의 제어를 위한 정보와 제어 중에 발생된 정보 및 본 개시에 따라 필요한 정보들을 저장할 수 있다. 예컨대, NF 메모리(730)는 도 1 내지 도 6에서 설명된 정보들을 저장할 수 있다. 또한 NF 메모리(730)는 UDM/UDR(114)에 대응하는 메모리인 경우 UE(111)에 대응한 정보들을 저장할 수 있다. 뿐만 아니라 NF 메모리(730)는 본 개시에 따라 URLLC 서비스에서 원하는 조건들을 저장할 수 있다.

이러한 NF 메모리(730)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리 등으로 구현될 수 있으며, 하드디스크, RAM, ROM 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 개시에서 NF 메모리(730)의 구현 방법에 대해서는 특별한 제약을 두지 않는다.

이상에서 설명된 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 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

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

한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

111: UE 112: NG-RAN
113: AMF 114: UDM/UDR
115, 116: UPF 117: SMF
118: PCF 119: URLLCF/NEF
120: TMF 130: DATA NETWORK
140: AF 150: BMF
710: 네트워크 인터페이스 720: NF 제어부
730: NF 메모리

Claims

이동통신 시스템의 고 신뢰 및 저 지연 통신 기능(Ultra-Reliable and Low Latency Communications function, URLLCF)에서 고 신뢰 및 저 지연 통신(URLLC) 서비스를 제공하기 위한 방법에 있어서,
어플리케이션 기능(application function, AF) 장치로부터 종단간(end to end) 지연 요청(latency request) 메시지를 수신하고, 상기 지연 요청 메시지는 특정 사용자 장비(user equipment, UE)의 일반 공개 구독 식별자(Generic Public Subscription Identifier, GPSI) 정보, 데이터 네트워크 이름(data network name, DNN), 단일-네트워크 슬라이스 선택 지원 정보(Single-Network Slice Selection Assistance information, S-NSSAI) 중 적어도 하나와 지연 요구 사항을 포함하고;
통합된 데이터 관리(unified data management, UDM) / 사용자 데이터 저장소(user data repository, UDR) 장치와 URLLC 서비스 조건의 가입 절차를 수행하는 단계;
상기 UE의 위치 정보를 획득하여 상기 URLLC 서비스에서 요구된 범위에 부합하는지를 식별하는 단계;
상기 UE로 상기 URLLC 서비스를 위한 지연을 만족하는 정책 및 연결(association)을 설정하는 단계; 및
상기 설정에 기반하여 상기 AF로 URLLC 서비스 통지를 제공하는 단계;를 포함하는, 이동통신 시스템의 URLLCF에서 URLLC 서비스 제공 방법.