KR102273390B1 - 네트워크 기능 통합방법 및 장치 - Google Patents

네트워크 기능 통합방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 실시예는 모드 설정 및 모드 설정 트리거에 따라 제1 NF 및 제2 NF 기능이 1개의 NF 기능으로 통합되어 처리될 수 있도록 함으로써 시그널링 감소 및 NF 장치 간에 메시지 처리가 지연없는 이루어질 수 있도록 하며, 이를 통해, B2B/ Small Factory에 소형 5G Core 장비의 구축이 가능토록 하는 네트워크 기능 통합방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

네트워크 기능 통합방법 및 장치{Method and Apparatus for Integrating Network Function}
본 실시예는 네트워크 기능 통합방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 5G Vertical Industry 및 Small Factory에 필수적으로 필요한 소형 5G Core 망의 구현을 위한 네트워크 기능 통합방법 및 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
5G 표준화를 진행하고 있는 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)는 2020년 5G 상용화를 목표로 모바일 코어 네트워크 시스템 및 모바일 액세스 네트워크 시스템을 위한 논의를 진행하고 있다. 특히 SA2 WG(System Architecture 2 Working Group)에서는 NextGen이라는 이름으로 5G 코어 네트워크의 구조 및 기능에 대한 표준화를 진행하고 있다.
도 1은 5G 코어 네트워크의 기본 구조를 예시한 도면이다.
도 1에 나타난 것과 같이, 5G 코어 네트워크에서는 UPF(User Plane Function)을 포함하는 사용자 평면(User Plane)과 제어 평면(Control Plane)이 분리되어 있다. 이러한, 5G 코어 네트워크는 NFV/SDN (Network Function Virtualization/Software Defined Networking) 기술을 사용하기 위한 환경을 마련하고 있으며, UPF의 물리적인 위치의 종속성을 없앰으로써 네트워크 설계 및 운영의 편의를 제공하고 있다.
5G에서 Control Plane의 네트워크노드는, 단말의 무선구간 액세스를 제어하는 기능의 AMF(Access and Mobility Function), 정당한 가입자인지 여부를 인증하는 인증절차를 제어하는 기능의 AUSF(Authentication Service Function), 가입자 정보와 가입자 별 가입 서비스정보, 과금 등의 정책을 관리/제어하는 기능의 PCF(Policy Control Function), 단말 별로 데이터 서비스 이용을 위한 세션을 관리/제어하는 SMF(Session Management Function), 네트워크 내 각 네트워크노드들에 대한 정보를 관리/제어하는 기능의 NRF(Network Repository Function), CHF, UDM, PMF(Performance/Path Management Function), NEF, NSSF, LMF, LRF 등으로 정의할 수 있다.
이러한 Control Plane의 각 네트워크노드는, 자신이 담당하는 고유의 제어기능을 수행하고 있으며, 그 제어기능을 수행하는 Network Function(이하, NF)이라 칭할 수 있다.
그리고, 5G에서 User Plane의 데이터노드는, SMF의 제어(연동)를 토대로 단말과의 세션을 통해 단말 및 데이터망(예: 인터넷) 상의 서버 간 데이터를 송수신하는 UPF(User Plane Function)로 정의할 수 있다.
이러한 5G에서는, 단말에 대한 제어 시그널링 처리 시, 각 네트워크노드 즉 각 NF 별로 해당 NF가 담당하는 제어기능 수행 및 시그널링 처리를 위해, 각 NF 간에 많은 개수의 시그널링을 주고 받게 된다.
현재 Rel.17에서 다양한 Local 5G Core 망에 대한 논의가 시작되면서 5G Core 망에 대한 ‘축소’ 방안에 대해 논의하고 있다. 5G Vertical Industry / Smart Factory에는 현실적으로 Full 형상이 아닌, 소형 5G Core 장비가 필요하다. 이에 따라 현재 나온 표준 방식으로 개발/구현 하려면, 매우 높은 자원과 장비가 필요하다.
이유는, 각 NF 장비 간에 많은 메시지 전송이 필요하며, 이런 메세지들을 처리하고 서로 NF 간 송수신하는데 지연이 걸려 고객품질 저하가 발생하기 때문이다. 또한 지연 없이 고성능 장비를 만들면, 이에 따른 불필요한 메시지 Cost가 증가되면서, 장비 가격도 높아진다는 문제점이 존재한다.
현재까지 기술적으로 또는 표준적으로 NF 기능을 통합할 수 없다. 즉, B2B 및 B2B2C향에 맞는 5G Core 제품을 효율적으로 제공하기 불가능 하다.
본 실시예는 모드 설정 및 모드 설정 트리거에 따라 제1 NF 및 제2 NF 기능이 1개의 NF 기능으로 통합되어 처리될 수 있도록 함으로써 시그널링 감소 및 NF 장치 간에 메시지 처리가 지연없는 이루어질 수 있도록 하며, 이를 통해, B2B/ Small Factory에 소형 5G Core 장비의 구축이 가능토록 하는 데 그 목적이 있다.
본 실시예는, 단말기로부터 단말기 정보를 포함한 서비스 요청신호를 수신하는 신호 수신부; 상기 단말기 정보를 활용하여 AMF(Access and Mobility Function) 단일 모드 및 NF(Network Function) 통합 모드 중 어느 하나의 처리 모드로의 동작을 설정하는 모드 설정부; 및 상기 처리 모드에 따라 상기 서비스 요청신호의 처리와 관련하여 적어도 하나 이상의 NF 기능이 통합 또는 분할 처리되도록 제어하는 기능 수행부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능통합 장치를 제공한다.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 기능통합 장치의 네트워크 기능 통합방법에 있어서, 단말기로부터 단말기 정보를 포함한 서비스 요청신호를 수신하는 과정; 상기 단말기 정보를 활용하여 AMF 단일 모드 및 NF 통합 모드 중 어느 하나의 처리 모드로의 동작을 설정하는 과정; 및 상기 처리 모드에 따라 상기 서비스 요청신호의 처리와 관련하여 적어도 하나 이상의 NF 기능이 통합 또는 분할 처리되도록 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 기능 통합방법을 제공한다.
본 실시예에 따르면, 모드 설정 및 모드 설정 트리거에 따라 제1 NF 및 제2 NF 기능이 1개의 NF 기능으로 통합되어 처리될 수 있도록 함으로써 시그널링 감소 및 NF 장치 간에 메시지 처리가 지연없는 이루어질 수 있도록 하며, 이를 통해, B2B/ Small Factory에 소형 5G Core 장비의 구축이 가능토록 하는 효과가 있다.
도 1은 5G 코어 네트워크의 기본 구조를 예시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 5G 코어 네트워크 구조를 예시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 기능통합 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 실시예에 따른 처리 모드 설정을 위한 선택 테이블을 예시한 예시도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 기능통합 장치의 동작 형태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 네트워크 기능 통합방법을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 네트워크 기능 통합방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 실시예에 따른 5G 코어 네트워크 구조를 예시한 도면이다.
도 2에 도시하듯이, 본 실시예에 따른 5G 코어 네트워크 구조에 따른 네트워크 시스템은 단말기(200), 기능통합 장치(210), NF 관리장치(220) 및 복수의 네트워크 노드(230, 240, 250, 260, 270)를 포함하는 형태로 구현된다. 이때, 본 실시예에 따른 네트워크 시스템에 포함되는 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
네트워크 시스템은 네트워크 노드(즉, NF는 서비스-기반 인터페이스(service-based interface, SBI) 라고 지칭되는 인터페이스에 의해 서로 연결되며, 이런 구조를 5G Standalone에서는 Service-based Architecture(SBA) 라고 한다.
도 2의 NF들 사이에는 서비스 통신 프록시(service communication proxy, SCP)를 두고 연결되어서 간접적(indirectly), 또는 직접적(directly)하게 연결될 수도 있다. SCP(Service Communication Proxy)는 다수의 NF 통신들에 대한 메신저 역할 (Load Balancing, In/Out에 대한 메시지 수정 등)이 제공되도록 할 수 있다. 특히 차세대 Cloud Core / Edge 및 가상화 시스템은 이런 Architecture를 따르다. 즉 NF 간 SBI (service-based interface)를 사용하여 통신할 수 있다.
즉, 도 2의 경우는 네트워크 시스템 내 포함되는 기능통합 장치(210)가 통신 효율화를 위해 AMF-SMF 간의 기능 통합을 수행하는 경우에 해당하는 주요 구성요소만을 예시적으로 도시한 것으로서, 이러한, 네트워크 시스템은 기본적으로, 도 1에 도시된 5G 코어 네트워크의 구성요소와 동일한 구성을 가지되, 기능 통합 지원 대상이 되는 네트워크 노드의 종류에 따라 다양한 구성을 가짐을 인식하여야 한다.
단말기(200)는 사용자의 키 조작에 따라 AP를 포함한 통신 중개장치를 이용하여 각종 데이터를 송수신할 수 있는 단말기를 말하는 것이며, 태블릿 PC(Tablet PC), 랩톱(Laptop), 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 스마트폰(Smart Phone), 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant) 및 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal) 등 중 어느 하나일 수 있다. 즉, 단말기(100)는 AP 및 통신망을 이용하여 음성 또는 데이터 통신을 수행하는 단말기이며, AP 및 통신망을 경유하여 외부 장치와 통신하기 위한 프로그램 또는 프로토콜을 저장하기 위한 메모리, 해당 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하고 있는 단말기를 의미한다.
본 실시예에 따른 단말기(200)는 단말기 정보를 포함한 서비스 요청신호를 기능통합 장치(210)로 전송한다. 이러한, 단말기 정보는 네트워크 시스템에서 단말기(200)에 대한 제어 시그널링 처리 시 기능통합 장치(210)로 하여금 제어 기능 수행 및 시그널링 처리를 담당하는 적어도 하나의 네트워크 노드에 대한 통합 또는 분할 처리를 결정토록 하는 데 있어서, 기준 파라미터로서 활용된다.
이때, 단말기 정보는 바람직하게는 단말기(200)의 식별정보, 메시지 정보, 네트워크 정보, 위치 정보 및 상태정보 중 적어도 하나의 정보가 포함될 수 있다.
본 실시예에서는 단말기 정보에 포함되는 정보들에 대해서 특정 정보로서 한정하지는 않는다. 예컨대, 단말기 정보에는 단말기(200)의 세션 처리 조건 및 기준과 관련한 다양한 정보들이 포함될 있다.
기능통합 장치(210)는 네트워크 시스템 내 제어 기능 수행 및 시그널링 처리를 담당하는 적어도 하나의 네트워크 노드들에 대한 기능을 통합 또는 분할 처리할 수 있도록 하는 장치를 의미한다.
일반적으로, 네트워크 시스템에서 단말기(200)에 대한 제어 시그널링 처리 시 각 네트워크 노드 즉 각 NF 장치 간에 많은 개수의 시그널링을 주고 받게 된다. 이는, 각 NF 장비 간에 많은 메시지 전송을 필요로 하며, 이러한, 메시지들을 처리하고 송수신하는 데 있어서 지연이 걸려 고객품질의 저하가 발생할 수 있다. 또한, 지연 없이 고성능 장비를 만들면, 이에 대한 불필요한 메시지가 증가되는 동시에 장비 가격도 높아지는 문제점이 발생하게 된다.
이 점을 해결하기 위해, 본 실시예에 따른 네트워크 시스템은 5G NAS 메시지에 대한 처리 모드를 설정하는 기능통합 장치(210)를 포함함으로써 소형 5G Core 장비의 구축이 가능토록 한다.
본 실시예에 있어서, 기능통합 장치(210)는 제1 NF 및 제2 NF 기능이 1개의 NF 기능으로 통합되어 처리될 수 있도록 함으로써 시그널링이 많은 NF 장치 간 다양한 중복성이 있는 메시지를 효과적으로 한번에 처리할 수 있도록 동작한다. 즉, 본 실시예에 따른 기능통합 장치(210)는 서로 간 많은 시그널링이 오가는 NF 장치들의 기능을 통합하여 해당 NF 장치 간의 시그널링이 필요 없도록 동작한다.
기능통합 장치(210)는 통합되는 NF 장치와 관련한 시그널링을 처리 시 공통 컨텍스트 DB 및 IPC(Inter-Process Communication)를 활용하여 시그널링 메시지를 통합 처리함으로써 부하를 감소시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 기능통합 장치(210)는 모드 설정 및 모드 설정 트리거에 결정되는 처리 모드에 따라 AMF 단일 모드 및 NF 통합 모드 중 어느 하나의 모드를 선택할 수 있다. 이때, 모드 설정 및 모드 설정 트리거는 단말기 정보와 NF 장치에 대한 상태정보를 기반으로 기능통합 장치(210) 혹은 NF 관리장치(220)에 의해 산출될 수 있다.
NF 관리장치(220)는 기능통합 장치(210)의 처리 모드를 설정하는 장치를 의미한다. 이러한, NF 관리장치(220)는 바람직하게는 네트워크 시스템 내 타 NF 장치일 수 있다. 예컨대, NF 관리장치(220)는 NEF 또는 NRF일 수 있다.
본 실시예에 따른 NF 관리장치(220)는 기능통합 장치(210)로부터 제공받은 단말기 정보를 활용하여 기능통합 장치(210)의 처리 모드를 결정할 수 있다. 이를 위해, NF 관리장치(220)는 처리 모드 설정과 관련하여 적어도 하나의 조건을 기 정의한 선택 테이블을 사전에 수집하여 저장한다. 이때 상기의 조건으로는 단말기 정보 및 NF 장치에 대한 상태정보와 관련된 정보들이 설정될 수 있다.
NF 관리장치(220)는 기능통합 장치(210)로부터 제공받은 단말기 정보에 상응하는 조건에 매칭된 처리 모드를 산출하고, 확인된 처리 모드에 대한 모드 설정정보를 기능통합 장치(210)로 전달한다.
한편, 본 실시예에 있어서, NF 관리장치(220)는 기능통합 장치(210)로부터 주기적으로 NF 장치에 대한 상태정보를 제공받는다. 이때, NF 장치에 대한 상태정보는 네트워크 시스템 내 적어도 하나의 NF 장치에 대해여 수집된 상태정보로서, 예컨대, 기능통합 장치(210) 및 기능통합 장치(210)가 지원하는 통합 기능과 관련된 네트워크 시스템 내 타 NF 장치에 대한 상태정보일 수 있다.
이에, NF 관리장치(220)는 기능통합 장치(210)의 처리 모드를 결정하는 과정에서 단말기 정보뿐만 아니라, NF 장치에 대한 상태정보를 추가로 활용할 수 있다.
복수의 네트워크 노드(230, 240, 250, 260, 270)는 기능통합 장치(210)와 연동되어 단말기(200)의 제어 시그널링 처리와 관련한 고유의 제어기능을 수행하는 장치를 의미한다.
이러한, 네트워크 노드(230, 240, 250)는 기능통합 장치(210)가 AMF-SMF 간의 기능 통합을 수행하는 경우를 예시하여 설명하자면, UPF(230), UDM(240), PCF(250), NRF(260), 및 NEF(270) 등일 수 있다. 여기서, 도 2에 도시되는 네트워크 노드의 구성은 일 실시예에 불과하며, 도 1에 도시된 바와 같이 더 많은 네트워크 노드들이 포함될 수 있다.
UPF(230)는 SMF의 제어를 토대로 단말과의 세션을 통해 단말 및 데이터 망 상의 서버 간 데이터를 송수신하는 기능을 수행한다.
UDM(240)은 사용자의 가입 데이터 및 정책 데이터 등을 저장하는 기능을 수행한다.
PCF(250)는 가입자 별 가입 서비스정보, 과금 등의 정책을 관리 및 제어하는 기능을 수행한다.
NRF(260)는 네트워크 내 각 네트워크노드들에 대한 정보를 관리/제어하는 기능을 수행한다.
NEF(270)는 내외부 서비스 기능 개방 기능을 수행한다.
도 3은 본 실시예에 따른 기능통합 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 3에 도시하듯이, 본 실시예에 따른 기능통합 장치(210)는 신호 수신부(310), 상태 수집부(320), 모드 설정부(330) 및 기능 수행부(340)를 포함한다. 이때, 본 실시예에 따른 기능통합 장치(210)에 포함되는 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
참고로 기능통합 장치(210)는 주로 AMF+SMF에 대한 동작을 주로 설명하나, 본 발명은 LTE에서 사용되는 제어평면 노드(예컨대, MME, SGW-C, PGW-C) 및 사용자 평면 노드(예컨대, SGW-U, PGW-U)에도 동작할 수 있다. 즉, 필요에 따라 LTE와 5G가 통합되어서 동작될 수 있어, 예를 들어, "AMF+MME 노드"가 될 수 있고, "SMF+SGW-C+PGW-C 노드"가 될 수 있고, "UPF+SGW-U+PGW+U 노드"가 될 수 있으며, 모드에 따라 기능 선택을 할 수 있다.
신호 수신부(310)는 단말기(200)로부터 단말기 정보를 포함한 서비스 요청신호를 수신한다.
본 실시예에서, 신호 수신부(310)는 단말기(200)의 식별정보, 메시지 정보, 네트워크 정보, 위치 정보 및 상태 정보 중 적어도 하나의 정보의 단말기 정보를 포함한 서비스 요청신호를 수신할 수 있다.
이때, 단말기(200)의 식별정보는 GPSI, SUPI, PEI, IMSI, MSISDN 정보 등이 포함될 수 있다.
단말기(200)의 메시지 정보로는 단말기(200)와 AMF 사이에 처리해야할 5G NAS 메시지에 대한 정보 예컨대, MM(Mobility Management) 및 SM(Session Management)에 대한 정보가 포함될 수 있다.
단말기(200)의 네트워크 정보로는 네트워크 슬라이스 ID(ex: SST, SD), DNN 정보(ex: 5G-factory.sktelecom.com), RAT 정보(ex: Cell-ID, NCGI, RAT 주파수, RAT 이름, RAT ID 등) 등이 포함될 수 있다.
단말기(200)의 위치 정보로는 Tacking Area, ULI 및 GPS에 대한 정보가 포함될 수 있다.
단말기(200)의 상태 정보는 단말기(200)에서 발생하는 이벤트 정보로서, Handover, Registration, RRC connected/inactive, connected/active 등이 포함 될 수 있다.
상태 수집부(320)는 적어도 하나의 NF 장치에 대한 상태정보를 수집하고, 수집한 상태정보 NF 관리장치(220)로 전달하는 기능을 수행한다.
이때, NF 장치에 대한 상태정보로는 기능통합 장치(210) 및 기능통합 장치(210)가 지원하는 통합 기능과 관련된 네트워크 시스템 내 타 NF 장치에 대한 상태정보가 수집될 수 있다.
예컨대, 기능통합 장치(210)가 AMF-SMF 간의 기능 통합을 수행하는 경우를 예시하여 설명하자면, NF 장치에 대한 상태정보는 AMF 및 SMF에 대한 인스턴스 자원 상태, AMF에서 처리해야할 5G NAS 메시지 정보, AMF에서 처리해야할 특정 네트워크 슬라이스 ID, 위치 정보, 및 AMF와 연결되는 I/F 정보 및 I/F 상태와 관련된 정보 등이 포함될 수 있다.
모드 설정부(330)는 신호 수신부(310)에서 수집된 단말기 정보를 활용하여 기능통합 장치(210)의 처리 모드를 설정하는 기능을 수행한다.
본 실시예에 있어서, 모드 설정부(330)는 AMF 단일 모드 및 NF 통합 모드 중 어느 하나의 처리 모드로 기능통합 장치(210)의 동작을 설정할 수 있다. 이때, AMF 단일 모드는 일반적인 AMF로서의 기능만을 수행하는 모드를 의미한다. NF 통합 모드는 AMF로서의 기능뿐만 아니라 적어도 하나의 NF 장치의 기능이 기능통합 장치(210)에 의해 하나의 NF 기능으로서 통합되어 처리되는 모드를 의미한다.
이하, 본 실시예에 따른 모드 설정부(330)가 기능통합 장치(210)의 처리 모드를 설정하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.
모드 설정부(330)는 신호 수신부(310)로부터 수집한 단말기 정보를 NF 관리장치(220)로 전송하고, 이에 대응하여, NF 관리장치(220)로부터 산출된 모드 설정정보를 피드백 받아 기능통합 장치(210)의 처리 모드를 설정할 수 있다.
이를 위해, NF 관리장치(220)는 처리 모드 설정과 관련하여 적어도 하나의 조건을 기 정의한 선택 테이블을 구비하고, 선택 테이블과 단말기 정보와의 매칭을 통해 기능통합 장치(210)의 처리 모드로서 산출할 수 있다. 예컨대, NF 관리장치(220)는 선택 테이블 내 단말기 정보에 상응하는 조건을 검색하고, 검색된 조건에 매칭된 처리 모드를 기능통합 장치(210)의 처리 모드로서 산출할 수 있다.
한편, 도 4a 및 도 4b는 본 실시예에 따른 처리 모드 설정을 위한 선택 테이블을 예시한 예시도이다.
이러한, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 선택 테이블 상에 처리 모드 설정과 관련하여 적어도 하나의 조건(ex: 가입자 정보 및 메시지의 종류 등)이 기 분류되어 있으며, 이에 매칭하여 기능통합 장치(210)의 처리 모드가 선택되어 있는 것을 확인할 수 있다.
예컨대, 모드 설정부(330)는 단말기 정보를 기반으로 서비스 요청신호와 관련하여 현재 처리되어야하는 메시지의 종류가 SM 메시지인 경우 NF 관리장치(220)로부터의 모드 설정정보에 따라 기능통합 장치(210)의 처리 모드를 NF 통합 모드로 설정할 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우 기능통합 장치는 상태 수집부를 통해 NF 장치에 대하여 수집된 상태정보를 NF 관리장치(220)로 전송하며, 이에, 모드 설정부(330)는 해당 상태정보를 추가로 고려하여 산출된 모드 설정정보를 피드백 받을 수 있다.
다른 실시예에서, 모드 설정부(330)는 단말기 정보와 기 설정된 처리 모드 간 매칭 동작을 수행하고, 수행결과에 따라 기 설정된 처리 모드에 대한 유지 또는 변경 여부를 결정하여 처리 모드를 설정할 수 있다.
마찬가지로, 모드 설정부(330)는 상태 수집부를 통해 NF 장치에 대하여 수집된 상태정보를 추가로 활용하여 기 설정된 처리 모드와의 매칭 동작을 수행할 수 있다.
한편, 모드 설정부(330)는 앞선 과정을 통해 설정된 처리 모드에 따라 기능통합 장치(210)가 동작 중인 상태에서 적어도 하나의 NF 장치에 대한 상태정보를 지속적으로 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 현재 설정된 처리 모드에 대한 유지 또는 변경 여부를 결정할 수 있다.
기능 수행부(340)는 모드 설정부(330)에서 설정된 처리 모드에 따라 서비스 요청신호의 처리와 관련하여 적어도 하나 이상의 NF 기능이 통합 또는 분할 처리되도록 제어한다.
기능 수행부(340)는 처리 모드가 NF 통합 모드로 설정되는 경우 제1 NF 기능과 제2 NF 기능이 하나의 NF 기능으로서 통합되어 처리되도록 제어한다. 이때, 제1 NF 기능은 AMF와 관련된 기능이며, 제2 NF 기능은 SMF, PCF 및 UPF 중 적어도 하나와 관련된 기능일 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 기능통합 장치의 동작 형태를 설명하기 위한 예시도이다. 한편, 도 5는, 기능통합 장치(210)가 AMF-SMF 간의 기능 통합을 수행하는 NF 통합 모드로 동작 시의 동작 형태를 예시하였다.
기본적으로 단말기와 코어 망 간에 시그널링은 5G MM(AMF가 처리하는 내용), 과 5G SM(SMF가 처리하는 내용)으로 나눠진다. 즉, 단말기와 AMF가 통신 시 5G NAS 메시지 내 MM과 느 메시자가 포함된다. 여기서 중요한 것은 AMF는 MM만 처리하고, SM에 대해서는 SMF로 넘겨서 SMF가 처리하도록 한다.
하지만, 현재 나오는 차세대 클라우드 코어 개념 상 모든 NF들이 인스턴스(Instance) 개념으로 콘테이너(ex: 경량화된 가상화)로 개발되고 있으며, NF 간에 통합된 기능이 필수적이다.
즉, 본 발명은 기능통합 장치(210)를 통해 NF에 대한 새로운 처리 방법을 제시한다. 이러한, 기능통합 장치(210)에 의하는 경우 모드 설정에 따라 AMF와 SMF를 1개의 노드에서 처리할 수 있는 것이 특징이다. 그리고, 이를 위해, NF 관리장치(220)가 모드 설정 가이드를 제공한다.
도 5를 참조하면, 서로 간 많은 시그널링이 오가는 AMF와 SMF의 기능이 1개의 NF 기능으로 통합되어 처리됨에 따라 시그널링이 많은 두 NF 장치 간 다양한 중복성이 있는 메시지를 효과적으로 한번에 처리할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 기능 수행부(340)는 서로 간 많은 시그널링이 오가는 두 NF 장치들의 기능을 통합하여 해당 NF 장치 간의 시그널링이 필요 없도록 동작한다.
한편, 기능 수행부(340)는 NF 통합 모드로 동작 시 부하 감소 등을 위해, 통합되는 NF 장치와 관련한 시그널링 메시지를 공통 컨텍스트 DB 및 IPC(Inter-Process Communication)를 활용하여 처리할 수 있다.
또한, 기능 수행부(340)는 NF 통합 모드로 동작 시 기능통합 장치(210)에 대한 NF 통합 모드로의 동작을 지시하는 지시(Indication) 정보를 네트워크 시스템 내 다른 NF 장치로 전달할 수 있다. 이는, 네트워크 시스템에서 단말기(200)에 대한 제어 시그널링 처리 시 기능통합 장치(210)에 의해 통합 처리되는 시그널링 메시지에 대한 처리 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 이때, 지시 정보로는 통합되는 NF 장치들에 대해 동일 IP 주소(ex: AMF 및 SMF IP 주소가 동일), 동일 NF ID(ex: AMF ID 23, SMF ID 23) 체계 및 동일 ND Instance 위치정보(ex: 동일 zone, 동일 IP 및 Prefix Range 등)가 활용될 수 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 네트워크 기능 통합방법을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6에 도시하듯이, 본 실시예에 따른 네트워크 기능 통합방법은 ① 내지 ③의 단계로 이루어진다. 단계 ①은 기능통합 장치(210)가 최초 처리 모드를 설정하는 단계이다. 단계 ②는 기능통합 장치(210)가 단말 정보를 기반으로 확인되는 가입자 정보 및 메시지 정보 등을 토대로 처리 모드를 조정하는 단계이다. 단계 ③은 기능통합 장치(210)가 NF 상태정보에 대한 모니터링 결과에 따라 처리 모드를 변경하는 단계이다.
한편, 도 6에서는 기능통합 장치(210)가 AMF-SMF 간의 기능 통합을 수행하는 NF 통합 모드로 동작 시의 동작 형태를 예시하였다.
단계 ①은 기능통합 장치(210) 상에 처리 모드가 기 설정되는 경우로서, 기능통합 장치(210)는 NF 관리장치(220)로부터 산출된 모드 설정정보를 기반으로 기능통합 장치(210)의 처리 모드를 설정하고, 이에 대한 설정 완료 신호를 NF 관리장치(220)로 전달한다. 한편, 단계 ①에서는 기능통합 장치(210)의 처리 모드가 NF 통합 모드로 설정된 경우를 예시하였다.
단계 ②에서 기능통합 장치(210)는 단말기(200)로부터 단말기 정보를 포함한 서비스 요청신호를 수신하고, 수신한 단말기 정보와 기 설정된 처리 모드 간 매칭 동작을 수행한 결과에 따라 기 설정된 처리 모드에 대한 유지 또는 변경 여부를 결정한다. 한편, 단계 ②에서는 기능통합 장치(210)가 단말기 정보를 기반으로 기 설정된 NF 통합 모드의 유지가 가능한 것으로 판단한 경우를 예시하였다. 이 경우, 기능통합 장치(210)는 NF 통합 모드로 처리 모드의 설정을 유지하고, 이를 기반으로 서비스 요청신호와 관련하여 AMF와 SMF 간 다양한 중복성이 있는 메시지를 내부 IPC를 기반으로 한번에 처리한다.
단계 ③에서 기능통합 장치(210)는 단계 ②에서 설정된 처리 모드에 따라 동작 중인 상태에서 적어도 하나의 NF 장치에 대한 상태정보를 지속적으로 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 현재 설정된 처리 모드에 대한 유지 또는 변경 여부를 결정할 수 있다. 한편, 단계 ③에서는 기능통합 장치(210)가 모니터링 결과에 따라 현재 설정된 처리 모드를 NF 통합 모드에서 AMF 단일 모드로 변경하는 경우를 예시하였다. 이 경우, 기능통합 장치(210)는 AMF와 관련된 제1 NF 기능과 SMF와 관련된 제2 NF 기능이 각각 분할되어 대응되는 NF 장치 상에서 처리될 수 있도록 한다.
도 7은 본 실시예에 따른 네트워크 기능 통합방법을 설명하기 위한 순서도이다.
기능통합 장치(210)는 단말기(200)로부터 단말기 정보를 포함한 서비스 요청신호를 수신한다(S702). 단계 S702에서 기능통합 장치(210)는 말기(200)의 식별정보, 메시지 정보, 네트워크 정보, 위치 정보 및 상태 정보 중 적어도 하나의 단말기 정보를 포함한 서비스 요청신호를 수신한다.
기능통합 장치(210)는 단계 S702의 단말기 정보를 활용하여 AMF 단밀 모드 및 NF 통합 모드 중 어느 하나의 처리 모드로의 동작을 설정한다(S704). 단계 S704에서 기능통합 장치(210)는 수집한 단말기 정보를 NF 관리장치(220)로 전송하고, 이에 대응하여, NF 관리장치(220)로부터 산출된 모드 설정정보를 피드백 받아 기능통합 장치(210)의 처리 모드를 설정할 수 있다.
한편, 기능통합 장치(210)는 적어도 하나의 NF 장치에 대하여 수집된 상태정보를 NF 관리장치(220)로 전송하며, 이에, NF 관리장치(220)로부터 해당 상태정보를 추가로 고려하여 산출된 모드 설정정보를 피드백 받을 수 있다.
다른 실시예에서, 기능통합 장치(210)는 단말기 정보와 기 설정된 처리 모드 간 매칭 동작을 수행하고, 수행결과에 따라 기 설정된 처리 모드에 대한 유지 또는 변경 여부를 결정하여 처리 모드를 설정할 수 있다.
마찬가지로, 기능통합 장치(210)는 적어도 하나의 NF 장치에 대하여 수집된 상태정보를 추가로 활용하여 기 설정된 처리 모드와의 매칭 동작을 수행할 수 있다.
기능통합 장치(210)는 단계 S704에서 설정된 처리 모드에 따라 서비스 요청신호의 처리와 관련하여 적어도 하나 이상의 NF 기능이 통합 또는 분할 처리되도록 제어한다(S706). 단계 S706에서 기능통합 장치(210)는 처리 모드가 NF 통합 모드로 설정되는 경우 제1 NF 기능과 제2 NF 기능이 하나의 NF 기능으로서 통합되어 처리되도록 제어한다.
기능통합 장치(210)는 NF 통합 모드로 동작 시 부하 감소 등을 위해, 통합되는 NF 장치와 관련한 시그널링 메시지를 공통 컨텍스트 DB 및 IPC를 활용하여 처리할 수 있다.
기능통합 장치(210)는 NF 통합 모드로 동작 시 기능통합 장치(210)에 대한 NF 통합 모드로의 동작을 지시하는 지시 정보를 네트워크 시스템 내 다른 NF 장치로 전달할 수 있다.
여기서, 단계 S702 내지 S704는 앞서 설명된 기능통합 장치(210)의 각 구성요소의 동작에 대응되므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
도 7에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 7에 기재된 과정을 변경하여 실행하거나 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 7은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 7에 기재된 네트워크 기능통합 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터의 소프트웨어를 이용하여 읽을 수 있는 기록매체(CD-ROM, RAM, ROM, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등)에 기록될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 단말기 210: 기능통합 장치
220: NF 관리장치 310: 신호 수신부
320: 상태 수집부 330: 모드 설정부
340: 기능 수행부

Claims (13)

  1. 단말기로부터 단말기 정보를 포함한 서비스 요청신호를 수신하는 신호 수신부;
    상기 단말기 정보를 활용하여 AMF(Access and Mobility Function) 단일 모드 및 NF(Network Function) 통합 모드 중 어느 하나의 처리 모드로의 동작을 설정하는 모드 설정부; 및
    상기 처리 모드에 따라 상기 서비스 요청신호의 처리와 관련하여 적어도 하나 이상의 NF 기능이 통합 또는 분할 처리되도록 제어하는 기능 수행부를 포함하되,
    적어도 하나의 NF 장치에 대한 상태정보를 수집하여 NF 관리장치로 전달하는 상태 수집부를 더 포함하며,
    상기 모드 설정부는,
    상기 NF 관리장치로부터 상기 상태정보를 고려하여 산출된 모드 설정정보를 피드백받아 상기 처리 모드를 설정하는 것을 특징으로 하는 기능통합 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 수신부는,
    상기 단말기의 식별정보, 메시지 정보, 네트워크 정보, 위치 정보 및 상태 정보 중 적어도 하나의 상기 단말기 정보를 포함한 상기 서비스 요청신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 기능통합 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 모드 설정부는,
    상기 단말기 정보를 NF 관리장치로 전송하고, 상기 NF 관리장치로부터 상기 단말기 정보 및 상기 처리 모드 설정과 관련하여 기 정의된 선택 테이블을 기반으로 산출된 모드 설정정보를 피드백받아 상기 처리 모드를 설정하는 것을 특징으로 하는 기능통합 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 모드 설정부는,
    상기 단말기 정보와 기 설정된 처리 모드 간 매칭 동작을 수행하고, 수행결과에 따라 상기 기 설정된 처리 모드에 대한 유지 또는 변경 여부를 결정하여 상기 처리 모드를 설정하는 것을 특징으로 하는 기능통합 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 모드 설정부는,
    적어도 하나의 NF 장치에 대하여 수집된 상태정보를 추가로 활용하여 상기 매칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 기능통합 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 모드 설정부는,
    상기 처리 모드로 동작 중 적어도 하나의 NF 장치에 대한 상태정보를 지속적으로 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 상기 처리 모드를 변경하는 것을 특징으로 하는 기능통합 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기능 수행부는,
    상기 처리 모드가 상기 NF 통합 모드로 설정되는 경우 제1 NF 기능과 제2 NF 기능이 하나의 NF 기능으로서 통합되어 처리되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기능통합 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 NF 기능은 AMF와 관련된 기능이며, 상기 제2 NF 기능은 네트워크 시스템 내 적어도 하나의 다른 NF 장치와 관련된 기능인 것을 특징으로 하는 기능통합 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 기능 수행부는,
    제1 NF 장치와 제2 NF 장치간에 기 송수신되던 시그널링 메시지가 통합 처리되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기능통합 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 기능 수행부는,
    공통 컨텍스트 DB 및 IPC(Inter-Process Communication)를 활용하여 상기 시그널링 메시지를 통합 처리하는 것을 특징으로 하는 기능통합 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 기능 수행부는,
    상기 처리 모드가 상기 NF 통합 모드로 설정되는 경우 상기 NF 통합 모드로의 동작을 지시하는 지시(Indication) 정보를 다른 NF 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 기능통합 장치.
  13. 기능통합 장치의 네트워크 기능 통합방법에 있어서,
    단말기로부터 단말기 정보를 포함한 서비스 요청신호를 수신하는 과정;
    상기 단말기 정보를 활용하여 AMF 단일 모드 및 NF 통합 모드 중 어느 하나의 처리 모드로의 동작을 설정하는 과정; 및
    상기 처리 모드에 따라 상기 서비스 요청신호의 처리와 관련하여 적어도 하나 이상의 NF 기능이 통합 또는 분할 처리되도록 제어하는 과정을 포함하되,
    적어도 하나의 NF 장치에 대한 상태정보를 수집하여 NF 관리장치로 전달하는 과정을 추가로 포함하고,
    상기 설정하는 과정은,
    상기 NF 관리장치로부터 상기 상태정보를 고려하여 산출된 모드 설정정보를 피드백받아 상기 처리 모드를 설정하는 것을 특징으로 하는 네트워크 기능 통합방법.
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