WO2024049070A1 - 셀룰러 통신 시스템에서 응용 성능을 위한 응용 계층 정보/전송 계층 정보 전달 방법 및 장치 - Google Patents

셀룰러 통신 시스템에서 응용 성능을 위한 응용 계층 정보/전송 계층 정보 전달 방법 및 장치 Download PDF

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WO2024049070A1
WO2024049070A1 PCT/KR2023/012258 KR2023012258W WO2024049070A1 WO 2024049070 A1 WO2024049070 A1 WO 2024049070A1 KR 2023012258 W KR2023012258 W KR 2023012258W WO 2024049070 A1 WO2024049070 A1 WO 2024049070A1
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application
layer information
information
tcp
application layer
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PCT/KR2023/012258
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박중신
이경한
정상수
조성식
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삼성전자주식회사
서울대학교산학협력단
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    • H04L69/30—Definitions, standards or architectural aspects of layered protocol stacks
    • H04L69/32—Architecture of open systems interconnection [OSI] 7-layer type protocol stacks, e.g. the interfaces between the data link level and the physical level
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    • H04L69/326—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions in the transport layer [OSI layer 4]
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    • H04L69/322—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions
    • H04L69/329—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions in the application layer [OSI layer 7]

Definitions

  • the present disclosure relates to a method and device for utilizing and transmitting application layer information or transport layer information to improve application performance in a cellular wireless communication system.
  • 5G mobile communication technology defines a wide frequency band to enable fast transmission speeds and new services, and includes sub-6 GHz ('Sub 6GHz') bands such as 3.5 gigahertz (3.5 GHz) as well as millimeter wave (mm) bands such as 28 GHz and 39 GHz. It is also possible to implement it in the ultra-high frequency band ('Above 6GHz') called Wave.
  • 'Sub 6GHz' sub-6 GHz
  • mm millimeter wave
  • Wave ultra-high frequency band
  • 6G mobile communication technology which is called the system of Beyond 5G
  • Terra is working to achieve a transmission speed that is 50 times faster than 5G mobile communication technology and an ultra-low delay time that is reduced to one-tenth. Implementation in Terahertz bands (e.g., 95 GHz to 3 THz) is being considered.
  • ultra-wideband services enhanced Mobile BroadBand, eMBB
  • ultra-reliable low-latency communications URLLC
  • massive machine-type communications mMTC
  • numerology support multiple subcarrier interval operation, etc.
  • dynamic operation of slot format initial access technology to support multi-beam transmission and broadband
  • definition and operation of BWP Band-Width Part
  • New channel coding methods such as LDPC (Low Density Parity Check) codes for data transmission and Polar Code for highly reliable transmission of control information
  • L2 pre-processing L2 pre-processing
  • dedicated services specialized for specific services. Standardization of network slicing, etc., which provides networks, has been carried out.
  • V2X Vehicle-to-Everything
  • NR-U New Radio Unlicensed
  • UE Power Saving NR terminal low power consumption technology
  • NTN Non-Terrestrial Network
  • IAB provides a node for expanding the network service area by integrating intelligent factories (Industrial Internet of Things, IIoT) to support new services through linkage and convergence with other industries, and wireless backhaul links and access links.
  • Intelligent factories Intelligent Internet of Things, IIoT
  • Mobility Enhancement including Conditional Handover and DAPS (Dual Active Protocol Stack) handover
  • 2-step Random Access (2-step RACH for simplification of random access procedures)
  • Standardization in the field of wireless interface architecture/protocol for technologies such as NR is also in progress
  • 5G baseline for incorporating Network Functions Virtualization (NFV) and Software-Defined Networking (SDN) technology Standardization in the field of system architecture/services for architecture (e.g., Service based Architecture, Service based Interface) and Mobile Edge Computing (MEC), which provides services based on the location of the terminal, is also in progress.
  • NFV Network Functions Virtualization
  • SDN Software-Defined Networking
  • FD-MIMO full dimensional MIMO
  • array antennas to ensure coverage in the terahertz band of 6G mobile communication technology.
  • multi-antenna transmission technology such as Large Scale Antenna, metamaterial-based lens and antenna to improve coverage of terahertz band signals, high-dimensional spatial multiplexing technology using OAM (Orbital Angular Momentum), RIS ( In addition to Reconfigurable Intelligent Surface technology, Full Duplex technology, satellite, and AI (Artificial Intelligence) to improve the frequency efficiency of 6G mobile communication technology and system network are utilized from the design stage and end-to-end.
  • network slicing or network slicing technology has been introduced for radio access network (RAN) and core network (CN) structures.
  • RAN radio access network
  • CN core network
  • This disclosure presents a cellular network (e.g., 5G-adv network/6G network) performance control structure to guarantee application performance and proposes an efficient information exchange method for this purpose. Additionally, this disclosure proposes a performance guarantee system for applications using bearers and network slices in a cellular network.
  • 5G-adv network/6G network e.g., 5G-adv network/6G network
  • a cellular wireless communication system In order to efficiently guarantee application performance, a cellular wireless communication system must be able to satisfy QoS (quality of service) requirements for performance guarantee according to the characteristics of the application used in the UE.
  • QoS quality of service
  • it is difficult to efficiently meet the characteristics and individual QoS requirements of various applications because the layers that manage resources within the wireless network have developed independently of the application layer/transport layer, which is the upper layer.
  • Bearer and network slicing technologies in existing cellular wireless communication systems can keep the bit rate of the wireless network high or the latency low, but the bit rate, delay time, and channel reliability must be set as precisely as individual applications require at the same time.
  • the present disclosure relates to a method of a core network entity receiving information related to an application in a communication system that supports the operation of a network slice-based application, using Transmission Control Protocol (TCP) from an external device through the transport layer.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • a method characterized by including a delay time is provided.
  • the present disclosure provides a method for transmitting information related to an application in a device that supports the operation of a network slice-based application, comprising: generating a TCP PDU by including application layer information related to the application in a TCP header; Transmitting the generated TCP PDU to a core network entity through a transport layer; and receiving control information related to the application from the core network entity, wherein the application layer information includes an ADU identifier corresponding to the application and a required delay time corresponding to the application. to provide.
  • the present disclosure provides a core network entity device for receiving information related to an application in a communication system supporting the operation of a network slice-based application, comprising: a transceiver unit for receiving a TCP PDU from an external device through a transport layer; And parsing the TCP header in the TCP PDU to obtain application layer information related to the application from the TCP header, and controlling the transceiver to transmit control information related to the application to the external device based on the application layer information.
  • a device comprising a control unit, wherein the application layer information includes an ADU identifier corresponding to the application and a required delay time corresponding to the application.
  • the present disclosure provides a device for transmitting information related to an application in a communication system supporting the operation of a network slice-based application, comprising: a control unit that generates a TCP PDU by including application layer information related to the application in a TCP header; and a transceiver that transmits the generated TCP PDU to the core network entity through a transport layer and receives control information related to the application from the core network entity, wherein the application layer information includes an ADU identifier corresponding to the application and Provided is a device characterized in that it includes a required delay time corresponding to the above application.
  • the present disclosure provides a structure and formula for a cellular wireless communication system to ensure application performance.
  • the present disclosure provides a method and device for reflecting the characteristics and QoS requirements of various applications in a cellular wireless communication system and supporting efficient performance guarantee through transfer of application layer information/transport layer information.
  • a scheme for defining delay elements of an application from an end to end (e2e) perspective is provided.
  • a technique for applying a delay element control formula using network variables is provided.
  • a technique for efficiently transmitting application layer information/transport layer information to a cellular system is provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a control structure for ensuring application performance of a cellular system according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a method for transmitting application/transport layer information to a cellular system according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method for a core network entity device to receive application layer information/transport layer information for ensuring application performance according to the present disclosure
  • Figure 4 is a diagram illustrating a method by which an application execution device according to the present disclosure transmits application layer information/transport layer information for ensuring application performance;
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of a core network entity device according to the present disclosure.
  • Figure 6 is a diagram illustrating the structure of an application execution device according to the present disclosure.
  • the present disclosure relates to a method and device for efficiently utilizing and transmitting application/transport layer information to improve efficient application performance in a cellular wireless communication system.
  • this disclosure describes a technology for reflecting the characteristics and QoS requirements of various applications in a cellular wireless communication system and supporting efficient performance guarantee through delivery of application/transport layer information.
  • the present disclosure uses terms and names defined in the 3rd generation partnership project long term evolution (3GPP LTE) and/or 5G standards.
  • 3GPP LTE 3rd generation partnership project long term evolution
  • 5G 5th Generation
  • Equation 1 to Equation 3 illustrate the structure of the end to end (e2e) delay element t e2e for ensuring application performance according to the present disclosure.
  • ADU Application data unit
  • Uplink only application can be broadly classified into three categories: uplink only application, downlink only application, and uplink and downlink application (both uplink/downlink application). You can.
  • Equation 1 illustrates which delay factors an uplink-utilizing application must control to achieve the required performance.
  • t budget is an example of the performance required by an application, and can be defined as the time it takes for an ADU (Application Data Unit) to arrive at the receiver (i.e. delay budget) according to FPS (frame per second).
  • ADU Application Data Unit
  • FPS frame per second
  • t pre-processing which is the time for ADU processing in the UE (User equipment)
  • t up the uplink delay time of the wireless network
  • t post-processing which is the time to process ADUs in , that is, t pre-processing + t up + t post-processing , is t budget.
  • t pre-processing corresponds to processing before uplink transmission and is therefore a delay element due to processing (e.g., encoding) at the UE
  • t post-processing refers to processing after uplink transmission (e.g., decoding). , computing), so it may be a delay factor due to processing at the receiving server.
  • Equation 2 illustrates which delay factors a downlink utilization application should control to achieve the required performance.
  • t pre-processing corresponds to processing before downlink transmission and is therefore a delay factor due to processing (e.g. encoding, computing) at the transmission server
  • t post-processing corresponds to processing after downlink transmission. Therefore, it may be a delay element due to processing (e.g. decoding) in the UE.
  • Equation 3 illustrates which delay factors an application utilizing uplink and downlink should control to achieve the required performance.
  • t pre-processing + t up + t computing + t down including t computing , which is the computing time of the server. + It can be determined that application performance is guaranteed only when the value of t post-processing is less than t budget . Assuming an application in which the uplink is performed first and then the downlink, t pre-processing and t post-processing are delay factors due to processing (e.g., encoding, decoding) in the UE, and t computing is processing in the server. This may be a delay factor due to (e.g. computing, DNN inference).
  • processing e.g., encoding, decoding
  • t computing is processing in the server. This may be a delay factor due to (e.g. computing, DNN inference).
  • t pre-processing and t post-processing may be delay elements due to processing in the server, and t computing may be a delay element due to processing in the UE. there is.
  • t pre-processing may mean the encoding time before the UE transmits the ADU.
  • t up means uplink network latency time
  • the uplink network delay is ADU size/uplink bit rate + uplink propagation delay + RLC (Radio Link Control) It can be defined as queuing delay + scheduling grant delay.
  • RLC Radio Link Control
  • t computing can be defined as the server's ADU processing (eg, DNN inference) time + ADU encoding or decoding time.
  • t computing Server processing time + encoding or decoding time
  • DNN inference time may be the time required for inference from the deep learning input point to the output point.
  • t down means downlink network latency time
  • the downlink network delay can be defined as ADU size/downlink bit rate + downlink propagation delay + RLC queuing delay.
  • Downlink network latency ADU size / throughput + propagation + RLC queuing
  • t post-processing may mean the UE's ADU decoding time.
  • Network entities utilize the information of the network variables defined above to satisfy the QoS requirement of the application, that is, the delay time is less than t budget , thereby ensuring the performance of the application.
  • FIG. 1 illustrates a control procedure for ensuring application performance of a cellular communication system according to the present disclosure.
  • the UE 100 executes an application using a network slice (eg, sliced RAN, sliced CN, etc.), it can communicate with the server 110 (eg, edge server).
  • the edge server may be located in a sliced CN. Examples of the above applications may include uplink utilization applications, downlink utilization applications, and uplink and downlink utilization applications, and in Figure 1, uplink and downlink utilization applications are illustrated.
  • An IC (Intelligent Controller) 120 located in a core network (e.g., sliced CN) receives application layer information or transport layer information from the UE 100 or the server 110 and transmits it to the UE 100 or the server 110. Network variables of the server 110 can be monitored.
  • the IC 120 determines the expected delay (t e2e ) of the application from the network variables, and configures the UE 100 or the server 110 so that the expected delay of the application is less than or equal to the delay budget (t budget ) of the application. ) can send information that controls network variables (i.e. delay factors).
  • the present disclosure detects whether the sum of each delay element does not deviate from the delay budget (t budget ).
  • IC Intelligent Control unit
  • the present disclosure proposes performing the role of the IC by utilizing the core network of a cellular system.
  • the IC may be implemented in entities of a core network, such as a user plane function (UPF) of a 5G core network (5GC).
  • the UPF of the core network expands its functions to make it easy to process application/transport layer information, and acquires RAN information according to the RAN information acquisition interface defined in 3GPP SA5 (system architecture 5) OAM (operations, administration and maintenance). It is also suitable for playing the role of an IC that needs to control e2e performance.
  • the IC of the core network can monitor the delay budget formula of each application and control the delay elements (or corresponding network variables) so that the sum of the delay elements does not exceed t budget .
  • Figure 2 illustrates a method for transmitting application layer information/transport layer information for delay budget monitoring according to the present disclosure.
  • the IC 120 of the core network may receive application layer information or transport layer information in order to monitor and control the performance of the application according to the delay budget formula.
  • the information may be delivered in the form of an information element (IE).
  • IE information element
  • Application layer information includes ADU identifier, ADU size, ADU request delay (i.e., delay budget t budget ), and ADU processing time according to the performance of each equipment (e.g., UE 100, server 110). It may include at least one of processing time, encoding time, or decoding time. For example, if the equipment is the server 110, the application layer information may include processing time. For example, if the equipment is the UE 100, the application layer information may include encoding time or decoding time. there is. The application layer information processing time, encoding time, or decoding time can be used to determine t pre-processing , t computing , and t post-processing of Equations 1 to 3.
  • Information in the transport layer may include required cwnd (required cwnd), which is the required cwnd (congestion window) amount that can handle the data transmission volume of the application.
  • the IC of the core network can use the cwnd to align the transmission rate of each device to match the wireless throughput. Additionally, the IC of the core network may minimize RLC queuing by considering the cwnd.
  • the delay elements t up and t down in Equations 1 to 3 reflect propagation delay, RLC queuing delay, or scheduling grant delay time, and therefore are lower layer information (RLC) rather than application layer information or transport layer information.
  • RLC lower layer information
  • MAC MAC
  • PHY layers PHY layers
  • the ADU identifier and ADU size (size), which are information related to the characteristics of the application, and the ADU required latency (t budget ), which is information related to QoS requirements, can be generalized to an integer type. You can. Generalizing to an integer type means that the information can be expressed as an integer value (e.g., t budget is expressed as an integer value in milliseconds).
  • the sum of the application layer and transport layer information ADU identifier, ADU size, t budget , processing time, encoding time, decoding time, and required cwnd is several tens of bytes. (e.g., no more than 40 bytes).
  • An in-band method or an out-of-band method may be used as a transmission method for transmitting at least one of the application layer and the transmission layer information to the cellular communication system.
  • the in-band method is a method of transmitting the information using an existing user area channel.
  • the out-of-band method creates a separate channel for transmitting application layer information/transport layer information and explicitly transmits the information to the core network through the separate channel.
  • each device e.g., UE, edge server
  • TCP Transmission Control Protocol
  • PDU protocol data unit
  • TCP Transmission Control Protocol
  • the core network IC In transmission through the application layer, TLS encryption is performed on data, so the core network IC must perform TLS decryption to parse the information, and the TLS decryption can be a burden on the core network IC. there is. Accordingly, the information can be transmitted through the TCP header 200 (internal free field 210) of the transport layer rather than through the application layer.
  • the higher layer IEs (information of the application layer and transport layer) can be explicitly transmitted through the transport layer.
  • the information of the application layer and the transport layer may be transmitted through the IP (Internet protocol) layer, but in this case, the restriction of modifying the IP layer protocol may act on intermediate network equipment.
  • the IC 120 of the core network can parse the information from the TCP header 200 and perform QoS control (i.e., delay budget control) to guarantee application performance.
  • QoS control i.e., delay budget control
  • the IC of the core network can determine the expected delay (t e2e ) of the application and control the expected delay to be within the delay budget (t budget ).
  • the IC of the core network provides feedback back to each layer (e.g. lower layers of the transport layer, PDCP (Packet Data Convergence Protocol), RLC (Radio Link Control), MAC (Medium Access Control), PHY layer, etc.) Guaranteed application performance can be achieved through delivery method.
  • the feedback may be information instructing the adjustment of network variables (eg, ADU size, encoding time, decoding time) to ensure that the expected delay (t e2e ) is less than or equal to the delay budget (t budget ).
  • Information liquidity of the application layer may mean the degree to which the UE's application layer information (e.g., ADU size, encoding time, decoding time) changes. For example, in the case of real-time streaming applications, the information liquidity of the application is low.
  • the resolution, FPS, and asynchronous delay values set by the user through the UI (user interface) for the first time when using the application will later be transmitted to the upper layer (i.e. , application layer, and transport layer) because it continuously maintains the information value.
  • the upper layer information of the application for which performance is desired is dynamically changing (e.g., when multiple applications are used alternately or when user-generated transmissions continuously change)
  • the DASH dynamic adaptive streaming over HTTP
  • the IC of the core network can determine (predict) information liquidity through the degree of change in previous upper layer information and grant different transmission periods according to the determined information liquidity. For example, depending on the level of information liquidity, a transmission period of 1 second or more can be set when information fluidity is the lowest (e.g., when the frame encoding rate for FPS is fixed), and when information fluidity is high (e.g. For example, if the frame encoding rate is not fixed), a transmission period of less than 1 second can be set.
  • Figure 3 is a diagram illustrating a method for a core network entity device to receive application layer information/transport layer information for ensuring application performance according to the present disclosure.
  • the core network entity may be a UPF of 5GC, for example.
  • the core network entity may receive a TCP PDU from an external device (e.g., application execution device, UE, server) through the transport layer (300).
  • an external device e.g., application execution device, UE, server
  • the core network entity may parse the TCP header in the TCP PDU and obtain application layer information related to the application from the TCP header (305).
  • the application layer information may include an ADU identifier corresponding to the application and a required latency time corresponding to the application.
  • the information of the application layer may further include at least one of the ADU size corresponding to the application, the encoding time of the external device, the decoding time of the external device, or the processing time of the external device.
  • the TCP header may further include transport layer information related to the application.
  • the transport layer information may include a congestion window (cwnd) value of the external device.
  • the core network entity may transmit control information related to the application to the external device based on the application layer information (310). At this time, the core network entity may further perform an operation to identify whether the expected delay time (t e2e ) of the application is less than or equal to the required delay time (t budget ) based on the application layer information and the transport layer information. It may be possible. The operation of identifying whether the expected delay time (t e2e ) is less than or equal to the required delay time (t budget ) may be performed using Equations 1 to 3 above.
  • the core network entity may further perform the operation of determining a transmission cycle of the application layer information based on the information liquidity of the application layer information and setting the determined transmission cycle to the external device (transmitting setting information). .
  • the information liquidity may be determined as 'high' or 'low' based on the degree of change in the application layer information.
  • the transmission period may be set to a value of 1 second or more, and when the information liquidity is high, the transmission period may be set to a value of less than 1 second.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method by which an application execution device according to the present disclosure transmits application layer information/transport layer information to guarantee application performance.
  • the application execution device may be a UE or an edge server.
  • the application execution device may generate a TCP PDU by including application layer information related to the application in a TCP header (400).
  • the application layer information may include an ADU identifier corresponding to the application and a required latency time corresponding to the application.
  • the information of the application layer may further include at least one of the ADU size corresponding to the application, the encoding time of the application execution device, the decoding time of the application execution device, or the processing time of the application execution device.
  • the TCP header may further include transport layer information related to the application.
  • the transport layer information may include a congestion window (cwnd) value of the application execution device.
  • the application execution device may transmit the generated TCP PDU to the core network entity through the transport layer (405).
  • the application execution device may receive control information related to the application from the core network entity (410).
  • the application execution device may further perform an operation of controlling network variables related to the application based on the control information.
  • the application execution device further performs an operation of receiving setting information about the transmission period of the application layer information from the core network entity and controlling the transmission period of the TCP PDU including the application layer information based on the setting information.
  • the transmission period may be determined based on the information liquidity of the application layer information.
  • the information liquidity may be determined as 'high' or 'low' based on the degree of change in the application layer information. When the information liquidity is low, the transmission period may be set to a value of 1 second or more, and when the information liquidity is high, the transmission period may be set to a value of less than 1 second.
  • Figure 5 is a diagram illustrating the structure of a core network entity device according to the present disclosure.
  • the core network entity device of the present disclosure may include a transceiver 510 and a processor 530.
  • a memory 520 may also be further included.
  • the processor 530 and the transceiver 510 may operate according to the core network entity method described in this disclosure.
  • the components of the core network entity are not limited to the examples described above.
  • a core network entity may include more or fewer components than those described above.
  • the processor 530, the transceiver 510, and the memory 520 may be implemented in the form of a single chip.
  • the core network entity includes network functions such as Access and Mobility Management Function (AMF), Session Management Function (SMF), Policy Control Function (PCF), Network Exposure Function (NEF), and User Data Management (UDM). It may be (NF, Network Function). Additionally, the core network entity may be a base station.
  • AMF Access and Mobility Management Function
  • SMF Session Management Function
  • PCF Policy Control Function
  • NEF Network Exposure Function
  • UDM User Data Management
  • NF Network Exposure Function
  • NF Network Exposure Function
  • UDM User Data Management
  • the transceiving unit 510 is a general term for the receiving unit of the core network entity and the transmitting unit of the core network entity, and can transmit and receive signals to and from a terminal, server, or other network entity. At this time, the transmitted and received signals may include control information and data. To this end, the transceiver 510 may be composed of an RF transmitter that up-converts and amplifies the frequency of the transmitted signal, and an RF receiver that amplifies the received signal with low noise and down-converts the frequency. However, this is only an example of the transceiver 510, and the components of the transceiver 510 are not limited to the RF transmitter and RF receiver. The transceiver 510 may include a wired or wireless transceiver and may include various components for transmitting and receiving signals.
  • the transceiver 510 may receive a signal through a communication channel (eg, a wireless channel), output the signal to the processor 530, and transmit the signal output from the processor 530 through the communication channel.
  • a communication channel eg, a wireless channel
  • the transceiver 510 may receive a communication signal and output it to the processor 530, and transmit the signal output from the processor 530 to a terminal or another network entity through a wired or wireless network.
  • the memory 520 may store programs and data necessary for the operation of the core network entity. Additionally, the memory 520 may store control information or data included in signals obtained from the core network entity.
  • the memory 520 may be composed of a storage medium such as ROM, RAM, hard disk, CD-ROM, and DVD, or a combination of storage media.
  • the processor 530 may control a series of processes so that the core network entity can operate according to the above-described embodiment of the present disclosure.
  • Processor 530 may include at least one processor. Methods according to embodiments described in the claims or specification of the present disclosure may be implemented in the form of hardware, software, or a combination of hardware and software.
  • Figure 6 is a diagram illustrating the structure of an application execution device according to the present disclosure.
  • the application execution device may be a UE or an edge server. As shown in FIG. 6, the application execution device of the present disclosure may include a transceiver 610 and a processor 630. The application execution device may further include a memory 620. The processor 630 and the transceiver 610 may operate according to the UE method described in this disclosure. However, the components of the application execution device are not limited to the examples described above. For example, the terminal may include more or fewer components than the aforementioned components. In addition, the processor 630, the transceiver 610, and the memory 620 may be implemented in the form of a single chip.
  • the transmitting and receiving unit 610 is a general term for the receiving unit of the application execution device and the transmitting unit of the application execution device, and can transmit and receive signals to and from the core network entity or server. Signals transmitted and received from the core network entity may include control information and data.
  • the transceiver 610 may be composed of an RF transmitter that up-converts and amplifies the frequency of the transmitted signal, and an RF receiver that amplifies the received signal with low noise and down-converts the frequency.
  • this is only an example of the transceiver 610, and the components of the transceiver 610 are not limited to the RF transmitter and RF receiver.
  • the transceiver 610 may include a wired or wireless transceiver and may include various components for transmitting and receiving signals.
  • the transceiver 610 may receive a signal through a wireless channel and output it to the processor 630, and transmit the signal output from the processor 630 through a wireless channel.
  • the transceiver 610 may receive a communication signal and output it to the processor 630, and transmit the signal output from the processor 630 to the core network entity through a wired or wireless network.
  • the memory 620 may store programs and data necessary for the operation of the application execution device. Additionally, the memory 620 may store control information or data included in signals obtained from the application execution device.
  • the memory 620 may be composed of a storage medium such as ROM, RAM, hard disk, CD-ROM, and DVD, or a combination of storage media.
  • the processor 630 may control a series of processes so that the application execution device can operate according to the above-described embodiment of the present disclosure.
  • Processor 630 may include at least one processor.
  • the processor 630 may include a communication processor (CP) that performs control for communication and an application processor (AP) that controls upper layers such as application programs.
  • CP communication processor
  • AP application processor
  • a computer-readable storage medium that stores one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored in a computer-readable storage medium are configured to be executable by one or more processors in an electronic device.
  • One or more programs include instructions that cause the electronic device to execute methods according to embodiments described in the claims or specification of the present disclosure.
  • These programs may include random access memory, non-volatile memory, including flash memory, read only memory (ROM), and electrically erasable programmable ROM. (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs), or other types of disk storage. It can be stored in an optical storage device or magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory consisting of a combination of some or all of these. Additionally, multiple configuration memories may be included.
  • non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), and electrically erasable programmable ROM. (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs), or other types of disk storage. It can be stored in an optical storage device or magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory consisting of a combination of some or all of these. Additionally, multiple configuration memories may
  • the program may be distributed through a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored on an attachable storage device that is accessible. This storage device can be connected to a device performing an embodiment of the present disclosure through an external port. Additionally, a separate storage device on a communications network may be connected to the device performing embodiments of the present disclosure.
  • a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored on an attachable storage device that is accessible. This storage device can be connected to a device performing an embodiment of the present disclosure through an external port. Additionally, a separate storage device on a communications network may be connected to the device performing embodiments of the present disclosure.

Abstract

본 개시는 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 6G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시는 네트워크 슬라이스 기반 응용(application)의 동작을 지원하는 통신 시스템에서 상기 응용에 관련된 정보를 수신하는 코어 네트워크 엔터티의 방법에 있어서, 외부 장치로부터 전송 계층(transport layer)을 통해 TCP(Transmission Control Protocol) PDU(protocol data unit)을 수신하는 동작; 상기 TCP PDU 내의 TCP 헤더를 파싱하여 상기 TCP 헤더로부터 상기 응용에 관련된 응용 계층(application layer) 정보를 획득하는 동작; 및 상기 응용 계층 정보에 기반하여 상기 응용에 관련된 제어 정보를 상기 외부 장치에게 전송하는 동작을 포함하되, 상기 응용 계층 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU(application data unit) 식별자 및 상기 응용에 해당하는 요구 지연 시간을 포함함을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

Description

셀룰러 통신 시스템에서 응용 성능을 위한 응용 계층 정보/전송 계층 정보 전달 방법 및 장치
본 개시는 셀룰러 무선 통신 시스템에서 응용 성능 향상을 위해 응용 계층 정보 또는 전송 계층 정보를 활용하고 전달하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
5G 이동통신 기술은 빠른 전송 속도와 새로운 서비스가 가능하도록 넓은 주파수 대역을 정의하고 있으며, 3.5 기가헤르츠(3.5GHz) 등 6GHz 이하 주파수('Sub 6GHz') 대역은 물론 28GHz와 39GHz 등 밀리미터파(㎜Wave)로 불리는 초고주파 대역('Above 6GHz')에서도 구현이 가능하다. 또한, 5G 통신 이후(Beyond 5G)의 시스템이라 불리어지는 6G 이동통신 기술의 경우, 5G 이동통신 기술 대비 50배 빨라진 전송 속도와 10분의 1로 줄어든 초저(Ultra Low) 지연시간을 달성하기 위해 테라헤르츠(Terahertz) 대역(예를 들어, 95GHz에서 3 테라헤르츠(3THz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다.
5G 이동통신 기술의 초기에는, 초광대역 서비스(enhanced Mobile BroadBand, eMBB), 고신뢰/초저지연 통신(Ultra-Reliable Low-Latency Communications, URLLC), 대규모 기계식 통신 (massive Machine-Type Communications, mMTC)에 대한 서비스 지원과 성능 요구사항 만족을 목표로, 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 빔포밍(Beamforming) 및 거대 배열 다중 입출력(Massive MIMO), 초고주파수 자원의 효율적 활용을 위한 다양한 뉴머롤로지 지원(복수 개의 서브캐리어 간격 운용 등)와 슬롯 포맷에 대한 동적 운영, 다중 빔 전송 및 광대역을 지원하기 위한 초기 접속 기술, BWP(Band-Width Part)의 정의 및 운영, 대용량 데이터 전송을 위한 LDPC(Low Density Parity Check) 부호와 제어 정보의 신뢰성 높은 전송을 위한 폴라 코드(Polar Code)와 같은 새로운 채널 코딩 방법, L2 선-처리(L2 pre-processing), 특정 서비스에 특화된 전용 네트워크를 제공하는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 등에 대한 표준화가 진행되었다.
현재, 5G 이동통신 기술이 지원하고자 했던 서비스들을 고려하여 초기의 5G 이동통신 기술 개선(improvement) 및 성능 향상(enhancement)을 위한 논의가 진행 중에 있으며, 차량이 전송하는 자신의 위치 및 상태 정보에 기반하여 자율주행 차량의 주행 판단을 돕고 사용자의 편의를 증대하기 위한 V2X(Vehicle-to-Everything), 비면허 대역에서 각종 규제 상 요구사항들에 부합하는 시스템 동작을 목적으로 하는 NR-U(New Radio Unlicensed), NR 단말 저전력 소모 기술(UE Power Saving), 지상 네트워크와의 통신이 불가능한 지역에서 커버리지 확보를 위한 단말-위성 직접 통신인 비 지상 네트워크(Non-Terrestrial Network, NTN), 위치 측위(Positioning) 등의 기술에 대한 물리계층 표준화가 진행 중이다.
뿐만 아니라, 타 산업과의 연계 및 융합을 통한 새로운 서비스 지원을 위한 지능형 공장 (Industrial Internet of Things, IIoT), 무선 백홀 링크와 액세스 링크를 통합 지원하여 네트워크 서비스 지역 확장을 위한 노드를 제공하는 IAB(Integrated Access and Backhaul), 조건부 핸드오버(Conditional Handover) 및 DAPS(Dual Active Protocol Stack) 핸드오버를 포함하는 이동성 향상 기술(Mobility Enhancement), 랜덤액세스 절차를 간소화하는 2 단계 랜덤액세스(2-step RACH for NR) 등의 기술에 대한 무선 인터페이스 아키텍쳐/프로토콜 분야의 표준화 역시 진행 중에 있으며, 네트워크 기능 가상화(Network Functions Virtualization, NFV) 및 소프트웨어 정의 네트워킹(Software-Defined Networking, SDN) 기술의 접목을 위한 5G　베이스라인 아키텍쳐(예를 들어, Service based Architecture, Service based Interface), 단말의 위치에 기반하여 서비스를 제공받는 모바일 엣지 컴퓨팅(Mobile Edge Computing, MEC) 등에 대한 시스템 아키텍쳐/서비스 분야의 표준화도 진행 중이다.
이와 같은 5G 이동통신 시스템이 상용화되면, 폭발적인 증가 추세에 있는 커넥티드 기기들이 통신 네트워크에 연결될 것이며, 이에 따라 5G 이동통신 시스템의 기능 및 성능 강화와 커넥티드 기기들의 통합 운용이 필요할 것으로 예상된다. 이를 위해, 증강현실(Augmented Reality, AR), 가상현실(Virtual Reality, VR), 혼합 현실(Mixed Reality, MR) 등을 효율적으로 지원하기 위한 확장 현실(eXtended Reality, XR), 인공지능(Artificial Intelligence, AI) 및 머신러닝(Machine Learning, ML)을 활용한 5G 성능 개선 및 복잡도 감소, AI 서비스 지원, 메타버스 서비스 지원, 드론 통신 등에 대한 새로운 연구가 진행될 예정이다.
또한, 이러한 5G 이동통신 시스템의 발전은 6G 이동통신 기술의 테라헤르츠 대역에서의 커버리지 보장을 위한 신규 파형(Waveform), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(Array Antenna), 대규모 안테나(Large Scale Antenna)와 같은 다중 안테나 전송 기술, 테라헤르츠 대역 신호의 커버리지를 개선하기 위해 메타물질(Metamaterial) 기반 렌즈 및 안테나, OAM(Orbital Angular Momentum)을 이용한 고차원 공간 다중화 기술, RIS(Reconfigurable Intelligent Surface) 기술 뿐만 아니라, 6G 이동통신 기술의 주파수 효율 향상 및 시스템 네트워크 개선을 위한 전이중화(Full Duplex) 기술, 위성(Satellite), AI(Artificial Intelligence)를 설계 단계에서부터 활용하고 종단간(End-to-End) AI 지원 기능을 내재화하여 시스템 최적화를 실현하는 AI 기반 통신 기술, 단말 연산 능력의 한계를 넘어서는 복잡도의 서비스를 초고성능 통신과 컴퓨팅 자원을 활용하여 실현하는 차세대 분산 컴퓨팅 기술 등의 개발에 기반이 될 수 있을 것이다.
5G 통신 시스템의 발전에 따라, 무선 엑세스 네트워크 (radio access network; RAN) 및 코어 네트워크 (core network; CN) 구조에 대한 네트워크 슬라이스 (또는 네트워크 슬라이싱) 기술이 도입되었다.
셀룰러 무선 통신 시스템이 다양한 차세대 응용(application: 애플리케이션)들의 성능을 효율적으로 보장하는 데에는 한계가 있으며 사용자 체감 성능 향상을 위해 각 네트워크 계층(layer)의 정보들이 교차적으로 활용되어야 한다는 논의는 꾸준히 제기되어 왔다. 본 개시는 응용의 성능 보장을 위한 셀룰러 네트워크 (예, 5G-adv 네트워크 /6G 네트워크) 성능 제어 구조를 제시하고 이를 위한 효율적인 정보 교환 방법을 제안한다. 또한 본 개시는 셀룰러 네트워크에서 베어러와 네트워크 슬라이스를 이용한 응용의 성능 보장 시스템을 제안한다.
확장현실(XR), 모바일 홀로그램, 디지털 트윈 등으로 대표되는 차세대 고부가가치 응용(Application)들을 효율적으로 지원하기 위해서는 Release 17까지의 폐쇄적인 셀룰러 표준 구조에서 벗어나 사용자 경험에 기반한 혁신적인 디자인이 필요하다는 전세계적인 합의가 있다.
응용 성능(application performance)을 효율적으로 보장하기 위해서는 셀룰러 무선 통신 시스템이 UE에서 사용되는 응용의 특성에 따라 성능 보장을 위한 QoS (quality of service) 요구사항을 만족시킬 수 있어야 한다. 하지만 기존의 셀룰러 무선 통신 시스템은 무선 네트워크 내에서 자원을 관리하는 계층들이 보다 상위의 계층인 응용 계층/전송 계층들과 독립적으로 발전해왔기 때문에 다양한 응용들의 특성과 개별적인 QoS 요구사항을 효율적으로 충족시키기 어렵다. 기존 셀룰러 무선 통신 시스템의 베어러와 네트워크 슬라이싱 기술은 무선 네트워크의 비트레이트를 높게 유지시키거나 지연 시간을 낮게 유지할 수는 있지만, 비트레이트와 지연시간, 채널 신뢰도를 동시에 개별 응용이 요구하는 만큼 정교하게 설정할 수 없어 응용 성능 보장에 한계점을 가진다. 이에 차세대 응용들의 다양한 QoS 요구사항과 특성을 반영하고 이를 자원 효율적으로 보장하거나 제어할 수 있는 셀룰러 무선 통신 시스템 프로토콜이 필요하다.
본 개시는 네트워크 슬라이스 기반 응용(application)의 동작을 지원하는 통신 시스템에서 상기 응용에 관련된 정보를 수신하는 코어 네트워크 엔터티의 방법에 있어서, 외부 장치로부터 전송 계층(transport layer)을 통해 TCP(Transmission Control Protocol) PDU(protocol data unit)을 수신하는 동작; 상기 TCP PDU 내의 TCP 헤더를 파싱하여 상기 TCP 헤더로부터 상기 응용에 관련된 응용 계층(application layer) 정보를 획득하는 동작; 및 상기 응용 계층 정보에 기반하여 상기 응용에 관련된 제어 정보를 상기 외부 장치에게 전송하는 동작을 포함하되, 상기 응용 계층 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU(application data unit) 식별자 및 상기 응용에 해당하는 요구 지연 시간을 포함함을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 개시는 네트워크 슬라이스 기반 응용의 동작을 지원하는 장치에서 상기 응용에 관련된 정보를 전송하는 방법에 있어서, 상기 응용에 관련된 응용 계층 정보를 TCP 헤더에 포함시켜서 TCP PDU를 생성하는 동작; 전송 계층을 통해 코어 네트워크 엔터티에게 상기 생성된 TCP PDU를 전송하는 동작; 및 상기 응용에 관련된 제어 정보를 상기 코어 네트워크 엔터티로부터 수신하는 동작을 포함하되, 상기 응용 계층 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU 식별자 및 상기 응용에 해당하는 요구 지연 시간을 포함함을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 개시는 네트워크 슬라이스 기반 응용의 동작을 지원하는 통신 시스템에서 상기 응용에 관련된 정보를 수신하는 코어 네트워크 엔터티 장치에 있어서, 외부 장치로부터 전송 계층을 통해 TCP PDU을 수신하는 송수신부; 및 상기 TCP PDU 내의 TCP 헤더를 파싱하여 상기 TCP 헤더로부터 상기 응용에 관련된 응용 계층 정보를 획득하고, 상기 응용 계층 정보에 기반하여 상기 응용에 관련된 제어 정보를 상기 외부 장치에게 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 응용 계층 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU 식별자 및 상기 응용에 해당하는 요구 지연 시간을 포함함을 특징으로 하는 장치를 제공한다.
본 개시는 네트워크 슬라이스 기반 응용의 동작을 지원하는 통신 시스템에서 상기 응용에 관련된 정보를 전송하는 장치에 있어서, 상기 응용에 관련된 응용 계층 정보를 TCP 헤더에 포함시켜서 TCP PDU를 생성하는 제어부; 및 전송 계층을 통해 코어 네트워크 엔터티에게 상기 생성된 TCP PDU를 전송하고, 상기 응용에 관련된 제어 정보를 상기 코어 네트워크 엔터티로부터 수신하는 송수신부를 포함하되, 상기 응용 계층 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU 식별자 및 상기 응용에 해당하는 요구 지연 시간을 포함함을 특징으로 하는 장치를 제공한다.
본 개시는 셀룰러 무선 통신 시스템이 응용 성능을 보장할 수 있는 구조 및 수식을 제공한다.
본 개시는 셀룰러 무선 통신 시스템에서 다양한 응용들의 특성과 QoS 요구를 반영하고 응용 계층 정보/전송 계층 정보의 전달을 통해 효율적인 성능 보장을 지원하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시의 실시예에 따라, 응용의 지연 요소를 e2e(end to end) 관점에서 정의하는 기법(scheme)을 제공한다.
본 개시의 실시예에 따라, 네트워크 변수를 이용한 지연 요소 제어 수식을 적용하는 기법을 제공한다.
본 개시의 실시예에 따라, 응용의 다양한 QoS 요구를 일반화하는 기법을 제공한다.
본 개시의 실시예에 따라, 응용 계층 정보/전송 계층 정보를 효율적으로 셀룰러 시스템에 전달하는 기법을 제공한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 셀룰러 시스템의 응용 성능 보장 제어 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 개시의 일 실시예에 응용/전송 계층 정보를 셀룰러 시스템으로 전달하는 방법을 도시한 도면,
도 3은 본 개시에 따른 코어 네트워크 엔터티 장치가 응용 성능 보장을 위한 응용 계층 정보/전송 계층 정보를 수신하는 방법을 예시하는 도면,
도 4는 본 개시에 따른 응용 실행 장치가 응용 성능 보장을 위한 응용 계층 정보/전송 계층 정보를 전송하는 방법을 예시하는 도면,
도 5는 본 개시에 따른 코어 네트워크 엔터티 장치의 구조를 예시하는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 응용 실행 장치의 구조를 예시하는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 개시를 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시의 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 본 개시는 셀룰러 무선 통신 시스템에서 효율적인 응용 성능 향상을 위해 응용/전송 계층 정보를 효율적으로 활용하고 전달하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 셀룰러 무선 통신 시스템에서 다양한 응용들의 특성과 QoS 요구를 반영하고 응용/전송 계층 정보의 전달을 통해 효율적인 성능 보장을 지원하기 위한 기술을 설명한다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 개시는 3GPP LTE(3rd generation partnership project long term evolution) 및/또는 5G 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 개시가 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
수학식 1 내지 수학식 3은 본 개시에 따른 응용 성능 보장을 위한 e2e(end to end) 지연 요소 te2e 의 구조를 예시한다.
실질적인 UE의 응용 성능을 보장하기 위해서는 비트나 패킷 단위의 데이터가 아니라 UE가 이용중인 응용의 인지 가능 데이터(ADU: Application data unit)를 UE가 원하는 시간(tbudget) 내에 전달해 줄 수 있어야 한다.
셀룰러 시스템을 이용하는 응용의 경우를 크게 세 가지, 업링크 활용 응용(uplink only application), 다운링크 활용 응용(downlink only application), 및 업링크 및 다운링크 활용 응용(Both uplink/downlink application)으로 분류할 수 있다.
Figure PCTKR2023012258-appb-img-000001
수학식 1은 업링크 활용 응용이 요구 성능을 달성하기 위해 어떤 지연 요소를 제어해야 하는지 예시한다.
tbudget 은 응용이 요구하는 성능의 일 예이며, FPS(frame per second)에 따라 ADU(Application Data Unit) 가 수신자에게 도착하기까지 소요되는 시간(즉, 지연 예산)으로 정의될 수 있다. 업링크 활용 응용(예, 사용자의 SNS(social network service) 응용에서 포스팅)에서는 UE(User equipment)에서 ADU 를 처리하는 시간인 tpre-processing, 무선 네트워크의 업링크 지연시간인 tup, 수신 서버에서 ADU 를 처리하는 시간인 tpost-processing의 합, 즉 tpre-processing + tup + tpost-processing 값이 tbudget 이하일 때 응용의 성능이 보장된다고 결정될 수 있다. 업링크 활용 응용에서, tpre-processing 은 업링크 전송 이전의 처리에 해당하므로 UE에서의 처리(예, 인코딩)로 인한 지연 요소이고, tpost-processing은 업링크 전송 이후의 처리(예, 디코딩, 컴퓨팅)에 해당하므로 수신 서버에서의 처리로 인한 지연 요소일 수 있다.
Figure PCTKR2023012258-appb-img-000002
수학식 2는 다운링크 활용 응용이 요구 성능을 달성하기 위해 어떤 지연 요소를 제어해야 하는지 예시한다.
다운링크 활용 응용(예, 동영상 응용에서 스트리밍 다운로드)에서는 서버의 tpre-processing 지연과 다운링크 지연 tdown과 tpost-processing 지연의 합이 tbudget 이하여야 응용 성능이 보장된다고 결정할 수 있다. 다운링크 활용 응용에서, tpre-processing 은 다운링크 전송 이전의 처리에 해당하므로 전송 서버에서의 처리(예, 인코딩, 컴퓨팅)로 인한 지연 요소이고, tpost-processing은 다운링크 전송 이후의 처리에 해당하므로 UE에서의 처리(예, 디코딩)로 인한 지연 요소일 수 있다.
Figure PCTKR2023012258-appb-img-000003
수학식 3은 업링크 및 다운링크 활용 응용이 요구 성능을 달성하기 위해 어떤 지연 요소를 제어해야 하는지 예시한다.
업링크 및 다운링크 활용 응용에서는(예, 클라우드 게이밍 응용, DNN(deep neural network) 오프로딩(offloading)) 서버의 컴퓨팅 시간인 tcomputing 을 포함하여 tpre-processing + tup + tcomputing + tdown + tpost-processing 의 값이 tbudget 이하여야 응용 성능이 보장된다고 결정할 수 있다. 업링크가 먼저 수행되고 이어서 다운링크가 수행되는 응용을 가정하면, 상기 tpre-processing 및 tpost-processing 는 UE에서의 처리(예, 인코딩, 디코딩)로 인한 지연 요소이고 tcomputing 은 서버의 처리(예, 컴퓨팅, DNN 추론)로 인한 지연 요소일 수 있다. 한편, 다운링크가 먼저 수행되고 이어서 업링크가 수행되는 응용을 가정하면 상기 tpre-processing 및 tpost-processing 는 서버에서의 처리로 인한 지연 요소이고 tcomputing 은 UE의 처리로 인한 지연 요소일 수 있다.
업링크가 먼저 수행된 후 다운링크가 수행되는 응용을 예로 참고하여, 상기 수학식 3에서 지연 요소들에 대응하는 네트워크 변수를 설명한다.
상기 수학식 3에서 tpre-processing 은 UE 가 ADU 를 전송하기 전 인코딩하는 시간을 의미할 수 있다.
상기 수학식 3에서 tup 은 업링크 네트워크 지연(uplink network latency) 시간을 의미하며, 상기 업링크 네트워크 지연은 ADU 사이즈/업링크비트레이트 + 업링크 전파(propagation) 지연 + RLC(Radio Link Control) 큐잉(queueing) 지연 + 스케쥴링 그랜트(grant) 지연으로 정의될 수 있다. (Uplink network latency = ADU size / throughput + propagation + RLC queueing + grant)
상기 수학식 3에서 tcomputing 은 서버의 ADU 처리(e.g., DNN 추론(inference)) 시간 + ADU 인코딩 또는 디코딩 시간으로 정의될 수 있다. (tcomputing = Server processing time + encoding or decoding time) DNN 추론 시간은 딥러닝 인풋 시점으로부터 아웃풋 시점까지의 추론에 소요되는 시간일 수 있다.
상기 수학식 3에서 tdown 은 다운링크 네트워크 지연(Downlink network latency) 시간을 의미하며 상기 다운링크 네트워크 지연은 ADU 사이즈/다운링크비트레이트 + 다운링크 전파 지연 + RLC 큐잉 지연으로 정의될 수 있다. (Downlink network latency = ADU size / throughput + propagation + RLC queueing)
상기 수학식 3에서 tpost-processing 은 UE 의 ADU 디코딩 시간을 의미할 수 있다.
본 개시에 따른 네트워크 엔터티들은 상기 정의된 네트워크 변수의 정보들을 활용하여 응용의 QoS 요구 즉, 지연 시간이 tbudget 이하일 것을 만족시킴으로써 응용의 성능 보장이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시에 따른 셀룰러 통신 시스템의 응용 성능 보장 제어 절차를 예시한다.
UE(100)가 네트워크 슬라이스(예, 슬라이스드(sliced) RAN, 슬라이스드 CN 등)를 이용하여 응용을 실행할 때 서버(110) (예, Edge server)와 통신할 수 있다. 상기 에지 서버는 슬라이스드(sliced) CN에 위치할 수 있다. 상기 응용의 예로는 업링크 활용 응용, 다운링크 활용 응용, 업링크 및 다운링크 활용 응용이 있을 수 있으며, 도 1에서는 업링크 및 다운링크 활용 응용이 예시되고 있다. 코어 네트워크(예, 슬라이스드 CN)에 위치하는 IC (Intelligent Controller) (120)은 상기 UE(100) 또는 상기 서버(110)으로부터 응용 계층 정보 또는 전송 계층 정보를 수신하여 상기 UE(100) 또는 상기 서버(110)의 네트워크 변수를 모니터할 수 있다. 상기 IC(120)는 상기 네트워크 변수로부터 응용의 예상 지연(te2e)을 결정하고, 상기 응용의 예상 지연이 상기 응용의 지연 예산(tbudget) 이하가 되도록 상기 UE(100) 또는 상기 서버(110)의 네트워크 변수(즉, 지연 요소)를 제어하는 정보를 보낼 수 있다.
네트워크 변수들과 지연 요소를 제어하여 상기 UE(100) 또는 상기 서버(110)가 tbudget 내에 ADU 송수신을 완료하기 위해서, 본 개시는 각 지연 요소의 합이 지연 예산(tbudget)을 벗어나지 않는지 감지하고 제어할 수 있는, 성능 보장을 위한 지능적 제어 유닛 즉, IC(Intelligent Controller)(120)를 제안한다.
본 개시는 셀룰러 시스템의 코어 네트워크를 활용하여 상기 IC의 역할의 수행을 제안한다. 예로써, 상기 IC는 코어 네트워크의 엔터티들, 일 예로써 5GC(5G core network)의 UPF(user plane function)에서 구현될 수 있다. 코어 네트워크의 UPF는 기능을 확장하여 응용/전송 계층의 정보를 가공하기 용이하며, 3GPP SA5 (system architecture 5) OAM(operations, administration and maintenance) 에 정의된 RAN 정보 획득 인터페이스에 따라 RAN 정보를 획득하기에도 용이하므로 e2e 성능을 제어해야 하는 IC 의 역할을 하기에 적절하다. 코어 네트워크의 IC 는 각 응용들의 지연 예산 수식을 모니터링하고 지연 요소들의 합이 tbudget 을 초과하지 않도록 지연 요소(또는 상응하는 네트워크 변수)를 제어할 수 있다.
도 2는 본 개시에 따른 지연 예산 모니터링을 위한 응용 계층 정보/전송 계층 정보 전달 방법을 예시한다.
코어 네트워크의 IC(120) 는 지연 예산 수식에 따라 응용의 성능을 모니터링하고 제어하기 위해서 응용 계층의 정보 또는 전송 계층의 정보를 전달받을 수 있다. 상기 정보는 정보 요소(information element; IE)의 형식으로 전달될 수 있다.
응용 계층 정보는 ADU 식별자(identifier), ADU 사이즈(size), ADU 요구 지연(즉, 지연 예산 tbudget), 각 장비(예, UE(100), 서버(110))의 성능에 따른 ADU 처리 시간인 processing time, encoding time, 또는 decoding time 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 장비가 서버(110)이라면 상기 응용 계층 정보에는 processing time이 포함될 수 있다, 예를 들어, 상기 장비가 상기 UE(100)이라면 상기 응용 계층 정보에는 encoding time 또는 decoding time이 포함될 수 있다. 상기 응용 계층 정보 processing time, encoding time, 또는 decoding time은 상기 수학식 1 내지 수학식 3의 tpre-processing, tcomputing, tpost-processing 을 결정하는데 사용될 수 있다.
전송 계층의 정보는 응용의 데이터 전송량을 소화할 수 있는 필요 cwnd(congestion window) 양인 요구 cwnd(required cwnd) 를 포함할 수 있다. 코어 네트워크의 IC 는 각 장비의 전송 레이트를 무선 처리량(throughput)에 부합하도록 정렬(align)하기 위해 상기 cwnd를 이용할 수 있다. 또한 상기 코어 네트워크의 IC 는 상기 cwnd을 고려함으로써 RLC 대기(queueing)를 최소화할 수도 있을 것이다.
참고로, 수학식 1 내지 수학식 3의 지연 요소 tup, tdown 은 전파 지연, RLC 큐잉 지연, 또는 스케줄링 그랜트 지연 시간 등을 반영하므로, 응용 계층 정보 또는 전송 계층 정보가 아니라 하위 계층 정보(RLC, MAC, PHY 계층)를 함께 고려하여 결정될 수 있다.
상기 정보 전달에 의한 부하를 최소화하기 위해, 응용의 특성 관련 정보인 ADU 식별자(identifier) 및 ADU 사이즈(size) 와, QoS 요구 관련 정보 ADU 요구 지연(required latency) (tbudget)는 정수형으로 일반화될 수 있다. 정수형으로 일반화 된다는 것은 상기 정보가 정수 값으로 표현될 수 있다는 것을 의미한다(예, tbudget 은 밀리세컨드 단위의 정수 값으로 표현). 상기 응용 계층과 전송 계층의 정보들 ADU identifier, ADU size, tbudget, 처리 시간(processing time), 인코딩 시간(encoding time), 디코딩 시간(decoding time), 요구 cwnd(required cwnd) 의 합은 수십 바이트를 넘지 않도록 생성될 수 있다(예를 들어, 40 바이트 이하).
상기 응용 계층과 전송 계층의 정보들 중 적어도 하나를 셀룰러 통신 시스템으로 전달하기 위한 전송 방식으로써 인밴드(In-band) 방식 또는 아웃오브밴드(Out-of-band) 방식이 이용될 수 있다. In-band 방식은 기존의 사용자 영역 채널을 활용하여 상기 정보를 전송하는 방식이다. Out-of-band 방식은 응용 계층 정보/전송 계층 정보 전달을 위한 별도의 채널을 생성하고 상기 별도의 채널을 통해 명시적으로(explicit) 코어 네트워크에 상기 정보를 전달하는 방식이다.
TLS(transport layer security) 암호화를 피하기 위해, 각 장비(예, UE, 에지(Edge) 서버) 는 TCP(Transmission Control Protocol) PDU(protocol data unit)의 헤더(200) 내의 사용이 자유로운 필드(210)에 상기 응용 계층과 전송 계층의 정보들 중 필요한 정보를 포함시켜 코어 네트워크로 전달할 수 있다. 응용 계층을 통한 전송에서는 데이터에 대한 TLS 암호화가 수행되므로 코어 네트어크의 IC가 상기 정보를 파싱하기 위해서 TLS 복호화(decryption)를 수행해야 하는데, 상기 TLS 복호화는 코어 네트어크의 IC 에게 부담으로 작용할 수 있다. 따라서, 상기 정보들을 응용 계층을 통해 전송하지 않고 전송 계층의 상기 TCP 헤더(200)(내부의 자유 필드(210))를 통해 전송할 수 있다. 즉, 상기 상위 계층 IE들(응용 계층과 전송 계층의 정보들)은 전송 계층을 통해 명시적으로 전송될 수 있다. 상기 응용 계층과 전송 계층의 정보들을 IP(Internet protocol) 계층을 통해 전송할 수도 있을 것이나, 이 경우에는 IP 계층의 프로토콜을 수정해야 하는 제약이 중간 네트워크 장비들에게 작용할 수 있다.
코어 네트워크의 IC (120)는 상기 TCP 헤더(200)에서 상기 정보를 파싱하여 응용의 성능 보장을 위한 QoS 제어(즉, 지연 예산 제어)를 할 수 있다. 상기 전달되는 정보와 본 개시의 수식들을 통해 코어 네트워크의 IC 는 응용의 예상 지연(te2e)을 파악하고 상기 예상 지연을 지연 예산 (tbudget)이내에 있도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 코어 네트워크의 IC 는 각 계층(전송 계층의 하위 계층 예, PDCP (Packet Data Convergence Protocol), RLC (Radio Link Control), MAC (Medium Access Control), PHY 계층 등)에 다시 피드백을 전달하는 방법으로 응용 성능 보장을 달성할 수 있다. 상기 피드백은, 예상 지연(te2e)이 지연 예산(tbudget)의 이하가 되게 하기 위한 네트워크 변수들(e.g., ADU size, encoding time, decoding time)의 조정을 지시하는 정보일 수 있다.
응용 계층의 정보/전송 계층의 정보들을 코어 네트워크로 전달하는 것은 전송 주체 및 네트워크에 부하로 작용하기 때문에, 코어 네트워크의 IC 는 섬세한 전송 주기 설정을 함으로써 상기 정보들의 전송 빈도를 최소화할 수 있다. 이를 위해 응용 계층의 '정보 유동성' 개념이 사용될 수 있다. 응용 계층의 정보 유동성이란 UE의 응용 계층 정보 (예, ADU size, encoding time, decoding time)가 변화하는 정도를 의미할 수 있다. 예를 들어 실시간 스트리밍 응용의 경우, 응용의 정보 유동성이 낮다. 실시간 스트리밍 응용의 경우에 사용자가 원하는 수준의 해상도, FPS, 비동기 지연을 보장해주어야 한다면, 응용 사용 시 처음 사용자가 UI(user interface) 를 통해 설정한 해상도, FPS, 비동기 지연 값이 추후 상위 계층(즉, 응용 계층, 전송 계층) 정보 값을 지속적으로 유지시키기 때문이다. 하지만 성능보장을 원하는 응용의 상위 계층 정보(upper layer info)가 유동적으로 변화하는 상황(예, 여러 응용이 번갈아 사용되는 경우, 사용자 발생 전송이 지속적 변화하는 경우, DASH(dynamic adaptive streaming over HTTP) 시스템 등)도 있을 수 있다. 본 개시에 따른 코어 네트워크의 IC 는 이전 상위 계층 정보의 변화 정도를 통해 정보 유동성을 판단(예측)하고 상기 판단된 정보 유동성에 따라 다른 전송 주기를 부여할 수 있다. 예를 들어, 정보 유동성의 레벨에 따라서, 정보 유동성이 가장 낮을 경우(예를 들어 FPS에 대한 프레임 인코딩레이트가 고정되는 경우) 1초 이상의 전송 주기가 설정될 수 있고, 정보 유동성이 높을 경우(예를 들어, 프레임 인코딩레이트가 고정되지 않는 경우) 1초 미만의 전송 주기가 설정될 수 있다.
도 3은 본 개시에 따른 코어 네트워크 엔터티 장치가 응용 성능 보장을 위한 응용 계층 정보/전송 계층 정보를 수신하는 방법을 예시하는 도면이다.
상기 코어 네트워크 엔터티는 예로써 5GC의 UPF일 수 있다. 상기 코어 네트워크 엔터티는 외부 장치(예, 응용 실행 장치, UE, 서버)로부터 전송 계층을 통해 TCP PDU를 수신할 수 있다(300).
상기 코어 네트워크 엔터티는 상기 TCP PDU 내의 TCP 헤더를 파싱하여 상기 TCP 헤더로부터 응용에 관련된 응용 계층(application layer) 정보를 획득할 수 있다(305). 상기 응용 계층 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU identifier 및 상기 응용에 해당하는 요구 지연(required latency) 시간을 포함할 수 있다. 상기 응용 계층의 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU 사이즈, 상기 외부 장치의 인코딩 시간, 상기 외부 장치의 디코딩 시간, 또는 상기 외부 장치의 프로세싱 시간 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 TCP 헤더는 상기 응용에 관련된 전송 계층 정보를 더 포함할 수 있다. 상기 전송 계층 정보는 상기 외부 장치의 혼잡 윈도우(cwnd) 값을 포함할 수 있다.
상기 코어 네트워크 엔터티는 상기 응용 계층 정보에 기반하여 상기 응용에 관련된 제어 정보를 상기 외부 장치에게 전송할 수 있다(310). 이때, 상기 코어 네트워크 엔터티는 상기 응용 계층 정보 및 상기 전송 계층 정보에 기반하여 상기 응용의 예상 지연 시간(te2e)이 상기 요구 지연 시간(tbudget) 이하인지 식별(identify)하는 동작을 더 수행할 수도 있다. 상기 예상 지연 시간(te2e)이 상기 요구 지연 시간(tbudget) 이하인지 식별하는 동작 상기 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 코어 네트워크 엔터티는 상기 응용 계층 정보의 정보 유동성에 기반하여 상기 응용 계층 정보의 전송 주기를 결정하고, 상기 결정된 전송 주기를 상기 외부 장치에게 설정(설정 정보를 전송)하는 동작을 더 수행할 수 있다. 상기 정보 유동성은 상기 응용 계층 정보의 변화 정도에 기반하여 '높음' 또는 '낮음'으로 결정될 수 있다. 상기 정보 유동성이 낮은 경우 상기 전송 주기는 1초 이상의 값으로 설정될 수 있고, 상기 정보 유동성이 높은 경우 상기 전송 주기는 1초 미만의 값으로 설정될 수도 있다.
도 4는 본 개시에 따른 응용 실행 장치가 응용 성능 보장을 위한 응용 계층 정보/전송 계층 정보를 전송하는 방법을 예시하는 도면이다.
상기 응용 실행 장치는 UE 또는 Edge 서버일 수 있다. 상기 응용 실행 장치는 응용에 관련된 응용 계층 정보를 TCP 헤더에 포함시켜서 TCP PDU를 생성할 수 있다(400). 상기 응용 계층 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU identifier 및 상기 응용에 해당하는 요구 지연(required latency) 시간을 포함할 수 있다. 상기 응용 계층의 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU 사이즈, 상기 응용 실행 장치의 인코딩 시간, 상기 응용 실행 장치의 디코딩 시간, 또는 상기 응용 실행 장치의 프로세싱 시간 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 TCP 헤더는 상기 응용에 관련된 전송 계층 정보를 더 포함할 수 있다. 상기 전송 계층 정보는 상기 응용 실행 장치의 혼잡 윈도우(cwnd) 값을 포함할 수 있다.
상기 응용 실행 장치는 전송 계층을 통해 코어 네트워크 엔터티에게 상기 생성된 TCP PDU를 전송할 수 있다(405).
상기 응용 실행 장치는 상기 응용에 관련된 제어 정보를 상기 코어 네트워크 엔터티로부터 수신할 수 있다(410).
상기 응용 실행 장치는 상기 제어 정보에 기반하여 상기 응용에 관련된 네트워크 변수를 제어하는 동작을 더 수행할 수 있다.
상기 응용 실행 장치는 상기 응용 계층 정보의 전송 주기에 대한 설정 정보를 상기 코어 네트워크 엔터티로부터 수신하고, 상기 설정 정보에 기반하여 상기 응용 계층 정보를 포함하는 TCP PDU의 전송 주기를 제어하는 동작을 더 수행할 수도 있다. 상기 전송 주기는 상기 응용 계층 정보의 정보 유동성에 기반하여 결정될 수 있다. 상기 정보 유동성은 상기 응용 계층 정보의 변화 정도에 기반하여 '높음' 또는 '낮음'으로 결정될 수 있다. 상기 정보 유동성이 낮은 경우 상기 전송 주기는 1초 이상의 값으로 설정될 수 있고, 상기 정보 유동성이 높은 경우 상기 전송 주기는 1초 미만의 값으로 설정될 수도 있다.
도 5는 본 개시에 따른 코어 네트워크 엔터티 장치의 구조를 예시하는 도면이다.
도 5에서 도시되는 바와 같이, 본 개시의 코어 네트워크 엔터티 장치는 송수신부(510) 및 프로세서(530)를 포함할 수 있다. 메모리(520) 가 더 포함될 수도 있다. 본 개시에서 설명된 코어 네트워크 엔터티의 방법에 따라 프로세서(530) 및 송수신부(510) 가 동작할 수 있다. 다만, 코어 네트워크 엔터티의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 코어 네트워크 엔터티는 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 프로세서(530), 송수신부(510) 및 메모리(520)가 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다. 상기 코어 네트워크 엔터티는, 위에서 설명한 UPF외에도 AMF(Access and Mobility management Function), SMF(Session Management Function), PCF(Policy Control Function), NEF(Network Exposure Function), UDM(User Data Management) 등의 네트워크 기능(NF, Network Function)일 수도 있다. 또한, 상기 코어 네트워크 엔터티는 기지국(base station)일 수도 있다.
상기 송수신부(510)는 코어 네트워크 엔터티의 수신부와 코어 네트워크 엔터티의 송신부를 통칭한 것으로 단말, 서버 또는 다른 네트워크 엔터티와 신호를 송수신할 수 있다. 이때, 송수신하는 신호는 제어 정보와 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(510)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(510)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(510)의 구성요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다. 송수신부(510)는 유무선 송수신부를 포함할 수 있으며, 신호를 송수신하기 위한 다양한 구성을 포함할 수 있다.
또한, 송수신부(510)는 통신 채널(예를 들어, 무선 채널)을 통해 신호를 수신하여 프로세서(530)로 출력하고, 프로세서(530)로부터 출력된 신호를 통신 채널을 통해 전송할 수 있다.
또한, 송수신부(510)는 통신 신호를 수신하여 프로세서(530)로 출력하고, 프로세서(530)로부터 출력된 신호를 유무선망을 통해 단말 또는 타 네트워크 엔터티로 전송할 수 있다.
메모리(520)는 코어 네트워크 엔터티의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(520)는 코어 네트워크 엔터티에서 획득되는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(520)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다.
프로세서(530)는 상술한 본 개시의 실시 예에 따라 코어 네트워크 엔터티가 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 프로세서(530)는 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
도 6은 본 개시에 따른 응용 실행 장치의 구조를 예시하는 도면이다.
본 개시에 따른 응용 실행 장치는 UE 또는 Edge 서버일 수 있다. 도 6에서 도시되는 바와 같이, 본 개시의 응용 실행 장치는 송수신부(610) 및 프로세서(630)를 포함할 수 있다. 상기 응용 실행 장치는 메모리(620)를 더 포함할 수 있다. 본 개시에서 설명한 UE의 방법에 따라 프로세서(630) 및 송수신부(610) 가 동작할 수 있다. 다만, 응용 실행 장치의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 단말은 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 프로세서(630), 송수신부(610) 및 메모리(620)가 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다.
송수신부(610)는 응용 실행 장치의 수신부와 응용 실행 장치의 송신부를 통칭한 것으로 코어 네트워크 엔터티 또는 서버와 신호를 송수신할 수 있다. 코어 네트워크 엔터티와 송수신하는 신호는 제어 정보와 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(610)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(610)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(610)의 구성요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다.
또한, 송수신부(610)는 유무선 송수신부를 포함할 수 있으며, 신호를 송수신하기 위한 다양한 구성을 포함할 수 있다.
또한, 송수신부(610)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 프로세서(630)로 출력하고, 프로세서(630)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
또한, 송수신부(610)는 통신 신호를 수신하여 프로세서(630)로 출력하고, 프로세서(630)로부터 출력된 신호를 유무선망을 통해 코어 네트워크 엔터티로 전송할 수 있다.
메모리(620)는 응용 실행 장치의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(620)는 응용 실행 장치에서 획득되는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(620)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다.
프로세서(630)는 상술한 본 개시의 실시예에 따라 응용 실행 장치가 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 프로세서(630)는 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(630)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리(random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시예에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
이상에서 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 개시의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 개시의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 개시를 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 네트워크 슬라이스 기반 응용(application)의 동작을 지원하는 통신 시스템에서 상기 응용에 관련된 정보를 수신하는 코어 네트워크 엔터티의 방법에 있어서,
    외부 장치로부터 전송 계층(transport layer)을 통해 TCP(Transmission Control Protocol) PDU(protocol data unit)을 수신하는 동작;
    상기 TCP PDU 내의 TCP 헤더를 파싱하여 상기 TCP 헤더로부터 상기 응용에 관련된 응용 계층(application layer) 정보를 획득하는 동작; 및
    상기 응용 계층 정보에 기반하여 상기 응용에 관련된 제어 정보를 상기 외부 장치에게 전송하는 동작을 포함하되,
    상기 응용 계층 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU(application data unit) 식별자 및 상기 응용에 해당하는 요구 지연 시간을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응용 계층의 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU 사이즈, 상기 외부 장치의 인코딩 시간, 상기 외부 장치의 디코딩 시간, 또는 상기 외부 장치의 프로세싱 시간 중 적어도 하나를 더 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 TCP 헤더로부터 상기 응용에 관련된 전송 계층 정보를 획득하는 동작을 더 포함하되,
    상기 전송 계층 정보는 상기 외부 장치의 혼잡 윈도우(cwnd) 값을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 응용 계층 정보 및 상기 전송 계층 정보에 기반하여 상기 응용의 예상 지연 시간(te2e)이 상기 요구 지연 시간(tbudget) 이하인지 식별(identify)하는 동작을 더 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 식별하는 동작은 다음의 수학식들 중 어느 하나를 이용하여 수행됨을 특징으로 하는 방법.
    Figure PCTKR2023012258-appb-img-000004
    Figure PCTKR2023012258-appb-img-000005
    Figure PCTKR2023012258-appb-img-000006
    여기서, tpre-processing 은 UE에서 ADU 의 인코딩 시간,
    tup 은 업링크 네트워크 지연 시간,
    tcomputing 은 서버에서 ADU의 처리 시간,
    tdown 은 다운링크 네트워크 지연 시간,
    tpost-processing 은 UE에서 ADU의 디코딩 시간임.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 응용 계층 정보의 정보 유동성에 기반하여 상기 응용 계층 정보의 전송 주기를 결정하는 동작; 및
    상기 결정된 전송 주기를 상기 외부 장치에게 설정하는 동작을 더 포함하되,
    상기 정보 유동성은 상기 응용 계층 정보의 변화 정도에 기반하여 결정되는 방법.
  7. 네트워크 슬라이스 기반 응용(application)의 동작을 지원하는 장치에서 상기 응용에 관련된 정보를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 응용에 관련된 응용 계층(application layer) 정보를 TCP(Transmission Control Protocol) 헤더에 포함시켜서 TCP PDU(protocol data unit)를 생성하는 동작;
    전송 계층(transport layer)을 통해 코어 네트워크 엔터티에게 상기 생성된 TCP PDU를 전송하는 동작; 및
    상기 응용에 관련된 제어 정보를 상기 코어 네트워크 엔터티로부터 수신하는 동작을 포함하되,
    상기 응용 계층 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU(application data unit) 식별자 및 상기 응용에 해당하는 요구 지연 시간을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 응용 계층의 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU 사이즈, 상기 장치의 인코딩 시간, 상기 장치의 디코딩 시간, 또는 상기 장치의 프로세싱 시간 중 적어도 하나를 더 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 TCP 헤더에 상기 응용에 관련된 전송 계층 정보를 포함시키는 동작을 더 포함하되,
    상기 전송 계층 정보는 상기 장치의 혼잡 윈도우(cwnd) 값을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 정보에 기반하여 상기 응용에 관련된 네트워크 변수를 제어하는 동작을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 응용 계층 정보의 전송 주기에 대한 설정 정보를 상기 코어 네트워크 엔터티로부터 수신하는 동작; 및
    상기 설정 정보에 기반하여 상기 응용 계층 정보를 포함하는 TCP PDU의 전송 주기를 제어하는 동작을 더 포함하되,
    상기 전송 주기는 상기 응용 계층 정보의 정보 유동성에 기반하여 결정되고, 상기 정보 유동성은 상기 응용 계층 정보의 변화 정도에 기반함을 특징으로 하는 방법.
  12. 네트워크 슬라이스 기반 응용(application)의 동작을 지원하는 통신 시스템에서 상기 응용에 관련된 정보를 수신하는 코어 네트워크 엔터티 장치에 있어서,
    외부 장치로부터 전송 계층(transport layer)을 통해 TCP(Transmission Control Protocol) PDU(protocol data unit)을 수신하는 송수신부; 및
    상기 TCP PDU 내의 TCP 헤더를 파싱하여 상기 TCP 헤더로부터 상기 응용에 관련된 응용 계층(application layer) 정보를 획득하고, 상기 응용 계층 정보에 기반하여 상기 응용에 관련된 제어 정보를 상기 외부 장치에게 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 응용 계층 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU(application data unit) 식별자 및 상기 응용에 해당하는 요구 지연 시간을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 장치는 5GC(5G core network)의 UPF(user plane function)임을 특징으로 하는 장치.
  14. 네트워크 슬라이스 기반 응용(application)의 동작을 지원하는 통신 시스템에서 상기 응용에 관련된 정보를 전송하는 장치에 있어서,
    상기 응용에 관련된 응용 계층(application layer) 정보를 TCP(Transmission Control Protocol) 헤더에 포함시켜서 TCP PDU(protocol data unit)를 생성하는 제어부; 및
    전송 계층(transport layer)을 통해 코어 네트워크 엔터티에게 상기 생성된 TCP PDU를 전송하고, 상기 응용에 관련된 제어 정보를 상기 코어 네트워크 엔터티로부터 수신하는 송수신부를 포함하되,
    상기 응용 계층 정보는 상기 응용에 해당하는 ADU(application data unit) 식별자 및 상기 응용에 해당하는 요구 지연 시간을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 장치는 UE(user equipment) 또는 Edge 서버임을 특징으로 하는 장치.
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