WO2018231027A1 - 무선 통신 시스템에서 단말의 등록 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 단말의 등록(registration) 방법에 있어서, 등록 요청(registration request) 메시지를 AMF(Access and Mobility management Function)로 전송하는 단계로서, 상기 등록 요청 메시지는, 상기 단말이 등록을 원하는 네트워크 슬라이스에 대응하는 S(Single)-NSSAI(Network Slice Selection Assistance information)가 포함된 요청(requested) NSSAI를 포함함; 및 상기 등록 요청 메시지에 대한 응답으로서 등록 승인(registration accept) 메시지를 상기 AMF로부터 수신하는 단계로서, 상기 등록 승인 메시지는, 상기 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI 중 적어도 하나가 상기 AMF에 의해 거절된 경우, 상기 거절된 S-NSSAI와 함께 상기 거절된 S-NSSAI에 대한 거절 이유를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단말의 등록 절차를 통한 S-NSSAI/슬라이스의 요청 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
특히, 최근에는 전력 소모가 기기의 수명에 큰 영향을 미치는 기기를 위하여, 전력 소모를 줄이기 위한 다양한 기술들이 활발하게 연구되고 있는 실정이다.
본 발명은 단말이 요청하는 슬라이스 정보(Requested NSSAI)와 네트워크가 허용하는 슬라이스 정보(Allowed NSSAI)간 불일치하는 경우에 발생할 수 있는 단말의 서비스 이용 제약 상황을 방지하기 위함이 목적이다.
특히, 본 발명은 단말의 특정 서비스/슬라이스/S-NSSAI를 네트워크로 요청하기 위한 효율적인 방법을 단말 및 네트워크 노드 측면에서 제안하고자 함이 목적이다.
특히, 본 발명은 효율적인 단말의 정책 업데이트 요청 방법을 단말 및 네트워크 노드 측면에서 제안하고자 함이 목적이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 방법 및 장치에 관한 실시예를 제안한다. 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 단말의 등록(registration) 방법에 있어서, 등록 요청(registration request) 메시지를 AMF(Access and Mobility management Function)로 전송하는 단계로서, 상기 등록 요청 메시지는, 상기 단말이 등록을 원하는 네트워크 슬라이스에 대응하는 S(Single)-NSSAI(Network Slice Selection Assistance information)가 포함된 요청(requested) NSSAI를 포함함; 및 상기 등록 요청 메시지에 대한 응답으로서 등록 승인(registration accept) 메시지를 상기 AMF로부터 수신하는 단계로서, 상기 등록 승인 메시지는, 상기 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI 중 적어도 하나가 상기 AMF에 의해 거절된 경우, 상기 거절된 S-NSSAI와 함께 상기 거절된 S-NSSAI에 대한 거절 이유를 포함할 수 있다.
또한, 상기 거절 이유는 상기 거절된 S-NSSAI가 PLMN(Preferred List of Mobile Networks) 및/또는 현재 등록 영역(area)에서 유효하지 않음(not available)을 지시할 수 있다.
또한, 상기 등록 방법은, 상기 거절된 S-NSSAI를 상기 거절 이유를 기초로 거절(rejected) NSSAI로서 저장하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 PLMN은 상기 단말의 현재(current) PLMN 또는 전체(entire) PLMN에 해당할 수 있다.
또한, 상기 등록 방법은, 상기 PLMN에서 유효하지 않음을 이유로 거절된 S-NSSAI에 대한 사용 요청을, 상기 거절된 S-NSSAI가 상기 거절 NSSAI에서 삭제될때까지 상기 PLMN에서 시도(attempt)하지 않는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 등록 방법은, 상기 현재 등록 영역에서 유효하지 않음을 이유로 거절된 S-NSSAI에 대한 사용 요청을, 상기 단말이 상기 등록 영역을 벗어날 때까지 상기 현재 등록 영역에서 시도하지 않는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 등록 승인 메시지는, 상기 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI 중 상기 거절된 S-NSSAI를 제외한 나머지 S-NSSAI가 상기 AMF에 의해 허용된 경우, 상기 허용된 S-NSSAI가 포함된 허용(allowed) NSSAI를 포함할 수 있다.
또한, 상기 요청 NSSAI는, 상기 단말이 상기 PLMN에 대한 허용된 NSSAI를 기저장하고 있지 않은 경우, 상기 PLMN에 대한 설정(configured) NSSAI 또는 상기 설정 NSSAI의 서브셋을 포함할 수 있다.
또한, 상기 요청 NSSAI는, 상기 단말이 상기 PLMN에 대한 허용(allowed) NSSAI를 기저장하고 있는 경우, 상기 허용 NSSAI 또는 상기 허용 NSSAI의 서브셋을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양상은, 무선 통신 시스템에서 등록 절차(registration procedure)를 수행하는 단말에 있어서, 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및 상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서; 를 포함하고, 상기 프로세서는, 등록 요청(registration request) 메시지를 AMF(Access and Mobility management Function)로 전송하되, 상기 등록 요청 메시지는, 상기 단말이 등록을 원하는 네트워크 슬라이스에 대응하는 S(Single)-NSSAI(Network Slice Selection Assistance information)가 포함된 요청(requested) NSSAI를 포함함, 상기 등록 요청 메시지에 대한 응답으로서 등록 승인(registration accept) 메시지를 상기 AMF로부터 수신하되, 상기 등록 승인 메시지는, 상기 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI 중 적어도 하나가 상기 AMF에 의해 거절된 경우, 상기 거절된 S-NSSAI와 함께 상기 거절된 S-NSSAI에 대한 거절 이유를 포함할 수 있다.
또한, 상기 거절 이유는 상기 거절된 S-NSSAI가 PLMN(Preferred List of Mobile Networks) 및/또는 현재 등록 영역(area)에서 유효하지 않음(not available)을 지시할 수 있다.
또한, 상기 단말은 정보를 저장하는 메모리; 를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 거절된 S-NSSAI를 상기 거절 이유를 기초로 거절(rejected) NSSAI로서 상기 메모리에 저장할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 PLMN에서 유효하지 않음을 이유로 거절된 S-NSSAI에 대한 사용 요청을, 상기 거절된 S-NSSAI가 상기 거절 NSSAI에서 삭제될때까지 상기 PLMN에서 시도(attempt)하지 않을 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 현재 등록 영역에서 유효하지 않음을 이유로 거절된 S-NSSAI에 대한 사용 요청을, 상기 단말이 상기 등록 영역을 벗어날 때까지 상기 현재 등록 영역에서 시도하지 않을 수 있다.
또한, 상기 등록 승인 메시지는, 상기 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI 중 상기 거절된 S-NSSAI를 제외한 나머지 S-NSSAI가 상기 AMF에 의해 허용된 경우, 상기 허용된 S-NSSAI가 포함된 허용(allowed) NSSAI를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명을 통해 5G 네트워크에서 네트워크 슬라이싱을 사용하는 경우에 있어서, 단말이 요청하는 슬라이스 정보(Requested NSSAI)와 네트워크가 허용하는 슬라이스 정보(Allowed NSSAI)간 불일치하는 경우에 발생할 수 있는 단말의 서비스 이용 제약 상황을 방지하여, 단말에 보다 효율적으로 서비스를 제공받을 수 있다는 효과를 갖는다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS(Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 S1 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 10은 참조 포인트 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 11은 서비스-기반 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 NG-RAN 아키텍처를 예시한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 스택을 예시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 슬라이싱 컨셉을 예시한 도면이다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 5G/NR 시스템의 단말-코어 네트워크간 프로토콜 스택을 예시한다.
도 16은 본 명세서의 발명 제안 1에 따른 등록 절차를 예시한 순서도이다.
도 17은 본 명세서의 발명 제안 2에 따른 등록 절차를 예시한 순서도이다.
도 18은 본 발명의 제안 1에 따른 단말의 정책 업데이트 절차/방법을 예시한 순서도이다.
도 19는 본 발명의 제안 2에 따른 단말의 등록 절차/방법을 예시한 순서도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 21는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 문서에서 사용될 수 있는 용어들은 다음과 같이 정의된다.
- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술
- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 패킷 교환(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE, UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: UMTS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB: EPS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- Home NodeB: UMTS 망의 Base station으로 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀 규모
- Home eNodeB: EPS 망의 Base station으로 옥내에 설치하며 coverage는 마이크로 셀 규모
- 단말(User Equipment): 사용자 기기. 단말은 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 단말은 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. MTC 관련 내용에서 단말 또는 단말이라는 용어는 MTC 단말을 지칭할 수 있다.
- IMS(IP Multimedia Subsystem): 멀티미디어 서비스를 IP 기반으로 제공하는 서브시스템.
- IMSI(International Mobile Subscriber Identity): 이동 통신 네트워크에서 국제적으로 고유하게 할당되는 사용자 식별자.
- MTC(Machine Type Communication): 사람의 개입 없이 머신에 의해 수행되는 통신. M2M(Machine to Machine) 통신이라고 지칭할 수도 있다.
- MTC 단말(MTC UE 또는 MTC device 또는 MTC 장치): 이동 통신 네트워크를 통한 통신(예를 들어, PLMN(Preferred List of Mobile Networks)을 통해 MTC 서버와 통신) 기능을 가지고, MTC 기능을 수행하는 단말(예를 들어, 자판기, 검침기 등).
- MTC 서버(MTC server): MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버. 이동 통신 네트워크의 내부 또는 외부에 존재할 수 있다. MTC 사용자가 접근(access)할 수 있는 인터페이스를 가질 수 있다. 또한, MTC 서버는 다른 서버들에게 MTC 관련 서비스를 제공할 수도 있고(SCS(Services Capability Server) 형태), 자신이 MTC 어플리케이션 서버일 수도 있다.
- (MTC) 어플리케이션(application): (MTC가 적용되는) 서비스(예를 들어, 원격 검침, 물량 이동 추적, 기상 관측 센서 등)
- (MTC) 어플리케이션 서버: (MTC) 어플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버
- MTC 특징(MTC feature): MTC 어플리케이션을 지원하기 위한 네트워크의 기능. 예를 들어, MTC 모니터링(monitoring)은 원격 검침 등의 MTC 어플리케이션에서 장비 분실 등을 대비하기 위한 특징이고, 낮은 이동성(low mobility)은 자판기와 같은 MTC 단말에 대한 MTC 어플리케이션을 위한 특징이다.
- MTC 사용자(MTC User): MTC 사용자는 MTC 서버에 의해 제공되는 서비스를 사용한다.
- MTC 가입자(MTC subscriber): 네트워크 오퍼레이터와 접속 관계를 가지고 있으며, 하나 이상의 MTC 단말에게 서비스를 제공하는 엔티티(entity)이다.
- MTC 그룹(MTC group): 적어도 하나 이상의 MTC 특징을 공유하며, MTC 가입자에 속한 MTC 단말의 그룹을 의미한다.
- 서비스 역량 서버(SCS: Services Capability Server): HPLMN(Home PLMN) 상의 MTC-IWF(MTC InterWorking Function) 및 MTC 단말과 통신하기 위한 엔티티로서, 3GPP 네트워크와 접속되어 있다. SCS는 하나 이상의 MTC 어플리케이션에 의한 사용을 위한 능력(capability)를 제공한다.
- 외부 식별자(External Identifier): 3GPP 네트워크의 외부 엔티티(예를 들어, SCS 또는 어플리케이션 서버)가 MTC 단말(또는 MTC 단말이 속한 가입자)을 가리키기(또는 식별하기) 위해 사용하는 식별자(identifier)로서 전세계적으로 고유(globally unique)하다. 외부 식별자는 다음과 같이 도메인 식별자(Domain Identifier)와 로컬 식별자(Local Identifier)로 구성된다.
- 도메인 식별자(Domain Identifier): 이동 통신 네트워크 사업자의 제어 항에 있는 도메인을 식별하기 위한 식별자. 하나의 사업자는 서로 다른 서비스로의 접속을 제공하기 위해 서비스 별로 도메인 식별자를 사용할 수 있다.
- 로컬 식별자(Local Identifier): IMSI(International Mobile Subscriber Identity)를 유추하거나 획득하는데 사용되는 식별자. 로컬 식별자는 어플리케이션 도메인 내에서는 고유(unique)해야 하며, 이동 통신 네트워크 사업자에 의해 관리된다.
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 Node B 및 이를 제어하는 RNC(Radio Network Controller), eNodeB를 포함하는 단위. 단말 단에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.
- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 식별자 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- RANAP(RAN Application Part): RAN과 코어 네트워크의 제어를 담당하는 노드(즉, MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node)/MSC(Mobile Switching Center)) 사이의 인터페이스.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동 통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- NAS(Non-Access Stratum): UMTS, EPS 프로토콜 스택에서 단말과 코어 네트워크 간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층. 단말의 이동성을 지원하고, 단말과 PDN GW 간의 IP 연결을 수립 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.
- SCEF(Service Capability Exposure Function): 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 서비스 및 능력(capability)를 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공하는 서비스 능력 노출(service capability exposure)을 위한 3GPP 아키텍쳐 내 엔티티.
- MME(Mobility Management Entity): 이동성 관리 및 세션 관리 기능을 수행하는 EPS 망의 네트워크 노드
- PDN-GW(Packet Data Network Gateway): UE IP 주소 할당, 패킷 스크리닝 및 필터링, 충전 데이터 수집(Charging data collection) 기능을 수행하는 EPS 망의 네트워크 노드
- Serving GW(Serving Gateway): 이동성 앵커, 패킷 라우팅, Idle 모드 패킷 버퍼링, MME의 UE에 대한 페이징을 트리거링하는 등의 기능을 수행하는 EPS망의 네트워크 노드
- PCRF (Policy and Charging Rule Function): 서비스 플로우별로 차별화된 QoS 및 과금 정책을 동적(dynamic)으로 적용하기 위한 정책 결정(Policy decision)을 수행하는 EPS 망의 노드
- OMA DM(Open Mobile Alliance Device Management): 핸드폰, PDA, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 모바일 디바이스들 관리를 위해 디자인된 프로토콜로서, 디바이스 설정(configuration), 펌웨어 업그레이드(firmware upgrade), 에러 보고 (Error Report)등의 기능을 수행
- OAM(Operation Administration and Maintenance): 네트워크 결함 표시, 성능 정보, 그리고 데이터와 진단 기능을 제공하는 네트워크 관리 기능군
- NAS configuration MO(Management Object): NAS 기능(Functionality)과 연관된 파라미터들을 UE에게 설정(configuration)하는 데 사용하는 MO (Management object)
- PDN(Packet Data Network): 특정 서비스를 지원하는 서버(예를 들어, MMS server, WAP server 등)가 위치하고 있는 네트워크.
- PDN 연결: 단말에서 PDN으로의 연결, 즉, ip 주소로 표현되는 단말과 APN으로 표현되는 PDN과의 연관(연결)
- APN (Access Point Name): PDN을 지칭하거나 구분하는 문자열. 요청한 서비스나 망(PDN)에 접속하기 위해서는 해당 P-GW를 거치게 되는데, 이 P-GW를 찾을 수 있도록 망 내에서 미리 정의한 이름(문자열)(예를 들어, internet.mnc012.mcc345.gprs)
- HLR(Home Location Register)/HSS (Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 나타내는 데이터베이스(DB)
- NAS(Non-Access-Stratum): UE와 MME간의 제어 플레인(control plane)의 상위 stratum. UE와 네트워크간의 이동성 관리(Mobility management; MM)와 세션 관리 (Session management; SM), IP 주소 관리 (IP address maintenance) 등을 지원
- AS (Access-Stratum): UE와 radio(혹은 access) 네트워크간의 프로토콜 스텍을 포함하며, 데이터 및 네트워크 제어 신호 전송 등을 담당
이하, 위와 같이 정의된 용어를 바탕으로 본 발명에 대하여 기술한다.
본 발명이 적용될 수 있는 시스템 일반
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS (Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 1의 네트워크 구조도는 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 구조를 이를 간략하게 재구성 한 것이다.
EPC(Evolved Packet Core)는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 능력을 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.
구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크(Core Network)이며, 패킷-기반 실시간 및 비실시간 서비스를 지원할 수 있다. 기존의 이동 통신 시스템(즉, 2 세대 또는 3 세대 이동 통신 시스템)에서는 음성을 위한 CS(Circuit-Switched) 및 데이터를 위한 PS(Packet-Switched)의 2 개의 구별되는 서브-도메인을 통해서 코어 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 능력(capability)을 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS)을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway)(또는 S-GW), PDN GW(Packet Data Network Gateway)(또는 PGW 또는 P-GW), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNodeB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종단점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP(non-3GPP) 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 Wimax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME는, 단말의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNodeB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.
ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력을 가지는 단말은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트(reference point)들이 존재할 수 있다.
도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 자원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. 통신 네트워크는 IMS 및 패킷 데이터를 통해 음성(voice)(예를 들어, VoIP(Voice over Internet Protocol))과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위하여 광범위하게 배치된다.
도 2를 참조하면, E-UMTS 네트워크는 E-UTRAN, EPC 및 하나 이상의 UE를 포함한다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane) 프로토콜을 제공하는 eNB들로 구성되고, eNB들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다.
X2 사용자 평면 인터페이스(X2-U)는 eNB들 사이에 정의된다. X2-U 인터페이스는 사용자 평면 PDU(Packet Data Unit 또는 Protocol Data Unit)의 보장되지 않은 전달(non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 eNB 사이에 정의된다. X2-CP는 eNB 간의 컨텍스트(context) 전달, 소스 eNB와 타겟 eNB 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다.
eNB은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC(evolved packet core)에 연결된다.
S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB와 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 eNB와 이동성 관리 개체(MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS(evolved packet system) 베어러 서비스 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 eNB와 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
MME는 NAS 시그널링 보안(security), AS(Access Stratum) 보안(security) 제어, 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성을 지원하기 위한 CN(Core Network) 노드 간(Inter-CN) 시그널링, (페이징 재전송의 수행 및 제어 포함하여) 아이들(IDLE) 모드 UE 도달성(reachability), (아이들 및 액티브 모드 단말을 위한) 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity) 관리, PDN GW 및 SGW 선택, MME가 변경되는 핸드오버를 위한 MME 선택, 2G 또는 3G 3GPP 액세스 네트워크로의 핸드오버를 위한 SGSN 선택, 로밍(roaming), 인증(authentication), 전용 베어러 확립(dedicated bearer establishment)를 포함하는 베어러 관리 기능, 공공 경고 시스템(PWS: Public Warning System)(지진 및 쓰나미 경고 시스템(ETWS: Earthquake and Tsunami Warning System) 및 상용 모바일 경고 시스템(CMAS: Commercial Mobile Alert System) 포함) 메시지 전송의 지원 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 3을 참조하면, eNB는 게이트웨이(예를 들어, MME)의 선택, 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 활성(activation) 동안 게이트웨이로의 라우팅, 방송 채널(BCH: broadcast channel)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향링크에서 UE로 동적 자원 할당, 그리고 LTE_ACTIVE 상태에서 이동성 제어 연결의 기능을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, EPC 내에서 게이트웨이는 페이징 개시(orgination), LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면(user plane)의 암호화(ciphering), 시스템 구조 진화(SAE: System Architecture Evolution) 베어러 제어, 그리고 NAS 시그널링의 암호화(ciphering) 및 무결성(intergrity) 보호의 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 4(a)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타내고, 도 4(b)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속(OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제1 계층(L1), 제2 계층 (L2) 및 제3 계층 (L3)으로 분할될 수 있다. 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(physical layer), 데이터링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack) 사용자 평면(user plane)과 제어신호(signaling) 전달을 위한 프로토콜 스택인 제어 평면(control plane)으로 구분된다.
제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명한다.
제1 계층(L1)인 물리 계층(PHY: physical layer)은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 매체 접속 제어(MAC: medium access control) 계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 물리 계층과 수신단의 물리 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.
물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이징 채널(PCH: paging channel)와 하향링크 공유 채널(DL-SCH: downlink shared channel)의 자원 할당 및 상향링크 공유 채널(UL-SCH: uplink shared channel)과 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. 또한, PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 승인(UL grant)를 나를 수 있다. 물리 제어 포맷 지시자 채널(PDFICH: physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심볼의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. 물리 HARQ 지시자 채널(PHICH: physical HARQ indicator channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non-acknowledge) 신호를 나른다. 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH: physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 채널 품질 지시자(CQI: channel quality indicator) 등과 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.
제2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속하는 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: service data unit)의 전송 채널 상에 물리 채널로 제공되는 전송 블록(transport block)으로의 다중화/역다중화 기능을 포함한다.
제2 계층(L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)을 포함한다. 무선 베어러(RB: radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS(quality of service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM: transparent mode), 비확인 모드(UM: unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM: acknowledge mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다. 한편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블록으로 포함될 수 있다.
제2 계층(L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering) 기능을 수행한다. 헤더 압축 기능은 작은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4(internet protocol version 4) 또는 IPv6(internet protocol version 6)와 같은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 패킷을 효율적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄이는 기능을 의미한다. 제어 평면에서의 PDCP 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)을 포함한다.
제3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제2 계층(L2)에 의하여 제공되는 논리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무선 베어러(SRB: signaling RB)와 데이터 무선 베어러(DRB: data RB) 두 가지로 나눠 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.
기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널(downlink transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 방송 채널(BCH: broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH, 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 멀티캐스트 채널(MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널(uplink transport channel)로는 초기 제어메시지를 전송하는 랜덤 액세스 채널(RACH: random access channel), 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(uplink shared channel)가 있다.
논리 채널(logical channel)은 전송 채널의 상위에 있으며, 전송 채널에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 구분될 수 있다. 제어 채널로는 방송 제어 채널(BCCH: broadcast control channel), 페이징 제어 채널(PCCH: paging control channel), 공통 제어 채널(CCCH: common control channel), 전용 제어 채널(DCCH: dedicated control channel), 멀티캐스트 제어 채널(MCCH: multicast control channel) 등이 있다. 트래픽 채널로는 전용 트래픽 채널(DTCH: dedicated traffic channel), 멀티캐스트 트래픽 채널(MTCH: multicast traffic channel) 등이 있다. PCCH는 페이징 정보를 전달하는 하향링크 채널이고, 네트워크가 UE가 속한 셀을 모를 때 사용된다. CCCH는 네트워크와의 RRC 연결을 가지지 않는 UE에 의해 사용된다. MCCH 네트워크로부터 UE로의 MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service) 제어 정보를 전달하기 위하여 사용되는 점-대-다점(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다. DCCH는 UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전달하는 RRC 연결을 가지는 단말에 의해 사용되는 일-대-일(point-to-point) 양방향(bi-directional) 채널이다. DTCH는 상향링크 및 하향링크에서 존재할 수 있는 사용자 정보를 전달하기 위하여 하나의 단말에 전용되는 일-대-일(point-to-point) 채널이다. MTCH는 네트워크로부터 UE로의 트래픽 데이터를 전달하기 위하여 일-대-다(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다.
논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 상향링크 연결의 경우, DCCH는 UL-SCH과 매핑될 수 있고, DTCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있으며, CCCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있다. 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 하향링크 연결의 경우, BCCH는 BCH 또는 DL-SCH와 매핑될 수 있고, PCCH는 PCH와 매핑될 수 있으며, DCCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, DTCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, MCCH는 MCH와 매핑될 수 있으며, MTCH는 MCH와 매핑될 수 있다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 S1 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 5(a)는 S1 인터페이스에서 제어 평면(control plane) 프로토콜 스택을 예시하고, 도 5(b)는 S1 인터페이스에서 사용자 평면(user plane) 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 5를 참조하면, S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 기지국과 MME 간에 정의된다. 사용자 평면과 유사하게 전송 네트워크 계층(transport network layer)은 IP 전송에 기반한다. 다만, 메시지 시그널링의 신뢰성이 있는 전송을 위해 IP 계층 상위에 SCTP(Stream Control Transmission Protocol) 계층에 추가된다. 어플리케이션 계층(application layer) 시그널링 프로토콜은 S1-AP(S1 application protocol)로 지칭된다.
SCTP 계층은 어플리케이션 계층 메시지의 보장된(guaranteed) 전달을 제공한다.
프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit) 시그널링 전송을 위해 전송 IP 계층에서 점대점 (point-to-point) 전송이 사용된다.
S1-MME 인터페이스 인스턴스(instance) 별로 단일의 SCTP 연계(association)는 S-MME 공통 절차를 위한 한 쌍의 스트림 식별자(stream identifier)를 사용한다. 스트림 식별자의 일부 쌍만이 S1-MME 전용 절차를 위해 사용된다. MME 통신 컨텍스트 식별자는 S1-MME 전용 절차를 위한 MME에 의해 할당되고, eNB 통신 컨텍스트 식별자는 S1-MME 전용 절차를 위한 eNB에 의해 할당된다. MME 통신 컨텍스트 식별자 및 eNB 통신 컨텍스트 식별자는 단말 특정한 S1-MME 시그널링 전송 베어러를 구별하기 위하여 사용된다. 통신 컨텍스트 식별자는 각각 S1-AP 메시지 내에서 전달된다.
S1 시그널링 전송 계층이 S1AP 계층에게 시그널링 연결이 단절되었다고 통지한 경우, MME는 해당 시그널링 연결을 사용하였던 단말의 상태를 ECM-IDLE 상태로 변경한다. 그리고, eNB은 해당 단말의 RRC 연결을 해제한다.
S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB과 S-GW 간에 정의된다. S1-U 인터페이스는 eNB와 S-GW 간에 사용자 평면 PDU의 보장되지 않은(non guaranteed) 전달을 제공한다. 전송 네트워크 계층은 IP 전송에 기반하고, eNB와 S-GW 간의 사용자 평면 PDU를 전달하기 위하여 UDP/IP 계층 상위에 GTP-U(GPRS Tunneling Protocol User Plane) 계층이 이용된다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 물리 채널은 주파수 영역(frequency domain)에서 하나 이상의 서브캐리어와 시간 영역(time domain)에서 하나 이상의 심볼로 구성되는 무선 자원을 통해 시그널링 및 데이터를 전달한다.
1.0ms 길이를 가지는 하나의 서브프레임은 복수의 심볼로 구성된다. 서브프레임의 특정 심볼(들)(예를 들어, 서브프레임의 첫번째 심볼)은 PDCCH를 위해 사용될 수 있다. PDCCH는 동적으로 할당되는 자원에 대한 정보(예를 들어, 자원 블록(Resource Block), 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme) 등)를 나른다.
EMM
및 ECM 상태
EMM(EPS mobility management), ECM(EPS connection management) 상태에 대하여 살펴본다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 단말과 MME의 제어 평면에 위치한 NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 단말이 네트워크에 어태치(attach)되었는지 디태치(detach)되었는지에 따라 EMM 등록 상태(EMM-REGISTERED) 및 EMM 등록 해제 상태(EMM-DEREGISTERED)가 정의될 수 있다. EMM-REGISTERED 상태 및 EMM-DEREGISTERED 상태는 단말과 MME에게 적용될 수 있다.
단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태에 있으며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접속 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말의 전원이 꺼지거나 무선 링크 실패인 경우(무선 링크 상에서 패킷 에러율이 기준치를 넘은 경우), 단말은 네트워크에서 디태치(detach)되어 EMM-DEREGISTERED 상태로 천이된다.
또한, 단말과 네트워크 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM 연결 상태(ECM-CONNECTED) 및 ECM 아이들 상태(ECM-IDLE)가 정의될 수 있다. ECM-CONNECTED 상태 및 ECM-IDLE 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다. ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. 즉, ECM 연결이 설정/해제되었다는 것은 RRC 연결과 S1 시그널링 연결이 모두 설정/해제되었다는 것을 의미한다.
RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적으로 연결(connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)에 있게 된다.
네트워크는 ECM-CONNECTED 상태에 있는 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다.
반면, 네트워크는 ECM-IDLE 상태에 있는 단말의 존재를 파악할 수 없으며, 코어 네트워크(CN: core network)가 셀보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(tracking area) 단위로 관리한다. 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 단말은 트래킹 영역에서 유일하게 할당된 ID를 이용하여 NAS에 의해 설정된 불연속 수신(DRX: Discontinuous Reception)을 수행한다. 즉, 단말은 단말-특정 페이징 DRX 사이클 마다 특정 페이징 시점(paging occasion)에 페이징 신호를 모니터링함으로써 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다.
또한, 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 네트워크는 단말의 컨텍스트(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(cell reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행할 수 있다. ECM 아이들 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라지는 경우, 단말은 트래킹 영역 업데이트(TAU: tracking area update) 절차를 통해 네트워크에 해당 단말의 위치를 알릴 수 있다.
반면, 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-CONNECTED 상태에서 네트워크는 단말이 속한 셀을 안다. 따라서, 네트워크는 단말로 또는 단말로부터 데이터를 전송 및/또는 수신하고, 단말의 핸드오버와 같은 이동성을 제어하고, 주변 셀에 대한 셀 측정을 수행할 수 있다.
위와 같이, 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 ECM-CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 상태와 마찬가지로 ECM-IDLE 상태에 있으며, 단말이 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말이 네트워크에 등록되어 있으나 트래픽이 비활성화되어 무선 자원이 할당되어 있지 않은 경우 단말은 ECM-IDLE 상태에 있으며, 해당 단말에 상향링크 혹은 하향링크 새로운 트래픽이 발생되면 서비스 요청(service request) 절차를 통해 단말 및 MME는 ECM-CONNECTED 상태로 천이(transition)된다.
랜덤 액세스 절차(Random Access Procedure)
이하에서는 LTE/LTE-A 시스템에서 제공하는 랜덤 액세스 절차(random access procedure)에 대해 살펴본다.
랜덤 액세스 절차는 단말이 기지국과 상향링크 동기를 얻거나 상향링크 무선 자원을 할당 받기 위해 사용된다. 단말의 전원이 켜진 후, 단말은 초기 셀과의 하향링크 동기를 획득하고 시스템 정보를 수신한다. 시스템 정보로부터 사용 가능한 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)의 집합과 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원에 관한 정보를 얻는다. 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원은 적어도 하나 이상의 서브프레임 인덱스와 주파수 영역 상의 인덱스의 조합으로 특정될 수 있다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블의 집합으로부터 임의로 선택한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 상향링크 동기를 위한 타이밍 정렬(TA: timing alignment) 값을 랜덤 액세스 응답을 통해 단말로 보낸다. 이로써 단말은 상향링크 동기를 획득하는 것이다.
랜덤 액세스 절차는 FDD(frequency division duplex)와 TDD(time division duplex)에서 공통적인 절차이다. 랜덤 액세스 절차는 셀 사이즈에 무관하며, 캐리어 병합(CA: carrier aggregation)이 설정된 경우 서빙 셀(serving cell)의 개수와도 무관하다.
먼저, 단말이 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우로는 다음과 같은 경우가 있다.
- 단말이 기지국과의 RRC 연결(RRC Connection)이 없어, RRC 아이들 상태에서 초기 접속 (initial access)을 수행하는 경우
- RRC 연결 재-확립 절차(RRC connection re-establishment procedure)를 수행하는 경우
- 단말이 핸드오버 과정에서, 타겟(target) 셀로 처음 접속하는 경우
- 기지국의 명령에 의해 랜덤 액세스 절차가 요청되는 경우
- RRC 연결 상태 중, 상향링크 시간 동기가 맞지 않은 상황에서(non-synchronized) 하향링크로 전송될 데이터가 발생하는 경우
- RRC 연결 상태 중, 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나(non-synchronized), 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로 전송할 데이터가 발생하는 경우
- RRC 연결 상태 중, 타이밍 어드밴스(timing advance)가 필요한 상황에서 단말의 위치 결정(positioning)을 수행하는 경우
- 무선 연결 실패(radio link failure) 또는 핸드오버 실패(handover failure) 시 복구 과정을 수행하는 경우
3GPP Rel-10에서는 캐리어 병합을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하나의 특정 셀(예를 들어, P셀)에 적용 가능한 TA(timing advance) 값을 복수의 셀에 공통으로 적용하는 것을 고려하였다. 다만, 단말이 서로 다른 주파수 밴드에 속한(즉, 주파수 상에서 크게 이격된) 복수의 셀들 혹은 전파(propagation) 특성이 다른 복수의 셀들을 병합할 수 있다. 또한 특정 셀의 경우 커버리지 확대 혹은 커버리지 홀의 제거를 위해 RRH(remote radio header)(즉, 리피터), 펨토 셀(femto cell) 혹은 피코 셀(pico cell) 등과 같은 스몰 셀(small cell) 또는 세컨더리 기지국(SeNB: secondary eNB)이 셀 내에 배치되는 상황에서 단말은 하나의 셀을 통해 기지국(즉, 매크로 기지국(macro eNB))과 통신을 수행하고, 다른 셀을 통해 세컨더리 기지국과 통신을 수행하는 경우 복수의 셀들이 서로 다른 전파 지연 특성을 가지게 될 수 있다. 이 경우, 하나의 TA 값을 복수의 셀들에 공통으로 적용하는 방식으로 사용하는 상향링크 전송을 수행할 경우 복수의 셀들 상에서 전송되는 상향링크 신호의 동기에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 복수의 셀들이 병합된 CA 상황에서 복수의 TA를 가지는 것이 바람직할 수 있으며, 3GPP Rel-11에서는 다중 TA(multiple TA)를 지원하기 위하여 특정 셀 그룹 단위로 TA를 독립적으로 할당하는 것을 고려한다. 이를 TA 그룹(TAG: TA group)이라 하며, TAG는 하나 이상의 셀들을 포함할 수 있으며, TAG 내 포함된 하나 이상의 셀에는 동일한 TA가 공통적으로 적용될 수 있다. 이러한 다중 TA를 지원하기 위하여, MAC TA 명령 제어 요소(element)는 2 비트의 TAG 식별자(TAG ID)와 6 비트의 TA 명령 필드로 구성된다.
캐리어 병합이 설정된 단말은 P셀과 관련되어 앞서 설명한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우가 발생되면 랜덤 액세스 절차를 수행하게 된다. P셀이 속한 TAG(즉, pTAG: primary TAG)의 경우, 기존과 동일하게 P셀을 기준으로 결정되는, 혹은 P셀에 수반되는 랜덤 액세스 절차를 통해 조정되는 TA를 pTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 반면, S셀로만 구성되는 TAG(즉, sTAG: secondary TAG)의 경우, sTAG 내 특정 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있으며, 이 때 TA는 기지국에 의해 개시되 랜덤 액세스 절차에 의해 획득될 수 있다. 구체적으로, sTAG 내에서 S셀은 RACH 자원으로 설정되고, 기지국은 TA를 결정하기 위하여 S셀에서 RACH 접속을 요청한다. 즉, 기지국은 P셀에서 전송되는 PDCCH 오더에 의해 S셀들 상에서 RACH 전송을 개시시킨다. S셀 프리앰블에 대한 응답 메시지는 랜덤 액세스 무선 네트워크 임시 식별자(RA-RNTI: Random Access Radio Network Temporary Identifier)를 사용하여 P셀을 통해 전송된다. 단말은 랜덤 액세스를 성공적으로 마친 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 이와 같이, 랜덤 액세스 절차는 S셀에서도 해당 S셀이 속한 sTAG의 타이밍 정렬(timing alignment)을 획득하기 위하여 S셀에서도 수행될 수 있다.
LTE/LTE-A 시스템에서는 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나의 프리앰블을 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(non-contention based random access procedure)을 모두 제공한다. 다만, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차는, 상술한 핸드오버 과정, 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우, 단말 위치 결정(positioning) 및/또는 sTAG을 위한 타이밍 어드밴스 정렬에 한하여 사용될 수 있다. 랜덤 액세스 절차가 완료된 후에 일반적인 상향링크/하향링크 전송이 발생된다.
한편, 릴레이 노드(RN: relay node) 또한 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차와 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 모두 지원한다. 릴레이 노드가 랜덤 액세스 절차를 수행할 때, 그 시점에서 RN 서브프레임 구성(configuration)을 중단시킨다(suspend). 즉, 이는 일시적으로 RN 서브프레임 구성을 폐기하는 것으로 의미한다. 이후, 성공적으로 랜덤 액세스 절차가 완료되는 시점에서 RN 서브프레임 구성이 재개된다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
(1) 제1 메시지(Msg 1, message 1)
먼저, 단말은 시스템 정보(system information) 또는 핸드오버 명령(handover command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(physical RACH) 자원을 선택하여 전송한다.
랜덤 액세스 프리앰블은 RACH 전송 채널에서 6비트로 전송되고, 6비트는 RACH 전송한 단말을 식별하기 위한 5비트의 임의 식별자(radom identity)와, 추가 정보를 나타내기 위한 1비트(예를 들어, 제3 메시지(Msg 3)의 크기를 지시)로 구성된다.
단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 프리앰블을 디코딩하고, RA-RNTI를 획득한다. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 PRACH와 관련된 RA-RNTI는 해당 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블의 시간-주파수 자원에 따라 결정된다.
(2) 제2 메시지(Msg 2, message 2)
기지국은 제1 메시지 상의 프리앰블을 통해서 획득한 RA-RNTI로 지시(address)되는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 단말로 전송한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자(RA preamble index/identifier), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인(UL grant), 임시 셀 식별자(TC-RNTI: Temporary Cell RNTI) 그리고 시간 동기 값(TAC: time alignment command)들이 포함될 수 있다. TAC는 기지국이 단말에게 상향링크 시간 정렬(time alignment)을 유지하기 위해 보내는 시간 동기 값을 지시하는 정보이다. 단말은 상기 시간 동기 값을 이용하여, 상향링크 전송 타이밍을 갱신한다. 단말이 시간 동기를 갱신하면, 시간 동기 타이머(time alignment timer)를 개시 또는 재시작한다. UL grant는 후술하는 스케줄링 메시지(제3 메시지)의 전송에 사용되는 상향링크 자원 할당 및 TPC(transmit power command)를 포함한다. TPC는 스케줄링된 PUSCH를 위한 전송 파워의 결정에 사용된다.
단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 윈도우(random access response window) 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답(random access response)의 수신을 시도하며, PRACH에 대응되는 RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출하고, 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH를 수신하게 된다. 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU(MAC packet data unit)의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH을 통해 전달될 수 있다. PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선 자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 검출에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신할 수 있다.
랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블을 전송한 단말이 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하기 위해서 대기하는 최대 시구간을 의미한다. 랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블이 전송되는 마지막 서브프레임에서 3개의 서브프레임 이후의 서브프레임으로부터 시작하여 'ra-ResponseWindowSize'의 길이를 가진다. 즉, 단말은 프리앰블을 전송이 종료된 서브프레임으로부터 3개의 서브프레임 이후부터 확보한 랜덤 액세스 윈도우 동안 랜덤 액세스 응답을 수신하기 위해 대기한다. 단말은 시스템 정보(system information)을 통해 랜덤 액세스 윈도우 사이즈('ra-ResponseWindowsize') 파라미터 값을 획득할 수 있으며, 랜덤 액세스 윈도우 사이즈는 2부터 10 사이의 값으로 결정될 수 있다.
단말은 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자를 가지는 랜덤 액세스 응답을 성공적으로 수신하면, 랜덤 액세스 응답의 모니터링을 중지한다. 반면, 랜덤 액세스 응답 윈도우가 종료될 때까지 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하지 못하거나, 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자를 가지는 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 응답의 수신은 실패하였다고 간주되고, 이후 단말은 프리앰블 재전송을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 랜덤 액세스 응답에서 랜덤 액세스 프리앰블 구분자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 UL grant, TC-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위는 것이 필요하기 때문이다.
(3) 제3 메시지(Msg 3, message 3)
단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, TC-RNTI를 저장한다. 또한, UL grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 단말의 최초 접속의 경우, RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 요청(RRC Connection Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있으며, RRC 연결 재확립 절차의 경우 RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 재확립 요청(RRC Connection Re-establishment Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 또한, NAS 접속 요청 메시지를 포함할 수도 있다.
제3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌 해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.
단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 절차 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자(C-RNTI)를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL grant에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 절차 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S(SAE)-TMSI 또는 임의 값(random number))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 C-RNTI보다 길다.
UL-SCH 상의 전송에서는 단말 특정 스크램블링이 사용된다. 단말이 C-RNTI를 할당 받은 경우라면 스크램블링은 C-RNTI에 기반하여 수행되나, 단말이 아직 C-RNTI를 할당받지 못한 경우라면, 스크램블링은 C-RNTI에 기반할 수 없으며 대신 랜덤 액세스 응답에서 수신한 TC-RNTI가 사용된다. 단말은 상기 UL grant에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머(contention resolution timer)를 개시한다.
(4) 제4 메시지(Msg 4, message 4)
기지국은 단말로부터 제3 메시지를 통해 해당 단말의 C-RNTI를 수신한 경우 수신한 C-RNTI를 이용하여 단말에게 제4 메시지를 전송한다. 반면, 단말로부터 제3 메시지를 통해 상기 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 수신한 경우, 랜덤 액세스 응답에서 해당 단말에게 할당한 TC-RNTI를 이용하여 제4 메시지를 단말에게 전송한다. 일례로, 제4 메시지는 RRC 연결 설정 메시지(RRC Connection Setup)가 포함할 수 있다.
단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL grant를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL grant에 대응하여 전송된 제3 메시지가 자신의 식별자가 C-RNTI인 경우, 자신의 C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 TC-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 C-RNTI를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 TC-RNTI를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 제4 메시지를 통해 단말은 C-RNTI를 획득하고, 이후 단말과 네트워크는 C-RNTI를 이용하여 단말 특정 메시지(dedicated message)를 송수신하게 된다.
다음은 랜덤 액세스에서 충돌 해결을 위한 방법에 대하여 설명한다.
랜덤 액세스를 수행함에 있어서 충돌이 발생하는 이유는 기본적으로 랜덤 액세스 프리앰블의 수가 유한하기 때문이다. 즉, 기지국은 모든 단말들에게 단말 고유의 랜덤 액세스 프리앰블을 부여할 수 없기 때문에, 단말은 공통의 랜덤 액세스 프리앰블들 중에서 임의적으로 하나를 선택해서 전송하게 된다. 이에 따라 동일한 무선 자원(PRACH 자원)을 통해 둘 이상의 단말들이 같은 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하여 전송하게 되는 경우가 발생하지만, 기지국에서는 하나의 단말에게서 전송되는 하나의 랜덤 액세스 프리앰블로 판단하게 된다. 이로 인해, 기지국은 랜덤 액세스 응답을 단말에게 전송하고 랜덤 액세스 응답은 하나의 단말이 수신할 것으로 예측한다. 하지만, 상술한 바와 같이 충돌이 발생할 수 있기 때문에, 둘 이상의 단말들이 하나의 랜덤 액세스 응답을 수신하게 되며, 이에 따라 단말마다 각각 랜덤 액세스 응답의 수신에 따른 동작을 수행하게 된다. 즉, 랜덤 액세스 응답에 포함된 하나의 UL Grant를 이용하여, 둘 이상의 단말들이 서로 다른 데이터를 동일한 무선자원에 전송하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 이에 따라, 상기 데이터의 전송은 모두 실패할 수 도 있고, 단말들의 위치 또는 전송파워에 따라 특정 단말의 데이터만을 기지국에서 수신할 수도 있다. 후자의 경우, 둘 이상의 단말들은 모두 자신의 데이터의 전송이 성공했다고 가정하기 때문에, 기지국은 경쟁에서 실패한 단말들에게 실패 사실에 대한 정보를 알려주어야 한다. 즉, 상기 경쟁의 실패 또는 성공에 대한 정보를 알려주는 것을 충돌 해결(contention resolution)라 한다.
충돌 해결 방법에는 두 가지 방법이 있는데 한 가지 방법은, 충돌 해결 타이머(contention resolution timer)를 이용하는 방법과, 다른 한가지 방법은 성공한 단말의 식별자를 단말들에게 전송하는 방법이다. 전자의 경우는, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 이미 고유의 C-RNTI를 가지고 있는 경우에 사용된다. 즉, 이미 C-RNTI를 가지고 있는 단말은 랜덤 액세스 응답에 따라 자신의 C-RNTI를 포함한 데이터를 기지국으로 전송하고, 충돌 해결 타이머를 작동한다. 그리고, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH 정보가 수신되면, 단말은 자신이 경쟁에서 성공했다고 판단하고, 랜덤 액세스를 정상적으로 마치게 된다. 반대로, 만약 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH를 전송 받지 못한 경우는, 자신이 경쟁에서 실패했다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 다시 수행하거나, 상위 계층으로 실패 사실을 통보할 수 있다. 충돌 해소 방법 중 후자의 경우, 즉 성공한 단말의 식별자를 전송하는 방법은, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 고유의 셀 식별자가 없는 경우에 사용된다. 즉, 단말 자신이 셀 식별자가 없는 경우, 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL Grant 정보에 따라 데이터에 셀 식별자 보다 상위 식별자(S-TMSI 또는 random number)를 포함하여 전송하고, 단말은 충돌 해결 타이머를 작동시킨다. 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터가 DL-SCH로 전송된 경우, 단말은 랜덤 액세스 과정이 성공했다고 판단한다. 반면에, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터를 DL-SCH로 전송 받지 못하는 경우에는, 단말은 랜덤 액세스 과정이 실패했다고 판단하게 되는 것이다.
한편, 비경쟁 기반 임의접속 과정에서의 동작은 도 11에 도시된 경쟁 기반 임의접속 과정과 달리 제1 메시지 전송 및 제2 메시지 전송만으로 임의접속 절차가 종료되게 된다. 다만, 제1 메시지로서 단말이 기지국에 임의접속 프리앰블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 임의접속 프리앰블을 할당받게 되며, 이 할당받은 임의접속 프리앰블을 기지국에 제1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 임의접속 응답을 수신함으로써 임의접속 절차가 종료되게 된다.
본 발명이 적용될 수 있는 5G 시스템 아키텍처
5G 시스템은 4세대 LTE 이동통신 기술로부터 진보된 기술로서 기존 이동 통신망 구조의 개선(Evolution) 혹은 클린-스테이트(Clean-state) 구조를 통해 새로운 무선 액세스 기술(RAT: Radio Access Technology), LTE(Long Term Evolution)의 확장된 기술로서 eLTE(extended LTE), non-3GPP(예를 들어, WLAN) 액세스 등을 지원한다.
5G 시스템은 서비스-기반으로 정의되고, 5G 시스템을 위한 아키텍처(architecture) 내 네트워크 기능(NF: Network Function)들 간의 상호동작(interaction)은 다음과 같이 2가지 방식으로 나타낼 수 있다.
- 참조 포인트 표현(representation): 2개의 NF들(예를 들어, AMF(Access and Mobility management Function) 및 SMF(Session Management Function)) 간의 점-대-점 참조 포인트(예를 들어, N11)에 의해 기술되는 NF들 내 NF 서비스들 간의 상호 동작을 나타낸다.
- 서비스-기반 표현(representation): 제어 평면(CP: Control Plane) 내 네트워크 기능들(예를 들어, AMF)은 다른 인증된 네트워크 기능들이 자신의 서비스에 액세스하는 것을 허용한다. 이 표현은 필요한 경우 점-대-점(point-to-point) 참조 포인트(reference point)도 포함한다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다. 본 도면은 도 10을 보다 간략히 도시한 도면으로서, 도 10에서 후술할 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
본 도면은 잠재적인 기능 엔티티와 잠재적인 참조 포인트를 포함하는 잠재적인 아키텍처의 참조 모델을 나타내며 특히 참조 포인트의 이름 지정은 더 나은 이해와 비교를 위해 개별 솔루션 제안서에 사용될 수 있다. 이 참조 모델은 실제 타겟 아키텍처에 대해 어떠한 가정도 하지 않는다. 즉, 타겟 아키텍처는 도시된 참조 포인트 또는 기능 엔티티 모두를 가지지 않거나 추가/다른 참조 포인트 또는 기능 엔티티를 가질 수 있다.
본 도면의 일부 참조 포인트들은 CP 기능 및 UP 기능을 추가로 분리하는 방법에 따라 여러 참조 점으로 구성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 5G 시스템 아키텍처는 다양한 구성 요소들(즉, 네트워크 기능(NF: network function))을 포함할 수 있으며, 본 도면에는 그 중 일부에 해당하는, 어플리케이션 기능(AF: Application Function), 데이터 네트워크(DN: Data network), 사용자 평면 기능(UPF: User plane Function), 제어 평면 기능(CPF: Control Plane Function), (무선) 액세스 네트워크((R)AN: (Radio) Access Network), 사용자 장치(UE: User Equipment)를 예시한다.
NextGen 코어의 제어 평면 기능과 사용자 평면 기능은 단일 상자들(각각 CP 기능 및 UP 기능)로 표시된다. 개별 솔루션 제안은 CP 또는 UP 기능을 분할하거나 복제할 수 있다. 이 경우, 추가 참조 포인트의 명명은 도시된 참조 포인트(예: NG4.1, NG4.2)에 색인을 추가할 수 있다.
여기에서 RAN은 NextGen 코어 네트워크에 연결되는 5G RAT 또는 Evolved E-UTRA를 기반으로 하는 무선 액세스 네트워크를 나타낸다.
3GPP 시스템에서는 5G 시스템 내 NF들 간을 연결하는 개념적인 링크를 참조 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음은 본 도면에서 표현된 5G 시스템 아키텍처에 포함되는 참조 포인트를 예시한다.
- NG1: UE와 CPF 간의 참조 포인트
- NG2: (R)AN과 CPF간의 참조 포인트
- NG3: (R)AN과 UPF간의 참조 포인트
- NG4: UPF와 CPF간의 참조 포인트
- NG5: CPF와 AF간의 참조 포인트
- NG6: UPF와 DN간의 참조 포인트
도 10은 참조 포인트 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 5G 시스템 아키텍처는 다양한 구성 요소들(즉, 네트워크 기능(NF: network function))을 포함할 수 있으며, 본 도면에는 그 중 일부에 해당하는, 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server Function), 액세스 및 이동성 관리 기능(AMF: (Core) Access and Mobility Management Function), 세션 관리 기능(SMF: Session Management Function), 정책 제어 기능(PCF: Policy Control function), 어플리케이션 기능(AF: Application Function), 통합된 데이터 관리(UDM: Unified Data Management), 데이터 네트워크(DN: Data network), 사용자 평면 기능(UPF: User plane Function), (무선) 액세스 네트워크((R)AN: (Radio) Access Network), 사용자 장치(UE: User Equipment)를 예시한다.
각 NF들은 다음과 같은 기능을 지원한다.
- AUSF는 UE의 인증을 위한 데이터를 저장한다.
- AMF는 UE 단위의 접속 및 이동성 관리를 위한 기능을 제공하며, 하나의 UE 당 기본적으로 하나의 AMF에 연결될 수 있다.
구체적으로, AMF는 3GPP 액세스 네트워크들 간의 이동성을 위한 CN 노드 간 시그널링, 무선 액세스 네트워크(RAN: Radio Access Network) CP 인터페이스(즉, N2 인터페이스)의 종단(termination), NAS 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 슬라이싱(Network Slicing)의 지원, SMF 선택, 합법적 감청(Lawful Intercept)(AMF 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), UE와 SMF 간의 세션 관리(SM: session management) 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(SMS(Short Message Service) function) 간의 SMS 메시지의 전달 제공, 보안 앵커 기능(SEA: Security Anchor Function) 및/또는 보안 컨텍스트 관리(SCM: Security Context Management) 등의 기능을 지원한다.
AMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 AMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
- DN(Data Network)은 예를 들어, 운영자 서비스, 인터넷 접속 또는 서드파티(3rd party) 서비스 등을 의미한다. DN은 UPF로 하향링크 프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit)을 전송하거나, UE로부터 전송된 PDU를 UPF로부터 수신한다.
- PCF는 어플리케이션 서버로부터 패킷 흐름에 대한 정보를 수신하여, 이동성 관리, 세션 관리 등의 정책을 결정하는 기능을 제공한다. 구체적으로, PCF는 네트워크 동작을 통제하기 위한 단일화된 정책 프레임워크 지원, CP 기능(들)(예를 들어, AMF, SMF 등)이 정책 규칙을 시행할 수 있도록 정책 규칙 제공, 사용자 데이터 저장소(UDR: User Data Repository) 내 정책 결정을 위해 관련된 가입 정보에 액세스하기 위한 프론트 엔드(Front End) 구현 등의 기능을 지원한다.
- SMF는 세션 관리 기능을 제공하며, UE가 다수 개의 세션을 가지는 경우 각 세션 별로 서로 다른 SMF에 의해 관리될 수 있다.
구체적으로, SMF는 세션 관리(예를 들어, UPF와 AN 노드 간의 터널(tunnel) 유지를 포함하여 세션 확립, 수정 및 해제), UE IP 주소 할당 및 관리(선택적으로 인증 포함), UP 기능의 선택 및 제어, UPF에서 트래픽을 적절한 목적지로 라우팅하기 위한 트래픽 스티어링(traffic steering) 설정, 정책 제어 기능(Policy control functions)를 향한 인터페이스의 종단, 정책 및 QoS의 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(AMF를 경유하여 N2를 통해 AN에게 전달), 세션의 SSC 모드 결정, 로밍 기능 등의 기능을 지원한다.
SMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 SMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
- UDM은 사용자의 가입 데이터, 정책 데이터 등을 저장한다. UDM은 2개의 부분, 즉 어플리케이션 프론트 엔드(FE: front end) 및 사용자 데이터 저장소(UDR: User Data Repository)를 포함한다.
FE는 위치 관리, 가입 관리, 자격 증명(credential)의 처리 등을 담당하는 UDM FE와 정책 제어를 담당하는 PCF를 포함한다. UDR은 UDM-FE에 의해 제공되는 기능들을 위해 요구되는 데이터와 PCF에 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.
- UPF는 DN으로부터 수신한 하향링크 PDU를 (R)AN을 경유하여 UE에게 전달하며, (R)AN을 경유하여 UE로부터 수신한 상향링크 PDU를 DN으로 전달한다.
구체적으로, UPF는 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(SDF: Service Data Flow)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. UPF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 UPF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
- AF는 서비스 제공(예를 들어, 트래픽 라우팅 상에서 어플리케이션 영향, 네트워크 능력 노출(Network Capability Exposure) 접근, 정책 제어를 위한 정책 프레임워크와의 상호동작 등의 기능을 지원)을 위해 3GPP 코어 네트워크와 상호 동작한다.
- (R)AN은 4G 무선 액세스 기술의 진화된 버전인 진화된 E-UTRA(evolved E-UTRA)와 새로운 무선 액세스 기술(NR: New Radio)(예를 들어, gNB)을 모두 지원하는 새로운 무선 액세스 네트워크를 총칭한다.
5G 시스템에서 단말과 무선 신호 송수신을 담당하는 네트워크 노드는 gNB이며 EPS에서의 eNB와 같은 역할을 수행한다.
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 접속(attachment) 시 AMF의 선택, UPF(들)로의 사용자 평면 데이터 라우팅, AMF로의 제어 평면 정보 라우팅, 연결 셋업 및 해제, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송(AMF로부터 발생된), 시스템 브로드캐스트 정보의 스케줄링 및 전송(AMF 또는 운영 및 유지(O&M: operating and maintenance)로부터 발생된), 이동성 및 스케줄링을 위한 측정 및 측정 보고 설정, 상향링크에서 전달 레벨 패킷 마킹(Transport level packet marking), 세션 관리, 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)의 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.
- UE는 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.
본 도면에서는 설명의 명확성을 위해 비구조화된 데이터 저장 네트워크 기능(UDSF: Unstructured Data Storage network function), 구조화된 데이터 저장 네트워크 기능(SDSF: Structured Data Storage network function), 네트워크 노출 기능(NEF: Network Exposure Function) 및 NF 저장소 기능(NRF: NF Repository Function)가 도시되지 않았으나, 본 도면에 도시된 모든 NF들은 필요에 따라 UDSF, NEF 및 NRF와 상호 동작을 수행할 수 있다.
- NEF는 3GPP 네트워크 기능들에 의해 제공되는, 예를 들어, 제3자(3rd party), 내부 노출(internal exposure)/재노출(re-exposure), 어플리케이션 기능, 에지 컴퓨팅(Edge Computing)을 위한 서비스들 및 능력들을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공한다. NEF는 다른 네트워크 기능(들)로부터 (다른 네트워크 기능(들)의 노출된 능력(들)에 기반한) 정보를 수신한다. NEF는 데이터 저장 네트워크 기능으로의 표준화된 인터페이스를 이용하여 구조화된 데이터로서 수신된 정보를 저장할 수 있다. 저장된 정보는 NEF에 의해 다른 네트워크 기능(들) 및 어플리케이션 기능(들)에게 재노출(re-expose)되고, 분석 등과 같은 다른 목적으로 이용될 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.
- SDSF는 어떠한 NEF에 의한 구조화된 데이터로서 정보를 저장 및 회수(retrieval)하는 기능을 지원하기 위한 선택적인 기능이다.
- UDSF은 어떠한 NF에 의한 비구조적 데이터로서 정보를 저장 및 회수(retrieval)하는 기능을 지원하기 위한 선택적인 기능이다.
5G 시스템에서 단말과 무선 전송/수신을 담당하는 노드는 gNB이며 EPS에서의 eNB와 같은 역할을 수행한다. 단말이 3GPP 접속과 비-3GPP 접속에 동시에 연결되어 있는 경우, 단말은 도 9와 같이 하나의 AMF를 통해서 서비스를 받게 된다. 도 9에서는 비-3GPP 접속으로 접속하는 경우와 3GPP 접속으로 접속하는 경우 하나의 동일한 UPF로 연결됨을 도시하였으나, 반드시 그럴 필요는 없으며 서로 다른 복수의 UPF로 연결될 수 있다.
단, 단말이 로밍 시나리오에서 HPLMN에 있는 N3IWK(‘N3IWF(Non-3GPP InterWorking Function)’로도 지칭 가능)를 선택하여 비-3GPP 접속에 연결된 경우에는 3GPP 접속을 관리하는 AMF는 VPLMN(visited PLMN)에 위치하고 비-3GPP 접속을 관리하는 AMF는 HPLMN에 위치할 수 있다.
비-3GPP 액세스 네트워크는 N3IWK/N3IWF을 통해 5G 코어 네트워크에 연결된다. N3IWK/N3IWF는 N2 및 N3 인터페이스를 통해 5G 코어 네트워크 제어 평면 기능 및 사용자 평면 기능을 각각 인터페이스한다.
본 명세서에서 언급하는 비-3GPP 접속의 대표적인 예로는 WLAN 접속이 있을 수 있다.
한편, 본 도면에서는 설명의 편의상 UE가 하나의 PDU 세션을 이용하여 하나의 DN에 엑세스하는 경우에 대한 참조 모델을 예시하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
UE는 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. 각 PDU 세션별로 독립적으로 활성화될 수 있다.
또한, UE는 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. 다음은 본 도면에서 표현된 5G 시스템 아키텍처에 포함되는 참조 포인트를 예시한다.
- N1: UE와 AMF 간의 참조 포인트
- N2: (R)AN과 AMF 간의 참조 포인트
- N3: (R)AN과 UPF 간의 참조 포인트
- N4: SMF와 UPF 간의 참조 포인트
- N5: PCF와 AF 간의 참조 포인트
- N6: UPF와 데이터 네트워크 간의 참조 포인트
- N7: SMF와 PCF 간의 참조 포인트
- N24(N7r): 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 홈 네트워크(home network) 내 PCF 간의 참조 포인트
- N8: UDM과 AMF 간의 참조 포인트
- N9: 2개의 코어 UPF들 간의 참조 포인트
- N10: UDM과 SMF 간의 참조 포인트
- N11: AMF와 SMF 간의 참조 포인트
- N12: AMF와 AUSF 간의 참조 포인트
- N13: UDM과 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server function) 간의 참조 포인트
- N14: 2개의 AMF들 간의 참조 포인트
- N15: 비-로밍 시나리오의 경우, PCF와 AMF 간의 참조 포인트, 로밍 시나리오의 경우 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 AMF 간의 참조 포인트
- N16: 2개의 SMF들 간의 참조 포인트 (로밍 시나리오의 경우, 방문 네트워크(visited network) 내 SMF와 홈 네트워크(home network) 내 SMF 간의 참조 포인트)
- N17: AMF와 EIR 간의 참조 포인트
- N18: 어떠한 NF와 UDSF 간의 참조 포인트
- N19: NEF와 SDSF 간의 참조 포인트
도 11은 서비스-기반 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
본 도면에서 예시된 서비스-기반 인터페이스는 소정의 NF에 의해 제공되는/노출되는 서비스의 세트를 나타낸다. 서비스-기반 인터페이스는 제어 평면 내에서 사용된다. 다음은 본 도면과 같이 표현된 5G 시스템 아키텍처에 포함되는 서비스-기반 인터페이스를 예시한다.
- Namf: AMF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nsmf: SMF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nnef: NEF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Npcf: PCF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nudm: UDM에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Naf: AF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nnrf: NRF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nausf: AUSF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
NF 서비스는 NF(즉, NF 서비스 공급자)에 의해 다른 NF(즉, NF 서비스 소비자)에게 서비스-기반 인터페이스를 통해 노출되는 능력의 일종이다. NF는 하나 이상의 NF 서비스(들)을 노출할 수 있다. NF 서비스를 정의하기 위하여 다음과 같은 기준이 적용된다:
- NF 서비스들은 종단 간(end-to-end) 기능을 설명하기 위한 정보 흐름으로부터 도출된다.
- 완전한 종단 간(end-to-end) 메시지 흐름은 NF 서비스 호출(invocation)의 시퀀스에 의해 설명된다.
- NF(들)이 자신들의 서비스를 서비스-기반 인터페이스를 통해 제공하는 2가지의 동작은 다음과 같다:
i) "요청-응답(Request-response)": 제어 평면 NF_B (즉, NF 서비스 공급자)는 또 다른 제어 평면 NF_A (즉, NF 서비스 소비자)로부터 특정 NF 서비스(동작의 수행 및/또는 정보의 제공을 포함)의 제공을 요청 받는다. NF_B는 요청 내에서 NF_A에 의해 제공된 정보에 기반한 NF 서비스 결과를 응답한다.
요청을 충족시키기 위하여, NF_B는 교대로 다른 NF(들)로부터의 NF 서비스를 소비할 수 있다. 요청-응답 메커니즘에서, 통신은 두 개의 NF들(즉, 소비자 및 공급자) 간의 일대일로 수행된다.
ii) "가입-통지(Subscribe-Notify)"
제어 평면 NF_A (즉, NF 서비스 소비자)는 또 다른 제어 평면 NF_B (즉, NF 서비스 공급자)에 의해 제공되는 NF 서비스에 가입한다. 다수의 제어 평면 NF(들)은 동일한 제어 평면 NF 서비스에 가입할 수 있다. NF_B는 이 NF 서비스의 결과를 이 NF 서비스에 가입된 관심있는 NF(들)에게 통지한다. 소비자로부터 가입 요청은 주기적인 업데이트 또는 특정 이벤트(예를 들어, 요청된 정보의 변경, 특정 임계치 도달 등)를 통해 트리거되는 통지를 위한 통지 요청을 포함할 수 있다. 이 메커니즘은 NF(들)(예를 들어, NF_B)이 명시적인 가입 요청없이 암묵적으로 특정 통지에 가입한 경우(예를 들어, 성공적인 등록 절차로 인하여)도 포함한다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 NG-RAN 아키텍처를 예시한다.
도 12를 참조하면, 차세대 액세스 네트워크(NG-RAN: New Generation Radio Access Network)는 UE를 향한 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜의 종단을 제공하는, gNB(NR NodeB)(들) 및/또는 eNB(eNodeB)(들)로 구성된다.
gNB(들) 간에, 또한 gNB(들)과 5GC(5th Generation Core network)에 연결되는 eNB(들) 간에 Xn 인터페이스를 이용하여 상호 연결된다. gNB(들) 및 eNB(들)은 또한 5GC에 NG 인터페이스를 이용하여 연결되고, 더욱 구체적으로 NG-RAN과 5GC 간의 제어 평면 인터페이스인 NG-C 인터페이스(즉, N2 참조 포인트)를 이용하여 AMF에 연결되고, NG-RAN과 5GC 간의 사용자 평면 인터페이스인 NG-U 인터페이스(즉, N3 참조 포인트)를 이용하여 UPF에 연결된다.
무선 프로토콜 아키텍처
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 스택을 예시한 도면이다. 특히, 도 13(a)는 UE와 gNB 간의 무선 인터페이스 사용자 평면 프로토콜 스택을 예시하고, 도 13(b)는 UE와 gNB 간의 무선 인터페이스 제어 평면 프로토콜 스택을 예시한다.
제어 평면은 UE와 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 어플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
도 13(a)를 참조하면, 사용자 평면 프로토콜 스택은 제1 계층(Layer 1)(즉, 물리(PHY: physical layer) 계층), 제2 계층(Layer 2)으로 분할될 수 있다.
도 13(b)를 참조하면, 제어 평면 프로토콜 스택은 제1 계층(즉, PHY 계층), 제2 계층, 제3 계층(즉, 무선 자원 제어 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층), 넌-액세스 스트라텀(NAS: Non-Access Stratum) 계층으로 분할될 수 있다.
제2 계층은 매체 액세스 제어(MAC: Medium Access Control) 서브계층, 무선 링크 제어(RLC: Radio Link Control) 서브계층, 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDC: Packet Data Convergence Protocol) 서브계층, 서비스 데이터 적응 프로토콜(SDAP: Service Data Adaptation Protocol) 서브계층(사용자 평면의 경우)으로 분할된다.
무선 베어러는 2가지 그룹으로 분류된다: 사용자 평면 데이터를 위한 데이터 무선 베어러(DRB: data radio bearer)과 제어 평면 데이터를 위한 시그널링 무선 베어러(SRB: signalling radio bearer)
이하, 무선 프로토콜의 제어 평면과 사용자 평면의 각 계층을 설명한다.
1) 제1 계층인 PHY 계층은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 MAC 서브계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 서브계층과 PHY 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 PHY 계층과 수신단의 PHY 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다.
2) MAC 서브계층은 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간의 매핑; 전송 채널을 통해 PHY 계층으로/으로부터 전달되는 전송 블록(TB: transport block)으로/으로부터 하나 또는 상이한 논리 채널에 속한 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: Service Data Unit)의 다중화/역다중화; 스케줄링 정보 보고; HARQ(hybrid automatic repeat request)를 통한 에러 정정; 동적 스케줄링을 이용한 UE들 간의 우선 순위 핸들링; 논리 채널 우선순위를 이용하여 하나의 UE의 논리 채널들 간의 우선 순위 핸들링; 패딩(Padding)을 수행한다.
서로 다른 종류의 데이터는 MAC 서브계층에 의해 제공되는 서비스를 전달한다. 각 논리 채널 타입은 어떠한 타입의 정보가 전달되는지 정의한다.
논리 채널은 2가지의 그룹으로 분류된다: 제어 채널(Control Channel) 및 트래픽 채널(Traffic Channel).
i) 제어 채널은 제어 평면 정보만을 전달하기 위하여 사용되며 다음과 같다.
- 브로드캐스트 제어 채널(BCCH: Broadcast Control Channel): 시스템 제어 정보를 브로드캐스팅하기 위한 하향링크 채널.
- 페이징 제어 채널(PCCH: Paging Control Channel): 페이징 정보 및 시스템 정보 변경 통지를 전달하는 하향링크 채널.
- 공통 제어 채널(CCCH: Common Control Channel): UE와 네트워크 간의 제어 정보를 전송하기 위한 채널. 이 채널은 네트워크와 RRC 연결을 가지지 않는 UE들을 위해 사용된다.
- 전용 제어 채널(DCCH: Dedicated Control Channel): UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전송하기 위한 점-대-점(point-to-point) 쌍방향 채널. RRC 연결을 가지는 UE에 의해 사용된다.
ii) 트래픽 채널은 사용자 평면 정보만을 사용하기 위하여 사용된다:
- 전용 트래픽 채널(DTCH: Dedicated Traffic Channel: 사용자 정보를 전달하기 위한, 단일의 UE에게 전용되는, 점-대-점(point-to-point) 채널. DTCH는 상향링크 및 하향링크 모두 존재할 수 있다.
하향링크에서, 논리 채널과 전송 채널 간의 연결은 다음과 같다.
BCCH는 BCH에 매핑될 수 있다. BCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. PCCH는 PCH에 매핑될 수 있다. CCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. DCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. DTCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다.
상향링크에서, 논리 채널과 전송 채널 간의 연결은 다음과 같다. CCCH는 UL-SCH에 매핑될 수 있다. DCCH는 UL- SCH에 매핑될 수 있다. DTCH는 UL-SCH에 매핑될 수 있다.
3) RLC 서브계층은 3가지의 전송 모드를 지원한다: 트랜스패런트 모드(TM: Transparent Mode), 비확인 모드(UM: Unacknowledged Mode), 확인 모드(AM: Acknowledged Mode).
RLC 설정은 논리 채널 별로 적용될 수 있다. SRB의 경우 TM 또는 AM 모드가 이용되고, 반면 DRB의 경우 UM 또는 AM 모드가 이용된다.
RLC 서브계층은 상위 계층 PDU의 전달; PDCP와 독립적인 시퀀스 넘버링; ARQ(automatic repeat request)를 통한 에러 정정; 분할(segmentation) 및 재-분할(re-segmentation); SDU의 재결합(reassembly); RLC SDU 폐기(discard); RLC 재-확립(re-establishment)을 수행한다.
4) 사용자 평면을 위한 PDCP 서브계층은 시퀀스 넘버링(Sequence Numbering); 헤더 압축 및 압축-해제(decompression)(강인한 헤더 압축(RoHC: Robust Header Compression)의 경우만); 사용자 데이터 전달; 재배열(reordering) 및 복사 검출(duplicate detection) (PDCP 보다 상위의 계층으로 전달이 요구되는 경우); PDCP PDU 라우팅 (분할 베어러(split bearer)의 경우); PDCP SDU의 재전송; 암호화(ciphering) 및 해독화(deciphering); PDCP SDU 폐기; RLC AM를 위한 PDCP 재-확립 및 데이터 복구(recovery); PDCP PDU의 복제를 수행한다.
제어 평면을 위한 PDCP 서브계층은 추가적으로 시퀀스 넘버링(Sequence Numbering); 암호화(ciphering), 해독화(deciphering) 및 무결성 보호(integrity protection); 제어 평면 데이터 전달; 복제 검출; PDCP PDU의 복제를 수행한다.
RRC에 의해 무선 베어러를 위한 복제(duplication)이 설정될 때, 복제된 PDCP PDU(들)을 제어하기 위하여 추가적인 RLC 개체 및 추가적인 논리 채널이 무선 베어러에 추가된다. PDCP에서 복제는 동일한 PDCP PDU(들)을 2번 전송하는 것을 포함한다. 한번은 원래의 RLC 개체에게 전달되고, 두 번째는 추가적인 RLC 개체에게 전달된다. 이때, 원래의 PDCP PDU 및 해당 복제본은 동일한 전송 블록(transport block)에 전송되지 않는다. 서로 다른 2개의 논리 채널이 동일한 MAC 개체에 속할 수도 있으며(CA의 경우) 또는 서로 다른 MAC 개체에 속할 수도 있다(DC의 경우). 전자의 경우, 원래의 PDCP PDU와 해당 복제본이 동일한 전송 블록(transport block)에 전송되지 않도록 보장하기 위하여 논리 채널 매핑 제한이 사용된다.
5) SDAP 서브계층은 i) QoS 흐름과 데이터 무선 베어러 간의 매핑, ii) 하향링크 및 상향링크 패킷 내 QoS 흐름 식별자(ID) 마킹을 수행한다.
SDAP의 단일의 프로토콜 개체가 각 개별적인 PDU 세션 별로 설정되나, 예외적으로 이중 연결성(DC: Dual Connectivity)의 경우 2개의 SDAP 개체가 설정될 수 있다.
6) RRC 서브계층은 AS(Access Stratum) 및 NAS(Non-Access Stratum)과 관련된 시스템 정보의 브로드캐스트; 5GC 또는 NG-RAN에 의해 개시된 페이징(paging); UE와 NG-RAN 간의 RRC 연결의 확립, 유지 및 해제(추가적으로, 캐리어 병합(carrier aggregation)의 수정 및 해제를 포함하고, 또한, 추가적으로, E-UTRAN과 NR 간에 또는 NR 내에서의 이중 연결성(Dual Connectivity)의 수정 및 해제를 포함함); 키 관리를 포함한 보안 기능; SRB(들) 및 DRB(들)의 확립, 설정, 유지 및 해제; 핸드오버 및 컨텍스트 전달; UE 셀 선택 및 재해제 및 셀 선택/재선택의 제어; RAT 간 이동성을 포함하는 이동성 기능; QoS 관리 기능, UE 측정 보고 및 보고 제어; 무선 링크 실패의 검출 및 무선 링크 실패로부터 회복; NAS로부터 UE로의 NAS 메시지 전달 및 UE로부터 NAS로의 NAS 메시지 전달을 수행한다.
3GPP 릴리즈 14에서는 다음과 같은 스콥으로 EPC 이후의 차세대 이동통신 시스템에 대한 스터디를 진행 중에 있다(3GPP SP-150863).
목표는 차세대 모바일 네트워크를 위한 시스템 아키텍처를 설계하는 것이다. 새로운 아키텍처는 새로운 RAT(들), 진화된 LTE 및 비 3GPP 액세스 타입들을 지원하고, 액세스 의존성을 최소화해야 한다. 새로운 아키텍처를 위한 제안은 현재 아키텍처의 진화를 기반으로 하거나, “clean slate” 접근 방식을 기반으로 할 수 있다.
스터디는 새로운 아키텍처로의 이주(migrant) 시나리오를 고려해야 한다. 예상되는 작업으로는 다음이 포함될 수 있다:
- 높은 수준의 아키텍처 요구사항(requirement)의 조사
- 아키텍처 논의를 위해 공통 언어로 사용될 용어의 정의
- 서로간에 상호 작용을 통해 필요한 기능 및 높은 수준의 기능을 수집하는 높은 수준의 시스템 아키텍처의 정의
아키텍처는 다음과 같은 운영 효율성 및 최적화 특성의 non-exhastive 리스트로 개발되어야 한다.
1. 확장 가능한 방식으로 기존 및 신규 통신 서비스로 인한 모바일 데이터 트래픽/기기 수의 급격한 증가를 처리할 수 있는 능력
2. 코어 및 무선 네트워크의 독립적인 진화 허용
3. 총 소유(ownership) 비용을 줄이고 운영 효율성, 에너지 효율성 및 단순성을 개선하고 새로운 서비스를 제공하기 위한 유연성을 지원하는 기술(예를 들어, 네트워크 기능 가상화 및 소프트웨어 정의 네트워킹(Software defined networking))의 지원
차세대 시스템(Next Generation System;
NGS
)
차세대 모바일 네트워크 시스템, 즉 5G 코어 네트워크에 대한 디자인을 위해 3GPP에서는 SMARTER(Services and Markets Technology Enablers)라는 스터디를 통해 서비스 요구 사항을 정의해오고 있다. 또한 SA2에서는 이를 바탕으로 FS_NextGen(Study on Architecture for Next Generation System) 스터디를 진행하고 있다.
NGS에 대하여 다음과 같은 정의들이 TR 23.799에서 정의되었다.
- 진화된(Evolved) E-UTRA: NextGen 시스템에서 동작하기 위하여 E-UTRA 무선 인터페이스가 진화된 RAT;
- 네트워크 능력(capability): 일반적으로 별도의 또는 독립형(standalone) “사용자 종단 서비스(end user service)”로 사용되지 않으나 “종단 사용자(end user)”에게 제공되는 원격 통신 서비스로 결합될 수 있는 구성 요소로서 사용되는 3GPP 특정 특징이자, 제공되는 네트워크(예를 들어, 위치 서비스는 일반적으로 “종단 사용자”가 단순히 다른 UE의 위치를 문의(query)하는 데 사용되지 않는다. 특징 또는 네트워크 능력으로서 위치 서비스가 (예를 들어, 추적 어플리케이션에 의해) 사용되며, “사용자 종단 서비스”로서 제공된다. 네트워크 능력은 내부적으로 네트워크에서 사용될 수 있으며, 그리고/또는 (‘3rd 파티’라고 지칭되는) 외부 사용자에게 노출될 수도 있다. );
- 네트워크 기능(Function): 네트워크 기능은 3GPP가 채택한 기능 또는 네트워크에서 3GPP가 정의한 처리 기능으로, 기능적 동작 및 3GPP 정의 인터페이스를 정의함. 네트워크 기능은 전용 하드웨어(dedicated hardware) 상의 네트워크 요소로서, 전용 하드웨어 상에서 실행되는 소프트웨어 인스턴스로서 또는 적절한 플랫폼(예를 들어, 클라우드 인프라 스트럭처에서) 상에서 인스턴스화된 가상화 기능으로서 구현될 수 있음;
- NextGen: 본 명세서에서 사용되는 차세대를 의미함;
- NextGen 코어 네트워크: NextGen 액세스 네트워크에 연결되는 코어 네트워크;
- NextGen RAN(NG RAN): 다음 옵션 중 하나 이상을 지원하는 무선 액세스 네트워크를 나타냄:
2) 독립형(standalone) 새로운 무선
4) 독립형 새로운 무선은 진화된 E-UTRA 확장을 갖는 앵커(anchor)임
5) 진화된 E-UTRA
7) 진화된 E-UTRA는 새로운 무선 확장을 갖는 앵커임
차세대 코어와 접속(interface)하는 RAN이라는 공통점을 가짐;
- NextGen 액세스 네트워크(NG AN): NextGen RAN 또는 비-3GPP 접속 네트워크를 의미하며, 차세대 코어와 접속(interface)함;
- NextGen System(NG 시스템): NextGen 접속 네트워크(NG AN) 및 NextGen 코어를 포함하는 NextGen 시스템을 의미함;
- NextGen UE: NextGen 시스템에 연결되는 UE;
- PDU 연결(connectivity) 서비스: UE 및 데이터 네트워크 사이의 PDU 교환을 제공하는 서비스
- PDU 세션: UE와 PDU 연결 서비스를 제공하는 데이터 네트워크 사이의 연계(association), 연계의 타입은 IP 타입, 이더넷(Ethernet) 타입 및 non-IP 타입을 포함함;
- IP 타입의 PDU 세션: UE와 IP 데이터 네트워크 사이의 연계;
- 서비스 연속성: IP 주소 및/또는 앵커 포인트가 변경되는 경우를 포함하여 서비스의 중단이 없는 사용자 경험;
- 세션 연속성: PDU 세션의 연속성, IP 타입 PDU 세션에 대하여 “세션 연속성”은 PDU 세션의 수명 동안 IP 주소가 보존됨(preserved)을 의미함.
네트워크 슬라이싱과 관련하여 NGMN(Next Generation Mobile Networks) Alliance에서 요구사항을 정의한 바 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 슬라이싱 컨셉을 예시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 네트워크 슬라이싱은 1) 서비스 인스턴스 계층, 2) 네트워크 슬라이스 인스턴스 계층, 3) 자원 계층, 이렇게 3가지 계층들을 포함할 수 있다.
서비스 인스턴스 계층은 지원될 서비스(사용자-종단(end-user) 서비스 또는 비즈니스 서비스)를 나타낸다. 각 서비스는 서비스 인스턴스로 표시될 수 있다. 일반적으로 서비스는 네트워크 사업자 또는 3rd party에 의해 제공될 수 있다. 이에 따라, 서비스 인스턴스는 사업자 서비스 또는 3rd party 제공 서비스를 나타낼 수 있다.
네트워크 사업자는 네트워크 슬라이스 청사진(Blueprint)를 사용하여 네트워크 슬라이스 인스턴스를 생성할 수 있다. 네트워크 슬라이스 인스턴스는 서비스 인스턴스에 의해 필요한 네트워크 특성을 제공한다. 네트워크 슬라이스 인스턴스는 네트워크 운영자가 제공하는 여러 서비스 인스턴스들간에 공유될 수 있다.
네트워크 슬라이스 인스턴스는 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스에 의해 공유될 수 없는 하나 이상의 서브-네트워크 인스턴스로 구성되거나, 그렇지 않을 수 있다. 유사하게, 서브-네트워크 청사진은 물리적/논리적 자원에서 실행되는 네트워크 기능 세트를 구성하는 서브 네트워크 인스턴스를 생성하는 데 사용될 수 있다.
이하에서는 네트워크 슬라이싱과 관련된 용어들을 정의한다.
- 서비스 인스턴스: 네트워크 슬라이스 내에서 또는 네트워크 슬라이스에 의해 실현되는 종단 사용자 서비스 또는 비즈니스 서비스의 인스턴스.
- 네트워크 슬라이스 인스턴스: 이러한 네트워크 기능들을 실행하기 위한 네트워크 기능 세트 및 자원들로서, 서비스 인스턴스에서 요구하는 특정 네트워크 특성을 충족시키는 완벽히 인스턴스화된 논리적 네트워크를 형성함,
- 네트워크 슬라이스 인스턴스는 완전히 또는 부분적으로, 논리적 및/또는 물리적으로 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스와 분리(isolate)될 수 있음,
- 자원은 물리 및 논리 자원을 포함함,
- 네트워크 슬라이스 인스턴스는 여러 네트워크 슬라이스 인스턴스들이 특별한 경우에 공유할 수 있는 서브 네트워크 인스턴스로 구성될 수 있음, 네트워크 슬라이스 인스턴스는 네트워크 슬라이스 청사진에 의해 정의됨,
- 네트워크 슬라이스 인스턴스를 만들 때 인스턴스-특정 정책 및 구성이 필요함,
- 네트워크 특성 예로는 초-저-지연(ultra-low-latency), 초-신뢰성(ultra-reliability) 등이 있음.
네트워크 슬라이스 청사진: 수명(life cycle)동안 네트워크 슬라이스 인스턴스를 인스턴스화하고 제어하는 방법에 대한 구조, 구성 및 계획/워크 플로우에 대한 완전한 설명. 네트워크 슬라이스 청사진은 특정 네트워크 특성(예를 들어, 초-저-지연, 초-신뢰성, 기업을위한 부가-가치(value-added) 서비스 등)을 제공하는 네트워크 슬라이스의 인스턴스화를 가능하게 함. 네트워크 슬라이스 청사진은 필요한 물리적 및 논리적 자원 및/또는 서브 네트워크 청사진을 나타냄.
서브-네트워크 인스턴스: 서브-네트워크 인스턴스는 일련의 네트워크 기능과 이들 네트워크 기능을위한 자원을 포함함,
- 서브-네트워크 인스턴스는 서브-네트워크 청사진에 의해 정의됨,
- 서브-네트워크 인스턴스는 완벽한 논리 네트워크를 형성할 필요가 없음,
- 서브-네트워크 인스턴스는 둘 이상의 네트워크 슬라이스들에 의해 공유 될 수 있음,
- 자원은 물리 및 논리 자원을 포함함.
- 서브-네트워크 청사진: 서브 네트워크 인스턴스의 구조(및 포함된 구성 요소)에 대한 설명과 이를 인스턴스화하는 방법에 대한 계획/워크 플로우, 서브-네트워크 청사진은 물리적 및 논리적 자원을 나타내며, 다른 서브-네트워크 청사진을 나타낼 수 있음.
- 물리 자원: 무선 액세스를 포함하며, 계산(computation), 저장(storage) 또는 전송을 위한 물리적 자산: 네트워크 기능은 자원으로 간주되지 않음.
- 논리 자원: 물리 자원의 분할(partition), 또는 네트워크 기능 전용 또는 여러 네트워크 기능 집합 사이에서 공유되는 여러 물리 자원의 그룹핑.
- 네트워크 기능(NF): 네트워크 기능은 네트워크에서 기능을 처리하는 것을 의미함,
- NF에는 텔레콤 노드 기능뿐만 아니라 스위칭 기능이 포함되나 이에 국한되지 않음(예를 들어, 이더넷 스위칭 기능, IP 라우팅 기능),
- VNF는 NF의 가상화 버전임(VNF에 대한 자세한 내용은 ETSI NFV 참조).
이를 바탕으로 SA WG1에서는 SMARTER 작업을 통해 다음과 같은 잠재적 요구사항(Potential Requirement)을 정의하였다.
네트워크
슬라이싱
(Network Slicing)
5G 시스템은 네트워크 자원과 네트워크 기능들을 각 서비스에 따라 독립적인 슬라이스(slice)로 제공하는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 기술을 도입하였다.
네트워크 슬라이싱을 통해 오퍼레이터는 사용자 지정된(customised) 네트워크를 제공할 수 있다. 예를 들어, 기능(예를 들어, 우선 순위, 청구, 정책 제어, 보안 및 이동성)에 대한 요구 사항(requirement)의 차이가 있거나, 성능 요구 사항(예를 들어, 지연 시간, 이동성, 가용성(availability), 신뢰성 및 데이터 속도)에 대한 차이가 있거나, 특정 사용자(예를 들어, MPS(Multiple Projections System) 사용자, 공공 안전 사용자, 기업 고객, 로머(roamer) 또는 MVNO(Mobile Virtual Network Operator) 호스팅)들에 대해서만 서비스가 제공될 수도 있다.
네트워크 슬라이스는 무선 액세스 네트워크 기능 및 코어 네트워크 기능(예를 들어, 잠재적으로 다른 벤더로부터의)을 포함하는 완전한 네트워크의 기능을 제공할 수 있다. 하나의 네트워크가 하나 이상의 네트워크 슬라이스를 지원할 수 있다.
이하에서는 5G 시스템에서의 네트워크 슬라이싱에 대한 요구 사항에 대해 살펴본다.
5G 시스템은 오퍼레이터가 네트워크 슬라이스를 생성, 수정 및 삭제할 수 있도록 허용해야 한다.
5G 시스템은 오퍼레이터가 네트워크 슬라이스에서 지원되는 일련의 서비스와 기능을 정의하고 업데이트할 수 있도록 허용해야 한다.
5G 시스템은 오퍼레이터가 UE를 네트워크 슬라이스에 연관시키는 정보를 설정할 수 있도록 허용해야 한다.
5G 시스템은 오퍼레이터가 서비스를 네트워크 슬라이스에 연관시키는 정보를 설정할 수 있도록 허용해야 한다.
5G 시스템은 오퍼레이터가 UE를 네트워크 슬라이스에 할당하고, UE를 하나의 네트워크 슬라이스에서 다른 네트워크 슬라이스로 이동시키고, 네트워크 슬라이스에 의해 제공된 가입, UE 기능, 오퍼레이터의 정책 및 서비스에 따라 네트워크 슬라이스에서 UE를 제거할 수 있도록 허용해야 한다.
5G 시스템은 VPLMN가 UE를, 필요한 서비스를 가지며 HPLMN에 의해 승인되는 네트워크 슬라이스, 또는 기본 네트워크 슬라이스에 할당하는 메커니즘을 지원해야 한다.
5G 시스템은 UE가 하나의 오퍼레이터의 둘 이상의 네트워크 슬라이스에 동시에 할당되고 할당된 네트워크 슬라이스의 서비스들에 액세스 가능하도록 해야 한다.
하나의 네트워크 슬라이스에있는 트래픽과 서비스는 동일한 네트워크에 있는 다른 네트워크 슬라이스의 트래픽과 서비스에 영향을 주지 않는다.
네트워크 슬라이스의 생성, 수정 및 삭제는 동일한 네트워크의 다른 네트워크 슬라이스에 있는 트래픽 및 서비스에 영향을 미치지 않거나 최소한의(minimal) 영향을 미친다.
5G 시스템은 용량(capacity)(즉, 네트워크 슬라이스의 용량 탄력성(elasticity))의 적응을 지원해야 한다.
5G 시스템은 네트워크 오퍼레이터가 네트워크 슬라이스에 대한 최소 가용(available) 용량을 정의할 수 있게 한다. 동일한 네트워크상의 다른 네트워크 슬라이스의 용량 탄력성은 해당 네트워크 슬라이스에 대한 최소 용량의 가용성에 영향을 주지 않는다.
5G 시스템은 네트워크 운영자가 네트워크 슬라이스에 대한 최대 용량을 정의할 수 있도록 한다.
5G 시스템은 여러 네트워크 슬라이스가 동일한 네트워크의 자원을 두고 경쟁할 경우 네트워크 오퍼레이터가 다른 네트워크 슬라이스들간에 우선 순위를 정의할 수 있도록 해야 한다.
5G 시스템은 네트워크 기능이 네트워크 슬라이스에서 사용될 수 있도록 오퍼레이터에 의해 네트워크 기능을 네트워크에 추가 및 제거하는 방법을 지원한다.
5G 시스템은 운영자가 다른 네트워크 슬라이스에서 제공되는 정책, 기능 및 성능을 차별화할 수 있는 방법을 지원해야 한다.
5G 시스템은 동일한 네트워크 슬라이스에 있는 홈과 로밍 사용자에게 연결성을 제공을 지원해야 한다.
공유 5G 네트워크 설정에서 각 오퍼레이터는 상기 모든 요구 사항을 할당된 네트워크 자원에 적용할 수 있어야 한다.
네트워크 슬라이스는 특정 네트워크 기능 및 네트워크 특성을 제공하는 데 필요한 네트워크 기능 세트 및 대응하는 자원을 포함하는 완전한 논리 네트워크이다. 여기에는 5G-AN 및 5G CN이 모두 포함된다. 네트워크 슬라이스 인스턴스(Network Slice Instance; NSI)는 네트워크 슬라이스의 인스턴스화(instantiation), 즉 네트워크 슬라이스 템플릿에 따라 의도된 네트워크 슬라이스 서비스를 전달하는 배치된(deployed) 네트워크 기능 세트를 의미한다.
네트워크 슬라이싱이 도입됨에 따라 각 슬라이스 별로 네트워크 기능 및 네트워크 자원의 분리(Isolation), 독립적인 관리(independent management) 등을 제공할 수 있다. 이로 인하여 서비스, 사용자 등에 따라 5G 시스템의 네트워크 기능들을 선택하여 이를 조합함으로써 서비스, 사용자 별로 독립적이고 보다 유연한 서비스를 제공할 수 있다.
네트워크 슬라이스는 액세스 네트워크와 코어 네트워크를 논리적으로 통합한 네트워크를 지칭한다.
네트워크 슬라이스(Network Slice)는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
- 코어 네트워크 제어 평면 및 사용자 평면 기능
- NG-RAN
- 비-3GPP 액세스 네트워크로의 비-3GPP 상호동작 기능(N3IWF: Non-3GPP InterWorking Function)
각 네트워크 슬라이스 별로 지원되는 기능 및 네트워크 기능 최적화가 상이할 수 있다. 다수의 네트워크 슬라이스 인스턴스(instance)(NSI)가 동일한 기능을 서로 다른 UE의 그룹에게 제공할 수 있다.
하나의 UE는 5G-AN을 경유하여 하나 이상의 네트워크 슬라이스 인스턴스에 동시에 연결될 수 있다. 하나의 UE는 최대 8개의 네트워크 슬라이스에 의해 동시에 서비스 받을 수 있다. UE를 서빙하는 AMF 인스턴스는 UE를 서빙하는 각 네트워크 슬라이스 인스턴스에 속할 수 있다. 즉, 이 AMF 인스턴스는 UE를 서빙하는 네트워크 슬라이스 인스턴스에 공통될 수 있다. UE를 서빙하는 네트워크 슬라이스 인스턴스(들)의 CN 부분은 CN에 의해 선택된다.
UE에 대한 슬라이스들의 세트에 대한 AMF 탐색 및 선택은 등록 절차에서 첫 번째로 접촉된 AMF에 의해 트리거되고, 이는 AMF의 변경으로 이어질 수 있다. SMF 탐색 및 선택은 PDU 세션을 확립하기 위한 SM 메시지가 UE로부터 수신될 때 AMF에 의해 개시된다. NRF는 탐색 및 선택 작업을 돕기 위해 사용된다.
하나의 PDU 세션은 PLMN 별로 특정한 하나의 네트워크 슬라이스 인스턴스에만 속한다. 서로 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스는 하나의 PDU 세션을 공유하지 않는다.
하나의 PDU 세션은 PLMN 별로 특정 하나의 네트워크 슬라이스 인스턴스에 속한다. 서로 다른 슬라이스가 동일한 DNN(Data Network Name)를 이용하는 슬라이스-특정 PDU 세션을 가질 수 있지만, 서로 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스는 하나의 PDU 세션을 공유하지 않는다.
단일 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보(S-NSSAI: Single Network Slice Selection Assistance information)는 네트워크 슬라이스를 식별한다. 각 S-NSSAI는 네트워크가 특정 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택하기 위해 이용되는 보조 정보이다. NSSAI는 S-NSSAI(들)의 집합이다. S-NSSAI는 다음을 포함한다:
- 슬라이스/서비스 타입(SST: Slice/Service type): SST는 기능과 서비스 측면에서 예상되는 네트워크 슬라이스의 동작을 나타낸다.
- 슬라이스 구분자(SD: Slice Differentiator): SD는 지시된 SST를 모두 준수하는 잠재적인 복수의 네트워크 슬라이스 인스턴스들로부터 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택하기 위한 SST(들)를 보완하는 선택적인 정보이다.
S-NSSAI는 표준 값 또는 PLMN-특정 값을 가질 수 있다. PLMN-특정 값을 갖는 S-NSSAI는 PLMN-특정 값을 할당하는 PLMN의 PLMN ID와 연계된다. S-NSSAI는 S-NSSAI와 관련된 PLMN 이외의 액세스 스트라텀 절차에서 UE에 의해 사용되어서는 안된다.
NSSAI는 S-NSSAI의 모음(collection)이다. NSSAI에서 UE와 네트워크 사이의 시그널링 메시지로 전송되는 S-NSSAI는 최대 8개까지이다. 각 S-NSSAI는 특정 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택할 때 네트워크를 보조(assist)한다.
서로 다른 S-NSSAI를 사용하여 동일한 네트워크 슬라이스 인스턴스가 선택될 수 있다.
오퍼레이터의 운영 또는 배치 필요성에 따라, 동일한 S-NSSAI에 대해 동일한 또는 다른 등록 영역에 네트워크 슬라이스의 여러 네트워크 슬라이스 인스턴스들이 배치될 수 있다. UE가 S-NSSAI와 연관될 때마다, UE는 대응하는 배치된 다수의 네트워크 슬라이스 인스턴스들 중 임의의 시간에서 단지 하나의 인스턴스에 의해서만 서비스될 수 있다.
UE를 서비스하는 네트워크 슬라이스 인스턴스(들)의 CN 부분은 CN에 의해 선택된다.
(R)AN은 5GC가 허용된 NSSAI을 (R)AN에 알리기 전에, UE 제어 평면 연결을 처리하기 위해 액세스 스트라텀 시그널링에서 요청된 NSSAI를 사용할 수 있다. 요청된 NSSAI는 UE가 임시 사용자 ID를 또한 제공할 때 라우팅을 위해 RAN에 의해 사용되지 않는다.
UE가 성공적으로 등록되면, CN은 제어 평면 측면에 대해 허용된 NSSAI 전체를 제공함으로써 (R)AN에게 알린다.
특정 슬라이스 인스턴스에 대한 PDU 세션이 확립(establlish)되면, CN은 RAN이 액세스 특정 기능을 수행할 수 있도록 이 PDU 세션이 속한 슬라이스 인스턴스에 해당하는 S-NSSAI를 (R)AN에 제공할 수 있다.
표준화된 SST 값은 PLMN이 가장 일반적으로 사용되는 슬라이스/서비스 타입에 대해 보다 효율적으로 로밍 사용 사례를 지원할 수 있도록 슬라이싱에 대한 전역 상호 운용성(global interoperability)을 확립하는 방법을 제공한다.
표준화된 SST 값은 다음의 표 2와 같다.
이러한 모든 표준화 된 SST 값들의 지원은 PLMN에서 요구되지 않는다.
가입 정보(subscriptoin)는 UE가 가입한 네트워크 슬라이스의 S-NSSAI를 포함한다. 하나 이상의 S-NSSAI가 기본 S-NSSAI로 마킹될 수 있다. 최대 8개까지의 S-NSSAI가 기본 S-NSSAI로 마킹될 수 있다. 그러나, UE는 8개 이상의 S-NSSAI에 가입할 수 있다. S-NSSAI가 기본(default)로 마킹된다면, 네트워크는 UE가 등록 요청에서 임의의 S-NSSAI를 네트워크에 전송하지 않아도 관련 네트워크 슬라이스로 UE를 서비스할 것을 기대한다.
UE 가입 데이터는 주어진 S-NSSAI에 대한 기본 DNN 값을 포함할 수 있다.
UE가 등록 요청에서 제공하는 NSSAI는 사용자의 가입 데이터에 대해 검증(verified)된다.
1) 초기 접속 시 네트워크 슬라이스 선택
UE는 PLMN 별로 홈 PLMN(HPLMN: Home PLMN)에 의해 설정 NSSAI(Configured NSSAI)를 설정 받을 수 있다. Configured NSSAI는 PLMN-특정되고, HPLMN는 각 Configured NSSAI이 적용되는 PLMN(들)을 지시한다.
UE의 초기 연결 시, RAN은 NSSAI를 이용해서 메시지를 전달할 초기 네트워크 슬라이스를 선택한다. 이를 위해, 등록 절차에서 UE는 네트워크에 요청 NSSAI(Requested NSSAI)를 제공한다. 이때, UE가 네트워크에 Requested NSSAI를 제공할 때, 소정의 PLMN 내 UE는 해당 PLMN의 Configured NSSAI에 속한 S-NSSAI들만을 사용한다.
만약 UE가 RAN에 NSSAI를 제공하지 않거나, 제공된 NSSAI에 따라 적절한 네트워크 슬라이스를 RAN이 선택하지 못할 때, RAN은 디폴트(Default) 네트워크 슬라이스를 선택할 수 있다.
가입 데이터는 UE가 가입된 네트워크 슬라이스(들)의 S-NSSAI(들)을 포함한다. 하나 이상의 S-NSSAI(들)은 기본(default) S-NSSAI로서 마킹될 수 있다. S-NSSAI이 기본으로서 마킹되면, UE가 등록 요청(Registration request) 내에서 네트워크에게 어떠한 S-NSSAI도 전송하지 않더라도, 네트워크는 관련된 네트워크 슬라이스로 UE에게 서비스할 수 있다. UE 가입 데이터는 주어진 S-NSSAI에 대한 기본(default) DNN을 포함할 수 있다. UE가 등록 요구에서 제공하는 NSSAI는 사용자의 가입 데이터에 대해 검증(verify)된다.
UE가 성공적으로 등록되면, CN은 전체의 허용 NSSAI(Allowed NSSAI)(하나 이상의 S-NSSAI를 포함)를 제공함으로써 (R)AN에게 알려준다. 또한, UE의 등록 절차가 성공적으로 완료될 때, UE는 이 PLMN을 위한 Allowed NSSAI를 AMF로부터 획득할 수 있다.
Allowed NSSAI는 이 PLMN을 위한 Configured NSSAI에 우선한다. UE는 이후 서빙 PLMN 내 네트워크 슬라이스 선택 관련 절차를 위한 네트워크 슬라이스에 해당되는 Allowed NSSAI 내 S-NSSAI(들)만을 사용한다.
각 PLMN에 있어서, UE는 Configured NSSAI 및 Allowed NSSAI(존재하는 경우)를 저장한다. UE가 PLMN를 위한 Allowed NSSAI를 수신할 때, 이 PLMN를 위한 이전에 저장된 Allowed NSSAI를 대체(override)한다.
2) 슬라이스 변경
네트워크는 로컬 정책, UE의 이동성, 가입 정보 변경 등에 따라 이미 선택된 네트워크 슬라이스 인스턴스를 변경할 수 있다. 즉, UE의 네트워크 슬라이스의 세트는 UE가 네트워크에 등록되어 있는 동안 어느 때이든 변경될 수 있다. 또한, UE의 네트워크 슬라이스의 세트의 변경은 네트워크 또는 특정 조건 하의 UE에 의해 개시될 수도 있다.
지역(local) 정책, 가입 정보 변경 및/또는 UE의 이동성을 기반으로, 네트워크는 UE가 등록된 허용되는 네트워크 슬라이스(들)의 세트를 변경할 수 있다. 네트워크는 등록 절차 중에 이러한 변경을 수행할 수 있으며, 또는 등록 절차를 트리거할 수 있는 절차를 이용하여 지원되는 네트워크 슬라이스(들)의 변경을 UE에게 통지할 수 있다.
네트워크 슬라이스 변경 시 네트워크는 새로운 Allowed NSSAI 및 트래킹 영역 리스트(Tracking Area list)를 UE에게 제공할 수 있다. UE는 이동성 관리 절차(Mobility Management Procedure)에 따른 시그널링에 새로운 NSSAI를 포함시켜 전송함으로써 슬라이스 인스턴스의 재선택을 유발한다. 슬라이스 인스턴스의 변경에 따라 이를 지원하는 AMF도 변경될 수 있다.
UE가 네트워크 슬라이스가 더 이상 이용 가능하지 않은 영역으로 진입하면, 코어 네트워크는 PDU 세션 해제 절차를 통해 더 이상 이용 가능하지 않은 네트워크 슬라이스에 상응하는 S-NSSAI에 대한 PDU 세션을 해제한다.
더 이상 이용 가능하지 않은 슬라이스에 상응하는 PDU 세션이 해제될 때, UE는 UE 정책을 이용하여 기존의 트래픽이 다른 슬라이스에 속한 PDU 세션을 통해 라우팅될 수 있는지 여부를 결정한다.
사용되는 S-NSSAI(들)의 세트의 변경을 위해, UE는 등록 절차를 개시한다.
3) SMF 선택
PCF는 네트워크 슬라이스 선택 정책(NSSP: Network Slice Selection Policy)을 UE에게 제공한다. NSSP는 UE를 S-NSSAI과의 연계시키고, 트래픽이 라우팅될 PDU 세션을 결정하기 위하여 UE에 의해 사용된다.
네트워크 슬라이스 선택 정책은 UE의 어플리케이션 별로 제공하고, 이는 UE 어플리케이션별로 S-NSSAI를 매핑할 수 있는 규칙을 포함한다. AMF는 UE가 전달한 SM-NSSAI 및 DNN 정보와 함께 가입자 정보, 로컬 사업자 정책 등을 이용해서 PDU 세션 관리를 위한 SMF을 선택한다.
특정 슬라이스 인스턴스를 위한 PDU 세션이 확립될 때, RAN이 슬라이스 인스턴스의 특정 기능에 액세스할 수 있도록, CN은 이 PDU 세션이 속한 슬라이스 인스턴스에 해당하는 S-NSSAI를 (R)AN에게 제공한다.
4) UE NSSAI 설정 및 NSSAI 저장 영역(aspect)
UE는 PLMN별로 설정된 NSSAI(configured NSSAI)로 HPLMN에 의해 설정될 수 있다. 설정된 NSSAI는 PLMN-특정적일(specific) 수 있으며, HPLMN은 설정된 NSSAI가 모든 PLMN에 적용되는지 여부를 포함하여, 각각의 설정된 NSSAI가 어떤 PLMN(들)에 적용되는지를 지시한다(즉, 설정된 NSSI는 UE가 접속한 PLMN과 무관하게 동일한 정보를 전달함(예를 들어, 이는 표준화 된 S-NSSAI들만을 포함하는 NSSAI들에 대해 가능할 수 있다). 등록 시, 요청된 NSSAI를 네트워크에 제공할 때 주어진 PLMN의 UE는 해당 PLMN이 있는 경우 설정된 NSSAI에 속한 S-NSSAI만 사용해야 한다. UE의 등록 절차가 성공적으로 완료되면, UE는 하나 이상의 S-NSSAI를 포함할 수 있는 이 PLMN에 대한 허용된 NSSAI를 AMF로부터 얻을 수 있다. 이러한 S-NSSAI는 UE가 등록한 서빙 AMF에 의해 제공되는 현재 등록 영역에 대해 유효하며, UE에 의해 동시에 사용될 수 있다(최대 동시 네트워크 슬라이스 또는 PDU 세션 수까지).
허용된 NSSAI는 이 PLMN에 대해 설정된 NSSAI보다 우선한다. UE는 서빙 PLMN의 후속(subsequent) 네트워크 슬라이스 선택 관련 절차에 대해 네트워크 슬라이스에 해당하는 허용된 NSSAI의 S-NSSAI만 사용해야 한다.
각각의 PLMN에 대해, UE는 설정된 NSSAI 및 (가능한 경우) 허용된 NSSAI를 저장해야한다. UE가 PLMN에 대해 허용된 NSSAI를 수신하면, UE는 PLMN에 대한 허용된 NSSAI를 저장하고 이 PLMN에 대해 이전에 저장되어 있던 허용된 NSSAI를 오버라이드해야 한다.
네트워크 슬라이스 인스턴스를 통한 데이터 네트워크에 대한 사용자 평면 연결의 설정은 두 단계로 구성된다:
- 필요한 네트워크 슬라이스를 지원하는 AMF를 선택하기 위해 RM 절차를 수행.
- 네트워크 슬라이스 인스턴스(들)를 통해 요구된 데이터 네트워크에 하나 이상의 PDU 세션을 확립.
5) 세부 동작 개요
UE가 PLMN에 등록할 때, UE는, UE에 저장되어 있는 경우, RRC 및 NAS 계층의 네트워크에 설정된-NSSAI, 승인된 NSSAI 또는 이들의 서브셋을 제공해야 한다.
RRC와 NAS의 NSSAI가 정확히 동일한 지 여부가 결정될 수 있다. NSSAI는 AMF를 선택하는 데 사용되는 반면, S-NSSAI는 네트워크 슬라이스 인스턴스 선택을 돕는 데 사용된다.
UE는 PLMN마다 설정된 및/또는 승인된 NSSAI를 저장해야 한다.
- 설정된 NSSAI는 PLMN-특정 승인 NSSAI가 UE에 저장되어 있지 않을 때 PLMN에서 사용되도록 HPLMN에 의해 UE에 설정된다.
- 승인된 NSSAI는 등록 절차에서 PLMN에 의해 UE에 제공되는 NSSAI이며, UE는 해당 PLMN으로부터의 다음 등록까지 해당 PLMN에서 이를 사용해야 한다. 등록 승인 메시지에는 승인된 NSSAI가 포함될 수 있다. 승인된 NSSAI는 후속 등록 절차에 의해 업데이트될 수 있다.
UE가 선택된 PLMN에 대해 설정된 NSSAI를 제공 받았다면, UE는 이 NSSAI를 RRC 연결 확립 및 NAS에 포함시켜야 한다. RAN은 제공된 NSSAI를 사용하여 AMF에 초기 액세스를 라우팅한다.
UE가 아직 선택된 PLMN에 대해 어떠한 수락된 NSSAI를 수신하지 않았지만, UE가 선택된 PLMN에 대해 설정된 NSSAI를 제공 받았다면, UE는 RRC 연결 확립 및 NAS에 설정된 NSSAI 또는 서브-세트를 제공할 수 있다. RAN은 AMF에 대한 초기 액세스를 라우팅하기 위해 NSSAI를 사용한다.
UE가 RRC 연결 확립 및 NAS에서 선택된 PLMN에 대해 어떠한 NSSAI(승인된 또는 설정된)도 제공하지 않으면, RAN은 NAS 시그널링을 기본(default) AMF로 전송한다.
등록이 성공적으로 이루어지면, UE는 서빙 AMF에 의해 GUTI(Globally Unique Temporary UE Identity)를 제공받는다. UE는 Temp ID가 유효한 한 RAN이 적절한 AMF로 NAS 메시지를 라우팅 할 수 있도록 하기 위해, 후속 초기 액세스 동안 RRC 연결 확립에 로컬 고유 임시 ID를 포함시킨다. 또한, 서빙 PLMN은 UE에 대한 서빙 PLMN에 의해 허용된 슬라이스들의 최근 승인된 NSSAI를 리턴할 수 있다. 승인된 NSSAI는 UE의 서빙 PLMN에 의해 허용된 슬라이스들의 S-NSSAI 값들을 포함한다.
RRC에서 NSSAI 및 완전한 로컬 고유의 임시 ID를 수신할 때, RAN이 국부적으로 고유한 임시 ID에 대응하는 AMF에 도달할 수 있으면, RAN은 해당 AMF에 요청을 전달한다. 그렇지 않으면, RAN은 UE에 의해 제공되는 NSSAI에 기초하여 적절한 AMF를 선택하고, 그 요청을 선택된 AMF에 전송한다. 만일, RAN이 제공된 NSSAI를 기반으로 AMF를 선택할 수 없는 경우, 요청은 기본 AMF로 전송된다.
네트워크 오퍼레이터는 UE에게 네트워크 슬라이스 선택 정책(NSSP)을 제공할 수 있다. NSSP는 각각 하나의 어플리케이션과 특정 S-NSSAI을 연계시키는 하나 이상의 NSSP 규칙을 포함한다. 모든 어플리케이션들을 S-NSSAI와 매칭시키는 기본 규칙도 포함될 수 있다. 특정 S-NSSAI와 연계된 UE 어플리케이션이 데이터 전송을 요청할 때:
- UE가 이 특정 S-NSSAI로 확립된 하나 이상의 PDU 세션을 갖는 경우, UE의 다른 조건들이 PDU 세션의 사용을 금지하지 않는 한, UE는 해당 PDU 세션들 중 하나에서 이 어플리케이션의 사용자 데이터를 라우팅한다. 어플리케이션이 DNN을 제공하면, UE는 이 DNN을 고려하여 사용할 PDU 세션을 결정한다.
UE가 이러한 특정 S-NSSAI로 확립된 PDU 세션을 갖지 않으면, UE는 이 S-NSSAI과 어플리케이션에 의해 제공될 수 있는 DNN과 함께 새로운 PDU 세션을 요청한다. RAN이 RAN에서 네트워크 슬라이싱을 지원하기 위한 적절한 자원을 선택하기 위해서, RAN은 UE에 의해 사용되는 네트워크 슬라이스를 인식 할 필요가 있다.
로컬 정책, 가입 변경 및/또는 UE 이동성에 기초하여, 네트워크는 NSSAI의 새로운 값을 나타내는 승인된 NSSAI 변경 통지를 UE에 제공함으로써, UE에 의해 사용되는 네트워크 슬라이스 세트를 변경할 수 있다. 이는, RRC 및 NAS 시그널링에 네트워크가 제공한 새로운 NSSAI의 값을 포함하는 UE-개시 재등록 절차를 트리거한다.
UE에 의해 사용되는 슬라이스 세트의 변경(UE 또는 네트워크 개시 여부)은 운영자 정책에 따라 AMF 변경을 초래할 수 있다.
UE가 액세스할 수 있는 네트워크 슬라이스 집합을 변경하면, 이러한 슬라이스가 더 이상 사용되지 않는 경우(일부 슬라이스가 잠재적으로 유지되는 경우), 원본 네트워크 슬라이스들의 세트와 진행중인(ongoing) PDU 세션이 종료된다.
초기 등록 절차 동안, 네트워크가 UE가 다른 AMF에 의해 서비스되어야 한다고 결정하면, 초기 등록 요청을 처음 수신한 AMF는 RAN을 통해 또는 초기 AMF 및 타겟 AMF 사이의 직접 시그널링을 통해 초기 등록 요청을 다른 AMF로 리다이렉트(redirect)할 수 있다. RAN을 통해 AMF에 의해 전송된 리다이렉션 메시지는 UE를 서비스할 새로운 AMF에 관한 정보를 포함해야 한다.
이미 등록된 UE에 대하여, 시스템은 UE의 네트워크에 의해 서빙 AMF로부터 타겟 AMF로 개시되는 리다이렉트(redirection)를 지원해야 한다.
- 오퍼레이터 정책은 AMF들간의 리디렉션이 허용되는지 여부를 결정한다.
- 만일, 네트워크가 NSSAI 변경으로 인해 UE를 리다이렉트하기로 결정하면, 네트워크는 RM 절차를 사용하여 업데이트된/새로운 NSSAI를 UE에 전송하고, UE가 업데이트된/새로운 NSSAI로 등록 업데이트 절차를 시작하라는 지시를 보낸다. UE는 업데이트된/새로운 NSSAI로 등록 업데이트 절차를 개시한다.
AMF는 S-NSSAI, DNN 및 기타 정보(예를 들어, UE 가입 및 로컬 운영자 정책)을 기반으로 네트워크 슬라이스 인스턴스에서 SMF를 선택한다. 선택된 SMF는 S-NSSAI 및 DNN을 기반으로 PDU 세션을 확립한다.
로밍 시나리오에서, VPLMN 및 HPLMN의 네트워크 슬라이스 특정 네트워크 기능은 PDU 연결 확립 동안 UE에 의해 제공되는 S-NSSAI에 기초하여 다음과 같이 선택된다:
- 표준화된 S-NSSAI가 사용된다면, 슬라이스 특정 NF 인스턴스의 선택은 제공된 S-NSSAI에 기초하여 각 PLMN에 의해 수행된다.
- 그렇지 않은 경우, VPLMN은 로밍 합의(VPLMN의 기본 S-NSSAI에 대한 매핑 포함)을 기반으로 HPLMN의 S-NSSAI를 VPLMN의 S-NSSAI에 매핑한다. VPLMN에서의 슬라이스 특정 NF 인스턴스의 선택은 VPLMN의 S-NSSAI를 기반으로 이루어지며, HPLMN의 슬라이스 특정 NF 인스턴스 선택은 HPLMN의 S-NSSAI를 기반으로 한다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 5G/NR 시스템의 단말-코어 네트워크간 프로토콜 스택을 예시한다.
N1은 EPS의 NAS 프로토콜, N2는 EPS의 S1-AP와 유사한 역할을 수행할 수 있다. 5G RRC 및 5G AS는 각각 종래의 LTE RRC 및 LTE AS, 혹은 새롭게 표준화 진행중인 NR의 NR RRC 및 NR AS에 해당되며, 두 가지 RAT 모두 RRC는 현재의 LTE RRC를 기반으로 할 것으로 예상된다.
PLMN에
대해 설정된 또는 허용된
NSSAI를
갖는
UE
UE가 PLMN에 등록할 때, 이 PLMN에 대해 설정된 NSSAI 또는 허용된 NSSAI f를 가지면, UE는 RRC 및 NAS 계층의 네트워크에 (예를 들어, UE에 대한) S-NSSAI(들)를 포함하는 요청된 NSSAI를 제공해야 한다. 이때, 상기 S-NSSAI(들)는 임시 사용자 ID가 UE에 할당 되었다면, 임시 사용자 ID에 더하여, UE가 등록하고자 하는 슬라이스(들)에 대응할 수 있다.
요청된 NSSAI는 다음 중 하나일 수 있다:
- UE가 현재의 PLMN에 대해 허용된 NSSAI를 갖지 않는 경우, 설정된 NSSAI 또는 아래에 기술된 바와 같은 그 서브셋; 또는
- UE가 현재의 PLMN에 대해 허용된 NSSAI를 갖는 경우, 허용된 NSSAI 또는 아래에 기술된 바와 같은 그 서브셋; 또는
- 허용된 NSSAI 또는 아래에 기술된 바와 같은 그 서브셋과, 허용된 NSSAI 내에 상응하는 S-NSSAI가 존재하지 않고 이전에 현재 트래킹 영역에 대해 네트워크에 의해 영구적으로 거부되지 않은 설정된 NSSAI로부터의 하나 이상의 S-NSSAI.
만일, S-NSSAI가 현재의 트래킹 영역에 대해 네트워크에 의해 영구적으로 이전에 거절되었다거나 요청된 NSSAI에서 UE에 의해 이전에 추가되지 않았던 경우, 설정된 NSSAI의 서브셋은 이 PLMN에 적용 가능한 설정된 NSSAI의 하나 이상의 S-NSSAI(들)를 포함하는 S-NSSAI의 조합으로 구성된다.
허용된 NSSAI의 서브셋은 이 PLMN에 대해 마지막으로 허용된 NSSAI에 하나 이상의 S-NSSAI를 포함하는 S-NSSAI의 조합으로 구성된다.
UE는 요청된 NSSAI에서, UE가 현재 등록 영역에서 서빙 PLMN에 이전에 제공한 설정된 NSSAI로부터 S-NSSAI를 제공할 수 있다.
UE는 요청된 NSSAI를 RRC 연결 확립과 NAS 메시지에 포함시켜야 한다. RAN은 이 UE와, RRC 연결 확립 중에 획득된 요청된 NSSAI를 사용하여 선택된 AMF 사이에서 NAS 신호를 라우팅해야 한다. RAN이 요청된 NSSAI를 기반으로 AMF를 선택할 수 없는 경우, 기본 AMF들의 세트에서 AMF로 NAS 시그널링을 라우팅할 수 있다.
UE가 요청된 NSSAI를 제공하지 않으면 네트워크 동작은 ‘PLMN에 대한 NSSAI를 갖지 않는 UE’와 관련하여 후술할 내용과 동일하다.
성공적인 등록 시, UE는 서빙 AMF에 의해 임시 ID를 제공 받는다. UE는 RAN이 UE와 적절한 AMF간에 NAS 시그널링을 라우팅할 수 있도록 하기 위해 후속 초기 액세스 동안 이 임시 ID를 모든 RRC 연결 확립에 포함시켜야 한다.
서빙 PLMN은 가입 정보, 등록 영역 내의 RAN 능력 및 다른 로컬하게 이용 가능한 정보를 고려하여, 서빙 AMF에 의해 제공되는 현재 등록 영역에서의 UE에 대한 서빙 PLMN에 의해 허용된 네트워크 슬라이스를 식별하는 새로운 허용된 NSSAI를 또한 리턴할 수 있다. UE는 이 새로운 허용된 NSSAI를 저장하고 이 PLMN에 대해 이전에 저장된 허용된 NSSAI에 덮어쓸(override) 수 있다.
네트워크는 거절된 원인을 갖는 요청된 NSSAI에서 UE에 의해 제공되는 S-NSSAI를 개별적으로 거절할 수 있다. 네트워크는 또한 거절이 영구적인지(예를 들어, S-NSSAI가 적어도 현재 등록 영역에서 PLMN에 의해 지원되지 않음) 또는 임시적인지(예를 들어, S-NSSAI에 대응하는 네트워크 슬라이스가 일시적으로 이용 가능하지 않음)를 지시할 수 있다.
요청된 NSSAI 및 임시 ID를 RRC에서 수신할 때, RAN이 임시 ID에 대응하는 AMF에 도달할 수 있으면, RAN은이 AMF에 요청을 전달한다. 그렇지 않으면, RAN은 UE에 의해 제공된 요청된 NSSAI에 기초하여 적절한 AMF를 선택하고 그 요청을 선택된 AMF에 전송한다. RAN이 요청된 NSSAI를 기반으로 AMF를 선택할 수 없는 경우, 요청은 기본 AMF로 전송된다.
PLMN에
대한
NSSAI가
없는
UE
UE가 PLMN에 등록할 때, 이 PLMN에 대해 UE가 설정된 NSSAI 또는 허용된 NSSAI를 갖고 있지 않으면, RAN은 이 UE로부터/로 모든 NAS 시그널링을 기본 AMF로/로부터 라우팅해야 한다. UE는 해당 PLMN에 대해 설정된 NSSAI 또는 허용된 NSSAI가 없으면 RRC 연결 확립 또는 초기 NAS 메시지에 어떠한 NSSAI도 지시해서는 안된다. 등록이 성공적으로 이루어지면, UE는 상기 PLMN 내의 AMF에 의한 임시 ID뿐만 아니라 가입된, 기본 S-NSSAI(s)의 일부인 UE에 대한 서빙 PLMN에 의해 허용된 슬라이스를 식별하는 허용된 NSSAI를 제공받을 수 있다. UE는 RAN이 UE와 적절한 AMF간에 NAS 시그널링을 라우팅할 수 있도록 하기 위해, 후속 초기 액세스 동안 이 임시 ID를 모든 RRC 연결 확립에 포함시켜야 한다.
UE에
대한 네트워크 슬라이스 세트의 변경(modification)
UE에 대한 네트워크 슬라이스들의 세트는 UE가 네트워크에 등록되어 있는동안 언제든지 변경될 수 있고, 후술되는 바와 같이 특정 조건 하에서 네트워크 또는 UE에 의해 개시될 수 있다. 본 명세서에서는 AMF에 의해 UE에 할당된 등록 영역이 네트워크 슬라이스들에 대해 homogeneous한 지원을 가져야한다고 가정된다.
로컬 정책, 가입 변경 및/또는 UE 이동성에 기초한 네트워크는 UE가 등록 된 허용된 네트워크 슬라이스(들)의 세트를 변경할 수 있다. 네트워크는 등록 절차동안 이러한 변경을 수행하거나 또는 RM 절차(등록 절차를 트리거할 수 있는)를 사용하여 지원되는 네트워크 슬라이스의 변경에 관한 UE에 대한 통지를 트리거할 수 있다. 네트워크는 새로운 허용된 NSSAI 및 트래킹 영역 목록을 UE에 제공한다.
만일, UE가 네트워크 슬라이스가 더 이상 이용 가능하지 않은 영역에 진입하면, CN은 네트워크-트리거(triggered) PDU 세션 해제 절차를 통해 더 이상 이용 가능하지 않은 슬라이스에 대응하는 S-NSSAI로 PDU 세션을 해제할 수 있다.
더 이상 이용 가능하지 않은 슬라이스에 대응하는 PDU 세션이 해제될 때, UE는 UE 정책을 사용하여 기존의 트래픽이 다른 슬라이스에 속하는 PDU 세션을 통해 라우팅될 수 있는지를 결정한다.
사용되는 S-NSSAI 세트를 변경하기 위해, UE는 등록 절차를 시작해야 한다.
UE가 등록된 S-NSSAI 세트의 변경(UE 또는 네트워크 개시 여부)은 오퍼레이터 정책에 따라 AMF 변경을 초래할 수 있다.
네트워크 슬라이스 지원으로 인한
AMF
재배치(relocation)
PLMN의 등록 절차 동안, 네트워크가 네트워크 슬라이스 측면에 기초하여 상이한 AMF에 의해 서비스되어야 한다고 네트워크가 결정하는 경우, 먼저 등록 요청을 수신한 AMF는 등록 요청을 RAN 또는 초기 AMF 및 타겟 AMF 사이의 직접적인 시그널링을 통해 다른 AMF로 재전송해야 한다. RAN을 통해 AMF에 의해 전송된 리다이렉션 메시지는 UE를 서비스하기 위한 새로운 AMF를 선택하기 위한 정보를 포함해야 한다.
이미 등록된 UE의 경우, 시스템은 네트워크 슬라이스 고려 사항 때문에 UE의 네트워크에 의해 서빙 AMF에서 타겟 AMF로 개시된 리다이렉션을 지원해야 한다. 오퍼레이터 정책은 AMF간의 리디렉션이 허용되는지 여부를 결정할 수 있다.
필요한 네트워크 슬라이스
인스턴스(들)에
대한
PDU
세션 연결 확립
네트워크 슬라이스에서 DN에 대한 PDU 세션의 확립은 네트워크 슬라이스에서 데이터 전송을 허용한다. 데이터 네트워크는 S-NSSAI 및 DNN과 연계된다.
네트워크 오퍼레이터는 네트워크 슬라이스 선택 정책(NSSP)을 UE에 제공할 수 있다. NSSP는 하나 이상의 NSSP 규칙을 포함하며, 각 NSSP 규칙은 특정 S-NSSAI와 어플리케이션을 연계시킨다. 모든 어플리케이션들을 S-NSSAI와 매칭시키는 기본 규칙도 포함될 수 있다. 특정 S-NSSAI와 관련된 UE 어플리케이션이 데이터 전송을 요구할 때:
- UE가 특정 S-NSSAI에 대응하여 설정된 하나 이상의 PDU 세션을 갖는 경우, UE의 다른 조건들이 이들 PDU 세션의 사용을 금지하지 않는 한, UE는 이 PDU 세션 중 하나에서 이 어플리케이션의 사용자 데이터를 라우팅한다. 어플리케이션이 DNN을 제공하면, UE는 이 DNN을 고려하여 사용할 PDU 세션을 결정한다.
UE가 이 특정 S-NSSAI으로 확립된 PDU 세션을 갖지 않으면, UE는 이 S-NSSAI 및 어플리케이션에 의해 제공될 수 있는 DNN에 대응하는 새로운 PDU 세션을 요청한다. RAN이 RAN에서 네트워크 슬라이싱을 지원하기 위한 적절한 자원을 선택하기 위해서, RAN은 UE에 의해 사용되는 네트워크 슬라이스를 인식할 필요가 있다.
AMF는, UE가 PDU 세션의 확립을 트리거할 때, S-NSSAI, DNN 및 기타 정보(예를 들어, UE 가입 정보 및 로컬 오퍼레이터 정책)를 기반으로 네트워크 슬라이스 인스턴스에서 SMF를 선택한다. 선택된 SMF는 S-NSSAI 및 DNN을 기반으로 PDU 세션을 확립한다.
슬라이스 프라이버시 고려 사항
UE가 프라이버시 고려 사항이 NSSAI에 적용된다는 것을 인지하거나 설정된 경우, UE가 액세스하는 슬라이스에 대한 슬라이스 정보의 네트워크-제어 프라이버시를 지원하기 위해:
- UE는 NAS 보안 컨텍스트가 없는 한 NAS 시그널링에 NSSAI를 포함하지 않아야 한다.
- UE는 비보호(unprotected) RRC 시그널링에 NSSAI를 포함해서는 안된다.
네트워크 슬라이스 선택 보조 정보
단말은 등록(종래의 접속(Attach) 혹은 트래킹 영역 업데이트 과정에 해당) 과정에서 네트워크 슬라이스(NS) 선택을 위해 NSSAI 값을 포함/전송할 수 있다. 하나의 서비스를 나타내는 S-NSSAI는 SST(예를 들어, V2X(Vehicle to anything), IoT, eMBB 등)와 SD(Slice Differentiator)(예를 들어, 서비스 제공자)를 포함할 수 있다. 만일 유효한 임시 ID(GUTI와 같은)를 받지 못한 상태라면, 네트워크는 이 NSSAI를 바탕으로 처음 접촉할 AMF를 선택하게 된다. 이러한 CCNF(Common Control Network Functions)의 결정은, 우선 RAN에서 NSSAI를 바탕으로 라우팅을 결정하며, 해당 AMF에서 NSSF(Network Slice Selection Function) 혹은 NRF(Network Repository Function) 등으로 문의(query)를 전송하여 다른 AMF로 redirect할 수도 있다.
적어도 하나의 S-NSSAI는 다음과 같은 NSSAI 세트에 포함될 수 있다.
- 설정(된)(Configured) NSSAI: 단말이 해당 PLMN에서 설정된 적어도 하나의 S-NSSAI의 세트.
- 허용(된)(Allowed) NSSAI: 등록 승인 시 네트워크가 단말에게 실제로 허용한 적어도 하나의 S-NSSAI의 세트.
- 요청(된)(Requested) NSSAI: 단말이 등록 요청을 통해 요청한 적어도 하나의 S-NSSAI의 세트로서, 설정된, 허용 NSSAI 혹은 이들의 서브셋이 될 수 있음.
단말은 만일 이전에 수신했던 허용 NSSAI가 있다면, 요청 NSSAI에 설정 NSSAI 및 허용 NSSAI에 속한 S-NSSAI들을 포함시킬 수 있다. 만일 허용 NSSAI가 없다면, 단말은 설정된 NSSAI에 있는 S-NSSAI들을 요청 NSSAI에 포함시킬 수 있다. 네트워크는 요청 NSSAI에 대한 가입 정보 확인/허가(authorization) 등의 절차를 거친 후 단말이 사용 가능한 S-NSSAI(들)의 세트를 허용 NSSAI로서 단말에게 전송할 수 있다. 이때, 전송되는 허용 NSSAI에는 요청 NSSAI에 포함되어 있지 않았던 S-NSSAI(들)도 포함될 수 있다.
단말은 현재 가지고 있는 S-NSSAI들의 pool(설정된 NSSAI 및 (최근에/마지막에) 허용된 NSSAI)에서 단말이 요청하고자 하는 S-NSSAI(들)로 요청 NSSAI를 구성하여 등록 절차를 이용해 네트워크에 요청할 수 있다. 네트워크는 단말에게 허용된 S-NSSAI들로 허용 NSSAI를 구성할 수 있는데, 이러한 과정에서 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다:
문제점 1. 요청하지 않은 값(S-NSSAI)을 네트워크가 제공하는 경우
네트워크는 새로운 허용 NSSAI 값(즉, 단말이 요청하지 않은 S-NSSAI 값)을 단말에게 줄 수 있다.
예를 들어, 단말이 3개의 S-NSSAI(예: #1, #2, #3)를 요청 NSSAI에 포함하여 네트워크에 요청하였으나, 네트워크가 단말의 가입 정보(subscription)를 참고하여 추가적인 S-NSSAI(예: #4)를 허용 NSSAI(예: #1, #2, #3, #4)에 포함시켜 단말에 전송해줄 수 있다. 또는 단말이 요청 NSSAI에 어떠한 S-NSSAI 값도 포함시키키 않은 경우에도, 네트워크는 단말의 가입 정보를 기초로 적어도 하나의 S-NSSAI 값이 포함된 허용 NSSAI를 단말에 줄 수 있다.
이러한 경우 단말 내에서 각 어플리케이션과 S-NSSAI간의 매핑을 위한 정책 정보(NSSP) 등에 상기 네트워크로부터 허용 NSSAI를 통해 새롭게 수신한 S-NSSAI에 관한 정보는 존재하지 않을 수 있다. 이는 단말이 Home이 아닌 PLMN에 접속 시 비동기(unsync)를 유발한다. 그 결과, 단말은 새로운 S-NSSAI를 허용 받았음에도 실제로 이용할 수 없는 상황이 발생할 수 있다.
문제점 2. 요청된 S-NSSAI 값들 중 일부가 허용되지 않은 경우
예를 들어, 단말이 3개의 S-NSSAI(예: #1, #2, #3)를 요청 NSSAI에 포함시켜 네트워크에 요청하였으나, 어떠한 이유로 네트워크가 이에 대한 허가/승인을 하지 않거나 못할 수 있다. 이 경우, 네트워크는 허용하지 않은 S-NSSAI 값(즉 거절(reject)한 S-NSSAI 값)(예: #2)은 허용 NSSAI에 포함시키지 않을 수 있다(예: #1, #3). 이 경우, 네트워크는 거절된 S-NSSAI에 대한 거절 사유가 일시적인지(temporary)(예를 들어, 특정 시간/장소 조건이 만족되면 다시 허용 가능한 경우) 아니면 영구적인지(permanent) (예를 들어, 특정 시간/장소 조건이 만족되더라도 허용 불가능한 경우)에 대해 알려줄 필요가 있다. 그러나, 현재까지 다양한 케이스에 관한 단말/네트워크 동작이나, 거절 사유 전달 방법 등에 대하여 명확히 정의되어 있지 않다.
문제점 3. 요청한 S-NSSI 값과 허용된 S-NSSAI 값이 (등록마다) 동일한 경우
등록 영역 내에서 어떠한 이유로 등록 업데이트(기존의 TAU에 해당함)를 하거나(예를 들어, 주기적 업데이트, 능력 업데이트) 등록 영역이 변경되었음에도, 지원되는 네트워크 슬라이스의 설정이 동일할 수 있다. 그러나, 현재까지 표준에 정의된 단말 동작에 따르면, 단말은 매 등록 절차마다 사용하길 원하는 네트워크 슬라이스/서비스에 대한 S-NSSAI를 모두 포함하여 네트워크에 요청하고 허가받아야 한다. 예를 들어, 현재 단말이 동시에 이용 가능한 슬라이스를 8개까지라고 한다면, 단말과 네트워크는 매 등록 절차마다 동일한 8개의 S-NSSAI를 요청하고 허용해야 한다. 이는 불필요한 정보 교환으로서, 자원의 낭비와 전송 시간 지연을 야기할 수 있다.
따라서, 이하에서는 상술한 문제점들을 해결하기 위한 방법을 제안하고자 한다.
발명 제안 1. UE 요청 정책 업데이트 절차
문제점 1에서 기술하였듯, 네트워크는 단말이 요청하지 않은 새로운 S-NSSAI도 허용 NSSAI로 지시해 줄 수 있으나, 단말은 새로운 S-NSSAI와 연관된 정책(NSSP) 혹은 규칙은 가지고 있지 않을 수 있다. 예를 들어, 단말은 요청 NSSAI로서 #A, #B 및 #C 이렇게 세 개의 S-NSSAI를 요청하였음에도, 네트워크는 특정 이유로(예를 들어, 가입 정보 데이터 업데이트) 단말에게 #A, #B, #C에 추가로 #D까지 총 4개의 S-NSSAI가 포함된 허용 NSSAI를 단말에 지시할 수 있다. 이 경우, 네트워크는 허용 NSSAI와 함께 그 안에 포함된 S-NSSAI들에 대한 NSSP/규칙을 업데이트 혹은 추가해줘야 하지만, 단말과 네트워크간의 비동기/불일치 등의 이유로 이러한 NSSP/규칙의 업데이트가 적절히 수행되지 않을 수 있다.
단말은 새롭게 받은 허용 NSSAI에 포함되어 있는 적어도 하나의 S-NSSAI를 단말이 이미 가지고 있는 NSSP와 대조할 수 있다. 대조 결과, 만일 NSSP에 없는 새로운 S-NSSAI을 발견한 경우, 단말은 이에 대한 정책 업데이트를 요청할 수 있다. 기존에는 이렇듯 단말이 정책 업데이트를 직접적으로 요청하는 절차는 존재하지 않았다.
이러한 단말의 정책 업데이트 요청 절차는 다음과 같은 세 가지의 방법 중 적어도 하나 혹은 이들의 조합으로 수행될 수 있다.
1-1) 등록 절차를 이용한 정책 업데이트 요청
단말은 NSSP 업데이트가 필요할 경우 등록 업데이트를 요청할 수 있다. 이 때, 등록 업데이트 요청 메시지에 포함되는 요청 NSSAI에는 현재 단말이 가지고/저장하고 있는 허용 NSSAI가 모두 포함될 수 있다. 이와 함께, 단말은 이 등록 정책 요청이 등록 정책 업데이트 혹은 능력 업데이트를 위한 요청임을 지시할 수 있다. 예를 들어, 단말은 업데이트 타입/등록 타입으로 설정된 타입 정보 및/또는 등록 정책 업데이트 혹은 능력 업데이트를 지시하기 위한 별도의 지시자(예를 들어, 정책 업데이트가 요구됨(Policy update required)) 등의 정보를 네트워크에 지시할 수 있다. 이때, 상기 타입 정보 및/또는 지시자는 등록 업데이트 요청 메시지에 포함되어 네트워크에 전송될 수 있다.
단말은 본 발명에서 언급되지 않은 다른 정책 정보의 업데이트도 본 절차를 통해 네트워크에 요청할 수 있다.
AMF는 단말이 요청한 등록 업데이트가 정책 업데이트 때문임을 인지하고, PCF에 해당 단말에 대한 정책 업데이트를 요청할 수 있다. 이때, AMF는 단말로부터 받은 (S-)NSSAI(정책 업데이트가 필요한 (S-)NSSAI만 또는 단말로부터 수신한 (S-)NSSAI 전부)를 정책 업데이트 요청에 포함할 수 있다. 만일, 단말이 다른 종류의 정책 정보 업데이트를 요청하였거나 AMF가 판단하였을 때 단말에 대한 다른 정책 정보의 업데이트가 필요하다면, AMF는 본 단계에서 상기 다른 종류의 정책 정보의 업데이트를 함께 요청할 수 있다.
PCF는 AMF로부터의 등록 업데이트 요청(보다 상세하게는, 정책 업데이트 요청)에 기초하여 단말의 정책을 업데이트하기 위한 정책 정보를 AMF로 전송할 수 있다.
PCF가 전달한 정책 정보를 수신한 AMF는, 단말에 등록 업데이트 승인(Accept) (메시지)를 통해 정책 정보를 단말에 전달할 수 있다. 이때, PCF는 정책 정보를 AMF에 투명(transparent)한 정보와 AMF가 인지할 수 있는 정보로 분리하여 AMF로 전달할 수 있으며, AMF도 투명한 정보는 그대로 등록 업데이트 승인에 넣어 단말에 전달할 수 있다. 그리고/또는, AMF는 바로 이전 등록 절차에서 단말에게 주었던 허용 NSSAI과 동일한 허용 NSSAI를 다시 단말에게 (등록 업데이트 승인을 통해) 전송할 수 있다.
단말은 등록 업데이트 승인을 수신할 수 있다. 단말은 이전의/기저장된 허용 NSSAI를 등록 업데이트 승인을 통해 새롭게 수신한 허용 NSSAI로 덮어씀(overwrite)과 동시에, 정책 정보를 해석하여 NSSP 및/또는 기타 정책을 업데이트할 수 있다.
1-2) 서비스 요청을 이용한 정책 업데이트 요청
단말은 NSSP 업데이트가 필요하다고 판단한 경우, 서비스 요청을 수행할 수 있다. UP 연결이 필요한 경우가 아니라면 단말은 PDU 세션 ID를 포함하지 않고 서비스 요청을 네트워크에 전송할 수 있다. 이때, 단말은 서비스 요청 메시지 내에 NSSP 업데이트가 필요한 S-NSSAI를 포함시킬 수 있다. 또한 단말은 본 서비스 요청이 정책 업데이트를 위한 요청임을 네트워크에 알릴 수 있다. 예를 들어, 단말은 요청 타입 및/또는 별도의 지시자(e.g. Policy update required) 등의 정보를 서비스 요청 메시지에 포함시켜 전송함으로써 네트워크에 본 서비스 요청이 정책 업데이트를 위한 요청임을 알릴 수 있다. 단말은 본 발명에서 언급되지 않은 다른 정책 정보의 업데이트도 본 절차를 통해 요청할 수 있다.
AMF는 단말이 요청한 서비스 요청이 정책 업데이트 때문임을 인지하고, PCF에 해당 단말에 대한 정책 업데이트를 요청할 수 있다. 만일, 단말의 CM(connection management) 상태가 IDLE이었을 경우, AMF는 먼저 초기 컨텍스트 셋업 혹은 N2(NG-C) 연결 셋업을 동시에 수행할 수 있다. AMF는 단말로부터 수신한 (S-)NSSAI를 이 요청에 포함할 수 있다. 만일, 단말이 다른 종류의 정책 정보 업데이트를 요청하였거나 AMF가 판단하였을 때 단말에 대한 다른 정책 정보의 업데이트가 필요하다면, AMF는 본 단계에서 상기 다른 종류의 정책 정보의 업데이트를 함께 요청할 수 있다.
여기서, CM은 UE와 AMF간의 시그널링 연결을 확립 및 해제하기 위하여 이용된다. CM은 N1을 통한 UE와 AMF 간의 시그널링 연결을 확립 및 해제하는 기능을 포함한다. 이 시그널링 연결은 UE와 코어 네트워크 간에 NAS 시그널링 교환을 가능하도록 하기 위하여 이용된다. 이 시그널링 연결은 UE와 AN 간의 UE를 위한 AN 시그널링 연결 및 AN와 AMF 간의 UE를 위한 N2 연결 모두를 포함한다.
PCF는 AMF로부터의 서비스 요청(보다 상세하게는, 정책 업데이트 요청)에 기초하여 단말의 정책을 업데이트하기 위한 정책 정보를 AMF로 전송할 수 있다.
PCF가 전달한 정책 정보를 수신한 AMF는, 단말에 등록 업데이트 승인(Accept) (메시지)를 통해 정책 정보를 단말에 전달할 수 있다. 이때, PCF는 정책 정보를 AMF에 투명(transparent)한 정보와 AMF가 인지할 수 있는 정보로 분리하여 AMF로 전달할 수 있다.
AMF는 PCF로부터 수신한 정책 정보를 다음 중 적어도 하나의 메시지를 통해 단말에 전달할 수 있다.
- 일반 UE 설정 업데이트 명령(Generic UE configuration update command)
- 하향링크 NAS 전달(Downlink NAS transport)(for non-SM)
단말은 위의 메시지 중 적어도 하나를 통해 정책 정보를 수신하고 정책 정보를 해석하여 NSSP 및/또는 기타 정책 업데이트할 수 있다.
1-3) 새로운 정책 업데이트 절차를 이용한 정책 업데이트 요청
정책 정보는 단말의 다른 설정 정보와는 구별되는 정보이므로, 본 발명에서는 단말이 우선적으로 정책 업데이트를 요청할 수 있는 새로운 절차를 제안하고자 한다.
CM-CONNECTED 상태인 단말은, 필요한 경우 정책 업데이트 요청 메시지를 네트워크로 전송할 수 있다. 이때, 해당 메시지에는 정책 업데이트를 요청하는 정책 타입, 이와 관련된 지시자, 식별자 및/또는 descriptor가 포함될 수 있다. 예를 들어, 누락된 NSSP를 업데이트하기 위한 정책 업데이트 요청 메시지는, 정책 타입으로서 NSSP 및/또는 정책 descriptor로서 업데이트가 필요한 S-NSSAI를 포함할 수 있다. 정책 업데이트 요청 메시지에는 복수의 정책들에 대한 업데이트 요청을 포함할 수도 있다.
CM-IDLE 상태인 단말은, 우선 서비스 요청을 통해 CM-CONNECTED로 천이(transition)된 후 본 절차를 수행할 수 있다. 혹은 CM-IDLE 상태의 단말에 한하여 앞서 1-2)에서 제안한 방법이 적용될 수 있다.
이후의 AMF 및 PCF의 동작은 위 제안들(1-1 제안 및/또는 1-2 제안)과 동일/유사하게 적용될 수 있다. 다만, AMF가 PCF로부터 정책 정보를 수신한 뒤 단말로 이 정보를 전달 시에는, 일반 UE 설정 업데이트 명령(Generic UE configuration update command) 및/또는 하향링크 NAS 전달(Downlink NAS transport)(for non-SM)가 사용될 수 있다.
단말의 동작 역시 위 제안들(1-1 제안 및/또는 1-2 제안)과 동일/유사하게 적용될 수 있다.
도 16은 본 명세서의 발명 제안 1에 따른 등록 절차를 예시한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 제안 1의 설명이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다. 이하의 순서도에서 적어도 하나의 단계가 생략되거나 새로운 단계가 추가될 수 있다.
1~2. 단말은 등록 절차(특히, 등록 승인)를 통해 AMF로부터 허용 NSSAI를 수신할 수 있다. 이때, 단말이 이전에 가지고 있지 않았던 새로운 S-NSSAI가 허용 NSSAI에 포함되고, 현재 NSSP에 해당 S-NSSAI에 대한 정책/규칙이 존재하지 않는 경우, 단말은 3a, 3b, 및/또는 3c의 동작을 수행할 수 있다.
3a. 발명제안 1-1)에 따라, 단말은 등록 요청을 AMF로 전송함으로써 등록 절차를 재시작할 수 있으며, 이때 요청 NSSAI 값들과 함께 본 요청이 정책 업데이트를 위한 요청임을 지시하는 정보를 등록 요청에 포함시켜 AMF로 전송할 수 있다. 이외에도, 단말은 업데이트가 필요하다고 판단한 다른 정책에 대한 업데이트도 이와 함께 요청할 수 있다.
3b. 발명제안 1-2)에 따라, 단말은 AMF로 서비스 요청을 전송할 수 있으며, 서비스 요청에 NSSP 업데이트가 필요한 S-NSSAI들과 업데이트가 필요한 정책 타입을 포함할 수 있다.
3c. 발명제안 1-3)에 따라, 단말은 새로운 정책 업데이트 요청을 AMF로 전송할 수 있다. 이때, 해당 정책 업데이트 요청에는 업데이트가 필요한 정책 타입, 및/또는 NSSP 업데이트가 필요한 적어도 하나의 S-NSSAI가 포함될 수 있다.
4~5. AMF는 요청받은 정보를 바탕으로 PCF에 정책 정보를 요청할 수 있다. PCF는 AMF에 정책 정보를 전달하되, AMF에 투명한(transparent)한 정보와 AMF에 투명하지 않은 정보를 구분하여 전달할 수 있다. AMF는 이 두 정보를 구분하여 UE로 전송할 수 있다.
6a. 3a 단계가 수행된 경우, AMF는 단말에게 등록 승인 메시지를 전송할 수 있으며, 이때 해당 메시지에 허용 NSSAI와 함께 (업데이트된) 정책 정보를 포함시켜 AMF로 전달할 수 있다.
6b 또는 6c: 3b 및/또는 3c 단계가 수행된 경우, AMF는 UE 설정 업데이트 명령 및/또는 DL NAS 전달(transport) 메시지를 이용하여 (업데이트된) 정책 정보를 단말에 전달할 수 있다.
발명 제안 2. 거절된 S-NSSAI의 처리
문제점 2에서 기술하였듯이 단말의 요청 NSSAI 중 적어도 일부 S-NSSAI는 네트워크에 의해 허용되지 않아 허용 NSSAI에 포함되지 않을 수 있다. 예를 들어, 단말은 요청 NSSAI를 통해 #A, #B, #C 이렇게 3개의 S-NSSAI들을 요청하였으나, 네트워크는 특정 이유로(예를 들어, 가입 정보 업데이트, 혼잡(congestion), Not co-existable 등) #A 및 #C S-NSSAI들만을 허용하고 #B S-NSSAI는 허용하지 않을 수 있다. 이때, 네트워크는 거절된 S-NSSAI의 거절이 일시적인지(Temporary) 혹은 영구적인지(Permanent)를 단말에게 알려줄 필요가 있으나 이에 대한 상세한 동작이 현재 표준에 정의되어 있지 않아 불분명하다.
네트워크는 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI의 허용 여부를 개별적으로 판단한다. 이때, AMF는 저장하고 있는 단말의 UE 컨텍스트를 기반으로 그리고/또는 UDM에 문의(query)를 전송하여 UE 가입 정보를 확인하여 허용 여부를 판단할 수 있다. 그리고/또는, AMF는 NSSF나 NRF 등을 통해 허용 여부를 판단할 수 있다. 네트워크는 상기 판단 절차에 따라 개별 S-NSSAI에 대한 허용 여부를 판단하고, 필요 시 적절한 AMF로의 Redirection 절차를 수행할 수 있다.
이때 개별 S-NSSAI의 허용 여부는, AMF가 해당 S-NSSAI의 지원 가능 여부 및/또는 서비스 가능 여부에 따라 결정될 수 있다. 그리고/또는 개별 S-NSSAI의 허용 여부는, PLMN에서 해당 단말에 대해 허용된 S-NSSAI를 기반으로 결정될 수 있다. 그리고/또는, 개별 S-NSSAI의 허용 여부는, 단말의 현재(current) 등록 영역에서 허용된 S-NSSAI를 기반으로 결정될 수 있다.
예를 들어, 단말에 대해 허용 가능한 S-NSSAI는 단말의 현재 PLMN 및/또는 등록 영역별로 사전에 설정되어 있을 수 있다. 이 경우, 단말이 요청한 S-NSSAI가 단말의 현재 PLMN 및/또는 등록 영역에서 허용되는 S-NSSAI에 해당하는 경우, 해당 요청 S-NSSAI는 승인/허용될 수 있다. 반대로, 단말이 요청한 S-NSSAI가 단말의 현재 PLMN 및/또는 등록 영역에서 허용되지 않는 S-NSSAI에 해당하는 경우, 해당 요청 S-NSSAI는 거절될 수 있다.
네트워크는 이러한 판단 절차를 통해 개별 S-NSSAI에 대한 허용 여부를 판단/결정하고, 이를 바탕으로 등록 승인에 포함될 허용 NSSAI를 결정할 수 있다. 이때, 만일 단말이 요청한 NSSAI 중 일부 혹은 전체 S-NSSAI를 네트워크가 허용할 수 없는 경우(즉, 거절하는 경우), 네트워크는 거절 이유(Reject Cause)를 (허용 NSSAI와 함께) 단말에 제공할 수 있다.
이를 위해, 네트워크는 등록 승인 혹은 등록 거절 메시지에 허용 NSSAI 뿐만 아니라 거절 NSSAI 혹은 비허용 NSSAI 등과 같은 필드/IE(information element)를 통해 이러한 거절 관련 정보를 단말에게 전달할 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 등록 승인 혹은 등록 거절 메시지 내 특정 필드/IE에 허용 (S-)NSSAI, 거절/비허용 (S-)NSSAI 및/또는 거절 이유를 포함시켜 단말에 전달할 수 있다.
이에 대한 세부 동작은 다음과 같다.
2-1) PLMN/UE에 대한 영구적인 거절
단말은 요청 NSSAI에 (현재(current)/전체(entire)) PLMN에 대한 설정 NSSAI에 포함된 S-NSSAI를 포함하여 요청하였으나, 해당 S-NSSAI가 거절될 수 있다. 이때 해당 S-NSSAI에 대한 거절 이유가 영구적일 경우(예를 들어, 해당/현재/전체 PLMN에서 해당 S-NSSAI가 (더 이상) 지원/서비스되지 않거나, 단말의 가입 정보에 의해 해당 S-NSSAI가 (더 이상) 허용되지 않는 경우), 네트워크는 거절한 S-NSSAI에 대한 거절 이유(Reject Cause)를 명시할 수 있다(예를 들어, 허용되지 않는 S-NSSAI(Not allowed S-NSSAI), 지원되지 않는 S-NSSAI(Not supported S-NSSAI), 현재/전체 PLMN에서 유효하지 않은 S-NSSAI(S-NSSAI not available in the current PLMN) 등). 즉, 네트워크(특히, AMF)는 거절된 하나 이상의 S-NSSAI와 거절 이유를 단말에 전송할 수 있다.
추가적으로, 거절을 전송하는 네트워크가 HPLMN이고 영구적 거절 시, 본 거절이 현재 PLMN에 대한 것인지 또는 모든 PLMN에 대한 것인지도 세부적으로 단말에 알려줄 수 있다.
네트워크는 사용 중인 S-NSSAI를 다른 S-NSSAI로 맵핑/overwrite하는 등의 설정 업데이트를 수행할 수 있다. 이를 위해, 이전에 사용되던 S-NSSAI는 다른 S-NSSAI로 변경될 필요가 있다. 이때에도 네트워크는 역시 요청 S-NSSAI에 대한 영구적 거절과 함께 추가적으로 맵핑/overwrite되어야 할 S-NSSAI 정보를 단말에 줄 수 있다.
설정 NSSAI에 포함되어 있었던 단말의 요청 S-NSSAI가 영구적 거절 이유와 함께 거절된 경우, 단말은 거절된 S-NSSAI를 설정 NSSAI (리스트)에서 삭제할 수 있다. 만일 설정 NSSAI가 PLMN 단위로 설정되고, 네트워크가 S-NSSAI가 PLMN 단위로 (영구) 거절되었음을 단말에 알려줄 경우, 단말은 현재 PLMN에 대한 설정 NSSAI (리스트)에서만 (영구) 거절된 S-NSSAI를 삭제할 수 있다. 반대로, 모든 PLMN, 즉 단말 자체에 대하여 S-NSSAI가 (영구) 거절된 경우, 단말은 현재 PLMN별로 가지고 있는 모든 설정 NSSAI (리스트)에서 (영구) 거절된 S-NSSAI를 삭제할 수 있다.
그리고/또는 단말의 요청 S-NSSAI가 영구적 거절 이유와 함께 거절된 경우, 특정 리스트(예를 들어, 거절된 NSSAI를 금지(forbidden)/거절(rejected) 리스트)에 포함시켜 거절된 S-NSSAI로서 관리할 수 있다.
만일, 단말이 가지고 있는 설정 NSSAI가 모든(all) PLMN 혹은 복수의(multiple) PLMN용일 경우, 단말은 다음과 같이 동작할 수 있다.
네트워크가 영구적 거절이 모든 PLMN에 대한 것이라고 알려준 경우, 단말은 모든/복수의 PLMN에 대한 설정 NSSAI (리스트)에서 영구 거절된 S-NSSAI를 삭제한다. 네트워크가 영구적 거절이 현재 PLMN에 대한 것이라고 알려준 경우, 단말은 마찬가지로 해당 모든/복수의 PLMN에 대한 설정 NSSAI (리스트)에서 영구 거절된 S-NSSAI를 삭제할 수 있다.
다른 방법으로 단말은 모든/복수의 PLMN에 대한 설정 NSSAI (리스트)를 분리하여 관리할 수 있다. 예를 들어, 현재 PLMN에 대한 설정 NSSAI (리스트)와 현재 PLMN을 제외한 나머지 PLMN을 위한 설정 NSSAI (리스트)로 분리하고, S-NSSAI가 영구 거절된 경우 현재 PLMN에 대한 설정 NSSAI (리스트)에서만 영구 거절된 S-NSSAI를 지우되, 다른 설정 NSSAI (리스트)에서는 유지할 수 있다.
만일 네트워크가 영구 거절된 S-NSSAI에 대해 새롭게 맵핑/대체될 S-NSSAI 정보를 지시받은 경우, 단말은 설정 NSSAI (리스트) 업데이트 시 이전 S-NSSAI 삭제와 더불어 지시받은 새로운 S-NSSAI를 설정 NSSAI (리스트)에 추가(즉, 설정 NSSAI (리스트)에서 영구 거절된 S-NSSAI를 새롭게 지시받은/허용된 S-NSSAI로 대체)할 수 있다. 이 경우, NSSP 상에서 이전 S-NSSAI에 대한 정책이 새로운 S-NSSAI와 맵핑되는 작업이 진행될 수 있다.
상기 절차를 거친 후 다음 등록 절차에서 단말은 (영구) 거절된 S-NSSAI를 더 이상 네트워크에 요청할 수 없다(즉, (영구) 거절된 S-NSSAI의 사용을 시도하지 않을 수 있다). 다만 만일, S-NSSAI 거절이 PLMN 단위로 수행된/지시된 경우, 단말은 S-NSSAI이 영구 거절되었던 PLMN을 제외한 다른 PLMN에서는 해당 S-NSSAI를 네트워크에 요청할 수 있다(즉, (영구) 거절된 S-NSSAI의 사용을 시도할 수 있다).
2-2) 특정 영역에 대한 거절
네트워크는 단말이 요청한 S-NSSAI들에 대한 허용 여부를 판단할 때, 현재 단말의 위치(예를 들어, 서빙되고 있는 위치)/영역(예를 들어, 현재의 등록 영역)을 판단 기준(criteria)으로 삼을 수 있다. PLMN에서의 슬라이스 허용 여부 등과 상관없이 특정 위치/영역/지역에서 특정 슬라이스의 사용이 불가하거나, 혹은 특정 위치/영역/지역에서만 슬라이스의 사용이 가능한 경우가 있을 수 있다. 예를 들어, 로컬 영역 네트워크 슬라이스의 경우, 단말은 특정 등록 영역 혹은 LADN(Local Area Data Network) 등으로 설정된 지역 내에서만 서비스 받을 수 있는 슬라이스와 연결될 수 있다.
네트워크는 이러한 이유로 특정 위치/영역/지역(예를 들어, 등록 영역, AMF 영역 등)에 대해서 S-NSSAI를 거절하는 경우, 이러한 거절 이유(예를 들어, 현재 등록 영역에서 S-NSSAI가 유효하지 않음(not available))를 단말에 제공해 줄 수 있다. 예를 들어, 현재 등록 영역에서 S-NSSAI가 허용되지/유효하지 않음(S-NSSAI not allowed/available in current registration area), 또는 현재 LADN 영역에서 S-NSSAI가 허용되지/유효하지 않음(S-NSSAI not allowed/available in current LADN area) 등의 정보를 포함/지시하는 거절 이유를 단말에 제공할 수 있다.
이를 위해, 네트워크는 등록 승인 혹은 등록 거절 메시지에 허용 NSSAI 뿐만 아니라 거절 NSSAI 혹은 비허용 NSSAI 등과 같은 필드/IE(information element)를 통해 이러한 거절 관련 정보를 단말에게 전달할 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 등록 승인 혹은 등록 거절 메시지 내 특정 필드/IE에 허용 (S-)NSSAI, 거절/비허용 (S-)NSSAI 및/또는 거절 이유를 포함시켜 단말에 전달할 수 있다.
이와 같이, 특정 위치/영역/지역에서 S-NSSAI가 거절된 경우, 단말은 거절된 S-NSSAI를 별도의 리스트로 관리할 수 있다. 이 리스트는 일시적(temporary) 거절 NSSAI, NSSAI 제한 리스트, 거절/금지된 NSSAI 등의 형식으로 구성될 수 있다. 단말은 리스트에 거절된 각 S-NSSAI별로 거절/제한 이유(예를 들어, 로컬 영역/등록 영역/AMF 등) 및/또는 이에 대한 설명/식별(descriptor/identity) 정보(예를 들어, 거절된 S-NSSAI에 대응하는 LADN, 등록 영역 ID, AMF ID 등)를 기재/저장할 수 있다. 만일 특정 지역에서의 제한/거절이 영구적이 아닐 경우, 단말은 이러한 정보도 함께 리스트에 기재/저장/포함할 수 있다. 이 리스트의 예시는 이하에서 후술하는 2-5에 명시되어 있다.
단말은 새로운 영역/위치/지역으로 이동한 경우(즉, S-NSSAI가 거절되었던 현재 등록 영역을 벗어난 경우) 상기 리스트(즉, 거절/금지된 NSSAI)를 참조하여 이동 전 영역/위치/지역에서 거절되었던 S-NSSAI에 대한 요청의 재시도(re-attempt)가 가능한지 확인할 수 있다. 예를 들어, S-NSSAI의 거절이 등록 영역 단위로 주어지고 단말이 다른 등록 영역으로 이동한 경우(즉, S-NSSAI가 거절된 현재 등록 영역을 벗어난 경우), 단말은 새로운 등록 영역에서 이전 등록 영역에서 거절되었던 S-NSSAI에 대한 사용 요청을 재시도할 수 있다. 또한, 상기 리스트(즉, 거절/금지된 NSSAI)에서 현재 PLMN에서 거절되었던 S-NSSAI가 어떠한 이유로 삭제된다면, 단말은 현재 등록 영역을 벗어나지 않더라도 해당 S-NSSAI를 재요청할 수 있음은 물론이다.
2-3) 일시적으로 거절된 경우
네트워크는 지역이나 지리적(geographical) 단위와 무관하게 특정 시점에 단말이 요청한 S-NSSAI를 거절할 수 있다. 이는 특정 엔티티의 혼잡(congestion), 일시적 장애 및/또는 서비스 합의(예를 들어, 특정 시간대에만 서비스 가능하도록 합의된 슬라이스) 등의 이유때문일 수 있다. 이 경우, 네트워크는 S-NSSAI 거절에 대한 이유를 단말에 명시함과 동시에 추가적으로 백-오프 메커니즘을 사용할 수 있다. 백-오프 메커니즘은, 네트워크가 각 S-NSSAI에 대한 백오프 타이머 값을 명시적으로 단말에 지시하거나 혹은 전달되는 정보의 양을 줄이기 위해 백오프를 위한 특정 시간 구간을 나타내는 descriptor의 형태(예를 들어, timer #1: 1s~16s, timer#2: 16s~32s, timer#3: 32s~64s…)를 단말에 지시하는 형태로 구현될 수 있다. 또는, 백-오프 메커니즘은, 네트워크가 단순히 백오프를 지시하는 지시자를 단말에 전송하는 형태로 구현될 수 있다.
단말은 거절 이유와 함께 백오프 메커니즘을 위한 설정 정보를 수신한 경우, 해당 설정 정보를 기초로 백오프 메커니즘을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말이 타이머 값을 받았을 경우에는 거절되었던 S-NSSAI에 대한 요청 NSSAI 등을 타이머 만료 전까지 요청하지 않을 수 있다. 단말이 타이머 범위(range)를 수신한 경우, 미리 정해진 범위 내에서 랜덤하게 백오프 메커니즘을 수행할 수도 있다. 단말이 단순히 백오프를 지시하는 지시자를 수신한 경우, 이전에/미리 설정된 혹은 이전에/미리 정해진 범위 안에서 랜덤하게 백오프 시간을 결정하여 백오프 메커니즘을 수행할 수도 있다.
2-4) 슬라이스 공존(Co-existence) 케이스
단말이 요청한 복수의 S-NSSAI에 대하여 하나의 AMF가 동시에 모두 서빙할 수 없는 경우가 있을 수 있다. 예를 들어, AMF1이 #1, #2, #4 S-NSSAI들을 지원 가능하고, AMF2가 #2, #3, #5 S-NSSAI들의 지원이 가능한 경우, 단말이 #1, #2, #3 S-NSSAI들을 요청 NSSAI로서 요청한 경우, 네트워크는 AMF 선택에 따라 #3 S-NSSAI를 거절하거나(즉, AMF1 선택), #1 S-NSSAI를 거절해야할 수 있다(즉, AMF2 선택). 즉, 네트워크는 선택한 서빙 AMF의 지원 가능한 S-NSSAI에 따라 특정 S-NSSAI에 대한 거절을 수행할 수 있다. 따라서, 이 경우 만일 단말이 다른 등록 영역으로 이동하거나 다른 AMF가 선택된다면, 거절되었던 S-NSSAI에 대해 단말이 다시 요청할 수 있어야 한다.
혹은, AMF는 단말이 요청한 S-NSSAI들을 모두 서빙 가능하나, 특정 S-NSSSAI들이 동시에 서비스/사용될 수 없도록 네트워크 사업자가 설정한 경우가 있을 수 있다. 예를 들어, 특정 AMF에서 #1, #2 라는 슬라이스/S-NSSAI를 모두 지원 가능하나, 이 두 슬라이스/S-NSSAI는 동시에 어느 하나만 사용 가능하도록 설정될 수 있다. 그 결과, PDU 세션 생성 시, #1 슬라이스/S-NSSAI에 대한 PDU 세션이 생성되어 있는 경우라도, #2 슬라이스/S-NSSAI에 대한 PDU 세션을 생성해야 한다면 기존 #1 슬라이스/S-NSSAI에 대한 PDU 세션은 해지되어야 할 수 있다.
네트워크가 이러한 공존 정보를 판단하여 허용할 S-NSSAI와 (현재 시점에서) 허용하지 않을 S-NSSAI를 결정하는 경우, 허용하지 않을 S-NSSAI에 대해서는 거절 관련 정보를 함께 단말에 제공할 수 있다. 즉, 네트워크는 (현재) 거절된 S-NSSAI들의 거절 이유가 다른 S-NSSAI와 공존이 불가능하기 때문이라는 정보(예를 들어, not co-existable with other S-NSSAIs)를 단말에 제공할 수 있으며, 이때, 공존 불가능한 대상 S-NSSAI를 알려줄 수도 있다. 또한, 네트워크는 공존 불가능한 세분성(granularity)/단위에 대한 정보도 추가적으로/선택적으로 단말에 지시해줄 수도 있다(예를 들어, AMF 단위, 등록 영역 단위, 그리고/또는 서비스 제공 단위(즉, 해당 단위에서 S-NSSAI가 허용은 되나 대상 S-NSSAI와 동시 사용이 불가능함을 나타냄))
단말은 공존을 이유로 적어도 일부 S-NSSAI가 거절된 경우, 이를 특정 리스트(예를 들어, 비-허용 NSSAI, NSSAI 제한 리스트 또는 거절(rejected)/금지(forbidden) 리스트)를 통해 관리할 수 있다. 보다 상세하게는, 단말은 거절된 S-NSSAI를 상기 특정 리스트에 포함시켜 관리할 수 있다. 이때, 단말은 공존 불가 때문임을 나타내는 거절 이유, 공존 불가능한 세분성/단위, 그리고/또는 공존 불가능한 대상 S-NSSAI 정보도 함께 해당 특정 리스트를 통해 관리할 수 있다.
단말은 만일 조건이 변경되는 경우(예를 들어, 단말의 등록 영역 변경 등의 이유로, 동시 지원 불가능을 이유로로 일시적으로 S-NSSAI를 거절했던 AMF에서 다른 AMF로 변경되는 경우), 거절되었던 S-NSSAI에 대한 슬라이스/서비스를 재요청/재시도할 수 있다. 그리고/또는, 이 경우 단말은 현재 허용 NSSAI에 있는 S-NSSAI를 통해 서비스를 받고 있을 경우, 현재 제공받는 서비스가 곧 중단될 것을 인지한 상태에서, 이를 감안하여 새로운 S-NSSAI를 요청할 수 있다.
2-5) ‘비-허용/NSSAI 제한/거절/금지’ NSSAI 리스트의 관리
발명 2-2, 2-3 및 2-4에서 제안한 대로, 단말은 네트워크가 제공한 개별 S-NSSAI의 거절 이유에 따라 이를 리스트 형태로 관리할 수 있으며, 특정 지역 또는 시간 등의 정보에 따라/단위로 관리할 수 있다. 만일 제약 조건(혹은 현재 조건) 변경 시, 단말은 거절되었던 S-NSSAI(즉, 해당 리스트에 포함되어 관리 중이던 S-NSSAI)에 대해서 다시 서비스 요청을 할 수 있다. 이를 위해, 단말은 우선 재요청할 S-NSSAI를 해당 리스트에서 삭제할 수 있다. 이 리스트에 대한 구성 및 실시예는 다음과 같을 수 있다.
도 17은 본 명세서의 발명 제안 2에 따른 등록 절차를 예시한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 제안 2의 설명이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다. 이하의 순서도에서 적어도 하나의 단계가 생략되거나 새로운 단계가 추가될 수 있다.
1. 단말은 등록 절차를 통해 요청 NSSAI를 요청한다. 이를 위해, 단말은 등록 요청에 요청 NSSAI를 포함시켜 AMF로 전송할 수 있다.
2. AMF는 자신의 컨텍스트 정보 및/또는 NSSF, NRF, UDM 등 다른 네트워크 기능들과의 문의(query)를 통해 단말이 요청한 NSSAI에 대한 승인(authorization) 확인을 진행할 수 있다. 이때, 승인 확인은 S-NSSAI 단위로 진행될 수 있다.
3. AMF는 허용 NSSAI뿐 아니라 허용되지 않은 S-NSSAI들(즉, 거절된 S-NSSAI들), 거절 이유 및/또는 거절 관련 추가 정보가 포함된 비-허용/거절 NSSAI 정보를 단말에게 전송할 수 있다.
4a. 만일 설정 NSSAI에 포함되어 있던 S-NSSAI가 해당/현재 PLMN 혹은 전체에 PLMN에 대해 영구적 거절된 경우, 단말은 상기 설정 NSSAI 리스트를 업데이트할 수 있다. 예를 들어, 단말은 거절된 S-NSSAI를 상기 설정 NSSAI 리스트에서 제외/삭제할 수 있다.
4b. 만일 S-NSSAI가 영구 거절이 아닌, PLMN별, 영역별, 특정 시간 동안(예를 들어, 백오프 시간) 그리고/또는 다른 S-NSSAI와의 공존 불가 등으로 인하여 일시적 거절된 경우, 단말은 이를 관리하기 위한 ‘비-허용/NSSAI 제한/거절/금지’ NSSAI 리스트를 업데이트할 수 있다.
5. 4b 단계에서 업데이트한 제한 리스트의 제한 조건(또는 단말의 현재 상황/조건)이 변경되어 제한이 완화(alleviate)될 수 있다(예를 들어, 단말이 다른 등록 영역으로 이동, 백오프 타이머 만료 등)
6a/6b. 단말은 이전에 거절되었던 S-NSSAI를 등록 요청에 포함하여 다시 등록 절차를 시작할 수 있다. 만일 영역 기반 거절을 수신했던 경우, 단말은 AMF 변경 이벤트 등으로 인해 변경된 새로운 AMF로 요청을 보낼 수 있다.
발명 제안 3. S-NSSAI를 연속적으로 사용하는 방법
문제점 3과 관련하여 단말은 이전 등록 절차를 통해 허용 NSSAI를 받은 경우에도 매 등록 절차(예를 들어, 이동성(Mobility) 등록 업데이트, 주기적 등록 업데이트 등)마다 요청 NSSAI를 요청하여 새롭게 허용 NSSAI를 받아야 한다.
등록 영역이 변경되어 등록 업데이트를 수행하는 경우(이동성 등록 업데이트), 등록 영역이 변경되었으므로 단말은 사용을 원하는 S-NSSAI를 모두 요청 NSSAI에 포함해야 한다. 만일 네트워크가 요청 NSSAI에 대해 모두 허용이 가능한 경우, 네트워크는 모든 S-NSSAI를 허용 NSSAI에 포함하여 전송할 수 있다. 또는, 모든 S-NSSAI를 허용 NSSAI에 포함시켜 전송하는 대신 허용 NSSAI에 “모든 요청 NSSAI 값이 허용됨”을 나타내는 정보/지시만을 포함시켜 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말이 #1, #2, #3, #4 S-NSSAI들/슬라이스들을 요청하고, 네트워크가 이들을 모두 허용하는 경우, 네트워크는 허용 NSSAI에 허용된 #1, #2, #3, #4 S-NSSAI들/슬라이스들 값을 일일이 포함시키는 대신, “모든 요청 NSSAI 값이 허용됨”을 지시하는 값만을 포함시킬 수 있다. 본 실시예는, 만일 요청 NSSAI 중 어느 하나라도 거절되는 경우에는 사용/적용될 수 없다. 이로써 절차가 매우 간편해지고 시그널링 오버헤드가 줄어든다는 효과가 발생한다.
만일 요청 NSSAI에 포함된 모든 S-NSSAI를 허용하면서 새로운 S-NSSAI 값도 추가적으로 지시할 경우, 네트워크는 허용 NSSAI에 “모든 요청 NSSAI 값이 허용됨”을 나타내는 정보/지시와 함께 상기 새로운 S-NSSAI 값을 포함시켜 단말에 전송할 수 있다.
도 18은 본 발명의 제안 1에 따른 단말의 정책 업데이트 절차/방법을 예시한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 실시예들 및 설명이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 실시예에 따라 본 순서도에서 일부 단계는 생략되거나 새로운 단계가 추가될 수 있다.
우선, 단말은 제1 등록 요청(registration request) 메시지를 AMF로 전송할 수 있다(S1810). 이때, 제1 등록 요청 메시지는, 단말이 등록을 원하는 네트워크 슬라이스에 대응하는 S-NSSAI가 포함된 요청(requested) NSSAI를 포함할 수 있다.
다음으로, 단말은 제1 등록 요청 메시지에 대한 응답으로서 제1 등록 승인(registration accept) 메시지를 AMF로부터 수신할 수 있다(S1820). 이때, 제1 등록 승인 메시지는, AMF에 의해 허용된 적어도 하나의 S-NSSAI가 포함된 허용(allowed) NSSAI를 포함할 수 있다.
다음으로, 단말은 허용 NSSAI에 상기 요청 NSSAI에 포함되어 있지 않은 새로운 S-NSSAI가 포함되어 있고, 새로운 S-NSSAI와 연관된 NSSP가 존재하지 않는 경우, 새로운 S-NSSAI와 연관된 NSSP의 업데이트를 AMF로 요청할 수 있다(S1830).
AMF는 단말의 요청에 따라 상기 NSSP의 업데이트를 위한 정책 업데이트 요청 메시지를 PCF(Policy Control function)로 전송하는 네트워크 노드이며, PCF는 AMF의 요청에 따라 상기 새로운 S-NSSAI에 대한 NSSP 업데이트 정보가 포함된 정책 업데이트 메시지를 상기 AMF로 전달하는 네트워크 노드일 수 있다. 이때 정책 업데이트 요청 메시지에는, 업데이트를 요청하는 상기 새로운 S-NSSAI 및/또는 정책 타입이 포함될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 새로운 S-NSSAI와 연관된 상기 NSSP의 업데이트를 상기 AMF로 요청하는 단계는, ‘상기 새로운 S-NSSAI’ 및 ‘정책 업데이트 타입으로 설정된 등록 타입 또는 정책 업데이트를 지시하는 지시자’가 포함된 제2 등록 요청 메시지를 상기 AMF로 전송하는 단계에 해당할 수 있다. 이 경우, 제2 등록 요청 메시지에 포함되는 요청 NSSAI는 상기 단말이 저장 중인 허용 NSSAI를 모두 포함하도록 구성/설정될 수 있다. 또한, PCF로부터 전송된 상기 NSSP 업데이트 정보는 상기 제2 등록 요청 메시지에 대한 응답 메시지인 제2 등록 수신 메시지를 통해 상기 단말로 전송될 수 있다. 또한, 본 순서도에는 도시하지 않았으나, 단말은 제2 등록 요청 메시지를 통해 수신한 NSSP 업데이트 정보를 기반으로 상기 새로운 S-NSSAI에 대한 NSSP를 업데이트할 수 있다.
다른 실시예로서, 상기 새로운 S-NSSAI와 연관된 상기 NSSP의 업데이트를 상기 AMF로 요청하는 단계는, ‘상기 새로운 S-NSSAI’ 및 ‘정책 업데이트 타입으로 설정된 요청 타입 또는 정책 업데이트를 지시하는 지시자’가 포함된 서비스 요청 또는 정책 업데이트 요청 메시지를 AMF로 전송하는 단계에 해당할 수 있다. 만일, NSSP의 업데이트 요청이 서비스 요청 메시지를 통해 전송되고 서비스 요청 메시지를 전송한 상기 단말이 CM-IDLE 상태인 경우, AMF는 단말을 CM-CONNECTED 상태로 천이(transition)시키기 위한 초기 컨텍스트 셋업 혹은 N2 연결 셋업을 수행할 수 있다. 만일, 정책 업데이트 요청 메시지를 통한 NSSP의 업데이트 요청의 전송은 단말의 CM 상태가 CM-CONNECTED 상태인 경우로 제한될 수 있다. 즉, CM-CONNECTED 상태인 단말만 정책 업데이트 요청 메시지를 통한 NSSP의 업데이트 요청이 가능한 것으로 제한될 수 있다. PCF로부터 전송된 NSSP 업데이트 정보는, 일반(generic) UE 설정 업데이트 명령 메시지 또는 하향링크 NAS 전달(transport) 메시지를 통해 단말로 전송될 수 있다.
도 19는 본 발명의 제안 2에 따른 단말의 등록 절차/방법을 예시한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 실시예들 및 설명이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 실시예에 따라 본 순서도에서 일부 단계는 생략되거나 새로운 단계가 추가될 수 있다.
우선, 단말은 등록 요청(registration request) 메시지를 AMF로 전송할 수 있다(S1910). 이때 등록 요청 메시지는, 단말이 등록을 원하는 네트워크 슬라이스에 대응하는 S-NSSAI가 포함된 요청(requested) NSSAI를 포함할 수 있다. 요청 NSSAI는, 단말이 (PLMN에 대한) 허용된 NSSAI를 기저장하고 있지 않은 경우, (PLMN에 대해) 설정된 S-NSSAI들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 즉, 요청 NSSI는 상기 PLMN에 대한 설정(configured) NSSAI 또는 상기 설정 NSSAI의 서브셋을/에 포함/해당할 수 있다. 또한, 요청 NSSAI는, 단말이 (PLMN에 대한) 허용된 NSSAI를 기저장하고 있는 경우, (PLMN에 대해) 허용된 S-NSSAI들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 즉, 요청 NSSI는 상기 PLMN에 대한 허용(allowed) NSSAI 또는 상기 허용 NSSAI의 서브셋을/에 포함/해당할 수 있다.
다음으로, 단말은 상기 등록 요청 메시지에 대한 응답으로서 등록 승인(registration accept) 메시지를 AMF로부터 수신할 수 있다(S1920). 이때 등록 승인 메시지는, 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI 중 적어도 하나가 AMF에 의해 거절된 경우, 거절된 S-NSSAI와 함께 거절된 S-NSSAI에 대한 거절 이유를 포함할 수 있다. 이때, 거절 이유는 상기 거절된 S-NSSAI가 PLMN 및/또는 현재 등록 영역(area)에서 유효하지 않음(not available)을 지시하도록 설정될 수 있다. 이때, 상기 PLMN은 단말의 현재(current) PLMN 또는 전체(entire) PLMN에 해당할 수 있다. 또한, 등록 승인 메시지는, 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI 중 거절된 S-NSSAI를 제외한 나머지 S-NSSAI가 AMF에 의해 허용된 경우, 허용된 S-NSSAI가 포함된 허용(allowed) NSSAI를 포함할 수 있다.
한편, 본 순서도에 도시하지 않았으나, 단말은 거절된 S-NSSAI를 거절 이유를 기초로 거절(rejected) NSSAI로서 메모리에 저장할 수 있다. 만일, PLMN에서 유효하지 않음을 이유로 S-NSSAI가 거절된 경우, 거절된 S-NSSAI가 저장 중인 거절 NSSAI에서 삭제될때까지는 단말은 해당 거절된 S-NSSAI에 대한 사용/등록 요청을 상기 PLMN에서 시도(attempt)하지 않을 수 있다. 또는 만일, 현재 등록 영역에서 유효하지 않음을 이유로 S-NSSAI가 거절된 경우, 단말이 상기 등록 영역을 벗어날 때까지 해당 거절된 S-NSSAI에 대한 사용 요청을 상기 현재 등록 영역에서 시도하지 않을 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 20를 참조하면, 무선 통신 시스템은 네트워크 노드(2010)와 다수의 단말(UE)(2020)을 포함한다.
네트워크 노드(2010)는 프로세서(processor, 2011), 메모리(memory, 2012) 및 통신 모듈(communication module, 2013)을 포함한다. 프로세서(2011)는 앞서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2011)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2012)는 프로세서(2011)와 연결되어, 프로세서(2011)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(2013)은 프로세서(2011)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 네트워크 노드(2010)의 일례로, 기지국, MME, HSS, SGW, PGW, 어플리케이션 서버 등이 이에 해당될 수 있다. 특히, 네트워크 노드(2010)가 기지국인 경우, 통신 모듈(2013)은 무선 신호를 송/수신하기 위한 RF부(radio frequency unit)을 포함할 수 있다.
단말(2020)은 프로세서(2021), 메모리(2022) 및 통신 모듈(또는 RF부)(2023)을 포함한다. 프로세서(2021)는 앞서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2021)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2022)는 프로세서(2021)와 연결되어, 프로세서(2021)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(2023)는 프로세서(2021)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(2012, 2022)는 프로세서(2011, 2021) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2011, 2021)와 연결될 수 있다. 또한, 네트워크 노드(2010)(기지국인 경우) 및/또는 단말(2020)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
도 21는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
특히, 도 21에서는 앞서 도 20의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.
도 21를 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(2110), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(2135), 파워 관리 모듈(power management module)(2105), 안테나(antenna)(2140), 배터리(battery)(2155), 디스플레이(display)(2115), 키패드(keypad)(2120), 메모리(memory)(2130), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(2125)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(2145) 및 마이크로폰(microphone)(2150)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.
프로세서(2110)는 앞서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서(2110)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(2130)는 프로세서(2110)와 연결되고, 프로세서(2110)의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(2130)는 프로세서(2110) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2110)와 연결될 수 있다.
사용자는 예를 들어, 키패드(2120)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(2150)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서(2110)는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(2125) 또는 메모리(2130)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(2110)는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(2115) 상에 디스플레이할 수 있다.
RF 모듈(2135)는 프로세서(2110)에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(2110)는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈(2135)에 전달한다. RF 모듈(2135)은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(2140)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈(2135)은 프로세서(2110)에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(2145)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 명세서에서 ‘A 및/또는 B’는 A 및/또는 B 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 3GPP LTE/LTE-A/NR(5G) 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A/NR(5G) 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.
Claims (15)
- 무선 통신 시스템에서 단말의 등록(registration) 방법에 있어서,등록 요청(registration request) 메시지를 AMF(Access and Mobility management Function)로 전송하는 단계로서,상기 등록 요청 메시지는, 상기 단말이 등록을 원하는 네트워크 슬라이스에 대응하는 S(Single)-NSSAI(Network Slice Selection Assistance information)가 포함된 요청(requested) NSSAI를 포함함; 및상기 등록 요청 메시지에 대한 응답으로서 등록 승인(registration accept) 메시지를 상기 AMF로부터 수신하는 단계로서,상기 등록 승인 메시지는, 상기 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI 중 적어도 하나가 상기 AMF에 의해 거절된 경우, 상기 거절된 S-NSSAI와 함께 상기 거절된 S-NSSAI에 대한 거절 이유를 포함하는, 등록 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 거절 이유는 상기 거절된 S-NSSAI가 PLMN(Preferred List of Mobile Networks) 및/또는 현재 등록 영역(area)에서 유효하지 않음(not available)을 지시하는, 등록 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 거절된 S-NSSAI를 상기 거절 이유를 기초로 거절(rejected) NSSAI로서 저장하는 단계; 를 더 포함하는, 등록 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 PLMN은 상기 단말의 현재(current) PLMN 또는 전체(entire) PLMN에 해당하는, 등록 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 PLMN에서 유효하지 않음을 이유로 거절된 S-NSSAI에 대한 사용 요청을, 상기 거절된 S-NSSAI가 상기 거절 NSSAI에서 삭제될때까지 상기 PLMN에서 시도(attempt)하지 않는 단계; 를 더 포함하는, 등록 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 현재 등록 영역에서 유효하지 않음을 이유로 거절된 S-NSSAI에 대한 사용 요청을, 상기 단말이 상기 등록 영역을 벗어날 때까지 상기 현재 등록 영역에서 시도하지 않는 단계; 를 더 포함하는, 등록 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 등록 승인 메시지는, 상기 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI 중 상기 거절된 S-NSSAI를 제외한 나머지 S-NSSAI가 상기 AMF에 의해 허용된 경우, 상기 허용된 S-NSSAI가 포함된 허용(allowed) NSSAI를 포함하는, 등록 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 요청 NSSAI는, 상기 단말이 상기 PLMN에 대한 허용된 NSSAI를 기저장하고 있지 않은 경우, 상기 PLMN에 대한 설정(configured) NSSAI 또는 상기 설정 NSSAI의 서브셋을 포함하는, 등록 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 요청 NSSAI는, 상기 단말이 상기 PLMN에 대한 허용(allowed) NSSAI를 기저장하고 있는 경우, 상기 허용 NSSAI 또는 상기 허용 NSSAI의 서브셋을 포함하는, 등록 방법.
- 무선 통신 시스템에서 등록 절차(registration procedure)를 수행하는 단말에 있어서,신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서; 를 포함하고,상기 프로세서는,등록 요청(registration request) 메시지를 AMF(Access and Mobility management Function)로 전송하되,상기 등록 요청 메시지는, 상기 단말이 등록을 원하는 네트워크 슬라이스에 대응하는 S(Single)-NSSAI(Network Slice Selection Assistance information)가 포함된 요청(requested) NSSAI를 포함함,상기 등록 요청 메시지에 대한 응답으로서 등록 승인(registration accept) 메시지를 상기 AMF로부터 수신하되,상기 등록 승인 메시지는, 상기 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI 중 적어도 하나가 상기 AMF에 의해 거절된 경우, 상기 거절된 S-NSSAI와 함께 상기 거절된 S-NSSAI에 대한 거절 이유를 포함하는, 단말.
- 제 10 항에 있어서,상기 거절 이유는 상기 거절된 S-NSSAI가 PLMN(Preferred List of Mobile Networks) 및/또는 현재 등록 영역(area)에서 유효하지 않음(not available)을 지시하는, 단말.
- 제 11 항에 있어서,정보를 저장하는 메모리; 를 더 포함하고,상기 프로세서는,상기 거절된 S-NSSAI를 상기 거절 이유를 기초로 거절(rejected) NSSAI로서 상기 메모리에 저장하는, 단말.
- 제 12 항에 있어서,상기 프로세서는,상기 PLMN에서 유효하지 않음을 이유로 거절된 S-NSSAI에 대한 사용 요청을, 상기 거절된 S-NSSAI가 상기 거절 NSSAI에서 삭제될때까지 상기 PLMN에서 시도(attempt)하지 않는, 단말.
- 제 12 항에 있어서,상기 프로세서는,상기 현재 등록 영역에서 유효하지 않음을 이유로 거절된 S-NSSAI에 대한 사용 요청을, 상기 단말이 상기 등록 영역을 벗어날 때까지 상기 현재 등록 영역에서 시도하지 않는, 단말.
- 제 11 항에 있어서,상기 등록 승인 메시지는, 상기 요청 NSSAI에 포함되어 있는 S-NSSAI 중 상기 거절된 S-NSSAI를 제외한 나머지 S-NSSAI가 상기 AMF에 의해 허용된 경우, 상기 허용된 S-NSSAI가 포함된 허용(allowed) NSSAI를 포함하는, 단말.
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| US16/623,603 US11202330B2 (en) | 2017-06-17 | 2018-06-18 | Method for registering terminal in wireless communication system and apparatus therefor |
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