KR20240060061A

KR20240060061A - Interface 전력 제어장치 및 Interface 전력 제어방법

Info

Publication number: KR20240060061A
Application number: KR1020220141277A
Authority: KR
Inventors: 이동진; 이성준; 최형두; 박중건
Original assignee: 에스케이텔레콤 주식회사
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2024-05-08

Abstract

본 발명은, NF(예: VNF/CNF,...) 간 Interface에 대한 상태 측정을 활용하여 Interface Resource를 조정하는 방식을 통해, NF(예: VNF/CNF,...)를 구성하는 HW Pool에 대한 전력 사용/소모를 동적으로 제어할 수 있는 구체적인 기술 방안을 제안하고 있다.

Description

Interface 전력 제어장치 및 Interface 전력 제어방법{INTERFACE POWER CONTROL DEVICE AND METHOD}

본 발명은, NF(Network Function)에서의 전력 소모를 동적으로 제어하기 위한 기술에 관한 것이다.

최근, ESG가 중요해지면서, 현재(LTE, 5G) 및 B5G, 6G 통신 장비에서 ESG를 위한 구성은 필수적인 요소가 되었다. ESG는 환경(Environmental), 사회(Social), 지배구조(Governance)의 영문 첫 글자를 조합한 단어이다.

특히 환경(Environmental)과 관련하여, Energy 효율화가 중요해지면서, 각 시스템에서 전력 소모를 최소화 및 최적화는 부분이 매우 중요해지고 있다.

한편, 최근 들어 B5G, 6G의 단말, 기지국, 코어 장비가 가상화, Cloud-native NF(Network Function)으로 진화 되었다. 이에 따라, CNF들은 특히 Common HW Pool(예: 범용 서버)에 손쉽게 탑재가 되면서 동작이 될 수 있다. 특히 VNF/CNF들은 현재 SW(Software), HW(Hardware)가 de-coupled가 되어, SW는 HW의 성능 및 전략 소비에 대해서 무관해 졌다.

반면, 다양한 단말/가입자에 대한 요금제, NW Slice 등의 Profile들이 증가하면서, 다양한 Profile에 따른 Service를 제공하기 위해 효율적으로 자원을 관리/제어/분배(및 조정)하는 Role이 매우 중요해지고 있다. 그 중, Energy(즉, 전력량 = Wattage) 효율화에 대한 다양한 요구사항이 있다.

하지만, 현재 이동통신 표준(B5G/Pre6G)에서는 이러한 Energy 즉 전력량(Wattage) 효율화에 대한 논의가 이루어지지 않고 있다.

이에, VNF/CNF 환경에서 많은 통신 장비들, 특히 VNF, CNF들이 급증하는 상황에서는, HW Pool(예: 범용 서버)들을 전력량(Wattage) 측면에서 효율적으로 활용/운영하지 못하고 있다.

이는, HW Pool의 경우, 통상적으로 구축/구동 이후, 전력 혹은 성능에 대한 세부 관리/제어를 하지 않으며 별도의 동적-전력-세이빙 ^{(Dynamic Power Saving)}등을 사용하기에 어려운 조건들이 가지므로, 현실적으로 HW Pool에서 동적인 전력 모드를 사용하기에는 Service 품질 문제로 이어지는 등의 매우 큰 Risk가 있기 때문에다.

또한, VNF/CNF 환경의 경우는, 다양한 Profile에 따른 Service에서 필요로 하는 전력량(Wattage) 효율화에 대한 요구사항, 그리고 다양한 Infra 환경(기지국/코어)에서의 전력량(Wattage) 효율화에 대한 요구사항을 실시간으로 측정/제어하기 매우 어려운 구조를 가지고 있기 때문이다.

한편, NF(예: VNF/CNF,...)들은 표준에서 정의된 Interface를 통해 NF 간에 통신하며, 이러한 Interface들은 초기 구축 시점부터 dimensioning이 되어 동작된다. 즉, NF 간의 Interface는 NF 간 시그널(호) 처리, 데이터 처리를 송/수신 해주는 역할을 가지고 있다.

본 발명에서는, NF(예: VNF/CNF,...)를 구성하는 HW Pool(예: 범용 서버)들을 전력량(Wattage) 측면에서 효율적으로 활용/운영하기 위한 새로운 동작으로서, NF(예: VNF/CNF,...) 간 Interface에 대한 상태 측정을 활용하여 각 NF에서의 전력 소모를 동적으로 제어할 수 있는 기술 방안 제안하고자 한다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, NF(예: VNF/CNF,...) 간 Interface에 대한 상태 측정을 활용하여, 각 NF에서의 전력 소모를 동적으로 제어할 수 있는 새로운 기술 방안을 실현하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 Interface 전력 제어장치는, NF(Network Function) 간 연결된 Interface에 대한 상태를 측정하는 Interface 측정부; 및 상기 측정된 Interface 상태에 따라 상기 Interface와 관련된 Interface Resource를 조정하여, 상기 Interface Resource를 포함하고 있는 NF에서의 전력 사용이 상기 Interface Resource 조정에 의해 제어되도록 하는 Interface 제어부를 포함한다.

구체적으로, 상기 Interface 측정부는, 상기 Interface를 통해서 인입(Ingress/Receive)되는 트래픽이 Interface Processor로 전달되기 전, 상기 트래픽을 분석하여 Interface에 대한 상태를 측정할 수 있다.

구체적으로, 상기 Interface 상태는, 상기 Interface를 통해서 인입(Ingress/Receive)되는 트래픽의 세션 별 Idle/Active time의 통계, Jitter, PPS(Packets per seconds), TPS(Traffic per seconds), Packet 간 Inter-arrival time 및 관련 통계, Packet의 Burst size 및 통계, Queue 사이즈 중 적어도 하나를 근거로 측정될 수 있다.

구체적으로, 상기 Interface 제어부는, 기 정의된 분석 및 조정 정책을 근거로, 상기 측정된 Interface 상태에 따른 예상 소비 전력을 추정하고, 상기 추정된 예상 소비 전력에 따라 상기 Interface Resource를 조정하는 동작을 수행할 수 있다.

구체적으로, 상기 Interface Resource를 조정하는 동작은, 상기 Interface를 처리하는 Interface Processor에 대한 전력 Saving Mode의 설정, CPU의 동작, Memory Frequency 또는 Storage 속도, 관련 HW Component의 성능 또는 ON/OFF 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 Interface Resource는, 상기 Interface 및 상기 Interface를 처리하는 Interface Processor 및 NF Application 간의 연동(Link)으로 구성되며, 상기 Interface Resource를 조정하는 동작은, 상기 Interface Resource를 구성하고 있는 상기 Interface와의 연동(Link) 구성을 재 선택하여 변경할 수 있다.

구체적으로, 상기 분석 및 조정 정책을 결정 및 제공하는 Interface 관리부를 더 포함하며; 상기 Interface 제어부는, 상기 Interface Resource를 조정함에 따른 제어 결과를 상기 Interface 관리부에 보고하여, 상기 Interface 관리부에서 상기 분석 및 조정 정책을 결정하는데 이용할 수 있게 한다.

구체적으로, 상기 Interface 관리부는, 상기 보고되는 제어 결과를 근거로, 상기 NF에 대한 Interface Capability를 판단하고 판단에 따라 상기 Interface Capability를 관리할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 NF(Network Function)에서 수행되는 Interface 전력 제어방법은, 상기 NF 및 타 NF 간 연결된 Interface에 대한 상태를 측정하는 Interface 측정단계; 및 상기 측정된 Interface 상태에 따라 상기 Interface와 관련된 Interface Resource를 조정하여, 상기 Interface Resource를 포함하고 있는 NF에서의 전력 사용이 상기 Interface Resource 조정에 의해 제어되도록 하는 Interface 제어단계를 포함한다.

구체적으로, 상기 Interface 측정단계는, 상기 Interface를 통해서 인입(Ingress/Receive)되는 트래픽이 Interface Processor로 전달되기 전, 상기 트래픽을 분석하여 Interface에 대한 상태를 측정할 수 있다.

구체적으로, 상기 Interface 제어단계는, 기 정의된 분석 및 조정 정책을 근거로, 상기 측정된 Interface 상태에 따른 예상 소비 전력을 추정하고, 상기 추정된 예상 소비 전력에 따라 상기 Interface Resource를 조정하는 동작을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 Interface 전력 제어장치 및 Interface 전력 제어방법에 의하면, NF(예: VNF/CNF,...) 간 Interface에 대한 상태 측정을 활용하여 Interface Resource를 조정하는 방식을 통해, NF(예: VNF/CNF,...)를 구성하는 HW Pool에 대한 전력 사용/소모를 동적으로 제어할 수 있는 구체적인 기술 구성들을 실현하고 있다.

이로써 본 발명에 따르면, 각 NF(예: VNF/CNF,...)에서의 전력 사용/소모를 동적으로 제어할 수 있는 구체적인 기술을 실현함으로써, Service 품질 저하 등의 Risk 없이, 전력 효율화를 달성하는 효과를 도출할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 NF 간 Interface 환경을 간략히 보여주는 예시 도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Interface 전력 제어장치의 구성을 보여주는 블록 도이다.
도 3은 본 발명의 Interface 전력 제어장치가 NF에 적용되는 구조의 일 예를 보여주는 예시 도이다.
도 4는 본 발명에서 동적으로 조정하는 NF의 Interface Resource 구성을 설명하는 일 예시 도이다.
도 5는 본 발명에서 NF의 Interface Resource를 동적 조정하는 일 예를 설명하는 예시 도이다.
도 6은 본 발명의 적용을 위해 NF 간 Feature Negotiation 절차 시 상호 정보를 전달하는 일 예를 설명하는 예시 도이다.
도 7은 본 발명의 Interface 전력 제어방법을 간략하게 보여주는 흐름 도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 Interface 전력 제어방법에 따른 동작 흐름을 보여주는 예시 도들이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 설명한다.

5G에서는, 단말, 기지국(액세스), 코어 및 서버를 End to End로 지원하기 위한 네트워크 구조를 정의하고 있으며, 기존 LTE(4G)에서 단일 노드(예: S-GW, P-GW 등)가 복합적으로 수행하던 제어 시그널링 및 데이터 송수신의 기능을 분리하여, 제어 시그널링 기능의 영역(Control Plane) 및 데이터 송수신 기능의 영역(User Plane)을 구분한 네트워크 구조를 정의하고 있다.

이때, 5G에서 Control Plane(CP)의 노드는, 단말의 무선구간 액세스를 제어하는 AMF(Access and Mobility Management Function), 단말 정보와 단말 별 가입서비스정보, 과금 등의 정책을 관리/제어하는 PCF(Policy Control Function), 단말 별로 데이터 서비스 이용을 위한 세션(Session)을 제어/관리하는 SMF(Session Management Function), 외부 망과의 정보 공유 기능을 담당하는 NEF(Network Exposure Function), 사용자의 가입자 DB 및 인증을 관리/제어하는 UDM/AUSF(Unified Data Management / AUthentication Function), 네트워크 내 각 NF(Network Function)들에 대한 정보를 관리/제어하는 기능의 NRF(Network Repository Function), 가입자의 과금을 처리하는 CHF(CHarging Function) 등으로 정의할 수 있다.

그리고, 5G에서 User Plane(UP)의 노드는, SMF의 제어(연동)를 토대로 단말과의 세션을 통해 단말 및 외부 서비스망(예: 인터넷) 상의 서버 간 데이터를 송수신하는 UPF(User Plane Function)로 정의할 수 있다.

한편, 최근 ESG가 중요해지면서, 현재(LTE, 5G) 및 B5G, 6G 통신 장비에서 ESG를 위한 구성은 필수적인 요소가 되었다. ESG는 환경(Environmental), 사회(Social), 지배구조(Governance)의 영문 첫 글자를 조합한 단어이다.

한편, 최근 들어 B5G, 6G의 단말, 기지국, 코어 장비가 가상화, Cloud-native NF으로 진화 되었다. 이에 따라, CNF들은 특히 Common HW Pool(예: 범용 서버)에 손쉽게 탑재가 되면서 동작이 될 수 있다. 특히 VNF/CNF들은 현재 SW(Software), HW(Hardware)가 de-coupled가 되어, SW는 HW의 성능 및 전략 소비에 대해서 무관해 졌다.

본 발명에서는, NF(예: VNF/CNF,...)를 구성하는 HW Pool(예: 범용 서버)들을 전력량(Wattage) 측면에서 효율적으로 활용/운영하기 위한 새로운 동작을 제안하고자 한다.

구체적으로는, NF(예: VNF/CNF,...) 간 Interface에 대한 상태 측정을 활용하여, 각 NF에서 HW Pool에 대한 전력 사용/소모를 동적으로 제어할 수 있는 구체적인 기술 구성들을 통해서, 전력량(Wattage)을 효율적으로 활용/운영하는 동작을 실현하고자 한다.

후술에서 구체적으로 설명하겠지만, 본 발명에서 제안/실현하는 새로운 동작(이하, Interface 전력 제어 기법)의 경우, 이동통신 장비 VNF/CNF^{(기지국 / 코어 장비)} 에서 단말(가입자)의 상태에 따라, NF 간 연결된 Interface Resource^{(SW, HW 로직 Component)}를 동적으로 조정(제어 혹은 (재)선택)할 수 있는 특징을 갖는다.

다시 말해, 본 발명에서는, NF의 Interface endpoint로 인입(Ingress/Receive)되는 인입(Ingress/Receive) 다양한 시그널/데이터 트래픽을 분석하여 얻을 수 있는 Interface 상태(Status)를 기반으로, 시스템 제공 서비스 동작에서 소모되는 전력량(NF Resource을 포함)을 제어(조정)할 수 있다.

즉, 본 발명에서는, Interface 처리 가능 Capability 정보, Interface를 처리하는 Interface Processor를 포함한 Interface Resource, 전력 측정기, 제어기, 관리기의 상세 연동 동작을 통해서, 전력 소모를 제어할 수 있다.

이를 위해서, 본 발명은, Interface + Interface Processor + 3GPP NF(App) 간의 동작 구체화, 및 다양한 단말 서비스 특성을 고려한 조정(제어 혹은 (재)선택) 등의 로직 설정을 통해, 결과론적으로 NF의 전력 소모를 효율화/최소화 할 수 있다.

이로써, 본 발명에서는, 단말(가입자)의 상태에 따라, 통신망의 Interface Capability(예: 전력) 소모를 동적으로 줄일 수 있는 효과와, Energy 효율화 및 전력 Saving 효과에 따른 Data Center 비용 절감과 시스템/국사 운용 효율화 등의 다양한 효과를 도출/기대할 수 있을 것이다.

한편, 본 발명에서 전술 및 후술하는 "Interface"는, 3GPP 규격에 정의되는 Core Network NF의 Interface로 한정되지 않으며, 이 외에도 기지국 NF의 Interface도 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 NF 간 Interface 환경을 간략히 보여주고 있다.

5GS Core Network는 EPS(Evolved Packet System)와의 연동성을 갖고 있다. 따라서 각 시스템은 여러 Interface를 갖고 상황에 맞는 서비스 처리를 위한 Interface 및 Protocol 등 물리 자원 사용 여부를 결정짓게 된다.

가입자 측면에서는, 서비스 제공 요청을 위해 다양한 경로를 통해 Core Network로 서비스 제공을 요청할 수 있으며, 이때 가입자 정보를 고려한 각 상황에 따른 최적화된 네트워크 자원 활용이 요구된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 여러 NF 간 목적 별 통신을 지원하기 위해 각각의 Interface와 해당 Interface를 처리하는 Interface Resource^{(SW, HW 로직 Component)}를 갖고 유지해야 하는 상황이며, 세대가 거듭될 수록 이런 Interface Processor 부하 및 Interface Resource의 가중은 불가피하다.

즉, 하나의 NF는 복수 개의 Interface와 Interface Processor들을 N개 가질 수 있고, 또한 최대 성능을 보장하기 위해 각 NF는 기본적으로 모든 자원을 최대한 성능으로 항상 유지하여야 하므로 전력 사용에 대한 부하 요소가 큰 상황이다.

다시 설명을 이어가면, 본 발명에서의 NF는, VNF/VM 혹은 CNF/Pod로 구동될 수 있으며, CP/UP의 코어 장비(예: AMF, SMF, UPF, PCF, UDM,..., MME, SPGW-C, SPGW-U, 등) NF로 제한되지 않으며 단말/기지국(예: UE-AS, UE-NAS, DU-CP, CU-CP, DU-UP, CU-UP) NF도 포함한다.

따라서, 본 발명에서 전술 및 후술하는 "Interface"는, CP/UP의 코어 장비 NF의 Interface인 N1, N2, N3,?? 외에도, 기지국 NF의 Interface에 해당되는 W1, E1, F1, F1-C, F1-U,?? 등도 포함될 수 있다.

즉, 본 발명의 경우, NF는 최소 1개 이상의 Interface를 가지고 있으며, 이런 Interface를 통해 타 노드(타 NF/시스템/서버, 타 기지국 및 단말)와 통신을 한다. 또한 NF는 N개의 Interface를 동일한 타 NF와 통신할 수 있고, 혹은 Interface에 대한 종류, 성격이 다를 수 있다. Interface에 대한 표준 동작, 이름은 3GPP 표준에 정의된 LTE, NSA, SA 와 동일할 수 있다.

이하에서는, 도 2를 참조하여, 본 발명에서 제안하는 새로운 동작, 즉Interface 전력 제어 기법을 실현하는 장치에 대한 구성을 구체적으로 설명하겠다.

도 2에는, 본 발명에서 제안하는 Interface 전력 제어 기법을 실현하는 장치로서, Interface 전력 제어장치의 구성에 대한 일 실시 예를 보여주고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 Interface 전력 제어장치(100)는, Interface 측정부(110), Interface 제어부(120)를 포함할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 일 실시 예에 따른 Interface 전력 제어장치(100)는, Interface 관리(130)를 더 포함할 수 있다.

이러한 본 발명의 Interface 전력 제어장치(100)는, 각 NF에 구현될 수 있으며, Interface 전력 제어장치(100)의 구성 중 일부(예: 110,120)는 각 NF에 구현되고 다른 일부(예: 130)는 타 노드(예: 타 NF/시스템/서버)에 구현될 수도 있다.

다만, 이하의 설명에서는, 설명의 편의 상 Interface 전력 제어장치(100)의 구성 중, 일부 예컨대 Interface 측정부(110), Interface 제어부(120)는 각 NF에 구현되고 다른 일부 예컨대 Interface 관리(130)는 타 노드(예: 타 NF/시스템/서버)에 구현된 실시 예를 언급하여 설명하겠다.

이러한 본 발명의 Interface 전력 제어장치(100) 구성 전체 내지 적어도 일부는, 하드웨어 모듈 형태 또는 소프트웨어 모듈 형태로 구현되거나, 하드웨어 모듈과 소프트웨어 모듈이 조합된 형태로도 구현될 수 있다.

여기서, 소프트웨어 모듈이란, 예컨대, Interface 전력 제어장치(100) 내에서 연산을 제어하는 프로세서에 의해 실행되는 명령어로 이해될 수 있으며, 이러한 명령어는 Interface 전력 제어장치(100) 내 메모리에 탑재된 형태를 가질 수 있을 것이다.

결국, 본 발명의 실시 예에 따른 Interface 전력 제어장치(100)는 전술한 구성을 통해, 본 발명에서 제안하는 새로운 동작 즉, Interface 전력 제어 기법을 실현한다.

이하에서는 이를 실현하기 위한 Interface 전력 제어장치(100) 내 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

Interface 측정부(110)는, NF 간 연결된 Interface에 대한 상태를 측정하는 기능을 담당한다.

도 2에 도시된 바와 같이, Interface 측정부(110)는, 본 발명의 Interface 전력 제어장치(100)가 구현된 NF 내에서, NF 및 타 NF 간 연결된 Interface에 대한 상태를 측정할 수 있다.

보다 구체적으로, Interface 측정부(110)는, NF의 Interface를 통해서 인입(Ingress/Receive)되는 시그널/데이터 트래픽이 Interface Processor로 전달되기 전, 상기 트래픽을 분석하여 Interface에 대한 상태를 측정할 수 있다.

구체적으로 설명하면, Interface 측정부(110)는, 모든 NF^{(기지국 / 코어 장비)}에 SW 형태로 구현될 수 있으며, 인입(Ingress/Receive)되는 NF Interface endpoint 구간의 필요한 소비 전력을 측정하기 위한 기능의 구성이다.

이러한 Interface 측정부(110)는, 1개 NF 및 이와 연동/연계된 각 Interface Resource 별, 혹은 다수의 Interface Resource와의 조합에 따라 Interface에 대한 상태를 측정할 수 있다.

특히, Interface 측정부(110)는, 해당 Interface를 통해 시그널/데이터 트래픽이 인입(Ingress/Receive)되어 처리를 위한 Interface Processor로 분류/분배되기 이전 구간에서, 시그널/데이터 트래픽을 분석하여 Interface에 대한 상태를 측정할 수 있다.

여기서, 분류란, 시그널/데이터가 도착/대기 중인 시점부터 시그널/데이터를 어느 Interface Processor로 보내야 할지 결정하는 시점까지를 의미한다.

또한, 분배란, 시그널/데이터를 특정 Interface Processor에서 처리되도록 전달하는 것을 의미한다.

이렇게 Interface 측정부(110)는, NF의 Interface를 통해서 인입(Ingress/Receive)되는 NF Interface endpoint 구간에서 Interface 상태를 측정할 수 있으며, NFInterface endpoint 구간의 "필요한 소비 전력"은 앞서 측정된 Interface 상태에 의해 추정/정해질 수 있다.

이러한 Interface 측정부(110)의 측정 기능은, 후술의 Interface 제어부(120)의 요청/제어에 의해 수행될 수 있다.

예를 들면, Interface 측정부(110)는 후술의 Interface 제어부(120)의 요청에 따라 Interface 상태를 측정하고 이를 Interface 제어부(120)에 전달할 수 있으며, 이에 Interface 제어부(120)가 Interface 상태에 따른 Interface endpoint 구간의 "필요한 소비 전력"즉 예상 소비 전력을 추정할 수 있다.

이와 같은 Interface 측정부(110)의 경우, 구조적으로는 NF의 Interface 별로 Interface 상태를 측정하도록 각기 구성될 수도 있고, NF의 다수 Interface를 대상으로 Interface 상태를 측정하도록 하나로 구성될 수도 있다.

여기서, Interface 측정부(110)에 의해 측정되는 Interface 상태는, 상기 Interface를 통해서 인입(Ingress/Receive)되는 시그널/데이터 트래픽의 세션 별 Idle/Active time의 통계, Jitter, PPS(Packets per seconds), TPS(Traffic per seconds), Packet 간 Inter-arrival time 및 관련 통계, Packet의 Burst size 및 통계, Queue 사이즈 중 적어도 하나를 근거로, 측정될 수 있다.

더욱 구체적으로, 본 발명에서 Interface 상태는, 아래와 같이 분화하여 구분될 수 있는 정보들 중 일부 또는 전부의 정보를 의미할 수 있다.

·처리 중인 전체 시그널/데이터 트래픽 속도 (ex: 전체 PDU 세션 및 세션 내 전체 패킷 Flow)

·처리 중인 개별 시그널/데이터에 대한 세션 및 Flow 별 속도 (ex: 세션1=20Mb/s, 세션2=40Mb/s, Flow1=1Mb/s, Flow2=5Mb/s)

·처리 중인 각 세션 및 Flow 별 사용량

·단방향 (unidirectional) 및 양방향 (bidirectional) 지연 값

·세션 및 Flow 별 단방향/양방향 지연 값

·세션 및 Flow 별 단방향 양방향의 데이터 사이즈 종류 (ex: 64, 512, 1500 바이트)

·세션 및 Flow 별 트래픽 데이터 에러 종류 및 개수

·Unidirectional latency / throughput / goodput(오류/재전송 제거한 속도)

·Bidirectional latency / throughput / goodput(오류/재전송 제거한 속도)

측정 값의 average, min, max, quartile 등 측정값에 대한 distribution(분포) 값들

·Latency 는 최소 1개의 패킷을 기준으로, 아래와 같은 기준으로 start와 end time을 기준을 값을 측정 함

·시그널/데이터 패킷이 UPF instance로 인입(Ingress) 및 송출(Egress) 의 물리적/논리적 주소/범위를 지정

·시그널/데이터 패킷이 흐르는 N3 (RAN-UPF), N6 (UPF-DN), N9 (UPF-UPF) 장치 간의 물리적/논리적 주소/범위를 지정

·시그널/데이터 패킷 내 적힌 timestamp 또는 UPF 내 실측하는 timestamp를 기준

·시그널/데이터 패킷의 identification을 기준으로 할 수 있는 IP (L3) packet 내 field 값, TCP/UDP (L4) packet 내 field 값을 기준

·시그널/데이터 패킷의 sequence 번호 및 주소 (srcIP, dstIP) 및 포트 주소 (srcPort, dstPort) 및 특정 타입 (protocol)을 기준

·시그널/데이터 패킷을 처리하는 UPF 내 PD 규칙, FA 규칙, QE 규칙, UR 규칙 에 수행(processing/execution)에 대한 시간 측정을 기준

Interface 제어부(120)는, Interface 측정부(110)에서 측정된 Interface 상태에 따라 해당 Interface와 관련된 Interface Resource를 조정하여, 상기 Interface Resource를 포함하고 있는 NF에서의 전력 사용이 상기 Interface Resource 조정에 의해 제어되도록 하는 기능을 담당한다.

구체적으로 설명하면, Interface 제어부(120)는, Interface 측정부(110)에 대한 제어 권한을 가지고 있으며, 본 발명의 Interface 전력 제어장치(100)가 구현된 NF를 구성하는 장비들에 대한 모든 정보 및 상태를 알고 이에 근거한 분석/판단에 따라 Interface Resource를 조정하는 방식으로 NF에서의 전력 사용을 상시 제어할 수 있다(예: 전력 increase/decrease, 휴먼모드, saving 모드 등).

더 나아가, Interface 제어부(120)는, 단말의 상태 관리 모듈(기능)을 구비할 수 있으며, 이 모듈(기능)은 Interface 측정부(110)로부터 단말(가입자)의 이동성 상태(H/O, 위치), 세션 상태(Active/Idle), 데이터 트래픽의 패킷 상태(패킷 n-tuple flow, 패킷 개수/속도(PPS/Throughput), 지연/지터(Latency/Jitter) 등을 보고 받아 이들이 전술의 Interface Resource 조정을 위한 분석/판단에 사용되도록 할 수 있다.

이러한 Interface 제어부(120)는, 적어도 하나의 Interface 측정부(110)로부터 Interface 상태를 전달/보고 받을 수 있다.

이때의 Interface 상태들은, 해당 Interface 혹은 Interface Resource에서 필요로 하는 HW Component(s)의 소비 전력을 추정하는데 사용되며, 동시에 실제 처리하고 있는 단말(가입자)의 시그널/데이터 상태를 입수 받을 수도 있다.

일 예를 설명하면, Interface 제어부(120)는, 기 정의된 분석 및 조정 정책을 근거로, Interface 측정부(110)로부터 전달된 Interface 상태에 따른 예상 소비 전력을 추정하고, 상기 추정된 예상 소비 전력에 따라 Interface Resource를 조정하는 동작을 수행할 수 있다.

다음의 표 1은, 도 1에 도시된 예시와 같이 N3 Interface를 가정할 때, Interface 상태의 각 정보 내용을 통해 예상 소비 전력(Required W)을 추정하는 일 예시를 설명하고 있다.

즉, Interface 제어부(120)는, 기 정의된 분석 및 조정 정책을 근거로, Interface 측정부(110)로부터 전달된 Interface 상태에 따른 예상 소비 전력을 표 1과 같이 추정할 수 있다.

Interface Ingress Status (for N3)
패킷 (Mbps)	속도 (PPS)	Latency (ms)	Jitter (ms)	Burst Size (Kbps)	...	추정된 필요 전력 (Watt)
3,200	285,714	0.01	±1.2	8575	...	43.8
1,200	107,143	0.02	±4.2	3215	...	12.7
2,000	178,571	0.01	±0.2	5358	...	34.3
...	...	...	...	...	...	...

물론, Interface 측정부(110)가 앞서 추정한 Interface 상태에 따른 예상 소비 전력을 추정하여 Interface 제어부(120)에 전달할 수도 있으며, 이 경우 Interface 제어부(120)는 전달된 예상 소비 전력에 따라 Interface Resource를 조정하는 동작을 수행할 수 있다.

그리고, Interface 제어부(120)는, 추정된 예상 소비 전력(예: 표 1의 43.8W)에 따라, Interface Resource를 조정하는 동작을 수행할 수 있다.

이러한 Interface 제어부(120)는 세부적으로 정책기/분석기로 구분될 수 있다. 이에 제어부(120)의 정책기는, 제어부(120)에서 사용하는 정책(예: 분석 및 조정 정책)은 더 상위 레벨인 Interface 관리부(130)로부터 제공받을 수 있다.

예컨대, Interface 관리부(130)로부터 제공되는 정책(예: 분석 및 조정 정책)은 가입자의 기본 Profile 정보(예: 요금제, NW Slice 정보, QoS Rate, 등)에 따라 구분/결정될 수 있다.

제어부(120)의 분석기는, 정책(예: 분석 및 조정 정책)을 근거로, Interface 측정부(110)로부터 제공되는 입력(Interface 상태)를 분석하여 예상 소비 전력을 추정하고, 이에 따른 출력을 판단/수행할 수 있다.

여기서의 출력은, 예상 소비 전력에 따른 Interface Resource 조정 동작을 의미하며, 이러한 출력 결과(또는, 제어 결과)는 Log/Trace 형태로 남을 수 있으며 다시 Interface 관리부(130)로 전달/보고될 수도 있다.

이에, Interface 제어부(120)는, 예를 들어 예상 소비 전력을 추정 및 이에 따른 판단 결과, 전원 decrease가 필요하다고 판단한 경우 Interface와 연결된 NF 장비에서 동작되고 있는 Interface Resource를 조정하는 동작(예: Interface Resource/NF의 전력 down, 관련 서비스들 pause 등)을 수행할 수 있다.

또한, Interface 제어부(120)는, 예를 들어 예상 소비 전력을 추정 및 이에 따른 판단 결과, 전원 increase가 필요하다고 판단한 경우 Interface와 연결된 NF 장비에서 동작되고 있는 Interface Resource를 조정하는 동작(예: Interface Resource/NF의 전력 up, 관련 서비스들 on 등)을 수행할 수 있다.

또한, Interface 제어부(120)는, 별도의 전원-모드(MAX Power, MIN Power) 요청에 따라, 전술의 전원 decrease 또는 전원 increase 판단 시와 같이 동작할 수도 있다.

Interface 관리부(130)는, 분석 및 조정 정책을 결정 및 제공하는 기능을 담당한다.

즉, Interface 관리부(130)는, 본 발명의 Interface 전력 제어 기법 실현을 위한 서비스 정책 부분으로서, 본 발명이 적용되는 각 NF^{(기지국 / 코어 장비)} 의 Interface 제어부(120)를 다루는 정책을 구분/결정할 수 있다.

예를 들면, Interface 관리부(130)는, 단말(가입자), 가입자의 기본 Profile 정보(예: 요금제, NW Slice 정보, QoS Rate, 등), 서비스, NF, 그리고 연동된 다수의 Interface들에 대한 Network Topology 정보, E2E에 대한 Interface Capability들을 알고 있으며 이에 근거하여 각 NF^{(기지국 / 코어 장비)} 의 Interface 제어부(120)로 전달할 분석 및 조정 정책을 구분/결정하고 제공할 수 있다.

이에, Interface 관리부(130)는, 예를 들어 특정 Threshold 이상 시 CPU 혹은 Memory의 Freq-up/down 제어하도록 하는 정책을, Interface 제어부(120)로 제공할 수 있다.

또는, Interface 관리부(130)는, 예를 들어 특정 성능 이하 시 추가 Interface Resource 생성 및 연동하도록 하는 정책을, Interface 제어부(120)로 제공할 수 있다.

더 나아가, Interface 관리부(130)는, 전술과 같이 Interface 제어부(120)에 의한 Interface Resource 조정에 따른 제어 결과(또는, 출력 결과)를 전달/보고 받을 수 있으며, 각 NF^{(기지국 / 코어 장비)}의 Interface 제어부(120)로 전달할 정책을 구분/결정하는데 이들을 이용/활용할 수도 있다.

아울러, Interface 관리부(130)는, 각 NF^{(기지국 / 코어 장비)}에서 Interface 제어부(120)로부터 전달되는 제어 결과 등의 정보를 근거로, 본 발명의 Interface 전력 제어를 위해 투입되는 리소스가 더 큰 경우 등의 이유로 Interface 전력 제어가 불필요하다고 판단되거나, 또는 단기간 내의 전력 사용량 급증/급감이 발생하거나 발생이 예측되는 NF^{(기지국 / 코어 장비)}가 확인된다면, 해당 NF^{(기지국 / 코어 장비)}에 대해서는 본 발명의 Interface 전력 제어 기능(기법)을 설정 Off시킬 수도 있다.

반대로, Interface 관리부(130)는, 본 발명의 Interface 전력 제어가 필요하다고 판단되거나, 또는 단기간 내의 전력 사용량 급증/급감 발생이 해소된 NF^{(기지국 / 코어 장비)}에 대해서는 본 발명의 Interface 전력 제어 기능(기법)을 설정 On시킬 수 있다.

이에, 도 3을 참조하여, 본 발명의 Interface 전력 제어장치(100)가 NF에 적용되는 구조의 일 예를 설명할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 각 NF 1,2,3,4에는 각각 하나 이상의 Interface 전력 측정기(110, Interface 측정부(110)에 해당)과 이상의 Interface 전력 제어기(120), Interface 제어부(120)에 해당)이 구비되며, 각 NF 1,2,3,4의 Interface 전력 제어기(120)를 제어하는 별도의 Interface 전력 관리기(130, Interface 관리부(130)에 해당)이 구비될 수 있다.

아울러, 각 NF 1,2,3,4에는, 각기 구비한 Interface를 처리하는 Interface Processor 등 Interface에 연결된 NF 장비에서 동작되고 있는 각종 HW component/HW Pool이 포함되는 Interface Resource가 연동/연계되고 있다.

이에, 각 NF 1,2,3,4에서는, 각 Interface endpoint로 인입(Ingress/Receive)되는 시그널/데이터 트래픽을 분석하여 측정한 Interface 상태(Status)를 기반으로 예상 소비 전력을 추정하고, 이를 근거로 관련된 Interface Resource를 필요에 따라 조정함으로써, 각 NF 1,2,3,4에서의 전력 사용이 Interface Resource 조정에 의해 제어(증가/감소)되도록 할 수 있다.

이하에서는, 본 발명에서 Interface Resource를 조정하는 동작에 대한 실시 예를 구체적으로 설명하겠다.

구체적인 설명에 앞서, 도 4를 참조하여 본 발명에서 지칭하는 Interface Resource에 대해 설명하겠다.

도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 지칭하는 Interface Resource는, 상기 Interface 및 상기 Interface를 처리하는 Interface Processor 및 NF Application 간의 연동(Link)으로 구성될 수 있다.

본 발명에서 각 NF^{(기지국 / 코어 장비)}는, Interface 1, … N, 그리고 해당 Interface를 처리하는 Interface Processor 1,… M, 그리고 해당 Interface Processor의 메시지를 처리하는 NF App 들로 구성이 될 수 있다.

그리고, 이러한 구성들은 가상화(VNF/CNF)가 되어 있어, 관련 로직들은 결합 구조에 따라 단일 CNF/Pod, 혹은 X개의 멀티 CNF/Pod 형태로 설정이 될 수 있다(도 4의 a,b,c,d,e 참조).

실제 표준에 있는 기지국과 UPF 간 Interface를 예시를 언급하면, NF^기지국과 NF^UPF 사이에서의 Interface는 N3이며, 표준에 따르면 GTP-U 프로토콜을 사용하여 단말(가입자)의 데이터를 송수신한다.

Interface 1, 2, 3 = N3_a, N3_b, N3_c

Interface Processor 1, 2, 3 = IP_a, IP_b, IP_c

App Processor 1, 2, 3 = AP_a, AP_b, AP_c

해당 _a, b, c에 대한 구분자는 다양한 Layer 구분자 방식에 따를 수 있다. 예를 들어, 특정 MAC, IP 및 TCP/UDP 헤더 내 포함된 Field 들을 기반으로 구분이 될 수 있다. 그리고 해당 연동/연계는 Mesh 형태로 구성이 될 수 있다.

즉, 도 4의 a,b,c,d,e의 예시와 같이, 본 발명에서 지칭하는 Interface Resource는, Interface ↔ Interface Processor ↔ NF App (Processor) 간의 Link(연계/연동)로 구성된다 하겠다.

다시 설명을 이어가면, 본 발명에서 Interface Resource를 조정하는 동작은, Interface Resource를 제어하는 방식의 실시 예, 재 선택하는 방식의 실시 예로 구분할 수 있다.

먼저, Interface Resource를 제어하는 방식의 실시 예를 설명하겠다.

이러한 실시 예에 따르면, 본 발명에서 Interface Resource를 조정하는 동작은, 금번 예상 소비 전력을 추정한 Interface에 대하여, 해당 Interface를 처리하는 Interface Processor에 대한 전력 Saving Mode의 설정, CPU의 동작, Memory Frequency 또는 Storage 속도, 관련 HW Component의 성능 또는 ON/OFF 중 적어도 하나를 제어하는 방식으로 조정할 수 있다.

예를 들면, Interface 제어부(120)는, 예상 소비 전력을 추정한 Interface에 대하여, 전원 decrease가 필요하다고 판단한 경우, Interface Processor에 대한 전력 Saving Mode를 On시키거나, CPU의 동작(예: CPU frequency/CPU Socket/CPU vCORE 수/CPU Uncore/CPU-NIC 간 I/O 속도)을 down시키거나, Memory Frequency 또는 Storage 속도를 down시키거나, 이 외의 관련 HW Component(예: FPGA/GPU/NIC/ASIC/FAN 등)의 성능을 down시키거나 또는 OFF시키거나, PPS를 제어하거나, Queue 크기 조절, FAN 속도 제어하는 방식으로, Interface Resource의 성능/전력을 필요한 만큼 down킬 수 있다.

반대로, Interface 제어부(120)는, 예상 소비 전력을 추정한 Interface에 대하여, 전원 increase가 필요하다고 판단한 경우, Interface Processor에 대한 전력 Saving Mode를 Off시키거나, CPU의 동작(예: CPU frequency/CPU Socket/CPU vCORE 수/CPU Uncore/CPU-NIC 간 I/O 속도)을 up시키거나, Memory Frequency 또는 Storage 속도를 up시키거나, 이 외의 관련 HW Component(예: FPGA/GPU/NIC/ASIC/FAN 등)의 성능을 up시키거나 또는 ON시키거나, PPS 제어를 차단하거나 Queue 크기 조절, FAN 속도 제어하는 방식으로, Interface Resource의 성능/전력을 필요한 만큼 up킬 수 있다.

다음, Interface Resource를 재 선택하는 방식의 실시 예를 설명하겠다.

이러한 실시 예에 따르면, 본 발명에서 Interface Resource를 조정하는 동작은, 금번 예상 소비 전력을 추정한 Interface에 대하여, 해당 Interface Resource를 구성하고 있는 Interface와의 연동(Link) 구성을 재 선택하여 변경하는 방식으로 조정할 수 있다.

예를 들면, Interface 제어부(120)는, 예상 소비 전력을 추정한 Interface에 대하여, 전원 decrease가 필요하다고 판단한 경우, 해당 Interface Resource를 구성하고 있는 Interface와의 연동(Link) 구성, 예컨대 Interface 1→ Interface Processor 3 → NF App 5을 Interface 1 → Interface Processor 4 → NF App 2로 재 선택/변경하는 방식으로, Interface Resource의 성능/전력을 필요한 만큼 down킬 수 있다.

반대로, Interface 제어부(120)는, 예상 소비 전력을 추정한 Interface에 대하여, 전원 increase가 필요하다고 판단한 경우, 해당 Interface Resource를 구성하고 있는 Interface와의 연동(Link) 구성, 예컨대 Interface 1 → Interface Processor 3 → NF App 5을 Interface 1 → Interface Processor 2 → NF App 5로 재 선택/변경하는 방식으로, Interface Resource의 성능/전력을 필요한 만큼 up킬 수 있다.

또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에서 Interface Resource를 조정하는 동작은, Interface Resource를 제어하는 방식 및 재 선택하는 방식의 조합으로 동작될 수도 있다.

이 경우, 예를 들면, Interface 제어부(120)는, 예상 소비 전력을 추정한 Interface에 대하여, 전원 decrease가 필요하다고 판단한 경우, 해당 Interface Resource를 구성하고 있는 Interface와의 연동(Link) 구성, 예컨대 Interface 1→ Interface Processor 3 → NF App 5을 Interface 1 → Interface Processor 4 → NF App 2로 재 선택/변경한 후, Interface 1의 CPU Freq. 2.5Ghz → 2.1Ghz, Interface Processor 4의 Memory 3.2Ghz → 1 .2Ghz, NF App 2의 Storage IO TPS 1000 tps → 500 tps 로 down시키는 방식으로, Interface Resource의 성능/전력을 필요한 만큼 down킬 수도 있다.

도 5를 참조하여, 본 발명에서 NF의 Interface Resource를 동적 조정하는 일 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 적용된 NF1에서 본 발명이 적용된 NF2로 트래픽이 인입되는 경우로 가정하고 있다.

NF2의 Interface로 트래픽 인입 시, NF2 Interface endpoint에 있는 Interface 전력 측정기(110)는 microsecond 단위로 PPS/THP/PKT Size/통계/5-tuple 등을 종합하여 Interface 상태를 전력(Wattage) 관련 UNIT로 측정할 수 있으며, 측정한 정보(Interface 상태)를 Interface 전력 제어기(120)로 전달할 수 있다.

NF2의 Interface 전력 제어기(120)는, 기 정의된 정책(예: Threshold 값, Threshold 이상/이하 시의 Interface Resource 조정 동작 등)을 근거로, 전달 받은 정보(Interface 상태)로부터 추정되는 예상 소비 전력을 Threshold 이상 또는 이하이면 관련된 Interface Resource 조정 동작을 통해 Interface Resource 성능/전력을 up 또는 down시킬 수 있다.

예를 들어, 도 5에 도시된 시점(t)에서 NF2의 Interface로 인입되는 트래픽이 증가하여, 예상 소비 전력 값이 높게 측정/추정될 수 있다.

이 경우, NF2의 Interface 전력 제어기(120)는, 시점(t)에 추정되는 예상 소비 전력이 Threshold 이상으로 판단하여, 이와 관련된 Interface Resource 조정 동작(예: CPU Freq. 및 Memory Freq. up, Storage 속도 up)을 통해 Interface Resource 성능/전력을 up시킬 수 있다.

그리고, Interface 전력 제어기(120)는, 금번 Interface Resource 조정 동작을 수행한 결과(제어 결과, 또는 출력 결과)를 Interface 전력 관리기(130)에 보고할 수 있다.

이에, 본 발명에서 Interface 관리부(130, Interface 전력 관리기에 해당)는, 보고되는 제어 결과(또는 출력 결과)를 근거로, NF2에 대한 Interface Capability를 판단하고 판단에 따라 NF2에 대한 Interface Capability를 관리하는 기능을 가질 수 있다.

이때, 본 발명에서 지칭하는 NF Interface Capability는, 아래와 같이 유형과 관련된 속도 정보로 구분될 수 있는 정보들 중 일부 또는 전부의 정보를 의미할 수 있다.

·물리적 종류 (ex: 유선 → 광케이블, 동케이블 등, 무선 → WiFi), 물리적 모듈 (ex: 광 트랜시버, RJ45 트랜시버),

·물리적 포트 위치(ex: 포트 1, 포트 2),

·물리적/논리적 조합정보(ex: 10GbE 랜선 4개의 조합, active-standby / active-active redundancy 구조) 등이 포함될 수 있다.

·논리적 식별 정보 (ex: eth1, wlan1, br1 등)

·물리적/논리적인 대역폭 (ex: bandwidth 10Gb/s, 100Gb/s 등)

·전송 속도 (ex: throughput 10Mb/s, 1Gb/s 등)

그리고, Interface 관리부(130)는, 본 발명이 적용되는 각 NF^{(기지국 / 코어 장비)}로부터 보고되는 제어 결과(또는 출력 결과)를 근거로, 각 NF^{(기지국 / 코어 장비)}에 대한 Interface Capability를 판단 및 판단에 따라 Interface 분배/조정, 물리적인 Sub-Interface 결합/분리, 논리적인 v-Interface 추가 할당/회수 등의 방식으로 Interface Capability를 관리할 수 있다.

예를 들어, Interface 관리부(130)는, NF2에 대한 Interface Capability를 판단한 결과 고 성능이 필요하다고 판단한 경우, NF2에 대하여 Sub-interface를 결합하거나 vInterface 추가 할당하는 방식으로, Interface Capability의 성능을 up시켜 관리할 수 있다.

반대로, Interface 관리부(130)는, NF2에 대한 Interface Capability를 판단한 결과 현재 보다 낮은 성능으로 충분하다고 판단한 경우, NF2에 대하여 Sub-interface를 선택/분리하거나 vInterface 추가 할당을 회수하는 방식으로, Interface Capability의 성능을 down시켜 관리할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, NF(예: VNF/CNF,...) 간 Interface에 대한 상태 측정을 활용하여 Interface Resource를 조정하는 방식을 통해, 각 NF(예: VNF/CNF,...)를 구성하는 HW Pool에 대한 전력 사용/소모를 동적으로 제어할 수 있는 구체적인 기술 구성들을 실현하고 있다.

이하에서는, 도 6을 참조하여, 본 발명의 적용을 위해 NF 간 Feature Negotiation 절차 시 상호 정보를 전달하는 일 예를 설명하겠다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 각 NF^{(Interface 전력 측정기 + Interface 전력 제어기)}는, 초기 자체 설정 정보에서 자신의 지원 기능 및 설정 ON/OFF를 알 수 있으며, 본 발명의 Interface 전력 제어 기능(기법)의 설정 ON/OFF 역시 알 수 있을 것이다.

이에, 본 발명이 적용되는 각 NF^{(Interface 전력 측정기 + Interface 전력 제어기)}는, 본 발명의 Interface 전력 관리기가 구현된 타 NF와의 NF 간 Feature Negotiation 절차 시에, Interface 전력 제어 기능(기법)의 설정 ON/OFF에 대한 Features 정보도 상호 전달될 수 있도록 한다(Association Request/Association Response).

여기서, PWSMM(Power Saving Measurement and Manipulation)는, 본 발명의 기능(기법)의 지원 여부를 나타내는 Network Feature Parameter로서, 본 발명에서 정의하는 신규 Information Element이며, 이러한 명칭으로 한정될 필요는 없을 것이다.

한편, NF 간 Feature Negotiation 절차는 Bi-Direction 으로 가능하므로, Requester와 Responser가 바뀔 수 있다. 또한 추가적인 Update 절차를 통해 실시간으로 상호 PWSMM의 설정 ON/OFF가 변경/반영될 수 있다.

이에, NF^{(Interface 전력 측정기 + Interface 전력 제어기)} 및 타 NF^{(Interface 전력 관리기)} 간에는, 상호 PWSMM의 설정 ON이 확인되는 동안, 지속적으로 본 발명의 기능(기법)으로 동작할 수 있다.

다음, 도 7을 참조하여, 본 발명의 Interface 전력 제어방법에 대하여 간략히 먼저 설명하겠다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 NF에서 Interface 전력 측정기(110)는, NF의 Interfaces를 모니터링(Monitoring)하여 소비 전력을 예상하기 위한 Interface 상태를 측정하고 측정 정보(Interface 상태)를 Interface 전력 제어기(120)로 전달할 수 있다.

NF에서 Interface 전력 제어기(120)는 측정 정보(Interface 상태)를 활용한 판단으로 Interface Resource에 세부 조정(예: 제어 또는 재 선택)를 요청할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 세부 조정으로는, CPU frequency 제어, vCORE 할당 제어, Memory 할당 제어, 그 외 HW Component 제어, IF → IF Processor → NF App 간 Link 구성 재 선택 등이 요청될 수 있다.

이때, 각 Interface Resource는 하나의 Interface 혹은 복수 개의 Interface를 처리할 수 있으며, Interface 전력 제어기의 제어(또는 요청)에 따라 동작이 결정될 수 있다.

이하에서는, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 Interface 전력 제어방법에 따른 실시 예들을 설명하겠다.

먼저 도 8을 참조하여 설명하면, 본 발명이 적용된 NF에서 Interface 전력 측정기(110)는 NF로 유입되는 트래픽(패킷)이 Interface Processor로 전달되기 전, 해당 트래픽(패킷)을 모니터링/분석하여 NF의 사용 리소스(전력)을 가늠/예상할 수 있는 정보(Interface 상태)를 측정할 수 있다.

그리고 Interface 전력 측정기(110)는 측정한 정보(Interface 상태) 또는 이 정보로부터 예상되는 소비 전력에 대한 NF 전력 사용 정보를 주기적으로 또는 측정 시마다 Interface 전력 제어기(120)로 전달하여, Interface 전력 제어기(120)로 하여금 세밀한 실시간 제어에 활용할 수 있게 한다.

즉, Interface 전력 측정기(110)는, 현재 NF의 NF Service 등을 고려하여, Interface 전력 측정기(110)로부터 전달되는 정보를 이용한 Interface Resource 제어 변경의 필요를 자체 처리/판단할 수 있다.

제어의 범위로는 Interface Resource에 대한 세부 제어나 우회 등이 가능하며, 이런 일련의 과정으로 본 발명이 적용된 NF 단위에서 실시간적으로 트래픽(패킷) 처리를 기반으로 전력 사용량에 대한 제어가 가능할 수 있다.

예를 들면 도 8에 도시된 바와 같이, 예상 소비 전력이 140W인 NF 전력 사용 정보를 전달받은 경우라면, Interface 전력 제어기(120)는 Interface Resource 제어 변경의 필요를 판단하여, 예상 소비 전력이 정책에 따른 내부 Threshold(예: 130W) 이상인 경우 변경 필요로 판단할 수 있다.

이 경우, Interface 전력 제어기(120)는 NF의 Interface Resource 성능/전력을 up시키기 위한 요청을 Interface Resource로 전달하는 조정 동작을 수행하여, CPU의 동작(예: CPU frequency/CPU Socket/CPU vCORE 수/CPU Uncore/CPU-NIC 간 I/O 속도)을 up시키거나, Memory Frequency 또는 Storage 속도를 up시키는 등의 제어를 통해서 HW Component 성능을 up시킬 수 있다.

한편, 다른 예를 들면 도 9에 도시된 바와 같이, 예상 소비 전력이 120W인 NF 전력 사용 정보를 전달받은 경우라면, Interface 전력 제어기(120)는 Interface Resource 제어 변경의 필요를 판단하여, 예상 소비 전력이 정책에 따른 내부 Threshold(예: 130W) 미만인 경우 변경 필요로 판단할 수 있다.

이 경우, Interface 전력 제어기(120)는 NF의 Interface Resource 성능/전력을 down시키기 위한 요청을 Interface Resource로 전달하는 조정 동작을 수행하여, CPU의 동작(예: CPU frequency/CPU Socket/CPU vCORE 수/CPU Uncore/CPU-NIC 간 I/O 속도)을 down시키거나, Memory Frequency 또는 Storage 속도를 down시키는 등의 제어를 통해서 HW Component 성능을 down시킬 수 있다.

물론, Interface 전력 제어기(120)는 Interface Resource 제어 변경의 필요를 판단하여 불필요로 판단할 경우, NF의 Interface Resource 성능/전력을 조정 없이 유지시킬 수도 있다.

본 발명의 본 발명의 실시 예에 따른 Interface 전력 제어방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

본 발명에 따른 Interface 전력 제어장치 및 Interface 전력 제어방법에 의하면, NF(예: VNF/CNF,...)를 구성하는 HW Pool에 대한 전력 사용/소모를 동적으로 제어할 수 있는 구체적인 기술 구성을 실현하는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

100 : Interface 전력 제어장치
110 : Interface 측정부 120 : Interface 제어부
130 : Interface 관리부

Claims

NF(Network Function) 간 연결된 Interface에 대한 상태를 측정하는 Interface 측정부; 및
상기 측정된 Interface 상태에 따라 상기 Interface와 관련된 Interface Resource를 조정하여, 상기 Interface Resource를 포함하고 있는 NF에서의 전력 사용이 상기 Interface Resource 조정에 의해 제어되도록 하는 Interface 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 Interface 측정부는,
상기 Interface를 통해서 인입(Ingress/Receive)되는 트래픽이 Interface Processor로 전달되기 전, 상기 트래픽을 분석하여 Interface에 대한 상태를 측정하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 Interface 상태는,
상기 Interface를 통해서 인입(Ingress/Receive)되는 트래픽의 세션 별 Idle/Active time의 통계, Jitter, PPS(Packets per seconds), TPS(Traffic per seconds), Packet 간 Inter-arrival time 및 관련 통계, Packet의 Burst size 및 통계, Queue 사이즈 중 적어도 하나를 근거로 측정되는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 Interface 제어부는,
기 정의된 분석 및 조정 정책을 근거로, 상기 측정된 Interface 상태에 따른 예상 소비 전력을 추정하고, 상기 추정된 예상 소비 전력에 따라 상기 Interface Resource를 조정하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어장치.
제 4 항에 있어서,
상기 Interface Resource를 조정하는 동작은,
상기 Interface를 처리하는 Interface Processor에 대한 전력 Saving Mode의 설정, CPU의 동작, Memory Frequency 또는 Storage 속도, 관련 HW Component의 성능 또는 ON/OFF 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어장치.
제 4 항에 있어서,
상기 Interface Resource는, 상기 Interface 및 상기 Interface를 처리하는 Interface Processor 및 NF Application 간의 연동(Link)으로 구성되며,
상기 Interface Resource를 조정하는 동작은,
상기 Interface Resource를 구성하고 있는 상기 Interface와의 연동(Link) 구성을 재 선택하여 변경하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어장치.
제 4 항에 있어서,
상기 분석 및 조정 정책을 결정 및 제공하는 Interface 관리부를 더 포함하며;
상기 Interface 제어부는,
상기 Interface Resource를 조정함에 따른 제어 결과를 상기 Interface 관리부에 보고하여, 상기 Interface 관리부에서 상기 분석 및 조정 정책을 결정하는데 이용할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어장치.
제 7 항에 있어서,
상기 Interface 관리부는,
상기 보고되는 제어 결과를 근거로, 상기 NF에 대한 Interface Capability를 판단하고 판단에 따라 상기 Interface Capability를 관리하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어장치.
NF(Network Function)에서 수행되는 Interface 전력 제어방법에 있어서,
상기 NF 및 타 NF 간 연결된 Interface에 대한 상태를 측정하는 Interface 측정단계; 및
상기 측정된 Interface 상태에 따라 상기 Interface와 관련된 Interface Resource를 조정하여, 상기 Interface Resource를 포함하고 있는 NF에서의 전력 사용이 상기 Interface Resource 조정에 의해 제어되도록 하는 Interface 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 Interface 측정단계는,
상기 Interface를 통해서 인입(Ingress/Receive)되는 트래픽이 Interface Processor로 전달되기 전, 상기 트래픽을 분석하여 Interface에 대한 상태를 측정하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 Interface 제어단계는,
기 정의된 분석 및 조정 정책을 근거로, 상기 측정된 Interface 상태에 따른 예상 소비 전력을 추정하고, 상기 추정된 예상 소비 전력에 따라 상기 Interface Resource를 조정하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어방법.
제 11 항에 있어서,
상기 Interface Resource를 조정하는 동작은,
상기 Interface를 처리하는 Interface Processor에 대한 전력 Saving Mode의 설정, CPU의 동작, Memory Frequency 또는 Storage 속도, 관련 HW Component의 성능 또는 ON/OFF 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어방법.
제 11 항에 있어서,
상기 Interface Resource는, 상기 Interface 및 상기 Interface를 처리하는 Interface Processor 및 NF Application 간의 연동(Link)으로 구성되며,
상기 Interface Resource를 조정하는 동작은,
상기 Interface Resource를 구성하고 있는 상기 Interface와의 연동(Link) 구성을 재 선택하여 변경하는 것을 특징으로 하는 Interface 전력 제어방법.