WO2022211603A1 - 무선 통신 시스템에서 백홀 정보 기반 세션 관리를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 백홀 정보 기반 세션 관리를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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WO2022211603A1
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김동연
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Samsung Electronics Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for session management based on backhaul information in a wireless communication system.
  • the 5G communication system or the pre-5G communication system is called a 4G network after (Beyond 4G Network) communication system or an LTE (Long Term Evolution) system after (Post LTE) system.
  • the 5G communication system is being considered for implementation in a very high frequency (mmWave) band (eg, such as a 60 gigabyte (60 GHz) band).
  • mmWave very high frequency
  • FD-MIMO Full Dimensional MIMO
  • array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna technologies are being discussed.
  • an evolved small cell in the 5G communication system, an evolved small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud radio access network, cloud RAN), an ultra-dense network (ultra-dense network) , Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and reception interference cancellation (interference cancellation) Technology development is underway.
  • cloud radio access network cloud radio access network
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D Device to Device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication Coordinated Multi-Points (CoMP), and reception interference cancellation (interference cancellation) Technology development is underway.
  • CoMP Coordinated Multi-Points
  • FQAM Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation
  • SWSC Sliding Window Superposition Coding
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FBMC Filter Bank Multi Carrier
  • NOMA Non Orthogonal Multiple Access
  • SCMA Sparse Code Multiple Access
  • the 5G system is considering support for various services compared to the existing 4G system.
  • the most representative services include enhanced mobile broad band (eMBB), ultra-reliable and low latency communication (URLLC), and massive device-to-device communication service (mMTC). machine type communication), a next-generation broadcast service (eMBMS: evolved multimedia broadcast/multicast Service), and the like.
  • eMBB enhanced mobile broad band
  • URLLC ultra-reliable and low latency communication
  • mMTC massive device-to-device communication service
  • machine type communication eMBMS: evolved multimedia broadcast/multicast Service
  • eMBMS evolved multimedia broadcast/multicast Service
  • the system providing the URLLC service may be referred to as a URLLC system
  • the system providing the eMBB service may be referred to as an eMBB system.
  • service and system may be used interchangeably.
  • the URLLC service is a service newly considered in the 5G system, unlike the existing 4G system, and has ultra-high reliability (eg, about 10-5 packet error rate) and low latency (eg, about 0.5 msec) requirement to be satisfied.
  • the URLLC service may need to apply a shorter transmission time interval (TTI) than the eMBB service, and various operating methods are being considered using this.
  • TTI transmission time interval
  • IoT Internet of Things
  • IoE Internet of Everything
  • M2M sensing technology
  • MTC Machine Type Communication
  • IoT Internet Technology
  • IoT is a field of smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliance, advanced medical service, etc. can be applied to
  • 5G communication system technologies such as sensor network, machine to machine (M2M), and MTC (Machine Type Communication) are implemented by 5G communication technologies such as beamforming, MIMO, and array antenna.
  • M2M machine to machine
  • MTC Machine Type Communication
  • 5G communication technologies such as beamforming, MIMO, and array antenna.
  • cloud RAN cloud radio access network
  • Satellite connections have a number of advantages, such as reducing the cost of establishing a wired link (such as installing embedded fiber optic cables).
  • a phenomenon such as a variable network situation or a high latency may occur, and an additional mechanism to satisfy the quality of service (QoS) in the 5G system may be required.
  • QoS quality of service
  • a higher delay time may occur compared to using the terrestrial backhaul network in transmitting control signals and user data through the RAN and/or the core network installed on the ground. Due to such high latency, it may be necessary to change a session management method including selection of a network function (NF) for session management, selection of a QoS profile for policy and charging management, and the like.
  • NF network function
  • backhaul network-related information when configuring the RAN and core network It may be necessary to set in advance so that the change procedure required for session management can be initiated at the point in time when the backhaul network that actually causes high latency is used.
  • the present invention for solving the above problems is a method of setting backhaul network-related information in the RAN and the core network, a method of determining a backhaul network to be used by the RAN and the core network when there is a request for a 5G network connection from the terminal, and the terminal
  • a method for determining the characteristics of the backhaul network used when connecting to the RAN and the core network, a method for transmitting the characteristics of the backhaul network used by the terminal between NFs, and a method for performing session management related procedures based on the characteristics of the backhaul network used by the terminal includes
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a 5G system structure related to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a 5G system structure in a case in which various types of backhaul networks can be connected to one RAN and one UPF according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a 5G system structure in a case in which multiple types of backhaul networks can be connected to one RAN and only one type of backhaul network can be connected to one UPF, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a 5G system structure when only one type of backhaul network connection is possible to one RAN and one UPF according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of transmitting backhaul network-related information using an N4 association setup procedure initiated by an SMF, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of transmitting backhaul network-related information using an N4 association setup procedure initiated by UPF, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a method of transmitting backhaul network-related information using an N4 association update procedure initiated by an SMF, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of transmitting backhaul network-related information using an N4 association update procedure initiated by the UPF, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method of transmitting backhaul network-related information using an N4 report procedure according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an internal structure of a terminal according to an disclosed embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an internal structure of a base station according to an disclosed embodiment.
  • each block of the flowchart diagrams and combinations of the flowchart diagrams may be performed by computer program instructions.
  • These computer program instructions may be embodied in a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, such that the instructions performed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment are not described in the flowchart block(s). It creates a means to perform functions.
  • These computer program instructions may also be stored in a computer-usable or computer-readable memory that may direct a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, and thus the computer-usable or computer-readable memory.
  • the instructions stored in the flowchart block(s) may produce an article of manufacture containing instruction means for performing the function described in the flowchart block(s).
  • the computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to create a computer or other programmable data processing equipment. It is also possible that instructions for performing the processing equipment provide steps for performing the functions described in the flowchart 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). It should also be noted that in some alternative implementations it is also possible for the functions recited in the blocks to occur out of order. For example, it is possible that two blocks shown in succession are actually performed substantially simultaneously, or that the blocks are sometimes performed in the reverse order according to the corresponding function.
  • ' ⁇ unit' used in this embodiment means software or hardware components such as FPGA or ASIC, and ' ⁇ unit' performs certain roles.
  • '-part' is not limited to software or hardware.
  • ' ⁇ unit' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to refresh one or more processors.
  • ' ⁇ ' denotes components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • components and ' ⁇ units' may be combined into a smaller number of components and ' ⁇ units' or further separated into additional components and ' ⁇ units'.
  • components and ' ⁇ units' may be implemented to play one or more CPUs in a device or secure multimedia card.
  • ' ⁇ unit' may include one or more processors.
  • a term for identifying an access node used in the following description a term referring to network entities, a term referring to messages, a term referring to an interface between network objects, a term referring to various identification information and the like are exemplified for convenience of description. Accordingly, the present invention is not limited to the terms described below, and other terms referring to objects having equivalent technical meanings may be used.
  • the present disclosure uses terms and names defined in 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) standard and 3GPP 5G standard.
  • 3GPP LTE 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution
  • 3GPP 5G 3rd Generation Partnership Project 5G standard.
  • the present invention is not limited by the above terms and names, and may be equally applied to systems conforming to other standards.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a 5G system structure related to an embodiment of the present disclosure.
  • a 5G system architecture may include various components (ie, a network function (NF)).
  • AUSF authentication server function
  • AMF access and mobility management function
  • SMF session management function
  • PCF policy control function
  • AF application function
  • UDM unified data management
  • DN data network
  • UPF user plane function
  • UE user equipment
  • a network slice selection function (Network Slice Selection Function, NSSF) device 109 and a network slice-specific authentication and authorization function (Network Slice Specific Authentication and Authorization Function, NSSAAF) device 111 is shown as an example, have.
  • NSSF Network Slice Selection Function
  • NSSAAF Network Slice Specific Authentication and Authorization Function
  • Each of the devices illustrated in FIG. 1 may be implemented as one server or device, or may be implemented as a network slice instance.
  • a network slice instance two or more identical or different network slice instances may be implemented in one server or device, or one network slice instance may be implemented in two or more servers or devices.
  • Each NF can support the following functions.
  • the AUSF 110 may process and store data for authentication of the UE.
  • the AMF 103 may provide a function for access and mobility management in units of UEs, and may be basically connected to one AMF per one UE.
  • the AMF 103 is a CN (core network) inter-node signaling for mobility between 3GPP access networks, a radio access network (RAN) CP interface (ie, N2 interface) termination (termination), NAS End of signaling (N1), NAS signaling security (NAS ciphering and integrity protection), AS security control, registration management (registration area management), connection management, idle mode UE accessibility (reachability) ) (including control and enforcement of paging retransmission), mobility management control (subscription and policy), intra-system mobility and inter-system mobility support, support of network slicing, SMF selection, lawful intercept ( AMF event and interface to the LI system), session management (SM) message delivery between the UE and SMF, a transparent proxy for SM message routing, access authentication (access authentication), Access authorization including roaming permission check, providing delivery of SMS messages between UE and Short
  • the DN 112 may mean, for example, an operator service, Internet access, or a third party service.
  • the DN 112 may transmit a downlink protocol data unit (PDU) to the UPF 105 or may receive a PDU transmitted from the UE 101 through the UPF 105 .
  • PDU downlink protocol data unit
  • the PCF 107 may receive information on packet flow from an application server and provide a function of determining policies such as mobility management and session management.
  • the PCF 107 supports a unified policy framework for controlling network behavior, provides policy rules so that control plane function(s) (eg, AMF, SMF, etc.) can enforce policy rules, users It can support functions such as implementing a front end to access relevant subscription information for policy making in a user data repository (UDR).
  • control plane function(s) eg, AMF, SMF, etc.
  • UDR user data repository
  • the SMF 104 provides a session management function, and when the UE has a plurality of sessions, it may be managed by a different SMF for each session. Specifically, the SMF 104 is responsible for session management (eg, session establishment, modification, and termination including maintaining a tunnel between UPF and AN nodes), UE IP address assignment and management (optionally including authentication), UP Selection and control of functions, establishing traffic steering to route traffic to appropriate destinations in UPF, terminating interfaces towards policy control functions, enforcing the control portion of policies and quality of service (QoS) , lawful intercept (for SM events and interfaces to the LI system), termination of the SM part of the NAS message, downlink data notification, initiator of AN specific SM information (via AMF) It can support functions such as forwarding to AN through N2), determining the SSC mode of a session, and a roaming function. As described above, some function(s) or all functions of the SMF 104 may be supported within a single SMF instance operating as one S
  • UDM 106 may store a user's subscription data, policy data, and the like.
  • UDM 106 may include two parts: an application front end (FE) (not shown) and a user data repository (UDR) (not shown).
  • FE application front end
  • UDR user data repository
  • the FE may include a UDM FE in charge of location management, subscription management, credential processing, and the like, and a PCF-FE in charge of policy control.
  • the UDR may store the data required for the functions provided by the UDM-FE and the policy profile required by the PCF.
  • Data stored in the UDR may include user subscription data and policy data including subscription identifiers, security credentials, access and mobility related subscription data, and session related subscription data.
  • UDM-FE can access subscription information stored in UDR and support functions such as authentication credential processing, user identification handling, access authentication, registration/mobility management, subscription management, SMS management, etc. can
  • the UPF 105 transmits the downlink PDU received from the DN 112 to the UE 101 via the (R) AN 102, and is received from the UE 101 via the (R) AN 102 .
  • One uplink PDU may be delivered to the DN 112 .
  • the UPF 105 is an anchor point for intra/inter RAT mobility, an external PDU session point of the interconnect to a data network, packet routing and forwarding, and packet inspection ( inspection) and user plane part of policy rule enforcement, lawful intercept, traffic usage reporting, uplink classifier to support routing of traffic flows to data networks, multi-homed Branching point to support a PDU session, QoS handling for the user plane (eg, packet filtering, gating, uplink / downlink rate enforcement), uplink traffic verification (service data) Flow (SDF mapping between service data flow, SDF and QoS flow), uplink and downlink transport level packet marking, downlink packet buffering, and downlink data notification triggering functions may be supported. Some function(s) or all functions of the UPF 105 may be supported within a single UPF instance operating as one UPF.
  • AF 108 supports 3GPP functions for service provision (eg, application impact on traffic routing, access to network capability exposure, interaction with policy framework for policy control, etc.) Interoperable with the core network.
  • service provision eg, application impact on traffic routing, access to network capability exposure, interaction with policy framework for policy control, etc.
  • R AN 102 supports both evolved E-UTRA (E-UTRA), an evolved version of 4G radio access technology, and new radio access technology (NR) (eg, gNB).
  • E-UTRA evolved E-UTRA
  • NR new radio access technology
  • a new radio access network may be generically referred to.
  • radio resource management i.e., radio bearer control, radio admission control, connection mobility control, and dynamic resource allocation to the UE in uplink/downlink.
  • Allocation dynamic allocation of resources
  • IP internet protocol
  • encryption encryption
  • integrity protection integrity protection
  • AMF integrity protection
  • the UE 101 may mean user equipment.
  • the user equipment may be referred to in terms of a terminal, mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the user device may be a portable device such as a laptop computer, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smart phone, a multimedia device, etc., or may be a non-portable device such as a personal computer (PC) or in-vehicle device. have.
  • UE user equipment
  • UE user equipment
  • NEF network exposure function
  • NRF NF repository function
  • the NRF (not shown in FIG. 1 ) may support a service discovery function.
  • the NRF may support a service discovery function.
  • information on the second NF instance discovered after performing the second NF discovery operation may be provided to the first NF instance. It can also keep available NF instances and the services they support.
  • FIG. 1 illustrates a reference model for a case in which the UE accesses one DN using one PDU session for convenience of description, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the UE 101 may access two (ie, local and central) data networks simultaneously using multiple PDU sessions.
  • two SMFs may be selected for different PDU sessions.
  • each SMF may have the ability to control both the local UPF and the central UPF within the PDU session.
  • the UE 101 may simultaneously access two (ie, regional and central) data networks provided within a single PDU session.
  • a conceptual link connecting NFs in the 5G system is defined as a reference point.
  • the following illustrates a reference point included in the 5G system architecture represented in FIG. 1 .
  • - N15 In the case of a non-roaming scenario, a reference point between the PCF and the AMF, in the case of a roaming scenario, a reference point between the PCF and the AMF in the visited network
  • the terminal may mean the UE 101, and the terms UE or terminal may be used interchangeably. In this case, it should be understood as the UE 101 unless the UE is additionally defined.
  • the terminal establishes a session by accessing a data network (eg, a network providing an Internet service) through the 5G system, and each data network can be distinguished by using an identifier called a DNN (Data Network Name).
  • the DNN may be used to determine NFs related to a user plane, an interface between NFs, operator policies, and the like when a UE connects a session with a network system.
  • the DNN may be used, for example, to select SMF and UPF(s) for a PDU session, and may be used to select an interface (eg, N6 interface)(s) between the data network and UPF for a PDU session.
  • the DNN may be used to determine a policy of a mobile communication service provider to be applied to a PDU session.
  • FIGS. 2 to 4 are diagrams illustrating the structure of a 5G system including a backhaul network according to various embodiments of the present disclosure. Based on the RAN and the UPF, it may be divided into FIGS. 2 to 4 according to whether only one type of backhaul network connection is possible or whether multiple types of backhaul network connection is possible.
  • the RAN and the core network receive a 5G network connection request from the UE according to the network setting method of the 5G network operator, a method of determining the type of a backhaul network suitable for the UE and a method of determining the type of a backhaul network used by the UE This may vary.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a 5G system structure in a case in which various types of backhaul networks can be connected to one RAN and one UPF according to an embodiment of the present disclosure.
  • a backhaul network that can be used between the RAN 202 and the AMF 203 and the RAN 202 and the UPF 205
  • a satellite backhaul network (satellite backhaul) 209 and terrestrial resources are shown.
  • a used terrestrial backhaul network (terrestrial backhaul) 210 is shown illustratively.
  • a control plane connection 211 through a satellite backhaul, a user plane connection 212 through a satellite backhaul, a control plane connection 213 through a terrestrial backhaul, a user plane connection 214 through a terrestrial backhaul, and SMF Control plane connection 215 between 204 and UPF 205 and user plane connection 216 between SMF 204 and UPF 205 are illustratively shown.
  • the RAN 202 may select a backhaul network for control plane connection using the N2 interface between the AMF 203 and the RAN 202 when receiving a registration request from the UE 201 .
  • the RAN 202 selects a backhaul network, it may refer to at least one of the information of (a) to (g) below.
  • the RAN 202 may transmit the registration request message received from the UE 201 to the AMF 203 through the selected backhaul network.
  • the type of the used backhaul network can be determined by using the Transport Network Layer (TNL) association identifier to which the message is transmitted. have.
  • the mapping information between the TNL association identifier and the type of the backhaul network may be determined by an operator policy.
  • the AMF 203 may determine the type of the used backhaul network by referring to at least one of the following information A to D.
  • the mapping information of the identifier of the RAN 203 of D. and the type of the backhaul network may be determined by the policy of the operator.
  • the AMF 203 may use the backhaul network selected by the RAN 202 as it is. Alternatively, the AMF 203 may change to another backhaul network if there is another more suitable backhaul network when it is determined using at least one of the information of (h) to (j) below. For example, although the RAN 201 has selected the control plane connection 211 using the satellite backhaul, it is determined that the control plane connection 213 using the terrestrial backhaul is more suitable at the time when the AMF 203 receives the registration request message.
  • the AMF 203 connects the control plane using the terrestrial backhaul 213 can be changed to
  • RAN 202 identifier eg gNB ID
  • the AMF 203 may transmit a control signal to the RAN 202 through the finally determined backhaul network.
  • the RAN 202 may recognize the finally selected backhaul network using the TNL association identifier to which the control signal is transmitted.
  • the SMF 204 When the AMF 203 receives a PDU Session Establishment request from the UE 201 after the registration procedure is completed, the SMF 204 considers the type of backhaul network selected in the control plane through the N2 interface. ) can be selected.
  • the AMF 203 may transmit the selected backhaul network type to the control plane through the N2 interface to the SMF 204 .
  • the SMF 204 may select the UPF 205 in consideration of the type of backhaul network selected in the control plane through the N2 interface and whether the UPF 205 supports one or more types of backhaul networks. 2 illustrates a case in which the UPF 205 supporting one or more types of backhaul networks is selected.
  • the UPF 205 may set different ranges of UE IP addresses for user plane connection using the N3 interface according to the type of the backhaul network. For example, if the UPF 205 has addresses 1 to 10 as IP addresses that can be assigned as UE IP addresses, addresses 1 to 3 are user planes using satellite backhaul, addresses 4 to 10 can be set so that it can be allocated for the user plane using the terrestrial backhaul. Of course, it is not limited to the above example, and such a determination may be determined by an operator policy. As a format indicating the range of the UE IP address, IP address pool information, network instance, and the like may be used.
  • Network Instance refers to a domain identifier that classifies a network domain or service domain according to network configuration, services provided to users, and subscriber information, and controls the flow of data traffic corresponding to each domain.
  • a method of defining a domain may be determined by an operator policy or a policy of a network equipment configuration.
  • a method of defining an IP address pool that can be assigned to each domain for traffic detection and routing may be included.
  • Network Instance can be managed independently in UPF, PCF, and SMF. As an example, the UPF may manage to use different Network Instances for different backhaul networks. Of course, it is not limited to the above example.
  • the range of the UE IP address selected by the UPF 205 for PDU session establishment and/or the information related to the user plane connection using the N3 interface is the backhaul network selected as the control plane through the SMF 204 and the AMF 203. through the RAN 202 .
  • the RAN 202 may define a range of N3 AN Tunnel Information for a user plane connection using an N3 interface differently according to the type of the backhaul network. For example, if the RAN has addresses 1 to 10 as IP addresses that can be assigned as N3 AN Tunnel Information, addresses 1 to 3 are user plane using satellite backhaul, and addresses 4 to 10 are terrestrial. It can be set to be allocated for the user plane using the backhaul. Of course, it is not limited to the above example, and such a determination may be determined by an operator policy. As a format indicating the range of the N3 AN Tunnel Information, IP address Pool Information, Network Instance, etc. may be used.
  • the RAN 202 may refer to at least one of the following information (k) and (l) in determining the type of the backhaul network to be used for the user plane.
  • the range of the N3 AN Tunnel Information may be transmitted to the SMF 204 and the UPF 205 through the control plane backhaul network.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a 5G system structure in a case in which multiple types of backhaul networks can be connected to one RAN and only one type of backhaul network can be connected to one UPF, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the backhaul network 309 and the terrestrial backhaul network 310 using the satellite the UPF 305-1 that can communicate with the RAN 302 through the satellite backhaul network, and the RAN 302 through the terrestrial backhaul network
  • a UPF 305-2 capable of communicating is shown as an example.
  • a control plane connection 315-2 and a user plane connection 316-2 between 2) and the SMF 304 are illustratively shown.
  • a method of determining the type of the backhaul network in the 5G system structure of FIG. 3 will be described based on the above-described contents in steps 1 to 14 described in relation to FIG. 2 .
  • step 3 is a case in which the SMF 304 selects the UPF supporting the type of the backhaul network in consideration of the type of the backhaul network selected in the control plane through the N2 interface when the SMF 304 selects the UPF in step 9 of FIG. indicates
  • the SMF 304 supports the satellite backhaul network UPF 305- 1) can be selected.
  • the SMF 304 may deliver the information received from the UPF and the range of N3 CN Tunnel Information to the RAN 302 through the backhaul network selected as the control plane through the AMF 303 .
  • the SMF 304 may set the range of the N3 CN Tunnel Information differently according to the type of the backhaul network supported by the UPF or the UPF ID. For example, in the description using step 9 of FIG.
  • the SMF 304 may allocate N3 CN Tunnel Information according to the number of types of backhaul networks supported by the UPF. You can determine the range of IP addresses. This decision may be determined by operator policy. As a format indicating the range of the N3 CN Tunnel Information, IP address Pool Information, Network Instance, etc. may be used.
  • the RAN 302 may refer to at least one of the following information (m) to (o) in determining the type of the backhaul network used for the user plane.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a 5G system structure when only one type of backhaul network connection is possible to one RAN and one UPF according to an embodiment of the present disclosure.
  • a backhaul network 409 and a terrestrial backhaul network 410 using a satellite a RAN 402-1 supporting communication through a satellite backhaul, a RAN 402-2 supporting communication through a terrestrial backhaul, and a satellite UPF (405-1) supporting communication via backhaul, UPF (405-2) supporting communication via terrestrial backhaul, control plane connection (411) and user plane connection (412) via satellite backhaul, terrestrial backhaul Control plane connection 413 and user plane connection 414 via satellite backhaul, control plane connection 415-1 and user plane connection 416 between UPF 405-1 and SMF 404 supporting communication via satellite backhaul -1), a control plane connection 415-2 and a user plane connection 416-2 between the UPF 405-2 and the SMF 404 supporting communication over a terrestrial backhaul are illustratively shown.
  • the control plane connection using the N2 interface between the AMF 403 and the RAN 402 In selecting a backhaul network for , at least one of the information of (a) to (g) described above may be referred to.
  • the RAN 402 selects a backhaul network different from the backhaul network it supports, the RAN 402 may hand over the request of the UE 401 to the RAN supporting the corresponding backhaul network.
  • the UE 401 transmits a registration request message to the RAN 402-1 supporting the satellite backhaul network, but at the time the RAN 402-1 receives the UE's request, the satellite backhaul network 409 If it is determined that the control plane connection 411 through the terrestrial backhaul network 410 is congested, a handover procedure may be initiated to another RAN 402-2 to use the terrestrial backhaul network 410 .
  • the RAN 402 may hand over the UE's request to another RAN that supports the same type of backhaul network as the backhaul network it supports. The selection process of the backhaul network of the RAN 402 may be omitted. In this case, the RAN 402 may use the backhaul network supported by it as it is.
  • the RAN 402 may transmit the registration request message received from the UE 401 to the AMF 403 through the selected backhaul network.
  • the RAN 402 may determine the type of the backhaul network it supports by using the TNL association identifier.
  • the mapping information between the TNL association identifier and the type of the backhaul network may be determined by the operator policy.
  • the AMF 403 when the AMF 403 determines to change to another backhaul network in step 4 of FIG. 2 , the AMF 403 sends a control signal to the RAN 402 supporting the corresponding backhaul network through the finally determined backhaul network. can be sent.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of transmitting backhaul network-related information using an N4 association setup procedure initiated by an SMF, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the N4 association setup procedure refers to a process of exchanging functions and node characteristics that the SMF and UPF can support, respectively, before establishing an N4 session using resources between the control plane and the user plane between the SMF and the UPF.
  • the SMF 501 may request an N4 association setup from the UPF 502 .
  • the SMF 501 may perform at least some of the following operations A to F.
  • the SMF 501 may transmit the type of the backhaul network used for the control plane through the N2 interface to the UPF 502 .
  • the SMF 501 may request from the UPF 502 the type of backhaul network supported by the UPF 502 and other information related to the backhaul network.
  • the SMF 501 tells the UPF 502 whether to detect the existence of a backhaul network between the UPF and the RAN, whether to detect the existence of a non-terrestrial backhaul network, the type of detected backhaul network, and other detected You can request information related to the backhaul network.
  • the SMF 501 may request the UPF 502 for information on Network Instances supported by the UPF 502 and other information related to Network Instances.
  • the SMF 501 may request the UPF 502 for information on the range of IP addresses that the UPF 502 can allocate to the UE.
  • the information on the range of the IP address may include a range of allocable IP addresses for each type of backhaul network, a range of allocable IP addresses for each network instance, and/or a range of allocable IP addresses for each S-NSSAI.
  • the SMF 501 may request QoS information for the user plane paths managed by the UPF 502 from the UPF 502 .
  • the user plane path may include a general packet radio system (GPRS) tunneling protocol user plane (GTP-U) path.
  • GPRS general packet radio system
  • GTP-U general packet radio system tunneling protocol user plane
  • the SMF 501 may provide the following indication information i to iii as information indicating the target of the requested QoS information.
  • the initiation condition may include a threshold value, a measurement period, and the like.
  • a target to which the threshold value is applied may be included.
  • Applications may include average packet delay time, minimum packet delay time, and maximum packet delay time.
  • the UPF 502 may transmit the information requested in step 1 to the SMF 501 .
  • the UPF 502 may provide all of the requested information, or only the available information.
  • the UPF 502 when detecting the existence of a backhaul network between the UPF and the RAN, the detected fact, the type of the detected backhaul network, and other information related to the characteristics of the backhaul network, information on the Network Instance that the UPF 502 can support, and other Network Instances Related information, information on the range of IP addresses that the UPF 502 can allocate to the UE, and/or QoS information on user plane paths managed by the UPF 502 may be delivered to the SMF 501 .
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of transmitting backhaul network-related information using an N4 association setup procedure initiated by UPF, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the UPF 601 may request an N4 association setup from the SMF 602 .
  • the UPF 601 may request from the SMF 602 the type of backhaul network used in the control plane through the N2 interface and other information.
  • the UPF 601 may provide at least one of the following information of G to L when transmitting the N4 association setup request.
  • the UPF 601 detects the existence of a backhaul network between the UPF and the RAN, whether it detects the existence of a non-terrestrial backhaul network, the type of detected backhaul network, and other information related to the detected backhaul network
  • the information on the range of IP address may include a range of allocable IP addresses for each type of backhaul network, a range of allocable IP addresses for each network instance, and/or a range of allocable IP addresses for each S-NSSAI.
  • the user plane path may include a GTP-U path.
  • the SMF 602 may respond to the N4 association setup request to the UPF 601 .
  • the SMF 602 may provide the type and other information of the backhaul network used in the control plane through the N2 interface even if it is not a target of the request received from the UPF 601 in step 1 above.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a method of transmitting backhaul network-related information using an N4 association update procedure initiated by an SMF, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the N4 association update procedure refers to a process of exchanging the changed information when there is a change in the functions, node characteristics, and available resources that the SMF or UPF can support for the N4 association established between the SMF and the UPF.
  • the SMF 701 may request an N4 association update from the UPF 702 .
  • the SMF 701 may perform at least one of operations A to F described with reference to FIG. 5 .
  • the SMF 701 may provide or request all information or only changed information when performing at least one of the operations A to F.
  • the UPF 702 may transmit the information requested in step 1 to the SMF 701 . In one embodiment, even if the UPF 702 is not a target of the request received from the SMF 701 in step 1, the type of backhaul network supported by the UPF 702 and other information related to the backhaul network, the UPF is sent to the UE.
  • the UPF 702 may deliver information on a supportable Network Instance and other Network Instance-related information and/or QoS information on user plane paths managed by the UPF 702 to the SMF 701 .
  • the UPF 702 may provide all of the information or only the changed information.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of transmitting backhaul network-related information using an N4 association update procedure initiated by the UPF, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the UPF 801 may request an N4 association update from the SMF 802 .
  • the UPF 801 may request the SMF 802 for the type of backhaul network used in the control plane through the N2 interface and other information.
  • the UPF 801 may provide or request the entire information to the SMF 802, or may provide or request only the changed information.
  • the UPF 801 when transmitting the request, may provide at least one of information G to L described with reference to FIG. 6 .
  • the SMF 802 may respond to the N4 association update request to the UPF 801 .
  • the SMF 802 may provide the type and other information of the backhaul network used in the control plane through the N2 interface even if it is not a target of the request received from the UPF 801 in step 1 above.
  • the SMF 802 may provide all of the information, or only the changed information.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method of transmitting backhaul network-related information using an N4 report procedure according to an embodiment of the present disclosure.
  • the N4 report procedure refers to a process in which the UPF provides information that is not limited to a specific N4 session established between the SMF and the UPF to the SMF.
  • Examples of information not limited to a specific N4 session include the following. If the user plane connection path managed by UPF (eg, connection path using GTP-U protocol, GTP-U path) becomes unusable due to a problem, all other nodes connected through that path (eg, GTP-U path) For example, it is possible to affect all N4 session management established between the RAN or other UPF) and the UPF. Therefore, in this case, UPF collects information that can identify the user plane connection path where the problem occurs, information related to the problem, information that can identify the affected N4 session, and information that can identify the affected node. You can report it to the SMF.
  • UPF collects information that can identify the user plane connection path where the problem occurs, information related to the problem, information that can identify the affected N4 session, and information that can identify the affected node. You can report
  • step 1 when the UPF 901 recognizes that an event has occurred in information that is not limited to a specific N4 session, the N4 Report including the UPF ID, the event occurred and the status to the SMF 902 message can be sent.
  • the above-mentioned events include a change in the backhaul network used in the user plane managed by UPF, a change in the backhaul network type, a change in other backhaul network-related information, availability of a backhaul network, average packet delay time in backhaul network section, minimum packet Abnormal change in latency, maximum packet delay time, change of IP address range that UPF can allocate, information of Network Instance that UPF can support and other information related to Network Instance, change of information of Network Instance that UPF supports, and At least one of other network instance-related information changes may be included. Of course, it is not limited to the above example.
  • the SMF 902 may notify the UPF 901 that the N4 report message of step 1 has been received.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an internal structure of a terminal according to an disclosed embodiment.
  • the terminal 1000 may include a processor 1010 , a transceiver 1020 , and a memory 1030 .
  • the processor 1010 , the transceiver 1020 , and the memory 1030 of the terminal may operate.
  • the components of the terminal are not limited to the above-described example.
  • the terminal may include more or fewer components than the aforementioned components.
  • the processor 1010 , the transceiver 1020 , and the memory 1030 may be implemented in the form of one chip.
  • the processor 1010 may control a series of processes so that the terminal can operate according to the above-described embodiment.
  • the processor 1010 may perform only some operations of the above-described embodiments, but is not limited thereto, and the processor 1010 may control all processes so that the terminal may operate according to all or part of the above-described embodiments. .
  • the transceiver 1020 may transmit/receive a signal to/from the base station.
  • the signal may include control information and data.
  • the transceiver 1020 may include an RF transmitter for up-converting and amplifying the frequency of a transmitted signal, and an RF receiver for low-noise amplifying and down-converting a received signal.
  • this is only an embodiment of the transceiver 1020 , and components of the transceiver 1020 are not limited to the RF transmitter and the RF receiver.
  • the transceiver 1020 may receive a signal through a wireless channel, output it to the processor 1010 , and transmit a signal output from the processor 1010 through a wireless channel.
  • the memory 1030 may store programs and data necessary for the operation of the terminal. Also, the memory 1030 may store control information or data included in a signal obtained from the terminal.
  • the memory 1030 may be configured as a storage medium or a combination of storage media such as ROM, RAM, hard disk, CD-ROM, and DVD. Also, the memory 1030 may include a plurality of memories.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an internal structure of a base station according to an disclosed embodiment.
  • the base station may include a processor 1110 , a transceiver 1120 , and a memory 1130 .
  • the processor 1110 , the transceiver 1120 , and the memory 1130 of the base station may operate.
  • the components of the base station are not limited to the above-described example.
  • the base station may include more or fewer components than the above-described components.
  • the processor 1110 , the transceiver 1120 , and the memory 1130 may be implemented in the form of one chip.
  • the base station may include an entity included in the base station and the core network, and may include, for example, AMF, SMF, UPF, and the like.
  • the processor 1110 may control a series of processes so that the base station can operate according to the above-described embodiment.
  • the processor 1110 may perform only some operations of the above-described embodiments, but is not limited thereto, and the processor 1110 may control all processes so that the base station can operate according to all or part of the above-described embodiments. .
  • the transceiver 1120 may transmit/receive a signal to/from the terminal.
  • the signal may include control information and data.
  • the transceiver 1120 may include an RF transmitter that up-converts and amplifies the frequency of a transmitted signal, and an RF receiver that low-noise amplifies and down-converts a received signal.
  • this is only an embodiment of the transceiver 1120 , and components of the transceiver 1120 are not limited to the RF transmitter and the RF receiver.
  • the transceiver 1120 may receive a signal through a wireless channel, output it to the processor 1110 , and transmit a signal output from the processor 1110 through a wireless channel.
  • the memory 1130 may store programs and data necessary for the operation of the base station. Also, the memory 1130 may store control information or data included in a signal obtained from the base station.
  • the memory 1130 may be configured as a storage medium or a combination of storage media, such as ROM, RAM, hard disk, CD-ROM, and DVD. Also, the memory 1130 may include a plurality of memories. In an embodiment, the memory 1130 may store a program for session management based on backhaul information.
  • backhaul network related information is preset during network configuration in the 3GPP 5G system to determine the backhaul network to be used by the RAN and the core network when there is a request for a 5G network connection from a user equipment (UE) And a method for determining is provided.
  • UE user equipment
  • a method for determining the characteristics of a backhaul network used when a UE is connected to a RAN and a core network in a 3GPP 5G system is provided, and an SMF suitable for session management based on the determination is provided. And or a method of selecting a UPF is provided.
  • a method of exchanging characteristic information of a backhaul network used when a UE is connected to a RAN and a core network in a 3GPP 5G system between NFs performing a session management procedure, and a backhaul network used by the UE A method for performing procedures necessary for session management, including selection of a Qos profile for policy and billing management, and selection of a user data transmission path, is provided based on the characteristic information of .
  • a computer-readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored in the computer-readable storage medium are configured to be executable by one or more processors in an electronic device (device).
  • the one or more programs include instructions for causing an electronic device to execute methods according to embodiments described in a claim or specification of the present disclosure.
  • Such programs include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), magnetic disc storage device, Compact Disc-ROM (CD-ROM), Digital Versatile Discs (DVDs), or any other form of It may be stored in an optical storage device or a magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all thereof. In addition, a plurality of each configuration memory may be included.
  • the program accesses through a communication network composed of a communication network such as the Internet, Intranet, Local Area Network (LAN), Wide LAN (WLAN), or Storage Area Network (SAN), or a combination thereof. It may be stored in an attachable storage device that can be accessed. Such a storage device may be connected to a device implementing an embodiment of the present disclosure through an external port. In addition, a separate storage device on the communication network may be connected to the device implementing the embodiment of the present disclosure.
  • a communication network such as the Internet, Intranet, Local Area Network (LAN), Wide LAN (WLAN), or Storage Area Network (SAN), or a combination thereof. It may be stored in an attachable storage device that can be accessed.
  • Such a storage device may be connected to a device implementing an embodiment of the present disclosure through an external port.
  • a separate storage device on the communication network may be connected to the device implementing the embodiment of the present disclosure.
  • each of the above embodiments may be operated in combination with each other as needed.
  • the base station and the terminal may be operated by combining parts of one embodiment and another embodiment of the present disclosure with each other.
  • other modifications based on the technical idea of the above embodiments may be implemented in various systems such as FDD LTE system, TDD LTE system, 5G or NR system.

Landscapes

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 AMF(access and management function) 장치의 동작 방법은, 사용자 단말의 등록 요청 메시지를 수신함에 기초하여, 가용한 백홀 네트워크(backhaul network) 중 제어 평면 연결에 사용될 백홀 네트워크를 결정하는 단계; 상기 결정된 백홀 네트워크를 통해, RAN(radio access network) 장치에 제어 신호를 송신하는 단계; 및 상기 결정된 백홀 네트워크에 기초하여 SMF(session management function) 장치를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 백홀 정보 기반 세션 관리를 위한 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에서 백홀 정보 기반 세션 관리를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
5G 시스템에서는 기존 4G 시스템 대비 다양한 서비스에 대한 지원을 고려하고 있다. 예를 들어, 가장 대표적인 서비스들은 모바일 초광대역 통신 서비스(eMBB: enhanced mobile broad band), 초 고신뢰성/저지연 통신 서비스(URLLC: ultra-reliable and low latency communication), 대규모 기기간 통신 서비스(mMTC: massive machine type communication), 차세대 방송 서비스(eMBMS: evolved multimedia broadcast/multicast Service) 등이 있을 수 있다. 그리고, 상기 URLLC 서비스를 제공하는 시스템을 URLLC 시스템, eMBB 서비스를 제공하는 시스템을 eMBB 시스템 등이라 칭할 수 있다. 또한, 서비스와 시스템이라는 용어는 혼용되어 사용될 수 있다.
이 중 URLLC 서비스는 기존 4G 시스템과 달리 5G 시스템에서 새롭게 고려하고 있는 서비스이며, 다른 서비스들 대비 초 고 신뢰성(예를 들면, 패킷 에러율 약 10-5)과 저 지연(latency)(예를 들면, 약 0.5msec) 조건 만족을 요구한다. 이러한 엄격한 요구 조건을 만족시키기 위하여 URLLC 서비스는 eMBB 서비스보다 짧은 전송 시간 간격(TTI: transmission time interval)의 적용이 필요할 수 있고 이를 활용한 다양한 운용 방식들이 고려되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE(Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다.
IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술인 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
위성통신 기술의 고도화로 인해 제한적으로만 도입되었던 위성통신 기술을 이동통신망에 통합하기 위한 노력이 진행되고 있다. 특히, 기존 광섬유 기반 유선 링크로 연결된 백홀 구간(RAN(radio access network)과 코어 네트워크 사이의 구간)에 위성 링크를 도입하는 연구가 진행되고 있다.
3GPP(3rd generation partnership project)에서는 5G(5th generation) 통신 시스템에서 이동통신과 5G 기술을 통합하는 다양한 시나리오에 대해 표준화 중에 있다. 특히, RAN(radio access network)과 코어 네트워크를 연결하는 백홀 구간에 위성 연결을 도입하는 방안에 대해 표준화 중에 있다. 위성 연결은 유선 링크를 구성하는 비용 (매립형 광섬유 케이블 설치 등)을 절감할 수 있는 등 다양한 장점이 있다. 한편, 백홀 구간에 위성 기술을 적용 시, 네트워크 상황이 가변적이거나 높은 지연시간 등의 현상이 발생할 수 있고, 5G 시스템에서 QoS(quality of service)를 만족하기 위한 추가적인 메커니즘이 필요할 수 있다.
백홀 구간에 위성 기술을 적용하는 경우, 지상에 설치된 RAN 그리고 또는 코어네트워크를 통해 제어 신호 및 사용자 데이터를 전송함에 있어서 지상 백홀 네트워크를 이용하는 것 대비 높은 지연시간이 발생할 수 있다. 이러한 높은 지연시간으로 인하여 세션 관리를 위한 NF(Network Function) 선택, 정책 및 과금 관리를 위한 QoS profile 선택 등을 포함한 세션 관리 방법에 관련한 변경이 필요할 수 있다.
따라서, 위성을 포함한 비지상(non-terrestrial) 백홀 네트워크가 사용되었거나 기타의 백홀 네트워크의 특성(characteristics)으로 인하여 백홀 구간에 높은 지연시간이 발생할 수 있는 경우, RAN 및 코어네트워크 구성 시 백홀 네트워크 관련 정보를 미리 설정하여 실제 높은 지연시간이 발생하는 백홀 네트워크가 사용된 시점에 세션 관리에 필요한 변경 절차가 개시될 수 있도록 하는 기술이 필요할 수 있다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 백홀 네트워크 관련 정보를 RAN 및 코어네트워크에 설정하는 방법, 단말로부터 5G 네트워크 연결의 요청이 있을 때 RAN과 코어네트워크가 사용할 백홀 네트워크를 결정하는 방법, 단말이 RAN과 코어네트워크에 연결될 때 사용한 백홀 네트워크의 특성을 판단하는 방법, 단말이 사용한 백홀 네트워크의 특성을 NF간에 전송하는 방법, 및 단말이 사용한 백홀 네트워크의 특성을 기반으로 세션 관리 관련 절차를 수행하는 방법을 포함한다.
도 1은 본 개시의 실시예와 관련된 5G 시스템 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하나의 RAN 및 하나의 UPF에 여러 종류의 백홀 네트워크 연결이 가능한 경우의 5G 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하나의 RAN에 여러 종류의 백홀 네트워크 연결이 가능하고, 하나의 UPF에 한 종류의 백홀 네트워크 연결만 가능한 경우의 5G 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하나의 RAN 및 하나의 UPF에 한 종류의 백홀 네트워크 연결만 가능한 경우의 5G 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른, SMF에 의해 개시된 N4 association setup 절차를 이용한 백홀 네트워크 관련 정보를 전달하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, UPF에 의해 개시된 N4 association setup 절차를 이용한 백홀 네트워크 관련 정보를 전달하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른, SMF에 의해 개시된 N4 association update 절차를 이용한 백홀 네트워크 관련 정보를 전달하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른, UPF에 의해 개시된 N4 association update 절차를 이용한 백홀 네트워크 관련 정보를 전달하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른, N4 report 절차를 이용한 백홀 네트워크 관련 정보를 전달하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 개시된 일 실시예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 도면이다.
도 11은 개시된 일 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 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 발명의 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.
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 개시는 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격 및 3GPP 5G 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 이하에 첨부된 본 개시의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 개시의 도면에 예시된 형태 또는 배치 등에 본 발명이 제한되지 않음에 유의해야 한다.
도 1은 본 개시의 실시예와 관련된 5G 시스템 구조를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 5G 시스템 아키텍처는 다양한 구성 요소들(즉, 네트워크 기능(network function, NF))을 포함할 수 있다. 도 1에는 그 중 일부에 해당하는, 인증 서버 기능(authentication server function, AUSF) 장치(110), 액세스 및 이동성 관리 기능((core) access and mobility management function, AMF) 장치(103), 세션 관리 기능(session management function, SMF) 장치(104), 정책 제어 기능(policy control function, PCF) 장치(107), 어플리케이션 기능(application function, AF) 장치(108), 통합된 데이터 관리(unified data management, UDM) 장치(106), 데이터 네트워크(data network, DN)(112), 사용자 평면 기능(user plane function, UPF) 장치(105), (무선) 액세스 네트워크((radio) access network, (R)AN)(102), 단말, 즉, 사용자 장치(user equipment, UE)(101)를 예시하였다. 또한 도 1에서는 네트워크 슬라이스 선택 기능(Network Slice Selection Function, NSSF) 장치(109) 과 네트워크 슬라이스 별 인증 및 권한 검증 기능(Network Slice Specific Authentication and Authorization Function, NSSAAF) 장치(111) 가 예시적으로 도시되고 있다.
도 1에 예시된 각각의 장치들은 하나의 서버 또는 장치로 구현할 수도 있고, 네트워크 슬라이스 인스턴스로 구현될 수도 있다. 네트워크 슬라이스 인스턴스로 구현되는 경우 하나의 서버 또는 장치 내에 둘 이상의 동일하거나 서로 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스로 구현될 수도 있고, 둘 이상의 서버 또는 장치에 하나의 네트워크 슬라이스 인스턴스가 구현될 수도 있다.
각 NF들은 다음과 같은 기능을 지원할 수 있다.
AUSF(110)는 UE의 인증을 위한 데이터를 처리하고 저장할 수 있다.
AMF(103)는 UE 단위의 접속 및 이동성 관리를 위한 기능을 제공할 수 있으며, 하나의 UE 당 기본적으로 하나의 AMF에 연결될 수 있다. 구체적으로, AMF(103)는 3GPP 액세스 네트워크들 간의 이동성을 위한 CN(core network) 노드 간 시그널링, 무선 액세스 네트워크(radio access network, RAN) CP 인터페이스(즉, N2 인터페이스)의 종단(termination), NAS 시그널링의 종단(N1), NAS 시그널링 보안(NAS 암호화(ciphering) 및 무결성 보호(integrity protection)), AS 보안 제어, 등록 관리(등록 영역(registration area) 관리), 연결 관리, 아이들 모드 UE 접근성(reachability)(페이징 재전송의 제어 및 수행 포함), 이동성 관리 제어(가입 및 정책), 인트라-시스템 이동성 및 인터-시스템 이동성 지원, 네트워크 슬라이싱(network slicing)의 지원, SMF 선택, 합법적 감청(lawful intercept)(AMF 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), UE와 SMF 간의 세션 관리(session management, SM) 메시지의 전달 제공, SM 메시지 라우팅을 위한 트랜스패런트 프록시(transparent proxy), 액세스 인증(access authentication), 로밍 권한 체크를 포함한 액세스 허가(access authorization), UE와 SMSF (Short Message Service Function) 간의 SMS 메시지의 전달 제공, 보안 앵커 기능(security anchor function, SAF) 및/또는 보안 컨텍스트 관리(security context management, SCM) 등의 기능을 지원할 수 있다. 이러한 AMF(103)의 일부 기능(들) 또는 전체의 기능들은 하나의 AMF로 동작하는 단일 AMF 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
DN(112)은 예를 들어, 운영자 서비스, 인터넷 접속 또는 서드파티(3rd party) 서비스 등을 의미할 수 있다. DN(112)은 UPF(105)로 하향링크 프로토콜 데이터 유닛(protocol data unit, PDU)을 전송하거나, UE(101)로부터 전송된 PDU를 UPF(105)를 통해 수신할 수 있다.
PCF(107)는 어플리케이션 서버로부터 패킷 흐름에 대한 정보를 수신하여, 이동성 관리, 세션 관리 등의 정책을 결정하는 기능을 제공할 수 있다. 구체적으로, PCF(107)는 네트워크 동작을 통제하기 위한 단일화된 정책 프레임워크 지원, 제어평면 기능(들)(예를 들어, AMF, SMF 등)이 정책 규칙을 시행할 수 있도록 정책 규칙 제공, 사용자 데이터 저장소(user data repository, UDR) 내 정책 결정을 위해 관련된 가입 정보에 액세스하기 위한 프론트 엔드(front end) 구현 등의 기능을 지원할 수 있다.
SMF(104)는 세션 관리 기능을 제공하며, UE가 다수 개의 세션을 가지는 경우 각 세션 별로 서로 다른 SMF에 의해 관리될 수 있다. 구체적으로, SMF(104)는 세션 관리(예를 들어, UPF와 AN 노드 간의 터널(tunnel) 유지를 포함하여 세션 확립, 수정 및 해지), UE IP 주소 할당 및 관리(선택적으로 인증 포함), UP 기능의 선택 및 제어, UPF에서 트래픽을 적절한 목적지로 라우팅하기 위한 트래픽 스티어링(traffic steering) 설정, 정책 제어 기능(policy control functions)를 향한 인터페이스의 종단, 정책 및 QoS(quality of service)의 제어 부분 시행, 합법적 감청(lawful intercept)(SM 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), NAS 메시지의 SM 부분의 종단, 하향링크 데이터 통지(downlink data notification), AN 특정 SM 정보의 개시자(AMF를 경유하여 N2를 통해 AN에게 전달), 세션의 SSC 모드 결정, 로밍 기능 등의 기능을 지원할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이 SMF(104)의 일부 기능(들) 또는 전체의 기능들은 하나의 SMF로 동작하는 단일 SMF 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
UDM(106)은 사용자의 가입 데이터, 정책 데이터 등을 저장할 수 있다. UDM(106)은 2개의 부분, 즉 어플리케이션 프론트 엔드(front end, FE)(미도시) 및 사용자 데이터 저장소(user data repository, UDR)(미도시)를 포함할 수 있다.
FE는 위치 관리, 가입 관리, 자격 증명(credential)의 처리 등을 담당하는 UDM FE와 정책 제어를 담당하는 PCF-FE를 포함할 수 있다. UDR은 UDM-FE에 의해 제공되는 기능들을 위해 요구되는 데이터와 PCF에 의해 요구되는 정책 프로필을 저장할 수 있다. UDR 내 저장되는 데이터는 가입 식별자, 보안 자격 증명(security credential), 액세스 및 이동성 관련 가입 데이터 및 세션 관련 가입 데이터를 포함하는 사용자 가입 데이터와 정책 데이터를 포함할 수 있다. UDM-FE는 UDR에 저장된 가입 정보에 액세스하고, 인증 자격 증명 처리(authentication credential processing), 사용자 식별자 핸들링(user identification handling), 액세스 인증, 등록/이동성 관리, 가입 관리, SMS 관리 등의 기능을 지원할 수 있다.
UPF(105)는 DN(112)으로부터 수신한 하향링크 PDU를 (R)AN(102)을 경유하여 UE(101)에게 전달하며, (R)AN(102)을 경유하여 UE(101)로부터 수신한 상향링크 PDU를 DN(112)으로 전달할 수 있다. 구체적으로, UPF(105)는 인트라(intra)/인터(inter) RAT 이동성을 위한 앵커 포인트, 데이터 네트워크(Data Network)로의 상호연결(interconnect)의 외부 PDU 세션 포인트, 패킷 라우팅 및 포워딩, 패킷 검사(inspection) 및 정책 규칙 시행의 사용자 평면 부분, 합법적 감청(lawful intercept), 트래픽 사용량 보고, 데이터 네트워크로의 트래픽 플로우의 라우팅을 지원하기 위한 상향링크 분류자(classifier), 멀티-홈(multi-homed) PDU 세션을 지원하기 위한 브랜치 포인트(branching point), 사용자 평면을 위한 QoS 핸들링(handling)(예를 들어 패킷 필터링, 게이팅(gating), 상향링크/하향링크 레이트 시행), 상향링크 트래픽 검증 (서비스 데이터 플로우(service data flow, SDF)와 QoS 플로우 간 SDF 매핑), 상향링크 및 하향링크 내 전달 레벨(transport level) 패킷 마킹, 하향링크 패킷 버퍼링 및 하향링크 데이터 통지 트리거링 기능 등을 지원할 수 있다. 이러한 UPF(105)의 일부 기능(들) 또는 전체의 기능들은 하나의 UPF로 동작하는 단일 UPF 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
AF(108)는 서비스 제공(예를 들어, 트래픽 라우팅 상에서 어플리케이션 영향, 네트워크 능력 노출(network capability exposure)에 대한 접근, 정책 제어를 위한 정책 프레임워크와의 상호동작 등의 기능을 지원)을 위해 3GPP 코어 네트워크와 상호 동작할 수 있다.
(R)AN(102)은 4G 무선 액세스 기술의 진화된 버전인 진화된 E-UTRA(evolved E-UTRA)와 새로운 무선 액세스 기술(new radio, NR)(예를 들어, gNB)을 모두 지원하는 새로운 무선 액세스 네트워크를 총칭할 수 있다.
gNB은 무선 자원 관리를 위한 기능들(즉, 무선 베어러 제어(radio bearer control), 무선 허락 제어(radio admission control), 연결 이동성 제어(connection mobility control), 상향링크/하향링크에서 UE에게 자원의 동적 할당(dynamic allocation of resources)(즉, 스케줄링)), IP(internet protocol) 헤더 압축, 사용자 데이터 스트림의 암호화(encryption) 및 무결성 보호(integrity protection), UE(101)에게 제공된 정보로부터 AMF(103)로의 라우팅이 결정되지 않는 경우, UE(101)의 어태치(attachment) 시 AMF(103)의 선택, UPF(105)(들)로의 사용자 평면 데이터 라우팅, AMF(103)로의 제어 평면 정보 라우팅, 연결 셋업 및 해지, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송(AMF로부터 발생된), 시스템 브로드캐스트 정보의 스케줄링 및 전송(AMF 또는 운영 및 유지(operating and maintenance, O&M)로부터 발생된), 이동성 및 스케줄링을 위한 측정 및 측정 보고 설정, 상향링크에서 전달 레벨 패킷 마킹(transport level packet marking), 세션 관리, 네트워크 슬라이싱(network slicing)의 지원, QoS 흐름 관리 및 데이터 무선 베어러로의 매핑, 비활동 모드(inactive mode)인 UE의 지원, NAS 메시지의 분배 기능, NAS 노드 선택 기능, 무선 액세스 네트워크 공유, 이중 연결성(dual connectivity), NR과 E-UTRA 간의 밀접한 상호동작(tight interworking) 등의 기능을 지원할 수 있다.
UE(101)는 사용자 기기를 의미할 수 있다. 사용자 장치는 단말(terminal), ME(mobile equipment), MS(mobile station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 사용자 장치는 노트북, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 개인용 컴퓨터(personal computer, PC), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. 이하에서는 사용자 장치(UE) 또는 단말로 지칭하여 설명할 것이다.
도 1에서는 설명의 명확성을 위해, 네트워크 노출 기능(network exposure function, NEF) 장치 및 NF 저장소 기능(NF repository function, NRF) 장치가 도시되지 않았으나, 후술할 도 2 내지 도 9에 도시된 모든 NF들은 필요에 따라 NEF 및 NRF와 상호 동작을 수행할 수 있다.
NRF에 대하여 살펴보기로 한다. NRF(도 1에 미도시)는 서비스 디스커버리 기능을 지원할 수 있다. 제1 NF 인스턴스로부터 제2 NF 디스커버리 요청을 수신하는 경우, 제2 NF 발견 동작을 수행한 후 발견된 제2 NF 인스턴스의 정보를 제1 NF 인스턴스에게 제공할 수 있다. 또한, 이용 가능한 NF 인스턴스들과 그들이 지원하는 서비스를 유지할 수 있다.
한편, 도 1에서는 설명의 편의상 UE가 하나의 PDU 세션을 이용하여 하나의 DN에 엑세스하는 경우에 대한 참조 모델을 예시하나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
UE(101)는 다중의 PDU 세션을 이용하여 2개의(즉, 지역적(local) 그리고 중심되는(central)) 데이터 네트워크에 동시에 액세스할 수 있다. 이때, 서로 다른 PDU 세션을 위해 2개의 SMF들이 선택될 수 있다. 다만, 각 SMF는 PDU 세션 내 지역적인 UPF 및 중심되는 UPF를 모두 제어할 수 있는 능력을 가질 수 있다.
또한, UE(101)는 단일의 PDU 세션 내에서 제공되는 2개의(즉, 지역적인 그리고 중심되는) 데이터 네트워크에 동시에 액세스할 수도 있다.
3GPP 시스템에서는 5G 시스템 내 NF들 간을 연결하는 개념적인 링크를 참조 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음은 도 1에서 표현된 5G 시스템 아키텍처에 포함되는 참조 포인트를 예시한다.
- N1: UE와 AMF 간의 참조 포인트
- N2: (R)AN과 AMF 간의 참조 포인트
- N3: (R)AN과 UPF 간의 참조 포인트
- N4: SMF와 UPF 간의 참조 포인트
- N5: PCF와 AF 간의 참조 포인트
- N6: UPF와 데이터 네트워크 간의 참조 포인트
- N7: SMF와 PCF 간의 참조 포인트
- N8: UDM과 AMF 간의 참조 포인트
- N9: 2개의 코어 UPF들 간의 참조 포인트
- N10: UDM과 SMF 간의 참조 포인트
- N11: AMF와 SMF 간의 참조 포인트
- N12: AMF와 AUSF 간의 참조 포인트
- N13: UDM과 인증 서버 기능(authentication server function, AUSF) 간의 참조 포인트
- N14: 2개의 AMF들 간의 참조 포인트
- N15: 비-로밍 시나리오의 경우, PCF와 AMF 간의 참조 포인트, 로밍 시나리오의 경우 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 AMF 간의 참조 포인트
이하의 설명에서 단말은 UE(101)를 의미할 수 있으며, UE 또는 단말의 용어가 혼용되어 사용될 수 있다. 이런 경우 특별히 단말을 부가적으로 정의하지 않는 한 UE(101)로 이해되어야 한다.
단말은 5G 시스템을 통해 데이터 네트워크(예를 들면, 인터넷 서비스를 제공하는 네트워크)에 접속하여 세션을 수립하게 되는데, DNN(Data Network Name) 이라는 식별자를 이용하여 각각의 데이터 네트워크를 구별할 수 있다. DNN은 단말이 네트워크 시스템과 세션을 연결함에 있어서 사용자 평면(user plane)과 관련된 NF, NF간 인터페이스, 사업자 정책 등을 결정하는데 사용될 수 있다. 상기 DNN은 예를 들어 PDU 세션에 대해 SMF와 UPF(들)을 선택하는데 이용될 수 있으며, PDU 세션에 대해 데이터 네트워크와 UPF 간의 인터페이스(예컨대, N6 인터페이스)(들)을 선택하는데 이용될 수 있다. 또한 상기 DNN은 PDU 세션에 적용하기 위한 이동 통신 사업자의 정책(policy)을 결정하는데 이용될 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 백홀 네트워크를 포함한 5G 시스템의 구조를 나타낸 도면이다. RAN과 UPF를 기준으로, 한 종류의 백홀 네트워크 연결만 가능한지 또는 여러 종류의 백홀 네트워크 연결이 가능한지 여부에 따라 도 2 내지 도 4로 나누어 나타낼 수 있다. 5G 네트워크 운영자의 네트워크 설정 방법에 따라 RAN과 코어네트워크가 UE로부터 5G 네트워크 연결의 요청을 수신하였을 때, 해당 UE에게 적합한 백홀 네트워크의 종류를 결정하는 방법과 UE가 사용한 백홀 네트워크의 종류를 판단하는 방법이 달라질 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 하나의 RAN 및 하나의 UPF에 여러 종류의 백홀 네트워크 연결이 가능한 경우의 5G 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
도 2에서는 RAN(202)과 AMF(203) 및 RAN(202)과 UPF(205) 사이에 사용될 수 있는 백홀 네트워크로서 위성을 이용한 백홀 네트워크(satellite backhaul network, 위성 백홀)(209)와 지상 자원을 이용한 백홀 네트워크(terrestrial backhaul network, 지상 백홀)(210)가 예시적으로 도시된다.
또한, 도 2에서는 위성 백홀을 통한 제어 평면 연결(211), 위성 백홀을 통한 사용자 평면 연결(212), 지상 백홀을 통한 제어 평면 연결(213), 지상 백홀을 통한 사용자 평면 연결(214), SMF(204) 및 UPF(205)간 제어 평면 연결(215), SMF(204) 및 UPF(205)간 사용자 평면 연결(216)가 예시적으로 도시된다.
도 2를 참조하면,
1. RAN(202)은 UE(201)로부터 등록(registration) 요청을 수신한 경우, AMF(203)와 RAN(202) 사이의 N2 interface를 이용한 제어 평면 연결을 위한 백홀 네트워크를 선택할 수 있다. RAN(202)이 백홀 네트워크를 선택할 때에는 아래의 (a) 내지 (g)의 정보 중 적어도 하나를 참고할 수 있다.
(a) 가용한 백홀 네트워크들의 용량
(b) 가용한 백홀 네트워크들의 망 혼잡도(network congestion)
*75(c) 가용한 백홀 네트워크들의 종류(예를 들어, 지상, 위성, 기타 비지상 네트워크 등. 물론 상기 예시에 제한되지 않는다.)
(d) 해당 UE 또는 해당 AMF에 대하여 이전에 선택된 백홀 네트워크의 종류
(e) UE의 위치
(f) RAN의 위치
(g) AMF의 위치
2. RAN(202)은 UE(201)로부터 수신한 등록 요청 메시지를 선택한 백홀 네트워크를 통해 AMF(203)에 송신할 수 있다.
3. AMF(203)는 RAN(202)으로부터 UE(201)의 등록 요청 메시지를 수신하면, 해당 메시지가 전송된 TNL(Transport Network Layer) association 식별자를 이용하여 사용된 백홀 네트워크의 종류를 판단할 수 있다. 일 실시예에서, TNL association 식별자와 백홀 네트워크의 종류의 매핑 정보는 사업자 정책에 의해 결정될 수 있다. 일 실시예에서, AMF(203)는 다음의 A 내지 D의 정보 중 적어도 하나를 참고 하여, 사용된 백홀 네트워크의 종류를 판단할 수 있다.
A. RAN(202)으로부터 UE(201)의 등록 요청 메시지가 전송된 TNL association의 식별자
B. TNL association 식별자와 백홀 네트워크의 종류의 매핑 정보
C. RAN(202)의 식별자 (예: gNB ID)
D. RAN(202)의 식별자와 백홀 네트워크의 종류의 매핑 정보
상기 D.의 RAN(203)의 식별자와 백홀 네트워크의 종류의 매핑 정보는 사업자의 정책에 의해 결정될 수 있다.
4. AMF(203)는 RAN(202)이 선택한 백홀 네트워크를 그대로 사용할 수 있다. 또는, AMF(203)는 아래의 (h) 내지 (j)의 정보 중 적어도 하나를 사용하여 판단하였을 때 더 적합한 다른 백홀 네트워크가 있는 경우, 다른 백홀 네트워크로 변경할 수 있다. 예를 들면, RAN(201)이 위성 백홀을 이용한 제어 평면 연결(211)을 선택하였으나, AMF(203)가 등록 요청 메시지를 수신한 시점에 지상 백홀을 이용한 제어 평면 연결(213)이 더 적합하다고 판단되거나, UDM(206)으로부터 UE(201)에 대한 백홀 네트워크 선호 정보를 수신 받았거나, 사업자 정책에 의하여 백홀 네트워크의 변경이 필요한 경우, AMF(203)는 지상 백홀을 이용한 제어 평면 연결(213)로 변경할 수 있다.
(h) RAN(202) 식별자 (예: gNB ID)
(i) 해당 RAN(202)과 AMF(203) 사이에 다른 가용한 백홀 네트워크가 있는지 여부
(j) 전술한 (a) 내지 (g)의 전부 또는 그 일부의 조합
5. AMF(203)는 최종 결정한 백홀 네트워크를 통해 RAN(202)에게 제어 신호를 송신할 수 있다.
6. RAN(202)은 AMF(203)로부터 제어 신호를 수신한 경우, 제어 신호가 전송된 TNL association 식별자를 이용하여 최종 선택된 백홀 네트워크를 인식할 수 있다.
7. 등록 절차가 완료된 이후에 AMF(203)는 UE(201)로부터 PDU Session Establishment(PDU 세션 수립) 요청을 수신한 경우, N2 interface를 통한 제어 평면에 선택된 백홀 네트워크의 종류를 고려하여 SMF(204)를 선택할 수 있다.
8. AMF(203)는 SMF(204)에게 N2 interface를 통한 제어 평면에 선택된 백홀 네트워크의 종류를 전달할 수 있다.
9. SMF(204)는 N2 interface를 통한 제어 평면에 선택된 백홀 네트워크의 종류와 UPF(205)가 하나 또는 하나 이상의 종류의 백홀 네트워크를 지원하는지 여부를 고려하여 UPF(205)를 선택할 수 있다. 도 2에서는 하나 이상의 종류의 백홀 네트워크를 지원하는 UPF(205)를 선택한 경우를 나타내고 있다.
10. UPF(205)는 백홀 네트워크의 종류에 따라 N3 interface를 이용한 사용자 평면 연결을 위한 UE IP address의 범위를 다르게 정할 수 있다. 예를 들어, UPF(205)가 UE IP address로 할당할 수 있는 IP address로 address 1 내지 address 10의 주소를 갖고 있는 경우, address 1 내지 address 3은 위성 백홀을 이용한 사용자 평면, address 4 내지 address 10은 지상 백홀을 이용한 사용자 평면을 위해 할당 할 수 있도록 정할 수 있다. 물론 상기 예시에 제한되지 않으며, 이러한 결정은 사업자 정책에 의해 결정될 수 있다. 상기 UE IP address의 범위를 나타내는 형식으로는 IP address Pool Information, Network Instance 등이 사용 될 수 있다. Network Instance는 네트워크의 구성, 사용자에게 제공되는 서비스, 가입자 정보에 따라 네트워크 도메인 또는 서비스 도메인을 구분하고, 각 도메인에 해당하는 데이터 트래픽의 흐름을 조정할 수 있도록 하는 도메인 식별자를 의미한다. 도메인을 정의하는 방법은 사업자 정책 또는 네트워크 장비 구성의 정책에 의해 결정될 수 있다. 데이터 트래픽의 흐름을 조정함에 있어서, 각 도메인 별로 할당 가능한 IP address Pool을 정의하여 트래픽을 감지(traffic detection)하고, 라우팅(routing)하는 방법이 포함될 수 있다. Network Instance는 UPF, PCF, SMF에서 각각 독립적으로 관리될 수 있다. 일 예로, UPF는 서로 다른 백홀 네트워크에는 서로 다른 Network Instance를 사용하도록 관리 할 수 있다. 물론 상기 예시에 제한되지 않는다.
11. UPF(205)가 PDU 세션 수립을 위해 선택한 UE IP address의 범위 및/또는 N3 interface를 이용한 사용자 평면 연결과 관련된 정보는 SMF(204) 및 AMF(203)를 통해 제어 평면으로 선택된 백홀 네트워크를 통해 RAN(202)에게 전달될 수 있다.
12. RAN(202)은 백홀 네트워크의 종류에 따라 N3 interface를 이용한 사용자 평면 연결을 위한 N3 AN Tunnel Information의 범위를 다르게 정할 수 있다. 예를 들어, RAN이 N3 AN Tunnel Information으로 할당할 수 있는 IP address로 address 1 내지 address 10의 주소를 갖고 있는 경우, address 1 내지 address 3은 위성 백홀을 이용한 사용자 평면, address 4 내지 address 10은 지상 백홀을 이용한 사용자 평면을 위해 할당 할 수 있도록 정할 수 있다. 물론 상기 예시에 제한되지 않으며, 이러한 결정은 사업자 정책에 의해 결정될 수 있다. 상기 N3 AN Tunnel Information의 범위를 나타내는 형식으로는 IP address Pool Information, Network Instance 등이 사용 될 수 있다.
13. RAN(202)은 사용자 평면에 사용할 백홀 네트워크의 종류를 판단함에 있어서 다음의 (k) 및(l)의 정보 중 적어도 하나를 참고할 수 있다.
(k) 등록 절차에서 N2 interface를 통한 제어 평면 연결에 선택된 백홀 네트워크의 종류
(l) UPF(205)로부터 수신한 UE IP address Pool Information 범위에 할당된 백홀 네트워크 종류
14. 상기 N3 AN Tunnel Information의 범위는 제어 평면 백홀 네트워크를 통해 SMF(204) 및 UPF(205)에 전달될 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하나의 RAN에 여러 종류의 백홀 네트워크 연결이 가능하고, 하나의 UPF에 한 종류의 백홀 네트워크 연결만 가능한 경우의 5G 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
도 3에서는 위성을 이용한 백홀 네트워크(309)와 지상 백홀 네트워크(310), 위성 백홀 네트워크를 통해 RAN(302)과 통신할 수 있는 UPF(305-1)와 지상 백홀 네트워크를 통해 RAN(302)과 통신할 수 있는 UPF(305-2)가 예시적으로 도시된다.
또한, 도 3에서는 위성 백홀을 통한 제어 평면 연결(311), 위성 백홀을 통한 사용자 평면 연결(312), 지상 백홀을 통한 제어 평면 연결(313), 지상 백홀을 통한 사용자 평면 연결(314), 위성 백홀을 통한 통신을 지원하는 UPF(305-1)와 SMF(304) 사이의 제어 평면 연결(315-1) 및 사용자 평면 연결(316-1), 지상 백홀을 통한 통신을 지원하는 UPF(305-2)와 SMF(304) 사이의 제어 평면 연결(315-2) 및 사용자 평면 연결(316-2)이 예시적으로 도시된다.
도 3의 5G 시스템 구조에서 백홀 네트워크의 종류를 판단하는 방법은 도 2와 관련하여 설명된 단계 1 내지 단계 14에서 상술한 내용을 기반으로 기술하도록 한다.
도 3은, 상기 도 2의 단계 9에서 SMF(304)가 UPF를 선택함에 있어서, N2 interface를 통한 제어 평면에 선택된 백홀 네트워크의 종류를 고려하여 , 그 백홀 네트워크의 종류를 지원하는 UPF를 선택한 경우를 나타낸다. 예를 들어, 상기 도 2의 단계 4에서 최종적으로 결정된 N2 interface를 통한 제어 평면에 사용되는 백홀 네트워크가 위성 백홀 네트워크(309)인 경우, SMF(304)는 위성 백홀 네트워크를 지원하는 UPF(305-1)을 선택할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 도 2의 단계 11에서 SMF(304)가 UPF로부터 PDU 세션 수립을 위해 선택한 UE IP address의 범위 및/또는 N3 interface를 이용한 사용자 평면 연결과 관련된 정보를 수신한 경우, SMF(304)는 UPF로부터 수신한 정보와 N3 CN Tunnel Information의 범위를 AMF(303)를 통해 제어 평면으로 선택된 백홀 네트워크를 통해 RAN(302)에게 전달 할 수 있다. SMF(304)는 상기 N3 CN Tunnel Information의 범위를 UPF가 지원하는 백홀 네트워크의 종류 또는 UPF ID에 따라 다르게 정할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 2의 단계 9을 이용한 설명에서 SMF(304)가 UPF를 선택함에 있어서, UPF가 지원하는 백홀 네트워크의 종류의 개수에 따라 SMF(304)가 N3 CN Tunnel Information으로 할당할 수 있는 IP address의 범위를 결정할 수 있다. 이러한 결정은 사업자 정책에 의해 결정될 수 있다. 상기 N3 CN Tunnel Information의 범위를 나타내는 형식으로는 IP address Pool Information, Network Instance 등이 사용 될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 도 2의 단계 13에서 RAN(302)은 사용자 평면에 사용한 백홀 네트워크 종류를 판단함에 있어서 다음의 (m) 내지 (o)의 정보 중 적어도 하나를 참고 할 수 있다.
(m) 등록 절차에서 N2 interface를 통한 제어 평면 연결에 선택된 백홀 네트워크의 종류
(n) UPF로부터 수신한 UE IP address Pool Information 범위에 할당된 백홀 네트워크 종류
(o) SMF(304)로부터 수신한 N3 CN Tunnel Information 범위에 할당된 백홀 네트워크 종류
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 하나의 RAN 및 하나의 UPF에 한 종류의 백홀 네트워크 연결만 가능한 경우의 5G 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
도 4에서는 위성을 이용한 백홀 네트워크(409)와 지상 백홀 네트워크(410), 위성 백홀을 통한 통신을 지원하는 RAN(402-1), 지상 백홀을 통한 통신을 지원하는 RAN(402-2), 위성 백홀을 통한 통신을 지원하는 UPF(405-1), 지상 백홀을 통한 통신을 지원하는 UPF(405-2), 위성 백홀을 통한 제어 평면 연결(411)과 사용자 평면 연결(412), 지상 백홀을 통한 제어 평면 연결(413)과 사용자 평면 연결(414), 위성 백홀을 통한 통신을 지원하는 UPF(405-1)와 SMF(404) 사이의 제어 평면 연결(415-1) 및 사용자 평면 연결(416-1), 지상 백홀을 통한 통신을 지원하는 UPF(405-2)와 SMF(404) 사이의 제어 평면 연결(415-2) 및 사용자 평면 연결(416-2)이 예시적으로 도시된다.
도 4의 5G 시스템 구조에서 백홀 네트워크의 종류를 판단하는 방법은 전술한 도 2 및 도 3의 설명을 기반으로 기술하도록 한다.
도 4를 참조하면, 도 2의 단계 1에서 RAN(402)은 UE(401)로부터 등록(registration) 요청을 수신한 경우, AMF(403)와 RAN(402) 사이의 N2 interface를 이용한 제어 평면 연결을 위한 백홀 네트워크를 선택함에 있어서 전술한 (a) 내지 (g)의 정보 중 적어도 하나를 참고 할 수 있다. RAN(402)는 자신이 지원하는 백홀 네트워크와 다른 종류의 백홀 네트워크를 선택한 경우에는 해당 백홀 네트워크를 지원하는 RAN으로 UE(401)의 요청을 핸드오버할 수 있다. 예를 들어, UE(401)가 위성 백홀 네트워크를 지원하는 RAN(402-1)에 등록 요청 메시지를 송신하였으나, RAN(402-1)이 UE의 요청을 수신한 시점에 위성 백홀 네트워크(409)를 통한 제어 평면 연결(411)이 혼잡하다고 판단한 경우, 지상 백홀 네트워크(410)를 이용할 수 있도록 다른 RAN(402-2)으로 핸드오버 절차를 개시할 수 있다. 또한, RAN(402)는 자신이 지원하는 백홀 네트워크와 같은 종류의 백홀 네트워크를 지원하는 다른 RAN으로 UE의 요청을 핸드오버할 수 있다. 상기 RAN(402)의 백홀 네트워크의 선택 과정은 생략될 수 있다. 이 경우, RAN(402)은 자신이 지원하는 백홀 네트워크를 그대로 사용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 2의 단계 2에서 RAN(402)은 UE(401)로부터 수신한 등록 요청 메시지를 선택한 백홀 네트워크를 통해 AMF(403)에 송신할 수 있다. RAN(402)은 자신이 지원하는 백홀 네트워크의 종류를 판단할 수 없는 경우, TNL association 식별자를 이용하여 자신이 지원하는 백홀 네트워크의 종류를 판단할 수 있다. TNL association 식별자와 백홀 네트워크의 종류의 매핑 정보는 사업자 정책에 의해 결정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 2의 단계 4에서 AMF(403)가 다른 백홀 네트워크로 변경을 결정한 경우, AMF(403)는 최종 결정한 백홀 네트워크를 통해 해당 백홀 네트워크를 지원하는 RAN(402)에게 제어 신호를 송신할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른, SMF에 의해 개시된 N4 association setup 절차를 이용한 백홀 네트워크 관련 정보를 전달하는 방법을 나타낸 도면이다.
N4 association setup 절차는 SMF와 UPF 사이의 제어 평면 및 사용자 평면 사이의 자원을 사용하는 N4 session을 수립하기 전에, SMF 및 UPF가 각각 지원할 수 있는 기능 및 노드 특성을 교환하는 과정을 의미한다.
도 5를 참조하면, 단계 1에서 SMF(501)는 UPF(502)에게 N4 association setup을 요청할 수 있다. SMF(501)는 다음의 A 내지 F의 동작 중 적어도 일부를 수행할 수 있다.
A. SMF(501)는 UPF(502)에게 N2 interface를 통한 제어 평면에 사용된 백홀 네트워크의 종류를 전달할 수 있다.
B. SMF(501)는 UPF(502)에게 UPF(502)가 지원하는 백홀 네트워크의 종류 및 기타 백홀 네트워크와 관련된 정보를 요청할 수 있다.
C. SMF(501)는 UPF(502)에게 UPF와 RAN 사이의 백홀 네트워크의 존재를 감지(detect)했는지 여부, 비지상 백홀 네트워크의 존재를 감지했는지 여부, 감지한 백홀 네트워크의 종류 및 기타 감지한 백홀 네트워크와 관련된 정보를 요청할 수 있다.
D. SMF(501)는 UPF(502)에게 UPF(502)가 지원 가능한 Network Instance의 정보 및 기타 Network Instance와 관련된 정보를 요청할 수 있다.
E. SMF(501)는 UPF(502)에게 UPF(502)가 UE에게 할당할 수 있는 IP address의 범위에 대한 정보를 요청할 수 있다. 상기 IP address의 범위에 대한 정보에는 백홀 네트워크의 종류 별 할당 가능한 IP address의 범위, Network Instance별 할당 가능한 IP address의 범위, 및/또는 S-NSSAI별 할당 가능한 IP address의 범위가 포함될 수 있다.
F. SMF(501)는 UPF(502)에게 UPF(502)가 관리하는 사용자 평면 경로들에 대한 QoS 정보를 요청할 수 있다. 상기 사용자 평면 경로에는 GTP-U (General packet radio system (GPRS) Tunnelling Protocol User Plane) 경로가 포함될 수 있다. SMF(501)는 요청하는 QoS 정보의 대상을 지시하는 정보로 다음 i 내지 iii의 지시 정보를 제공할 수 있다.
i. GTP-U 경로의 interface type. (예: N3, N9)
ii. QoS 정보 보고의 개시 조건. 개시 조건에는 threshold 값, 측정 주기 등이 포함될 수 있다.
iii. QoS 정보 보고의 개시 조건이 threshold 값인 경우, threshold 값을 적용할 대상이 포함될 수 있다. 적용 대상에는 평균 패킷 지연 시간, 최소 패킷 지연 시간, 최대 패킷 지연 시간이 포함될 수 있다.
도 5의 단계 2에서, UPF(502)는 SMF(501)에게 상기 단계 1에서 요청 받은 정보를 전달할 수 있다. 일 실시예에서, UPF(502)는 요청 받은 정보의 전체를 제공하거나, 또는 가용한 정보만을 제공할 수 있다 . 일 실시예에서, UPF(502)는 상기 단계 1에서 SMF(501)로부터 받은 요청의 대상이 되지 않더라도, UPF(502)가 지원하는 백홀 네트워크의 종류 및 기타 백홀 네트워크와 관련된 정보, UPF(502)가 UPF와 RAN 사이의 백홀 네트워크의 존재를 감지한 경우 감지한 사실과 감지한 백홀 네트워크의 종류 및 기타 백홀 네트워크의 특성과 관련된 정보, UPF(502)가 지원 가능한 Network Instance의 정보 및 기타 Network Instance와 관련된 정보, UPF(502)가 UE에게 할당할 수 있는 IP address의 범위에 대한 정보, 및/또는 UPF(502)가 관리하는 사용자 평면 경로들에 대한 QoS 정보를 SMF(501)에게 전달할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, UPF에 의해 개시된 N4 association setup 절차를 이용한 백홀 네트워크 관련 정보를 전달하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 단계 1에서 UPF(601)는 SMF(602)에게 N4 association setup을 요청할 수 있다. 일 실시예에서, UPF(601)는 SMF(602)에게 N2 interface를 통한 제어 평면에 사용된 백홀 네트워크의 종류 및 기타 정보를 요청할 수 있다. 일 실시예에서, UPF(601)는 상기 N4 association setup의 요청을 송신할 때 다음의 G 내지 L의 정보 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.
G. UPF(601)가 UPF와 RAN 사이의 백홀 네트워크의 존재를 감지했는지 여부, 비지상 백홀 네트워크의 존재를 감지했는지 여부, 감지한 백홀 네트워크의 종류 및 기타 감지한 백홀 네트워크와 관련된 정보
H. N3 interface를 통한 제어 평면에 사용된 백홀 네트워크의 종류
I. UPF(601)가 지원하는 백홀 네트워크의 종류 및 기타 백홀 네트워크와 관련된 정보
J. UPF(601)가 지원 가능한 Network Instance의 정보 및 기타 Network Instance와 관련된 정보
K. UPF(601)가 UE에게 할당할 수 있는 IP address의 범위에 대한 정보. 상기 IP address의 범위에 대한 정보에는 백홀 네트워크의 종류 별 할당 가능한 IP address의 범위, Network Instance별 할당 가능한 IP address의 범위, 및/또는 S-NSSAI별 할당 가능한 IP address의 범위가 포함될 수 있다.
L. UPF(601)가 관리하는 사용자 평면 경로들에 대한 QoS 정보. 상기 사용자 평면 경로에는 GTP-U 경로가 포함될 수 있다.
도 6을 참조하면, 단계 2에서 SMF(602)는 UPF(601)에게 N4 association setup 요청에 대한 응답을 할 수 있다. 일 실시예에서, SMF(602)는 상기 단계 1에서 UPF(601)로부터 받은 요청의 대상이 되지 않더라도, N2 interface를 통한 제어 평면에 사용된 백홀 네트워크의 종류 및 기타 정보를 제공할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른, SMF에 의해 개시된 N4 association update 절차를 이용한 백홀 네트워크 관련 정보를 전달하는 방법을 나타낸 도면이다.
N4 association update 절차는 SMF와 UPF 사이에 수립된 N4 association에 대하여 SMF 또는 UPF가 지원할 수 있는 기능, 노드 특성, 가용한 자원에 변경이 있는 경우, 변경된 정보를 교환하는 과정을 의미한다.
도 7을 참조 하면, 단계 1에서 SMF(701)는 UPF(702)에게 N4 association update를 요청할 수 있다. SMF(701)는 도 5와 관련하여 설명된 A 내지 F의 동작 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, SMF(701)는 상기 A 내지 F의 동작 중 적어도 하나를 수행함에 있어서, 정보의 전체를 제공 또는 요청하거나, 변경된 정보만을 제공 또는 요청할 수 있다.
도 7의 단계 2에서, UPF(702)는 SMF(701)에게 상기 단계 1에서 요청 받은 정보를 전달할 수 있다. 일 실시예에서, UPF(702)는 상기 단계 1에서 SMF(701)로부터 받은 요청의 대상이 되지 않더라도, UPF(702)가 지원하는 백홀 네트워크의 종류 및 기타 백홀 네트워크와 관련된 정보, UPF가 UE에게 할당할 수 있는 IP address의 범위에 대한 정보, UPF(702)가 UPF와 RAN 사이의 백홀 네트워크의 존재를 감지한 경우 감지한 사실과 감지한 백홀 네트워크의 종류 및 기타 백홀 네트워크의 특성과 관련된 정보, UPF(702)가 지원 가능한 Network Instance의 정보 및 기타 Network Instance와 관련된 정보 및/또는 UPF(702)가 관리하는 사용자 평면 경로들에 대한 QoS 정보를 SMF(701)에게 전달할 수 있다. 일 실시예에서, UPF(702)는 정보의 전체를 제공하거나 변경된 정보만을 제공할 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른, UPF에 의해 개시된 N4 association update 절차를 이용한 백홀 네트워크 관련 정보를 전달하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 단계 1에서 UPF(801)는 SMF(802)에게 N4 association update를 요청할 수 있다. 일 실시예에서, UPF(801)는 SMF(802)에게 N2 interface를 통한 제어 평면에 사용된 백홀 네트워크의 종류 및 기타 정보를 요청할 수 있다. 일 실시예에서, UPF(801)는 SMF(802)에게 정보의 전체를 제공 또는 요청하거나, 변경된 정보만을 제공 또는 요청할 수 있다. 일 실시예에서, UPF(801)는 상기 요청을 송신할 때, 도 6과 관련하여 설명된 G 내지 L의 정보 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.
도 8을 참조하면, 단계 2에서 SMF(802)는 UPF(801)에게 N4 association update 요청에 대한 응답을 할 수 있다. 일 실시예에서, SMF(802)는 상기 단계 1에서 UPF(801)로부터 받은 요청의 대상이 되지 않더라도, N2 interface를 통한 제어 평면에 사용된 백홀 네트워크의 종류 및 기타 정보를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, SMF(802)는 정보의 전체를 제공하거나, 변경된 정보만을 제공할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른, N4 report 절차를 이용한 백홀 네트워크 관련 정보를 전달하는 방법을 나타낸 도면이다.
N4 report 절차는 SMF와 UPF 사이에 수립된 특정 N4 세션에 국한되지 않는 정보를 UPF가 SMF에게 제공하는 과정을 의미한다. 특정 N4 세션에 국한되지 않는 정보의 예로는 다음과 같은 경우가 있다. UPF가 관리하고 있는 사용자 평면 연결 경로(예를 들어, GTP-U 프로토콜을 이용한 연결 경로, GTP-U path)에 문제가 발생하여 사용할 수 없게 된 경우, 해당 경로를 통해 연결된 모든 상대 노드(예를 들어, RAN 또는 다른 UPF)와 UPF 사이에 수립되어 있는 모든 N4 session 관리에 영향을 줄 수 있게 된다. 따라서 이 경우, UPF는 문제가 발생한 사용자 평면 연결 경로를 식별할 수 있는 정보와 문제와 관련된 정보, 영향을 받는 N4 session을 식별할 수 있는 정보, 영향을 받는 상대 노드를 식별할 수 있는 정보 등을 SMF에게 보고할 수 있다.
도 9를 참조하면, 단계 1에서, UPF(901)는 특정 N4 session에 국한되지 않은 정보에 이벤트가 발생하였음을 인지한 경우, SMF(902)에게 UPF ID, 발생한 이벤트 및 상태를 포함하는 N4 Report 메시지를 송신할 수 있다. 상기 발생한 이벤트에는, UPF가 관리하는 사용자 평면에 사용된 백홀 네트워크의 변경, 백홀 네트워크 종류의 변경, 기타 백홀 네트워크 관련 정보의 변경, 백홀 네트워크의 가용 여부, 백홀 네트워크 구간의 평균 패킷 지연 시간, 최소 패킷 지연 시간, 최대 패킷 지연 시간의 비정상적인 변경, UPF가 할당할 수 있는 IP address 범위의 변경, UPF가 지원 가능한 Network Instance의 정보 및 기타 Network Instance와 관련된 정보, UPF가 지원 가능한 Network Instance의 정보의 변경 및 기타 Network Instance와 관련된 정보의 변경 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 물론 상기 예시에 제한되지 않는다.
도 9를 참조하면, 단계 2에서 SMF(902)는 UPF(901)에게 상기 단계 1의 N4 report 메시지를 수신하였음을 알릴 수 있다.
도 10은 개시된 일 실시예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 단말(1000)은 프로세서(1010), 송수신부(1020), 및 메모리(1030)를 포함할 수 있다. 전술한 단말의 통신 방법에 따라, 단말의 프로세서(1010), 송수신부(1020), 및 메모리(1030)가 동작할 수 있다. 다만, 단말의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 단말은 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 프로세서(1010), 송수신부(1020), 및 메모리(1030)가 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다.
프로세서(1010)는 전술한 실시예에 따라 단말이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 프로세서(1010)는 상술한 실시예 중 일부 동작만을 수행할 수도 있고, 이에 한정되지 않고, 프로세서(1010)는 상술한 실시예의 전부 또는 일부에 따라 단말이 동작할 수 있도록 모든 과정을 제어할 수도 있다.
송수신부(1020)는 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 여기에서, 신호는 제어 정보 및 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(1020)는 전송되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(1020)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(1020)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다.
또한, 송수신부(1020)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 프로세서(1010)로 출력하고, 프로세서(1010)로부터 출력되는 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
메모리(1030)는 단말의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(1030)는 단말에서 획득되는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(1030)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리(1030)는 복수 개의 메모리로 구성될 수도 있다.
도 11은 개시된 일 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 기지국은 프로세서(1110), 송수신부(1120), 및 메모리(1130)를 포함할 수 있다. 전술한 기지국의 통신 방법에 따라, 기지국의 프로세서(1110), 송수신부(1120), 및 메모리(1130)가 동작할 수 있다. 다만, 기지국의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기지국은 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 프로세서(1110), 송수신부(1120), 및 메모리(1130)가 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다. 일 실시예에서 기지국은 기지국 및 코어 네트워크에 포함된 엔티티를 포함할 수 있으며, 예를 들어, AMF, SMF, UPF 등을 포함할 수 있다.
프로세서(1110)는 전술한 실시예에 따라 기지국이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 프로세서(1110)는 상술한 실시예 중 일부 동작만을 수행할 수도 있고, 이에 한정되지 않고, 프로세서(1110)는 상술한 실시예의 전부 또는 일부에 따라 기지국이 동작할 수 있도록 모든 과정을 제어할 수도 있다.
송수신부(1120)는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 여기에서, 신호는 제어 정보 및 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(1120)는 전송되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(1120)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(1120)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다.
또한, 송수신부(1120)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 프로세서(1110)로 출력하고, 프로세서(1110)로부터 출력되는 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
메모리(1130)는 기지국의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(1130)는 기지국에서 획득되는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(1130)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리(1130)는 복수 개의 메모리로 구성될 수도 있다. 일 실시예에서, 메모리(1130)는 백홀 정보 기반 세션 관리를 위한 프로그램을 저장할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 3GPP 5G 시스템에서 네트워크 구성 시 백홀 네트워크 관련 정보를 사전 설정하여, UE(user equipment)로부터 5G 네트워크 연결의 요청이 있을 때 RAN과 코어네트워크가 사용할 백홀 네트워크를 결정 및 판단할 수 있는 방법이 제공된다.
또한, 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 3GPP 5G 시스템에서 UE가 RAN과 코어네트워크에 연결될 때 사용한 백홀 네트워크의 특성을 판단할 수 있는 방법이 제공되고, 해당 판단을 기반으로 세션 관리에 적합한 SMF 그리고 또는 UPF를 선택하는 방법이 제공된다.
또한, 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 3GPP 5G 시스템에서 UE가 RAN과 코어네트워크에 연결될 때 사용한 백홀 네트워크의 특성 정보를 세션 관리 절차를 수행하는 NF간에 교환하는 방법과, UE가 사용한 백홀 네트워크의 특성 정보를 기반으로 정책 및 과금 관리를 위한 Qos profile 선택, 사용자 데이터 전송 경로의 선택 등을 포함한 세션 관리에 필요한 절차를 수행할 수 있는 방법이 제공된다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 상기의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 복수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 개시의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 개시의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 개시의 일 실시예와 다른 일 실시예의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 또한 FDD LTE 시스템, TDD LTE 시스템, 5G 혹은 NR 시스템 등 다양한 시스템에서 상기 실시예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 복수의 백홀 네트워크(backhaul network)들을 사용 가능한 무선 통신 시스템에서, AMF(access and management function) 네트워크 엔티티의 동작 방법에 있어서,
    RAN(radio access network)으로부터, 사용자 단말의 등록 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 수신된 등록 요청 메시지에 기초하여, 상기 복수의 백홀 네트워크들 중 상기 RAN이 제어 평면 연결을 위해 사용한 백홀 네트워크를 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 백홀 네트워크에 기초하여, 제어 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크를 결정하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RAN이 제어 평면 연결을 위해 사용한 백홀 네트워크를 식별하는 단계는,
    상기 등록 요청 메시지가 전송된 TNL(Transport Network Layer) association 식별자 또는 상기 RAN의 식별자 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 RAN이 제어 평면 연결을 위해 사용한 백홀 네트워크를 식별하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 RAN이 제어 평면 연결을 위해 사용한 백홀 네트워크를 식별하는 단계는,
    TNL association 식별자 또는 RAN의 식별자와 백홀 네트워크 간의 미리 지정된 매핑 정보에 기초하여, 상기 RAN이 제어 평면 연결을 위해 사용한 백홀 네트워크를 식별하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크를 결정하는 단계는,
    상기 RAN이 제어 평면 연결을 위해 사용한 백홀 네트워크를 그대로 사용하기로 결정하는 단계;를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 백홀 네트워크들은, 적어도 하나의 지상 네트워크 및 적어도 하나의 위성 네트워크를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    SMF(session management function) 네트워크 엔티티에게, 상기 결정된 제어 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크에 관한 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 복수의 백홀 네트워크(backhaul network)들을 사용 가능한 무선 통신 시스템에서, SMF(session management function) 네트워크 엔티티의 동작 방법에 있어서,
    상기 복수의 백홀 네트워크들 중, AMF(access and management function) 네트워크 엔티티가 제어 평면 연결을 위해 사용한 백홀 네트워크에 관한 정보를 획득하는 단계;
    상기 제어 평면 연결을 위해 사용한 백홀 네트워크에 관한 정보에 기초하여, 상기 복수의 백홀 네트워크들 중, 사용자 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크를 결정하는 단계;
    상기 결정된 사용자 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크에 관한 정보를 RAN(radio access network)으로 전송하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 사용자 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크를 결정하는 단계는,
    상기 제어 평면 연결을 위해 사용한 백홀 네트워크를 사용자 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크로 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 사용자 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크를 결정하는 단계는,
    상기 결정된 사용자 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워트에 기초하여, 상기 사용자 평면 연결을 위해 사용할 UPF(User Plane Function) 네트워트 엔티티를 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 사용자 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크에 관한 정보를 RAN으로 전송하는 단계는,
    상기 사용자 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크에 기초하여, 상기 RAN이 사용자 평면 연결을 위하여 사용자 단말에 할당할 수 있는 IP address 범위를 결정하는 단계;
    상기 결정된 IP address 범위에 관한 정보를 상기 RAN으로 전송하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 RAN이 사용자 평면 연결을 위하여 사용자 단말에 할당할 수 있는 IP address 범위를 결정하는 단계는,
    사용자 단말에 할당할 수 있는 IP address 범위와 백홀 네트워크 간의 미리 지정된 매핑 정보에 기초하여, 상기 RAN이 사용자 평면 연결을 위하여 사용자 단말에 할당할 수 있는 IP address 범위를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 사용자 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크에 관한 정보를 RAN으로 전송하는 단계는,
    상기 사용자 평면 연결을 위해 사용할 백홀 네트워크에 기초하여, 상기 RAN이 사용자 평면 연결에 사용할 네트워크 인스턴스를 결정하는 단계;
    상기 결정된 네트워크 인스턴스에 관한 정보를 상기 RAN으로 전송하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 RAN이 사용자 평면 연결에 사용할 네트워크 인스턴스를 결정하는 단계는,
    사용자 평면 연결에 사용할 네트워크 인스턴스와 백홀 네트워크 간의 미리 지정된 매핑 정보에 기초하여, 상기 RAN이 사용자 평면 연결에 사용할 네트워크 인스턴스를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 상기 제1항의 방법에 따라 동작하도록 설정되는, AMF(access and management function) 네트워크 엔티티 장치.
  15. 상기 제7항의 방법에 따라 동작하도록 설정되는, SMF(session management function) 네트워크 엔티티 장치.
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