KR20240030551A

KR20240030551A - 통신 시스템에서 트래픽 오프로딩을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20240030551A
Application number: KR1020220109741A
Authority: KR
Inventors: 문영균; 김동명; 김성환; 한윤선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-08-31
Filing date: 2022-08-31
Publication date: 2024-03-07
Also published as: WO2024048871A1; US20240073733A1

Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 6G 통신 시스템에 관련된 것이다.

Description

통신 시스템에서 트래픽 오프로딩을 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR OFFLOADING A TRAFFIC IN A WIRELESS COMMUNICATION}

본 발명은 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 구체적으로 통신 시스템에서 트래픽의 오프로딩을 통한 기지국 및 단말 사이의 효율적인 데이터 송수신을 위한 방법 및 장치에 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, 건설기계, 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 (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 사람과 사물 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.

한편, 통신 시스템이 발전함에 따라 트래픽 처리량이 급증하였다. 예를 들어, 이동 통신 시스템에서 단말의 잦은 이동성으로 인해 세션 정보가 자주 변경되는 사용자 게이트웨이(e.g. 5G UPF)나 클라우드 시스템에서 다수 사용자의 트래픽 플로우를 처리하는 프론트엔드 게이트웨이의 경우, 트래픽 처리 규칙이 매우 높은 빈도로 변화할 수 있다.

또한 특정 플로우 및 세션이 유휴 상태에서 활성 상태로 변경되거나, 활성 상태에서 유휴 상태로 변경될 수 있다. 이 경우 상태의 변경에 따라 트래픽 처리 규칙이 네트워크 하드웨어 장치의 캐시에 즉시 추가되거나 제거될 필요가 있다.

이에 따라, 네트워크 하드웨어 장치의 사용을 통해 트래픽 처리 성능을 개선시키는 방법 및 장치에 대한 연구가 필요한 실정이다.

본 개시의 목적은 호스트 장치가 처리해야 할 트래픽의 일부를 네트워크 하드웨어 장치로 오프로딩 할 수 있도록, 네트워크 하드웨어 장치에서 처리할 트래픽 처리 규칙을 동적으로 업데이트하는 방법을 제안하는 것이다.

본 개시의 다른 목적은 네트워크 하드웨어 장치의 성능을 고려하여 실시간으로 트래픽 처리 규칙을 업데이트하는 방법을 제안하는 것이다.

본 개시의 또 다른 목적은 단말의 이동성으로 인해 플로우 및 세션의 상태 변경 잦은 이동 통신시스템에서 트래픽 처리 성능이 저하되는 문제를 해결하기 위하여 플로우 및 세션의 상태 변경을 고려하여 트래픽 처리 규칙을 업데이트 하는 방법을 제안하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 개시의 통신 시스템에서 제1 장치에 의해 수행되는 방법은 상기 제1 장치와 함께 트래픽을 처리하는 제2 장치에서의 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성을 감지하는 단계; 상기 제1 장치의 성능 정보 및 상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보에 기반하여, 상기 제2 장치에서 사용할 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는 단계; 및 상기 결정에 기반하여 상기 트래픽 처리 규칙의 업데이트와 관련된 정보를 상기 제2 장치로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 개시의 통신 시스템에서 제1 장치와 함께 트래픽을 처리하는 제2 장치에 의해 수행되는 방법은, 상기 제2 장치의 단위 시간 당 패킷 전송 속도 및 패킷 전송 지연 시간을 측정하는 단계; 및 상기 측정한 단위 시간 당 패킷 전송 속도 및 패킷 전송 지연 시간 측정값을 포함하는 측정 정보를 상기 제1 장치로 전달하는 단계를 포함하며, 상기 측정 정보는 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는데 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 통신 시스템에서의 제1 장치는 신호를 송수신 하는 송수신부; 및 상기 송수신부와 연결되어 있는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1 장치와 함께 트래픽을 처리하는 제2 장치에서의 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성을 감지하고, 상기 제1 장치의 성능 정보 및 상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보에 기반하여, 상기 제2 장치에서 사용할 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부 결정하며, 상기 결정에 기반하여 상기 트래픽 처리 규칙의 업데이트와 관련된 정보를 상기 제2 장치로 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 통신 시스템에서 제1 장치와 함께 트래픽을 처리하는 제2 장치는 신호를 송수신 하는 송수신부; 및 상기 송수신부와 연결되어 있는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 제2 장치의 단위 시간 당 패킷 전송 속도 및 패킷 전송 지연 시간을 측정하고, 상기 측정한 단위 시간 당 패킷 전송 속도 및 패킷 전송 지연 시간 측정값을 포함하는 측정 정보를 상기 제1 장치로 전달하며, 상기 측정 정보는 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는데 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 호스트 장치의 트래픽 처리 기능 일부를 네트워크 하드웨어 장치가 수행하여 호스트 장치의 트래픽 처리 기능을 향상시킬 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 호스트 장치는 네트워크 하드웨어 장치의 성능을 고려하여 트래픽을 오프로딩 함으로써 네트워크 하드웨어 장치의 트래픽 처리 및 전송 성능을 향상시킬 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 네트워크 하드웨어 장치의 캐시에 유휴 상태에 있는 플로우 및 세션과 관련한 트래픽 처리 규칙을 제거하고 활성 상태에 있는 플로우 및 세션과 관련한 트래픽 처리 규칙을 추가함으로써, 네트워크 하드웨어 장치에서 처리할 수 있는 트래픽의 수를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 개시의 개념을 설명하기 위한 호스트 장치와 네트워크 하드웨어 장치의 구조 및 상관관계를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2a는 호스트 장치 및 네트워크 하드웨어 장치의 프로세서를 기능별로 나누어서 도시한 도면이다.
도 2b는 호스트 장치와 네트워크 하드웨어 장치가 동일 서버에 구현되는 경우와 다른 서버에 구현되는 경우의 실시예를 도시한 도면이다.
도 3a와 도 3b는 트래픽 처리 규칙과 플로우 및 세션 테이블의 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 호스트장치에서 네트워크 하드웨어 장치로 트래픽 처리 규칙을 업데이트하는 순서를 도시한 순서도이다.
도 5a와 도 5b는 트래픽 처리 규칙이 업데이트 된 경우 네트워크 하드웨어 장치의 트래픽 처리 과정을 도시한 순서도이다.
도 6은 호스트 장치가 트래픽 처리 규칙 변경 필요성을 감지한 경우의 순서도이다.
도 7은 본 개시가 통신 시스템에 적용될 때의 구체적은 예시를 도시한 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 하드웨어 장치의 성능 프로파일 정보에 기반하여 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 9는 하드웨어 오프로드 컨트롤러가 네트워크 하드웨어 장치로부터 정보를 수신하여 네트워크 하드웨어 장치의 성능 프로파일 정보를 도출하는 방법을 도시한 도면이다.
도 10은 외부 호스트 장치로부터 네트워크 하드웨어 성능 프로파일 정보를 획득하는 방법을 예시한 도면이다.
도 11은 트래픽 처리 규칙을 업데이트 할 수 없는 경우 하드웨어 오프로드 컨트롤러의 대기리스트에 트래픽 처리 규칙 관련 정보를 저장하는 경우의 순서도이다.
도 12는 호스트 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 13은 네트워크 하드웨어 장치 구조를 도시한 도면이다.

본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

최근, 기지국 및 코어 망을 포함한 통신시스템 내 네트워크 기능들이 소프트웨어화 그리고 가상화 되는 추세에 있다. 이는 트래픽 로드에 따른 수평적인 스케일링, 자원 효율화, 새로운 기능의 추가와 업그레이드 필요 시간 감축이라는 장점을 가져왔지만, 반대 급부로 트래픽량이 급증하였고, 성능 및 에너지 측면에서 한계가 발생하였다. 따라서 6G 상용화 시점의 네트워크 대역폭과 트래픽 요구 사항 등을 고려했을 때, 트래픽을 효율적으로 처리 하기 위한 새로운 기술이 요구된다. 이하에서는 트래픽을 처리하는 네트워크 기능의 연산 성능을 개선하기 위한 방법 및 장치를 설명할 것이다.

도 1은 본 개시의 개념을 설명하기 위한 호스트 장치(100)와 네트워크 하드웨어 장치(150)의 구조 및 상관관계를 예시적으로 도시한 도면이다.

호스트 장치(100)는 컴퓨터, 노트북, 이동 전화, 태플릿 PC등 네트워크에 연결된 다양한 전자 장치 일 수 있다. 호스트 장치(100)는 적어도 하나의 프로세서(110), 메모리(120), 스토리지(130) 및 입출력부(I/O, 140)을 포함 할 수 있다.

프로세서(110)는 프로그램의 명령어를 해석하여 명령을 수행하며, CPU를 포함 할 수 있다.

메모리(120)는 프로세서(110)가 처리할 데이터를 임시로 저장하여 프로세서가 데이터에 빠르게 접근 할 수 있도록 한다. 상기 메모리(130)는 RAM, ROM, DRAM을 포함할 수 있다.

스토리지(130)은 프로세서(110)에서 동작하는 명령어들의 집합인 프로그램을 저장하며, 스토리지(130)는 예시적으로 SSD, NVMe를 포함할 수 있다.

입출력부(140)는 프로세서 및 메모리와 외부 장치간 정보를 주고 받을 수 있도록 하며, PCIe, DMA, RDMA, Ethernet을 포함할 수 있다.

네트워크 하드웨어 장치(150)는 호스트 장치(100)의 기능 전체 혹은 일부를 수행하여 호스트 장치(100)의 성능을 보완하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 네트워크 하드웨어 장치(150)는 SmartNIC (스마트 네트워크 인터페이스 카드) 및 programmable switch (프로그래머블 스위치)와 같은 programmable Hardware(프로그래머블 하드웨어)를 포함할 수 있다.

네트워크 하드웨어 장치(150)는 외부 네트워크와 연결되어 네트워크로부터 전달되는 트래픽을 호스트 장치(100)로 전달 할 수 있다. 네트워크 하드웨어 장치(150)는 트래픽 처리 규칙에 따라 패킷의 헤더 또는 내용을 일부 수정한 후, 네트워크 포트(Ethernet)로 들어오는 트래픽을 다른 네트워크 포트 (Ethernet) 으로 포워딩 할 수 있으며,　네트워크 포트(Ethernet)로 들어오는 트래픽을 PCIe 포트를 통해 호스트 장치(100)로 포워딩 할 수 있다.　또는 PCIe 포트를 통해 호스트 장치(100)로　들어온　트래픽을 다른　네트워크 포트(Ethernet)로 포워딩 할 수 있다.

네트워크 하드웨어 장치(150)들은 적어도 하나의 프로세서(160), 메모리(170)및 입출력부(180)를 포함 할 수 있다.

프로세서(160)는 프로그램의 명령어를 해석하여 명령을 수행할 수 있다. 프로세서(160)는 트래픽에 대한 패킷 처리 및 임의의 연산들을 수행할 수 있는 CPU, ASIC, FPGA를 포함하며 호스트 장치(100)의 성능을 보완 할 수 있다.

메모리(170)는 프로세서(160)가 처리할 데이터를 임시로 저장하여 프로세서(160)가 데이터에 빠르게 접근 할 수 있도록 한다. 상기 메모리(170)는 TCAM, SRAM 과 같이 접근 속도가 매우 빠르지만 작은 크기의 메모리를 포함할 수 있다.

입출력부(180)는 CPU/메모리와 외부 장치간 정보를 주고 받을 수 있도록 하며, PCIe, DMA, RDMA, Ethernet을 포함할 수 있다.

네트워크 하드웨어 장치(150)가 호스트 장치(100)의 기능을 보완하기 위한 과정은 다음과 같다.

호스트 장치(100)의 스토리지(130)에는 프로그램들이 저장할 수 있다. 프로그램을 시작하면 호스트장치(100)의 프로세서(110)는 스토리지(130)에 액세스 하여 호스트 장치에 저장되어 있는 프로그램의 일부를 메모리(120)를 통해 액세스 할 수 있는 사용 가능한 데이터로 변환할 수 있다. 이후 프로세서(110)는 메모리(120)의 데이터에 액세스하여 패킷 처리와 같은 명령을 수행할 수 있다.

한편, 네트워크 하드웨어 장치(150)가 호스트 장치(100)의 기능을 보완하기 위해서 호스트 장치(100)의 프로세서(110)에서 수행하는 명령의 일부를 네트워크 하드웨어 장치(150)의 프로세서(160)가 수행 할 수 있다. 따라서, 호스트 장치(100)의 스토리지(130)에 저장되어 있는 프로그램을 펌웨어의 형태로 네트워크 하드웨어의 메모리(170)로 전달하고, 네트워크 하드웨어의 메모리(170)가 해당 프로그램을 실행할 수 있다. 이후 네트워크 하드웨어의 프로세서(160)가 네트워크 하드웨어의 메모리(170)에 액세스 하여 명령을 수행함으로써, 호스트 장치(100)의 기능을 일부 보완할 수 있다.

이하에서 기술할 본 개시에서 “플로우 및 세션”이란 동일한 특성을 갖는 트래픽들의 집합를 의미할 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템에서 트래픽 송수신을 위하여 단말과 코어네트워크(ex. UPF) 사이 연결되는 PDU session을 포함 할 수 있다. 또는 PDU session에서 QoS를 식별하기 위한 최소 단위인 QoS flow를 포함할 수 있다.

본 개시에서 “트래픽 처리 규칙”이란 네트워크를 통해 호스트장치로 전달된 트래픽을 어떤 플로우 및 세션에 해당하는지 분류하고, 분류 결과에 따라 상기 트래픽에 대해 특정 액션을 수행하도록 정해진 기준을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 트래픽 처리 규칙은 트래픽의 분류 기준 및 분류된 트래픽에 대해 처리할 액션(action)을 포함 할 수 있다.

본 개시에서 “오프로드”란 호스트 장치의 성능을 향상시키기 위하여 호스트 장치의 기능 일부를 네트워크 하드웨어 장치에서 수행하는 것을 의미할 수 있다. 또는 호스트 장치(100)의 기능 일부를 네트워크 하드웨어 장치(150)로 전달하여, 상기 호스트 장치(100)가 처리할 트래픽을 네트워크 하드웨어 장치(150)로 전달하는 것을 의미할 수도 있다. 본 개시에서는 호스트장치(100)에서 트래픽 처리 기능의 일부를 네트워크 하드웨어 장치가 수행하도록 하기 위하여 호스트 장치(100)에 저장되어 있는 트래픽 처리 규칙 중 적어도 하나의 트래픽 처리 규칙을 네트워크 하드웨어 장치(150)로 업데이트하는 경우를 기준으로 설명할 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 개시에서 트래픽 처리 규칙의 “업데이트”란 호스트 장치(150)에 저장되어 있는 트래픽 처리규칙 중 적어도 하나 이상의 트래픽 처리규칙을 네트워크 하드웨어 장치(150)에 추가, 삭제, 변경하는 경우를 포함 할 수 있다.

도 2a는 호스트 장치(201) 및 네트워크 하드웨어 장치(204)의 프로세서를 기능별로 나누어서 도시한 도면이다. 도 2b는 호스트 장치(201)와 네트워크 하드웨어 장치(204)가 동일 서버에 구현되는 경우와 다른 서버에 구현되는 경우의 실시예를 도시한 도면이다.

도 2a는 호스트 장치(201) 및 네트워크 하드웨어 장치(204)의 프로세서를 기능별로 구분하여 도시하였다.

호스트 장치(201)는 네트워크 기능(Network function, 220), 하드웨어 오프로드 컨트롤러(Hardware offload controller, 230), 하드웨어 드라이버(Hardware driver, 240)를 포함할 수 있다

네트워크 기능(220)은 데이터를 송수신하기 위하여 데이터를 처리하는 기능을 수행 할 수 있다. 상기 네트워크 기능(220)은 데이터를 처리하기 위하여 다음과 같은 연산을 수행할 수 있다. 상기 네트워크 기능(220)은 수신한 데이터의 전체 혹은 일부를 수정하여 전송 프로토콜(ex. 데이터의 전송 경로)에 사용할 정보를 변경하거나 수신한 데이터의 전체 혹은 일부를 추가 또는 삭제 하는 연산을 수행 할 수 있다. 또한, 상기 네트워크 기능(220)은 데이터를 송신하기 위하여 상위계층으로부터 하위계층으로 데이터를 전달하거나, 데이터 수신을 위하여 상위계층으로 데이터를 전달하는 일련의 과정을 포함하는 연산을 수행 할 수 있다. 다만 상기 네트워크 기능(220)이 수행하는 연산이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 네트워크 기능(220)은 데이터 트래픽 내 포함되는 패킷 헤더 필드를 수정하거나 프로토콜 헤더를 추가 및 삭제 할 수 있으며, 상기 수정된 패킷 헤더에 관한 정보에 따라 수행하는 연산이 달라 질 수 있다.

네트워크 기능(220)은 전달받은 트래픽을 처리하기 위한 플로우 및 세션 테이블(flow and session table, 250)을 포함할 수 있다. 플로우 및 세션 테이블(flow and session table, 250)은 트래픽을 특성에 따라 구별하기 위한 조건을 정의한 플로우 및 세션 매치 필터(flow and session match filter, 260)와 해당 플로우 및 세션 별로 수행해야 하는 액션을 정의한 플로우 및 세션 액션(flow and session action, 270)을 포함할 수 있다. 구체적인 예시는 도 3a 및 도 3b에서 서술하기로 한다.

하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 트래픽의 오프로딩과 관련된 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 네트워크 하드웨어 장치(204)의 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정할 수 있다. 본 개시에 따른 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 네트워크 하드웨어 장치(204)의 적어도 하나의 성능 정보들을 포함하는 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보에 기반하여 상기 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정 할 수 있다. 또한, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 외부 임의의 외부 호스트 장치(210)로부터 제어 메시지를 수신한 경우 즉시 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정할 수 있다. 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 네트워크 기능(220) 또는 하드웨어 드라이버(240) 단에서 작동 할 수 도 있다.

하드웨어 드라이버(240)는 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)의 결정에 따라 네트워크 하드웨어장치(204) 내 트래픽 처리 규칙을 업데이트 할 수 있다. 예를 들어, 호스트 장치(201)의 플로우 및 세션 테이블(250)에 정의되어 있는 트래픽 처리 규칙의 일부를 호스트-장치 인터페이스(290)를 통해 네트워크 하드웨어 장치(204)로 전달 할 수 있다.

네트워크 하드웨어 장치(201)는 데이터 처리를 위한 네트워크 기능(network function, 221) 및 하드웨어 성능 프로파일러(Hardware performance profiler, 280)를 포함할 수 있다.

네트워크 하드웨어 장치의 네트워크 기능(221)은 플로우 및 세션 테이블 캐시(flow and session table cache, 251)를 포함 할 수 있다. 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)는 플로우 및 세션 매치 필터 캐시(flow and session match filter cache, 261) 와 플로우 및 세션 액션 캐시(flow and session action cache, 271)를 포함할 수 있으며, 각각은 플로우 및 세션 테이블(250), 플로우 및 세션 매치 필터(261), 플로우 및 세션 액션(271)의 일부 항목을 포함할 수 있다.

하드웨어 성능 프로파일러(Hardware performance profiler, 280)는 네트워크 하드웨어 장치(204)의 성능을 측정하고, 측정 정보를 호스트 장치(201)로 보고 할 수 있다.

호스트-장치 인터페이스(290)는 호스트 장치(201)와 네트워크 하드웨어 장치(204) 사이 정보가 전달되는 경로를 포함할 수 있다.

외부 호스트 장치(remote node, 210)는 적어도 하나의 서버들이 동일한 네트워크 하드웨어 장치와 연결되어 있는 경우 네트워크 하드웨어 성능 프로파일 정보를 공유하여 하드웨어 오프로드 컨트롤러에게 네트워크 하드웨어 성능 프로파일 정보를 제공 할 수 있다.

도 2b는 호스트 장치(201)와 네트워크 하드웨어 장치(204)가 동일 서버에 구현된 경우와 상이한 서버에 구현된 경우 각각의 실시예를 도시한 도면이다.

호스트 장치(201)와 네트워크 하드웨어 장치(204)는 동일 서버에 구현될 수 있으며, 동일 서버에서 구현되는 경우 PCI cahnnel 을 통해 PCI message 형태로 정보를 전달 할 수 있다.. 또는 DMA(direct memory access)를 통해 전달할 수도 있다(291).

호스트장치(201)와 네트워크 하드웨어 장치(204)는 다른 서버에 구현될 수도 있으며, 다른 서버에 존재하는 경우, 이더넷(ethernet) 또는 RDMA(remote direct memory access)채널을 통해 정보를 전달 할 수 있다. (292).

도 3a와 도 3b는 트래픽 처리 규칙과 플로우 및 세션 테이블의 예시를 도시한 도면이다.

플로우 및 세션 테이블은 트래픽 처리 규칙들의 집합을 의미 할 수 있다. 트래픽 처리 규칙은 호스트장치 및 네트워크 하드웨어 장치로 전달된 트래픽 (이하 “인입 트래픽”)이 어떤 플로우 및 세션에 해당하는지 판단하기 위한 조건(match, 300)과 해당 플로우 및 세션별 수행할 액션(action, 310)에 관한 정보를 포함할 수 있다.

도 3a에는 UPF, L4 load balancer, Firewall의 트래픽 처리 규칙의 예시들을 도시하였다.

도 3a의 트래픽 처리 규칙에 따르면, UPF 새로운 트래픽을 수신한 경우 UPF는 새로운 트래픽이 어떤 플로우에 해당하는지 판단할 수 있다. 판단 결과 트래픽의 Dst IP address가 10.23.0.45에 해당한다면(match), 해당 트래픽의 헤더에 Src IP addr = 10.23.0.45, UDP port = 2000, Dest IP addr-10.0.125.1, UDP port = 3000, GTP-U TEID = 0x043512라는 정보를 추가하여 캡슐화(encapsulation) 하고 Counter ID = 342에 패킷의 길이를 추가한다(action).

도 3b에는, 트래픽 처리 규칙들의 집합인 플로우 및 세션 테이블이 도시되어 있다.

UPF에 전달된 트래픽은 플로우 및 세션 테이블에 따라 다음과 같이 처리 될 수 있다. 표에 기재된 Action type1은 GTP-U패킷의 캡슐화(encapsulation)를 수행하고 해당 counter에 패킷의 길이 값을 추가하는 것을 의미한다. Action type2은 GTP-U패킷의 역캡슐화(decapsulation)를 수행하고 해당 counter에 패킷의 길이 값을 추가하는 것을 의미한다.

구체적으로, UPF가 gNB를 통해 UE로 전달되어야 할 DL 트래픽을 수신 할 수 있다. UPF는 수신한 트래픽이 어떤 플로우 및 세션에 해당하는지 판단할 수 있다. 상기 트래픽의 GTP-U값이 0이고, Dst IP값이 10.23.0.45에 해당함을 판단 한 경우(match), action 1을 수행한다. 즉 Src IP값이 10.0.96.4, Src UPD port값이 2000, Dst IP값이 10.0.125.1, Dst UDP port값이 3000, GTP-U TEID값이 0x043F12을 지시하는 헤더값을 추가하고, Counter ID 342에 패킷의 길이 값을 추가한다.

마찬가지 방식으로 UE에서 gNB를 통해 UPF로 전달된 UL 트래픽 처리과정은 다음과 같을 수 있다. 수신한 트래픽의 GTP-U값이 1이고, Src IP값이 10.0.96.4, Src UPD port값이 2000, Dst IP값이 10.0.125.1, Dst UDP port값이 3000, GTP-U TEID값이 0x043F12에 해당한다고 판단된 경우(match), action type2를 수행한다. 즉, GTP-U패킷의 헤더를 제거하고 순서대로 상위 계층으로 전달하며 counter ID 342에 해당하는 값에 패킷의 길이에 관한 정보를 추가한다.

Firewall과 L4로드벨런서에 트래픽(내지 패킷)이 도달한 경우 처리과정은 다음과 같을 수 있다. 표에 기재된 Action type1은 해당 패킷을 drop하고, Action type2는 Dst IP 주소값을 업데이트 하고 패킷을 전송하는 것을 의미한다.

구체적으로, 방화벽과 L4로드 밸런서에 전달된 새로운 트래픽의 Src IP 주소가 196.0.83.0/24 라면(match) 해당 트래픽을 drop한다(action type 2). 한편 새로운 트래픽의 Src IP 주소가 143.0.1.3, Dst IP주소가 176.0.2.1, Dst TCP port값이 80이라면(match) Dst IP주소를 10.0.1.5로 업데이트 하고 해당하는 주소로 트래픽을 전송(action)한다.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 호스트장치(201)에서 네트워크 하드웨어 장치(204)로 트래픽 처리 규칙을 업데이트하는 순서를 도시한 순서도이다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 호스트 장치(201)는 호스트 장치의 플로우 및 세션 테이블(250)에 저장되어 있는 적어도 하나 이상의 트래픽 처리 규칙을 네트워크 하드웨어 장치의 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)로 업데이트 할 수 있다. 트래픽 처리 규칙의 업데이트란 네트워크 하드웨어 장치(204)의 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 새로운 트래픽 처리 규칙을 추가하거나, 기존에 존재하던 트래픽 처리 규칙을 변경 또는 제거하는 경우를 포함할 수 있다.

S410 단계에서, 호스트 장치(201)는 네트워크 하드웨어 장치(204)의 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 저장되어 있는 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성을 감지할 수 있다.

트래픽 처리 규칙의 업데이트가 필요한 경우는 호스트 장치(201)로 새로운 플로우 및 세션에 해당하는 트래픽이 전달된 경우, 임의의 외부 호스트 장치(210)로부터 제어메시지를 수신하는 경우, 또는 타이머가 만료하는 경우 등을 포함할 수 있다. 구체적인 절차는 도 6 및 도 7에서 서술하기로 한다.

S420 단계에서, 호스트 장치(201)는 네트워크 하드웨어 장치(204)의 성능 프로파일 정보에 기반하여 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정할 수 있다.

트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는 과정에서 호스트 장치(210)는 네트워크 하드웨어 장치(204)의 성능 프로파일 정보에 기반하여 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도의 임계값을 고려할 수 있다. 상기 임계값을 고려하여 트래픽 처리 규칙 업데이트 여부를 결정하는 절차는 도 8에서 서술하기로 한다. (이하 “트래픽 처리 규칙 업데이트 속도 업데이트 속도 제어 메커니즘”)

네트워크 하드웨어 장치(204)의 성능 프로파일 정보는, 네트워크 하드웨어 장치의 하드웨어 성능 프로파일러(280)로부터 네트워크 하드웨어 장치(204)의 측정 정보를 전달받아 결정될 수 있고, 외부 호스트 장치(210)를 통해 획득할 수도 있다. 하드웨어 성능 프로파일 정보를 획득하는 절차는 도 9 내지 도 10에서 구체적으로 서술하기로 한다.

S430 단계에서, 상기 네트워크 하드웨어 장치의 플로우 및 세션 테이블 (251)에 트래픽 처리 규칙 업데이트 가능하다고 판단한 경우, 상기 호스트 장치(201)는 네트워크 하드웨어 장치(204)로 트래픽 처리 규칙의 업데이트와 관련된 정보를 전달할 수 있다.

만약 트래픽 처리 규칙의 업데이트가 불가능 한 경우라면, 상기 호스트 장치(201)는 네트워크 하드웨어 장치(204)로 트래픽 처리 규칙의 업데이트와 관련된 정보를 전달하지 않거나, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)에 존재하는 업데이트 대기 리스트에 트래픽 처리 규칙의 업데이트와 관련한 정보를 저장할 수 있다. 트래픽 처리 규칙의 업데이트가 불가능 한 경우의 절차는 도 11에서 구체적으로 서술하기로 한다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 네트워크 하드웨어 장치(204)의 성능 프로파일 정보를 고려하여 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도를 조절함으로써, 트래픽 처리 규칙이 잦은 빈도로 변경되는 상황에서도 호스트 장치 및 네트워크 하드웨어 장치가 효율적으로 트래픽을 처리 할 수 있다.

도 5a와 도 5b는 트래픽 처리 규칙이 업데이트 된 경우 네트워크 하드웨어 장치(204)의 트래픽 처리 과정을 도시한 순서도이다.

도 4에 기술한 절차에 따라, 호스트 장치(201)는 네트워크 하드웨어 장치(204)로 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 판단 하고, 상기 판단에 기반하여 트래픽 처리 규칙의 업데이트와 관련한 정보를 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)로 전달할 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 상기 트래픽 처리 규칙의 업데이트와 관련한 정보를 수신한 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)에서 이루어지는 절차를 도시한 도면이다.

도 5a는 네트워크 하드웨어 장치(204)에 트래픽 처리 규칙이 업데이트 된 경우 네트워크 하드웨어 장치(204)의 트래픽 처리 순서를 도시한 순서도이다.

S510 단계에서, 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)는 상기 호스트 장치(201)로부터 전달 받은 트래픽 처리 규칙의 업데이트와 관련한 정보에 기반하여, 새로운 트래픽 처리 규칙을 상기 네트워크 하드웨어 장치의 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 업데이트할 수 있다. 상기 호스트 장치(201)는 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)의 성능 프로파일 정보를 고려하여, 상기 트래픽 처리 규칙의 업데이트여부를 결정 할 수 있다.

S520단계에서, 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)는 네트워크(200)로부터 트래픽을 수신한 경우, 상기 수신된 트래픽이 어떤 플로우 및 세션에 해당하는지 판단할 수 있다.

S530단계에서, 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)는 상기 수신된 트래픽에 대한 플로우 및 세션 관련 정보가 업데이트된 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 저장되어 있는지 여부를 판단할 수 있다.

상기 수신된 트래픽에 해당하는 정보가 상기 네트워크 하드웨어 장치 내 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 존재하는 경우, 해당 플로우 및 세션에 해당하는 액션을 수행할 수 있다. 즉, 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)가 해당 트래픽을 처리할 수 있다. (S540단계)

상기 수신된 트래픽에 해당하는 정보가 상기 네트워크 하드웨어 내 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 존재하지 않는 경우, 상기 수신된 트래픽을 상기 호스트 장치(201)로 전달할 수 있다. 즉, 상기 호스트 장치(201)에서 해당 트래픽을 처리할 수 있다. (S550단계)

이때, 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 특정 플로우 및 세션에 해당하는 트래픽 처리 규칙이존재하는지 여부는 플로우 및 세션 별로 판단 되며, 해당 판단은 네트워크 기능 초기 시작 시점 또는 네트워크 기능 운용 중 동적으로 결정될 수 있다.

도 5b는 네트워크 하드웨어 장치(204)에 트래픽 처리 규칙이 업데이트된 경우 네트워크 하드웨어 장치(204)에 도착한 트래픽이 처리되는 과정을 예시적으로 도시한 도면이다.

예를 들어, 호스트 장치의 플로우 및 세션 테이블(250)에는 플로우 및 세션이 각각 A, B, C, D, E임을 판단하는 조건과 각각에 대응하는 action에 해당하는 정보가 저장되어 있을 수 있다. 네트워크 하드웨어 장치의 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에는 호스트 장치(201)로부터 플로우 및 세션이 각각 B, D에 해당할 때의 플로우 및 세션의 판단 조건과 이때 해당하는 action을 전달 받아 저장 되어 있을 수 있다.

네트워크 하드웨어 장치(204)가 트래픽 1을 수신한 경우, 상기 트래픽1이 어떤 플로우 및 세션에 해당하는지 판단할 수 있다. 상기 트래픽1이 플로우 A에 해당하는 경우 상기 네트워크 하드웨어 장치의 캐시(251)에는 플로우 A에 관한 정보가 저장되어 있지 않으므로 호스트 장치(201)로 상기 트래픽 1을 전달한다.

한편, 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)가 트래픽 2를 수신한 경우, 상기 트래픽2가 어떤 플로우 및 세션에 해당하는지 판단할 수 있다. 판단 결과, 상기 트래픽2는 플로우 B에 해당하고, 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 플로우 B일 때 수행하는 action이 저장되어 있으므로, 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)가 상기 트래픽2를 처리한다.

도 6은 호스트 장치(201)가 트래픽 처리 규칙 변경 필요성을 감지한 경우의 순서도이다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 트래픽 처리 규칙의 업데이트가 필요한 경우(S410)는 호스트 장치로 새로운 플로우 및 세션에 해당하는 트래픽이 전달된 경우(S610), 또는 임의의 외부 호스트 장치로부터 제어메시지를 수신하는 경우(S660), 또는 타이머가 만료하는 경우(S670) 등을 포함 할 수 있다.

이하에서, 각 조건 별 트래픽 처리 규칙의 업데이트 과정을 서술한다. 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성을 감지한 경우 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도 제어 메커니즘에 따라 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정할 수 있다. 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도 제어 메커니즘은 도 8에서 서술하기로 한다

우선, 새로운 플로우 및 세션에 해당하는 트래픽이 호스트 장치(201)에 수신된 경우, 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성이 감지된 것으로 결정될 수 있다.

S600 단계에서 호스트 장치의 네트워크 기능(220)은 호스트 장치의 플로우 및 세션 테이블(250)에 관련 정보가 저장되어 있지 않은 플로우 및 세션에 해당하는 트래픽을 수신할 수 있다. 상기 트래픽을 수신한 네트워크 기능(220)은 상기 수신한 트래픽에 대한 트래픽 처리 규칙을 결정할 수 있다. 호스트 장치의 네트워크 기능(220)은 상기 결정한 트래픽 처리 규칙을 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)로 전달할 수 있다.

S610단계에서 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 상기 네트워크 하드웨어 장치의 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 상기 결정된 트래픽 처리 규칙을 업데이트 하기 위한 자원(자리 내지 공간과 동일한 의미로 사용 될 수 있다.)이 있는지 확인할 수 있다.

상기 네트워크 하드웨어 장치의 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 빈 자원(자리, 공간)가 없는 경우, 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 결정된 트래픽 처리 규칙을 업데이트 하지 않기로 결정 할 수 있다. 또는 상기 결정된 트래픽 처리 규칙과 관련한 정보를 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)의 대기 리스트에 저장 할 수 있다. (S640단계)

상기 네트워크 하드웨어 장치 내 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 빈 자원이 있는 경우 상기하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 직전 트래픽 처리 규칙의 업데이트 속도를 계산 할 수 있다.

상기 직전 트래픽 처리 규칙의 업데이트 속도가 임계값 이하인 경우 상기 결정된 트래픽 처리 규칙 업데이트 관련 정보를 상기 네트워크 하드웨어 장치로 전달할 수 있다. (S650단계)

상기 직전 트래픽 처리 규칙의 업데이트 속도가 임계값을 초과하는 경우에는 상기 결정된 트래픽 처리 규칙을 업데이트 하지 않기로 결정하거나 상기 결정된 트래픽 처리 규칙과 관련한 정보를 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230) 대기 리스트에 저장할 수 있다. (S640단계).

다른 실시에로, 호스트 장치(201)가 특정 플로우 및 세션의 상태 변경과 관련한 제어 메시지를 수신한 경우, 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성이 감지된 것으로 결정할 수 있다.

S650단계에서 상기 호스트 장치(201)는 특정 플로우 및 세션의 상태 변경과 관련한 제어 메시지를 수신 할 수 있다. 예를 들어, 네트워크 하드웨어 장치(204)가 외부 호스트 장치(210)로부터 제어 메시지를 수신하여 상기 호스트 장치의 네트워크 기능(220)으로 전달할 수 있다. 상기 제어 메시지를 수신한 상기 네트워크 기능(220)은 상기 제어 메시지에 기반하여 특정 플로우 및 세션의 상태 변화에 관한 정보를 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)에게 전달할 수 있다.

S660단계에서 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 상기 외부 호스트 장치(210)로부터 수신한 제어 메시지에 기반하여, 상태 변경과 관련된 특정 플로우 및 세션에 해당하는 트래픽 처리 규칙을 선택 할 수 있다.

S670단계에서, 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 임계값 이하인지 여부를 판단 할 수 있다. 상기 직전 트래픽 처리 규칙의 업데이트 속도가 상기 임계값 이하인 경우 상기 결정된 트래픽 처리 규칙 업데이트 관련 정보를 네트워크 하드웨어 장치(204)로 전달할 수 있다. (S680단계)

상기 절차를 따를 경우 제어 메시지를 수신하여 즉시 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정함으로써, 네트워크 하드웨어 장치에서 처리 할 트래픽의 비율을 증가시켜 호스트 장치 및 네트워크 하드웨어 장치가 효율적으로 트래픽을 처리 할 수 있다.

또 다른 실시예로, 주기적으로 동작하는 타이머가 만료된 경우, 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성이 감지된 것으로 결정할 수 있다.

S690단계에서 호스트 장치(201)는 주기적으로 동작하는 타이머가 만료하였음을 감지할 수 있다.

S660단계에서 상기 호스트 장치의 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 업데이트 할 필요가 있는 트래픽 처리 규칙을 선택 할 수 있다. 상기 업데이트 할 필요가 있는 트래픽 처리 규칙은 사용 빈도가 낮거나 오랜 시간 동안 사용되지 않은 트래픽 처리 규칙 또는 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)의 업데이트 대기 리스트에 저장되어 있는 트래픽 처리 규칙을 포함 할 수 있다.

S670단계에서 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 임계값 이하인지 여부를 판단 할 수 있다. 상기 직전 트래픽 처리 규칙의 업데이트 속도가 임계값 이하인 경우 상기 업데이트 할 필요가 있다고 선택된 트래픽 처리 규칙과 관련된 정보를 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)로 전달할 수 있다. (S680단계)

상기 직전 트래픽 처리 규칙의 업데이트 속도가 임계값을 초과하는 경우에는 상기 선택된 트래픽 처리 규칙을 업데이트 하지 않기로 결정하거나 상기 선택된 트래픽 처리 규칙과 관련한 정보를 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230) 대기 리스트에 저장할 수 있다. (S640단계).

도 7은 본 개시가 통신 시스템에 적용 될 때의 구체적은 예시를 도시한 도면이다.

구체적으로, 호스트 장치(201)가 특정 플로우 및 세션의 상태 변경과 관련한 제어 메시지를 수신한 경우를 통신 시스템에 적용하여 예시적으로 도시한 도면이다.

도 7에서 UPF(User plane function, 701)는 호스트 장치(201)와 네트워크 하드웨어 장치(204)를 포함 할 수 있다. 이 경우, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 UPF(701)는 호스트 장치 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230), 하드웨어 드라이버(240) 및 하드웨어 드라이버(240)를 포함 할 수 있고, 네트워크 하드웨어 장치의 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)을 포함 할 수 있다. SMF(Session Management Function, 700)는 외부 호스트 장치(210)에 대응 할 수 있으며, SMF는 PDU 세션과 관련된 정보를 Network component(EX. UPF, PCF, UDM)으로 전달 할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, SMF(700)로부터 수신하는 제어 메시지에는 특정 플로우 및 세션의 상태전환과 관련된 정보가 포함 될 수 있다. 상태 전환이라 함은 특정 PDU 세션이 유휴 상태(idle) 및 활성 상태(active)로 상호 전환되는 것을 포함 할 수 있다. 도 7은 특정 PDU 세션이 유휴 상태로 전환하는 경우를 도시 하였으나 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

단말이 비활성화되거나 또는 연결 소실 등으로 발생하는 AN release(Access Network release) 절차에 있어서, 네트워크 하드웨어 장치 내 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에서 상기 비활성화 되는 단말과 관련된 PDU 세션의 트래픽 처리 규칙을 제거하는 과정은 다음과 같을 수 있다.

S710 단계에서 UPF(701)는 SMF(700)로 부터 NR 세션 변경 요청 메시지를 수신할 수 있다. NR 세션 변경 요청 메시지는 단말이 유휴 상태가 된다는 것과 관련한 정보를 포함 할 수 있다.

S720단계에서 네트워크 기능(220)은 상기 단말과 관련하여 특정 PDU 세션이 유휴상태가 된다는 것과 관련한 정보를 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)로 전달할 수 있다.

S730단계에서 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 상기 특정 PDU 세션과 관련된 트래픽 처리 규칙이 상기 네트워크 하드웨어 장치의 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 저장되어 있는지 여부를 판단할 수 있다.

S740단계에서 해당 PDU 세션과 관련된 트래픽 처리 규칙이 상기 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 저장되어 있는 경우, 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 하드웨어 드라이버(240)에게 상기 네트워크 하드웨어 장치의 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에서 상기 PDU 세션과 관련된 트래픽 처리 규칙을 삭제 할 것을 요청할 수 있다.

S750단계에서 상기 하드웨어 드라이버(240)는 플로우 및 세션 캐시 테이블 캐시(251)에서 상기 유휴상태가 되는 PDU 세션의 트래픽 처리 규칙의 삭제와 관련된 정보를 전달할 수 있다.

마찬가지로 특정 PDU 세션이 활성화 됨을 알리는 제어 메시지가 도착할 경우, 상기 네트워크 기능(220)은 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)를 통해 특정 PDU 세션과 관련한 트래픽 처리 규칙을 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)에 추가 할 것을 요청할 수 있다.

상기 절차를 따를 경우, 단말 이동성 등에 따라 트래픽 처리 규칙이 잦은 빈도로 변경되는 상용 환경에서는 busy hour 기준으로 초당 수천 개의 유휴 상태 세션이 발생한다. 이 때, 사용 빈도가 낮은 트래픽 처리 규칙을 제거하고 사용 빈도가 높은 트래픽 처리 규칙을 업데이트 여부를 즉시 결정 함으로써 트래픽 처리의 효율을 증가시킬 수 있다.

도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 하드웨어 장치(204)의 성능 프로파일 정보에 기반하여 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는 과정을 도시한 순서도이다.

구체적으로, 호스트 장치가 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성을 감지한 (S410단계)이후, 네트워크 하드웨어 장치의 성능 프로파일 정보에 기반한 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도를 고려하여 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는 과정을 도시한 순서도이다. 이때, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 트래픽 처리 규칙의 업데이트 속도가 임계값(T_R) 이하가 되도록 제어할 수 있다.

S800단계에서 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 지난 단위 시간 (e.g., 매 1초) 동안 트래픽 처리 규칙을 업데이트 한 횟수를 단위 시간으로 나눈 값을 통해 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도를 계산할 수 있다.

S810단계에서 상기 호스트 장치(201)는 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보에 기반하여 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도의 임계값을 결정할 수 있다. 구체적인 절차는 다음과 같다.

<네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보>

S820단계에서, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보를 획득 할 수 있다. 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보는 트래픽 처리 규칙 업데이트 여부 결정 시 시스템 성능에 영향을 주는 지표들로써, 하기의 정보를 포함할 수 있다.

1) 단위 시간 당 업데이트 되는 트래픽 처리 규칙 수에 따른 총 전송 용량

2) 단위 시간 당 업데이트 되는 트래픽 처리 규칙 수에 따른 전송 지연 시간

즉, 네트워크 하드웨어 장칭 성능 프로파일 정보는 호스트 장치(201)에서 네트워크 하드웨어 장치(204)로 업데이트 되는 트래픽 처리 규칙 수에 따른 네트워크 하드웨어 장치에서의 트래픽 (또는 패킷)의 총 전송 용량 및 전송 지연 시간에 관한 정보를 포함 할 수 있다.

상기 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보는 하드웨어 성능 프로파일러로(280)부터 관련 측정 값을 수신하여 획득하거나, 외부 호스트 장치(210)로부터 직접 상기 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보를 획득할 수 있다. 상기 하드웨어 성능 프로파일러(280)부터 관련 측정 값을 수신하는 과정은 도 9에서, 상기 외부 호스트 장치(210)로부터 네트워크 하드웨어 장치의 성능 프로파일 정보를 획득하는 과정은 도 10에서 구체적으로 설명하기로 한다.

<임계값 계산 방법>

S830단계에서, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도의 임계값을 결정 할 수 있다. 임계값은 상기 네트워크 하드웨어 장치의 성능 프로파일 정보와 네트워크 운영자가 요구하는 패킷 전송 속도 및 전송 지연 요구사항에 기반하여 결정될 수 있다. 임계값은 트래픽 처리 규칙을 업데이트 하고자 할 때 마다 트리거 되어 새롭게 계산될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며 다른 방법으로도 임계값을 계산 할 수 있다. 임계값 계산 절차는 하기와 같다.

1. 네트워크 하드웨어 장치(204)의 패킷 전송 속도 요구사항 고려

네트워크 운영자가 정의한 네트워크 하드웨어 장치(204)의 트래픽(또는 패킷)당 전송 속도에 대한 요구 사항 (e.g., X Gbps 이상) 이 있는 경우, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 상기 조건을 만족할 수 있는 범위 내에서 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도의 최대값을 임계값 T_R1으로 설정 할 수 있다. 네트워크 운영자가 정의한 상기 전송 속도에 대한 요구사항이 별도로 없는 경우, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)의 트래픽(또는 패킷)의 최대 전송 속도를 유지할 수 있는 범위 내에서 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도의 최대 값을 임계값 T_R1으로 설정 할 수 있다.

2. 네트워크 하드웨어 장치(204)의 패킷 전송 지연 시간 요구사항 고려

네트워크 운영자가 정의한 네트워크 하드웨어 장치(204)의 트래픽(또는 패킷)당 전송 지연 시간 요구사항 (e.g., Y us 이하) 이 존재하는 경우, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 상기 조건을 만족하는 범위 내에서 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도의 최대값을 임계값 T_R2로 설정 할 수 있다. 네트워크 운영자가 정의한 상기 전송 지연 시간 요구사항이 없는 경우, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 T_R2를 무한히 큰 값으로 설정 할 수 있다.

3. 최종 임계값 결정

이후, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 두 임계 값 T_R1과 T_R2 중 작은 값을 최종 임계값인 T_R으로 설정할 수 있다.

이후, 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 트래픽 처리 규칙의 업데이트 속도가 임계값(T_R)을 넘지 않도록 조절할 수 있다. 다만, 도 8은 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도를 계산하는 단계(S800단계)를 트래픽 처리 규칙의 업데이트 속도 임계값을 계산하는 단계(S810단계)보다 앞서 도시하였으나, 반드시 도 8에 기재된 순서를 따르는 것은 아니다. 임계값을 계산하는 단계(S810단계)가 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도를 계산하는 단계(S800단계)보다 먼저 이루어 질 수도 있고, 동시에 수행될 수도 있다.

S840단계에서 상기 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 상기 임계값(T_R) 이하인지 여부를 판단할 수 있다.

S850단계에서 상기 계산된 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 상기 임계값 T_R 이하인 경우, 상기 호스트 장치(201)는 네트워크 하드웨어 장치(204)로 트래픽 처리 규칙의 업데이트와 관련한 정보를 전달 할 수 있다.

S860단계에서 상기 계산된 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 상기 임계값(T_R)을 초과하는 경우, 상기 트래픽 처리 규칙을 업데이트 하지 않기로 결정하거나 상기 트래픽 처리 규칙과 관련한 정보를 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)의 대기 리스트에 저장 할 수 있다.

도 9는 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)가 네트워크 하드웨어 장치(204)로부터 측정 정보를 수신하여 네트워크 하드웨어 장치의 성능 프로파일 정보를 도출하는 방법을 도시한 도면이다.

네트워크 하드웨어 성능 프로파일 정보는 다음과 같은 정보를 포함할 수 있다.

하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)가 하드웨어 성능 프로파일러(280)로부터 네트워크 하드웨어 장치(204)의 측정 정보를 획득하여 상기 네트워크 하드웨어 장치의 성능 프로파일 정보를 도출하는 방법은 하기와 같을 수 있다.

1. 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)의 측정

S910 단계에서 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 단위 시간 (e.g., 매 1초) 당 트래픽 처리 규칙의 업데이트 횟수를 측정할 수 있다.

2. 하드웨어 성능 프로파일러(280)로부터 측정값을 포함하는 정보 수신

네트워크 하드웨어 장치(204)들은 자체적인 하드웨어 성능 프로파일러 모듈을 지원할 수 있고, 사용자가 하드웨어 성능 프로파일러를 직접 구현하여 추가할 수도 있다. 상기 하드웨어 성능 프로파일러는 상기 호스트 장치(201)내에 존재 할 수 있고, 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)와 상이한 서버에 존재 할 수 있다. 하기에서는 상기 하드웨어 성능 프로파일러(280)가 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)내 존재하는 실시예를 기준으로 설명할 것이나, 반드시 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

(1) 하드웨어 성능 프로파일러(280)의 측정

상기 하드웨어 성능 프로파일러(280)는 네트워크 하드웨어 장치(204)의 트래픽(또는 패킷) 전송 속도(또는 평균 전송 용량) 및 평균 트래픽(또는 패킷) 당 지연 시간 값을 측정할 수 있다. 상기 측정은 호스트 장치(201)와 외부 호스트 장치(210)의 연결 초기 단계에서 테스트 목적으로 트래픽 처리 규칙을 업데이트 하는 과정에서 측정할 수 있고, 트래픽을 처리하는 네트워크 기능 운용 단계에서 측정할 수도 있다.

(2) 하드웨어 성능 프로파일러(280)로부터 관련 정보 수신

S920단계에서 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 상기 하드웨어 성능 프로파일러(280)들로부터 상기 측정 값을 수신할 수 있다. 또한 네트워크 하드웨어 장치(204)의 현재 시각에 대한 timestamp 값을 수신할 수 있다.

수신은 호스트-장치 간 인터페이스를 통해 이루어 질 수 있으며, 상기 인터페이스는 다음과 같을 수 있다. 상기 하드웨어 성능 프로파일러(280)는 상기 네트워크 하드웨어 장치(204) 내 존재 할 수 있다. 상기 하드웨어 성능 프로파일러(280)를 포함하는 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)와 상기 호스트 장치(201)가 동일한 서버에 존재하는 경우, 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)와 상기 호스트 장치(201)는 PCIe, Direct Memory Access (DMA) 채널을 통해 상기 정보들을 포함한 메시지를 송수신 할 수 있다. 또는 상기 하드웨어 성능 프로파일러(280)를 포함하는 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)와 상기 호스트 장치(201)가 상이한 서버에 존재 하는 경우, 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)와 상기 호스트 장치(201)는 이더넷 (Ethernet) 또는 Remote Direct Memory Access (RDMA) 채널을 통해 상기 정보들을 포함한 메시지를 송수신 할 수 있다. 다만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법을 통해 메시지를 송수신 할 수 있다.

상기 호스트 장치(201)와 네트워크 하드웨어 장치(204)간 정보를 송수신 하는 과정은 특정 형태의 프로토콜이나 메시지로 한정 짓지 않는다. 또한, 상기 정보를 매 단위 시간마다 전달하거나, 혹은 여러 단위 시간에 걸쳐 모인 정보를 모아서 전달할 수 있다

3. 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보 획득

상기 네트워크 하드웨어 장치(204)에서 동작하는 하드웨어 성능 프로파일러(280)와 상기 호스트 장치(201)에서 동작하는 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 단위 시간으로 사용할 값 (e.g., 1초)을 미리 동기화 하여 같은 값으로 유지할 수 있다.

상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 위 절차를 매 단위 시간마다 반복하여 단위 시간 당 업데이트 되는 트래픽 처리 규칙 수에 따른 최대 전송 용량 값 정보를 누적하여 저장할 수 있다. 또한, 단위 시간 당 업데이트 되는 트래픽 처리 규칙 수에 따른 평균 지연 시간 값 정보를 누적하여 저장할 수 있다. 상기 정보들을 통해 단위 시간 당 업데이트 되는 트래픽 처리 규칙 수와 패킷의 최대 전송 용량 및 평균 지연 시간 사이의 관계 함수, 즉 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보를 도출할 수 있다.

도 10은 외부 호스트 장치(210)로부터 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보를 획득하는 방법을 예시한 도면이다.

도 10에서 UPF(User plane function, 1000)는 호스트 장치(201)와 네트워크 하드웨어 장치(204)를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 UPF(1000)는 호스트 장치의 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230), 하드웨어 드라이버(240)를 포함할 수 있고, 네트워크 하드웨어 장치의 하드웨어 성능 프로파일러(280)를 포함할 수 있다. 외부 호스트 장치(210)는 NWDAF(NetWork Data Analytics Function, 1010)를 동작 시킬 수 있으며, NWDAF는 5G 통신 시스템에서 네트워크 자동화를 위하여 네트워크 데이터 분석 기능을 제공할 수 있다. 도 10은 UPF와 NWDAF를 기준으로 설명하나 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 외부 호스트 장치(210)를 통해 동일한 네트워크 하드웨어 장치를 사용하는 네트워크 기능들과 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보를 공유할 수 있다. 따라서 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 외부 호스트 장치(210)로부터 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보를 수신할 수 있다.

네트워크 하드웨어 성능 프로파일 정보는 다음의 정보를 포함할 수 있다.

S1020단계에서 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 UPF(1000)의 네트워크 기능이 시작될 때 하드웨어 드라이버로(240)부터 현재 네트워크 인터페이스에 연결된 네트워크 하드웨어 장치(204)의 모델명을 획득할 수 있다.

네트워크 기능이 시작된 이후, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 같은 네트워크 내에 외부 호스트 장치(210)에서 실행 중인 NWDAF(1010)가 존재하는지 확인하고 존재하는 경우 상기 NWDAF(1010)와 연결할 수 있다. 해당 연결을 통해 주고받는 메시지는 Service-based Interface (SBI) 기반 HTTP REST API를 통해 전달 가능하며, 필요에 따라 임의로 정의된 인터페이스 (e.g., RPC)를 통해서도 통신이 가능하다.

S1030단계에서 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 상기 NWDAF(1010)를 구동 중인 외부 호스트 장치(210)에게 현재 본인의 네트워크 기능 식별자 (e.g., UPF ID) 와 장착된 네트워크 하드웨어 장치(204)들의 모델명을 전달할 수 있다.

S1040단계에서 상기 NWDAF(1010)는 수신한 상기 네트워크 하드웨어 장치(204)의 모델명을 통해 기존에 동일한 네트워크 하드웨어 장치와 연결된 네트워크 기능으로부터 전달받았던 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.

S1050단계에서 상기 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보가 존재하는 경우, 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러는(230)는 상기 NWDAF(1010)로부터 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보를 전달받아 초기 값으로 저장하고 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도 조절에 활용할 수 있다.

S1060단계에서 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 상기 NWDAF(1010)로부터 초기값을 수신한 이후에도 주기적으로 하드웨어 성능 프로파일러(280)로부터 측정 값을 수신할 수 있고, 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 전술한 절차에 따라 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보를 지속적으로 보정할 수 있다.

S1070단계에서 상기 NWDAF(1010)는 상기 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)로부터 트래픽 처리 규칙의 업데이트 횟수와 동일 단위 시간 내 네트워크 하드웨어 장치(204)의 트래픽 전송 속도 및 패킷당 전송 지연 시간 측정 값을 수신할 수 있다.

S1080단계에서 상기 NWDAF(1010)는 상기 언급한 절차를 통해 각 네트워크 하드웨어 장치 별로 네트워크 하드웨어 장치 성능 프로파일 정보를 지속적으로 도출 및 보정할 수 있다.

도 11은 트래픽 처리 규칙을 업데이트 할 수 없는 경우 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)의 대기리스트에 트래픽 처리 규칙 관련 정보를 저장하는 경우의 순서도이다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 하드웨어 오프로드 컨트롤러의 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 판단한 결과(S420단계) 트래픽 처리 규칙을 업데이트 할 수 없다고 판단한 경우, 트래픽 처리 규칙 업데이트 관련 정보를 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)의 대기 리스트에 저장하고 추후 업데이트 할 수 있다. 트래픽 처리 규칙을 업데이트 할 수 없다고 판단한 경우는 상기 서술한 바와 같이 네트워크 하드웨어 장치 내 플로우 및 세션 테이블 캐시(251)의 빈 자원이 존재하지 않거나 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 임계값을 초과하는 경우를 포함할 수 있다.

S1110 단계에서 트래픽 처리 규칙을 업데이트 할 수 없는 경우, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 트래픽 처리 규칙 업데이트 관련 정보를 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230) 내 업데이트 대기 리스트에 저장할 수 있다. 트래픽 처리 규칙 업데이트 관련 정보에는 플로우 및 세션 정보, 해당 트래픽 처리 규칙의 추가, 삭제 및 변경 여부, 트래픽 처리 규칙을 추가할 경우 추가할 트래픽 처리 규칙에 관한 정보를 포함 할 수 있다.

S11120단계에서, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230) 주기적으로 상기 업데이트 대기 리스트로부터 트래픽 처리 규칙 업데이트 관련 정보를 도출할 수 있다.

S1130단계에서, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230) 상기 도출한 정보를 기반으로 업데이트 가능한 트래픽 처리 규칙이 존재하지 판단하며, 업데이트가 가능한 경우 S1140단계에서 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 임계값 이하인지 여부를 판단할 수 있다.

S1150단계에서, 상기 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 상기 임계값 이하인 경우 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 트래픽 처리 규칙을 업데이트 하기로 결정할 수 있다.

상기 직전 캐시 업데이트 속도가 상기 임계값을 초과하는 경우, 하드웨어 오프로드 컨트롤러(230)는 현재 대기 리스트에 저장된 정보를 유지하거나 삭제할 수 있다.

도 12는 호스트 장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 12를 참조하면, 호스트 장치는 송수신부(1210), 제어부(1220), 저장부(1230)를 포함할 수 있다. 본 개시에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부 (1210)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(1210)는 예를 들어, 동기 신호 또는 기준 신호를 수신할 수 있다.

제어부 (1220)은 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 전자장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1220)는 하기에서 기술될 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다.

저장부(1230)는 상기 송수신부(1210)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부(1220)를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

도 13은 네트워크 하드웨어 장치 구조를 도시한 도면이다.

도 13을 참조하면, 네트워크 하드웨어 장치는 송수신부(1310), 제어부(1320), 저장부(1330)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부(1320)는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부 (1310)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다.

제어부(1320)는 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 네트워크 하드웨어 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1320)는 하기에서 기술될 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록간 흐름을 제어할 수 있다.

저장부(1330)는 상기 송수신부(1310)를 통해 송수신되는 정보 및 상기 제어부(1320)를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims

통신 시스템에서 제1 장치에 의해 수행되는 방법에 있어서,
상기 제1 장치와 함께 트래픽을 처리하는 제2 장치에서의 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성을 감지하는 단계;
상기 제1 장치의 성능 정보 및 상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보에 기반하여, 상기 제2 장치에서 사용할 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는 단계; 및
상기 결정에 기반하여 상기 트래픽 처리 규칙의 업데이트와 관련된 정보를 상기 제2 장치로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보는,
단위 시간 당 상기 제1 장치에서 상기 제2 장치로 전달되는 트래픽 처리 규칙 수에 따른 상기 제2 장치의 패킷 최대 전송 용량; 및
단위 시간 당 상기 제1 장치에서 상기 제2 장치로 전달되는 트래픽 처리 규칙 수에 따른 상기 제2 장치의 패킷 평균 전송 지연 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보는,
상기 제2 장치로부터 수신한 상기 제2 장치의 측정 정보에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하며,
상기 제2 장치의 측정 정보는 상기 제2 장치의 단위 시간 당 패킷 전송 속도 및 패킷 전송 지연 시간 측정 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보는 제3 장치로부터 수신하는 것을 특징으로 하며,
상기 제3 장치는 데이터 분석 기능을 제공하는 모듈을 동작시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는 단계는,
상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보에 기반하여 결정된 제1 정보; 및
상기 제2 장치의 패킷 전송 속도에 대한 요구 사항 및 상기 제2 장치의 패킷 당 전송 지연 시간 요구사항과 관련된 제2 정보에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하며,
상기 제2 정보는 네트워크 운영자가 정의한 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는 단계는,
상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기반하여 결정된 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도의 임계값과 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도를 비교하는 단계; 및
상기 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 상기 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도의 임계값 이하인 경우 상기 트래픽 처리 규칙을 업데이트 하기로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 상기 임계값을 초과하는 경우 상기 제2 장치로 업데이트 할 트래픽 처리 규칙과 관련된 정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 장치에서의 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성을 감지하는 단계는,
제 4 장치로부터 제어 메시지를 수신하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 제어 메시지는 특정 플로우 및 세션에 상응하는 PDU(protocol data unit) 세션의 유휴 상태 전환 여부와 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
통신 시스템에서 제1 장치와 함께 트래픽을 처리하는 제2 장치에 의해 수행되는 방법에 있어서,
상기 제2 장치의 단위 시간 당 패킷 전송 속도 및 패킷 전송 지연 시간을 측정하는 단계; 및
측정한 단위 시간 당 패킷 전송 속도 및 패킷 전송 지연 시간 측정값을 포함하는 측정 정보를 상기 제1 장치로 전달하는 단계를 포함하며,
상기 측정 정보는 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10항에 있어서,
상기 제1 장치로부터 트래픽 처리 규칙 관련 정보를 수신하는 단계;
상기 트래픽 처리 규칙 관련 정보에 기반하여 트래픽 처리 규칙을 업데이트하는 단계; 및
상기 업데이트 한 트래픽 처리 규칙과 관련된 제1 트래픽을 수신하는 경우 상기 제1 트래픽을 처리하고, 상기 업데이트 한 트래픽 처리 규칙과 관련되지 않은 제2 트래픽을 수신하는 경우 상기 제2 트래픽을 상기 제1 장치로 전달하는 것을 특징으로 하며,
상기 트래픽 처리 규칙 관련 정보는 상기 측정 정보에 기반하여 결정된 것을 특징으로 하는 로 하는 방법.
통신 시스템에서의 제1 장치에 있어서,
신호를 송수신 하는 송수신부; 및
상기 송수신부와 연결되어 있는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 제1 장치와 함께 트래픽을 처리하는 제2 장치에서의 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성을 감지하고, 상기 제1 장치의 성능 정보 및 상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보에 기반하여, 상기 제2 장치에서 사용할 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부 결정하며, 상기 결정에 기반하여 상기 트래픽 처리 규칙의 업데이트와 관련된 정보를 상기 제2 장치로 전달하는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보는,
단위 시간 당 상기 제1 장치에서 상기 제2 장치로 전달되는 트래픽 처리 규칙 수에 따른 상기 제2 장치의 패킷 최대 전송 용량; 및
단위 시간 당 상기 제1 장치에서 상기 제2 장치로 전달되는 트래픽 처리 규칙 수에 따른 상기 제2 장치의 패킷 평균 전송 지연 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보는
상기 제2 장치로부터 수신한 상기 제2 장치의 측정 정보에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하며,
상기 제2 장치의 측정 정보는 상기 제2 장치의 단위 시간 당 패킷 전송 속도 및 패킷 전송 지연 시간 측정 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서,
상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보는 제3 장치로부터 수신하는 것을 특징으로 하며,
상기 제3 장치는 데이터 분석 기능을 제공하는 모듈을 동작시키는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제2 장치의 성능 프로파일 정보에 기반하여 결정된 제1 정보; 및
상기 제2 장치의 패킷 전송 속도에 대한 요구 사항 및 상기 제2 장치의 패킷 당 전송 지연 시간 요구사항과 관련된 제2 정보에 기반하여 상기 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하며,
상기 제2 정보는 네트워크 운영자가 정의한 것을 특징으로 하는 장치.
제16항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기반하여 결정된 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도의 임계값과 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도를 비교 하고,
상기 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 상기 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도의 임계값 이하인 경우 상기 트래픽 처리 규칙을 업데이트 하기로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
제17항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 직전 트래픽 처리 규칙 업데이트 속도가 상기 임계값을 초과하는 경우 상기 제2 장치로 업데이트 할 트래픽 처리 규칙과 관련된 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 제어부는,
제 4 장치로부터 제어 메시지를 수신하여 상기 제2 장치에서의 트래픽 처리 규칙의 업데이트 필요성을 감지하는 것을 특징으로 하는 장치.
제19항에 있어서,
상기 제어 메시지는 특정 플로우 및 세션에 상응하는 PDU(protocol data unit) 세션의 유휴 상태 전환 여부와 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
통신 시스템에서 제1 장치와 함께 트래픽을 처리하는 제2 장치에 있어서,
신호를 송수신 하는 송수신부; 및
상기 송수신부와 연결되어 있는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 제2 장치의 단위 시간 당 패킷 전송 속도 및 패킷 전송 지연 시간을 측정하고, 측정한 단위 시간 당 패킷 전송 속도 및 패킷 전송 지연 시간 측정값을 포함하는 측정 정보를 상기 제1 장치로 전달하며,
상기 측정 정보는 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로 트래픽 처리 규칙의 업데이트 여부를 결정하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 21항에 있어서, 상기제어부는
상기 제1 장치로부터, 상기 제1 장치로 트래픽 처리 규칙 관련 정보를 수신하고, 상기 트래픽 처리 규칙 관련 정보에 기반하여 트래픽 처리 규칙을 업데이트하며 상기 업데이트 한 트래픽 처리 규칙과 관련된 제1 트래픽을 수신하는 경우 상기 제1 트래픽을 처리하고, 상기 업데이트 한 트래픽 처리 규칙과 관련되지 않은 제2 트래픽을 수신하는 경우 상기 제2 트래픽을 상기 제1 장치로 전달하며, 상기 트래픽 처리 규칙 관련 정보는 상기 측정 정보에 기반하여 결정된 것을 특징으로 하는 장치.