WO2024054086A1 - 이동통신 네트워크에서 in-network computing을 지원하기 위한 메세지 전달 방법 - Google Patents

이동통신 네트워크에서 in-network computing을 지원하기 위한 메세지 전달 방법 Download PDF

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WO2024054086A1
WO2024054086A1 PCT/KR2023/013491 KR2023013491W WO2024054086A1 WO 2024054086 A1 WO2024054086 A1 WO 2024054086A1 KR 2023013491 W KR2023013491 W KR 2023013491W WO 2024054086 A1 WO2024054086 A1 WO 2024054086A1
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WO
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network entity
network
function
terminal
data
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/013491
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English (en)
French (fr)
Inventor
한윤선
김동명
김성환
문영균
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삼성전자 주식회사
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0893—Assignment of logical groups to network elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/2866—Architectures; Arrangements
    • H04L67/30—Profiles
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
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    • H04W76/10—Connection setup
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • This disclosure relates to a wireless communication system, and specifically, a method for supporting In-Network Computing, or On-path Computing, in future wireless mobile communication systems to be launched in the future, including 5G Mobile Communication System. It's about.
  • 5G 5th Generation
  • objects connected to the network may include vehicles, robots, drones, home appliances, displays, smart sensors installed in various infrastructures, construction machinery, and factory equipment.
  • Mobile devices are expected to evolve into various form factors such as augmented reality glasses, virtual reality headsets, and hologram devices.
  • 6G (6th Generation) era efforts are being made to develop an improved 6G communication system to provide a variety of services by connecting hundreds of billions of devices and objects. For this reason, the 6G communication system is called a Beyond 5G system.
  • the 6G communication system which is expected to be realized around 2030, has a maximum transmission speed of Tera (1000 gigabytes) ps (bit per second) and a wireless delay time of 100 microseconds ( ⁇ sec), which is 50 times faster than the 5G communication system and is wireless. Delay time is reduced by 1/10.
  • 6G communication systems are being considered for implementation in Terahertz bands (e.g., 95 GHz to 3 THz bands).
  • Terahertz bands e.g., 95 GHz to 3 THz bands.
  • the importance of technology that can guarantee signal reach, or coverage, is expected to increase in the terahertz band due to more serious path loss and atmospheric absorption compared to the mmWave band introduced in 5G.
  • the main technologies to ensure coverage are RF (Radio Frequency) elements, antennas, new waveforms that are better in terms of coverage than OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), beamforming, and massive MIMO.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • multi-antenna transmission technologies such as Full Dimensional MIMO (FD-MIMO), Array Antenna, and Large Scale Antenna must be developed.
  • new technologies such as metamaterial-based lenses and antennas, high-dimensional spatial multiplexing technology using Orbital Angular Momentum (OAM), and Reconfigurable Intelligent Surface (RIS) are being discussed to improve the coverage of terahertz band signals.
  • OFAM Orbital Angular Momentum
  • RIS Reconfigurable Intelligent Surface
  • the 6G communication system uses full duplex technology in which the uplink (terminal transmission) and downlink (base station transmission) simultaneously utilize the same frequency resources at the same time.
  • network technology that comprehensively utilizes satellites and HAPS (High-altitude Platform Stations), network structure innovation technology that supports mobile base stations, etc. and enables network operation optimization and automation, etc., and conflict based on spectrum usage prediction.
  • Dynamic spectrum sharing technology through avoidance, AI-based communication technology that utilizes AI from the technology design stage and internalizes end-to-end AI support functions to realize system optimization, and terminal computing capabilities.
  • next-generation distributed computing technologies that realize services of complexity beyond limits by utilizing ultra-high-performance communication and computing resources (MEC, cloud, etc.) is being developed.
  • MEC ultra-high-performance communication and computing resources
  • cloud etc.
  • the connectivity between devices is further strengthened and the network is further improved. Attempts are continuing to optimize, promote softwareization of network entities, and increase the openness of mobile communications.
  • the Next Hyper-Connected is created through the hyper-connectivity of the 6G communication system, which includes not only connections between objects but also connections between people and objects. Experience
  • 6G communication system will be able to provide services such as Truly Immersive XR, High-Fidelity Mobile Hologram, and Digital Replica.
  • services such as remote surgery, industrial automation, and emergency response by improving security and reliability are provided through the 6G communication system, enabling application in various fields such as industry, medicine, automobiles, and home appliances. It will be.
  • In-Network Computing refers to a technology that has evolved from the network's existing role of delivering simple messages and performs tasks related to processing the request content on its own depending on the content of the message among network devices or network delivery paths. do. Through this, requests are processed at the same time as the message is transmitted over the network, so users are expected to receive advantages such as faster response time, higher service experience, and higher bandwidth utilization. Therefore, research is needed on network device and software structures and interworking methods that can support these technologies in current or future networks.
  • various embodiments of the present disclosure aim to provide methods and devices for supporting In-Network Computing, or On-Path computing, in a mobile communication system.
  • devices for supporting In-Network Computing methods for exchanging messages between these devices and components of an existing communication system, procedures for a specific user to use In-Network Computing, and network messages for In-Network Computing
  • the purpose is to present a method for distinguishing and controlling (or packets).
  • An embodiment of the present invention to solve the above problems discloses a method of a terminal in a wireless communication system.
  • the method includes receiving a UE Route Selection Policy (URSP) from a first network entity; Determining whether to use an INC (In-Network Computing) function for specific traffic based on the URSP; Transmitting a Packet Data Unit (PDU) session establishment request including information on whether to use the INC function and traffic identification information to a second network entity; Receiving a PDU session establishment result from the second network entity; and transmitting uplink data to a third network entity supporting the INC function, selected by the second network entity, based on the PDU session establishment result.
  • URSP UE Route Selection Policy
  • INC In-Network Computing
  • PDU Packet Data Unit
  • Another embodiment of the present invention to solve the above problems discloses a method of a second network entity in a wireless communication system.
  • the method includes receiving a PDU session establishment request including information on whether to use the INC function and traffic identification information from a terminal; Based on the PDU session establishment request, selecting a third network entity and performing a PDU session establishment procedure; establishing an N4 session with a selected third network entity; And it may include transmitting a PDU session establishment result in response to the PDU session establishment request to the terminal.
  • the method includes registering a Network Function Profile (NF Profile) including whether the INC function is supported to a fifth network entity; Establishing an N4 session with a second network entity that confirms whether the INC function is supported through the NF profile; And it may include receiving uplink data from the terminal.
  • NF Profile Network Function Profile
  • the present invention improves the user's wireless mobility through effects such as reducing the delay time that occurs when using the network and increasing network resource utilization to utilize higher bandwidth when using various services through a mobile communication network. It can enhance the service experience through communication. In addition, by independently processing traffic occurring on the network, costs incurred in configuring/operating network devices can be reduced.
  • FIG. 1 illustrates a wireless communication system capable of supporting In-Network Computing according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 illustrates a procedure for supporting an in-network computing function using an uplink in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 3 illustrates a procedure for supporting an in-network computing function provided by an external DN using an uplink in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 illustrates a procedure for supporting an in-network computing function using downlink in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 5 illustrates an AF request procedure for activating an in-network computing function in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 6 illustrates a procedure for activating an in-network computing function in a general wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • Figure 7 is a diagram showing the structure of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a diagram showing the structure of a network entity according to an embodiment of the present invention.
  • each block of the processing flow diagram diagrams and combinations of the flow diagram diagrams can be performed by computer program instructions.
  • These computer program instructions can be mounted on a processor of a general-purpose computer, special-purpose computer, or other programmable data processing equipment, so that the instructions performed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment are described in the flow chart block(s). It creates the means to perform functions.
  • These computer program instructions may also be stored in computer-usable or computer-readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, so that the computer-usable or computer-readable memory It is also possible to produce manufactured items containing instruction means that perform the functions described in the flowchart block(s).
  • Computer program instructions can also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, so that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a process that is executed by the computer, thereby generating a process that is executed by the computer or other programmable data processing equipment. Instructions that perform processing equipment may also provide steps for executing the functions described in the flow diagram block(s).
  • each block may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical function(s).
  • each block may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical function(s).
  • the term ' ⁇ unit' used in this embodiment refers to software or hardware components such as FPGA or ASIC, and the ' ⁇ unit' performs certain roles.
  • ' ⁇ part' is not limited to software or hardware.
  • the ' ⁇ part' may be configured to reside in an addressable storage medium and may be configured to reproduce on one or more processors. Therefore, as an example, ' ⁇ part' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • components and 'parts' may be combined into a smaller number of components and 'parts' or may be further separated into additional components and 'parts'. Additionally, components and 'parts' may be implemented to regenerate one or more CPUs within a device or a secure multimedia card. Additionally, in an embodiment, ' ⁇ part' may include one or more processors.
  • New RAN a wireless access network based on the 5G mobile communication standard specified by 3GPP, a mobile communication standard standardization organization, and Packet Core (5G System, or 5G Core Network, or Although the main target is NG Core: Next Generation Core), the main gist of the present disclosure can be applied to other communication systems with similar technical backgrounds with slight modifications without significantly departing from the scope of the present disclosure, which This may be possible at the discretion of a person skilled in the technical field of the present disclosure. In addition, it can be applied to post-5G mobile communication systems or 6G mobile communication systems that will appear in the next 10 years.
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution
  • 5G Long Term Evolution
  • NR Long Term Evolution
  • LTE Long Term Evolution
  • terms used in the following description include terms for identifying a connection node, terms referring to network entities, terms referring to messages, terms referring to interfaces between network entities, and various identification information. Terms referring to these are exemplified for convenience of explanation. Therefore, it is not limited to the terms used in the present disclosure, and other terms referring to objects having equivalent technical meaning may be used.
  • the present disclosure relates to a method for supporting the operation of an unmanned aerial vehicle in a mobile communication system that complies with 3GPP standards, and achieves the purpose of the invention by interacting with devices or objects described later.
  • RAN Radio Access Network
  • 5G-NR Fifth Generation-NR
  • E-UTRAN E-UTRAN
  • UTRAN UTRAN
  • GERAN GERAN
  • Receive communication services by connecting to a supported base station, eNB or gNB.
  • the base station interacts with the core network to transmit control signals or data transmitted from terminals to devices located in the core network to receive settings, transmit and receive data, or perform management procedures.
  • the terminal can be connected to the data network using a side link technology such as Prose (Proximity Service), which performs direct communication between terminals without being connected to a base station, or non-3GPP wireless access technology such as WiFi and Bluetooth. .
  • Prose Proximity Service
  • NF Network Function
  • AMF Access and Mobility Management Function
  • SMF Session Management Function
  • UPF User Plane Function
  • AF Application Function
  • NEF Network Exposure Function
  • UDM Unified Data Management
  • Unified Data Repository Unified Data Repository
  • PCF Policy and Control Function
  • DN Data Network
  • OAM Operaation, Administration, and Management
  • edge computing infrastructure, infrastructure managers, and services may be included as external entities that are not components of the 5G network system but are intended to provide services.
  • An edge computing infrastructure manager is an entity that manages resources existing in the edge computing infrastructure. It refers to an entity that exists as an independent entity or exists on a specific service or platform and performs the same function. In this disclosure, we assume a situation where the edge computing infrastructure manager can exchange information with the 5G core network through NEF, and is the same as AF or connected to AF to enable information exchange with the core network.
  • Information exchange and control signal exchange between the above-described entities use procedures, interfaces, and protocols defined in the 3GPP standard specification document.
  • all terms included in the present disclosure are not limited by the 3GPP terms and names, and may be equally applied to systems and devices that comply with other standards.
  • the main focus will be on the communication standards established by 3GPP, but the main gist of the present disclosure is not significantly outside the scope of the present disclosure for other communication systems with similar technical backgrounds. It can be applied with slight modification within the scope of the present disclosure, which may be possible at the discretion of a person skilled in the technical field of the present disclosure.
  • In-Network computing refers to a technology that offloads part of an application to a network device.
  • network devices that simply handle tasks such as forwarding network traffic can help process applications, thereby achieving benefits such as reduced latency, increased transmission volume, and reduced power consumption for services using the network.
  • Representative types of applications that can be utilized through In-Network Computing may include support for some functions of cache, load balancer, NAT server, DNS server, and AI/ML-related servers.
  • FIG. 1 The general structure of In-Network Computing is shown in Figure 1.
  • traffic generated from the terminal is transmitted to the application server through a network device, and the server processes the transmitted request and responds to the terminal with the result.
  • network devices simply perform the role of transmitting messages that occur between the terminal and the server.
  • FIG. 1 if the traffic generated from a specific terminal is an application using In-Network Computing, network device A 120 can respond by processing the response requested by terminal 110 on behalf of the server. Additionally, the network devices 120 and 130 do not completely process the request from the terminal 110, but the server 140 or a network device located behind changes or processes the request from the terminal 110 into a form that is easier to process. Results can also be delivered.
  • a plurality of network devices 120 and 130 may participate and perform processing for a single application.
  • devices that transmit user data to the UPF can be broadly divided into UE, RAN, and UPF, and are transmitted to the data network (DN), an external network, through the UPF.
  • DN refers to a network located outside the mobile communication system and accessible to application servers. This disclosure discloses a method to support In-Network Computing by expanding devices that transmit user data in the current 5G system or future mobile communication networks.
  • RAN and UPF exist as representative internal entities for controlling the quality and performance of network services.
  • UPF is responsible for detecting specific services and applying QoS-related rules. Except for special cases, traffic for most services is delivered through UPF, and at this time, specific QoS-related policies are applied. Basically, the basic unit of application of these policies or rules is QoS Flow.
  • QoS flows can be detected through PDR (Packet Detection Rule).
  • a PDU session In the 5G mobile communication system, in order for a specific terminal to communicate with an externally located DN, a PDU session must be established, and network traffic can be transmitted through the established PDU session. Multiple QoS Flows may exist within a single PDU session.
  • the present disclosure includes a method of allowing the terminal to select a UPF that provides related functions by explicitly transmitting a signal to the communication network that In-Network Computing is used during the process of establishing a PDU session for data transmission.
  • UPF may have a function that enables processing of applications in addition to existing functions such as delivery of existing data traffic, QoS application, usage reporting, etc.
  • UPF which is capable of processing such data or information, can not only add, delete, and change the packet header, but also add, change, and delete data (payload) located inside the packet header.
  • data processing may include AI/ML inference functions, Map/Reduce functions of data inside packets, and Aggregation functions of packet data.
  • the operation method of the application for processing data inside the packet may be performed as arbitrarily installed by the network operator or may be performed as in other embodiments of the present disclosure.
  • the newly expanded functions of UPF are added to the NF profile of UPF and can be used in the process of SMF selecting UPF.
  • the information stored in the NF Profile can be expressed in the form of a traffic descriptor or App Id, which is a identifier that can distinguish traffic of a specific application. Therefore, the NF profile can be saved in the [Traffic descriptor, In-network computing support indicator] format.
  • information about the newly expanded UPF function is expressed as part of the NF profile, but as In-Network computing spreads, it may be expressed as a type of UPF capability.
  • Step S201 As preprocessing for implementing this disclosure, an In-Network Computing function that can be processed in the UPF (240-2) is installed, and the type of application or traffic using this can be agreed upon between the network service provider and the user. Contents related to this agreement and settings for processing In-Network Computing of UPF (240-2) can occur at any point before the later stage. At this time, policies related to applications related to these agreements are stored in PCF, UDR, or UDM and can be viewed when a specific terminal 210 or user uses the network.
  • Step S203 The terminal 210 may register to use the network or make a service request to deliver packets.
  • policies related to the terminal may change.
  • This procedure is called UE Configuration Update in 3GPP, and can be performed together with the registration procedure of the terminal 210, and can be performed upon request by the network at any time.
  • network-related policies that must be set in the terminal 210 may be transmitted.
  • a representative policy delivered in this process is URSP (UE Route Selection Policy).
  • URSP is used to select a specific slice, Session and Service Continuity (SSC) mode, and Data Network Name (DNN) when the terminal 210 uses the network to transmit specific traffic. These selected information may be transmitted to the network as factors in a PDU session establishment procedure.
  • This disclosure additionally includes a method of providing information that an In-Network computing function is provided for the application agreed in the previous step by extending the URSP rule.
  • Tables 1 and 2 are part of TS23.503 specified by 3GPP and include methods for URSP rules.
  • information or an indicator (In-Network Computing Support Indicator) on whether in-network computing is available for specific traffic or applications may be included. If the in-network computing indicator is set, in step S205, the terminal 210 can determine information that specific traffic (or application) can support in-network computing by the network, and utilize this to enable this function. You can decide whether to use it or not.
  • Step S207 When traffic that needs to be forwarded through the network occurs in the terminal 210, the terminal 210 utilizes the URSP rule received in the previous step to determine which DNN, S-NSSAI (Single-Network Slice Selection Assistance) through which the currently occurring traffic should be forwarded. In addition to existing information such as information, you can check whether the In-Network Computing function is supported and decide whether to use the In-Network Computing function. At this time, the terminal 210 may decide to request establishment of a new PDU session in the case where the PDU session through which the traffic was delivered does not exist, or in order for the newly generated traffic to support In-Network Computing. Additionally, the terminal 210 can specify a workload that performs In-Network Computing required by the application being used in the terminal 210.
  • S-NSSAI Single-Network Slice Selection Assistance
  • In-Network Computing workload may refer to a fragment of a network or computing processing operation required by an application running on the terminal 210.
  • In-network Computing workload may refer to operations processed on delivered packets when an application uses In-Network computing.
  • Step S209 The terminal 210 may perform a PDU session establishment procedure to forward the generated traffic. This process may be the same as the PDU session establishment procedure defined by the existing 3GPP.
  • the terminal 210 includes information related to In-Network Computing in the PDU session establishment request. can do. This information can be expressed in the form of an application identifier (Application ID) or Traffic descriptor to distinguish the application and a request argument for whether to use In-Network computing [app ID or Traffic descriptor, In-Network Computing request].
  • Application ID Application ID
  • Traffic descriptor to distinguish the application and a request argument for whether to use In-Network computing [app ID or Traffic descriptor, In-Network Computing request].
  • the terminal 210 may transmit additional In-Network Computing related factors to the SMF 230.
  • In-Network computing-related factors may include the In-Network computing workload identifier identified in step S207, application traffic type information, encryption key, and whether L4 operation/termination is possible.
  • the workload identifier is an identifier that identifies the processing logic for the application data required by the terminal, and refers to the processing logic processed by In-Network computing. At this time, multiple In-Network computing workload identifiers may be included.
  • Application traffic type information is a method to express the relationship when data to be processed in In-Network computing is converted into packets. When data matches one packet without fragmentation, data fragmentation occurs and it is converted into multiple packets.
  • Divided cases, continuous streams, etc. can be expressed as application traffic type information.
  • the encryption key is information needed to interpret the application data if it is encrypted, and allows devices that process in-network computing to use it to obtain unencrypted data from packets.
  • L4 manipulation/termination can indicate whether data can be changed in the middle, a response returned, or the L4 session can be terminated depending on the processing results of In-Network computing for the L4 session connection between end nodes.
  • the application used in the terminal 210 may directly convert part of the processing logic of the application used in in-network computing into a workload and directly transmit part of the executable program to the SMF 230.
  • a workload such as expressing it as binary code, expressing it as a container including the workload, or expressing it as part of compilable code.
  • Step S211 The SMF 230, which has received a PDU session establishment request, can proceed with the PDU session establishment procedure based on the information requested by the terminal 210. At this time, the request processing and delivery procedure may be configured identically to the procedure defined in the 3GPP standard. If the PDU session establishment procedure in step S209 includes a request for In-Network Computing support, the SMF 230 may additionally proceed with the process of selecting a UPF 240-2 that supports it. In the process of selecting the UPF (240-1, 240-2), the SMF (230) checks whether the In-Network computing function for the requested application is supported as described above by checking the UPF (240-1, 240-2) stored in the NRF. It can be judged through the NF profile in 2). Through this, the SMF 230 selects an appropriate UPF 240-2 that can process the PDU session requested to be established.
  • the SMF 230 can establish UPF and N4 sessions according to 3GPP standards. In this process, if the In-Network Computing function of the UPF (240-2) is not activated, the SMF (230) may request to activate the In-Network Computing function for a specific application. Additionally, when the terminal 210 transmits an in-network computing-related workload identifier to the SMF 230, the SMF 230 can install and execute the workload corresponding to the identifier in the UPF 240-2.
  • the SMF (230) determines the insertion of an I-UPF and creates a path connecting a plurality of UPFs to create an in-network network. Computing can be configured to perform all requested processing functions. At this time, the SMF 230 may determine whether to buffer a specific PDU session and perform decryption of the encrypted packet according to the traffic type received in step S209. When an executable workload is directly delivered from the terminal 230, the SMF 230 can install/execute the delivered workload in the UPF 240-2 after determining the integrity of the delivered workload.
  • Step S215. The SMF 230 may respond to the terminal that sent the PDU session establishment request with the result of performing the procedure.
  • Step S217 The terminal 210 can transmit uplink data through an established PDU session.
  • the UPF in the case of traffic requested to receive In-Network computing support in the above-mentioned step, the UPF (240-2) can perform a predefined In-Network Computing function targeting the traffic.
  • devices that transmit user data to the UPF can be broadly divided into UE, RAN, and UPF, and are transmitted to the data network (DN, Data Network), which is an external network, through the UPF.
  • DN refers to a network located outside the mobile communication system and accessible to application servers.
  • This disclosure discloses a method for supporting In-Network Computing by expanding devices that transmit user data in the current 5G system or future mobile communication networks.
  • a PDU session In the 5G mobile communication system, in order for a specific terminal to communicate with an externally located DN, a PDU session must be established, and network traffic can be transmitted through the established PDU session. Multiple QoS Flows may exist within a single PDU session.
  • the present disclosure includes a method of allowing the terminal to select a UPF that provides related functions by explicitly transmitting a signal to the communication network that In-Network Computing is used during the process of establishing a PDU session for data transmission.
  • Network devices located in the DN may be network devices such as switches or routers.
  • the network not only performs the role of delivering or forwarding packets as before, but can also perform the function of processing information inside the packet.
  • the processing of a single packet is not considered, and the function of storing previously transmitted packets, waiting for packets to be transmitted in the future, or internally using processed data of collected packets This may be utilized.
  • Representative examples of such data processing may include AI/ML inference functions, Map/Reduce functions of data inside packets, and Aggregation functions of packet data.
  • the operation method of the application for processing data inside the packet may be performed as arbitrarily installed by the network operator or may be performed as in other embodiments of the present disclosure.
  • the NF profile of the UPF connected to the DN can be used in this disclosure. Through this, the SMF can set a path so that data packets delivered through a PDU session originating from a specific terminal are correctly delivered to the device of the corresponding DN.
  • the NF Profile of UPF that supports the In-Network Computing function uses DNN (Data Network Name), DNAI (Data Network Access ID), Traffic descriptor, or App Id to indicate whether it supports connection with a specific DN. It can be included. Therefore, NF profile can be saved as a combination of [DNN, DNAI, Traffic descriptor, In-network computing support indicator].
  • information indicating whether the In-Network Computing function is supported is expressed as part of the NF profile, but as In-Network computing becomes widespread, it may be expressed as a type of UPF capability.
  • Step S301 As a preprocessing for implementing the present disclosure, information about the In-Network Computing function that can be processed by the DN 350 connected through the UPF 340-1, 340-2 is provided to the UPF 340-1, 340-2. It can be provided, and the type of application or traffic that uses it can be agreed upon between the network service provider and the user. Contents related to this agreement and settings for processing In-Network Computing between UPF (340-1, 340-2) and DN (350) can occur at any point before a later stage. At this time, policies related to applications related to these agreements are stored in PCF, UDR, or UDM and can be viewed when a specific terminal or user uses the network.
  • Step S303 The terminal 310 may register to use the network or make a service request to deliver packets.
  • policies related to the terminal may change.
  • This procedure is called UE Configuration Update in 3GPP, and can be performed along with the terminal's registration procedure, and can be performed upon request by the network at any time.
  • network-related policies that must be set in the terminal 310 may be transmitted.
  • a representative policy delivered in this process is URSP (UE Route Selection Policy).
  • URSP is used to select a specific slice, SSC mode, and DNN (Data Network Name) when the terminal uses the network to transmit specific traffic. These selected information may be transmitted to the network as factors in a PDU session establishment procedure.
  • This disclosure additionally includes a method of providing information that an In-Network computing function is provided for the application agreed in the previous step by extending the URSP rule.
  • Tables 1 and 2 are part of TS23.503 specified by 3GPP and include methods for URSP rules.
  • information or an indicator (In-Network Computing Support Indicator) on whether in-network computing is available for specific traffic or applications may be included. If the in-network computing indicator is set, in step S305, the terminal 310 can determine information that specific traffic (or application) can support in-network computing by the network, and utilize this to enable this function. You can decide whether to use it or not.
  • the terminal 310 utilizes the URSP rule received in the previous step to send In along with existing information such as DNN and S-NSSAI through which the currently generated traffic must be delivered. -You can check whether the Network Computing function is supported and decide whether to use the In-Network Computing function.
  • the terminal 310 may decide to request establishment of a new PDU session in the case where the PDU session through which the traffic was delivered does not exist, or in order for the newly generated traffic to support In-Network Computing.
  • the terminal 210 can specify a workload that performs In-Network Computing required by the application being used in the terminal 310.
  • In-Network Computing workload may refer to a fragment of a network or computing processing operation required by an application running on the terminal 310.
  • In-network Computing workload may refer to operations processed on delivered packets when an application uses In-Network computing.
  • Step S309 The terminal 310 may perform a PDU session establishment procedure to forward the generated traffic. This process may be the same as the PDU session establishment procedure defined by the existing 3GPP.
  • the terminal 310 may include information related to In-Network Computing in the PDU session establishment request. This information can be expressed in the form of an application identifier (Application ID) or Traffic descriptor to distinguish the application and a request argument for whether to use In-Network computing [app ID or Traffic descriptor, In-Network Computing request]. Accordingly, the terminal 310 can additionally transmit information about applications to be used for In-Network Computing along with DNN and S-NSSAI to establish a PDU session.
  • Application ID Application ID
  • Traffic descriptor to distinguish the application
  • the terminal 310 can additionally transmit information about applications to be used for In-Network Computing along with DNN and S-NSSAI to establish a PDU session.
  • In-Network computing-related factors may include the In-Network computing workload identifier identified in step S307, application traffic type information, encryption key, and whether L4 operation/termination is possible.
  • the workload identifier is an identifier that identifies the processing logic for the application data required by the terminal, and refers to the processing logic processed by In-Network computing. At this time, multiple In-Network computing workload identifiers may be included.
  • Application traffic type information is a method to express the relationship when data to be processed in In-Network computing is converted into packets. When data matches one packet without fragmentation, data fragmentation occurs and it is converted into multiple packets.
  • Divided cases, continuous streams, etc. can be expressed as application traffic type information.
  • the encryption key is information needed to interpret the application data if it is encrypted, and allows devices that process in-network computing to use it to obtain unencrypted data from packets.
  • L4 manipulation/termination can indicate whether data can be changed in the middle, a response returned, or the L4 session can be terminated depending on the processing results of In-Network computing for the L4 session connection between end nodes.
  • the application used in the terminal 310 can directly convert part of the processing logic of the application used in in-network computing into a workload and directly transfer part of the executable program to the SMF 330.
  • a workload such as expressing it as binary code, expressing it as a container including the workload, or expressing it as part of compilable code.
  • Step S311 The SMF 330, which has received a PDU session establishment request, can proceed with the PDU session establishment procedure based on the information requested by the terminal 310. At this time, the request processing and delivery procedure may be configured identically to the procedure defined in the 3GPP standard. If a request for In-Network Computing support is included in the PDU session establishment procedure in step S309, the SMF 330 may additionally proceed with the process of selecting a UPF 340-2 that supports it. In the process of selecting the UPF (340-1, 340-2), the SMF (330) must be able to select the DN (350) or DNAI that supports the In-Network computing function for the requested application as described above.
  • the SMF (330) can obtain related information through the NF profile of the UPF (340-1, 340-2) stored in the NRF, and supports In-Network Computing for the application requested by the terminal 310. DN(350) or DNAI can be determined. Through this, the SMF 330 selects the UPF 340-2 connected to the appropriate DN 350 that can process the PDU session requested to be established.
  • the SMF (330) establishes an N4 session with the UPF (340-2) according to 3GPP standards.
  • the UPF 340-2 may require a function to process it.
  • a representative example of this function may be the function of adding a specific packet header.
  • the SMF (330) may request the UPF (340-2) to activate the In-Network Computing function for a specific application.
  • the SMF 330 can install and execute the workload corresponding to the identifier in the UPF 340-2. If the resources of a single UPF (340-2) are insufficient or an additional UPF is needed considering QoS, the SMF (330) determines the insertion of an I-UPF and creates a path connecting multiple UPFs to create an in-network network. Computing can be configured to perform all requested processing functions. At this time, the SMF 330 may determine whether to buffer a specific PDU session and perform decryption of the encrypted packet depending on the traffic type received in step S309. When an executable workload is directly delivered from the terminal 330, the SMF 330 can install/execute the delivered workload in the UPF 340-2 after determining the integrity of the delivered workload.
  • Step S315. The SMF 330 may respond to the terminal 310 that sent the PDU session establishment request with the result of performing the procedure.
  • Step S317 The terminal 310 can transmit uplink data through an established PDU session.
  • the UPF (340-2) can perform a predefined In-Network Computing function targeting that traffic.
  • the UPF (340-2) which has received the uplink packet transmitted from the terminal 310, can perform the additional function activated in step S313 if the application in question is a packet for in-network computing.
  • the UPF 340-2 may forward the packet transmitted from the terminal 310 to the DN 350.
  • devices that transmit user data to the UPF can be broadly divided into UE, RAN, and UPF, and are transmitted to the data network (DN, Data Network), which is an external network, through the UPF.
  • DN refers to a network located outside the mobile communication system and accessible to application servers.
  • This disclosure discloses a method for supporting In-Network Computing by expanding devices that transmit user data in the current 5G system or future mobile communication networks.
  • RAN and UPF exist as representative internal entities for controlling the quality and performance of network services.
  • UPF is responsible for detecting specific services and applying QoS-related rules. Except for special cases, traffic for most services is delivered through UPF, and at this time, specific QoS-related policies are applied. Basically, the basic unit of application of these policies or rules is QoS Flow.
  • QoS flows can be detected through PDR (Packet Detection Rule).
  • a PDU session In the 5G mobile communication system, in order for a specific terminal to communicate with an externally located DN, a PDU session must be established, and network traffic can be transmitted through the established PDU session. Multiple QoS Flows may exist within a single PDU session.
  • the present disclosure includes a method of allowing the terminal to select a UPF that provides related functions by explicitly transmitting a signal to the communication network that In-Network Computing is used during the process of establishing a PDU session for data transmission.
  • UPF may have a function that enables processing of applications in addition to existing functions such as delivery of existing data traffic, QoS application, usage reporting, etc.
  • UPF which is capable of processing such data or information, can not only add, delete, and change the packet header, but also add, change, and delete data (payload) located inside the packet header.
  • data processing may include AI/ML inference functions, Map/Reduce functions of data inside packets, and Aggregation functions of packet data.
  • the operation method of the application for processing data inside the packet may be performed as arbitrarily installed by the network operator or may be performed as in other embodiments of the present disclosure.
  • the newly expanded functions of UPF are added to the NF profile of UPF and can be used in the process of SMF selecting UPF.
  • the information stored in the NF Profile can be expressed in the form of a traffic descriptor or App Id, which is a identifier that can distinguish traffic of a specific application. Therefore, the NF profile can be saved in the [Traffic descriptor, In-network computing support indicator] format.
  • information about the newly expanded UPF function is expressed as part of the NF profile, but as In-Network computing spreads, it may be expressed as a type of UPF capability.
  • the process of establishing a PDU session and transmitting data in order for the terminal to perform a service request to the outside is accomplished using the uplink.
  • establishment of uplink and establishment of related PDU sessions are performed at the request of the terminal.
  • the terminal when traffic generated in the downlink is delivered to the terminal, the terminal must establish a PDU session under network control. Therefore, at the time the packet is generated, the terminal cannot make a request for in-network computing for packets coming through the downlink.
  • the network When packets originating from the DN are delivered to the terminal through the downlink, the network must determine whether the downlink packet is subject to In-Network Computing and initiate procedures to support it.
  • Pre-agreement stage As preprocessing for implementing this disclosure, an In-Network Computing function that can be processed in the UPF (440-2) is installed, and the type of application or traffic using this can be agreed upon between the network service provider and the user. Contents related to this agreement and settings for processing In-Network Computing of UPF (440-2) can occur at any point before the later stage. At this time, policies related to applications related to these agreements are stored in PCF, UDR, or UDM and can be viewed when a specific terminal 410 or user uses the network.
  • Step S401 Traffic generated in the DN may be delivered to the Anchor UPF (440-2) connected to the DN in order to be delivered to the terminal 410 registered in the mobile communication network.
  • Step S403. The UPF (440-2), which has received a downlink packet from the DN, sends a Downlink Data Notification (DDN) signal to the SMF (430) if there are no forwarding-related rules required for a specific terminal (410) or if the terminal (410) is not in an active state. You can request it.
  • DDN Downlink Data Notification
  • Step S405. The SMF 430 that has received the DDN signal can check whether the packet is a target for using the In-Network Computing function through the information received in the pre-agreement stage. If the packet is not a target for using the In-Network Computing function, the SMF (430) activates the terminal (410) and sends a Network-triggered Service Request to the terminal (410) to prepare it to receive data. The procedure can be performed. This procedure may be the same as the procedure defined by 3GPP.
  • Step S407 If the packet is a packet of an application set to use the In-Network computing function, the SMF 430 may issue a command to the UPF 440-2 to activate the function. At this time, in order to process the application, an enabling In-Network Computing Indication may be delivered along with a Traffic Descriptor or Application Id that can distinguish the application. This in-network computing activation signal may be transmitted to the UPF (440-2) along with the Downlink Notification ACK signal.
  • the packet received by the Anchor UPF can be processed to be forwarded to the I-UPF through the I-UPF insertion procedure.
  • the I-UPF that receives the packet can perform In-Network Computing-related processing and deliver the results to the terminal.
  • Step S409 The UPF (440-2), which receives the DDN ACK from the SMF (430), can perform In-Network computing-related processing on the packet.
  • the packet may actually be delivered to the terminal after step 3.
  • the SMF 430 that receives the DDN signal in step S403 may perform a Network Triggered Service Request procedure to activate the target terminal 410.
  • This procedure may be identical to the procedure defined by 3GPP.
  • the UE configuration update procedure of the terminal 410 may be performed following the service request procedure.
  • the URSP of the terminal 410 can be updated to communicate whether a specific application can use in-network computing, and the updated URSP can be used in the later PDU session establishment request procedure.
  • URSP is used to select a specific slice, SSC mode, and DNN (Data Network Name) when the terminal uses the network to transmit specific traffic.
  • This disclosure additionally includes a method of providing information that an In-Network computing function is provided for the application agreed in the previous step by extending the URSP rule.
  • Tables 1 and 2 are part of TS23.503 specified by 3GPP and include methods for URSP rules.
  • information or an indicator (In-Network Computing Support Indicator) on whether in-network computing is available for specific traffic or applications may be included. If the In-network computing Indicator is set, the terminal 410 can determine whether specific traffic (or application) can support In-network computing by the network, and whether to use this function by utilizing this information. can decide
  • the UPF (440-2) delivers downlink packets to the terminal.
  • In-Network computing is also a function performed with finite resources and cannot be processed beyond its processing capacity. Therefore, a function to selectively select and process terminals 510 that use In-Network computing or to activate/deactivate In-Network computing may be necessary.
  • the Application Function influence on traffic routing procedure was defined for the purpose of inducing traffic generated from the terminal 510 to be delivered to a specific path. This procedure is used by the AF 580, which performs application-related control, to direct application traffic used by a specific terminal to a specific DNAI, and this process may be accompanied by a change in the UPF 540.
  • the present disclosure includes a method of directing packets for applications using In-network Computing to a specific UPF (540) or DN (DNAI) through a similar procedure.
  • the detailed design and operation method of the In-Network Computing-related processing function that can be processed by a specific UPF (540) is outside the scope of this disclosure, and in this disclosure, the UPF (540) can be processed through In-Network Computing. It is assumed that the processing-related operations that can be performed are already installed and ready to be performed. This processing logic can be designed, manufactured, and distributed to the UPF 540 through additional consultation between the application service provider and the mobile communication service provider. At this time, a mobile communication service provider that needs to perform various in-network computing processing can create or generate an in-network computing processing identifier, which is an identifier to distinguish the relevant processing logic.
  • Step S501 The AF (580), which is in charge of control related to a specific application, generates a request to enable the use of the In-Network Computing function for the terminal (510) using the application.
  • the generated request may include the target UE, Traffic descriptor or application ID that can distinguish application traffic, destination DNAI, whether In-Network Computing is enabled, and In-network computing processing identifier.
  • the message type of the request used at this time may be the same or similar to Application Function influence on traffic routing.
  • Step S503 The request generated in step S501 is delivered to the PCF (550) through the NEF (570).
  • the procedure used at this time may be the same as Application Function influence on traffic routing.
  • policies related to a specific terminal 510 can be stored in the UDR 560/UDM. If the UE is currently active, it notifies NFs that use the UE 510-related policy, such as the AMF 520 and SMF 530, that the information has been updated, to inform them that the information has been updated.
  • the SMF 530 may receive an updated request related to in-network computing related to the specific terminal 510. Depending on the request, the SMF 530 can determine whether the path of the PDU session delivering data for a specific terminal should be changed. If the path needs to be changed, the SMF (530) selects the UPF (540) that can process the requested In-Network Computing and includes it in the path. At this time, if the selected UPF 540 is not an anchor UPF, an I-UPF may be additionally inserted.
  • the method of updating and utilizing URSP may be implemented according to other embodiments of the present disclosure.
  • the methods of this disclosure were written for the 5G mobile communication network defined by 3GPP, but can be applied to 6G or general wireless mobile communication networks that will appear in the future.
  • the following includes a method of supporting In-Network Computing through the interconnection of network functions that play the following roles in the structure of the mobile communication network.
  • AM Control plane function. Terminal mobility and accessibility management. (mobility & access management in the control plane)
  • SM Control plane function. Session and traffic delivery control related to the user plane of the terminal (data session or network traffic management in the control plane)
  • FM User plane function. Perform actual packet processing and forwarding (data forwarding and processing in the user plane)
  • PM Control plane function. Political management required for terminal and network management (policy management in the control plane)
  • UE User equipment (user equipment such as smart phone, computer, or new devices)
  • FM (650) capable of performing In-Network Computing functions is installed as preprocessing for implementing the present disclosure.
  • the type of application or traffic that uses this can be agreed upon between the network service provider and user. Details related to settings for processing In-Network Computing can occur at any point before the next step. At this time, policies related to applications related to these agreements are managed by the PM 640 and can be viewed when a specific terminal or user uses the network.
  • the terminal 610 may request a network service to register to use the network or to deliver packets.
  • policies related to the terminal 610 may be changed. This procedure can be performed along with the access and registration procedures for the terminal 610 to use the network, and can be performed upon request by the network at any time.
  • network-related policies that must be set in the terminal 610 may be transmitted.
  • This process may include a method of providing information that In-Network computing functions are provided for agreed applications. Information or an indicator (In-Network Computing Support Indicator) on whether in-network computing is available for specific traffic or applications and traffic identifiers that can distinguish the traffic from other traffic may be transmitted together.
  • Step S605. The network that has received the service request from the terminal 610 can set a user plane path to forward the terminal's traffic.
  • the SM (630) which sets the FM (650) route, selects the FM (650) that can perform this in step S607 if the request from the terminal (610) includes a request for processing related to in-network computing. It can be included in the path.
  • SM (630) can activate in-network computing-related functions installed in FM (650).
  • the terminal 610 can use the In-Network Computing-related rules received in the previous step to select a path through which the generated traffic should be transmitted. Taking a 5G network as an example, this is a similar operation to selecting a PDU session connected to a specific DNN. At this time, the terminal 610 can make a new request to the network if the currently connected session does not support the In-Network computing function.
  • the terminal 610 may transmit uplink data to the destination FM 650.
  • Step S615. The FM 650, which has received the packet from the terminal 610, performs In-Network Computing-related processing and returns the performance results to the terminal 610 or sends the packet received from the terminal 610 to the DN for additional processing. Processed data can be forwarded.
  • Figure 7 is a diagram showing the structure of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal may include a transceiver 710, a control unit 720, and a storage unit 730.
  • the control unit may be defined as a circuit or application-specific integrated circuit or at least one processor.
  • the transceiver unit 710 can transmit and receive signals with other network entities.
  • the transceiver 710 may receive system information from a base station and may receive a synchronization signal or a reference signal.
  • the control unit 720 can control the overall operation of the terminal according to the embodiment proposed by the present invention.
  • the control unit 720 may control signal flow between each block to perform operations according to the flowchart described above.
  • the control unit 710 allows the terminal to set up a URSP within the system according to an embodiment of the present invention, determine a path for the generated traffic using the set URSP rule, and request the SMF to establish a PDU session. You can control it.
  • the storage unit 730 may store at least one of information transmitted and received through the transmitting and receiving unit 710 and information generated through the control unit 720.
  • the storage unit 730 may store information about whether in-network computing is available or information about URSP rules including an indicator, slice selected to establish a PDU session, SSC mode, DNN information, etc. .
  • Figure 8 is a diagram showing the structure of a network entity according to an embodiment of the present invention.
  • a network entity may consist of AMF, SMF, UPF, AF, NEF, UDM, UDR, PCF, DN, etc.
  • the network entity may include a transceiver 810, a control unit 820, and a storage unit 830.
  • the control unit may be defined as a circuit or application-specific integrated circuit or at least one processor.
  • the transceiver unit 810 can transmit and receive signals with other network entities.
  • the transceiver 810 may transmit system information to the terminal and may transmit a synchronization signal or a reference signal.
  • the control unit 820 can control the overall operation of the network entity according to the embodiment proposed by the present invention.
  • the control unit 820 may control signal flow between each block to perform operations according to the flowchart described above.
  • the control unit 820 can receive a request from a terminal in an uplink situation and proceed with a PDU session establishment procedure, and in the process select a UPF that supports the In-Network Computing function. You can.
  • the control unit 280 can receive a DDN signal from the DN in a downlink situation through the transceiver 810 and determine whether the packet is an application packet set to use the In-Network Computing function. A command to activate the corresponding function can be transmitted to the UPF through (810).
  • control unit 820 has the functions of adding, deleting, and changing the packet header, the function of adding, changing, and deleting the payload located inside the packet header, the inference function of AI/ML, and the map/reduce of the data inside the packet. You can utilize the Reduce function and the Aggregation function of packet data.
  • the storage unit 830 may store at least one of information transmitted and received through the transmitting and receiving unit 810 and information generated through the control unit 820.
  • the storage unit 830 includes functions related to addition, change, and deletion of the above-described packets or payloads, AI/ML inference functions, Map/Reduce functions of data inside the packet, and packet Basic data to perform the data aggregation function can be stored.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

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

Description

이동통신 네트워크에서 IN-NETWORK COMPUTING을 지원하기 위한 메세지 전달 방법
본 개시는 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 구체적으로는 5G 이동 통신(5G Mobile Communication System)을 포함하여, 향후 개시될 미래 무선 이동통신 시스템에서 In-Network Computing, 또는 On-path Computing을 지원하기 위한 방법에 관한 것이다.
이동 통신 세대를 거듭하면서 발전한 과정을 돌아보면 음성, 멀티미디어, 데이터 등 주로 인간 대상의 서비스를 위한 기술이 개발되어 왔다. 5G(5th Generation) 통신 시스템 상용화 이후 폭발적인 증가 추세에 있는 커넥티드 기기들이 통신 네트워크에 연결될 것으로 전망되고 있다. 네트워크에 연결된 사물의 예로는 차량, 로봇, 드론, 가전제품, 디스플레이, 각종 인프라에 설치된 스마트 센서, 건설기계, 공장 장비 등이 있을 수 있다. 모바일 기기는 증강현실 안경, 가상현실 헤드셋, 홀로그램 기기 등 다양한 폼팩터로 진화할 것으로 예상된다. 6G(6th Generation) 시대에는 수천억 개의 기기 및 사물을 연결하여 다양한 서비스를 제공하기 위해, 개선된 6G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 6G 통신 시스템은 5G 통신 이후 (Beyond 5G) 시스템이라 불리어지고 있다.
2030년쯤 실현될 것으로 예측되는 6G 통신 시스템은 최대 전송속도 테라(Tera)(1000기가) ps(bit per second), 무선 지연시간 100마이크로초(μsec)로, 5G 통신 시스템대비 속도는 50배 빠르고 무선 지연시간은 10분의 1로 줄어든다.
이러한 높은 데이터 전송 속도 및 초저지연시간을 달성하기 위해, 6G 통신 시스템은 테라헤르츠(Terahertz) 대역(예를 들어, 95기가(95GHz)에서 3테라(3THz)대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 테라헤르츠 대역은 5G에서 도입된 밀리미터파(mmWave) 대역에 비해 더 심각한 경로손실 및 대기흡수 현상으로 인해서 신호 도달거리, 즉 커버리지를 보장할 수 있는 기술의 중요성이 더 커질 것으로 예상된다. 커버리지를 보장하기 위한 주요 기술로서 RF(Radio Frequency) 소자, 안테나, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)보다 커버리지 측면에서 더 우수한 신규 파형(Waveform), 빔포밍(Beamforming) 및 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(Array Antenna), 대규모 안테나(Large Scale Antenna)와 같은 다중 안테나 전송 기술 등이 개발되어야 한다. 이 외에도 테라헤르츠 대역 신호의 커버리지를 개선하기 위해 메타물질(Metamaterial) 기반 렌즈 및 안테나, OAM(Orbital Angular Momentum)을 이용한 고차원 공간 다중화 기술, RIS(Reconfigurable Intelligent Surface) 등 새로운 기술들이 논의되고 있다.
또한 주파수 효율 향상 및 시스템 네트워크 개선을 위해, 6G 통신 시스템에서는 상향링크(Uplink, 단말 송신)와 하향링크(Downlink, 기지국 송신)가 동일 시간에 동일 주파수 자원을 동시에 활용하는 전이중화(Full Duplex) 기술, 위성(Satellite) 및 HAPS(High-altitude Platform Stations)등을 통합적으로 활용하는 네트워크 기술, 이동 기지국 등을 지원하고 네트워크 운영 최적화 및 자동화 등을 가능하게 하는 네트워크 구조 혁신 기술, 스펙트럼 사용 예측에 기초한 충돌 회피를 통한 동적 주파수 공유 (Dynamic Spectrum Sharing)기술, AI를 기술 설계 단계에서부터 활용하고 종단간(End-to-End) AI 지원 기능을 내재화하여 시스템 최적화를 실현하는 AI 기반 통신 기술, 단말 연산 능력의 한계를 넘어서는 복잡도의 서비스를 초고성능 통신과 컴퓨팅 자원(MEC, 클라우드 등)을 활용하여 실현하는 차세대 분산 컴퓨팅 기술 등의 개발이 이루어지고 있다. 뿐만 아니라 6G 통신 시스템에서 이용될 새로운 프로토콜의 설계, 하드웨어 기반의 보안 환경의 구현 및 데이터의 안전 활용을 위한 메커니즘 개발 및 프라이버시 유지 방법에 관한 기술 개발을 통해 디바이스 간의 연결성을 더 강화하고, 네트워크를 더 최적화하고, 네트워크 엔티티의 소프트웨어화를 촉진하며, 모바일 통신의 개방성을 높이려는 시도가 계속되고 있다.
이러한 6G 통신 시스템의 연구 및 개발로 인해, 사물 간의 연결뿐만 아니라 사람과 사물 간의 연결까지 모두 포함하는 6G 통신 시스템의 초연결성(Hyper-Connectivity)을 통해 새로운 차원의 초연결 경험(The Next Hyper-Connected Experience)이 가능해질 것으로 기대된다. 구체적으로 6G 통신 시스템을 통해 초실감 확장 현실(Truly Immersive XR), 고정밀 모바일 홀로그램(High-Fidelity Mobile Hologram), 디지털 복제(Digital Replica) 등의 서비스 제공이 가능할 것으로 전망된다. 또한 보안 및 신뢰도 증진을 통한 원격 수술(Remote Surgery), 산업 자동화(Industrial Automation) 및 비상 응답(Emergency Response)과 같은 서비스가 6G 통신 시스템을 통해 제공됨으로써 산업, 의료, 자동차, 가전 등 다양한 분야에서 응용될 것이다.
In-Network Computing은 단순 메시지를 전달하는 역할을 담당하는 네트워크의 기존 역할에서 진화하여, 네트워크 장치 또는 네트워크 전달 경로 중 메시지의 내용에 따라 네트워크 자체적으로 요청 내용의 처리에 관련된 작업을 수행하는 기술을 지칭한다. 이를 통해 메시지가 네트워크 상에서 전달 되는 과정과 동시에 요청의 처리가 이루어 지기 때문에 사용자는 보다 빠른 응답 시간, 높은 서비스 경험, 높은 대역폭 활용 등과 같은 장점을 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 이러한 기술을 현재 또는 미래 네트워크에서 지원 할 수 있도록 하는 네트워크 장치 및 소프트웨어 구조 및 연동 방법에 대한 연구가 필요하다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)의 다양한 실시 예들은 이동 통신 시스템에서 In-Network Computing, 또는 On-Path 컴퓨팅을 지원하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것으로 목적으로 한다.
본 개시에서는 In-Network Computing을 지원하기 위한 장치 및 이러한 장치와 기존 통신 시스템의 구성 장치들 사이의 메시지 교환 방법, 특정 사용자가 In-Network Computing을 사용하기 위한 절차, In-Network Computing를 위한 네트워크 메시지 (또는 패킷)의 구별 및 제어 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 무선 통신 시스템에서의 단말의 방법을 개시한다. 상기 방법은, 제1 네트워크 엔티티로부터 URSP(UE Route Selection Policy)를 수신하는 단계; 상기 URSP를 기초로 특정 트래픽에 대한 INC(In-Network Computing) 기능의 사용 여부를 결정하는 단계; 제2 네트워크 엔티티로 INC 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU(Packet Data Unit) 세션 수립 요청을 전송하는 단계; 상기 제2 네트워크 엔티티로부터 PDU 세션 수립 결과를 수신하는 단계; 및 상기 PDU 세션 수립 결과에 기초하여, 상기 제2 네트워크 엔티티에 의해 선택된, INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티로 상향 링크 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는 무선 통신 시스템에서의 제2 네트워크 엔티티의 방법을 개시한다. 상기 방법은, 단말로부터 INC 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU 세션 수립 요청을 수신하는 단계; 상기 PDU 세션 수립 요청을 기초로 하여, 제3 네트워크 엔티티를 선택하고 PDU 세션 수립 절차를 수행하는 단계; 선택된 제3 네트워크 엔티티와 N4 세션을 수립하는 단계; 및 상기 단말로, 상기 PDU 세션 수립 요청에 대한 PDU 세션 수립 결과를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 무선 통신 시스템에서의 제3 네트워크 엔티티의 방법을 개시한다. 상기 방법은, INC 기능의 지원 여부를 포함하는 NF 프로파일(Network Function Profile)을 제5 네트워크 엔티티에 등록하는 단계; 상기 NF 프로파일을 통해 INC 기능의 지원 여부를 확인한 제2 네트워크 엔티티와의 N4 세션 수립을 수행하는 단계; 및 단말로부터 상향 링크 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 이동 통신 네트워크를 통한 다양한 서비스를 사용함에 있어서, 네트워크를 사용하는데 있어서 발생하는 지연 시간 감소, 네트워크 자원 활용도를 증가 시켜 보다 높은 대역폭 활용등과 같은 효과를 통해 사용자의 무선 이동 통신을 통한 서비스 체감 경험을 높여 줄 수 있다. 더불어, 네트워크 상에서 발생하는 트래픽들을 자체적으로 처리함으로써 네트워크 장치를 구성/운용함에 있어서 발생하는 비용을 절감하는 효과를 가져올 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 In-Network Computing 지원 가능한 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향 링크를 이용한 In-network computing 기능의 지원 절차를 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향 링크를 이용하여 외부 DN에서 제공중인 In-network computing 기능을 지원하는 절차를 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 하향 링크를 이용한 In-network computing 기능의 지원 절차를 도시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 In-network computing 기능 활성화를 위한 AF 요청 절차를 도시한다.
도 6는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 일반적인 무선 통신 시스템에서 In-network computing 기능의 활성화를 위한 절차를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 구조를 도시한 도면이다.
이하, 본 개시의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시예를 설명함에 있어서 본 개시가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 개시와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 개시의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 이동통신 규격 표준화 단체인 3GPP가 명세하고 있는 5G 이동통신 규격 상의 무선 접속망 New RAN (NR)과 코어 망인 패킷 코어 (5G System, 혹은 5G Core Network, 혹은 NG Core: Next Generation Core)를 주된 대상으로 하지만, 본 개시의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 개시의 범위를 크게 벗어 나지 아니 하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 개시의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능 할 것이다. 더불어 향후 10년 이후 등장 할 5G 이후 이동통신 시스템 또는 6G 이동통신 시스템에도 적용 할 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 3GPP(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격(5G, NR, LTE 또는 이와 유사한 시스템의 규격)에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들이 일부 사용될 수 있다. 하지만, 본 개시가 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한 이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity, 네트워크 엔티티)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 네트워크 엔티티들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시에서 사용하는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
본 개시는 3GPP 표준 규격을 따르는 이동통신 시스템에서 무인 항공기의 운용을 지원하기 위한 방법에 관한 것으로 후술되어 있는 장치 또는 객체들일 상호작용하여 발명의 목적을 달성한다.
(R)AN (Radio Access Network)은 5G-NR, E-UTRAN, UTRAN, GERAN등과 같이 기지국과 단말 사이에 무선 통신을 위해 사용되는 기술을 지칭하며, 단말은 무선 통신을 위해서 이동 통신 무선 기술을 지원하는 기지국인 eNB 혹은 gNB에 접속 하여 통신 서비스를 받는다. 기지국은 단말들로부터 전송 받은 제어 신호 혹은 데이터를 핵심망과 상호작용하여 핵심망에 위치하고 있는 장치로 전송하여 설정을 받거나, 데이터를 송수신 하거나, 관리를 위한 절차들을 수행할 수 있다. 이외에도 단말은 기지국과 연결되지 않고 단말과 단말 사이 직접적인 통신을 수행하는 Prose (Proximity Service)와 같은 사이드 링크를 이용하는 기술 또는 WiFi, Bluetooth와 같은 Non-3GPP 무선 접속 기술을 활용하여 데이터 네트워크와 연결될 수 있다.
본 개시에 등장하는 핵심망을 구성하는 엔티티(Entity)들의 설명은 이하와 같이 설명될 수 있다. 5G 네트워크 시스템이 제공하는 각 기능들을 수행하는 단위는 NF(Network Function, 네트워크 기능)로 정의될 수 있다. 5G 이동통신 네트워크의 구조는 도 1에 도시되어 있다. 대표적인 NF로는 단말(UE, User Equipment)의 네트워크 접근과 이동성을 관리 하는 AMF(Access and Mobility Management Function), 세션과 관련된 기능을 수행하는 SMF(Session Management Function), 사용자 데이터의 전달을 담당하는 UPF(User Plane Function), 응용의 제공을 위해 5GC와 통신하는 AF (Application Function), 5GC와 AF 사이의 통신을 지원 하는 NEF (Network Exposure Function), 데이터 저장 및 관리를 위한 UDM (Unified Data Management)과 UDR (Unified Data Repository), 정책을 관리 하는 PCF (Policy and Control Function), 그리고 사용자 데이터가 전달되는 인터넷과 같은 DN (Data Network)이 있다. NF외에 단말 및 5G 이동통신 네트워크를 관리 하기 위한 시스템인 OAM (Operation, Administration, and Management)가 존재 할 수 있다.
이외에 5G 네트워크 시스템의 구성요소는 아니지만 서비스 제공을 하기 위한 외부 개체로써 엣지 컴퓨팅 인프라, 인프라 관리자 및 서비스가 포함 될 수 있다. 엣지 컴퓨팅 인프라 관리자는 엣지 컴퓨팅 인프라에 존재하는 자원을 관리 하는 역할을 수행하는 개체로써, 독립적인 개체로 존재하거나 특정 서비스 또는 플랫폼 상에 존재하여 동일한 기능을 수행하는 개체를 지칭한다. 본 개시에서 엣지 컴퓨팅 인프라 관리자는 NEF를 통해 5G 핵심망과 정보를 교환 할 수 있는 상황을 가정하며, AF와 동일하거나 AF와 연결되어 핵심망과 정보 교환이 가능하다.
상술한 엔티티들의 사이의 정보 교환 및 제어 신호 교환은 3GPP 표준 규격 문서에서 정의하는 절차, 인터페이스, 및 프로토콜을 사용한다. 하지만, 본 개시에 포함되는 모든 용어가 3GPP 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되지 않으며, 다른 규격을 따르는 시스템 및 장치에도 동일 하게 적용될 수 있다. 본 개시의 실시 예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 3GPP가 규격을 정한 통신 규격을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 개시의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 개시의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 개시의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
상술한 5G 이동통신 네트워크의 구성요소 이외에, In-network Computing (또는 On-path Computing)을 지원하기 위한 장치들이 존재할 수 있다. In-Network computing이란 응용의 일부를 네트워크 장치에 오프로딩 (Offloading)하는 기술을 지칭한다. 이를 통해, 단순히 네트워크 트래픽의 포워딩과 같은 작업을 처리하던 네트워크 장치들이 응용에 대한 처리를 도와 줌으로써 네트워크를 이용하는 서비스의 지연시간 감소, 전송량 증가, 소모전력 감소와 같은 이점을 얻을 수 있다. In-Network Computing을 통해 활용 할 수 있는 대표적인 응용의 형태로는 캐쉬(Cache), 로드 밸런서 (Load balancer), NAT 서버, DNS 서버, 및 AI/ML 관련 서버들의 일부 기능들의 지원이 포함될 수 있다.
In-Network Computing의 일반적인 구조는 도 1에 도시되어 있다. In-Network computing을 사용하지 않은 일반 단말 또는 응용의 경우에는 단말에서 발생한 트래픽이 네트워크 장치를 거쳐 응용 서버로 전달 되게 되고, 전달된 요청을 서버가 처리하여 그에 따른 결과를 단말에게 응답하게 된다. 이 과정에서 네트워크 장치들은 단순히 단말과 서버 사이에서 발생하는 메시지들을 전달 하기 위한 역할 만을 수행하게 된다. 도 1에서 특정 단말에서부터 발생한 트래픽이 In-Network Computing을 사용하는 응용이라면, 네트워크 장치 A(120)에서 단말(110)이 요청한 응답을 서버 대신 처리 하여 응답할 수 있다. 추가적으로, 네트워크 장치(120, 130)가 단말(110)의 요청을 완전히 처리 하는 것이 아니라 서버(140) 또는 뒤에 위치하게 되는 네트워크 장치가 단말(110)의 요청을 처리하기 용이한 형태로 변경 하거나 처리 결과를 전달 할 수도 있다. 응용에 따라서 복수개의 네트워크 장치(120, 130)가 참여하여 단일 응용을 처리하기 위한 처리를 수행할 수도 있다.
이러한 In-Network computing에 대한 효율성을 높이기 위해서는 단말에서 발생한 트래픽이 서버로 전달되는 과정에 있어서, 단말에서 발생한 응용 트래픽이 특정 네트워크 장치를 거치도록 경로를 설정하는 과정이 필수적으로 요구된다. 따라서 특정 단말에서 발생한 트래픽, 또는 특정 단말에서 발생한 특정 응용의 트래픽을 선별하여 이를 지원하는 In-Network Computing 기능을 지원하는 네트워크 장치를 거쳐 최종적으로 서버로 연결되는 경로를 설정 할 수 있도록 하는 방법이 필요하다.
[제1 실시예] - 상향 링크 In-Network Computing을 지원하기 위한 PDU 세션 연결 방법과 UPF 선택 방법
5G 이동통신 시스템에서 UPF에 사용자 데이터를 전달 하는 장치는 크게 UE, RAN, UPF로 나눌 수 있으며, UPF를 통해 외부에 위치한 네트워크인 데이터 네트워크(DN, Data Network)으로 전달 되게 된다. DN은 이동통신 시스템 외부에 위치하며 응용 서버들에 접근이 가능한 네트워크를 지칭한다. 본 개시에서는 현재 5G 시스템 또는 추후 등장할 이동통신 네트워크에 있어서 사용자 데이터를 전달하는 장치를 확장하여 In-Network Computing을 지원할 수 있도록 하는 방법을 개시한다.
현재 5G 이동통신 시스템에서 사용자 단말의 전달 하는 장치 중에서 네트워크 서비스의 품질 및 성능을 제어하기 위한 용도로 RAN과 UPF가 대표적인 내부 개체로 존재한다. UPF는 특정 서비스의 탐지 및 QoS 관련 규칙을 적용하는 역할을 수행한다. 특별한 경우를 제외하면, 대부분의 서비스의 트래픽은 UPF를 통해 전달이 되며, 이때 특정 QoS 관련 정책이 적용된다. 기본적으로 이러한 정책 또는 규칙의 적용 기본 단위는 QoS 플로우 (QoS Flow)를 기본 단위로 한다. QoS 플로우는 UPF에서는 PDR (Packet Detection Rule)를 통해 QoS 플로우를 탐지 할 수 있다.
5G 이동 통신 시스템에서 특정 단말이 외부에 위치하고 있는 DN과 통신하기 위해서는 PDU 세션을 수립하여야 하며, 수립된 PDU 세션을 통해서 네트워크 트래픽을 전달 할 수 있다. 단일의 PDU 세션 내에는 복수개의 QoS Flow가 존재 할 수 있다. 본 개시는 단말이 데이터 전달을 위해서 PDU 세션을 수립하는 과정 중에 In-Network Computing을 사용한다는 신호를 명시적으로 통신망에 전달하여, 관련 기능을 제공하는 UPF를 선택 하도록 하는 방법을 포함한다.
본 실시예에서 UPF는 기존 데이터 트래픽의 전달 역할, QoS 적용, 사용량 보고 등과 같은 기존의 기능에 추가로, 응용의 처리가 가능하도록 하는 기능을 가지고 있을 수 있다. 이러한 데이터 또는 정보의 처리가 가능한 UPF는 패킷의 헤더 추가, 삭제, 변경뿐만 아니라 패킷 헤더 내부에 위치한 데이터(페이로드, Payload)의 추가, 변경, 삭제를 할 수 있다. 이때, 데이터 처리의 수행을 지원하기 위해 단일 패킷의 처리만이 고려되지 않으며, 기존에 전송된 패킷을 저장하거나, 미래에 전달될 패킷을 기다리거나, 수집된 패킷들의 가공한 데이터들을 내부적으로 이용하는 기능이 활용될 수도 있다. 이러한 데이터 처리의 대표적인 예로는 AI/ML의 추론 기능, 패킷 내부 데이터의 맵(Map)/리듀스(Reduce)기능, 패킷 데이터들의 병합(Aggregation) 기능 등이 포함될 수 있다. 패킷 내부의 데이터를 처리하기 위한 응용의 작동 방법은 네트워크 운용자가 임의로 설치 한 것과 같이 수행되거나 본 개시의 다른 실시예들과 같이 수행될 수 있다. 새롭게 확장된 UPF의 기능은 UPF의 NF profile에 추가되어, SMF가 UPF를 선택하는 과정에서 사용 될 수 있다. 이 때 NF Profile에 저장되는 정보는 특정 응용의 트래픽을 구별 할 수 있는 구별자인 Traffic descriptor 또는 App Id와 같은 형태로 표현될 수 있다. 따라서, NF profile은 [Traffic descriptor, In-network computing support indicator] 형식으로 저장이 가능하다. 본 개시에서는 새롭게 확장된 UPF의 기능에 대한 정보를 NF profile의 일부로 표현하였으나, In-Network computing이 보급됨에 따라 UPF capability의 일종으로 표현될 수도 있다.
본 개시에서는 상술한 바와 같이 In-Network Computing을 지원하기 위한 방법을 도 2를 이용하여 자세히 설명한다.
S201 단계. 본 개시를 실시하기 위한 전처리로써 UPF(240-2)에서 처리 할 수 있는 In-Network Computing 기능이 설치 되어 있으며, 이를 이용하는 응용의 종류 또는 트래픽이 네트워크 서비스 제공자 및 이용자 사이에 협약 될 수 있다. 이러한 협약 및 UPF(240-2)의 In-Network Computing을 처리 하기 위한 설정과 관련된 내용은 추후 단계 이전 어느 시점에서나 발생 가능 하다. 이때 이러한 협약과 관련된 응용과 관련된 정책은 PCF 또는 UDR 또는 UDM에 저장되어 특정 단말(210) 또는 사용자가 네트워크를 사용할 때 열람 될 수 있다.
S203 단계. 단말(210)은 네트워크 이용을 하기 위한 등록 또는 패킷을 전달 하기 위해 서비스 요청을 할 수 있다. 이러한 과정 중에서 단말과 관련된 정책들이 변경 될 수 있다. 이러한 절차는 3GPP에서 UE Configuration Update로 명명되며, 단말(210)의 등록(Registration) 절차와 함께 수행될 수 있으며, 네트워크에 의한 임의적인 시점에서의 요청에 의해 수행될 수 있다. 이 과정에서 단말(210)에 설정되어야 하는 네트워크 관련 정책들이 전달 될 수 있다. 이 과정에서 전달되는 대표적인 정책으로는 URSP(UE Route Selection Policy)가 있다. URSP는 단말(210)이 특정 트래픽을 전송하기 위해 네트워크를 사용함에 있어서, 특정 슬라이스 선택, SSC(Session and Service Continuity) mode 선택, DNN(Data Network Name)을 선택하기 위해 사용된다. 이러한 선택된 정보들은 PDU 세션을 수립하는 절차 (PDU session establishment)에서 인자로써 네트워크에 전달 될 수 있다. 본 개시는 URSP를 규칙을 확장하여 이전 단계에서 협약 된 응용에 대하여 In-Network computing 기능이 제공된다는 정보를 제공하는 방법을 추가적으로 포함한다. 표 1과 2는 3GPP에서 명세한 TS23.503의 일부이며, URSP 규칙에 대한 방법을 포함한다. 표 2에서는 기존 3GPP에서 정의한 URSP의 일부 규칙 이외에 특정 트래픽 또는 응용에 대하여 In-network computing이 사용 가능한지 여부에 대한 정보 또는 지시자(In-Network Computing Support Indicator)가 포함될 수 있다. In-network computing Indicator가 설정되어 있을 경우, S205 단계에서 단말(210)은 특정 트래픽 (또는 응용)이 네트워크에 의해 In-network computing이 지원가능 하다는 정보를 판단 할 수 있으며, 이를 활용하여 이러한 기능을 사용할지 여부를 결정 할 수 있다.
S207 단계. 단말(210)에서 네트워크를 통해 전달 해야 하는 트래픽이 발생한 경우, 단말(210)은 전 단계에서 전달 받은 URSP 규칙을 활용하여 현재 발생한 트래픽이 전달되어야 하는 DNN, S-NSSAI(Single-Network Slice Selection Assistance Informtaion)와 같은 기존 정보와 더불어 In-Network Computing 기능이 지원되는 지 여부를 확인하고, In-Network Computing 기능을 사용할 지 여부를 결정 할 수 있다. 이때, 단말(210)이 트래픽을 전달한 PDU 세션이 존재 하지 않는 경우이거나, 새로 발생한 트래픽이 In-Network Computing을 지원받도록 하기 위해서 새로운 PDU 세션 수립을 요청을 결정 할 수 있다. 추가적으로, 단말(210)은 단말(210)에서 사용중인 응용이 필요로 하는 In-Network Computing을 수행하는 워크로드를 특정할 수 있다. 이는 단말과(210), 단말(210)에서 사용중인 응용 간의 내부적 메시지 전달 등의 방식으로 획득 될 수 있다. In-Network Computing 워크로드는 단말(210)에서 구동중인 응용이 필요로 하는 네트워크 또는 컴퓨팅 상의 처리 동작의 단편을 의미할 수 있다. 본 개시에서 In-network Computing 워크로드는, 응용이 In-Network computing을 사용하였을 경우 전달된 패킷에 처리되는 동작을 지칭할 수 있다.
S209 단계. 단말(210)은 발생한 트래픽을 전달하기 위해 PDU 세션 수립 절차를 수행 할 수 있다. 이 과정은 기존의 3GPP에서 정의한 PDU 세션 수립 절차와 동일 할 수 있다. 더불어, S207 단계에서 특정 응용이 UPF(240-2)에서 제공하는 In-Network Computing의 대상이며 이를 활용하기로 결정하였다면, 단말(210)은 PDU 세션 수립 요청에 In-Network Computing과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 이러한 정보는 응용을 구별하기 위한 응용 식별자 (Application ID) 또는 Traffic descriptor와 In-Network computing 활용 여부 요청 인자의 형태 [app ID or Traffic descriptor, In-Network Computing request]로 표현될 수 있다. 본 S209 단계에서 단말(210)은 추가적인 In-Network Computing관련 인자들을 SMF(230)로 전달 할 수 있다. In-Network computing 관련 인자들로는 S207 단계에서 파악된 In-Network computing 워크로드 식별자(Workload Identifier), 응용 트래픽 형태 정보, 암호화 키(Encryption Key), L4 조작/종료 가능 여부 등이 포함 될 수 있다. 워크로드 식별자는 단말에서 요구하는 응용의 데이터를 처리 로직을 식별할 수 있도록 하는 식별자로써, In-Network computing에 의해 처리되는 처리 로직을 지칭한다. 이때 복수의 In-Network computing 워크로드 식별자가 포함될 수 있다. 응용 트래픽 형태 정보는 In-Network computing에서 처리되어야 하는 데이터가 패킷으로 변환 될 때의 관계를 표현하기 위한 방법으로, 데이터가 단편화 없이 1개의 패킷에 매칭되는 경우, 데이터 단편화가 발생하여 복수개의 패킷으로 나누어지는 경우, 그리고 연속적인 스트림의 경우 등이 응용 트래픽 형태 정보로 표현될 수 있다. 암호화 키는 응용의 데이터가 암호화 되어 있을 경우, 이를 해석하기 위해 필요한 정보로써 In-Network computing을 처리하는 장치가 이를 활용하여 암호화 되지 않은 형태의 데이터를 패킷으로부터 획득 할 수 있도록 한다. L4 조작/종료 여부는 종단 노드 사이의 L4 세션 연결에 대해 In-Network computing의 처리 결과에 따라서 중간에 데이터를 변경 하거나, 응답을 반환하거나, L4 세션을 종료할 수 있는지 여부를 지시할 수 있다.
추가적으로, 단말(210)에서 사용하는 응용이 직접 In-network computing에서 사용하는 응용의 처리 로직 중 일부를 워크로드로 변환하여 직접 실행가능한 프로그램의 일부를 SMF(230)로 전달 할 수 있다. 이러한 워크로드를 표현하는 방식으로는 바이너리 코드로 표현하는 방식, 워크로드를 포함한 컨테이너로 표현하는 방식, 컴파일 가능한 코드의 일부로 표현 가능한 방식 등이 존재할 수 있다.
S211 단계. PDU 세션 수립 요청을 받은 SMF(230)는 단말(210)에서 요청한 정보를 바탕으로 PDU 세션 수립 절차를 진행 할 수 있다. 이 때 요청의 처리 및 전달 절차는 3GPP 규격에서 정의한 절차와 동일하게 구성될 수 있다. 만약, S209 단계에서의 PDU 세션 수립 절차에 In-Network Computing 지원 요청이 포함되어 있다면, SMF(230)는 이를 지원하는 UPF(240-2)를 선택 하는 과정을 추가로 진행할 수 있다. SMF(230)는 UPF(240-1, 240-2)를 선택하는 과정에서 상술한 바와 같이 요청한 응용을 위한 In-Network computing 기능이 지원되는 지의 여부를 NRF에 저장된 UPF(240-1, 240-2)의 NF profile을 통해 판단 할 수 있다. 이를 통해, SMF(230)는 수립 요청 받은 PDU 세션을 처리 할 수 있는 적합한 UPF(240-2)를 선택 하게 된다.
S213 단계. SMF(230)는 3GPP 규격에 따라 UPF와 N4 세션을 수립할 수 있다. 이 과정에서 UPF(240-2)의 In-Network Computing 기능이 활성화 되어 있지 않은 경우 SMF(230)는 특정 응용을 위한 In-Network Computing 기능을 활성화 하도록 요청 할 수 있다. 추가적으로 단말(210)이 In-network computing 관련 워크로드 식별자를 SMF(230)로 전달한 경우, SMF(230)는 UPF(240-2)에 해당 식별자에 해당하는 워크로드를 설치하고 실행 할 수 있다. 만약, 단일 UPF(240-2)의 자원이 부족하거나 QoS를 고려하여 추가적인 UPF가 필요한 경우, SMF(230)는 I-UPF의 삽입을 결정하고 복수개의 UPF를 연결하는 경로를 생성하여 In-Network Computing에서 요청된 전체 처리 기능들이 수행되도록 구성할 수 있다. 이 때, SMF(230)는 S209 단계에서 전달받은 트래픽 타입에 따라 특정 PDU 세션의 버퍼링 여부 결정, 암호화 된 패킷의 복호화 실행을 설정 할 수 있다. 단말(230)로부터 실행 가능한 워크로드가 직접 전달된 경우, SMF(230)는 전달된 워크로드의 무결성을 파악 후 UPF(240-2)에 설치/실행 할 수 있다.
S215 단계. SMF(230)는 PDU 세션 수립 요청을 보낸 단말에 절차의 수행 결과에 대해 응답 할 수 있다.
S217 단계. 단말(210)은 수립된 PDU 세션을 통하여 상향 링크 데이터를 전송할 수 있다.
S219 단계. S217 단계에서 전달된 데이터 중 상술한 단계에서 In-Network computing을 지원 받기로 요청한 트래픽의 경우 UPF(240-2)에서는 해당 트래픽을 대상으로 미리 정의된 In-Network Computing 기능을 수행 할 수 있다.
Figure PCTKR2023013491-appb-img-000001
표 1: UE Route Selection Policy Rule
Figure PCTKR2023013491-appb-img-000002
표 2: Route Selection Descriptor
[제2 실시예] - 상향 링크 In-Network Computing을 지원하기 위한 PDU 세션 수립 및 데이터 네트워크 연결 방법
5G 이동통신 시스템에서 UPF에 사용자 데이터를 전달 하는 장치는 크게 UE, RAN, UPF로 나눌 수 있으며, UPF를 통해 외부에 위치한 네트워크인 데이터 네트워크(DN, Data Network)으로 전달 되게 된다. DN은 이동통신 시스템 외부에 위치하며 응용 서버들에 접근이 가능한 네트워크를 지칭한다. 본 개시에서는 현재 5G 시스템 또는 추후 등장할 이동통신 네트워크에 있어서 사용자 데이터를 전달하는 장치를 확장하여 In-Network Computing을 지원할 수 있도록 하는 방법을 개시한다.
5G 이동 통신 시스템에서 특정 단말이 외부에 위치하고 있는 DN과 통신하기 위해서는 PDU 세션을 수립하여야 하며, 수립된 PDU 세션을 통해서 네트워크 트래픽을 전달 할 수 있다. 단일의 PDU 세션 내에는 복수개의 QoS Flow가 존재 할 수 있다. 본 개시는 단말이 데이터 전달을 위해서 PDU 세션을 수립하는 과정 중에 In-Network Computing을 사용한다는 신호를 명시적으로 통신망에 전달하여, 관련 기능을 제공하는 UPF를 선택 하도록 하는 방법을 포함한다.
본 실시예에서 특정 DN에 위치하고 있는 네트워크 장치에서 In-Network Computing 기능을 지원하는 경우, 단말에서 발생하는 트래픽이 이러한 장치를 통해 관련 기능을 활용할 수 있도록 하는 방법을 포함한다. DN에 위치한 네트워크 장치는 스위치 또는 라우터와 같은 네트워크 장치 일 수 있다. 이때 네트워크는 기존과 같이 패킷을 전달 또는 포워딩 하는 역할을 수행하는 것뿐만 아니라 패킷 내부의 정보를 처리하는 기능까지 수행 할 수 있다. 이때, 데이터 처리의 수행을 지원하기 위해 단일 패킷의 처리만이 고려되지 않으며, 기존에 전송된 패킷을 저장하거나, 미래에 전달될 패킷을 기다리거나, 수집된 패킷들의 가공한 데이터들을 내부적으로 이용하는 기능이 활용될 수도 있다. 이러한 데이터 처리의 대표적인 예로는 AI/ML의 추론 기능, 패킷 내부 데이터의 맵(Map)/리듀스(Reduce)기능, 패킷 데이터들의 병합(Aggregation) 기능 등이 포함될 수 있다. 패킷 내부의 데이터를 처리하기 위한 응용의 작동 방법은 네트워크 운용자가 임의로 설치 한 것과 같이 수행되거나 본 개시의 다른 실시예들과 같이 수행될 수 있다. 이러한 기능들을 지원하는 DN을 표현하기 위하여, 본 개시에서는 DN에 연결되어 있는 UPF 의 NF profile이 활용될 수 있다. 이를 통해, SMF는 특정 단말에서 발생한 PDU 세션을 통해 전달 되는 데이터 패킷을 해당 DN의 장치로 올바르게 전달 되도록 경로를 설정 할 수 있다. 이 때 In-Network Computing 기능을 지원하는 UPF의 NF Profile은 특정 DN과의 연결을 지원하는 지 여부를 표기하기 위해 DNN (Data Network Name), DNAI(Data Network Access ID), Traffic descriptor 또는 App Id를 포함할 수 있다. 따라서, NF profile은 [DNN, DNAI, Traffic descriptor, In-network computing support indicator]의 조합으로 저장이 가능하다. 본 개시에서는 In-Network Computing 기능 지원 여부를 나타내는 정보를 NF profile의 일부로 표현하였으나, 이는 In-Network computing이 보급됨에 따라 UPF capability의 일종으로 표현될 수도 있다.
본 개시에서는 상술한 바와 같이 In-Network Computing을 지원하기 위한 방법을 도 3을 활용하여 자세히 설명한다.
S301 단계. 본 개시를 실시하기 위한 전처리로써 UPF(340-1, 340-2)를 통해 연결된 DN(350)에서 처리 할 수 있는 In-Network Computing 기능에 대한 정보가 UPF(340-1, 340-2)에 제공될 수 있으며, 이를 이용하는 응용의 종류 또는 트래픽이 네트워크 서비스 제공자 및 이용자 사이에 협약 될 수 있다. 이러한 협약 및 UPF(340-1, 340-2)와 DN(350) 사이의 In-Network Computing을 처리 하기 위한 설정과 관련된 내용은 추후 단계 이전 어느 시점에서나 발생 가능 하다. 이때 이러한 협약과 관련된 응용과 관련된 정책은 PCF 또는 UDR 또는 UDM에 저장되어 특정 단말 또는 사용자가 네트워크를 사용할 때 열람 될 수 있다.
S303 단계. 단말(310)은 네트워크 이용을 하기 위한 등록 또는 패킷을 전달 하기 위해 서비스 요청을 할 수 있다. 이러한 과정 중에서 단말과 관련된 정책들이 변경 될 수 있다. 이러한 절차는 3GPP에서 UE Configuration Update로 명명되며, 단말의 등록(Registration) 절차와 함께 수행될 수 있으며, 네트워크에 의한 임의적인 시점에서의 요청에 의해 수행될 수 있다. 이 과정에서 단말(310)에 설정되어야 하는 네트워크 관련 정책들이 전달 될 수 있다. 이 과정에서 전달되는 대표적인 정책으로는 URSP(UE Route Selection Policy)가 있다. URSP는 단말이 특정 트래픽을 전송하기 위해 네트워크를 사용함에 있어서, 특정 슬라이스 선택, SSC mode 선택, DNN(Data Network Name)을 선택하기 위해 사용된다. 이러한 선택된 정보들은 PDU 세션을 수립하는 절차 (PDU session establishment)에서 인자로써 네트워크에 전달 될 수 있다. 본 개시는 URSP를 규칙을 확장하여 이전 단계에서 협약 된 응용에 대하여 In-Network computing 기능이 제공된다는 정보를 제공하는 방법을 추가적으로 포함한다. 표 1과 2는 3GPP에서 명세한 TS23.503의 일부이며, URSP 규칙에 대한 방법을 포함한다. 표 2에서는 기존 3GPP에서 정의한 URSP의 일부 규칙 이외에 특정 트래픽 또는 응용에 대하여 In-network computing이 사용 가능한지 여부에 대한 정보 또는 지시자(In-Network Computing Support Indicator)가 포함될 수 있다. In-network computing Indicator가 설정되어 있을 경우, S305 단계에서 단말(310)은 특정 트래픽 (또는 응용)이 네트워크에 의해 In-network computing이 지원가능 하다는 정보를 판단 할 수 있으며, 이를 활용하여 이러한 기능을 사용할지 여부를 결정 할 수 있다.
S307 단계. 단말(310)에서 네트워크를 통해 전달 해야 하는 트래픽이 발생한 경우, 단말(310)은 전 단계에서 전달 받은 URSP 규칙을 활용하여 현재 발생한 트래픽이 전달되어야 하는 DNN, S-NSSAI와 같은 기존 정보와 더불어 In-Network Computing 기능이 지원되는 지 여부를 확인하고, In-Network Computing 기능을 사용할 지 여부를 결정 할 수 있다. 이때, 단말(310)이 트래픽을 전달한 PDU 세션이 존재 하지 않는 경우이거나, 새로 발생한 트래픽이 In-Network Computing을 지원받도록 하기 위해서 새로운 PDU 세션 수립을 요청을 결정 할 수 있다. 추가적으로, 단말(210)은 단말(310)에서 사용중인 응용이 필요로 하는 In-Network Computing을 수행하는 워크로드를 특정할 수 있다. 이는 단말과(310), 단말(310)에서 사용중인 응용 간의 내부적 메시지 전달 등의 방식으로 획득 될 수 있다. In-Network Computing 워크로드는 단말(310)에서 구동중인 응용이 필요로 하는 네트워크 또는 컴퓨팅 상의 처리 동작의 단편을 의미할 수 있다. 본 개시에서 In-network Computing 워크로드는, 응용이 In-Network computing을 사용하였을 경우 전달된 패킷에 처리되는 동작을 지칭할 수 있다.
S309 단계. 단말(310)은 발생한 트래픽을 전달하기 위해 PDU 세션 수립 절차를 수행 할 수 있다. 이 과정의 기존의 3GPP에서 정의한 PDU 세션 수립 절차와 동일 할 수 있다. 더불어, S307 단계에서 특정 응용이 In-Network Computing의 대상이며 이를 활용하기로 결정하였다면, 단말(310)은 PDU 세션 수립 요청에 In-Network Computing과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 이러한 정보는 응용을 구별하기 위한 응용 식별자 (Application ID) 또는 Traffic descriptor와 In-Network computing 활용 여부 요청 인자의 형태 [app ID or Traffic descriptor, In-Network Computing request]로 표현될 수 있다. 따라서, 단말(310)은 PDU 세션 수립을 위해 DNN, S-NSSAI와 더불어 In-Network Computing에 사용할 응용의 정보를 추가로 전달 할 수 있다.
본 S309 단계에서 단말(310)은 추가적인 In-Network Computing관련 인자들을 SMF(330)로 전달 할 수 있다. In-Network computing 관련 인자들로는 S307 단계에서 파악된 In-Network computing 워크로드 식별자(Workload Identifier), 응용 트래픽 형태 정보, 암호화 키(Encryption Key), L4 조작/종료 가능 여부 등이 포함 될 수 있다. 워크로드 식별자는 단말에서 요구하는 응용의 데이터를 처리 로직을 식별할 수 있도록 하는 식별자로써, In-Network computing에 의해 처리되는 처리 로직을 지칭한다. 이때 복수의 In-Network computing 워크로드 식별자가 포함될 수 있다. 응용 트래픽 형태 정보는 In-Network computing에서 처리되어야 하는 데이터가 패킷으로 변환 될 때의 관계를 표현하기 위한 방법으로, 데이터가 단편화 없이 1개의 패킷에 매칭되는 경우, 데이터 단편화가 발생하여 복수개의 패킷으로 나누어지는 경우, 그리고 연속적인 스트림의 경우 등이 응용 트래픽 형태 정보로 표현될 수 있다. 암호화 키는 응용의 데이터가 암호화 되어 있을 경우, 이를 해석하기 위해 필요한 정보로써 In-Network computing을 처리하는 장치가 이를 활용하여 암호화 되지 않은 형태의 데이터를 패킷으로부터 획득 할 수 있도록 한다. L4 조작/종료 여부는 종단 노드 사이의 L4 세션 연결에 대해 In-Network computing의 처리 결과에 따라서 중간에 데이터를 변경 하거나, 응답을 반환하거나, L4 세션을 종료할 수 있는지 여부를 지시할 수 있다.
추가적으로, 단말(310)에서 사용하는 응용이 직접 In-network computing에서 사용하는 응용의 처리 로직 중 일부를 워크로드로 변환하여 직접 실행가능한 프로그램의 일부를 SMF(330)로 전달 할 수 있다. 이러한 워크로드를 표현하는 방식으로는 바이너리 코드로 표현하는 방식, 워크로드를 포함한 컨테이너로 표현하는 방식, 컴파일 가능한 코드의 일부로 표현 가능한 방식 등이 존재할 수 있다.
S311 단계. PDU 세션 수립 요청을 받은 SMF(330)는 단말(310)에서 요청한 정보를 바탕으로 PDU 세션 수립 절차를 진행 할 수 있다. 이 때 요청의 처리 및 전달 절차는 3GPP 규격에서 정의한 절차와 동일하게 구성될 수 있다. 만약, S309 단계에서 PDU 세션 수립 절차에 In-Network Computing 지원 요청이 포함되어 있다면, SMF(330)는 이를 지원하는 UPF(340-2)를 선택 하는 과정을 추가로 진행할 수 있다. SMF(330)는 UPF(340-1, 340-2)를 선택하는 과정에서 상술한 바와 같이 요청한 응용을 위한 In-Network computing 기능을 지원하는 DN(350) 또는 DNAI를 선택 할 수 있어야 한다. 이를 위해, SMF(330)는 NRF에 저장된 UPF(340-1, 340-2)의 NF profile을 통해 관련 정보를 획득할 수 있으며, 단말(310)이 요청 한 응용을 위한 In-Network Computing을 지원하는 DN(350) 또는 DNAI를 판단 할 수 있다. 이를 통해, SMF(330)는 수립 요청 받은 PDU 세션을 처리 할 수 있는 적합한 DN(350)과 연결된 UPF(340-2)를 선택 하게 된다.
S313 단계. SMF(330)는 3GPP 규격에 따라 UPF(340-2)와 N4 세션을 수립하게 된다. 이 과정에서 DN(350)에 위치한 In-network Computing을 지원하는 장치가 특별한 패킷의 구조 또는 헤더 정보를 요구하는 경우, UPF(340-2)는 이를 처리 하기 위한 기능을 필요로 할 수 있다. 이러한 기능의 대표적인 예시는 특정 패킷 헤더를 추가 하는 기능이 될 수도 있다. 이 과정에서 UPF(340-2)가 In-Network Computing 기능이 활성화 되어 있지 않은 경우 SMF(330)는 특정 응용을 위한 In-Network Computing 기능을 활성화 하도록 UPF(340-2)에 요청 할 수 있다. 추가적으로 단말(310)이 In-network computing 관련 워크로드 식별자를 SMF(330)로 전달한 경우, SMF(330)는 UPF(340-2)에 해당 식별자에 해당하는 워크로드를 설치하고 실행 할 수 있다. 만약, 단일 UPF(340-2)의 자원이 부족하거나 QoS를 고려하여 추가적인 UPF가 필요한 경우, SMF(330)는 I-UPF의 삽입을 결정하고 복수개의 UPF를 연결하는 경로를 생성하여 In-Network Computing에서 요청된 전체 처리 기능들이 수행되도록 구성할 수 있다. 이 때, SMF(330)는 S309 단계에서 전달받은 트래픽 타입에 따라 특정 PDU 세션의 버퍼링 여부 결정, 암호화 된 패킷의 복호화 실행을 설정 할 수 있다. 단말(330)로부터 실행 가능한 워크로드가 직접 전달된 경우, SMF(330)는 전달된 워크로드의 무결성을 파악 후 UPF(340-2)에 설치/실행 할 수 있다.
S315 단계. SMF(330)는 PDU 세션 수립 요청을 보낸 단말(310)에 절차의 수행 결과에 대해 응답 할 수 있다.
S317 단계. 단말(310)은 수립된 PDU 세션을 통하여 상향 링크 데이터를 전송할 수 있다.
S319 단계. S317 단계에서 전달된 데이터 중 상술한 단계에서 In-Network computing을 지원 받기로 요청한 트래픽의 경우 UPF(340-2)에서는 해당 트래픽을 대상으로 미리 정의된 In-Network Computing 기능을 수행 할 수 있다. 또한, 단말(310)에서 전달된 상향 링크 패킷을 받은 UPF(340-2)는 해당 응용이 In-Network computing 을 위한 패킷인 경우, S313 단계에서 활성화된 추가 기능을 수행할 수 있다.
S321 단계. UPF(340-2)는 단말(310)에서 전송된 패킷을 DN(350)으로 전달 할 수 있다.
[제3 실시예] - 하향 링크 In-Network Computing을 지원하기 위한 PDU 세션 연결 방법과 UPF 선택 방법
5G 이동통신 시스템에서 UPF에 사용자 데이터를 전달 하는 장치는 크게 UE, RAN, UPF로 나눌 수 있으며, UPF를 통해 외부에 위치한 네트워크인 데이터 네트워크(DN, Data Network)으로 전달 되게 된다. DN은 이동통신 시스템 외부에 위치하며 응용 서버들에 접근이 가능한 네트워크를 지칭한다. 본 개시에서는 현재 5G 시스템 또는 추후 등장할 이동통신 네트워크에 있어서 사용자 데이터를 전달하는 장치를 확장하여 In-Network Computing을 지원할 수 있도록 하는 방법을 개시한다.
현재 5G 이동통신 시스템에서 사용자 단말의 전달 하는 장치 중에서 네트워크 서비스의 품질 및 성능을 제어하기 위한 용도로 RAN과 UPF가 대표적인 내부 개체로 존재한다. UPF는 특정 서비스의 탐지 및 QoS 관련 규칙을 적용하는 역할을 수행한다. 특별한 경우를 제외하면, 대부분의 서비스의 트래픽은 UPF를 통해 전달이 되며, 이때 특정 QoS 관련 정책이 적용된다. 기본적으로 이러한 정책 또는 규칙의 적용 기본 단위는 QoS 플로우 (QoS Flow)를 기본 단위로 한다. QoS 플로우는 UPF에서는 PDR (Packet Detection Rule)를 통해 QoS 플로우를 탐지 할 수 있다.
5G 이동 통신 시스템에서 특정 단말이 외부에 위치하고 있는 DN과 통신하기 위해서는 PDU 세션을 수립하여야 하며, 수립된 PDU 세션을 통해서 네트워크 트래픽을 전달 할 수 있다. 단일의 PDU 세션 내에는 복수개의 QoS Flow가 존재 할 수 있다. 본 개시는 단말이 데이터 전달을 위해서 PDU 세션을 수립하는 과정 중에 In-Network Computing을 사용한다는 신호를 명시적으로 통신망에 전달하여, 관련 기능을 제공하는 UPF를 선택 하도록 하는 방법을 포함한다.
본 실시예에서 UPF는 기존 데이터 트래픽의 전달 역할, QoS 적용, 사용량 보고 등과 같은 기존의 기능에 추가로, 응용의 처리가 가능하도록 하는 기능을 가지고 있을 수 있다. 이러한 데이터 또는 정보의 처리가 가능한 UPF는 패킷의 헤더 추가, 삭제, 변경뿐만 아니라 패킷 헤더 내부에 위치한 데이터(페이로드, Payload)의 추가, 변경, 삭제를 할 수 있다. 이때, 데이터 처리의 수행을 지원하기 위해 단일 패킷의 처리만이 고려 되지 않으며, 기존에 전송된 패킷을 저장하거나, 미래에 전달될 패킷을 기다리거나, 수집된 패킷들의 가공한 데이터들을 내부적으로 이용하는 기능이 활용될 수도 있다. 이러한 데이터 처리의 대표적인 예로는 AI/ML의 추론 기능, 패킷 내부 데이터의 맵(Map)/리듀스(Reduce)기능, 패킷 데이터들의 병합(Aggregation) 기능 등이 포함될 수 있다. 패킷 내부의 데이터를 처리하기 위한 응용의 작동 방법은 네트워크 운용자가 임의로 설치 한 것과 같이 수행되거나 본 개시의 다른 실시예들과 같이 수행될 수 있다. 새롭게 확장된 UPF의 기능은 UPF의 NF profile에 추가되어, SMF가 UPF를 선택하는 과정에서 사용 될 수 있다. 이 때 NF Profile에 저장되는 정보는 특정 응용의 트래픽을 구별 할 수 있는 구별자인 Traffic descriptor 또는 App Id와 같은 형태로 표현될 수 있다. 따라서, NF profile은 [Traffic descriptor, In-network computing support indicator] 형식으로 저장이 가능하다. 본 개시에서는 새롭게 확장된 UPF의 기능에 대한 정보를 NF profile의 일부로 표현하였으나, In-Network computing이 보급됨에 따라 UPF capability의 일종으로 표현될 수도 있다.
단말이 외부에 대한 서비스 요청을 수행하기 위해 PDU 세션 수립과 데이터를 전달 하는 과정은, 상향 링크를 이용하여 이루어 지게 된다. 이 때, 상향 링크의 수립과 관련 PDU 세션의 수립등은 단말의 요청에 의해 이루어지게 된다. 하지만, 하향 링크에서 발생한 트래픽이 단말에 전달 되는 경우, 단말은 네트워크의 제어에 의해 PDU 세션을 수립해야 한다. 따라서, 패킷이 발생한 시점에서 단말은 하향 링크로 들어오는 패킷에 대해서는 In-Network computing 을 위한 요청을 할 수 없다. 하향 링크를 통해 DN에서 발생한 패킷이 단말로 전달 되는 경우에는, 네트워크에 의해 하향 패킷이 In-Network Computing의 대상인지에 대한 여부 판단과 이를 지원하기 위한 절차들이 개시 되어야 한다.
본 개시에서는 상술한 바와 같이 하향 링크에서 In-Network Computing을 지원하기 위한 방법을 도 4를 이용하여 자세히 설명한다.
사전 협약 단계. 본 개시를 실시하기 위한 전처리로써 UPF(440-2)에서 처리 할 수 있는 In-Network Computing 기능이 설치 되어 있으며, 이를 이용하는 응용의 종류 또는 트래픽이 네트워크 서비스 제공자 및 이용자 사이에 협약 될 수 있다. 이러한 협약 및 UPF(440-2)의 In-Network Computing을 처리 하기 위한 설정과 관련된 내용은 추후 단계 이전 어느 시점에서나 발생 가능 하다. 이때 이러한 협약과 관련된 응용과 관련된 정책은 PCF 또는 UDR 또는 UDM에 저장되어 특정 단말(410) 또는 사용자가 네트워크를 사용할 때 열람 될 수 있다.
S401 단계. DN에서 발생한 트래픽은 이동 통신 네트워크에 등록 되어 있는 단말(410)에 전달되기 위해, DN에 연결되어 있는 Anchor UPF(440-2)에 전달 될 수 있다.
S403 단계. DN으로부터 하향 링크 패킷을 수신한 UPF(440-2)는 특정 단말(410)에 필요한 포워딩 관련 규칙이 없거나, 단말(410)이 활성화 상태가 아닌 경우 Downlink Data Notification (DDN) 신호를 SMF(430)에 요청할 수 있다.
S405 단계. DDN 신호를 수신한 SMF(430)는 해당 패킷이 In-Network Computing 기능을 이용하는 대상인지 여부를 사전 협약 단계에서 전달 받은 정보를 통해 확인 할 수 있다. 만약 해당 패킷이 In-Network Computing 기능을 이용하는 대상이 아니라면, SMF(430)는 해당 단말(410)을 활성화 하고, 데이터를 수신할 수 있도록 준비 시키기 위해 단말(410)을 대상으로 Network-triggered Service Request 절차를 수행 할 수 있다. 이 절차는 3GPP에서 정의한 절차와 동일 할 수 있다.
S407 단계. 해당 패킷이 In-Network computing 기능을 사용할 수 있도록 설정된 응용의 패킷인 경우, SMF(430)는 해당 기능을 활성화 하기 위해 UPF(440-2)에 해당 기능을 활성화 하도록 하는 명령을 내릴 수 있다. 이 때, 해당 응용을 처리 할 수 있도록 하기 위하여 응용을 구분 할 수 있는 Traffic Descriptor 또는 Application Id와 함께 enabling In-Network Computing Indication이 전달 될 수 있다. 이러한 In-network computing 활성화 신호는 Downlink Notification ACK 신호와 함께 UPF(440-2)로 전달될 수 있다.
만약 In-Network computing의 기능을 가진 UPF가 DN과 직접 연결된 UPF가 아니라 다른 UPF인 경우, I-UPF를 삽입하는 절차를 거쳐 Anchor UPF가 전달 받은 패킷을 I-UPF로 전달 하도록 처리 할 수 있다. 패킷은 전달 받은 I-UPF 는 In-Network Computing 관련 처리를 수행하고, 그 결과를 단말에 전달 할 수 있다.
S409 단계. SMF(430)로부터 DDN ACK를 받은 UPF(440-2)는 해당 패킷에 대하여 In-Network computing 관련 처리를 수행할 수 있다. 실제로 패킷이 단말로 전달되는 것은 단계 3 이후일 수 있다.
S411 단계. S403 단계에서 DDN신호를 수신한 SMF(430)는 해당 목적 단말(410)을 활성화 하기 위해, Network Triggered Service Request 절차를 수행할 수 있다. 이 절차는 3GPP에서 정의 한 절차와 동일 할 수 있다. 이 과정에서 단말(410)에 전송되는 패킷이 In-Network computing기능을 활용하는 응용이라면, service request절차에 이어 단말(410)의 UE configuration update 절차가 수행될 수 있다. 이 과정에서 단말(410)의 URSP를 업데이트 하여 특정 응용이 In-network computing을 사용할 수 있는지 여부를 전달 할 수 있으며, 업데이트된 URSP는 추후 PDU 세션 수립 요청 절차에서 활용 될 수 있다. URSP는 단말이 특정 트래픽을 전송하기 위해 네트워크를 사용함에 있어서, 특정 슬라이스 선택, SSC mode 선택, DNN(Data Network Name)을 선택하기 위해 사용된다. 이러한 선택된 정보들은 PDU 세션을 수립하는 절차 (PDU session establishment)에서 인자로써 네트워크에 전달 될 수 있다. 본 개시는 URSP를 규칙을 확장하여 이전 단계에서 협약 된 응용에 대하여 In-Network computing 기능이 제공된다는 정보를 제공하는 방법을 추가적으로 포함한다. 표 1과 2는 3GPP에서 명세한 TS23.503의 일부이며, URSP 규칙에 대한 방법을 포함한다. 표 2에서는 기존 3GPP에서 정의한 URSP의 일부 규칙 이외에 특정 트래픽 또는 응용에 대하여 In-network computing이 사용 가능한지 여부에 대한 정보 또는 지시자(In-Network Computing Support Indicator)가 포함될 수 있다. In-network computing Indicator가 설정되어 있을 경우, 단말(410)은 특정 트래픽 (또는 응용)이 네트워크에 의해 In-network computing이 지원가능 하다는 정보를 판단 할 수 있으며, 이를 활용하여 이러한 기능을 사용할지 여부를 결정 할 수 있다
S413 단계. UPF(440-2)는 단말로 하향 링크 패킷을 전달한다.
[제4 실시예] - 특정 응용의 In-Network Computing을 지원 경로를 설정 하는 방법
단말이 사용중인 특정 응용의 서비스 향상을 위하여, In-Network Computing 관련 설정은 선택적으로 수행될 수 있다. 이하에서는, 도 5를 이용하여 특정 단말이 서비스를 이용함에 있어, In-Network computing을 활용 할 수 있도록 설정되는 방법을 자세히 설명한다.
In-Network computing 또한 유한한 자원을 가지고 수행되는 기능으로 그 처리 능력을 넘어서 처리될 수 없다. 따라서, In-Network computing을 사용하는 단말(510)을 선택적으로 선별하여 처리하게 하거나, In-Network computing에 대한 활성화/비활성화를 수행하는 기능이 필요할 수 있다. 기존 3GPP에서는 단말(510)에서 발생하는 트래픽이 특정 경로로 전달되도록 유도하는 목적으로 Application Function influence on traffic routing 절차가 정의되었다. 이 절차는 응용과 관련된 관제를 수행하는 AF(580)가 특정 단말에서 사용하는 응용 트래픽을 특정 DNAI로 유도하기 위해 사용되며, 이 과정에서 UPF(540)의 변경이 동반 될 수 있다. 본 개시는 이와 유사한 절차를 통하여 In-network Computing을 사용하는 응용에 대한 패킷이 특정 UPF(540) 또는 DN(DNAI)로 유도 되도록 하는 방법을 포함한다.
본 개시에서 특정 UPF(540)가 처리할 수 있는 In-Network Computing 관련 처리 기능의 상세한 설계 및 작동 방법은 본 개시의 범위 밖이며, 본 개시에서는 UPF(540)에 In-Network Computing을 통해 처리 할 수 있는 처리 관련 동작이 이미 수행 가능 한 상태로 설치되어 있는 것으로 가정한다. 이러한 처리 로직은 응용 서비스 제공자와 이통통신 사업자 사이의 추가적인 협의에 의해서 설계, 제작 되고 UPF(540)에 배포 될 수 있다. 이때, 다양한 In-Network Computing 처리를 수행 해야 하는 이동통신 사업자는 해당 처리 로직들을 구별하기 위한 식별자인 In-network computing 처리 식별자를 생성하거나 발생시킬 수 있다.
S501 단계. 특정 응용과 관련된 관제를 담당하는 AF(580)는 해당 응용을 사용하는 단말(510)을 대상으로 In-Network Computing 기능을 이용 할 수 있도록 하기 위한 요청을 생성한다. 생성된 요청은 목적 단말 (Target UE), 응용 트래픽을 구별할 수 있는 Traffic descriptor 또는 application ID, 목적지 DNAI, In-Network Computing 활성화 여부, In-network computing 처리 식별자를 포함 할 수 있다. 이 때 사용되는 요청의 메시지 형태는 Application Function influence on traffic routing과 동일 하거나 유사할 수 있다.
S503 단계. S501 단계에서 생성된 요청은 NEF(570)를 통해 PCF(550)로 전달된다. 이때 사용되는 절차는 Application Function influence on traffic routing과 동일 할 수 있다. 이 절차를 통해 특정 단말(510)과 관련된 정책이 UDR(560)/UDM에 저장될 수 있다. 만약 단말이 현재 활성화 되어 있다면, 정보가 갱신 되었음을 AMF(520), SMF(530)등 UE(510) 관련 정책을 사용하는 NF들에게 전달하여 관련 정보가 갱신 되었음을 알려준다.
S505 단계. S503 단계에서 SMF(530)는 특정 단말(510)과 관련된 In-network computing 관련 요청이 갱신 된 것을 전달 받을 수 있다. 요청에 따라서 SMF(530)는 특정 단말의 데이터를 전달 하는 PDU세션의 경로가 변경되어야 하는지 여부를 판단할 수 있다. 경로의 변경이 필요하다면, SMF(530)는 요청된 In-Network Computing을 처리할 수 있는 UPF(540)를 선택하여 경로에 포함시킨다. 이때, 선택된 UPF(540)가 anchor UPF가 아니라면 I-UPF가 추가적으로 삽입 될 수 있다.
S507 단계. SMF(530)는 S503 단계에서 새롭게 갱신된 요청이 단말(510)이 가지고 있는 URSP 구성과 다른 경우, UE configuration update를 통해 단말(510)의 정책을 갱신 할 수 있다. URSP를 갱신하고 활용하는 방법은 본 개시의 다른 실시예들을 따라 실행 될 수 있다.
[제5 실시예] - In-Network Computing을 지원하기 위한 일반적인 이동 통신 네트워크 절차
본 개시의 방법들은 3GPP에서 정의한 5G 이동통신 네트워크를 대상으로 작성되었으나, 추후에 등장할 6G 또는 일반적인 무선 이동통신 네트워크에서 적용이 가능하다. 다음은 이동통신 네트워크의 구조에서 아래와 같은 역할을 담당하는 네트워크 기능들의 연동을 통해, In-Network Computing을 지원하는 방법을 포함한다.
1) AM : 제어 평면 기능. 단말의 이동성 및 접근성 관리. (mobility & access management in the control plane)
2) SM : 제어 평면 기능. 단말의 사용자 평면 관련 세션 및 트래픽 전달 관제 (data session or network traffic management in the control plane)
3) FM : 사용자 평면 기능. 실제 패킷의 처리 및 전달 수행 (data forwarding and processing in the user plane)
4) PM : 제어 평면 기능. 단말 및 네트워크 관리에 필요한 정치 관리 (policy management in the control plane)
4) UE : 사용자 단말 (user equipment such as smart phone, computer, or new devices)
이하, 상술한 바와 같이 일반화 된 구조를 가진 이동통신 네트워크에서 In-Network Computing을 제공하기 위한 방법을 도 6을 이용하여 상세히 설명한다.
S601 단계. 본 개시를 실시하기 위한 전처리로써 In-Network Computing 기능을 수행 할 수 있는 FM(650)이 설치되어 있다. 이를 이용하는 응용의 종류 또는 트래픽이 네트워크 서비스 제공자 및 이용자 사이에 협약 될 수 있다. 이러한 In-Network Computing을 처리 하기 위한 설정과 관련된 내용은 추후 단계 이전 어느 시점에서나 발생 가능 하다. 이때 이러한 협약과 관련된 응용과 관련된 정책은 PM(640)에 의해 관리 되며 특정 단말 또는 사용자가 네트워크를 사용할 때 열람 될 수 있다.
S603 단계. 단말(610)은 네트워크 이용을 하기 위한 등록 또는 패킷을 전달 하기 위해 네트워크 서비스를 요청을 할 수 있다. 이러한 과정 중에서 단말(610)과 관련된 정책들이 변경 될 수 있다. 이러한 절차는 단말(610)이 네트워크를 사용하기 위해 접근(Access) 및 등록 (Registration) 절차와 함께 수행될 수 있으며, 네트워크에 의한 임의적인 시점에서의 요청에 의해 수행될 수 있다. 이 과정에서 단말(610)에 설정되어야 하는 네트워크 관련 정책들이 전달 될 수 있다. 이 과정에서 협약 된 응용에 대하여 In-Network computing 기능이 제공된다는 정보를 제공하는 방법이 포함 될 수 있다. 특정 트래픽 또는 응용에 대하여 In-network computing이 사용 가능한지 여부에 대한 정보 또는 지시자(In-Network Computing Support Indicator)와, 해당 트래픽을 다른 트래픽과 구별 할 수 있는 Traffic 식별자들이 함께 전달 될 수 있다.
S605 단계. 단말(610)의 서비스 요청을 받은 네트워크는 단말의 트래픽을 전달 하기 위한 사용자 평면 경로를 설정할 수 있다. 이 때, FM(650) 경로를 설정하는 SM(630)은 단말(610)의 요청에서 In-network computing 관련 처리 요청이 포함되어 있을 경우, S607 단계에서 이를 수행할 수 있는 FM(650)을 선택하여 경로에 포함 시킬 수 있다. SM(630)은 이와 같은 동작과 더불어 FM(650)에 설치되어 있는 In-network computing 관련 기능을 활성화시킬 수 있다.
S609, S611 단계. 단말(610)에서 네트워크를 통해 전달 해야 하는 트래픽이 발생한 경우, 단말(610)은 전 단계에서 전달 받은 In-Network Computing 관련 규칙을 활용하여, 발생한 트래픽이 전달되어야 하는 경로를 선택 할 수 있다. 5G 네트워크를 예로 들면, 특정 DNN과 연결된 PDU 세션을 선택 하는 것과 유사한 동작이다. 이 때, 단말(610)은 현재 연결된 세션이 In-Network computing 기능을 지원하지 않는다면 새로운 요청을 네트워크에 할 수 있다.
S613 단계. 단말(610)은 상향 링크 데이터를 목적지 FM(650)으로 전달할 수 있다.
S615 단계. 단말(610)의 패킷을 전달 받은 FM(650)은 In-Network Computing 관련 처리를 수행하고, 수행 결과를 단말(610)에 회신 하거나 추가적인 처리를 위해 DN으로 단말(610)로부터 수신한 패킷 또는 이를 처리한 데이터를 포워딩 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 단말은 송수신부(710), 제어부(720) 및 저장부(730)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.
송수신부(710)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(710)는 예를 들어, 기지국으로부터 시스템 정보를 수신할 수 있으며, 동기 신호 또는 기준 신호를 수신할 수 있다.
제어부(720)는 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 단말의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(720)는 상기에서 기술한 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(710)는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 내에서 단말이 URSP를 설정하고, 설정된 URSP 규칙을 활용하여 발생한 트래픽에 대한 경로를 결정하고 SMF에 PDU 세션 수립을 위한 요청을 수행하도록 제어할 수 있다.
저장부(730)는 상기 송수신부(710)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부(720)를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(730)는 In-network computing이 사용 가능한지에 대한 정보 또는 지시자를 포함한 URSP 규칙에 대한 정보, PDU 세션을 수립하기 위해 선택하는 슬라이스, SSC mode, DNN 정보 등을 저장할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 구조를 도시한 도면이다. 예를 들어, 네트워크 엔티티는 AMF, SMF, UPF, AF, NEF, UDM, UDR, PCF, DN 등으로 구성될 수 있다.
도 8을 참고하면, 네트워크 엔티티는 송수신부 (810), 제어부 (820) 및 저장부(830)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.
송수신부 (810)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(810)는 예를 들어, 단말에 시스템 정보를 전송할 수 있으며, 동기 신호 또는 기준 신호를 전송할 수 있다.
제어부 (820)은 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 (820)는 상기에서 기술한 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. SMF를 네트워크 엔티티의 일 예로 들어 설명하면, 제어부(820)는 상향 링크 상황에서 단말로부터의 요청을 수신하여 PDU 세션 수립 절차를 진행할 수 있으며, 그 과정에서 In-Network Computing 기능을 지원하는 UPF를 선택할 수 있다. 또한, 제어부(280)는 송수신부(810)를 통해 하향 링크 상황에서 DN으로부터 DDN 신호를 수신하고 해당 패킷이 In-Network Computing 기능을 사용할 수 있도록 설정된 응용 패킷인지 여부를 판단할 수 있으며, 송수신부(810)를 통해 UPF에 해당 기능을 활성화하도록 하는 명령을 전송할 수 있다. 또한, 제어부(820)는 패킷의 헤더 추가, 삭제, 변경 기능과 패킷 헤더 내부에 위치한 페이로드의 추가, 변경, 삭제 기능, AI/ML의 추론 기능, 패킷 내부 데이터의 맵(Map)/리듀스(Reduce) 기능, 패킷 데이터들의 병합(Aggregation) 기능 등을 활용할 수 있다.
저장부(830)는 상기 송수신부 (810)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부 (820)을 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부 (830)는 전술한 패킷 또는 페이로드의 추가, 변경, 삭제와 관련된 기능, AI/ML의 추론 기능, 패킷 내부 데이터의 맵(Map)/리듀스(Reduce) 기능, 패킷 데이터들의 병합(Aggregation) 기능을 수행하기 위한 기초 데이터를 저장할 수 있다.
이상에서 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한, 상술한 여러 가지 실시 예중 하나 이상이 결합되어 수행될 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 개시를 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서의 단말의 방법에 있어서,
    제2 네트워크 엔티티로 INC(In-Network Computing) 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU(Packet Data Unit) 세션 수립 요청을 전송하는 단계;
    상기 제2 네트워크 엔티티로부터 PDU 세션 수립 결과를 수신하는 단계; 및
    상기 PDU 세션 수립 결과에 기초하여, 상기 제2 네트워크 엔티티에 의해 선택된, INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티로 상향 링크 데이터를 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 네트워크 엔티티로부터 URSP(UE Route Selection Policy)를 수신하는 단계; 및
    상기 URSP를 기초로 특정 트래픽에 대한 INC 기능의 사용 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 네트워크 엔티티로부터 INC 기능에 대한 단말 설정 업데이트(UE configuration update) 절차에 대한 요청을 수신하는 단계;
    상기 단말 설정 업데이트 절차에 대한 요청에 기초하여, 상기 URSP의 업데이트를 수행하는 단계; 및
    INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티로부터 하향 링크 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 무선 통신 시스템에서의 제2 네트워크 엔티티의 방법에 있어서,
    단말로부터 INC 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU 세션 수립 요청을 수신하는 단계;
    상기 PDU 세션 수립 요청을 기초로 하여, 제3 네트워크 엔티티를 선택하고 PDU 세션 수립 절차를 수행하는 단계;
    선택된 제3 네트워크 엔티티와 N4 세션을 수립하는 단계; 및
    상기 단말로, 상기 PDU 세션 수립 요청에 대한 PDU 세션 수립 결과를 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 네트워크 엔티티를 선택하는 단계는,
    상기 INC 기능 사용 여부에 대한 정보가 INC 기능 사용을 지시하는 경우, INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티를 선택하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제3 네트워크 엔티티로부터 DDN(Donwlink Data Notification)을 수신하는 단계;
    상기 DDN에 대응되는 하향 링크 패킷이 INC 기능의 이용 대상인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 하향 링크 패킷이 INC 기능을 사용하도록 설정된 패킷인 경우, 상기 제3 네트워크 엔티티에 INC 기능 활성화에 대한 명령을 전송하는 단계;
    상기 제3 네트워크 엔티티에 상기 DDN에 대한 DDN ACK(Acknowledgement) 신호를 전송하는 단계; 및
    상기 DDN에 기초하여, 상기 단말로 단말 설정 업데이트 절차에 대한 요청을 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 무선 통신 시스템에서의 제3 네트워크 엔티티의 방법에 있어서,
    INC 기능의 지원 여부를 포함하는 NF 프로파일(Network Function Profile)을 제5 네트워크 엔티티에 등록하는 단계;
    상기 NF 프로파일을 통해 INC 기능의 지원 여부를 확인한 제2 네트워크 엔티티와의 N4 세션 수립을 수행하는 단계; 및
    단말로부터 상향 링크 데이터를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    제4 네트워크 엔티티로부터 하향 링크 데이터를 수신하는 단계;
    상기 하향 링크 데이터에 대응되는 DDN을 제2 네트워크 엔티티로 전송하는 단계;
    상기 제2 네트워크 엔티티로부터, INC 기능 활성화에 대한 명령 및 상기 DDN에 대응되는 DDN ACK 신호를 수신하는 단계;
    상기 하향 링크 데이터에 대한 INC 프로세싱을 수행하는 단계; 및
    INC 프로세싱 처리가 수행된 하향 링크 데이터를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서의 단말에 있어서,
    송수신부; 및
    제2 네트워크 엔티티로 INC(In-Network Computing) 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU(Packet Data Unit) 세션 수립 요청을 전송하고, 상기 제2 네트워크 엔티티로부터 PDU 세션 수립 결과를 수신하며, 상기 PDU 세션 수립 결과에 기초하여, 상기 제2 네트워크 엔티티에 의해 선택된, INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티로 상향 링크 데이터를 전송하도록 설정되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    제1 네트워크 엔티티로부터 URSP(UE Route Selection Policy)를 수신하고, 상기 URSP를 기초로 특정 트래픽에 대한 INC 기능의 사용 여부를 결정하도록 더 설정되는 것을 특징으로 하는, 단말.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 네트워크 엔티티로부터 INC 기능에 대한 단말 설정 업데이트(UE configuration update) 절차에 대한 요청을 수신하고, 상기 단말 설정 업데이트 절차에 대한 요청에 기초하여, 상기 URSP의 업데이트를 수행하며, INC 기능을 지원하는 제3 네트워크 엔티티로부터 하향 링크 데이터를 수신하도록 추가적으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 단말.
  12. 무선 통신 시스템에서의 제2 네트워크 엔티티에 있어서,
    송수신부; 및
    단말로부터 INC 기능 사용 여부에 대한 정보 및 트래픽 식별 정보를 포함하는 PDU 세션 수립 요청을 수신하고, 상기 PDU 세션 수립 요청을 기초로 하여, 제3 네트워크 엔티티를 선택하고 PDU 세션 수립 절차를 수행하며, 선택된 제3 네트워크 엔티티와 N4 세션을 수립하고, 상기 단말로, 상기 PDU 세션 수립 요청에 대한 PDU 세션 수립 결과를 전송하도록 설정되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제2 네트워크 엔티티.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제3 네트워크 엔티티로부터 DDN(Donwlink Data Notification)을 수신하고, 상기 DDN에 대응되는 하향 링크 패킷이 INC 기능의 이용 대상인지 여부를 판단하며, 상기 하향 링크 패킷이 INC 기능을 사용하도록 설정된 패킷인 경우, 상기 제3 네트워크 엔티티에 INC 기능 활성화에 대한 명령을 전송하고, 상기 제3 네트워크 엔티티에 상기 DDN에 대한 DDN ACK(Acknowledgement) 신호를 전송하며, 상기 DDN에 기초하여, 상기 단말로 단말 설정 업데이트 절차에 대한 요청을 전송하도록 추가적으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 제2 네트워크 엔티티.
  14. 무선 통신 시스템에서의 제3 네트워크 엔티티에 있어서,
    송수신부; 및
    INC 기능의 지원 여부를 포함하는 NF 프로파일(Network Function Profile)을 제5 네트워크 엔티티에 등록하고, 상기 NF 프로파일을 통해 INC 기능의 지원 여부를 확인한 제2 네트워크 엔티티와의 N4 세션 수립을 수행하며, 단말로부터 상향 링크 데이터를 수신하도록 설정되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제3 네트워크 엔티티.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는, 제4 네트워크 엔티티로부터 하향 링크 데이터를 수신하고, 상기 하향 링크 데이터에 대응되는 DDN을 제2 네트워크 엔티티로 전송하며, 상기 제2 네트워크 엔티티로부터, INC 기능 활성화에 대한 명령 및 상기 DDN에 대응되는 DDN ACK 신호를 수신하고, 상기 하향 링크 데이터에 대한 INC 프로세싱을 수행하며, INC 프로세싱 처리가 수행된 하향 링크 데이터를 상기 단말로 전송하도록 추가적으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 제3 네트워크 엔티티.
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KUNZE I., K. WEHRLE, D. TROSSEN, M.J. MONTPETIT, X. DE FOY, D. GRIFFIN, M. RIO , : "Use Cases for In-Network Computing draft-irtf-coinrg-use-cases-01 ", IETF, 25 October 2021 (2021-10-25), pages 1 - 91, XP093147406, Retrieved from the Internet <URL:https://datatracker.ietf.org/doc/draft-irtf-coinrg-use-cases/01/> [retrieved on 20240403] *

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