KR20240109102A

KR20240109102A - 통신 시스템에서 지터 관리 정보를 제공하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20240109102A
Application number: KR1020230000840A
Authority: KR
Inventors: 배재현; 이지철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Filing date: 2023-01-03
Publication date: 2024-07-10

Abstract

본 개시는 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 6G 통신 시스템에 관련된 것이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 통신 시스템에서 정책 제어 기능(policy control function: PCF) 엔티티의 동작 방법이 제공되고, 상기 동작 방법은, 애플리케이션 기능(application function: AF) 엔티티로부터 상기 XR 서비스에서 지터 최소화를 위한 서비스 (jitter minimization supported service)가 지원되는지 여부와 서비스 전송시 발생하는 지터 지원 요구(jitter supported indication)를 포함하는 지터 관련 정보 (Jitter Assistance information) 메시지를 수신하는 동작, 상기 지터 지원 요구 메시지에 기반하여, 세션 관리 기능(session management function: SMF) 엔티티로 상기 UPF에서 상기 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 서비스가 지원되는지 여부와 관련되는 정보를 포함하는 프로토콜 데이터 유닛(protocol data unit: PDU) 세션 관리(session management: SM) 정책 업데이트 요청 메시지를 송신하는 동작, 및 상기 PDU 세션 SM 정책 업데이트 요청 메시지에 대한 응답으로, 상기 SMF 엔티티로부터 PDU 세션 SM 업데이트 응답 메시지를 수신하는 동작을 포함한다. 상기 PCF 엔티티로부터 수신한 SMF 엔티티는 정책 업데이트 요청 메시지 내의 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 규칙을 포함하는 N4 세션 수정 요청 메시지를 UPF 엔티티로 송신하는 동작 및 상기 N4 수정 요청 응답 메세지를 수신하는 동작을 포함한다. QoS 모니터링 서비스를 통해 측정된 패킷 전송 지연 값을 UPF에서 리포팅을 결정하는 동작 및 이를 N4 세션 리포트 메시지를 통해 SMF 엔티티로 전송하는 동작을 포함한다. 상기 PCF 엔티티는 SMF를 통해 전달 받은 UPF에서 전달한 QoS 모니터링 리포트 값을 바탕으로 패킷 전송 딜레이를 전달 받을 수 있으며 이를 바탕으로 패킷 전송 딜레이간의 변화량을 측정하여 지터 값을 계산하는 동작을 포함하며 이때 측정된 지터값을 통계적인 특성 또는 일시적인 특성을 바탕으로 AF엔티티로부터 전달된 정보를 바탕으로 리포팅 조건을 판단하여 이를 AF엔티티로 지터 리포팅을 수행하는 동작을 포함한다.

Description

통신 시스템에서 지터 관리 정보를 제공하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD TO PROVIDE JITTER MANAGEMENT INFORMATION}

본 개시는 통신 시스템에서 지터 관리 정보를 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

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

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

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

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

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

또한, 이러한 5G 이동통신 시스템의 발전은 6G 이동통신 기술의 테라헤르츠 대역에서의 커버리지 보장을 위한 신규 파형(Waveform), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(Array Antenna), 대규모 안테나(Large Scale Antenna)와 같은 다중 안테나 전송 기술, 테라헤르츠 대역 신호의 커버리지를 개선하기 위해 메타물질(Metamaterial) 기반 렌즈 및 안테나, OAM(Orbital Angular Momentum)을 이용한 고차원 공간 다중화 기술, RIS(Reconfigurable Intelligent Surface) 기술 뿐만 아니라, 6G 이동통신 기술의 주파수 효율 향상 및 시스템 네트워크 개선을 위한 전이중화(Full Duplex) 기술, 위성(Satellite), AI(Artificial Intelligence)를 설계 단계에서부터 활용하고 종단간(End-to-End) AI 지원 기능을 내재화하여 시스템 최적화를 실현하는 AI 기반 통신 기술, 단말 연산 능력의 한계를 넘어서는 복잡도의 서비스를 초고성능 통신과 컴퓨팅 자원을 활용하여 실현하는 차세대 분산 컴퓨팅 기술 등의 개발에 기반이 될 수 있을 것이다.

한편, 셀룰러 이동통신 표준을 담당하는 3GPP는 기존 4G LTE 시스템에서 5G 시스템으로의 진화를 꾀하기 위해 새로운 코어 네트워크 (Core Network) 구조를 5G Core (5GC) 라는 이름으로 명명하고 표준화를 진행하고 있다.

5GC는 기존 4G를 위한 네트워크 코어인 진화된 패킷 코어 (Evolved Packet Core: EPC) 대비 다음과 같은 차별화된 기능을 지원한다.

첫째, 5GC에서는 네트워크 슬라이스 (Network Slice) 기능이 도입된다. 5G의 요구 조건으로, 5GC는 다양한 종류의 단말 타입 및 서비스를 지원해야 한다; e.g., 초광대역 이동 통신 (enhanced Mobile Broadband: eMBB), 초고신뢰 저지연 통신 (Ultra Reliable Low Latency Communications: URLLC), 대규모 사물 통신 (massive Machine Type Communications: mMTC). 이러한 단말/서비스는 각각 코어 네트워크에 요구하는 요구조건이 다르다. 예를 들면, eMBB 서비스인 경우에는 높은 데이터 전송 속도 (data rate)를 요구하고 URLLC 서비스인 경우에는 높은 안정성과 낮은 지연을 요구한다. 이러한 다양한 서비스 요구조건을 만족하기 위해 제안된 기술이 네트워크 슬라이스 (Network Slice) 방안이다.

Network Slice는 하나의 물리적인 네트워크를 가상화 (Virtualization) 하여 여러 개의 논리적인 네트워크를 만드는 방법으로, 각 Network Slice Instance (NSI) 는 서로 다른 특성을 가질 수 있다. 따라서, 각 NSI 마다 그 특성에 맞는 네트워크 기능 (Network Function (NF))을 가짐으로써 다양한 서비스 요구조건을 만족시킬 수 있다. 각 단말마다 요구하는 서비스의 특성에 맞는 NSI를 할당하여 여러 5G 서비스를 효율적으로 지원 할 수 있다.

둘째, 5GC는 이동성 관리 기능과 세션 관리 기능의 분리를 통해 네트워크 가상화 패러다임 지원을 수월하게 할 수 있다. 기존 4G LTE에서는 모든 단말이 등록, 인증, 이동성 관리 및 세션 관리 기능을 담당하는 이동성 관리 엔티티 (Mobility Management Entity (MME)) 라는 단일 코어 장비와의 시그널링 교환을 통해서 네트워크에서 서비스를 제공받을 수 있었다. 하지만, 5G에서는 단말의 수가 폭발적으로 늘어나고 단말의 타입에 따라 지원해야 하는 이동성 및 트래픽/세션 특성이 세분화됨에 따라 MME와 같은 단일 장비에서 모든 기능을 지원하게 되면 필요한 기능별로 엔티티를 추가하는 확장성 (Scalability)이 떨어질 수 밖에 없다. 따라서, 제어 평면을 담당하는 코어 장비의 기능/구현 복잡도와 시그널링 부하 측면에서 확장성 개선을 위해 이동성 관리 기능과 세션 관리 기능을 분리하는 구조를 기반으로 다양한 기능들이 개발되고 있다.

메타버스(metaverse) 및 확장 현실(extended reality: XR) 애플리케이션의 경우, 단말이 Downlink/Uplink 로 많은 양의 트래픽을 전송하여야 하기 때문에, 트래픽을 효과적으로 처리하기 위해서는, 기존의 애플리케이션과 달리 중요한 기술적인 문제를 해결하여야 한다. 기존의 연구들은 주로 다운링크(downlink) 트래픽을 효과적으로 단말에 전송하는 것에 중점을 두어왔던 것과는 달리, 메타버스/XR 트래픽은 다운링크(downlink) 트래픽을 각 패킷별로 효과적으로 처리 하는 것이 새롭게 풀어야 하는 과제이다. 또한 고화질에 높은 프레임 레이트의 트래픽을 처리하기 위하여 각 프레임 간의 인터벌은 작은 반면에 각 프레임을 구성하는 패킷들의 숫자는 늘어나게 된다. 이러한 짧은 인터벌 간격을 가지는 메타버스 / XR 애플리케이션을 처리하기 위해서는 패킷들 간의 전송 과정에서 발생하는 네트워크 상의 전송 지연 역시 필수적으로 고려해야할 사항이다. 따라서 패킷들 간의 일정한 인터벌 (e.g. 프레임 레이트 등)에 트래픽을 효과적으로 처리하며 이때 발생하는 네트워크 딜레이 및 지터를 고려하여 해당 네트워크 환경에 맞게 애플리케이션 트래픽을 조절하기 위한 네트워크 환경에서 지터 관리를 효과적으로 제공할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 통신 시스템에서 지터 정보를 제공하는 장치 및 방법이 제공될 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 통신 시스템에서 QoS 모니터링 정보를 바탕으로 지터 측정 및 그에 대한 관리 지원 여부에 기반하여 혼잡 정보를 제공하는 장치 및 방법이 제공될 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 통신 시스템에서 네트워크 환경에 의해 딜레이가 발생함에 따라 혼잡이 발생될 경우, 지터 측정 정보에 기반하여 이를 AF에 전달하여 애플리케이션 서버에서 다운링크를 통해 전달되는 트래픽의 특성을 변경하는 장치 및 방법이 제공될 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 통신 시스템에서 UPF (User plane function) 의 동작 방법이 제공되고, 상기 동작 방법은, AF (Application Function)으로부터 상기 UPF에서 QoS 모니터링 서비스가 지원되는지 여부와 관련되는 정보를 포함하는 QoS 모니터링 지원 메시지를 수신하는 동작, 상기 QoS 모니터링 지원 메시지에 기반하여, 세션 관리 기능(session management function: SMF) 엔티티로 상기 UPF에서 상기 QoS 모니터링 서비스가 지원되는지 여부와 관련되는 정보를 포함하는 프로토콜 데이터 유닛(protocol data unit: PDU) 세션 관리(session management: SM) 업데이트 요청 메시지를 송신하는 동작, 및 상기 PDU 세션 SM 업데이트 요청 메시지에 대한 응답으로, 상기 SMF 엔티티로부터 PDU 세션 SM 업데이트 응답 메시지를 수신하는 동작을 포함한다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 통신 시스템에서 PCF (Policy Control Function)의 동작 방법이 제공되고, 상기 동작 방법은, AF의 요청에 따라 UPF에서 QoS 모니터링 서비스를 기반으로 지터의 측정 및 리포팅을 결정하는 동작, 상기 지터 측정 요구사항 기반의 QoS 모니터링 지원 메시지에 기반하여, 세션 관리 기능(session management function: SMF) 엔티티로 상기 UPF에서 상기 지터 측정 요구사항 기반의 QoS 모니터링 서비스가 지원되는지 여부와 관련되는 정보를 포함하는 프로토콜 데이터 유닛(protocol data unit: PDU) 세션 세션 관리(session management: SM) 업데이트 요청 메시지를 송신하는 동작, 및 상기 PDU 세션 SM 업데이트 요청 메시지에 대한 응답으로, 상기 SMF 엔티티로부터 PDU 세션 SM 업데이트 응답 메시지를 수신하는 동작을 포함한다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 통신 시스템에서 PCF 엔티티가 제공되고, 상기 PCF 엔티티는 송수신기, 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하며, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 송수신기를 통해, PCF 및 UPF에서 지터 측정 요구사항을 반영한 QoS 모니터링 서비스가 지원되는지 여부와 관련되는 정보를 포함하는 지터 지원 정보 메시지를 수신하고, 상기 지터 지원 정보 메시지에 기반하여, 상기 송수신기를 통해, 세션 관리 기능(session management function: SMF) 엔티티로 상기 UPF에서 상기 QoS 모니터링이 지원되는지 여부와 관련되는 정보를 포함하는 프로토콜 데이터 유닛(protocol data unit: PDU) 세션 세션 관리(session management: SM) 업데이트 요청 메시지를 송신하고, 및 상기 PDU 세션 SM 업데이트 요청 메시지에 대한 응답으로, 상기 송수신기를 통해, 상기 SMF 엔티티로부터 PDU 세션 SM 업데이트 응답 메시지를 수신하도록 구성된다.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, AF에서 서비스의 특성에 따라 패킷 전송 지터를 고려한 정책 관리 방법을 제공하기 위한 지터 요구사항을 고려한 QoS 모니터링 서비스가 제공될 수 있다. 이와 같은 QoS 모니터링 서비스를 활용하여 실시간 패킷 전송으로 발생하는 지터를 고려한 패킷 전송 지연값을 측정할 수 있으며 만약 네트워크 환경의 변화함에 따라 서비스가 요구하는 지터의 임계값을 초과할 경우 이를 지터 리포팅을 통해 AF로 전송하여 AF에서 실제 네트워크에서 서비스되는 트래픽의 특성을 변화를 리포팅 받고 그에 맞는 서비스 특성 변경 결정을 수행할 수 있다. 이를 통해 XR 서비스 등의 고프레임 및 고용량 애플리케이션 트래픽 서비스시 실제 네트워크에서 패킷 전송 지연과 지터를 바탕으로 서비스 특성 (패킷 간의 인터벌 등)을 조절하여 네트워크 변화에 따라 적절한 XR 서비스 애플리케이션 서비스가 제공될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 5G 시스템의 네트워크 구조 및 인터페이스를 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 UPF 에서 QoS 모니터링 서비스가 적용되는 경우의 동작을 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 UPF에서 수행한 QoS 모니터링 리포팅 결과값이 PCF로 전달되고 이를 바탕으로 PCF에서 지터 정보를 측정하고 AF로 지터 리포팅을 전달하는 동작을 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 AF에서 지터를 최소화하기 위한 정책 수행을 결정하는 동작에 따라 수행되는 무선 통신 시스템 내의 엔티티들의 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 AF에서 PCF를 통해 전달 된 리포팅 정보를 바탕으로 AS를 통해 서비스하는 컨텐츠 특성 변경을 AS로 요청하며 이후 업데이트된 지터 관련 정보 (updated interarrival jitter value)를 다시 PCF로 전달하여 서비스 관련 지터 모니터링에 활용하는 결정하기 위한 동작을 도시한 도면이다
도 6는 본 개시의 일 실시 예에 따른 비정상적인 지터가 발생할 경우 지터 관련 정보내의 규칙을 바탕으로 QoS 모니터링을 통해 패킷 딜레이를 측정 및 리포팅 하는 주기를 업데이트하여 비 정상적인 지터 발생시 이를 구별하기 위한 트래픽 패턴등의 지터 값의 특성 분석 및 해당 비정상적인 지터의 처리를 결정하기 위한 동작을 도시한 도면이다.

이하, 본 개시의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 개시를 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. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

마찬가지 이유로 첨부된 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성 요소에는 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 개시의 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한 본 개시를 설명함에 있어서 관련된 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 기지국(base station: BS)은 단말의 자원 할당을 수행하는 주체로서, gNode B, eNode B, Node B, (또는 xNode B (여기서 x는 g, e를 포함하는 알파벳)), 무선 접속 유닛, 기지국 제어기, 위성 (satellite), 비행체 (airborn), 또는 네트워크 상의 노드 중 적어도 하나일 수 있다. 단말(user equipment: UE)은 MS (Mobile Station), 차량 (Vehicular), 위성 (satellite), 비행체 (airborn), 셀룰러폰, 스마트폰, 컴퓨터, 또는 통신기능을 수행할 수 있는 멀티미디어 시스템을 포함할 수 있다. 본 개시에서 하향링크(Downlink, DL)는 기지국이 단말에게 전송하는 신호의 무선 전송경로이고, 상향링크(Uplink, UL)는 단말이 기국에게 전송하는 신호의 무선 전송경로를 의미한다. 추가적으로 단말이 또 다른 단말에게 전송하는 신호의 무선 전송 경로를 의미하는 사이드링크(sidelink, SL)가 존재할 수 있다.

또한, 이하에서 LTE, LTE-A 또는 5G 시스템을 일 예로서 설명할 수도 있지만, 유사한 기술적 배경 또는 채널형태를 갖는 여타의 통신시스템에도 본 개시의 실시예가 적용될 수 있다. 예를 들어 5G 이동통신 기술(혹은 new radio, NR) 이후에 개발되는 5G-Advance 또는 NR-Advance 또는 6세대 이동통신 기술(6G)이 이에 포함될 수 있으며, 이하의 5G는 기존의 LTE, LTE-A 및 유사한 다른 서비스를 포함하는 개념일 수도 있다. 또한, 본 개시는 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로써 본 개시의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.

이때, 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. 예를 들면, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이때, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 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.

무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 또는 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-Advanced (LTE-A), LTE-Pro, 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB(Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 802.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다.

상기 광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예인 LTE 시스템에서는, 하향링크(Downlink; DL)에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 채용하고 있고, 상향링크(Uplink; UL)에서는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말이 기지국으로 데이터 또는 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 또는 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 또는 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성 (Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 또는 제어정보를 구분할 수 있다.

LTE 이후의 향후 통신 시스템인 5G 통신시스템은 사용자 및 서비스 제공자 등의 다양한 요구 사항을 자유롭게 반영할 수 있어야 하기 때문에 다양한 요구사항을 동시에 만족하는 서비스가 지원되어야 한다. 5G 통신시스템을 위해 고려되는 서비스로는 향상된 모바일 광대역 통신(enhanced Mobile Broadband, eMBB), 대규모 기계형 통신(massive Machine Type Communication, mMTC), 초신뢰 저지연 통신(Ultra Reliability Low Latency Communciation, URLLC) 등이 있다.

eMBB는 기존의 LTE, LTE-A 또는 LTE-Pro가 지원하는 데이터 전송 속도보다 더욱 향상된 데이터 전송 속도를 제공하는 것을 목표로 한다. 예를 들어, 5G 통신시스템에서 eMBB는 하나의 기지국 관점에서 하향링크에서는 20Gbps의 최대 전송 속도(peak data rate), 상향링크에서는 10Gbps의 최대 전송 속도를 제공할 수 있어야 한다. 또한 5G 통신시스템은 최대 전송 속도를 제공하는 동시에, 증가된 단말의 실제 체감 전송 속도(User perceived data rate)를 제공해야 한다. 이와 같은 요구 사항을 만족시키기 위해, 더욱 향상된 다중 안테나 (Multi Input Multi Output, MIMO) 전송 기술을 포함하여 다양한 송수신 기술의 향상을 요구한다. 또한 LTE가 사용하는 2GHz 대역에서 최대 20MHz 전송대역폭을 사용하여 신호를 전송하는 반면에, 5G 통신시스템은 3~6GHz 또는 6GHz 이상의 주파수 대역에서 20MHz 보다 넓은 주파수 대역폭을 사용함으로써 5G 통신시스템에서 요구하는 데이터 전송 속도를 만족시킬 수 있다.

5G 통신시스템에서 사물 인터넷(Internet of Thing, IoT)와 같은 응용 서비스를 지원하기 위해 mMTC가 고려되고 있다. mMTC는 효율적으로 사물 인터넷을 제공하기 위해, 셀 내에서 대규모 단말의 접속 지원, 단말의 커버리지 향상, 향상된 배터리 시간, 단말의 비용 감소 등이 요구된다. 사물 인터넷은 여러 가지 센서 및 다양한 기기에 부착되어 통신 기능을 제공하므로 셀 내에서 많은 수의 단말(예를 들어, 1,000,000 단말/km²)을 지원할 수 있어야 한다. mMTC를 지원하는 단말은 서비스의 특성상 건물의 지하와 같이 셀이 커버하지 못하는 음영지역에 위치할 가능성이 높으므로 5G 통신시스템에서 제공하는 다른 서비스 대비 더욱 넓은 커버리지를 요구할 수 있다. mMTC를 지원하는 단말은 저가의 단말로 구성되어야 하며, 단말의 배터리를 자주 교환하기 힘들기 때문에 10~15년과 같이 매우 긴 배터리 생명시간(battery life time)이 요구될 수 있다.

URLLC는 특정한 목적(mission-critical)으로 사용되는 셀룰라 기반 무선 통신 서비스이다. 예를 들어, 로봇(Robot) 또는 기계 장치(Machinery)에 대한 원격 제어(remote control), 산업 자동화(industrial automation), 무인 비행장치(Unmaned Aerial Vehicle), 원격 건강 제어(Remote health care), 비상 상황 알림(emergency alert) 등에 사용되는 서비스 등을 고려할 수 있다. 따라서 URLLC가 제공하는 통신은 매우 낮은 저지연 및 매우 높은 신뢰도를 제공해야 한다. 예를 들어, URLLC을 지원하는 서비스는 0.5 밀리초 보다 작은 무선 접속 지연시간(Air interface latency)를 만족해야 하며, 동시에 10-5 이하의 패킷 오류율(Packet Error Rate)의 요구사항을 갖는다. 따라서, URLLC을 지원하는 서비스를 위해 5G 시스템은 다른 서비스보다 작은 전송 시간 구간(Transmit Time Interval, TTI)를 제공해야 하며, 동시에 통신 링크의 신뢰성을 확보하기 위해 주파수 대역에서 넓은 자원을 할당해야 하는 설계사항이 요구될 수 있다.

5G의 세가지 서비스들, 즉 eMBB, URLLC, 및 mMTC는 하나의 시스템에서 다중화되어 전송될 수 있다. 이 때, 각각의 서비스들이 갖는 상이한 요구사항을 만족시키기 위해 서비스간에 서로 다른 송수신 기법 및 송수신 파라미터를 사용할 수 있다. 물론 5G는 전술한 세가지 서비스들에 제한되지 않는다.

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

셀룰러 이동통신 표준을 담당하는 3GPP는 4G LTE 시스템에서 5G 시스템으로의 진화를 꾀하기 위해 새로운 코어 네트워크 (Core Network) 구조를 5G Core (5GC) 라는 이름으로 명명하고 표준화를 진행하고 있다. 5GC는 4G를 위한 네트워크 코어인 진화된 패킷 코어 (Evolved Packet Core: EPC) 대비 다음과 같은 차별화된 기능을 지원한다.

5GC에서는 네트워크 슬라이스 (Network Slice) 기능이 도입된다. 5G의 요구 조건으로, 5GC는 다양한 종류의 단말 타입 및 서비스를 지원해야 한다; e.g., 초광대역 이동 통신(enhanced Mobile Broadband: eMBB), 초고신뢰 저지연 통신 (Ultra Reliable Low Latency Communications: URLLC), 대규모 사물 통신 (massive Machine Type Communications: mMTC). 이러한 단말/서비스는 각각 코어 네트워크에 요구하는 요구조건이 다르다. 예를 들면, eMBB 서비스인 경우에는 높은 데이터 전송 속도 (data rate)를 요구하고 URLLC 서비스인 경우에는 높은 안정성과 낮은 지연을 요구할 수 있다. 이러한 다양한 서비스 요구조건을 만족하기 위해 네트워크 슬라이스 (Network Slice) 기술이 제안되었다.

네트워크 슬라이싱은 하나의 물리적인 네트워크를 가상화(virtualization)하여 여러 개의 논리적인 네트워크들(예를 들어 네트워크 슬라이스들)을 만드는 방법을 의미할 수 있다. 활성화된 네트워크 슬라이스는 네트워크 슬라이스 인스턴스라 칭할 수 있고, 각 네트워크 슬라이스 인스턴스(network slice instance: NSI) 는 서로 다른 특성을 가질 수 있다. 이동통신 사업자는 각 NSI마다 그 특성에 맞는 네트워크 기능(network function: NF)을 구성함으로써 단말/서비스에 따른 다양한 서비스 요구조건을 만족시킬 수 있다. 예를 들어 이동통신 사업자는 각 단말마다 요구하는 서비스의 특성에 맞는 NSI를 할당하여 여러 5G 서비스들(예를 들어 eMBB, URLLC, 또는 mMTC)을 효율적으로 지원 할 수 있다.

5GC는 이동성 관리 기능(mobility management function)과 세션 관리 기능(session management function)의 분리를 통해 네트워크 가상화 패러다임 지원을 수월하게 할 수 있다. 4G LTE에서 모든 단말들은 등록, 인증, 이동성 관리 및 세션 관리 기능을 담당하는 이동성 관리 엔티티(mobility management entity: MME) 라는 단일 코어 엔티티와의 시그널링 교환을 통해서 네트워크로부터 서비스를 제공받을 수 있다. 5G에서는 단말들(예를 들어 MTC 단말들을 포함)의 수가 폭발적으로 늘어나고 단말들의 타입에 따라 지원해야 하는 이동성 및 트래픽/세션 특성이 세분화됨에 따라 단일 엔티티(예를 들어 MME)에서 모든 기능들을 지원하게 되면 필요한 기능별로 엔티티를 추가하는 확장성(Scalability)이 떨어질 수 밖에 없다. 따라서, 제어 평면을 담당하는 코어 엔티티의 기능/구현 복잡도와 시그널링 부하 측면에서 확장성 개선을 위해 이동성 관리 기능과 세션 관리 기능을 분리하는 구조를 기반으로 다양한 기능들이 개발되고 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 5G 시스템의 네트워크 구조 및 인터페이스를 도시한 도면이다.

도 1의 5G 시스템의 네트워크 구조에 포함된 네트워크 엔티티(entity)는 시스템 구현에 따라 네트워크 기능(network function: NF)를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 5G 시스템(100)의 네트워크 구조는 다양한 네트워크 엔티티들을 포함할 수 있다. 일 예로, 5G 시스템(100)은 인증 서버 기능(authentication server function: AUSF) 엔티티(108), 액세스 및 이동성 관리 기능((core) access and mobility management function: AMF) 엔티티(103), 세션 관리 기능(session management function: SMF) 엔티티(105), 정책 제어 기능(policy control function: PCF) 엔티티(106), 애플리케이션 기능(application function: AF) 엔티티(107), 통합된 데이터 관리(unified data management: UDM) 엔티티(109), 데이터 네트워크(data network: DN)(110), 네트워크 노출 기능(network exposure function: NEF) 엔티티(113), 네트워크 슬라이싱 선택 기능(network slicing selection function; NSSF) 엔티티(114), 에지 애플리케이션 서비스 도메인 저장소(edge application service domain repository: EDR), 에지 애플리케이션 서버(edge application server: EAS), EAS 디스커버리 기능(EAS discovery function: EASDF), 사용자 평면 기능(user plane function: UPF) 엔티티(104), (무선) 액세스 네트워크((radio) access network: (R)AN)(102), 및 단말, 일 예로, 사용자 장치(user equipment: UE)(101)를 포함할 수 있다.

5G 시스템(100)의 각 NF 엔티티들은 다음과 같은 기능을 지원한다.

AUSF(108)는 UE(101)의 인증을 위한 데이터를 처리하고 저장한다.

AMF(103)는 UE 단위의 접속 및 이동성 관리를 위한 기능을 제공하며, 하나의 UE 당 기본적으로 하나의 AMF에 연결될 수 있다. 구체적으로, AMF(103)는 3GPP 액세스 네트워크들 간의 이동성을 위한 CN 노드 간 시그널링, 무선 액세스 네트워크(radio access network: RAN) CP 인터페이스(즉, N2 인터페이스)의 종단(termination), NAS(non access stratum) 시그널링의 종단(N1), NAS 시그널링 보안(NAS 암호화(ciphering) 및 무결성 보호(integrity protection)), AS 보안 제어, 등록 관리(등록 영역(registration area) 관리), 연결 관리, 아이들 모드 UE 접근성(reachability) (페이징 재전송의 제어 및 수행 포함), 이동성 관리 제어(가입 및 정책), 인트라-시스템 이동성 및 인터-시스템 이동성 지원, 네트워크 슬라이싱의 지원, SMF 선택, 합법적 감청(lawful intercept)(AMF 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), UE와 SMF 간의 세션 관리(session management: SM) 메시지의 전달 제공, SM 메시지 라우팅을 위한 트랜스패런트 프록시(transparent proxy), 액세스 인증(access authentication), 로밍 권한 체크를 포함한 액세스 허가(access authorization), UE와 SMSF 간의 SMS 메시지의 전달 제공, 보안 앵커 기능(security anchor function: SAF) 및/또는 보안 컨텍스트 관리(security context management: SCM) 등의 기능을 지원한다. AMF 엔티티(103)의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 AMF 엔티티의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.

DN(110)은 예를 들어, 운영자 서비스, 인터넷 접속 또는 서드파티(3rd party) 서비스 등을 의미한다. DN(110)은 UPF 엔티티(104)로 하향링크 프로토콜 데이터 유닛(protocol data unit: PDU)을 전송하거나, UE(101)로부터 전송된 PDU를 UPF 엔티티(104)로부터 수신한다.

PCF 엔티티(106)는 애플리케이션 서버로부터 패킷 흐름에 대한 정보를 수신하여, 이동성 관리, 세션 관리 등의 정책을 결정하는 기능을 제공한다. 구체적으로, PCF 엔티티(106)는 네트워크 동작을 통제하기 위한 단일화된 정책 프레임워크 지원, 제어평면 기능 엔티티(들)(예를 들어, AMF 엔티티, SMF 엔티티 등)이 정책 규칙을 시행할 수 있도록 정책 규칙 제공, 사용자 데이터 저장소(user data repository: UDR) 내 정책 결정을 위해 관련된 가입 정보에 액세스하기 위한 프론트 엔드(front end) 구현 등의 기능을 지원한다.

SMF 엔티티(105)는 세션 관리 기능을 제공하며, UE(101)가 다수 개의 세션을 가지는 경우 각 세션 별로 서로 다른 SMF 엔티티에 의해 관리될 수 있다. 구체적으로, SMF 엔티티(105)는 세션 관리(예를 들어, UPF 엔티티(104)와 (R)AN(102) 노드 간의 터널(tunnel) 유지를 포함하여 세션 확립, 수정 및 해지), UE IP 주소 할당 및 관리(선택적으로 인증 포함), UP 기능의 선택 및 제어, UPF 엔티티(104)에서 트래픽을 적절한 목적지로 라우팅하기 위한 트래픽 스티어링(traffic steering) 설정, 정책 제어 기능(policy control functions)를 향한 인터페이스의 종단, 정책 및 QoS(quality of service)의 제어 부분 시행, 합법적 감청(lawful intercept)(SM 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), NAS 메시지의 SM 부분의 종단, 하향링크 데이터 통지(downlink data notification), AN 특정 SM 정보의 개시자(AMF 엔티티(103)를 경유하여 N2를 통해 (R)AN(102)에게 전달), 세션의 SSC (session and service continuity) 모드 결정, 로밍 기능 등의 기능을 지원한다. SMF 엔티티(105)의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 SMF 엔티티의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.

UDM 엔티티(109)는 사용자의 가입 데이터, 정책 데이터 등을 저장한다. UDM 엔티티(109)는 2개의 부분, 즉 애플리케이션 프론트 엔드(front end: FE)(미도시) 및 사용자 데이터 저장소(user data repository: UDR)(미도시)를 포함한다.

FE는 위치 관리, 가입 관리, 자격 증명(credential)의 처리 등을 담당하는 UDM FE와 정책 제어를 담당하는 PCF 엔티티를 포함한다. UDR은 UDM-FE에 의해 제공되는 기능들을 위해 요구되는 데이터와 PCF 엔티티에 의해 요구되는 정책 프로필을 저장한다. UDR 내 저장되는 데이터는 가입 식별자, 보안 자격 증명(security credential), 액세스 및 이동성 관련 가입 데이터 및 세션 관련 가입 데이터를 포함하는 사용자 가입 데이터와 정책 데이터를 포함한다. UDM-FE는 UDR에 저장된 가입 정보에 액세스하고, 인증 자격 증명 처리(authentication credential processing), 사용자 식별자 핸들링(user identification handling), 액세스 인증, 등록/이동성 관리, 가입 관리, SMS 관리 등의 기능을 지원한다.

UPF 엔티티(104)는 DN(110)으로부터 수신한 하향링크 PDU를 (R)AN(102)을 경유하여 UE(101)에게 전달하며, (R)AN(102)을 경유하여 UE(101)로부터 수신한 상향링크 PDU를 DN(110)으로 전달한다. 구체적으로, UPF 엔티티(104)는 인트라(intra)/인터(inter) RAT 이동성을 위한 앵커 포인트, 데이터 네트워크(Data Network)로의 상호연결(interconnect)의 외부 PDU 세션 포인트, 패킷 라우팅 및 포워딩, 패킷 검사(inspection) 및 정책 규칙 시행의 사용자 평면 부분, 합법적 감청(lawful intercept), 트래픽 사용량 보고, 데이터 네트워크로의 트래픽 플로우의 라우팅을 지원하기 위한 상향링크 분류자(classifier), 멀티-홈(multi-homed) PDU 세션을 지원하기 위한 브랜치 포인트(branching point), 사용자 평면을 위한 QoS 핸들링(handling)(예를 들어 패킷 필터링, 게이팅(gating), 상향링크/하향링크 레이트 시행), 상향링크 트래픽 검증 (서비스 데이터 플로우(service data flow: SDF)와 QoS 플로우 간 SDF 매핑), 상향링크 및 하향링크 내 전달 레벨(transport level) 패킷 마킹, 하향링크 패킷 버퍼링 및 하향링크 데이터 통지 트리거링 기능 등의 기능을 지원한다. UPF 엔티티(104)의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 UPF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.

AF 엔티티(107)는 서비스 제공(예를 들어, 트래픽 라우팅 상에서 애플리케이션 영향, 네트워크 능력 노출(network capability exposure)에 대한 접근, 정책 제어를 위한 정책 프레임워크와의 상호동작 등의 기능을 지원)을 위해 3GPP 코어 네트워크와 상호 동작한다.

(R)AN(102)은 4G 무선 액세스 기술의 진화된 버전인 진화된 E-UTRA(evolved E-UTRA)와 새로운 무선 액세스 기술(new radio: NR)(예를 들어, gNB)을 모두 지원하는 새로운 무선 액세스 네트워크를 총칭한다.

gNB은 무선 자원 관리를 위한 기능들(즉, 무선 베어러 제어(radio bearer control), 무선 허락 제어(radio admission control), 연결 이동성 제어(connection mobility control), 상향링크/하향링크에서 UE에게 자원의 동적 할당(dynamic allocation of resources)(즉, 스케줄링)), IP(internet protocol) 헤더 압축, 사용자 데이터 스트림의 암호화(encryption) 및 무결성 보호(integrity protection), UE에게 제공된 정보로부터 AMF로의 라우팅이 결정되지 않는 경우, UE의 어태치(attachment) 시 AMF의 선택, UPF(들)로의 사용자 평면 데이터 라우팅, AMF로의 제어 평면 정보 라우팅, 연결 셋업 및 해지, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송(AMF로부터 발생된), 시스템 브로드캐스트 정보의 스케줄링 및 전송(AMF 또는 운영 및 유지(operating and maintenance: O&M)로부터 발생된), 이동성 및 스케줄링을 위한 측정 및 측정 보고 설정, 상향링크에서 전달 레벨 패킷 마킹(transport level packet marking), 세션 관리, 네트워크 슬라이싱의 지원, QoS 흐름 관리 및 데이터 무선 베어러로의 매핑, 비활동 모드(inactive mode)인 UE의 지원, NAS 메시지의 분배 기능, NAS 노드 선택 기능, 무선 액세스 네트워크 공유, 이중 연결성(dual connectivity), NR과 E-UTRA 간의 밀접한 상호동작(tight interworking) 등의 기능을 지원한다.

UE(101)는 사용자 기기를 의미한다. 사용자 장치는 단말(terminal), ME(mobile equipment), MS(mobile station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 사용자 장치는 노트북, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(personal computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다.

NEF(111)는 3GPP 네트워크 기능들에 의해 제공되는, 예를 들어, 제3자(3rd party), 내부 노출(internal exposure)/재노출(re-exposure), 애플리케이션 기능, 에지 컴퓨팅(Edge Computing)을 위한 서비스들 및 능력들을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공한다. NEF(111)는 다른 NF(들)로부터 (다른 NF(들)의 노출된 능력(들)에 기반한) 정보를 수신한다. NEF(111)는 데이터 저장 네트워크 기능으로의 표준화된 인터페이스를 이용하여 구조화된 데이터로서 수신된 정보를 저장할 수 있다. 저장된 정보는 NEF 엔티티(111)에 의해 다른 NF 엔티티(들) 및 AF 엔티티(들)에게 재노출(re-expose)되고, 분석 등과 같은 다른 목적으로 이용될 수 있다.

EASDF(112)은 FQDN 별로, 단말의 DNS 요청을 포워딩할 DNS 서버의 주소, 단말의 DNS 요청을 포워딩할 때 추가해야하는 IP 서브네트 주소로 표현될 수 있는 ECS option을 추가할 수 있는 NF이다. EASDF(112)는 EDR(113)로부터 EAS 도메인 설정 정보를 수신 받고, 수신 받은 정보에 따라서, 단말로부터 수신한 DNS 요청 메시지에 대한 처리를 수행한다. 또한, EASDF(112)는 SMF(105)로부터 단말 IP 주소 및 단말의 3GPP 내에서의 위치 정보 및 DNS 메시지 처리 규칙 및 DNS 메시지 보고 규칙을 수신 받고, 단말로부터 수신한 DNS Query 메시지, DNS 서버로부터 수신한 DNS 응답 메시지를 처리하고, DNS 메시지 보고 규칙에 따라서, SMF(105)에게 DNS 메시지 내의 정보 및 이를 가공한 통계 정보를 SMF(105)에 전송하는 기능을 수행하는 NF이다.

도 1에서는 설명의 명확성을 위해, NF 저장소 기능(NF repository function, NRF)이 도시되지 않았으나, 도 5에 도시된 모든 NF들은 필요에 따라 NRF와 상호 동작을 수행할 수 있다.

NRF는 서비스 디스커버리 기능을 지원한다. NF 인스턴스로부터 NF 디스커버리 요청 수신하고, 발견된 NF 인스턴스의 정보를 NF 인스턴스에게 제공한다. 또한, 이용 가능한 NF 인스턴스들과 그들이 지원하는 서비스를 유지한다.

한편, 도 1에서는 설명의 편의상 UE(101)가 하나의 PDU 세션을 이용하여 하나의 DN(110)에 엑세스하는 경우에 대한 참조 모델을 예시하나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.

UE(101)는 다중의 PDU 세션을 이용하여 2개의(즉, 지역적(local) 그리고 중심되는(central)) 데이터 네트워크에 동시에 액세스할 수 있다. 이때, 서로 다른 PDU 세션을 위해 2개의 SMF들이 선택될 수 있다. 다만, 각 SMF는 PDU 세션 내 지역적인 UPF 및 중심되는 UPF를 모두 제어할 수 있는 능력을 가질 수 있다.

또한, UE(101)는 단일의 PDU 세션 내에서 제공되는 2개의(즉, 지역적인 그리고 중심되는) 데이터 네트워크에 동시에 액세스할 수도 있다.

3GPP 시스템에서는 5G 시스템 내 NF들 간을 연결하는 개념적인 링크를 참조 포인트(reference point)라고 정의한다. 일 예로, 도 1의 5G 시스템(100)에 포함된 참조 포인트(들)은 다음과 같다.

- N1: UE(101)와 AMF(103)간의 참조 포인트

- N2: (R)AN(102)과 AMF(103)간의 참조 포인트

- N3: (R)AN(102)과 UPF(104)간의 참조 포인트

- N4: SMF(105)와 UPF(104)간의 참조 포인트

- N5: PCF(106)와 AF(107)간의 참조 포인트

- N6: UPF(104)와 DN(110)간의 참조 포인트

- N7: SMF(105)와 PCF(106)간의 참조 포인트

- N8: UDM(109)과 AMF(103)간의 참조 포인트

- N9: 2개의 코어 UPF(104)들 간의 참조 포인트

- N10: UDM(109)과 SMF(105)간의 참조 포인트

- N11: AMF(103)와 SMF(105)간의 참조 포인트

- N12: AMF(103)와 AUSF(108)간의 참조 포인트

- N13: UDM(109)과 AUSF(108)간의 참조 포인트

- N14: 2개의 AMF(103)들 간의 참조 포인트

- N15: 비-로밍 시나리오의 경우, PCF와 AMF간의 참조 포인트, 로밍 시나리오의 경우 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 AMF 간의 참조 포인트

- Nx: SMF(105)와 EASDF(112)간의 참조 포인트

- Ny: NEF(EDF)(111)와 EASDF(112)간의 참조 포인트

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 PCF 에서 QoS 모니터링을 통한 packet delay 측정 정책 및 동작을 적용할 경우의 동작을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 5G 네트워크에서 UPF 엔티티, RAN및 UE 에 QoS monitoring을 위한 QoS Flow GTP-U 헤더가 Timestamp를 전송하거나 수신 할 수 있도록 설정되어 있다고 가정한다. 도 2에서, UPF는 PCC rule 내에 포함되어 있는 정보를 바탕으로 주기적으로 패킷 딜레이 측정을 위한 더미 패킷 생성 또는 다운링크 패킷에 timestamp (T1) 마킹을 수행한다. 도 2에서 NG-RAN은 UPF로부터 수신 받은 데이터 패킷내 timestamp (T1)가 마킹 되어 있다면, 이에 대한 결과 값 (해당 패킷을 수신한 timestamp (T2) 및 UPF에서 전달 받은 timestamp (T1))을 업링크 패킷에 포함하여 UPF에 전달하며, 추가적으로 NG-RAN에서 해당 패킷을 전송하는 시점에 대한 timestamp (T3)를 마킹한다. 도 2의 NG-RAN이 보낸 timestamp 정보가 포함된 GTP-U 헤더 정보를 포함하는 패킷을 수신한 UPF는 해당 업링크 패킷이 도착한 시점 정보 (T4)를 기초로 Downlink packet delay (T2 - T1) 및 Uplink Packet delay (T4 - T3)를 계산하여 N3 구간의 Packet delay를 계산한다. 전체 UE에서 UPF 사이의 packet 전송 지연 값을 측정하는 경우, NG-RAN은 해당 N3 측정을 위한 timestamp 값뿐만 아니라 추가적으로 NG-RAN과 UE 사이의 딜레이 측정값을 포함하여 UPF에 전송한다. UPF는 측정된 packet delay 값 및 PCC rule을 통해 전달 된 delay threshold 값을 바탕으로 해당 delay 결과값의 리포팅 여부를 판단할 수 있다.

도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 AF에서 QoS 모니터링을 통한 packet delay 측정 정보를 활용한 jitter 측정을 위한 지터 관련 요구사항을 적용할 경우의 동작을 도시한 도면이다.

도 3에서는 PCF를 통해 QoS 모니터링 수행을 위한 정보를 UPF에 전달하고 UPF는 해당 동작을 도 2의 실시예와 같이 수행을 하게 된다. 이때 기존 QoS 모니터링 리포팅 동작 방식과 달리 AF 요청에 따른 패킷 전송 딜레이 관련 지터 정보를 측정하기 위한 동작을 수행시 해당 QoS 모니터링 리포팅 정보는 SMF를 통해 PCF로 전달하게 되며, PCF는 전달 받은 딜레이들을 이용하여 해당 패킷들의 전송 관련 지터 정보를 측정할 수 있게 된다. PCF는 QoS 모니터링을 통해 전달된 패킷 딜레이 관련 리포팅 정보를 바탕으로 지터 관련 정보를 측정하게 되며 해당 지터 값을 일정한 시간동안 통계적인 특성을 분석하여 해당 정보를 바탕으로 AF에 리포팅 여부를 판단하게 된다. 이때 리포팅 조건 (reporting codition)을 판단하기 위해 AF는 PCF에 jitter reporting 관련 RTCP 헤더 등으로 전송되는 interarrival jitter 등의 리포팅 조건 정보를 전달하여 해당 정보를 바탕으로 측정한 지터 정보의 리포팅 여부를 판단하게 된다. 만약 PCF에서 측정한 지터 정보가 AF를 통해 전달 받은 정보를 기초로 판단시에 일정 임계 값 (jitter threshold value)를 초과할 경우, PCF는 이를 AF에 전달하여 해당 정보를 바탕으로 AS가 지터 정보를 바탕으로 서비스 품질을 적절하게 조절하는 동작을 수행하게 한다. 하지만 일시적인 핸드오버나 셀 경계에서 사용자 단말의 이동성으로 인한 일시적인 지터가 발생하는 경우 이에 대한 지터의 통계적인 계산시 임계값 초과 등의 이슈로 나타 날 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, PCF는 지터 관련 정보를 측정한 뒤 리포팅을 수행할 시에 다음과 같은 세 가지 기능들을 지원하여, 도 3에서 설명한 바와 같은 이슈를 해결할 수 있다.

첫 번째, AF 요청 혹은 사업자에서 정책에 따라 패킷간의 지터 측정을 결정하고 임계값을 넘을 경우 이를 AF에 리포팅한다.

두 번째, UE의 이동에 따라 일시적인 지터 값의 증가 등이 발생을 할 경우 이를 지터의 통계적인 특성 계산시 제외를 하여 예외적인 상황 발생으로 인한 일시적인 지터 임계값의 초과로 인한 리포팅이 방지될 수 있다.

세 번째, 만약 특정 지터 값의 증가가 발생할 경우 QoS 모니터링 측정 주기를 감소시키고 딜레이 관련 리포팅 주기를 증가 시켜 PCF에 해당 기간의 패킷 딜레이를 전달되도록 하고 PCF는 트래픽 특성을 분석하여 해당 패킷간의 지터 임계값의 초과에 대한 AF로의 리포팅 여부 결정시 이용한다.

상기의 기능들은 다음과 같은 AF 요청, NEF 서비스 제공, PCF 에서 패킷 전송 지연 값 측정을 위한 QoS 모니터링 정책, QoS 모니터링 보고 정책, RAN에서 UE 사이의 QoS 모니터링 측정을 통한 패킷 전송 지연 값 측정 및 UPF로 전달, SMF 에서 N4 규칙 및 QoS 모니터링을 위한 정보 생성 및 UPF로 전달, RAN 및 UPF 에서 패킷 딜레이 측정 및 전달, UPF 엔티티에서 SMF 엔티티로의 QoS 모니터링 결과 정보 리포팅, SMF 엔티티에서 UPF에서 전달 받은 QoS 모니터링 결과를 PCF 엔티티에 전달, PCF는 UPF로부터 전달 받은 QoS 모니터링 결과 값을 바탕으로 패킷 전송 지연 값의 변화량 (지터) 측정을 위한 정책 결정 과정, 지터 임계값 초과시 NEF 엔티티를 통하여 AF 엔티티에게 보고하는 기능의 제공을 통해 구현될 수 있다.

이를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 AF에서 지터를 최소화하기 위한 정책 수행을 결정하고 이를 위해 지터 관련 요구사항 정보를 PCF에 전달하여 PCC 규칙 업데이트를 통해 RAN과 UPF에서 패킷 지연 시간 측정을 위한 QoS 모니터링 동작을 수행하게 하며 해당 QoS 모니터링 리포팅 값을 바탕으로 지터 측정을 수행하며 보고하는 동작을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 먼저 도 4에 도시되어 있는 AF로 지터 정보 리포팅(Jitter Reporting) 동작은 제어 평면 기반 지터 리포팅(CP(control plane) based Jitter Reporting) 동작 기반으로 UE의 이동에 따라 일시적으로 일정 수준의 지터가 발생하는 패턴을 기반으로 지터 리포팅 여부를 PCF에서 판단하여 지터 리포팅 여부를 판단하는 동작일 수 있다.

UE는 RAN (예: NG-RAN)을 통해서 일반적인 XR 서비스를 지원하는 서비스를 사용하고 있을 수 있다. 하지만 사용자의 선택에 따라 해당 서비스를 일반적인 XR 서비스에서 (예: Non GBR)기반의 서비스에서 인터랙티브 컨텐츠 등으로 딜레이를 중요하게 생각하는 XR 서비스 (예: Delay critical GBR)로 변경이 될수 있다.

단계 1에서 사용자의 선택 또는 서비스 사업자의 정책에 따라 지터 관련 정보를 활용하여 지터를 최소화 하기위한 서비스 지원을 결정할 수 있다.

단계 2 및 3에서 상기 단계 1에서 결정된 사항을 바탕으로 AF는 NEF를 통해 PCF로 지터를 최소화 하기 위한 서비스 지원시 사용할 지터 지원 정보 (Jitter Assistance information)를 송신할 수 있다. 지터 지원 관련 정보는 AF에서 NEF 엔티티로 전달되는 AF세션 관련 QoS 요구사항 (AFsessionWithQoS) 메시지에 포함될 수 있다.

지터 지원 정보는 AF세션 관련 QoS 요구사항 요구 메시지에 포함되는 지터 지원 정보 (Jitter Assistance information) 내에 지터 지원 지시(Jitter support indication), 지터 계산 방법 (Jitter calculation method), 지터 리포팅 주기 (Jitter reporting period) 및 지터 특성값 (jitter characteristic), 예외적 지터 트래픽 특성 등 을 포함하는 지터 리포팅 조건 (Jitter reporting condition)와 추가적으로 PCF에서 지터 측정을 위한 기본적인 QoS 모니터링 관련 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 지터 지원 정보는 지터 리포팅 조건내 지터 리포팅 판단을 위한 지터 특성값 (jitter characteristic)을 포함할 수 있다. 이때 지터 특성 값이 즉각적 리포팅 (reporting based on Instantaneous jitter value)으로 설정 될 경우 지터의 임계값 초과 발생시 즉각적으로 이를 AF로 리포팅하여 이에 대한 피드백 또는 업데이트 된 정책을 수신할 수 있지만 지터의 특성 값이 통계적인 특성 기반 리포팅 (reporting based on statistics jitter value)으로 설정 될 경우 지터 리포팅 조건내에 지터 리포팅 주기 (Jitter reporting period) 값을 이용하여 일정 기간 또는 일정 횟수의 지터의 계산 값을 바탕으로 통계적인 특성을 이용한 지터 값을 계산하고 해당 통계적인 지터의 임계값 초과 여부를 판단할 수 있다. 지터 계산 방법 (Jitter calculation method) 으로는 RFC 3550의 Interarrival jitter Calculation 방법이 사용될 수 있다. 상기와 같은 경우 지터 지원 정보 내 지터 계산 방법을 RFC 3550와 같은 기존 RTCP 등에서 지원하는 지터 계산 방법으로 명시하여 이를 PCF로 전달함으로서 AF가 요청하는 지터 측정 계산시 활용할 수 있다.

기본적인 QoS 모니터링 정보로는 이벤트 트리거 (Event Trigger) 또는 주기적 (Periodic)인 리포팅 주기 (Reporting Frequnecy) 를 나타내는 정보가 포함될 수 있다. 만약 이벤트 트리거로 설정된 리포팅 주기를 가질 경우 이에 판단을 위한 상향 (Uplink)/ 하향 (Donwlink)/ 라운드 트립 (Round Trip)에 대한 임계값 (Threshold) 정보를 포함하는 임계값 정보들, 리포트 사이의 최소 웨이팅 시간값을 가질수 있으며 주기적(Periodic) 리포팅 주기를 가지는 리포팅 주기 특성을 가질 경우 리포팅 주기 (Reporting period) 값을 설정하여 QoS 모니터링 파리미터를 UPF에 전달하여 동작을 수행한다. 추가적으로 상기 QoS 모니터링을 위한 파리미터내에는 리포팅 관련 정보를 이를 수신한 통지 주소 (Notification Address), 통지 관련 ID (Notification Correlation ID), UPF에서 AF로 직접 이벤트 통지여부 (Direct event notification indication) 등을 나타내는 정보가 포함될 수 있다.

단계 4에서 NEF는 AF로부터 전달 지터를 최소화 하기 위한 서비스 지원시 사용할 지터 지원 정보 (Jitter Assistance information)를 PCF 엔터티로 정책 인가 (PolicyAuthorization) 메시지를 이용하여 전달 할 수 있다. 만약 기존 XR 서비스를 통해 별도의 정책 인가 서비스 과정이 수행이 되지 않은 경우, NEF는 정책 인가 생성 메시지 (Npcf_PolicyAuthorization_Create) 요청 또는 기존에 생성돤 서비스 과정이 있다면 정책 인가 업데이트 (Npcf_PolicyAuthorization_Update) 요청 메시지를 통해서 전달 받은 XR 서비스 관련 지터 지원 정보를 PCF 엔터티로 전달 할수 있다. NEF는 또한 추가적으로 해당 서비스 관련 리포팅 수신을 위해, 즉, PCF에서 발생하는 지터 관련 리포팅 이벤트 관련 메시지를 전달받기 위해 정책 인가 구독 (Npcf_PolicyAuthorization_Subscribe) 메시지를 통해 해당 이벤트 리포팅을 요청할 수 있다. 이를 위해 상기 PCF에서 지터 지원 정보 관련 리포팅 수신을 위해 QoS 모니터링을 통해 측정된 패킷 딜레이 기반 지터 리포팅 관련 신규 이벤트 ID (e.g. QoS Monitoring based jitter measurement reporting)가 정의될 할 수 있다.

단계 5에서는 PCF는 상기 단계에서 전달 받은 QoS 모니터링 기반의 지터 측정을 위한 요구사항을 바탕으로 PCC 규칙 업데이트를 수행한다. 이때 지터 모니터링 및 측정을 위해 기존의 QoS 모니터링 요청 이외에 지터 모니터링 및 측정을 위한 별도의 QoS 규칙 데이터 (qos monitoring id ('qmid'), Reporting Frequency ('repFreqs'), reporting period ('repPeriod') etc. in QOSMonitoringData)를 통해 별도의 QoS 모니터링 요청을 수행할 수 있다.

예를 들어, 기존의 URLLC 등의 서비스등을 위한 QoS 모니터링 서비스를 네트워크에서 제공시 PCF는 별도의 QoS 모니터링 서비스 요청을 수행하고 지터 관련 정보를 바탕으로 상기 QoS 규칙 데이터를 업데이트 할수 있다. 하지만 XR 서비스에서 QoS 모니터링 관련 패킷 딜레이 정보를 바탕으로 지터 관련 정보를 측정하기 위해서는 QoS 모니터링을 통해 측정된 패킷 딜레이 값을 해당 측정이 일어날 때마다 이를 PCF에 전달하여 PCF에서 이를 이용하여 통계적인 특성을 분석하여 임계값을 바탕으로 리포팅 조건을 판단하고 하나이상의 패킷들 간에 지터 값이 임계값을 초과할 때 이를 리포팅하는 등의 판단을 수행할 수 있다.

이를 위해 기존의 QoS 모니터링 서비스와 달리 XR 서비스에서 QoS 모니터링을 이용한 지터 측정 정보를 이용할 경우 일반적인 QoS 모니터링을 위한 서비스 요구사항이 다를수 있으며 이를 반영하여 지터 관련 요구사항을 바탕으로 수정된 QoS 모니터링 파라미터를 이용하여 QoS 모니터링을 수행하게 된다. 이때, 기존 QoS 모니터링 파라미터 요청사항 내 리포팅 주기('repPeriod') 관련 정보를 XR 서비스를 위해 AF를 통해 전송된 지터 관련 요구사항을 반영하기 위해 지터 관련 정보 (Jitter Assistance information) 내 지터 측정을 위한 패킷 검출 조건 (Packet detection condition) 및 QoS 모니터링 주기(Monitoring period)를 이용하여 지터 측정을 위한 별도의 QoS 모니터링 패킷 딜레이 측정 주기 및 리포팅 주기를 업데이트 할 수 있다. 예를 들어, 해당 서비스 플로어로 전송되는 미디어 타입에 따라 비디오의 경우 해당 비디오의 비디오 프레임의 간격의 배수로 또는 오디오의 경우 각 오디오 프레임 간격이 20ms 로 이루어져 있을 경우 해당 프레임 간격의 배수로 패킷 딜레이 측정 주기를 수정 반영할 수 있다. 또한 만약 PDU set 단위로 처리되는 XR 서비스의 경우 각 PDU set의 첫번째 또는 마지막 패킷마다 일정 패킷을 지정하여 딜레이를 매 PDU set 별로 측정 수행하거나 일정 PDU set 간격마다 매 첫번째 또는 마지막 패킷을 이용하여 패킷 전송 딜레이 측정 주기를 설정하여 이를 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 파라미터내에 포함하여 UPF에 전달 할 수 있다.

단계 6에서는 상기 단계 5에서 결정된 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 파라미터 정보를 포함한 업데이트 된 PCC 규칙을 세션 정책 조정 업데이트 통보 (Npcf_SMPolicyControl_UpdateNotify) 요청 메시지를 통해 SMF에 전달하여 준다.

단계 7 및 단계 8에서 SMF는 상기 단계에서 PCF를 통해 수신한 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 파라미터를 포함하는 PCC 규칙을 수신하며 이를 N4 세션 수정 (N4 session Modification) 요청 메시지를 통해 UPF로 전달한다. 해당 요청 메시지내에 AF 요청에 따른 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 관련 파라미터 정보가 반영된 업데이트된 PCC 규칙을 바탕으로 SRR (Session Reporting Rule)를 통해 UPF에 해당 QoS 모니터링 수행 및 결과 리포팅을 전달 받기 위한 정보를 전달할 수 있다.

단계 9a 및 단계 9b에서 UPF는 RAN 사이의 N3 패킷 딜레이 값을 측정할 수 있다. 만약 UPF와 RAN이 시간적 동기화 (time synchronised) 되어 있을 때, UPF는 상기 단계 7에서 전달 받은 SRR 내의 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 관련 파라미터 정보를 이용하여 N3 구간의 패킷 전송 딜레이 측정을 위해 GTP-U 헤더에 UPF에서 패킷 전송 딜레이 측정을 수행하기 위하여 UPF에서 RAN으로의 전송 시간 (T1)을 마킹하여 RAN으로 전송하며 패킷을 전송한다. RAN은 UPF로부터 수신한 패킷 수신 시간 (T2)를 마킹하여 이를 다시 업링크 패킷을 통해 업링크 패킷 전송 시간 (T3)와 함께 전송할 수 있다. 이때 RAN은 T3와 T2-T1 시간 이외에 RAN과 UE사이의 패킷 전송 딜레이 (RAN side DL/UL packet delay) 측정 또는 계산을 별도로 RAN에서 수행하여 함께 이를 포함하여 UPF로 전송해 줄수 있다. 위의 과정을 통해 UPF는 상기 정보들을 바탕으로 UPF와 UE사이의 전송 딜레이를 계산 (T4 - T3 + T2 - T1 + RAN side DL/UL packet delay) 할 수 있다. (단계 9a)

단계 9b에서는 단계 9a에서 측정한 패킷 딜레이 값을 QoS 모니터링 파라미터 내 리포팅 조건 (Reporting condition)을 통해 QoS 모니터링 리포팅 여부를 결정한다. 기존의 패킷 딜레이 조건에서는 일정 시간 동안 패킷을 저장하고 이에 대한 임계치에 대한 리포팅 또는 일정 기간동안 통계적인 특성을 이용하여 UPF에서 일정 기간 동안 측정된 패킷 딜레이 값의 min/max 값을 전달하였다면 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 이용시에는 별도의 임계치의 값을 제공하지 않고 패킷 측정 주기에 따른 패킷 측정이 완료시 이를 SMF를 통해 PCF로 전달해 준다. 따라서 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 요청시 기존 QoS 모니터링을 통한 패킷 딜레이 리포팅 조건과 다른 지터 측정을 위한 별도의 QoS 모니터링 파라미터 값 (Reporitng frequency, reporting period)을 설정해주어야 한다.

단계 10에서는 UPF는 QoS 모니터링 서비스 수행을 통해 측정된 패킷 전송 딜레이 값을 포함한 QoS 모니터링 리포트를 N4 세션 리포팅 메시지를 통해 SMF에 전달해준다.

단계 11에서는 SMF는 상기 단계 10에서 전달 받은 QoS 모니터링 리포트를 세션 관리 규칙 컨트롤 업데이트 (Npcf_SMPolicyControl_Update) 메시지를 이용하여 PCF로 전달한다. 이때 SMF 관련 정책 컨트롤 요청 트리거 (Policy control request triggers relevant for SMF) 정보내에 기존 QoS 모니터링 정보 전달을 위한 정책 컨트롤 요청 트리거 (QoS Monitoring for URLLC)를 활용하여 단계 10에서 전달받은 QoS 모니터링 리포팅 정보를 전달할 수 있다.

단계 12a에서는 상기 단계에서 수신한 지터 관련 QoS 모니터링 리포트 정보를 바탕으로 각 패킷 딜레이 간의 변화량을 바탕으로 지터 정보를 계산할수 있다. 이때 지터의 계산 방법 관련 정보등은 단계 4에서 수신한 지터 지원 정보 내의 지터 계산 방법 (jitter calculation method) 및 지터 측정 특성 (characteristic of jitter measurement) 등을 활용하여 지터 정보를 계산시 활용할 수 잇다.

단계 12b에서는 PCF가 단계 12a에서 계산한 지터 정보 및 지터 리포팅 조건 (Jitter reporting condition) 을 바탕으로 AF로의 지터 리포팅 여부를 결정한다.

상기 지터 리포팅 조건은 단계 4에서 수신한 지터 지원 정보를 통해서 수신할 수 있으며, PCF는 해당 리포팅 조건을 바탕으로 지터의 리포팅 주기 (Reporting Frequency)를 결정할 수 있다. 이때 리포팅 주기 조건이 이벤트 트리거 (Event Trigger) 기반의 리포팅 주기일 경우, QoS 모니터링과 유사하게 지터의 임계값을 바탕으로 해당 패킷의 각 구간 (N3 또는 RAN과 UE 또는 UE 와 UPF) 별 업링크 또는 다운링크 또는 라운드 트립의 임계값 (DL/UP threshold of jitter)을 별도로 UPF에 전달하여 이를 바탕으로 지터 리포팅 여부를 판단할 수 있다. 상기 이벤트 트리거 리포팅의 경우 지터의 통계적인 특성을 판단을 하여 이에 대한 지터의 임계값을 나타내거나 패킷들 간의 계산된 일회적인 지터 값을 바탕으로 판단할 수 있다. 따라서 지터 관련 리포팅 조건이 주어 질 때 이벤트 트리거의 경우에도 이를 얼마 이상의 측정 주기 또는 지터 계산 횟수마다 통계적 특성을 분석하기 위하여 지터 측정 계산 및 주기 (Jitter measurement period) 등을 추가적으로 제공할 수 있다. 이벤트 트리거 리포팅 주기를 가지는 지터 리포팅 조건에서 측정된 지터의 리포팅 여부를 판단하는 데 활용되는 지터 임계값 정보는 서비스 사업자가 제공하는 RTCP 헤더내의 패킷 사이의 통계적 특성 지터 값(interarrival jitter)을 통해 제공될 수 있다. 또한 단말의 핸드 오버 (Hanover) 및 셀들 사이에서 단말 이동성 특성에 따라 패킷들 사이의 측정된 지터의 값은 일시적으로 증가될 수 있다. 이와 같은 일시적인 이슈를 판단하기 위하여 지터의 임계값에 추가적으로 일시적인 반복된 패턴이 보이는 등의 트래픽 패턴 (Jitter Traffic pattern)을 활용하여 단말의 이동성에 따른 순간적인 큰 지터 값을 통계적인 지터 특성의 계산에서 제외 하거나 이러한 큰 지터 값이 한번 또는 여러 번 나타나는 패턴을 보일 경우 이를 별도로 리포팅하지 않는 등의 조건을 지터 리포팅 조건에 추가 하여 단말의 이동성에 따른 일시적인 지터 계산 오류 문제를 해결할 수 있다.

상기와 같이 단계 12에서 PCF는 AF로 지터 관련 이벤트 리포팅을 위한 리포팅 컨디션을 AF를 통해서 전달 받게 되며 서비스 사업자 등의 요구사항등을 반영하여 단말의 이동성을 고려한 일시적 또는 반복적 패턴을 가지는 큰 지터 값을 제외 하고 통계적인 특성을 바탕으로 지터의 임계값을 계산하는 등의 리포팅 조건 및 지터 측정을 위한 요구사항을 반영하여 QoS 모니터링을 통해 전달받은 패킷 딜레이들을 계산하여 해당 서비스의 지터 임계 값을 계산하며 해당 임계값을 초과시 단계 13 과정을 통해 AF에 해당 지터 임계값 초과에 대한 리포팅을 수행하여 해당 지터 최소화 조건을 만족하는 서비스를 제공하게 된다.

예를 들어, 만약 서비스 사용자가 고해상도 (e.g. 6K or 8K)의 컨텐츠가 초당 90프레임으로 서비스를 이용하고 있는 상황에서 AF는 해당 서비스 유지의 여부를 판단하기 위하여 AF를 통해 PCF에 지터 측정을 요청할 수 있으며 이때 지터 임계값을 1ms 이내로 설정할 수 있다. PCF는 GoP 단위로 패킷 딜레이 측정을 요청 정보를 포함하는 QoS 모니터링 파라미터를 UPF에 전달하여 GoP 단위로 패킷들의 전송 지연을 측정할 수 있다. PCF는 UPF에서 해당 패킷들의 딜레이 값을 리포팅 받아 각 패킷들간의 전송 지연 변화량을 계산할 수 있다. 만약 AF를 통해서 매 10분단위의 지터의 통계적인 특성을 바탕으로 해당 10분간 지터의 측정 값이 1ms 가 넘게 되면 이를 AF에 전달하여 준다. AF는 이를 AS에 전달하여 해당 네트워크상의 패킷 지연시간을 고려한 서비스를 제공하도록 컨텐츠 특성 (e.g. 초당 60프레임 또는 일반 해상도 (4K) 등)을 변경해 준다.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 AF에서 지터를 최소화하기 위한 정책 수행을 결정하고 이를 위해 지터 관련 요구사항 정보를 PCF에 전달하여 PCC 규칙 업데이트를 통해 RAN과 UPF에서 패킷 지연 시간 측정을 위한 QoS 모니터링 동작을 수행하게 하며 해당 QoS 모니터링 리포팅 값을 바탕으로 지터 측정을 수행하며 보고하며 추가로 지터의 임계값이 초과하는 부분을 감지하면 이를 AF로 알려주며, AF는 PCF를 통해 전달 된 리포팅 정보를 바탕으로 AS를 통해 서비스하는 컨텐츠 특성 변경을 AS로 요청하며 이후 업데이트된 지터 관련 정보 (updated interarrival jitter value)를 다시 PCF로 전달하여 서비스 관련 지터 모니터링에 활용하는 결정하기 위한 동작을 도시한 도면이다

UE는 RAN (예: NG-RAN)을 통해서 일반적인 XR 서비스를 지원하는 서비스를 사용하고 있을 수 있다. 하지만 사용자의 선택에 따라 해당 서비스를 일반적인 XR 서비스에서 (예: Non GBR)기반의 서비스에서 인터랙티브 컨텐츠 등으로 딜레이를 중요하게 생각하는 XR 서비스 (예: Delay critical GBR)로 변경이 될 수 있다.

지터 지원 정보는 AF세션 관련 QoS 요구사항 요구 메시지에 포함되는 지터 지원 정보 (Jitter Assistance information) 내에 지터 지원 지시(Jitter support indication), 지터 계산 방법 (Jitter calculation method), 지터 리포팅 주기 (Jitter reporting period) 및 지터 특성값 (jitter characteristic), 예외적 지터 트래픽 특성 등 을 포함하는 지터 리포팅 조건 (Jitter reporting condition)와 추가적으로 PCF에서 지터 측정을 위한 기본적인 QoS 모니터링 관련 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 지터 리포팅 조건내 지터 리포팅 판단을 위한 지터 특성값 (jitter characteristic) 을 포함할 수 있다. 이때 지터 특성 값이 즉각적 리포팅 (reporting based on Instantaneous jitter value)으로 설정 될 경우 지터의 임계값 초과 발생시 즉각적으로 이를 AF로 리포팅하여 이에 대한 피드백 또는 업데이트 된 정책을 수신할 수 있지만 지터의 특성 값이 통계적인 특성 기반 리포팅 (reporting based on statistics jitter value)으로 설정 될 경우 지터 리포팅 조건내에 지터 리포팅 주기 (Jitter reporting period) 값을 이용하여 일정 기간 또는 일정 횟수의 지터의 계산 값을 바탕으로 통계적인 특성을 이용한 지터 값을 계산하고 해당 통계적인 지터의 임계값 초과 여부를 판단할 수 있다. 지터 계산 방법 (Jitter calculation method) 으로는 RFC 3550의 Interarrival jitter Calculation 방법이 사용될 수 있다. 상기와 같은 경우 지터 지원 정보 내 지터 계산 방법을 RFC 3550와 같은 기존 RTCP 등에서 지원하는 지터 계산 방법으로 명시하여 이를 PCF로 전달함으로서 AF가 요청하는 지터 측정 계산시 활용할 수 있다.

단계 4에서 NEF는 AF로부터 전달 지터를 최소화 하기 위한 서비스 지원시 사용할 지터 지원 정보 (Jitter Assistance information)를 PCF 엔터티로 정책 인가 (PolicyAuthorization) 메시지를 이용하여 전달 할 수 있다. 만약 기존 XR 서비스를 통해 별도의 정책 인가 서비스 과정이 수행이 되지 않은 경우, NEF는 정책 인가 생성 메시지 (Npcf_PolicyAuthorization_Create) 요청 또는 기존에 생성돤 서비스 과정이 있다면 정책 인가 업데이트 (Npcf_PolicyAuthorization_Update) 요청 메시지를 통해서 전달 받은 XR 서비스 관련 지터 지원 정보를 PCF 엔터티로 전달 할수 있다. NEF는 또한 추가적으로 해당 서비스 관련 리포팅 수신을 위해, 즉, PCF에서 발생하는 지터 관련 리포팅 이벤트 관련 메시지를 전달받기 위해 정책 인가 구독 (Npcf_PolicyAuthorization_Subscribe) 메시지를 통해 해당 이벤트 리포팅을 요청할 수 있다. 이를 위해 상기 PCF에서 지터 지원 정보 관련 리포팅 수신을 위해 기존 PCF에서 제공하는 이벤트 리포팅 종류에 QoS 모니터링을 통해 측정된 패킷 딜레이 기반 지터 리포팅 관련 신규 이벤트 ID (e.g. QoS Monitoring based jitter measurement reporting) 가 정의될 수 있다.

예를 들어, 기존의 URLLC 등의 서비스등을 위한 QoS 모니터링 서비스를 네트워크에서 제공시 PCF는 별도의 QoS 모니터링 서비스 요청을 수행하고 지터 관련 정보를 바탕으로 상기 QoS 규칙 데이터를 업데이트 할수 있다. 하지만 XR 서비스에서 QoS 모니터링 관련 패킷 딜레이 정보를 바탕으로 지터 관련 정보를 측정하기 위해서는 QoS 모니터링을 통해 측정된 패킷 딜레이 값을 해당 측정이 일어날 때마다 이를 PCF에 전달 하여 PCF에서 이를 이용하여 통계적인 특성을 분석하여 임계값을 바탕으로 리포팅 조건을 판단하고 하나이상의 패킷들 간에 지터 값이 임계값을 초과할 때 이를 리포팅하는 등의 판단을 수행할 수 있다.

이를 위해 기존의 QoS 모니터링 서비스와 달리 XR 서비스에서 QoS 모니터링을 이용한 지터 측정 정보를 이용할 경우 일반적인 QoS 모니터링을 위한 서비스 요구사항이 다를수 있으며 이를 반영하여 지터 관련 요구사항을 바탕으로 수정된 QoS 모니터링 파라미터를 이용하여 QoS 모니터링을 수행하게 된다. 이때, 기존 QoS 모니터링 파라미터 요청사항 내 리포팅 주기('repPeriod') 관련 정보를 XR 서비스를 위해 AF를 통해 전송된 지터 관련 요구사항을 반영하기 위해 지터 관련 정보 (Jitter Assistance information) 내 지터 측정을 위한 패킷 검출 조건 (Packet detection condition) 및 QoS 모니터링 주기(Monitoring period)를 이용하여 지터 측정을 위한 별도의 QoS 모니터링 패킷 딜레이 측정 주기 및 리포팅 주기를 업데이트 할 수 있다.

단계 9a 및 단계 9b에서 UPF는 RAN 사이의 N3 패킷 딜레이 값을 측정할 수 있다. 만약 UPF와 RAN이 시간적 동기화 (time synchronised) 되어 있을 때, UPF는 상기 단계 7에서 전달 받은 SRR 내의 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 관련 파라미터 정보를 이용하여 N3 구간의 패킷 전송 딜레이 측정을 위해 GTP-U 헤더에 UPF에서 패킷 전송 딜레이 측정을 수행하기 위하여 UPF에서 RAN으로의 전송 시간 (T1)을 마킹하여 RAN으로 전송하며 패킷을 전송한다. RAN은 UPF로부터 수신한 패킷 수신 시간 (T2)를 마킹하여 이를 다시 업링크 패킷을 통해 업링크 패킷 전송 시간 (T3)와 함께 전송해 줄수 있다. 이때 RAN은 T3와 T2-T1 시간 이외에 RAN과 UE사이의 패킷 전송 딜레이 (RAN side DL/UL packet delay)를 별도로 RAN에서 수행하여 함께 이를 포함하여 UPF로 전송해 줄수 있다. 위의 과정을 통해 UPF는 상기 정보들을 바탕으로 UPF와 UE사이의 전송 딜레이를 계산 (T4 - T3 + T2 - T1 + RAN side DL/UL packet delay) 할 수 있다. (단계 9a)

단계 9b에서는 단계 9a에서 측정한 패킷 딜레이 값을 QoS 모니터링 파라미터 내 리포팅 조건 (Reporting condition)을 보고 QoS 모니터링 리포팅 여부를 결정한다. 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 요청시 기존 QoS 모니터링을 통한 패킷 딜레이 리포팅 조건과 다른 지터 측정을 위한 별도의 QoS 모니터링 파라미터 값 (Reporitng frequency, reporting period)을 설정해주어야 한다.

단계 11에서는 SMF는 상기 단계 10에서 전달 받은 QoS 모니터링 리포트를 세션 관리 규칙 컨트롤 업데이트 (Npcf_SMPolicyControl_Update) 메시지를 이용하여 PCF로 전달한다. 이때 SMF 관련 정책 컨트롤 요청 트리거 (Policy control request triggers relevant for SMF) 정보내에 기존 QoS 모니터링 정보 전달을 위한 정책 컨트롤 요청 트리거 (QoS Monitoring for URLLC)를 활용하여 단계 510에서 전달받은 QoS 모니터링 리포팅 정보를 전달할 수 있다.

단계 12b에서는 PCF가 단계 12a에 수신한 지터 정보를 바탕으로 지터 리포팅 조건 (Jitter reporting condition) 을 바탕으로 AF로의 지터 리포팅 여부를 결정한다.

상기 지터 리포팅 조건은 단계 4에서 수신한 지터 지원 정보 (jitter assistance information)를 통해서 AF를 통해 전달 받을 수 있으며 PCF는 해당 리포팅 조건을 바탕으로 지터의 리포팅 주기 (Reporting Frequency)를 결정할 수 있다. 이때 리포팅 주기 조건이 이벤트 트리거 (Event Trigger) 기반의 리포팅 주기일 경우, QoS 모니터링과 유사하게 지터의 임계값을 바탕으로 해당 패킷의 각 구간 (N3 또는 RAN과 UE 또는 UE 와 UPF) 별 업링크 또는 다운링크 또는 라운드 트립의 임계값 (DL/UP threshold of jitter)을 별도로 UPF에 전달하여 이를 바탕으로 지터 리포팅 여부를 판단할 수 있다. 상기와 같이 지터의 리포팅 주기가 이벤트 트리거 리포팅 (Event Triggered reporting)의 경우 지터 지원 정보내의 지터 측정 특성 (characteristic of jitter measurement)을 바탕으로 지터의 통계적인 특성을 판단을 하여 이에 대한 지터의 임계값을 비교하여 리포팅을 결정하거나 패킷들 간의 계산된 일회적인 지터 값을 바탕으로 해당 값이 임계값이 넘었는지를 바탕으로 리포팅 여부를 판단할 수 있다. 따라서 AF에서 지터 관련 리포팅 조건을 PCF로 제공할 때 통계적인 특성을 이용한 이벤트 트리거 방식의 지터 리포팅의 경우 이를 얼마 이상의 측정 주기를 가지는지 또는 일정 패킷 지연 값의 차이를 누적한 지터 값을 나타내는 지터 계산 횟수를 나타내는 값을 제공하며 이를 지터 지원 정보내 지터 측정 계산 및 주기 (Jitter measurement period)를 통해 추가적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 이벤트 트리거 기반 리포팅 주기를 가지는 지터 리포팅 조건에서 측정된 지터의 리포팅 여부를 판단하는 데 활용되는 지터 임계값 정보는 기존의 서비스 사업자가 제공하는 RTCP 헤더내의 패킷 사이의 통계적 특성 지터 값 (interarrival jitter)을 통해 전달되며, PCF에서 해당 임계값 정보를 지터 리포팅 여부를 판단하는 지터 리포팅 조건으로 활용 할 수 있다.

또한 단말의 핸드 오버 (Hanover) 및 셀들 사이에서 단말 이동성 특성에 따라 패킷들 사이의 측정된 지터의 값들이 일시적으로 증가될 수 있다. 이와 같은 단말의 이동성 등으로 발생한 일시적인 이슈를 판단하기 위하여 지터의 임계값에 추가적으로 일시적인 반복된 패턴이 보이는 등의 트래픽 패턴 (Jitter Traffic pattern)을 활용하여 단말의 이동성에 따른 순간적인 큰 지터 값이 나타나거나 또는 큰 지터 값이 여러 번 나타나는 패턴을 보일 경우 해당 큰 지터 값들은 통계적인 지터 특성의 계산에서 제외 (jitter measurement exception condition)하여 이러한 큰지터 값이 나타날 경우 이를 별도로 통계적 측정에서 제외하는 정보 (Fair value measurement), 이를 기반으로 리포팅하지 않는 등의 추가 리포팅 조건을 지터 지원 정보 내의 지터 리포팅 조건에 추가 하여 단말의 이동성 등의 비정상적인 이벤트로 인해 발생한 통계적 지터 계산 오류 문제를 해결할 수 있다.

상기와 같이 단계 12b에서 PCF는 단계 504에서 AF로 지터 관련 이벤트 리포팅을 위한 리포팅 컨디션을 AF를 통해서 전달받은 서비스 사업자 등의 요구사항을 바탕으로 한 지터 임계값 및 상기 지터 측정을 위한 요구사항을 바탕으로 QoS 모니터링 서비스를 이용한 패킷 딜레이들을 계산 조건 정보를 바탕된 해당 서비스의 지터 임계 값을 계산하며 해당 임계값을 초과시 단계 13 과정을 통해 AF에 해당 지터 임계값 초과에 대한 리포팅을 수행하여 해당 지터 최소화 조건을 만족하는 서비스를 제공하게 된다. 또한 해당 리포팅 조건은 단말의 이동성을 고려한 일시적 또는 반복적 패턴을 가지는 큰 지터 값을 제외 하고 통계적인 특성을 바탕으로 측정된 지터의 임계값을 바탕으로 하는 리포팅 조건 정보를 포함할 수 있다.

상기 단계 13 과정에서 만약 AF와 PCF 사이의 연결이 NEF를 통해 연결이 되어 있으면 단계 4에서 수행한 PCF 정책 인가 구독 요청 메시지 (Npcf_PolicyAuthorization_Subsribe requset)를 통해서 기존의 PCF로부터 NEF로 이벤트 리포팅 (Event reporting from PCF)에 대한 알림 설정을 통해 12b에서 발생한 지터 리포팅 과정을 수행할 수 있다. PCF에서 단계 12b를 통해 계산된 초과된 지터 임계값 정보 및 임계값 초과 이벤트 발생 정보, 해당 지터의 특성 (일시적 또는 통계적 특성을 가지는 지터 값)등을 포함한 지터 리포팅 정보를 지터 모니터링 파라미터들로 (jitter monitoring parameters) 관련 지터 리포팅 관련 이벤트 알림 정의를 추가하여 이를 AF로 이벤트 리포팅시 활용할 수 있다. NEF는 PCF로 전달 받은 지터 리포팅 관련 이벤트 정보를 QoS 관련 AF세션 알림 (AFsessionwithQoS_Notify) 메시지를 통해 AF로 알려줄 수 있다.

단계 14에서는 AF가 단계 13에서 전달 받은 지터 리포팅 정보를 바탕으로 해당 XR 서비스의 지터 최소화를 위한 결정을 수행하게 된다. AF는 PCF로 전달 받은 지터 리포팅 정보내에 통계적 또는 일시적 특성을 가지는 지터 임계 값 초과 여부를 나타내는 정보를 바탕으로 현재 제공하고 있는 서비스의 특성을 조절해 줄 수 있다. 만약 지터 리포팅 정보내에 별도의 지터 임계 값 초과 여부의 정보가 없을 경우에도 AF는 PCF로부터 전달 받은 통계적 지터 특성 값을 바탕으로 현재 XR 서비스 특성을 변경해 줄수 있다. 예를 들어, 현재 XR 서비스가 초당 60프레임인 특성을 가지는 비디오 서비스으로 제공되고 있다고 가정할때, AF는 단계 13에서 수신된 지터 리포팅 정보를 바탕으로 PCF로 전달된 임계값 초과 정보를 바탕으로 현재 XR 서비스의 특성을 조절 할 수 있다. 만약 AF가 지터 리포팅 정보를 통해 지터 임계값 초과가 발생했음을 PCF로부터 전달 받았을 경우 AF는 현재 서비스 중인 XR 비디오 서비스의 특성을 30프레임으로 변경할 수 있으며 또한 AF가 PCF로부터 수신한 지터 리포팅 내에 별도의 지터 임계값 초과가 발생하지 않았으면 AF는 지터 리포팅으로부터 전달된 측정된 통계적인 지터 정보를 바탕으로 비디오 서비스 특성을 변경을 (초당 90프레임) 결정할 수 있다. AF는 상기 지터 리포팅내의 정보를 바탕으로 현재 제공중인 XR 서비스의 특성 변경 여부를 결정하며 이를 AS로 전달하여 서비스 변경을 수행할 수 있다.

단계 15에서 AF는 변경된 정보를 바탕으로 변경된 서비스 특성을 바탕으로 새로운 지터 관련 정보 생성하여 이를 지터 관련 정보에 업데이트하거나 단계 13에서 전달 받은 정보를 바탕으로 지터 관련 정보를 업데이트 할 수 있다. AF는 업데이트 된 지터 관련 정보를 PCF에 전달하여 현재 제공중인 업데이트 된 XR 서비스의 QoS 모니터링 기반의 지터 관리를 위한 지터 모니터링 서비스를 요청할 수 있다. 단계 15에서 PCF는 업데이트 된 지터 임계값을 포함한 관련 리포팅 컨디션 바탕으로 단계 2에서 단계 13의 과정의 반복을 수행할 수 있으며, 단계 14를 통해 변경된 XR 서비스 특성을 고려한 지터 측정 및 리포팅 과정을 수행할 수 있다.

도 6는 본 개시의 일 실시 예에 따른 AF에서 지터를 최소화하기 위한 정책 수행을 결정하고 이를 위해 지터 관련 요구사항 정보를 PCF에 전달하여 PCC 규칙 업데이트를 통해 RAN과 UPF에서 패킷 지연 시간 측정을 위한 지터 측정에 활용할 QoS 모니터링 동작을 수행하게 하며 UPF는 해당 QoS 모니터링 리포팅 값을 PCF로 전달하여 QoS 모니터링 리포팅 정보내의 패킷 지연 시간을 바탕으로 패킷 지연 시간 사이의 변화량을 바탕으로 지터의 값의 계산을 수행하며 AF를 통해 전달 받은 지터 관련 정보내의 지터 리포팅 조건을 바탕으로 계산 된 지터의 값이 임계값을 초과하는 경우 이를 AF로 리포팅 동작을 수행하며 만약 일시적으로 큰 지터 값이 감지되는 등 비정상적인 지터가 발생할 경우 지터 관련 정보내의 규칙을 바탕으로 QoS 모니터링을 통해 패킷 딜레이를 측정 및 리포팅 하는 주기를 초기에 AF의 지터 관련 요청사항으로 생성된 QoS 모니터링 파라미터내의 측정 주기 값을 기본 설정 값 대비 패킷 딜레이 측정을 자주 보고할 수 있도록 측정 주기 값을 업데이트하여 비 정상적인 지터 발생시 이를 구별하기 위한 트래픽 패턴등의 지터 값의 특성 분석 및 해당 비정상적인 지터의 처리를 결정하기 위한 동작을 도시한 도면이다.

단계 2 및 3에서 상기 단계 1에서 결정된 사항을 바탕으로 AF은 NEF를 통해 PCF로 지터를 최소화 하기 위한 서비스 지원시 사용할 지터 지원 정보 (Jitter Assistance information)를 송신할 수 있다. 지터 지원 관련 정보는 AF에서 NEF 엔티티로 전달되는 AF세션 관련 QoS 요구사항 (AFsessionWithQoS) 메시지에 포함될 수 있다.

지터 지원 정보는 AF세션 관련 QoS 요구사항 요구 메시지에 포함되는 지터 지원 정보 (Jitter Assistance information) 내에 지터 지원 지시(Jitter support indication), 지터 계산 방법 (Jitter calculation method), 지터 리포팅 주기 (Jitter reporting period) 및 지터 특성값 (jitter characteristic), 예외적 지터 트래픽 특성 등 을 포함하는 지터 리포팅 조건 (Jitter reporting condition)와 추가적으로 PCF에서 지터 측정을 위한 기본적인 QoS 모니터링 관련 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 지터 지원 정보는 지터 리포팅 조건내 지터 리포팅 판단을 위한 지터 특성값 (jitter characteristic) 을 포함할 수 있다. 이때 지터 특성 값이 즉각적 리포팅 (reporting based on Instantaneous jitter value)으로 설정 될 경우 지터의 임계값 초과 발생시 즉각적으로 이를 AF로 리포팅하여 이에 대한 피드백 또는 업데이트 된 정책을 수신할 수 있지만 지터의 특성 값이 통계적인 특성 기반 리포팅 (reporting based on statistics jitter value)으로 설정 될 경우 지터 리포팅 조건내에 지터 리포팅 주기 (Jitter reporting period) 값을 이용하여 일정 기간 또는 일정 횟수의 지터의 계산 값을 바탕으로 통계적인 특성을 이용한 지터 값을 계산하고 해당 통계적인 지터의 임계값 초과 여부를 판단할 수 있다. 지터 계산 방법 (Jitter calculation method) 으로는 RFC 3550의 Interarrival jitter Calculation 방법이 사용될 수 있다. 상기와 같은 경우 지터 지원 정보 내 지터 계산 방법을 RFC 3550와 같은 기존 RTCP 등에서 지원하는 지터 계산 방법으로 명시하여 이를 PCF로 전달함으로서 AF가 요청하는 지터 측정 계산시 활용할 수 있다.

단계 604에서 NEF는 AF로부터 전달 지터를 최소화 하기 위한 서비스 지원시 사용할 지터 지원 정보 (Jitter Assistance information)를 PCF 엔터티로 정책 인가 (PolicyAuthorization) 메시지를 이용하여 전달 할 수 있다. 만약 기존 XR 서비스를 통해 별도의 정책 인가 서비스 과정이 수행이 되지 않은 경우, NEF는 정책 인가 생성 메시지 (Npcf_PolicyAuthorization_Create) 요청 또는 기존에 생성돤 서비스 과정이 있다면 정책 인가 업데이트 (Npcf_PolicyAuthorization_Update) 요청 메시지를 통해서 전달 받은 XR 서비스 관련 지터 지원 정보를 PCF 엔터티로 전달 할수 있다. NEF는 또한 추가적으로 해당 서비스 관련 리포팅 수신을 위해 PCF에서 발생하는 지터 관련 리포팅 이벤트 관련 메시지를 전달받기 위해, 즉, 정책 인가 구독 (Npcf_PolicyAuthorization_Subscribe) 메시지를 통해 해당 이벤트 리포팅을 요청할 수 있다. 이를 위해 상기 PCF에서 지터 지원 정보 관련 리포팅 수신을 위해 기존 PCF에서 제공하는 이벤트 리포팅 종류에 QoS 모니터링을 통해 측정된 패킷 딜레이 기반 지터 리포팅 관련 신규 이벤트 ID (e.g. QoS Monitoring based jitter measurement reporting)가 정의 될 수 있다.

단계 9b에서는 단계 9a에서 측정한 패킷 딜레이 값을 QoS 모니터링 파라미터 내 리포팅 조건 (Reporting condition)을 통해 QoS 모니터링 리포팅 여부를 결정한다. 지터 측정을 위한 QoS 모니터링을 요청시 기존 QoS 모니터링을 통한 패킷 딜레이 리포팅 조건과 다른 지터 측정을 위한 별도의 QoS 모니터링 파라미터 값 (Reporitng frequency, reporting period)를 설정해주어야 한다.

단계 11에서는 SMF는 상기 단계 10에서 전달 받은 QoS 모니터링 리포트를 세션 관리 규칙 컨트롤 업데이트 (Npcf_SMPolicyControl_Update) 메시지를 이용하여 PCF로 전달한다. 이때 SMF 관련 정책 컨트롤 요청 트리거 (Policy control request triggers relevant for SMF) 정보내에 기존 QoS 모니터링 정보 전달을 위한 정책 컨트롤 요청 트리거 (QoS Monitoring for URLLC)를 활용하여 단계 610에서 전달받은 QoS 모니터링 리포팅 정보를 전달할 수 있다.

단계 12b에서는 PCF가 단계 12a에서 수신한 지터 정보를 바탕으로 지터 리포팅 조건 (Jitter reporting condition) 을 바탕으로 AF로의 지터 리포팅 여부를 결정한다.

상기 지터 리포팅 조건은 단계 4에서 수신한 지터 지원 정보 (jitter assistance information)를 통해서 AF를 통해 전달 받을 수 있으며 PCF는 해당 리포팅 조건을 바탕으로 지터의 리포팅 주기 (Reporting Frequency)를 결정할 수 있다. 이때 리포팅 주기 조건이 이벤트 트리거 (Event Trigger) 기반의 리포팅 주기일 경우, QoS 모니터링과 유사하게 지터의 임계값을 바탕으로 해당 패킷의 각 구간 (N3 또는 RAN과 UE 또는 UE 와 UPF) 별 업링크 또는 다운링크 또는 라운드 트립의 임계값 (DL/UP threshold of jitter)을 별도로 UPF에 전달하여 이를 바탕으로 지터 리포팅 여부를 판단할 수 있다. 상기와 같이 지터의 리포팅 주기가 이벤트 트리거 리포팅 (Event Triggered reporting)의 경우 지터 지원 정보내의 지터 측정 특성 (characteristic of jitter measurement)을 바탕으로 지터의 통계적인 특성을 판단을 하여 이에 대한 지터의 임계값을 비교하여 리포팅을 결정하거나 패킷들 간의 계산된 일회적인 지터 값을 바탕으로 해당 값이 임계값이 넘었는지를 바탕으로 리포팅 여부를 판단할 수 있다. 따라서 AF에서 지터 관련 리포팅 조건을 PCF로 제공할 때 통계적인 특성을 이용한 이벤트 트리거 방식의 지터 리포팅의 경우 이를 얼마 이상의 측정 주기를 가지는지 또는 일정 패킷 지연 값의 차이를 누적한 지터 값을 나타내는 지터 계산 횟수를 나타내는 값을 제공하며 이를 지터 지원 정보내 지터 측정 계산 및 주기 (Jitter measurement period)를 통해 추가적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 이벤트 트리거 기반 리포팅 주기을 가지는 지터 리포팅 조건에서 측정된 지터의 리포팅 여부를 판단하는 지터 임계값 정보를 제공시 기존의 서비스 사업자가 제공하는 RTCP 헤더내의 패킷 사이의 통계적 특성 지터 값 (interarrival jitter)을 전달해주어 PCF에서 해당 임계값 정보를 리포팅 여부를 판단하는 지터 리포팅 조건으로 활용 할 수 있다.

상기와 같이 단계 12b에서 PCF는 단계 604에서 AF로 지터 관련 이벤트 리포팅을 위한 리포팅 컨디션을 AF를 통해서 전달받은 서비스 사업자 등의 요구사항을 바탕으로 한 지터 임계값 및 상기 지터 측정을 위한 요구사항을 바탕으로 QoS 모니터링 서비스를 이용한 패킷 딜레이들을 계산 조건 정보를 바탕된 해당 서비스의 지터 임계 값을 계산하며 해당 임계값을 초과시 단계 20 과정을 통해 AF에 해당 지터 임계값 초과에 대한 리포팅을 수행하여 해당 지터 최소화 조건을 만족하는 서비스를 제공하게 된다. 또한 해당 리포팅 조건은 단말의 이동성을 고려한 일시적 또는 반복적 패턴을 가지는 큰 지터 값을 제외 하고 통계적인 특성을 바탕으로 측정된 지터의 임계값을 바탕으로한 리포팅 조건 정보를 포함할 수 있다. 상기와 같이 비정상적인 지터 감지시 이에 대한 정확한 트래픽 패턴 파악 및 제외 결정을 위하여 기존의 단계 5에서 생성된 PCC 규칙 기반의 QoS 모니터링 정보내의 리포팅 주기 정보를 좀 더 짧은 주기의 패킷 지연 시간 측정을 통한 지터 계산을 위해 QoS 모니터링 서비스의 리포팅 주기 정보를 업데이트할 수 있다. 현재 XR 서비스를 위한 기존의 QoS 모니터링 서비스를 활용한 지터 측정을 이용할 경우 지터 측정을 위한 별도의 패킷 지연 측정 주기 정보을 제공할 수 없다. 따라서 지터 측정을 위한 QoS 모니터링의 경우 기존의 QoS 모니터링 서비스와 달리 QoS 모니터링을 통해 얻어진 패킷 지연 값들을 별도의 조건을 이용하여 임계값을 이용한 리포팅 판단이나 임계값이 넘지 않을 경우에도 일정 리포팅 주기마다 해당 min/max 값을 제공하는 방식을 사용하지 않고 QoS 모니터링을 통해 패킷 지연이 측정될 때마다 이를 PCF로 전달해주어야 한다. 이 때문에 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 서비스의 경우 측정 주기 정보를 이용하여 해당 QoS 모니터링 서비스에서 패킷 지연 값이 측정될때마다 즉시 이를 PCF로 리포팅해주기 위하여 PCF는 단계 5에서 PCC 규칙 생성시 QoS 모니터링 정보내의 리포팅 주기를 지터 측정을 위한 QoS 모니터링 패킷 측정 주기로 설정하여 이를 SMF로 전달해 줄 수 있다.

단계 12c에서는 비정상적인 지터 발생의 감지 시 이에 대한 정확한 판단을 위해 기존의 QoS 모니터링 패킷 딜레이 측정 주기를 기존의 절반이나 그 이하로 줄이는 정책 결정을 수행할 수 있다. 해당 비정상 지터 발생 감지시 QoS 모니터링 서비스의 패킷 딜레이 측정 주기를 줄이는 지터 측정 주기 업데이트 값 (requested QoS monitoring reporting period for abnormal jitter detection)은 단계 4의 지터 보조 정보를 이용하여 AF를 통해서 PCF로 전달될수 있다. PCF는 상기 단계 4에서 수신한 비정상적 지터 발생에 따른 QoS 모니터링 패킷 딜레이 주기 요청 값을 바탕으로 QoS 모니터링 파라미터들을 업데이트하고 이를 바탕으로 업데이트 된 PCC 규칙을 생성할 수 있다.

단계 13에서 PCF는 단계 12c에서 비정상적 지터 발생에 따른 리포팅 주기 요구사항 (requested QoS monitoring reporting period for abnormal jitter detection)을 바탕으로 업데이트 된 QoS 모니터링 파라미터 정보를 포함한 PCC 규칙을 세션 정책 조정 업데이트 통보 (Npcf_SMPolicyControl_UpdateNotify) 요청 메시지를 통해 SMF에 전달하여 준다.

단계 14 및 단계 15에서 SMF는 상기 13단계에서 PCF를 통해 수신한 비정상적 지터 발생에 따른 리포팅 주기 요구사항 (requested QoS monitoring reporting period for abnormal jitter detection)을 바탕으로 업데이트 된 QoS 모니터링 파라미터 정보를 PCC 규칙을 N4 세션 수정 (N4 session Modification) 요청 메시지를 통해 UPF로 전달한다. 해당 요청 메시지 내에는 AF 요청 및 PCF의 정책 결정에 따른 비정상적 지터 발생에 따른 리포팅 주기 요구사항을 반영한 QoS 모니터링 관련 파라미터 정보가 포함되어 SRR (Session Reporting Rule)를 통해 UPF에 전달될 수 있다. 해당 요청 메시지에는 QoS 모니터링 수행 및 결과 리포팅을 전달 받기 위한 정보가 포함될 수 있다.

단계 16a에서는 단계 12c를 통해 비정상적 지터 발생에 따른 리포팅 주기 요구사항 (requested QoS monitoring reporting period for abnormal jitter detection)및 업데이트 된 QoS 모니터링 파라미터 정보를 바탕으로 패킷 딜레이 계산을 수행하게 되며 단계 16b를 통해서 리포팅 주기와 연계하여 QoS 모니터링 서비스를 통해 측정된 패킷 딜레이를 PCF로 QoS 모니터링 리포팅을 통해서 전달해 준다.

단계 17 및 단계 18에서 UPF는 QoS 모니터링 서비스 수행을 통해 측정된 패킷 전송 딜레이 값을 포함한 QoS 모니터링 리포트를 N4 세션 리포팅 메시지를 통해 SMF에 전달해준다. SMF는 상기 단계 17에서 전달 받은 QoS 모니터링 리포팅을 세션 관리 규칙 컨트롤 업데이트 (Npcf_SMPolicyControl_Update) 메시지를 이용하여 PCF로 전달한다. 이때 SMF 관련 정책 컨트롤 요청 트리거 (Policy control request triggers relevant for SMF) 정보 내에 기존 QoS 모니터링 정보 전달을 위한 정책 컨트롤 요청 트리거 (QoS Monitoring for URLLC)를 활용하여 단계 10에서 전달받은 QoS 모니터링 리포팅 정보를 전달할 수 있다.

단계 19a에서는 PCF가 상기 단계에서 수신한 지터 관련 QoS 모니터링 리포트 정보를 바탕으로 각 패킷 딜레이 간의 변화량을 바탕으로 지터 정보를 계산할수 있다. 이때 지터의 계산 방법 관련 정보 등은 단계 4에서 수신한 지터 지원 정보 내의 지터 계산 방법 (jitter calculation method) 및 지터 측정 특성 (characteristic of jitter measurement) 등을 활용하여 지터 정보를 계산시 활용할 수 잇다.

단계 19b에서는 단계 19a에 수신한 지터 정보를 바탕으로 지터 리포팅 조건 (Jitter reporting condition) 을 바탕으로 AF로의 지터 리포팅 여부를 결정한다.

상기 단계 20 과정에서 만약 AF와 PCF 사이의 연결이 NEF를 통해 연결이 되어 있으면 단계 4에서 수행한 PCF 정책 인가 구독 요청 메시지 (Npcf_PolicyAuthorization_Subsribe requset)를 통해서 기존의 PCF로부터 NEF로 이벤트 리포팅 (Event reporting from PCF)에 알림을 설정을 통해 12b 또는 19b에서 발생한 지터 리포팅 과정을 수행할 수 있다. PCF에서 단계 12b 또는 19b를 통해 계산 된 초과된 지터 임계값 정보 및 임계값 초과 이벤트 발생 정보, 해당 지터의 특성 (일시적 또는 통계적 특성을 가지는 지터 값)등을 포함한 지터 리포팅 정보를 지터 모니터링 파라미터들로 (jitter monitoring parameters) 관련 지터 리포팅 관련 이벤트 알림 정의를 추가하여 이를 AF로 이벤트 리포팅시 활용할 수있다. NEF는 PCF로 전달 받은 지터 리포팅 관련 이벤트 정보를 QoS 관련 AF세션 알림 (AFsessionwithQoS_Notify) 메시지를 통해 AF로 알려줄 수 있다.

단계 21에서는 AF가 단계 20에서 전달 받은 지터 리포팅 정보를 바탕으로 해당 XR 서비스의 지터 최소화를 위한 결정을 수행하게 된다. AF는 PCF로 전달 받은 지터 리포팅 정보내에 통계적 또는 일시적 특성을 가지는 지터 임계 값 초과 여부를 나타내는 정보를 바탕으로 현재 제공하고 있는 서비스의 특성을 조절해 줄 수 있다.

단계 22에서 AF는 변경된 정보를 바탕으로 변경된 서비스 특성을 바탕으로 새로운 지터 관련 정보 생성하여 이를 지터 관련 정보에 업데이트하거나 단계 20에서 전달 받은 정보를 바탕으로 지터 관련 정보를 업데이트 할 수 있다. AF는 업데이트 된 지터 관련 정보를 PCF에 전달하여 현재 제공중인 업데이트 된 XR 서비스의 QoS 모니터링 기반의 지터 관리를 위한 지터 모니터링 서비스를 요청할 수 있다. 단계 22에서 PCF는 업데이트 된 지터 임계값을 포함한 관련 리포팅 컨디션 바탕으로 단계 2에서 단계 20의 과정의 반복을 수행할 수 있으며 단계 621에서 변경된 XR 서비스 특성을 고려한 지터 측정 및 리포팅 과정을 수행할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 실시 예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한, 각각의 실시예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용될 수 있다. 본 개시가 예제 실시 예를 참조하여 설명되었다고 할지라도, 다양한 변경들 및 수정들이 해당 기술 분야의 당업자에게 제안될 수 있다. 본 개시는 첨부되는 청구항들의 범위 내에 존재하는 변경들 및 수정들을 포함하는 의도를 가진다. 이 출원의 상세한 설명 중 어느 것도 어떤 특정한 엘리먼트, 과정, 혹은 기능이 청구항들 범위에 포함되어야만 하는 필수적인 엘리먼트라고 의미하는 것으로 읽혀져서는 안될 것이다. 특허되는 주제의 범위는 청구항들에 의해서 정의된다.

Claims

무선 통신 시스템에서 PCF (policy control function)의 동작 방법에 있어서,
NEF (network exposure function)로부터 QoS (quality of service) 모니터링에서의 지터 측정을 위한 요구사항에 대한 정보를 수신하는 단계;
상기 요구사항을 기초로 PCC (policy and charging control) 규칙에 대한 업데이트를 수행하는 단계;
SMF (session management function)로, 업데이트된 상기 PCC 규칙을 전송하는 단계;
상기 SMF로부터, QoS 모니터링 리포트를 수신하는 단계;
상기 QoS 모니터링 리포트를 기초로 지터 정보를 계산하는 단계; 및
상기 지터 정보 및 지터 리포팅 조건을 기초로, AF로 지터 리포팅을 전송할지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.