KR20240035155A

KR20240035155A - 이동통신 네트워크에서 In-Network Computing을 지원하기 위한 메세지 전달 방법

Info

Publication number: KR20240035155A
Application number: KR1020220114279A
Authority: KR
Inventors: 한윤선; 김동명; 김성환; 문영균
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-09-08
Filing date: 2022-09-08
Publication date: 2024-03-15
Also published as: WO2024054086A1

Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 6G 통신 시스템에 관련된 것이다.
본 개시는 5G 통신 시스템 및 미래에 등장할 이동 통신 네트워크를 대상으로 하여, In-Network Computing 기술을 도입 및 지원하는 방법을 포함한다. In-Network computing은 단순히 네트워크 트래픽의 전달 역할을 수행하던 네트워크 장치에 데이터 처리 관련 기능이 추가적으로 도입하는 기술을 지칭한다. 이를 통해, 데이터가 네트워크를 통해 전달되는 과정에서 데이터 자체에 대한 처리가 되거나, 최단 네트워크 경로에서 목적지 서버까지 전달되지 않고 처리 될 수 있다. 이를 통해 단말에서 사용 중인 서비스의 지연시간 감소, 처리 트래픽 량 증가, 비용 절감과 같은 다양한 이점을 가질 수 있다.

Description

이동통신 네트워크에서 In-Network Computing을 지원하기 위한 메세지 전달 방법 {METHOD AND APPARATUS FOR FOWARDING MESSAGES TO SUPPORT IN-NETWORK COMPUTING IN MOBILE NETWORK}

본 개시는 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 구체적으로는 5G 이동 통신(5G Mobile Communication System)을 포함하여, 향후 개시될 미래 무선 이동통신 시스템에서 In-Network Computing, 또는 On-path Computing을 지원하기 위한 방법에 관한 것이다.

이동 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 시스템은 최대 전송속도 테라(Tera)(1000기가) ps(bit per second), 무선 지연시간 100마이크로초(μsec)로, 5G 통신 시스템대비 속도는 50배 빠르고 무선 지연시간은 10분의 1로 줄어든다.

이러한 높은 데이터 전송 속도 및 초저지연시간을 달성하기 위해, 6G 통신 시스템은 테라헤르츠(Terahertz) 대역(예를 들어, 95기가(95GHz)에서 3테라(3THz)대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 테라헤르츠 대역은 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 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, 단말 송신)와 하향링크(Downlink, 기지국 송신)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, AI를 기술 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(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, 모바일 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 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.

In-Network Computing은 단순 메시지를 전달하는 역할을 담당하는 네트워크의 기존 역할에서 진화하여, 네트워크 장치 또는 네트워크 전달 경로 중 메시지의 내용에 따라 네트워크 자체적으로 요청 내용의 처리에 관련된 작업을 수행하는 기술을 지칭한다. 이를 통해 메시지가 네트워크 상에서 전달 되는 과정과 동시에 요청의 처리가 이루어 지기 때문에 사용자는 보다 빠른 응답 시간, 높은 서비스 경험, 높은 대역폭 활용 등과 같은 장점을 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 이러한 기술을 현재 또는 미래 네트워크에서 지원 할 수 있도록 하는 네트워크 장치 및 소프트웨어 구조 및 연동 방법에 대한 연구가 필요하다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)의 다양한 실시 예들은 이동 통신 시스템에서 In-Network Computing, 또는 On-Path 컴퓨팅을 지원하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것으로 목적으로 한다.

본 개시에서는 In-Network Computing을 지원하기 위한 장치 및 이러한 장치와 기존 통신 시스템의 구성 장치들 사이의 메시지 교환 방법, 특정 사용자가 In-Network Computing을 사용하기 위한 절차, In-Network Computing를 위한 네트워크 메시지 (또는 패킷)의 구별 및 제어 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 무선 통신 시스템에서의 단말의 방법을 개시한다. 상기 방법은, 제1 네트워크 엔티티로부터 URSP(UE Route Selection Policy)를 수신하는 단계; 상기 URSP를 기초로 특정 트래픽에 대한 INC(In-Network Computing) 기능의 사용 여부를 결정하는 단계; 제2 네트워크 엔티티로 INC 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU(Packet Data Unit) 세션 수립 요청을 전송하는 단계; 상기 제2 네트워크 엔티티로부터 PDU 세션 수립 결과를 수신하는 단계; 및 상기 PDU 세션 수립 결과에 기초하여, 상기 제2 네트워크 엔티티에 의해 선택된, INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티로 상향 링크 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는 무선 통신 시스템에서의 제2 네트워크 엔티티의 방법을 개시한다. 상기 방법은, 단말로부터 INC 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU 세션 수립 요청을 수신하는 단계; 상기 PDU 세션 수립 요청을 기초로 하여, 제3 네트워크 엔티티를 선택하고 PDU 세션 수립 절차를 수행하는 단계; 선택된 제3 네트워크 엔티티와 N4 세션을 수립하는 단계; 및 상기 단말로, 상기 PDU 세션 수립 요청에 대한 PDU 세션 수립 결과를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 무선 통신 시스템에서의 제3 네트워크 엔티티의 방법을 개시한다. 상기 방법은, INC 기능의 지원 여부를 포함하는 NF 프로파일(Network Function Profile)을 제5 네트워크 엔티티에 등록하는 단계; 상기 NF 프로파일을 통해 INC 기능의 지원 여부를 확인한 제2 네트워크 엔티티와의 N4 세션 수립을 수행하는 단계; 및 단말로부터 상향 링크 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 이동 통신 네트워크를 통한 다양한 서비스를 사용함에 있어서, 네트워크를 사용하는데 있어서 발생하는 지연 시간 감소, 네트워크 자원 활용도를 증가 시켜 보다 높은 대역폭 활용등과 같은 효과를 통해 사용자의 무선 이동 통신을 통한 서비스 체감 경험을 높여 줄 수 있다. 더불어, 네트워크 상에서 발생하는 트래픽들을 자체적으로 처리함으로써 네트워크 장치를 구성/운용함에 있어서 발생하는 비용을 절감하는 효과를 가져올 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 In-Network Computing 지원 가능한 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향 링크를 이용한 In-network computing 기능의 지원 절차를 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향 링크를 이용하여 외부 DN에서 제공중인 In-network computing 기능을 지원하는 절차를 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 하향 링크를 이용한 In-network computing 기능의 지원 절차를 도시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 In-network computing 기능 활성화를 위한 AF 요청 절차를 도시한다.
도 6는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 일반적인 무선 통신 시스템에서 In-network computing 기능의 활성화를 위한 절차를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 구조를 도시한 도면이다.

이하, 본 개시의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시예를 설명함에 있어서 본 개시가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 개시와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 개시의 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 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 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 실시예에서 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. 또한 실시예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.

본 개시의 실시 예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 이동통신 규격 표준화 단체인 3GPP가 명세하고 있는 5G 이동통신 규격 상의 무선 접속망 New RAN (NR)과 코어 망인 패킷 코어 (5G System, 혹은 5G Core Network, 혹은 NG Core: Next Generation Core)를 주된 대상으로 하지만, 본 개시의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 개시의 범위를 크게 벗어 나지 아니 하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 개시의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능 할 것이다. 더불어 향후 10년 이후 등장 할 5G 이후 이동통신 시스템 또는 6G 이동통신 시스템에도 적용 할 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 3GPP(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격(5G, NR, LTE 또는 이와 유사한 시스템의 규격)에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들이 일부 사용될 수 있다. 하지만, 본 개시가 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

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

본 개시는 3GPP 표준 규격을 따르는 이동통신 시스템에서 무인 항공기의 운용을 지원하기 위한 방법에 관한 것으로 후술되어 있는 장치 또는 객체들일 상호작용하여 발명의 목적을 달성한다.

(R)AN (Radio Access Network)은 5G-NR, E-UTRAN, UTRAN, GERAN등과 같이 기지국과 단말 사이에 무선 통신을 위해 사용되는 기술을 지칭하며, 단말은 무선 통신을 위해서 이동 통신 무선 기술을 지원하는 기지국인 eNB 혹은 gNB에 접속 하여 통신 서비스를 받는다. 기지국은 단말들로부터 전송 받은 제어 신호 혹은 데이터를 핵심망과 상호작용하여 핵심망에 위치하고 있는 장치로 전송하여 설정을 받거나, 데이터를 송수신 하거나, 관리를 위한 절차들을 수행할 수 있다. 이외에도 단말은 기지국과 연결되지 않고 단말과 단말 사이 직접적인 통신을 수행하는 Prose (Proximity Service)와 같은 사이드 링크를 이용하는 기술 또는 WiFi, Bluetooth와 같은 Non-3GPP 무선 접속 기술을 활용하여 데이터 네트워크와 연결될 수 있다.

본 개시에 등장하는 핵심망을 구성하는 엔티티(Entity)들의 설명은 이하와 같이 설명될 수 있다. 5G 네트워크 시스템이 제공하는 각 기능들을 수행하는 단위는 NF(Network Function, 네트워크 기능)로 정의될 수 있다. 5G 이동통신 네트워크의 구조는 도 1에 도시되어 있다. 대표적인 NF로는 단말(UE, User Equipment)의 네트워크 접근과 이동성을 관리 하는 AMF(Access and Mobility Management Function), 세션과 관련된 기능을 수행하는 SMF(Session Management Function), 사용자 데이터의 전달을 담당하는 UPF(User Plane Function), 응용의 제공을 위해 5GC와 통신하는 AF (Application Function), 5GC와 AF 사이의 통신을 지원 하는 NEF (Network Exposure Function), 데이터 저장 및 관리를 위한 UDM (Unified Data Management)과 UDR (Unified Data Repository), 정책을 관리 하는 PCF (Policy and Control Function), 그리고 사용자 데이터가 전달되는 인터넷과 같은 DN (Data Network)이 있다. NF외에 단말 및 5G 이동통신 네트워크를 관리 하기 위한 시스템인 OAM (Operation, Administration, and Management)가 존재 할 수 있다.

이외에 5G 네트워크 시스템의 구성요소는 아니지만 서비스 제공을 하기 위한 외부 개체로써 엣지 컴퓨팅 인프라, 인프라 관리자 및 서비스가 포함 될 수 있다. 엣지 컴퓨팅 인프라 관리자는 엣지 컴퓨팅 인프라에 존재하는 자원을 관리 하는 역할을 수행하는 개체로써, 독립적인 개체로 존재하거나 특정 서비스 또는 플랫폼 상에 존재하여 동일한 기능을 수행하는 개체를 지칭한다. 본 개시에서 엣지 컴퓨팅 인프라 관리자는 NEF를 통해 5G 핵심망과 정보를 교환 할 수 있는 상황을 가정하며, AF와 동일하거나 AF와 연결되어 핵심망과 정보 교환이 가능하다.

상술한 엔티티들의 사이의 정보 교환 및 제어 신호 교환은 3GPP 표준 규격 문서에서 정의하는 절차, 인터페이스, 및 프로토콜을 사용한다. 하지만, 본 개시에 포함되는 모든 용어가 3GPP 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되지 않으며, 다른 규격을 따르는 시스템 및 장치에도 동일 하게 적용될 수 있다. 본 개시의 실시 예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 3GPP가 규격을 정한 통신 규격을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 개시의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 개시의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 개시의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

상술한 5G 이동통신 네트워크의 구성요소 이외에, In-network Computing (또는 On-path Computing)을 지원하기 위한 장치들이 존재할 수 있다. In-Network computing이란 응용의 일부를 네트워크 장치에 오프로딩 (Offloading)하는 기술을 지칭한다. 이를 통해, 단순히 네트워크 트래픽의 포워딩과 같은 작업을 처리하던 네트워크 장치들이 응용에 대한 처리를 도와 줌으로써 네트워크를 이용하는 서비스의 지연시간 감소, 전송량 증가, 소모전력 감소와 같은 이점을 얻을 수 있다. In-Network Computing을 통해 활용 할 수 있는 대표적인 응용의 형태로는 캐쉬(Cache), 로드 밸런서 (Load balancer), NAT 서버, DNS 서버, 및 AI/ML 관련 서버들의 일부 기능들의 지원이 포함될 수 있다.

In-Network Computing의 일반적인 구조는 도 1에 도시되어 있다. In-Network computing을 사용하지 않은 일반 단말 또는 응용의 경우에는 단말에서 발생한 트래픽이 네트워크 장치를 거쳐 응용 서버로 전달 되게 되고, 전달된 요청을 서버가 처리하여 그에 따른 결과를 단말에게 응답하게 된다. 이 과정에서 네트워크 장치들은 단순히 단말과 서버 사이에서 발생하는 메시지들을 전달 하기 위한 역할 만을 수행하게 된다. 도 1에서 특정 단말에서부터 발생한 트래픽이 In-Network Computing을 사용하는 응용이라면, 네트워크 장치 A(120)에서 단말(110)이 요청한 응답을 서버 대신 처리 하여 응답할 수 있다. 추가적으로, 네트워크 장치(120, 130)가 단말(110)의 요청을 완전히 처리 하는 것이 아니라 서버(140) 또는 뒤에 위치하게 되는 네트워크 장치가 단말(110)의 요청을 처리하기 용이한 형태로 변경 하거나 처리 결과를 전달 할 수도 있다. 응용에 따라서 복수개의 네트워크 장치(120, 130)가 참여하여 단일 응용을 처리하기 위한 처리를 수행할 수도 있다.

이러한 In-Network computing에 대한 효율성을 높이기 위해서는 단말에서 발생한 트래픽이 서버로 전달되는 과정에 있어서, 단말에서 발생한 응용 트래픽이 특정 네트워크 장치를 거치도록 경로를 설정하는 과정이 필수적으로 요구된다. 따라서 특정 단말에서 발생한 트래픽, 또는 특정 단말에서 발생한 특정 응용의 트래픽을 선별하여 이를 지원하는 In-Network Computing 기능을 지원하는 네트워크 장치를 거쳐 최종적으로 서버로 연결되는 경로를 설정 할 수 있도록 하는 방법이 필요하다.

[제1 실시예] - 상향 링크 In-Network Computing을 지원하기 위한 PDU 세션 연결 방법과 UPF 선택 방법

5G 이동통신 시스템에서 UPF에 사용자 데이터를 전달 하는 장치는 크게 UE, RAN, UPF로 나눌 수 있으며, UPF를 통해 외부에 위치한 네트워크인 데이터 네트워크(DN, Data Network)으로 전달 되게 된다. DN은 이동통신 시스템 외부에 위치하며 응용 서버들에 접근이 가능한 네트워크를 지칭한다. 본 개시에서는 현재 5G 시스템 또는 추후 등장할 이동통신 네트워크에 있어서 사용자 데이터를 전달하는 장치를 확장하여 In-Network Computing을 지원할 수 있도록 하는 방법을 개시한다.

현재 5G 이동통신 시스템에서 사용자 단말의 전달 하는 장치 중에서 네트워크 서비스의 품질 및 성능을 제어하기 위한 용도로 RAN과 UPF가 대표적인 내부 개체로 존재한다. UPF는 특정 서비스의 탐지 및 QoS 관련 규칙을 적용하는 역할을 수행한다. 특별한 경우를 제외하면, 대부분의 서비스의 트래픽은 UPF를 통해 전달이 되며, 이때 특정 QoS 관련 정책이 적용된다. 기본적으로 이러한 정책 또는 규칙의 적용 기본 단위는 QoS 플로우 (QoS Flow)를 기본 단위로 한다. QoS 플로우는 UPF에서는 PDR (Packet Detection Rule)를 통해 QoS 플로우를 탐지 할 수 있다.

5G 이동 통신 시스템에서 특정 단말이 외부에 위치하고 있는 DN과 통신하기 위해서는 PDU 세션을 수립하여야 하며, 수립된 PDU 세션을 통해서 네트워크 트래픽을 전달 할 수 있다. 단일의 PDU 세션 내에는 복수개의 QoS Flow가 존재 할 수 있다. 본 개시는 단말이 데이터 전달을 위해서 PDU 세션을 수립하는 과정 중에 In-Network Computing을 사용한다는 신호를 명시적으로 통신망에 전달하여, 관련 기능을 제공하는 UPF를 선택 하도록 하는 방법을 포함한다.

본 실시예에서 UPF는 기존 데이터 트래픽의 전달 역할, QoS 적용, 사용량 보고 등과 같은 기존의 기능에 추가로, 응용의 처리가 가능하도록 하는 기능을 가지고 있을 수 있다. 이러한 데이터 또는 정보의 처리가 가능한 UPF는 패킷의 헤더 추가, 삭제, 변경뿐만 아니라 패킷 헤더 내부에 위치한 데이터(페이로드, Payload)의 추가, 변경, 삭제를 할 수 있다. 이때, 데이터 처리의 수행을 지원하기 위해 단일 패킷의 처리만이 고려되지 않으며, 기존에 전송된 패킷을 저장하거나, 미래에 전달될 패킷을 기다리거나, 수집된 패킷들의 가공한 데이터들을 내부적으로 이용하는 기능이 활용될 수도 있다. 이러한 데이터 처리의 대표적인 예로는 AI/ML의 추론 기능, 패킷 내부 데이터의 맵(Map)/리듀스(Reduce)기능, 패킷 데이터들의 병합(Aggregation) 기능 등이 포함될 수 있다. 패킷 내부의 데이터를 처리하기 위한 응용의 작동 방법은 네트워크 운용자가 임의로 설치 한 것과 같이 수행되거나 본 개시의 다른 실시예들과 같이 수행될 수 있다. 새롭게 확장된 UPF의 기능은 UPF의 NF profile에 추가되어, SMF가 UPF를 선택하는 과정에서 사용 될 수 있다. 이 때 NF Profile에 저장되는 정보는 특정 응용의 트래픽을 구별 할 수 있는 구별자인 Traffic descriptor 또는 App Id와 같은 형태로 표현될 수 있다. 따라서, NF profile은 [Traffic descriptor, In-network computing support indicator] 형식으로 저장이 가능하다. 본 개시에서는 새롭게 확장된 UPF의 기능에 대한 정보를 NF profile의 일부로 표현하였으나, In-Network computing이 보급됨에 따라 UPF capability의 일종으로 표현될 수도 있다.

본 개시에서는 상술한 바와 같이 In-Network Computing을 지원하기 위한 방법을 도 2를 이용하여 자세히 설명한다.

S201 단계. 본 개시를 실시하기 위한 전처리로써 UPF(240-2)에서 처리 할 수 있는 In-Network Computing 기능이 설치 되어 있으며, 이를 이용하는 응용의 종류 또는 트래픽이 네트워크 서비스 제공자 및 이용자 사이에 협약 될 수 있다. 이러한 협약 및 UPF(240-2)의 In-Network Computing을 처리 하기 위한 설정과 관련된 내용은 추후 단계 이전 어느 시점에서나 발생 가능 하다. 이때 이러한 협약과 관련된 응용과 관련된 정책은 PCF 또는 UDR 또는 UDM에 저장되어 특정 단말(210) 또는 사용자가 네트워크를 사용할 때 열람 될 수 있다.

S203 단계. 단말(210)은 네트워크 이용을 하기 위한 등록 또는 패킷을 전달 하기 위해 서비스 요청을 할 수 있다. 이러한 과정 중에서 단말과 관련된 정책들이 변경 될 수 있다. 이러한 절차는 3GPP에서 UE Configuration Update로 명명되며, 단말(210)의 등록(Registration) 절차와 함께 수행될 수 있으며, 네트워크에 의한 임의적인 시점에서의 요청에 의해 수행될 수 있다. 이 과정에서 단말(210)에 설정되어야 하는 네트워크 관련 정책들이 전달 될 수 있다. 이 과정에서 전달되는 대표적인 정책으로는 URSP(UE Route Selection Policy)가 있다. URSP는 단말(210)이 특정 트래픽을 전송하기 위해 네트워크를 사용함에 있어서, 특정 슬라이스 선택, SSC(Session and Service Continuity) mode 선택, DNN(Data Network Name)을 선택하기 위해 사용된다. 이러한 선택된 정보들은 PDU 세션을 수립하는 절차 (PDU session establishment)에서 인자로써 네트워크에 전달 될 수 있다. 본 개시는 URSP를 규칙을 확장하여 이전 단계에서 협약 된 응용에 대하여 In-Network computing 기능이 제공된다는 정보를 제공하는 방법을 추가적으로 포함한다. 표 1과 2는 3GPP에서 명세한 TS23.503의 일부이며, URSP 규칙에 대한 방법을 포함한다. 표 2에서는 기존 3GPP에서 정의한 URSP의 일부 규칙 이외에 특정 트래픽 또는 응용에 대하여 In-network computing이 사용 가능한지 여부에 대한 정보 또는 지시자(In-Network Computing Support Indicator)가 포함될 수 있다. In-network computing Indicator가 설정되어 있을 경우, S205 단계에서 단말(210)은 특정 트래픽 (또는 응용)이 네트워크에 의해 In-network computing이 지원가능 하다는 정보를 판단 할 수 있으며, 이를 활용하여 이러한 기능을 사용할지 여부를 결정 할 수 있다.

S207 단계. 단말(210)에서 네트워크를 통해 전달 해야 하는 트래픽이 발생한 경우, 단말(210)은 전 단계에서 전달 받은 URSP 규칙을 활용하여 현재 발생한 트래픽이 전달되어야 하는 DNN, S-NSSAI(Single-Network Slice Selection Assistance Informtaion)와 같은 기존 정보와 더불어 In-Network Computing 기능이 지원되는 지 여부를 확인하고, In-Network Computing 기능을 사용할 지 여부를 결정 할 수 있다. 이때, 단말(210)이 트래픽을 전달한 PDU 세션이 존재 하지 않는 경우이거나, 새로 발생한 트래픽이 In-Network Computing을 지원받도록 하기 위해서 새로운 PDU 세션 수립을 요청을 결정 할 수 있다. 추가적으로, 단말(210)은 단말(210)에서 사용중인 응용이 필요로 하는 In-Network Computing을 수행하는 워크로드를 특정할 수 있다. 이는 단말과(210), 단말(210)에서 사용중인 응용 간의 내부적 메시지 전달 등의 방식으로 획득 될 수 있다. In-Network Computing 워크로드는 단말(210)에서 구동중인 응용이 필요로 하는 네트워크 또는 컴퓨팅 상의 처리 동작의 단편을 의미할 수 있다. 본 개시에서 In-network Computing 워크로드는, 응용이 In-Network computing을 사용하였을 경우 전달된 패킷에 처리되는 동작을 지칭할 수 있다.

S209 단계. 단말(210)은 발생한 트래픽을 전달하기 위해 PDU 세션 수립 절차를 수행 할 수 있다. 이 과정은 기존의 3GPP에서 정의한 PDU 세션 수립 절차와 동일 할 수 있다. 더불어, S207 단계에서 특정 응용이 UPF(240-2)에서 제공하는 In-Network Computing의 대상이며 이를 활용하기로 결정하였다면, 단말(210)은 PDU 세션 수립 요청에 In-Network Computing과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 이러한 정보는 응용을 구별하기 위한 응용 식별자 (Application ID) 또는 Traffic descriptor와 In-Network computing 활용 여부 요청 인자의 형태 [app ID or Traffic descriptor, In-Network Computing request]로 표현될 수 있다. 본 S209 단계에서 단말(210)은 추가적인 In-Network Computing관련 인자들을 SMF(230)로 전달 할 수 있다. In-Network computing 관련 인자들로는 S207 단계에서 파악된 In-Network computing 워크로드 식별자(Workload Identifier), 응용 트래픽 형태 정보, 암호화 키(Encryption Key), L4 조작/종료 가능 여부 등이 포함 될 수 있다. 워크로드 식별자는 단말에서 요구하는 응용의 데이터를 처리 로직을 식별할 수 있도록 하는 식별자로써, In-Network computing에 의해 처리되는 처리 로직을 지칭한다. 이때 복수의 In-Network computing 워크로드 식별자가 포함될 수 있다. 응용 트래픽 형태 정보는 In-Network computing에서 처리되어야 하는 데이터가 패킷으로 변환 될 때의 관계를 표현하기 위한 방법으로, 데이터가 단편화 없이 1개의 패킷에 매칭되는 경우, 데이터 단편화가 발생하여 복수개의 패킷으로 나누어지는 경우, 그리고 연속적인 스트림의 경우 등이 응용 트래픽 형태 정보로 표현될 수 있다. 암호화 키는 응용의 데이터가 암호화 되어 있을 경우, 이를 해석하기 위해 필요한 정보로써 In-Network computing을 처리하는 장치가 이를 활용하여 암호화 되지 않은 형태의 데이터를 패킷으로부터 획득 할 수 있도록 한다. L4 조작/종료 여부는 종단 노드 사이의 L4 세션 연결에 대해 In-Network computing의 처리 결과에 따라서 중간에 데이터를 변경 하거나, 응답을 반환하거나, L4 세션을 종료할 수 있는지 여부를 지시할 수 있다.

추가적으로, 단말(210)에서 사용하는 응용이 직접 In-network computing에서 사용하는 응용의 처리 로직 중 일부를 워크로드로 변환하여 직접 실행가능한 프로그램의 일부를 SMF(230)로 전달 할 수 있다. 이러한 워크로드를 표현하는 방식으로는 바이너리 코드로 표현하는 방식, 워크로드를 포함한 컨테이너로 표현하는 방식, 컴파일 가능한 코드의 일부로 표현 가능한 방식 등이 존재할 수 있다.

S211 단계. PDU 세션 수립 요청을 받은 SMF(230)는 단말(210)에서 요청한 정보를 바탕으로 PDU 세션 수립 절차를 진행 할 수 있다. 이 때 요청의 처리 및 전달 절차는 3GPP 규격에서 정의한 절차와 동일하게 구성될 수 있다. 만약, S209 단계에서의 PDU 세션 수립 절차에 In-Network Computing 지원 요청이 포함되어 있다면, SMF(230)는 이를 지원하는 UPF(240-2)를 선택 하는 과정을 추가로 진행할 수 있다. SMF(230)는 UPF(240-1, 240-2)를 선택하는 과정에서 상술한 바와 같이 요청한 응용을 위한 In-Network computing 기능이 지원되는 지의 여부를 NRF에 저장된 UPF(240-1, 240-2)의 NF profile을 통해 판단 할 수 있다. 이를 통해, SMF(230)는 수립 요청 받은 PDU 세션을 처리 할 수 있는 적합한 UPF(240-2)를 선택 하게 된다.

S213 단계. SMF(230)는 3GPP 규격에 따라 UPF와 N4 세션을 수립할 수 있다. 이 과정에서 UPF(240-2)의 In-Network Computing 기능이 활성화 되어 있지 않은 경우 SMF(230)는 특정 응용을 위한 In-Network Computing 기능을 활성화 하도록 요청 할 수 있다. 추가적으로 단말(210)이 In-network computing 관련 워크로드 식별자를 SMF(230)로 전달한 경우, SMF(230)는 UPF(240-2)에 해당 식별자에 해당하는 워크로드를 설치하고 실행 할 수 있다. 만약, 단일 UPF(240-2)의 자원이 부족하거나 QoS를 고려하여 추가적인 UPF가 필요한 경우, SMF(230)는 I-UPF의 삽입을 결정하고 복수개의 UPF를 연결하는 경로를 생성하여 In-Network Computing에서 요청된 전체 처리 기능들이 수행되도록 구성할 수 있다. 이 때, SMF(230)는 S209 단계에서 전달받은 트래픽 타입에 따라 특정 PDU 세션의 버퍼링 여부 결정, 암호화 된 패킷의 복호화 실행을 설정 할 수 있다. 단말(230)로부터 실행 가능한 워크로드가 직접 전달된 경우, SMF(230)는 전달된 워크로드의 무결성을 파악 후 UPF(240-2)에 설치/실행 할 수 있다.

S215 단계. SMF(230)는 PDU 세션 수립 요청을 보낸 단말에 절차의 수행 결과에 대해 응답 할 수 있다.

S217 단계. 단말(210)은 수립된 PDU 세션을 통하여 상향 링크 데이터를 전송할 수 있다.

S219 단계. S217 단계에서 전달된 데이터 중 상술한 단계에서 In-Network computing을 지원 받기로 요청한 트래픽의 경우 UPF(240-2)에서는 해당 트래픽을 대상으로 미리 정의된 In-Network Computing 기능을 수행 할 수 있다.

표 1. UE Route Selection Policy Rule

Information name	Description	Category	PCF permitted to modify in a UE context	Scope
Rule Precedence	Determines the order the URSP rule is enforced in the UE.	Mandatory (NOTE 1)	Yes	UE context
Traffic descriptor	This part defines the Traffic descriptor components for the URSP rule.	Mandatory (NOTE　3)
Application descriptors	It consists of OSId and OSAppId(s). (NOTE　2)	Optional	Yes	UE context
IP descriptors(NOTE　5)	Destination IP 3 tuple(s) (IP address or IPv6 network prefix, port number, protocol ID of the protocol above IP).	Optional	Yes	UE context
Domain descriptors	FQDN(s) or a regular expression which are used as a domain name matching criteria (NOTE　6).	Optional	Yes	UE context
Non-IP descriptors(NOTE　5)	Descriptor(s) for destination information of non-IP traffic	Optional	Yes	UE context
DNN	This is matched against the DNN information provided by the application.	Optional	Yes	UE context
Connection Capabilities	This is matched against the information provided by a UE application when it requests a network connection with certain capabilities. (NOTE　4)	Optional	Yes	UE context
List of Route Selection Descriptors	A list of Route Selection Descriptors. The components of a Route Selection Descriptor are described in table 6.6.2.1-3.	Mandatory
NOTE　1: Rules in a URSP shall have different precedence values. NOTE　2: The information is used to identify the Application(s) that is(are) running on the UE's OS. The OSId does not include an OS version number. The OSAppId does not include a version number for the application. NOTE　3: At least one of the Traffic descriptor components shall be present. NOTE 4: The format and some values of Connection Capabilities, e.g. "ims", "mms", "internet", etc., are defined in TS　24.526　[19]. More than one connection capabilities value can be provided. NOTE　5: A URSP rule cannot contain the combination of the Traffic descriptor components IP descriptors and Non-IP descriptors. NOTE　6: The match of this traffic descriptor does not require successful DNS resolution of the FQDN provided by the UE Application.

표 2. Route Selection Descriptor

Information name	Description	Category	PCF permitted to modify in URSP	Scope
Route Selection Descriptor Precedence	Determines the order in which the Route Selection Descriptors are to be applied.	Mandatory (NOTE 1)	Yes	UE context
Route selection components	This part defines the route selection components	Mandatory (NOTE 2)
SSC Mode Selection	One single value of SSC mode. (NOTE 5)	Optional	Yes	UE context
Network Slice Selection	Either a single value or a list of values of S-NSSAI(s).	Optional (NOTE 3)	Yes	UE context
DNN Selection	Either a single value or a list of values of DNN(s).	Optional	Yes	UE context
PDU Session Type Selection	One single value of PDU Session Type	Optional (NOTE 8)	Yes	UE context
Non-Seamless Offload indication	Indicates if the traffic of the matching application is to be offloaded to non-3GPP access outside of a PDU Session.	Optional (NOTE 4)	Yes	UE context
ProSe Layer-3 UE-to-Network Relay Offload indication	Indicates if the traffic of the matching application is to be sent via a ProSe Layer-3 UE-to-Network Relay outside of a PDU session.	Optioal (NOTE 4)	Yes	UE context
Access Type preference	Indicates the preferred Access Type (3GPP or non-3GPP or Multi-Access) when the UE establishes a PDU Session for the matching application.	Optional	Yes	UE context
PDU Session Pair ID	An indication shared by redundant PDU Sessions as described in clause　5.33.2.1 of TS　23.501　[2].	Optional	Yes	UE context
RSN	The RSN as described in clause　5.33.2.1 of TS　23.501　[2].	Optional	Yes	UE context
In-Network Computing Support Indicator	Indicates if the traffic of the matching application could be supported by In-network computing	Optional	Yes	UE context
Route selection Validation Criteria (NOTE 6)	This part defines the Route Validation Criteria components	Optional
Time Window	The time window when the matching traffic is allowed. The RSD is not considered to be valid if the current time is not in the time window.	Optional	Yes	UE context
Location Criteria	The UE location where the matching traffic is allowed. The RSD rule is not considered to be valid if the UE location does not match the location criteria.	Optional	Yes	UE context
NOTE 1: Every Route Selection Descriptor in the list shall have a different precedence value. NOTE 2: At least one of the route selection components shall be present. NOTE 3: When the Subscription Information contains only one S-NSSAI in UDR, the PCF needs not provision the UE with S-NSSAI in the Network Slice Selection information. The "match all" URSP rule has one S-NSSAI at most. NOTE 4: If this indication is present in a Route Selection Descriptor, no other components shall be included in the Route Selection Descriptor. NOTE 5: The SSC Mode 3 shall only be used when the PDU Session Type is IP. NOTE 6: The Route Selection Descriptor is not considered valid unless all the provided Validation Criteria are met. NOTE 7: In this Release of specification, inclusion of the Validation Criteria in Roaming scenarios is not considered. NOTE 8: When the PDU Session Type is "Ethernet" or "Unstructured", this component shall be present.

[제2 실시예] - 상향 링크 In-Network Computing을 지원하기 위한 PDU 세션 수립 및 데이터 네트워크 연결 방법

본 실시예에서 특정 DN에 위치하고 있는 네트워크 장치에서 In-Network Computing 기능을 지원하는 경우, 단말에서 발생하는 트래픽이 이러한 장치를 통해 관련 기능을 활용할 수 있도록 하는 방법을 포함한다. DN에 위치한 네트워크 장치는 스위치 또는 라우터와 같은 네트워크 장치 일 수 있다. 이때 네트워크는 기존과 같이 패킷을 전달 또는 포워딩 하는 역할을 수행하는 것뿐만 아니라 패킷 내부의 정보를 처리하는 기능까지 수행 할 수 있다. 이때, 데이터 처리의 수행을 지원하기 위해 단일 패킷의 처리만이 고려되지 않으며, 기존에 전송된 패킷을 저장하거나, 미래에 전달될 패킷을 기다리거나, 수집된 패킷들의 가공한 데이터들을 내부적으로 이용하는 기능이 활용될 수도 있다. 이러한 데이터 처리의 대표적인 예로는 AI/ML의 추론 기능, 패킷 내부 데이터의 맵(Map)/리듀스(Reduce)기능, 패킷 데이터들의 병합(Aggregation) 기능 등이 포함될 수 있다. 패킷 내부의 데이터를 처리하기 위한 응용의 작동 방법은 네트워크 운용자가 임의로 설치 한 것과 같이 수행되거나 본 개시의 다른 실시예들과 같이 수행될 수 있다. 이러한 기능들을 지원하는 DN을 표현하기 위하여, 본 개시에서는 DN에 연결되어 있는 UPF 의 NF profile이 활용될 수 있다. 이를 통해, SMF는 특정 단말에서 발생한 PDU 세션을 통해 전달 되는 데이터 패킷을 해당 DN의 장치로 올바르게 전달 되도록 경로를 설정 할 수 있다. 이 때 In-Network Computing 기능을 지원하는 UPF의 NF Profile은 특정 DN과의 연결을 지원하는 지 여부를 표기하기 위해 DNN (Data Network Name), DNAI(Data Network Access ID), Traffic descriptor 또는 App Id를 포함할 수 있다. 따라서, NF profile은 [DNN, DNAI, Traffic descriptor, In-network computing support indicator]의 조합으로 저장이 가능하다. 본 개시에서는 In-Network Computing 기능 지원 여부를 나타내는 정보를 NF profile의 일부로 표현하였으나, 이는 In-Network computing이 보급됨에 따라 UPF capability의 일종으로 표현될 수도 있다.

본 개시에서는 상술한 바와 같이 In-Network Computing을 지원하기 위한 방법을 도 3을 활용하여 자세히 설명한다.

S301 단계. 본 개시를 실시하기 위한 전처리로써 UPF(340-1, 340-2)를 통해 연결된 DN(350)에서 처리 할 수 있는 In-Network Computing 기능에 대한 정보가 UPF(340-1, 340-2)에 제공될 수 있으며, 이를 이용하는 응용의 종류 또는 트래픽이 네트워크 서비스 제공자 및 이용자 사이에 협약 될 수 있다. 이러한 협약 및 UPF(340-1, 340-2)와 DN(350) 사이의 In-Network Computing을 처리 하기 위한 설정과 관련된 내용은 추후 단계 이전 어느 시점에서나 발생 가능 하다. 이때 이러한 협약과 관련된 응용과 관련된 정책은 PCF 또는 UDR 또는 UDM에 저장되어 특정 단말 또는 사용자가 네트워크를 사용할 때 열람 될 수 있다.

S303 단계. 단말(310)은 네트워크 이용을 하기 위한 등록 또는 패킷을 전달 하기 위해 서비스 요청을 할 수 있다. 이러한 과정 중에서 단말과 관련된 정책들이 변경 될 수 있다. 이러한 절차는 3GPP에서 UE Configuration Update로 명명되며, 단말의 등록(Registration) 절차와 함께 수행될 수 있으며, 네트워크에 의한 임의적인 시점에서의 요청에 의해 수행될 수 있다. 이 과정에서 단말(310)에 설정되어야 하는 네트워크 관련 정책들이 전달 될 수 있다. 이 과정에서 전달되는 대표적인 정책으로는 URSP(UE Route Selection Policy)가 있다. URSP는 단말이 특정 트래픽을 전송하기 위해 네트워크를 사용함에 있어서, 특정 슬라이스 선택, SSC mode 선택, DNN(Data Network Name)을 선택하기 위해 사용된다. 이러한 선택된 정보들은 PDU 세션을 수립하는 절차 (PDU session establishment)에서 인자로써 네트워크에 전달 될 수 있다. 본 개시는 URSP를 규칙을 확장하여 이전 단계에서 협약 된 응용에 대하여 In-Network computing 기능이 제공된다는 정보를 제공하는 방법을 추가적으로 포함한다. 표 1과 2는 3GPP에서 명세한 TS23.503의 일부이며, URSP 규칙에 대한 방법을 포함한다. 표 2에서는 기존 3GPP에서 정의한 URSP의 일부 규칙 이외에 특정 트래픽 또는 응용에 대하여 In-network computing이 사용 가능한지 여부에 대한 정보 또는 지시자(In-Network Computing Support Indicator)가 포함될 수 있다. In-network computing Indicator가 설정되어 있을 경우, S305 단계에서 단말(310)은 특정 트래픽 (또는 응용)이 네트워크에 의해 In-network computing이 지원가능 하다는 정보를 판단 할 수 있으며, 이를 활용하여 이러한 기능을 사용할지 여부를 결정 할 수 있다.

S307 단계. 단말(310)에서 네트워크를 통해 전달 해야 하는 트래픽이 발생한 경우, 단말(310)은 전 단계에서 전달 받은 URSP 규칙을 활용하여 현재 발생한 트래픽이 전달되어야 하는 DNN, S-NSSAI와 같은 기존 정보와 더불어 In-Network Computing 기능이 지원되는 지 여부를 확인하고, In-Network Computing 기능을 사용할 지 여부를 결정 할 수 있다. 이때, 단말(310)이 트래픽을 전달한 PDU 세션이 존재 하지 않는 경우이거나, 새로 발생한 트래픽이 In-Network Computing을 지원받도록 하기 위해서 새로운 PDU 세션 수립을 요청을 결정 할 수 있다. 추가적으로, 단말(210)은 단말(310)에서 사용중인 응용이 필요로 하는 In-Network Computing을 수행하는 워크로드를 특정할 수 있다. 이는 단말과(310), 단말(310)에서 사용중인 응용 간의 내부적 메시지 전달 등의 방식으로 획득 될 수 있다. In-Network Computing 워크로드는 단말(310)에서 구동중인 응용이 필요로 하는 네트워크 또는 컴퓨팅 상의 처리 동작의 단편을 의미할 수 있다. 본 개시에서 In-network Computing 워크로드는, 응용이 In-Network computing을 사용하였을 경우 전달된 패킷에 처리되는 동작을 지칭할 수 있다.

S309 단계. 단말(310)은 발생한 트래픽을 전달하기 위해 PDU 세션 수립 절차를 수행 할 수 있다. 이 과정의 기존의 3GPP에서 정의한 PDU 세션 수립 절차와 동일 할 수 있다. 더불어, S307 단계에서 특정 응용이 In-Network Computing의 대상이며 이를 활용하기로 결정하였다면, 단말(310)은 PDU 세션 수립 요청에 In-Network Computing과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 이러한 정보는 응용을 구별하기 위한 응용 식별자 (Application ID) 또는 Traffic descriptor와 In-Network computing 활용 여부 요청 인자의 형태 [app ID or Traffic descriptor, In-Network Computing request]로 표현될 수 있다. 따라서, 단말(310)은 PDU 세션 수립을 위해 DNN, S-NSSAI와 더불어 In-Network Computing에 사용할 응용의 정보를 추가로 전달 할 수 있다.

본 S309 단계에서 단말(310)은 추가적인 In-Network Computing관련 인자들을 SMF(330)로 전달 할 수 있다. In-Network computing 관련 인자들로는 S307 단계에서 파악된 In-Network computing 워크로드 식별자(Workload Identifier), 응용 트래픽 형태 정보, 암호화 키(Encryption Key), L4 조작/종료 가능 여부 등이 포함 될 수 있다. 워크로드 식별자는 단말에서 요구하는 응용의 데이터를 처리 로직을 식별할 수 있도록 하는 식별자로써, In-Network computing에 의해 처리되는 처리 로직을 지칭한다. 이때 복수의 In-Network computing 워크로드 식별자가 포함될 수 있다. 응용 트래픽 형태 정보는 In-Network computing에서 처리되어야 하는 데이터가 패킷으로 변환 될 때의 관계를 표현하기 위한 방법으로, 데이터가 단편화 없이 1개의 패킷에 매칭되는 경우, 데이터 단편화가 발생하여 복수개의 패킷으로 나누어지는 경우, 그리고 연속적인 스트림의 경우 등이 응용 트래픽 형태 정보로 표현될 수 있다. 암호화 키는 응용의 데이터가 암호화 되어 있을 경우, 이를 해석하기 위해 필요한 정보로써 In-Network computing을 처리하는 장치가 이를 활용하여 암호화 되지 않은 형태의 데이터를 패킷으로부터 획득 할 수 있도록 한다. L4 조작/종료 여부는 종단 노드 사이의 L4 세션 연결에 대해 In-Network computing의 처리 결과에 따라서 중간에 데이터를 변경 하거나, 응답을 반환하거나, L4 세션을 종료할 수 있는지 여부를 지시할 수 있다.

추가적으로, 단말(310)에서 사용하는 응용이 직접 In-network computing에서 사용하는 응용의 처리 로직 중 일부를 워크로드로 변환하여 직접 실행가능한 프로그램의 일부를 SMF(330)로 전달 할 수 있다. 이러한 워크로드를 표현하는 방식으로는 바이너리 코드로 표현하는 방식, 워크로드를 포함한 컨테이너로 표현하는 방식, 컴파일 가능한 코드의 일부로 표현 가능한 방식 등이 존재할 수 있다.

S311 단계. PDU 세션 수립 요청을 받은 SMF(330)는 단말(310)에서 요청한 정보를 바탕으로 PDU 세션 수립 절차를 진행 할 수 있다. 이 때 요청의 처리 및 전달 절차는 3GPP 규격에서 정의한 절차와 동일하게 구성될 수 있다. 만약, S309 단계에서 PDU 세션 수립 절차에 In-Network Computing 지원 요청이 포함되어 있다면, SMF(330)는 이를 지원하는 UPF(340-2)를 선택 하는 과정을 추가로 진행할 수 있다. SMF(330)는 UPF(340-1, 340-2)를 선택하는 과정에서 상술한 바와 같이 요청한 응용을 위한 In-Network computing 기능을 지원하는 DN(350) 또는 DNAI를 선택 할 수 있어야 한다. 이를 위해, SMF(330)는 NRF에 저장된 UPF(340-1, 340-2)의 NF profile을 통해 관련 정보를 획득할 수 있으며, 단말(310)이 요청 한 응용을 위한 In-Network Computing을 지원하는 DN(350) 또는 DNAI를 판단 할 수 있다. 이를 통해, SMF(330)는 수립 요청 받은 PDU 세션을 처리 할 수 있는 적합한 DN(350)과 연결된 UPF(340-2)를 선택 하게 된다.

S313 단계. SMF(330)는 3GPP 규격에 따라 UPF(340-2)와 N4 세션을 수립하게 된다. 이 과정에서 DN(350)에 위치한 In-network Computing을 지원하는 장치가 특별한 패킷의 구조 또는 헤더 정보를 요구하는 경우, UPF(340-2)는 이를 처리 하기 위한 기능을 필요로 할 수 있다. 이러한 기능의 대표적인 예시는 특정 패킷 헤더를 추가 하는 기능이 될 수도 있다. 이 과정에서 UPF(340-2)가 In-Network Computing 기능이 활성화 되어 있지 않은 경우 SMF(330)는 특정 응용을 위한 In-Network Computing 기능을 활성화 하도록 UPF(340-2)에 요청 할 수 있다. 추가적으로 단말(310)이 In-network computing 관련 워크로드 식별자를 SMF(330)로 전달한 경우, SMF(330)는 UPF(340-2)에 해당 식별자에 해당하는 워크로드를 설치하고 실행 할 수 있다. 만약, 단일 UPF(340-2)의 자원이 부족하거나 QoS를 고려하여 추가적인 UPF가 필요한 경우, SMF(330)는 I-UPF의 삽입을 결정하고 복수개의 UPF를 연결하는 경로를 생성하여 In-Network Computing에서 요청된 전체 처리 기능들이 수행되도록 구성할 수 있다. 이 때, SMF(330)는 S309 단계에서 전달받은 트래픽 타입에 따라 특정 PDU 세션의 버퍼링 여부 결정, 암호화 된 패킷의 복호화 실행을 설정 할 수 있다. 단말(330)로부터 실행 가능한 워크로드가 직접 전달된 경우, SMF(330)는 전달된 워크로드의 무결성을 파악 후 UPF(340-2)에 설치/실행 할 수 있다.

S315 단계. SMF(330)는 PDU 세션 수립 요청을 보낸 단말(310)에 절차의 수행 결과에 대해 응답 할 수 있다.

S317 단계. 단말(310)은 수립된 PDU 세션을 통하여 상향 링크 데이터를 전송할 수 있다.

S319 단계. S317 단계에서 전달된 데이터 중 상술한 단계에서 In-Network computing을 지원 받기로 요청한 트래픽의 경우 UPF(340-2)에서는 해당 트래픽을 대상으로 미리 정의된 In-Network Computing 기능을 수행 할 수 있다.

S321 단계. 단말(310)에서 전달된 상향 링크 패킷을 받은 UPF(340-2)는 해당 응용이 In-Network computing 을 위한 패킷인 경우, S313 단계에서 활성화된 추가 기능을 수행할 수 있다.

S323 단계. UPF(340-2)는 단말(310)에서 전송된 패킷을 DN(350)으로 전달 할 수 있다.

[제3 실시예] - 하향 링크 In-Network Computing을 지원하기 위한 PDU 세션 연결 방법과 UPF 선택 방법

본 실시예에서 UPF는 기존 데이터 트래픽의 전달 역할, QoS 적용, 사용량 보고 등과 같은 기존의 기능에 추가로, 응용의 처리가 가능하도록 하는 기능을 가지고 있을 수 있다. 이러한 데이터 또는 정보의 처리가 가능한 UPF는 패킷의 헤더 추가, 삭제, 변경뿐만 아니라 패킷 헤더 내부에 위치한 데이터(페이로드, Payload)의 추가, 변경, 삭제를 할 수 있다. 이때, 데이터 처리의 수행을 지원하기 위해 단일 패킷의 처리만이 고려 되지 않으며, 기존에 전송된 패킷을 저장하거나, 미래에 전달될 패킷을 기다리거나, 수집된 패킷들의 가공한 데이터들을 내부적으로 이용하는 기능이 활용될 수도 있다. 이러한 데이터 처리의 대표적인 예로는 AI/ML의 추론 기능, 패킷 내부 데이터의 맵(Map)/리듀스(Reduce)기능, 패킷 데이터들의 병합(Aggregation) 기능 등이 포함될 수 있다. 패킷 내부의 데이터를 처리하기 위한 응용의 작동 방법은 네트워크 운용자가 임의로 설치 한 것과 같이 수행되거나 본 개시의 다른 실시예들과 같이 수행될 수 있다. 새롭게 확장된 UPF의 기능은 UPF의 NF profile에 추가되어, SMF가 UPF를 선택하는 과정에서 사용 될 수 있다. 이 때 NF Profile에 저장되는 정보는 특정 응용의 트래픽을 구별 할 수 있는 구별자인 Traffic descriptor 또는 App Id와 같은 형태로 표현될 수 있다. 따라서, NF profile은 [Traffic descriptor, In-network computing support indicator] 형식으로 저장이 가능하다. 본 개시에서는 새롭게 확장된 UPF의 기능에 대한 정보를 NF profile의 일부로 표현하였으나, In-Network computing이 보급됨에 따라 UPF capability의 일종으로 표현될 수도 있다.

단말이 외부에 대한 서비스 요청을 수행하기 위해 PDU 세션 수립과 데이터를 전달 하는 과정은, 상향 링크를 이용하여 이루어 지게 된다. 이 때, 상향 링크의 수립과 관련 PDU 세션의 수립등은 단말의 요청에 의해 이루어지게 된다. 하지만, 하향 링크에서 발생한 트래픽이 단말에 전달 되는 경우, 단말은 네트워크의 제어에 의해 PDU 세션을 수립해야 한다. 따라서, 패킷이 발생한 시점에서 단말은 하향 링크로 들어오는 패킷에 대해서는 In-Network computing 을 위한 요청을 할 수 없다. 하향 링크를 통해 DN에서 발생한 패킷이 단말로 전달 되는 경우에는, 네트워크에 의해 하향 패킷이 In-Network Computing의 대상인지에 대한 여부 판단과 이를 지원하기 위한 절차들이 개시 되어야 한다.

본 개시에서는 상술한 바와 같이 하향 링크에서 In-Network Computing을 지원하기 위한 방법을 도 4를 이용하여 자세히 설명한다.

사전 협약 단계. 본 개시를 실시하기 위한 전처리로써 UPF(440-2)에서 처리 할 수 있는 In-Network Computing 기능이 설치 되어 있으며, 이를 이용하는 응용의 종류 또는 트래픽이 네트워크 서비스 제공자 및 이용자 사이에 협약 될 수 있다. 이러한 협약 및 UPF(440-2)의 In-Network Computing을 처리 하기 위한 설정과 관련된 내용은 추후 단계 이전 어느 시점에서나 발생 가능 하다. 이때 이러한 협약과 관련된 응용과 관련된 정책은 PCF 또는 UDR 또는 UDM에 저장되어 특정 단말(410) 또는 사용자가 네트워크를 사용할 때 열람 될 수 있다.

S401 단계. DN에서 발생한 트래픽은 이동 통신 네트워크에 등록 되어 있는 단말(410)에 전달되기 위해, DN에 연결되어 있는 Anchor UPF(440-2)에 전달 될 수 있다.

S403 단계. DN으로부터 하향 링크 패킷을 수신한 UPF(440-2)는 특정 단말(410)에 필요한 포워딩 관련 규칙이 없거나, 단말(410)이 활성화 상태가 아닌 경우 Downlink Data Notification (DDN) 신호를 SMF(430)에 요청할 수 있다.

S405 단계. DDN 신호를 수신한 SMF(430)는 해당 패킷이 In-Network Computing 기능을 이용하는 대상인지 여부를 사전 협약 단계에서 전달 받은 정보를 통해 확인 할 수 있다. 만약 해당 패킷이 In-Network Computing 기능을 이용하는 대상이 아니라면, SMF(430)는 해당 단말(410)을 활성화 하고, 데이터를 수신할 수 있도록 준비 시키기 위해 단말(410)을 대상으로 Network-triggered Service Request 절차를 수행 할 수 있다. 이 절차는 3GPP에서 정의한 절차와 동일 할 수 있다.

S407 단계. 해당 패킷이 In-Network computing 기능을 사용할 수 있도록 설정된 응용의 패킷인 경우, SMF(430)는 해당 기능을 활성화 하기 위해 UPF(440-2)에 해당 기능을 활성화 하도록 하는 명령을 내릴 수 있다. 이 때, 해당 응용을 처리 할 수 있도록 하기 위하여 응용을 구분 할 수 있는 Traffic Descriptor 또는 Application Id와 함께 enabling In-Network Computing Indication이 전달 될 수 있다. 이러한 In-network computing 활성화 신호는 Downlink Notification ACK 신호와 함께 UPF(440-2)로 전달될 수 있다.

만약 In-Network computing의 기능을 가진 UPF가 DN과 직접 연결된 UPF가 아니라 다른 UPF인 경우, I-UPF를 삽입하는 절차를 거쳐 Anchor UPF가 전달 받은 패킷을 I-UPF로 전달 하도록 처리 할 수 있다. 패킷은 전달 받은 I-UPF 는 In-Network Computing 관련 처리를 수행하고, 그 결과를 단말에 전달 할 수 있다.

S409 단계. SMF(430)로부터 DDN ACK를 받은 UPF(440-2)는 해당 패킷에 대하여 In-Network computing 관련 처리를 수행할 수 있다. 실제로 패킷이 단말로 전달되는 것은 단계 3 이후일 수 있다.

S411 단계. S403 단계에서 DDN신호를 수신한 SMF(430)는 해당 목적 단말(410)을 활성화 하기 위해, Network Triggered Service Request 절차를 수행할 수 있다. 이 절차는 3GPP에서 정의 한 절차와 동일 할 수 있다. 이 과정에서 단말(410)에 전송되는 패킷이 In-Network computing기능을 활용하는 응용이라면, service request절차에 이어 단말(410)의 UE configuration update 절차가 수행될 수 있다. 이 과정에서 단말(410)의 URSP를 업데이트 하여 특정 응용이 In-network computing을 사용할 수 있는지 여부를 전달 할 수 있으며, 업데이트된 URSP는 추후 PDU 세션 수립 요청 절차에서 활용 될 수 있다. URSP는 단말이 특정 트래픽을 전송하기 위해 네트워크를 사용함에 있어서, 특정 슬라이스 선택, SSC mode 선택, DNN(Data Network Name)을 선택하기 위해 사용된다. 이러한 선택된 정보들은 PDU 세션을 수립하는 절차 (PDU session establishment)에서 인자로써 네트워크에 전달 될 수 있다. 본 개시는 URSP를 규칙을 확장하여 이전 단계에서 협약 된 응용에 대하여 In-Network computing 기능이 제공된다는 정보를 제공하는 방법을 추가적으로 포함한다. 표 1과 2는 3GPP에서 명세한 TS23.503의 일부이며, URSP 규칙에 대한 방법을 포함한다. 표 2에서는 기존 3GPP에서 정의한 URSP의 일부 규칙 이외에 특정 트래픽 또는 응용에 대하여 In-network computing이 사용 가능한지 여부에 대한 정보 또는 지시자(In-Network Computing Support Indicator)가 포함될 수 있다. In-network computing Indicator가 설정되어 있을 경우, 단말(410)은 특정 트래픽 (또는 응용)이 네트워크에 의해 In-network computing이 지원가능 하다는 정보를 판단 할 수 있으며, 이를 활용하여 이러한 기능을 사용할지 여부를 결정 할 수 있다

S413 단계. UPF(440-2)는 단말로 하향 링크 패킷을 전달한다.

[제4 실시예] - 특정 응용의 In-Network Computing을 지원 경로를 설정 하는 방법

단말이 사용중인 특정 응용의 서비스 향상을 위하여, In-Network Computing 관련 설정은 선택적으로 수행될 수 있다. 이하에서는, 도 5를 이용하여 특정 단말이 서비스를 이용함에 있어, In-Network computing을 활용 할 수 있도록 설정되는 방법을 자세히 설명한다.

In-Network computing 또한 유한한 자원을 가지고 수행되는 기능으로 그 처리 능력을 넘어서 처리될 수 없다. 따라서, In-Network computing을 사용하는 단말(510)을 선택적으로 선별하여 처리하게 하거나, In-Network computing에 대한 활성화/비활성화를 수행하는 기능이 필요할 수 있다. 기존 3GPP에서는 단말(510)에서 발생하는 트래픽이 특정 경로로 전달되도록 유도하는 목적으로 Application Function influence on traffic routing 절차가 정의되었다. 이 절차는 응용과 관련된 관제를 수행하는 AF(580)가 특정 단말에서 사용하는 응용 트래픽을 특정 DNAI로 유도하기 위해 사용되며, 이 과정에서 UPF(540)의 변경이 동반 될 수 있다. 본 개시는 이와 유사한 절차를 통하여 In-network Computing을 사용하는 응용에 대한 패킷이 특정 UPF(540) 또는 DN(DNAI)로 유도 되도록 하는 방법을 포함한다.

본 개시에서 특정 UPF(540)가 처리할 수 있는 In-Network Computing 관련 처리 기능의 상세한 설계 및 작동 방법은 본 개시의 범위 밖이며, 본 개시에서는 UPF(540)에 In-Network Computing을 통해 처리 할 수 있는 처리 관련 동작이 이미 수행 가능 한 상태로 설치되어 있는 것으로 가정한다. 이러한 처리 로직은 응용 서비스 제공자와 이통통신 사업자 사이의 추가적인 협의에 의해서 설계, 제작 되고 UPF(540)에 배포 될 수 있다. 이때, 다양한 In-Network Computing 처리를 수행 해야 하는 이동통신 사업자는 해당 처리 로직들을 구별하기 위한 식별자인 In-network computing 처리 식별자를 생성하거나 발생시킬 수 있다.

S501 단계. 특정 응용과 관련된 관제를 담당하는 AF(580)는 해당 응용을 사용하는 단말(510)을 대상으로 In-Network Computing 기능을 이용 할 수 있도록 하기 위한 요청을 생성한다. 생성된 요청은 목적 단말 (Tartget UE), 응용 트래픽을 구별할 수 있는 Traffic descriptor 또는 application ID, 목적지 DNAI, In-Network Computing 활성화 여부, In-network computing 처리 식별자를 포함 할 수 있다. 이 때 사용되는 요청의 메시지 형태는 Application Function influence on traffic routing과 동일 하거나 유사할 수 있다.

S503 단계. S501 단계에서 생성된 요청은 NEF(570)를 통해 PCF(550)로 전달된다. 이때 사용되는 절차는 Application Function influence on traffic routing과 동일 할 수 있다. 이 절차를 통해 특정 단말(510)과 관련된 정책이 UDR(560)/UDM에 저장될 수 있다. 만약 단말이 현재 활성화 되어 있다면, 정보가 갱신 되었음을 AMF(520), SMF(530)등 UE(510) 관련 정책을 사용하는 NF들에게 전달하여 관련 정보가 갱신 되었음을 알려준다.

S505 단계. S503 단계에서 SMF(530)는 특정 단말(510)과 관련된 In-network computing 관련 요청이 갱신 된 것을 전달 받을 수 있다. 요청에 따라서 SMF(530)는 특정 단말의 데이터를 전달 하는 PDU세션의 경로가 변경되어야 하는지 여부를 판단할 수 있다. 경로의 변경이 필요하다면, SMF(530)는 요청된 In-Network Computing을 처리할 수 있는 UPF(540)를 선택하여 경로에 포함시킨다. 이때, 선택된 UPF(540)가 anchor UPF가 아니라면 I-UPF가 추가적으로 삽입 될 수 있다.

S507 단계. SMF(530)는 S503 단계에서 새롭게 갱신된 요청이 단말(510)이 가지고 있는 URSP 구성과 다른 경우, UE configuration update를 통해 단말(510)의 정책을 갱신 할 수 있다. URSP를 갱신하고 활용하는 방법은 본 개시의 다른 실시예들을 따라 실행 될 수 있다.

[제5 실시예] - In-Network Computing을 지원하기 위한 일반적인 이동 통신 네트워크 절차

본 개시의 방법들은 3GPP에서 정의한 5G 이동통신 네트워크를 대상으로 작성되었으나, 추후에 등장할 6G 또는 일반적인 무선 이동통신 네트워크에서 적용이 가능하다. 다음은 이동통신 네트워크의 구조에서 아래와 같은 역할을 담당하는 네트워크 기능들의 연동을 통해, In-Network Computing을 지원하는 방법을 포함한다.

1) AM : 제어 평면 기능. 단말의 이동성 및 접근성 관리. (mobility & access management in the control plane)

2) SM : 제어 평면 기능. 단말의 사용자 평면 관련 세션 및 트래픽 전달 관제 (data session or network traffic management in the control plane)

3) FM : 사용자 평면 기능. 실제 패킷의 처리 및 전달 수행 (data forwarding and processing in the user plane)

4) PM : 제어 평면 기능. 단말 및 네트워크 관리에 필요한 정치 관리 (policy management in the control plane)

4) UE : 사용자 단말 (user equipment such as smart phone, computer, or new devices)

이하, 상술한 바와 같이 일반화 된 구조를 가진 이동통신 네트워크에서 In-Network Computing을 제공하기 위한 방법을 도 6을 이용하여 상세히 설명한다.

S601 단계. 본 개시를 실시하기 위한 전처리로써 In-Network Computing 기능을 수행 할 수 있는 FM(650)이 설치되어 있다. 이를 이용하는 응용의 종류 또는 트래픽이 네트워크 서비스 제공자 및 이용자 사이에 협약 될 수 있다. 이러한 In-Network Computing을 처리 하기 위한 설정과 관련된 내용은 추후 단계 이전 어느 시점에서나 발생 가능 하다. 이때 이러한 협약과 관련된 응용과 관련된 정책은 PM(640)에 의해 관리 되며 특정 단말 또는 사용자가 네트워크를 사용할 때 열람 될 수 있다.

S603 단계. 단말(610)은 네트워크 이용을 하기 위한 등록 또는 패킷을 전달 하기 위해 네트워크 서비스를 요청을 할 수 있다. 이러한 과정 중에서 단말(610)과 관련된 정책들이 변경 될 수 있다. 이러한 절차는 단말(610)이 네트워크를 사용하기 위해 접근(Access) 및 등록 (Registration) 절차와 함께 수행될 수 있으며, 네트워크에 의한 임의적인 시점에서의 요청에 의해 수행될 수 있다. 이 과정에서 단말(610)에 설정되어야 하는 네트워크 관련 정책들이 전달 될 수 있다. 이 과정에서 협약 된 응용에 대하여 In-Network computing 기능이 제공된다는 정보를 제공하는 방법이 포함 될 수 있다. 특정 트래픽 또는 응용에 대하여 In-network computing이 사용 가능한지 여부에 대한 정보 또는 지시자(In-Network Computing Support Indicator)와, 해당 트래픽을 다른 트래픽과 구별 할 수 있는 Traffic 식별자들이 함께 전달 될 수 있다.

S605 단계. 단말(610)의 서비스 요청을 받은 네트워크는 단말의 트래픽을 전달 하기 위한 사용자 평면 경로를 설정할 수 있다. 이 때, FM(650) 경로를 설정하는 SM(630)은 단말(610)의 요청에서 In-network computing 관련 처리 요청이 포함되어 있을 경우, S607 단계에서 이를 수행할 수 있는 FM(650)을 선택하여 경로에 포함 시킬 수 있다. SM(630)은 이와 같은 동작과 더불어 FM(650)에 설치되어 있는 In-network computing 관련 기능을 활성화시킬 수 있다.

S609, S611 단계. 단말(610)에서 네트워크를 통해 전달 해야 하는 트래픽이 발생한 경우, 단말(610)은 전 단계에서 전달 받은 In-Network Computing 관련 규칙을 활용하여, 발생한 트래픽이 전달되어야 하는 경로를 선택 할 수 있다. 5G 네트워크를 예로 들면, 특정 DNN과 연결된 PDU 세션을 선택 하는 것과 유사한 동작이다. 이 때, 단말(610)은 현재 연결된 세션이 In-Network computing 기능을 지원하지 않는다면 새로운 요청을 네트워크에 할 수 있다.

S613 단계. 단말(610)은 상향 링크 데이터를 목적지 FM(650)으로 전달할 수 있다.

S615 단계. 단말(610)의 패킷을 전달 받은 FM(650)은 In-Network Computing 관련 처리를 수행하고, 수행 결과를 단말(610)에 회신 하거나 추가적인 처리를 위해 DN으로 단말(610)로부터 수신한 패킷 또는 이를 처리한 데이터를 포워딩 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 단말은 송수신부(710), 제어부(720) 및 저장부(730)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부(710)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(710)는 예를 들어, 기지국으로부터 시스템 정보를 수신할 수 있으며, 동기 신호 또는 기준 신호를 수신할 수 있다.

제어부(720)는 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 단말의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(720)는 상기에서 기술한 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(710)는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 내에서 단말이 URSP를 설정하고, 설정된 URSP 규칙을 활용하여 발생한 트래픽에 대한 경로를 결정하고 SMF에 PDU 세션 수립을 위한 요청을 수행하도록 제어할 수 있다.

저장부(730)는 상기 송수신부(710)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부(720)를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(730)는 In-network computing이 사용 가능한지에 대한 정보 또는 지시자를 포함한 URSP 규칙에 대한 정보, PDU 세션을 수립하기 위해 선택하는 슬라이스, SSC mode, DNN 정보 등을 저장할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 구조를 도시한 도면이다. 예를 들어, 네트워크 엔티티는 AMF, SMF, UPF, AF, NEF, UDM, UDR, PCF, DN 등으로 구성될 수 있다.

도 8을 참고하면, 네트워크 엔티티는 송수신부 (810), 제어부 (820) 및 저장부(830)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부 (810)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(810)는 예를 들어, 단말에 시스템 정보를 전송할 수 있으며, 동기 신호 또는 기준 신호를 전송할 수 있다.

제어부 (820)은 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 (820)는 상기에서 기술한 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. SMF를 네트워크 엔티티의 일 예로 들어 설명하면, 제어부(820)는 상향 링크 상황에서 단말로부터의 요청을 수신하여 PDU 세션 수립 절차를 진행할 수 있으며, 그 과정에서 In-Network Computing 기능을 지원하는 UPF를 선택할 수 있다. 또한, 제어부(280)는 송수신부(810)를 통해 하향 링크 상황에서 DN으로부터 DDN 신호를 수신하고 해당 패킷이 In-Network Computing 기능을 사용할 수 있도록 설정된 응용 패킷인지 여부를 판단할 수 있으며, 송수신부(810)를 통해 UPF에 해당 기능을 활성화하도록 하는 명령을 전송할 수 있다. 또한, 제어부(820)는 패킷의 헤더 추가, 삭제, 변경 기능과 패킷 헤더 내부에 위치한 페이로드의 추가, 변경, 삭제 기능, AI/ML의 추론 기능, 패킷 내부 데이터의 맵(Map)/리듀스(Reduce) 기능, 패킷 데이터들의 병합(Aggregation) 기능 등을 활용할 수 있다.

저장부(830)는 상기 송수신부 (810)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부 (820)을 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부 (830)는 전술한 패킷 또는 페이로드의 추가, 변경, 삭제와 관련된 기능, AI/ML의 추론 기능, 패킷 내부 데이터의 맵(Map)/리듀스(Reduce) 기능, 패킷 데이터들의 병합(Aggregation) 기능을 수행하기 위한 기초 데이터를 저장할 수 있다.

이상에서 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한, 상술한 여러 가지 실시 예중 하나 이상이 결합되어 수행될 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 개시를 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

무선 통신 시스템에서의 단말의 방법에 있어서,
제1 네트워크 엔티티로부터 URSP(UE Route Selection Policy)를 수신하는 단계;
상기 URSP를 기초로 특정 트래픽에 대한 INC(In-Network Computing) 기능의 사용 여부를 결정하는 단계;
제2 네트워크 엔티티로 INC 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU(Packet Data Unit) 세션 수립 요청을 전송하는 단계;
상기 제2 네트워크 엔티티로부터 PDU 세션 수립 결과를 수신하는 단계; 및
상기 PDU 세션 수립 결과에 기초하여, 상기 제2 네트워크 엔티티에 의해 선택된, INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티로 상향 링크 데이터를 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 INC 기능 사용 여부에 대한 정보는,
경로 선택에 대한 기술자(Route Selection Descriptors) 목록에 포함되는 INC 지원 지시자(In-Network Computing Support Indicator)인, 방법.
제1항에 있어서,
상기 트래픽 식별 정보는, 트래픽 디스크립터(Traffic descriptor) 또는 응용 식별자(Application ID) 중 하나로 구성되는, 방법.
제1항에 있어서,
INC 기능을 이용하는 응용(Application)의 종류 또는 트래픽에 대한 정책은 사전 협약에 따라 결정되어 상기 단말 또는 적어도 하나의 네트워크 엔티티에 저장되어 있으며,
상기 특정 트래픽에 대한 INC 기능의 사용 여부를 결정하는 단계는 상기 사전 협약에 추가적으로 기초하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 URSP를 기초로 특정 트래픽에 대한 INC 기능의 사용 여부를 결정하는 단계는,
특정 트래픽에 대한 경로를 선택하는 단계를 더 포함하며,
상기 PDU 세션 수립 요청은 상기 특정 트래픽에 대해 선택된 경로 정보를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 네트워크 엔티티로부터 INC 기능에 대한 단말 설정 업데이트(UE configuration update) 절차에 대한 요청을 수신하는 단계;
상기 단말 설정 업데이트 절차에 대한 요청에 기초하여, 상기 URSP의 업데이트를 수행하는 단계; 및
INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티로부터 하향 링크 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제3 네트워크 엔티티는 INC 기능을 지원하는 제4 네트워크 엔티티로 상기 단말로부터 수신한 상향 링크 데이터의 포워딩을 수행하는, 방법.
무선 통신 시스템에서의 제2 네트워크 엔티티의 방법에 있어서,
단말로부터 INC 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU 세션 수립 요청을 수신하는 단계;
상기 PDU 세션 수립 요청을 기초로 하여, 제3 네트워크 엔티티를 선택하고 PDU 세션 수립 절차를 수행하는 단계;
선택된 제3 네트워크 엔티티와 N4 세션을 수립하는 단계; 및
상기 단말로, 상기 PDU 세션 수립 요청에 대한 PDU 세션 수립 결과를 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
제8항에 있어서,
상기 INC 기능 사용 여부에 대한 정보는,
경로 선택에 대한 기술자(Route Selection Descriptors) 목록에 포함되는 INC 지원 지시자(In-Network Computing Support Indicator)인, 방법.
제8항에 있어서,
상기 트래픽 식별 정보는, 트래픽 디스크립터(Traffic descriptor) 또는 응용 식별자(Application ID) 중 하나로 구성되는, 방법.
제8항에 있어서,
상기 제3 네트워크 엔티티를 선택하는 단계는,
상기 INC 기능 사용 여부에 대한 정보가 INC 기능 사용을 지시하는 경우, INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티를 선택하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제8항에 있어서,
상기 PDU 세션 수립 요청은 특정 트래픽에 대해 선택된 경로 정보를 더 포함하며,
상기 제3 네트워크 엔티티를 선택하는 단계는, 상기 특정 트래픽에 대해 선택된 경로 정보에 기초하는, 방법.
제8항에 있어서,
상기 제3 네트워크 엔티티로부터 DDN(Donwlink Data Notification)을 수신하는 단계;
상기 DDN에 대응되는 하향 링크 패킷이 INC 기능의 이용 대상인지 여부를 판단하는 단계;
상기 하향 링크 패킷이 INC 기능을 사용하도록 설정된 패킷인 경우, 상기 제3 네트워크 엔티티에 INC 기능 활성화에 대한 명령을 전송하는 단계;
상기 제3 네트워크 엔티티에 상기 DDN에 대한 DDN ACK(Acknowledgement) 신호를 전송하는 단계; 및
상기 DDN에 기초하여, 상기 단말로 단말 설정 업데이트 절차에 대한 요청을 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
무선 통신 시스템에서의 제3 네트워크 엔티티의 방법에 있어서,
INC 기능의 지원 여부를 포함하는 NF 프로파일(Network Function Profile)을 제5 네트워크 엔티티에 등록하는 단계;
상기 NF 프로파일을 통해 INC 기능의 지원 여부를 확인한 제2 네트워크 엔티티와의 N4 세션 수립을 수행하는 단계; 및
단말로부터 상향 링크 데이터를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
INC 기능을 지원하는 제4 네트워크 엔티티로 상기 단말로부터 수신한 상향 링크 데이터의 포워딩을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
제4 네트워크 엔티티로부터 하향 링크 데이터를 수신하는 단계;
상기 하향 링크 데이터에 대응되는 DDN을 제2 네트워크 엔티티로 전송하는 단계;
상기 제2 네트워크 엔티티로부터, INC 기능 활성화에 대한 명령 및 상기 DDN에 대응되는 DDN ACK 신호를 수신하는 단계;
상기 하향 링크 데이터에 대한 INC 프로세싱을 수행하는 단계; 및
INC 프로세싱 처리가 수행된 하향 링크 데이터를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
무선 통신 시스템에서의 단말에 있어서,
송수신부; 및
제1 네트워크 엔티티로부터 URSP(UE Route Selection Policy)를 수신하고, 상기 URSP를 기초로 특정 트래픽에 대한 INC(In-Network Computing) 기능의 사용 여부를 결정하며, 제2 네트워크 엔티티로 INC 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU(Packet Data Unit) 세션 수립 요청을 전송하고, 상기 제2 네트워크 엔티티로부터 PDU 세션 수립 결과를 수신하며, 상기 PDU 세션 수립 결과에 기초하여, 상기 제2 네트워크 엔티티에 의해 선택된, INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티로 상향 링크 데이터를 전송하도록 설정되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말.
제17항에 있어서,
상기 INC 기능 사용 여부에 대한 정보는,
경로 선택에 대한 기술자(Route Selection Descriptors) 목록에 포함되는 INC 지원 지시자(In-Network Computing Support Indicator)인, 단말.
제17항에 있어서,
상기 트래픽 식별 정보는, 트래픽 디스크립터(Traffic descriptor) 또는 응용 식별자(Application ID) 중 하나로 구성되는, 단말.
제17항에 있어서,
INC 기능을 이용하는 응용(Application)의 종류 또는 트래픽에 대한 정책은 사전 협약에 따라 결정되어 상기 단말 또는 적어도 하나의 네트워크 엔티티에 저장되어 있으며,
상기 제어부는 상기 특정 트래픽에 대한 INC 기능의 사용 여부를 결정함에 있어 상기 사전 협약에 추가적으로 기초하는 것을 특징으로 하는, 단말.
제17항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 URSP를 기초로 특정 트래픽에 대한 INC 기능의 사용 여부를 결정함에 있어 특정 트래픽에 대한 경로를 선택하도록 추가적으로 설정되고,
상기 PDU 세션 수립 요청은 상기 특정 트래픽에 대해 선택된 경로 정보를 더 포함하는, 단말.
제17항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제2 네트워크 엔티티로부터 INC 기능에 대한 단말 설정 업데이트(UE configuration update) 절차에 대한 요청을 수신하고, 상기 단말 설정 업데이트 절차에 대한 요청에 기초하여, 상기 URSP의 업데이트를 수행하며, INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티로부터 하향 링크 데이터를 수신하도록 추가적으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 단말.
제17항에 있어서,
상기 제3 네트워크 엔티티는 INC 기능을 지원하는 제4 네트워크 엔티티로 상기 단말로부터 수신한 상향 링크 데이터의 포워딩을 수행하는, 단말.
무선 통신 시스템에서의 제2 네트워크 엔티티에 있어서,
송수신부; 및
단말로부터 INC 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU 세션 수립 요청을 수신하고, 상기 PDU 세션 수립 요청을 기초로 하여, 제3 네트워크 엔티티를 선택하고 PDU 세션 수립 절차를 수행하며, 선택된 제3 네트워크 엔티티와 N4 세션을 수립하고, 상기 단말로, 상기 PDU 세션 수립 요청에 대한 PDU 세션 수립 결과를 전송하도록 설정되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제2 네트워크 엔티티.
제24항에 있어서,
상기 트래픽 식별 정보는, 트래픽 디스크립터(Traffic descriptor) 또는 응용 식별자(Application ID) 중 하나로 구성되는, 제2 네트워크 엔티티.
제24항에 있어서,
상기 트래픽 식별 정보는, 트래픽 디스크립터(Traffic descriptor) 또는 응용 식별자(Application ID) 중 하나로 구성되는, 제2 네트워크 엔티티.
제24항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제3 네트워크 엔티티를 선택함에 있어, 상기 INC 기능 사용 여부에 대한 정보가 INC 기능 사용을 지시하는 경우, INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티를 선택하도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 제2 네트워크 엔티티.
제24항에 있어서,
상기 PDU 세션 수립 요청은 특정 트래픽에 대해 선택된 경로 정보를 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 제3 네트워크 엔티티를 선택하는 과정에서 상기 특정 트래픽에 선택된 경로 정보에 기초하는 것을 특징으로 하는, 제2 네트워크 엔티티.
제24항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제3 네트워크 엔티티로부터 DDN(Donwlink Data Notification)을 수신하고, 상기 DDN에 대응되는 하향 링크 패킷이 INC 기능의 이용 대상인지 여부를 판단하며, 상기 하향 링크 패킷이 INC 기능을 사용하도록 설정된 패킷인 경우, 상기 제3 네트워크 엔티티에 INC 기능 활성화에 대한 명령을 전송하고, 상기 제3 네트워크 엔티티에 상기 DDN에 대한 DDN ACK(Acknowledgement) 신호를 전송하며, 상기 DDN에 기초하여, 상기 단말로 단말 설정 업데이트 절차에 대한 요청을 전송하도록 추가적으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 제2 네트워크 엔티티.
무선 통신 시스템에서의 제3 네트워크 엔티티에 있어서,
송수신부; 및
INC 기능의 지원 여부를 포함하는 NF 프로파일(Network Function Profile)을 제5 네트워크 엔티티에 등록하고, 상기 NF 프로파일을 통해 INC 기능의 지원 여부를 확인한 제2 네트워크 엔티티와의 N4 세션 수립을 수행하며, 단말로부터 상향 링크 데이터를 수신하도록 설정되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제3 네트워크 엔티티.
제30항에 있어서,
상기 제어부는, INC 기능을 지원하는 제4 네트워크 엔티티로 상기 단말로부터 수신한 상향 링크 데이터의 포워딩을 수행하도록 추가적으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 제3 네트워크 엔티티.
제30항에 있어서,
상기 제어부는, 제4 네트워크 엔티티로부터 하향 링크 데이터를 수신하고, 상기 하향 링크 데이터에 대응되는 DDN을 제2 네트워크 엔티티로 전송하며, 상기 제2 네트워크 엔티티로부터, INC 기능 활성화에 대한 명령 및 상기 DDN에 대응되는 DDN ACK 신호를 수신하고, 상기 하향 링크 데이터에 대한 INC 프로세싱을 수행하며, INC 프로세싱 처리가 수행된 하향 링크 데이터를 상기 단말로 전송하도록 추가적으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 제3 네트워크 엔티티.