KR102482312B1 - 과금 처리 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 과금 처리 장치는 단말기의 서비스 종류 및 통신 상태 정보에 대응되는 과금 모드를 설정하는 과금 모드 설정부; 상기 설정된 과금 모드 및 상기 단말기로부터 수신된 패킷 데이터의 속성 정보에 대응되는 과금 알고리즘에 따라 과금 연산을 수행하는 과금 연산부; 및 상기 과금 연산 결과에 따른 과금 데이터를 수집하여 상기 단말기에 대한 과금을 정산하는 과금 정산부를 포함한다.

Description

과금 처리 장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR PROCESSING BILLING AND METHOD THEREOF}
본 발명은 단말기의 데이터 트래픽에 대한 과금 처리 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60GHz 대역)에서의 구현됨으로써, 높은 데이터 전송률을 달성할 수 있다.
5G 통신 시스템은 초광대역 이동통신 서비스뿐만 아니라, 고신뢰·초저지연 통신 서비스 및 대량 연결 서비스등과 같은 다양한 종류의 서비스를 지원할 수 있다. 이들 각각의 서비스는 서로 다른 조건을 요구하므로, 5G 통신 시스템은 하나의 물리적인 네트워크를 가상화(Virtualization) 하여 여러 개의 논리적인 네트워크를 만들어 운용할 수 있다.
이러한 5G 통신 시스템은 단말기의 데이터 트래픽에 대한 과금 처리에 있어서도 지원 가능한 각각의 서비스에 대응되는 과금 방식을 적용할 필요가 있다.
한국특허공개공보, 제 10-2011-0048120호 (2011.05.11. 공개)
전술한 바와 같이 5G 통신 시스템은 지원 가능한 서비스가 다양한 반면. 지원 서비스와 무관하게 일괄적인 트래픽 과금 방법에 따라 과금 연산을 수행할 경우, 코어 네트워크는 과금에 지나치게 많은 자원을 사용하여 자원 비효율을 초래할 수 있다.
이에, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 단말기의 서비스 종류 및 통신 상태 정보에 기초하여 단말기 트래픽에 대한 과금을 처리하는 기술을 제공하는 것이다.
또한, 전술한 기술이 수행됨에 있어서, 과금 처리에 따른 자원 효율을 개선할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 과금 처리 장치는 단말기의 서비스 종류 및 통신 상태 정보에 대응되는 과금 모드를 설정하는 과금 모드 설정부; 상기 설정된 과금 모드 및 상기 단말기로부터 수신된 패킷 데이터의 속성 정보에 대응되는 과금 알고리즘에 따라 과금 연산을 수행하는 과금 연산부; 및 상기 과금 연산 결과에 따른 과금 데이터를 수집하여 상기 단말기에 대한 과금을 정산하는 과금 정산부를 포함한다.
일 실시예에 따른 과금 처리 장치의 제어방법은, 단말기의 서비스 종류 및 통신 상태 정보에 대응되는 과금 모드를 설정하는 단계; 상기 설정된 과금 모드 및 상기 단말기로부터 수신된 패킷 데이터의 속성 정보에 대응되는 과금 알고리즘에 따라 과금 연산을 수행하는 단계; 및 상기 과금 연산 결과에 따른 과금 데이터를 수집하여 상기 단말기에 대한 과금을 정산하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 과금 처리 장치 및 그 제어방법은, 단말기의 서비스 정보 및 통신 상태 정보에 따라 과금 모드를 설정하므로, 단말기의 통신 환경에 최적화된 과금 방법에 따라 과금 처리를 수행할 수 있다. 그 결과, 과금 처리에 따른 자원 비효율이 개선되어 가입자에게 보다 원활한 통신 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 과금 처리 시스템의 제어 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 과금 처리 방법에 대한 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 과금 테이블을 예시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 과금 연산부의 과금 연산을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 샘플링 과금 알고리즘의 정확도를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 과금 처리 장치의 제어방법에 대한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 과금 처리 시스템의 제어 블록도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 과금 처리 방법에 대한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 과금 처리 시스템(1)은 단말기(U)의 데이터 트래픽에 대한 과금을 처리할 수 있다. 이를 위해, 일 실시예에 따른 과금 처리 시스템(1)은 단말기(U)와 과금 처리 장치(100)로 구성될 수 있다.
단말기(U)는 데이터 통신을 수행하기 위한 무선통신 모듈을 구비하고, 외부 장치와 서버-클라이언트 통신이 가능한 모든 장치를 의미할 수 있다. 일 실시예에 따른 단말기(U)는 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)을 포함할 수 있다.
또한, 단말기(U)는 GPS 모듈을 구비하여, 적어도 하나의 GPS(Global Position System) 위성으로부터 항법 데이터(Navigation Data)를 포함하는 위성 신호를 수신할 수 있다.
과금 처리 장치(100)는 단말기(U)의 트래픽에 대한 과금을 정산할 수 있다. 이를 위해, 과금 처리 장치(100)는 과금 연산을 위한 과금 모드를 설정하는 과금 모드 설정부(110); 설정된 과금 모드에 따라 과금 연산을 수행하는 과금 연산부(120); 및 과금 연산 결과를 수집하여 단말기(U)의 과금을 정산하는 과금 정산부(130)를 포함할 수 있다. 과금 처리 장치(100)의 각 구성의 자세한 동작은 후술한다.
단말기(U)는 통신망(N)을 통해 과금 처리 장치(100)와 연결되어, 과금 관련 정보를 교환할 수 있다. 통신망(N)은 공지된 다양한 이동통신 규격 중 어느 하나를 채택하여 구현될 수 있다. 일 실시예에 따른 통신망(N)은 5G 통신 규격을 채택하여 단말기(U) 및 과금 처리 장치(100)에 통신 환경을 제공하는 5G 통신 시스템을 구축할 수 있다.
여기서, 5G 통신 시스템이란 4G 통신 시스템 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해 성능이 개선된 차세대 통신 시스템을 의미한다. 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역에서 구현되어, 높은 데이터 전송률을 달성할 수 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 beamforming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna)기술들이 적용 될 수 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 (ultradense 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 기술들이 적용될 수도 있다. 이 밖에도, 5G 통신 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM 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) 등의 기술도 적용 가능할 수 있다.
이러한 5G 통신 시스템에서는 다양한 종류의 단말 타입 및 서비스를 지원할 필요가 있다. 구체적으로, 5G 통신 서비스는 초광대역 이동통신 서비스로서 eMBB(enhanced Mobile Broadband), 고신뢰·초저지연 통신 서비스로서 URLLC(Ultra Reliable Low Latency Communications), 대량 연결 서비로서 mMTC(massive Machine Type Communications) 등을 지원할 수 있다.
상술한 단말 및/또는 서비스 각각은 코어 네트워크에 요구하는 요구조건이 다를 수 있다. 예를 들면, eMBB 서비스가 높은 data rate을 요구하는 반면, URLLC 서비스는 높은 안정성과 낮은 지연을 요구 할 수 있다. 이와 같이 다양한 서비스 요구 조건을 충족시키기 위해, 5G 통신 시스템은 네트워크 슬라이스(Network Slice) 방식을 채택할 수 있다. 네트워크 슬라이스는 하나의 물리적인 네트워크를 가상화(Virtualization)하여 여러 개의 논리적인 네트워크를 만드는 방법으로, 각각의 Network Slice Instance(NSI)는 서로 다른 특성을 가지고, 각각의 NSI 마다 그 특성에 맞는 네트워크 기능(NF: Network Function)을 대응시킴으로써 구현될 수 있다. 5G 통신 시스템은 각각의 단말마다 요구하는 서비스의 특성에 맞는 NSI를 할당하여 다양한 서비스를 효율적으로 지원 할 수 있다.
지원 가능한 서비스의 종류가 다양해지면서, 5G 통신 시스템이 처리해야 하는 트래픽이 증가하고, 그에 따라 가상화 인프라 장비의 규모가 증가할 수 있다. 특히, 5G 통신 시스템은 단말기(U) 트래픽에 대한 과금 처리에 할당되는 자원의 비중이 증가할 수 있다.
만약, 모든 트래픽에 대한 패킷 데이터를 카운팅(Counting)하는 과금 연산을 수행하는 경우, 5G 통신 서비스의 증대되는 트래픽에 비례하여 과금 연산에 사용되는 자원 역시 증대될 수밖에 없다. 특히 대용량 트래픽에 대한 패킷 카운팅 시 매우 많은 부하가 발생할 수 있다.
또한, 5G 통신 서비스의 과금 연산은 단순 카운팅을 통한 합산 뿐만 아니라, 패킷 데이터에 대한 지연(Latency), 세션 기간(Duration) 등 서비스 별 특성을 반영할 필요가 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 과금 처리 장치(100)는 단말기(U)의 서비스 종류 및 통신 상태 정보에 대응되는 과금 모드를 설정하고, 설정된 과금 모드를 기초로 과금 연산을 수행할 수 있다. 이하에서는 도 2를 참조하여 과금 처리 장치(100)의 각 구성의 동작을 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 단말기(U)는 통신망(N)에 접속하기 위해, 단말기(U)의 슬라이스 ID를 과금 연산 장치의 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다(S100). 여기서, 단말기(U)의 슬라이스 ID란 단말기(U)가 통신망(N)으로부터 제공받는 5G 서비스를 식별할 수 있는 식별자를 의미하고, 표 1은 슬라이스 ID의 일 실시예를 나타낸다.
슬라이스 ID(SLID) 서비스
SLIDeMBB eMBB
SLIDmMTC mMTC
SLIDURLLC URLLC
표 1을 참조하면, 각각의 서비스는 고유한 슬라이스 ID와 대응될 수 있으므로, 슬라이스 ID를 통해 단말기(U)의 서비스 종류를 확인할 수 있다. 다만, 표 1은 슬라이스 ID의 일 실시예에 불과하므로, 슬라이스 ID와 서비스의 대응관계는 표 1에 제한되지 않는다.
단말기(U)는 과금 모드 설정부(110)에 슬라이스 ID를 전송한 후, 슬라이스 ID가 변경되지 않으면 더 이상 과금 모드 설정부(110)에 슬라이스 ID를 전송하지 않을 수 있다.
도 2에서는 단말기(U)로부터 슬라이스 ID가 과금 모드 설정부(110)로 전송되는 경우를 예시하였으나, 단말기(U) 이외의 장치에서 과금 모드 설정부(110)로 슬라이스 ID가 전송될 수도 있다. 예를 들어, PCRF(Policy and Charging Rule Function)와 같은 네트워크의 네트워크 노드로부터 과금 모드 설정부(110)로 슬라이스 ID가 전송되는 것도 가능할 수 있다.
도 2에는 개시되지 않았지만, 단말기(U)는 슬라이스 ID와 함께 호 설정(Call Setup)을 위한 호 설정 정보를 함께 전송할 수도 있다. 여기서, 호 설정 정보는 네트워크를 통해 발신 단말기(U)와 수신 단말기(U)를 연결하는데 필요한 모든 정보를 의미하며, 발신 단말기(U)의 주소 ID, 네트워크 경로, 수신 단말기(U)에 연결 허용 등의 정보를 포함할 수 있다.
과금 모드 설정부(110)는 단말기(U)로부터 슬라이스 ID를 수신할 수 있다. 아울러, 슬라이스 ID와 함께 호 설정 정보가 수신된 경우, 과금 모드 설정부(110)는 단말기(U)와의 관계에서 호 설정(Call Setup)을 수행할 수 있다. 이를 위해, 과금 모드 설정부(110)는 세션(Session)을 관리하는 SMF(Session Management Function)으로 구현될 수 있다.
과금 모드 설정부(110)는 수신한 슬라이스 ID에 기초하여 단말기(U)의 서비스 종류를 확인할 수 있다. 상술한 바와 같이, 각각의 슬라이스 ID는 5G 통신 시스템이 지원하는 각각의 서비스 종류에 대응되므로, 과금 모드 설정부(110)는 단말기(U)의 서비스 종류가 슬라이스 ID에 대응되는 서비스 임을 확인할 수 있다.
그 다음, 단말기(U)는 통신 상태 정보를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다(S110). 여기서, 통신 상태 정보란 과금 모드를 변경할 필요가 있는 단말기(U)의 통신과 관련된 모든 정보를 의미할 수 있다. 일 실시예에 따른 통신 상태 정보는 단말기(U) 위치, 단말기(U)의 통신 주파수, 단말기(U)의 이동 상태, 단말기(U)의 배터리 상태, 단말기(U)의 통신망(N) 접속 상태, 및 현재 시간 등을 포함할 수 있다.
단말기(U)는 미리 정해진 영역 내에 진입하거나 미리 정해진 영역으로부터 이탈하는 경우 단말기(U)의 위치를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다. 이 때, 미리 정해진 영역은 과금 모드를 변경할 필요가 있는 지리적 위치를 의미할 수 있으며, 외부로부터 입력되거나 내부 연산에 의해 결정될 수 있다. 단말기(U)는 위성 신호 또는 Cell Id에 기초하여 단말기(U) 위치를 확인할 수 있다.
또한, 단말기(U)는 이용하는 통신 주파수가 변경되는 경우 단말기(U)의 통신 주파수를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말기(U)는 이용 중인 통신 규격이 변경된 경우, 또는 특정 규격 내에서의 주파수 이동이 발생할 경우 단말기(U)의 통신 주파수를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다.
또한, 단말기(U)의 이동 상태에 따라 과금 모드를 변경할 필요가 있는 경우, 단말기(U)는 이동 상태를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말기(U)는 핸드 오버(Handover)가 발생할 때, 이를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다.
또한, 배터리 상태에 따라 과금 모드를 변경할 필요가 있는 경우, 단말기(U)는 배터리 상태를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말기(U)의 배터리 충전 정도가 단말기(U)의 정상 동작을 지원할 수 없는 상태이면, 이를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다.
또한, 통신망(N) 접속 상태에 따라 과금 모드를 변경할 필요가 있는 경우, 단말기(U)는 통신망(N) 접속 상태를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신망(N) 접속 상태가 불량하여 정상 통신이 불가능한 상태이면, 단말기(U)는 이를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다.
또한, 현재 시간에 따라 과금 모드를 변경할 필요가 있는 경우, 단말기(U)는 현재 시간을 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 현재 시간이 주간에서 야간 또는 야간에서 주간으로 변경되거나, 미리 정해진 시간 구간 내에 진입 또는 진출하면, 단말기(U)는 이를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다.
단말기(U)의 통신 상태 정보가 수신되면, 과금 모드 설정부(110)는 단말기(U)의 서비스 종류 및 통신 상태 정보에 대응되는 과금 모드를 설정할 수 있다. 과금 모드가 설정되면, 설정된 과금 모드에 따른 패킷 데이터 속성 정보 및 과금 알고리즘의 대응관계가 결정될 수 있다.
예를 들어, 단말기(U)의 서비스 종류가 eMBB이고, 단말기(U)의 통신 상태로서 야간이 수신되면, 과금 모드 설정부(110)는 제 1 과금 모드를 설정할 수 있다. 제 1 과금 모드에서는 VoD 스트리밍에 관한 패킷 데이터에 해당 패킷 데이터를 카운트 하지 않는 알고리즘이 대응되고, 그 이외의 패킷 데이터에는 모든 패킷 데이터를 카운트하는 알고리즘이 대응될 수 있다. 이를 통해, eMBB 서비스를 지원 받는 사용자는 야간 대용량 VoD 스트리밍에 대하여 무과금 알고리즘이 적용될 수 있다.
이와는 달리, 단말기(U)의 서비스 종류가 URLLC이고, 단말기(U)의 통신 상태로서 통신망(N) 접속 불량 상태가 수신되면, 과금 모드 설정부(110)는 제 2 과금 모드를 설정할 수 있다. 제 2 과금 모드에서는 속성 정보에 무관하게 모든 패킷 데이터에 대하여 해당 패킷 데이터를 카운트 하지 않는 과금 알고리즘이 대응될 수 있다. 이를 통해, URLLC 서비스를 지원 받는 사용자는 통신 상태가 불량할 때에는 모든 트래픽에 대하여 무과금 알고리즘이 적용될 수 있다.
지금까지는 과금 모드 설정부(110)에서 과금 모드를 설정하고, 과금 모드에 따른 패킷 데이터 속성 정보 및 과금 알고리즘의 대응관계를 결정하는 경우를 설명하였다. 이와는 달리 단말기(U)에서 패킷 데이터 속성 정보 및 과금 알고리즘의 대응관계를 과금 모드 설정부(110)로 직접 전송할 수도 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 과금 테이블을 예시한 도면이다.
상술한 바와 같이, 단말기(U)는 슬라이스 ID 및 통신 상태 정보를 인지할 수 있으므로, 과금 모드에 따른 패킷 데이터 속성 정보 및 과금 알고리즘의 대응관계를 직접 결정할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 단말기(U)는 슬라이스 ID 및 통신 상태 정보에 기초하여 결정된 패킷 데이터 속성 정보 및 과금 알고리즘의 대응관계에 관한 과금 테이블 T을 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다. 과금 테이블 T은 플로우 ID, 과금 타입, 및 과금 ID의 관계를 나타낼 수 있다. 여기서, 플로우 ID는 패킷 데이터의 속성 정보에 대응되고, 과금 타입과 이를 식별하는 과금 ID는 과금 알고리즘에 대응될 수 있다.
과금 테이블 T이 수신되면, 과금 모드 설정부(110)는 설정된 과금 모드에 수신된 과금 테이블 T을 대응시키거나, 수신된 과금 테이블 T에 기초하여 과금 모드를 설정할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 과금 모드 설정부(110)는 설정된 과금 모드를 과금 연산부(120)로 전송할 수 있다(S120). 이 때, 과금 모드 설정부(110)는 과금 테이블 T을 과금 연산부(120)로 함께 전송할 수 있다.
과금 모드가 수신되면, 과금 연산부(120)는 수신 시점 이후로 변경된 과금 모드에 따른 패킷 데이터 속성 정보 및 과금 알고리즘의 대응관계에 기초하여 과금 연산을 수행할 수 있다. 이 때, 과금 연산부(120)는 코어 네트워크로서 기능하는 UPF(User Plane Function)으로 구현될 수 있다. UPF는 모든 패킷 데이터를 인터넷으로 내보내주는 장치로서, 과금 처리 과정에서 직접 과금 연산을 수행할 수 있다.
또한, 과금 연산부(120)는 설정된 과금 모드를 수신하였다는 응답(S130)할 수 있고, 과금 모드 설정부(110)는 단말기(U)에 과금 모드가 변경되었음을 알릴 수 있다(S135). 이를 통해, 사용자는 과금 모드가 변경되었음을 인지할 수 있다.
그 다음, 단말기(U)로부터 과금 연산부(120)로 패킷 데이터가 전송(S140)되면, 과금 연산부(120)는 설정된 과금 모드에 따라 수신된 패킷 데이터에 대하여 과금 연산을 수행할 수 있다. 이하에서는 도 4를 참조하여, 과금 연산부(120)의 동작을 상세히 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 과금 연산부의 과금 연산을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 과금 연산부(120)는 단말기(U)로부터 수신된 패킷 데이터의 속성 정보를 확인할 수 있다. 여기서 패킷 데이터의 속성 정보란 TCP, 일반 다운로드, VoD 스트리밍, Web 트래픽 등과 같이 해당 패킷 데이터에 대한 애플리케이션 서비스 종류를 의미할 수 있다.
속성 정보 확인을 위해, 일 실시예에 따른 과금 연산부(120)는 수신된 패킷 데이터에 대응되는 서비스 플로우(Service Flow)를 확인할 수 있다. 여기서, 서비스 플로우는 패킷 전송에 따른 트래픽 흐름을 의미할 수 있다. 과금 연산부(120)는 수신된 패킷 데이터의 소스 IP 주소(Source IP Address), 소스 포트(Source port), 목적지 IP 주소(Destination IP Address), 목적지 포트(Destination port), 프로토콜 정보(Protocol)와 같은 튜플(Tuple)을 이용하여 서비스 플로우를 확인하고, 확인된 서비스 플로우에 대응되는 속성 정보를 해당 패킷 데이터의 속성 정보로 판단할 수 있다.
이와는 달리, 다른 실시예에 따른 과금 연산부(120)는 수신된 패킷 데이터에 포함된 과금 ID를 확인하고, 수신된 과금 ID에 대응되는 속성 정보를 해당 패킷 데이터의 속성 정보로 판단할 수도 있다. 이를 위해, 단말기(U)는 패킷 데이터의 헤더(Header) 값에 과금 ID를 저장하여 과금 연산부(120)로 전송할 수 있다.
도 4는 과금 연산부(120)가 단말기(U)로부터 제 1 패킷 데이터, 제 2 패킷 데이터, 제 3 패킷 데이터, 및 제 4 패킷 데이터를 수신하는 경우를 예시한다. 여기서, 각각의 패킷 데이터는 서로 다른 튜플을 포함함을 전제로 한다. 예를 들어, 제 1 패킷 데이터에 과금 ID로서 3이 포함되는 경우, 과금 연산부(120)는 과금 ID 3에 대응되는 제 1 플로우를 확인하고, 확인된 제 1 플로우에 따른 패킷 데이터의 속성 정보를 확인할 수 있다.
또한, 제 2 패킷 데이터에 과금 ID로서 1이 포함되는 경우, 과금 연산부(120)는 과금 ID 1에 대응되는 제 2 플로우를 확인하고, 확인된 제 2 플로우에 따른 패킷 데이터의 속성 정보를 확인할 수 있다.
이와 마찬가지로, 제 3 패킷 데이터에 과금 ID로서 2가 포함되고, 제 4 패킷 데이터에 과금 ID로서 n이 포함되면, 과금 연산부(120)는 과금 ID 2에 대응되는 제 3 플로우 및 과금 ID n에 대응되는 제 4 플로우를 확인하고, 확인된 제 3 플로우 및 제 4 플로우 각각에 따른 패킷 데이터의 속성 정보를 확인할 수 있다.
그 다음, 과금 연산부(120)는 설정된 과금 모드에 따른 속성 정보 및 과금 알고리즘의 대응관계를 이용하여 패킷 데이터에 대한 과금 연산을 수행할 수 있다. 도 4를 참조하면, 과금 연산부(120)는 제 1 플로우에 대응되는 속성 정보를 가지는 패킷 데이터에 제 3 알고리즘을 적용하고, 제 2 플로우에 대응되는 속성 정보를 가지는 패킷 데이터에 제 1 알고리즘을 적용하고, 제 3 플로우에 대응되는 속성 정보를 가지는 패킷 데이터에 제 2 알고리즘을 적용하고, 제 4 플로우에 대응되는 속성 정보를 가지는 패킷 데이터에 제 n 알고리즘을 적용할 수 있다.
과금 연산부(120)에 의해 적용되는 과금 알고리즘은 다양한 기준에 따른 과금 연산 방법으로 정의될 수 있다. 일 실시예에 따른 과금 알고리즘은 일반 과금 알고리즘, 무과금 알고리즘, 및 샘플링 과금 알고리즘을 포함할 수 있다. 일반 과금 알고리즘은 수신된 모든 패킷 데이터의 크기 및 개수를 합산하여 과금 연산을 의미하고, 무과금 알고리즘은 수신된 모든 패킷 데이터에 대해 과금하지 않도록 크기 및 개수를 합산하지 않는 과금 연산을 의미하며, 샘플링 과금 알고리즘은 수신된 패킷 데이터를 샘플링하여 전체 패킷 데이터의 크기 및 개수를 추정하는 과금 연산을 의미할 수 있다.
여기서, 샘플링 과금 알고리즘은 일부 패킷 데이터의 크기 및 개수를 확인하여 전체 패킷 데이터의 크기 및 개수를 추정하므로, 과금 연산에 따른 부하를 낮출 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 샘플링 과금 알고리즘에 대해 설명한다.
도 5는 일 실시예에 따른 샘플링 과금 알고리즘의 정확도를 설명하기 위한 도면으로, 샘플링 비율에 따른 표본의 평균 플로우 크기를 도시한 그래프이다. 도 5에서 PP는 모집단에 대한 결과 값이고, PS는 샘플링된 표본에 대한 결과 값이다.
샘플링 과금 알고리즘 적용을 위해, 과금 연산부(120)는 수신된 패킷 데이터를 미리 정해진 샘플링 비율로 샘플링하고, 샘플링 된 표본에 대하여 크기 평균을 구할 수 있다. 표본에 대한 크기 평균값을 구한 후, 과금 연산부(120)는 이를 기초로 수신된 전체 패킷 데이터에 대한 크기 및 개수의 합을 추정할 수 있다.
일 실시예에 따른 과금 연산부(120)는 표본과 모집단의 비율에 따라 측정된 결과 값으로부터 최종 결과 값을 추정할 수 있다. 예를 들어, 1% 샘플링에 의해 샘플링 과금 알고리즘을 적용하면, 과금 연산부(120)는 100만개의 패킷 데이터 중 1만개의 패킷 데이터에 대하여 크기 평균값을 구할 수 있다. 그 다음, 과금 연산부(120)는 전체 모집단이 앞서 구해진 평균 크기값을 가진다는 전제하에 전체 크기 및 개수의 합을 추정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 모집단에 대한 결과 값 PP와 샘플링된 표본에 대한 결과 값 PS가 유사하게 플로팅됨을 확인할 수 있다. 특히, 샘플링 비율이 1% 이상일 때, 모집단에 대하여 측정된 플로우 크기의 평균값이 샘플링된 표본에 대하여 측정된 플로우 크기의 평균값과 거의 유사함을 확인할 수 있다.
이처럼, 샘플링 과금 알고리즘을 채택함으로써, 과금 연산에 따른 부하를 줄이면서도, 높은 정확도로 과금 연산 결과를 추정할 수 있다.
나아가, 단순히 패킷 데이터의 크기 및 개수를 합산하는 것뿐만 아니라, 과금 연산부(120)에 의해 적용되는 과금 알고리즘은 연속되는 패킷 데이터 간 지연에 기초한 지연 기반 과금 알고리즘, 서비스 플로우 또는 세션의 지속기간(Duration)에 기초한 지속기간 기반 과금 알고리즘, 및 패킷 데이터의 특정 필드 개수를 합산하는 필드 기반 과금 알고리즘을 포함할 수 있다.
예를 들어, 단말기(U)의 서비스 종류로서 URLLC 에 대응되는 과금 모드가 설정되면, 과금 연산부(120)는 패킷 데이터의 속성 정보 중 일부 또는 전부에 지연 기반 과금 알고리즘을 대응시켜 과금 연산을 수행할 수 있다. URLLC는 초저지연을 요구하므로, 과금 연산부(120)는 연속되는 패킷 데이터 간 지연의 평균값 또는 임계값 이상의 지연을 가지는 누적 횟수 등을 기초로 과금 연산을 수행할 수 있다.
다른 예로, 과금 연산부(120)는 HD Voice에 대한 서비스 플로우에 대응되는 패킷 데이터에 지속기간 기반 과금 알고리즘을 적용할 수 있다. HD Voice는 음성 통화 관련 서비스이므로, 과금 연산부(120)는 통화 시간에 대응되는 서비스 플로우 지속기간에 기초하여 과금 연산을 수행할 수 있다.
또 다른 예로, 과금 연산부(120)는 패킷 데이터의 필드 중 특정 TCP FLAG 의 개수를 합산하는 필드 기반 과금 알고리즘을 적용할 수도 있다. 연결 요청 플래그인 SYN FLAG, 연결 재설정 플래그인 RST FLAG, 또는 연결 종료 요청 플래그인 FIN FLAG 등은 서비스 플로우의 시작, 재시작, 또는 종료 등의 정보를 포함하므로, 과금 연산부(120)는 상술한 TCP FLAG의 개수에 기초하여 과금 연산을 수행할 수 있다.
다만, 상술한 과금 알고리즘은 과금 연산에 이용되는 알고리즘의 여러 가지 실시예이므로, 과금 연산부(120)는 패킷 데이터의 속성 정보에 대응되는 과금 알고리즘을 적용하는 기술적 사상 안에서 다양한 과금 알고리즘을 선택할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 과금 연산부(120)는 미리 정해진 시간마다 누적된 과금 연산 결과를 과금 모드 설정부(110)로 전송할 수 있다(S150). 과금 모드 설정부(110)는 수신된 과금 연산 결과에 기초하여 최종 과금 데이터(CDR: Charging Data Record)를 생성할 수 있다. 여기서, 최종 과금 데이터는 가입자 식별자, 서빙 네트워크 식별자, APN(access point name) 네트워크, 기간(duration), PDN type, 서브된 PDN 주소, 시작 시간 및 종료 시간 및 사용자 위치 등을 포함할 수 있다.
마지막으로, 과금 모드 설정부(110)는 최종 과금 데이터를 과금 정산부(130)로 전송(S160)할 수 있고, 과금 정산부(130)는 복수의 과금 모드 설정부(110)로부터 수신한 최종 과금 데이터를 가입자 식별자에 따라 분류하여, 과금을 정산할 수 있다.
지금까지는 과금 처리 장치(100) 및 과금 처리 시스템(1)에 대하여 설명하였다. 이하에서는 도 6을 참조하여 상술한 과금 처리 장치(100)의 제어방법에 대하여 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 과금 처리 장치의 제어방법에 대한 흐름도이다.
먼저, 과금 처리 장치(100)는 단말기(U)의 서비스 종류 및 통신 상태 정보에 대응되는 과금 모드를 설정할 수 있다(S200). 여기서 단말기(U)의 서비스 종류는 슬라이스 ID를 통해 확인할 수 있고, 단말기(U)의 통신 상태 정보는 단말기(U) 위치, 단말기(U)의 통신 주파수, 단말기(U)의 이동 상태, 단말기(U)의 배터리 상태, 단말기(U)의 통신망(N) 접속 상태, 및 현재 시간 등을 포함할 수 있다.
그 다음, 과금 처리 장치(100)는 단말기(U)로부터 수신된 패킷 데이터의 속성 정보를 확인할 수 있다(S210). 여기서, 패킷 데이터의 속성 정보란 TCP, 일반 다운로드, VoD 스트리밍, Web 트래픽 등과 같이 해당 패킷 데이터에 대한 애플리케이션 서비스 종류를 의미할 수 있다.
패킷 데이터의 속성 정보를 확인한 후, 과금 처리 장치(100)는 설정된 과금 모드 및 확인된 속성 정보에 대응되는 과금 알고리즘을 결정할 수 있다(S220). 이 때, 과금 알고리즘은 수신된 모든 패킷 데이터의 크기 및 개수를 합산하여 과금 연산을 의미하는 일반 과금 알고리즘, 수신된 모든 패킷 데이터에 대해 과금하지 않도록 크기 및 개수를 합산하지 않는 과금 연산을 의미하는 무과금 알고리즘, 수신된 패킷 데이터를 샘플링하여 전체 패킷 데이터의 크기 및 개수를 추정하는 과금 연산을 의미하는 샘플링 과금 알고리즘을 포함할 수 있다.
과금 알고리즘이 결정되면, 과금 처리 장치(100)는 결정된 과금 알고리즘에 따라 패킷 데이터에 대한 과금 연산을 수행할 수 있다(S230). 그 다음, 과금 처리 장치(100)는 과금 연산 결과를 누적하여 과금 데이터를 생성(S240)하고, 생성된 과금 데이터를 수집하여 단말기(U)에 대한 과금을 정산할 수 있다(S250).
상술한 실시예에 따른 과금 처리 장치 및 그 제어방법은 단말기의 서비스 상태 및 통신 상태 정보에 따라 수신되는 패킷 데이터의 속성 정보에 대응되는 과금 알고리즘을 이용하여 과금 연산을 수행함으로써, 5G 통신 시스템이 지원하는 서비스에 대응되는 과금 연산을 채택하여 과금에 따른 부하를 낮추고, 자원을 효율적으로 운영할 수 있다.
한편, 상술한 일 실시예에 따른 과금 처리 장치의 제어 방법에 포함된 각각의 단계는, 이러한 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체에서 구현될 수 있다.
한편, 상술한 일 실시예에 따른 과금 처리 장치의 제어 방법에 포함된 각각의 단계는, 이러한 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체에서 구현될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
일 실시예에 따르면, 상술한 과금 처리 장치 및 그 제어방법은 댁내 또는 산업 현장 등 다양한 분야에서 이용될 수 있으므로 산업상 이용 가능성이 있다.
1: 과금 처리 시스템
100: 과금 처리 장치
U: 단말기

Claims (12)

  1. 단말기의 서비스 종류 및 통신 상태 정보에 대응되는 과금 모드를 설정하는 과금 모드 설정부;
    상기 설정된 과금 모드 및 상기 단말기로부터 수신된 패킷 데이터의 속성 정보에 대응되는 과금 알고리즘에 따라 과금 연산을 수행하는 과금 연산부; 및
    상기 과금 연산 결과에 따른 과금 데이터를 수집하여 상기 단말기에 대한 과금을 정산하는 과금 정산부를 포함하되,
    네트워크 기능 별로 사용되는 네트워크 자원이 상기 단말기의 서비스 종류에 따라 상이하고,
    상기 과금 모드 설정부는,
    상기 단말기 각각의 상기 서비스 종류에 대응하는 상기 네트워크 자원을 고려하여 상기 과금 모드를 설정하며,
    외부 장치로부터 수신된 슬라이스 ID를 기초로 상기 단말기의 서비스 종류를 확인함으로써 상기 단말기의 서비스 종류가 상기 슬라이스 ID에 대응되는 서비스임을 확인하고,
    상기 외부 장치는 상기 단말기 이외의 네트워크 노드인
    과금 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 상태 정보는,
    상기 단말기의 위치, 상기 단말기의 통신 주파수, 상기 단말기의 이동성 상태, 상기 단말기의 배터리 상태, 상기 단말기의 통신망 접속 상태, 및 현재 시간 중 적어도 하나를 포함하는 과금 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 과금 연산부는,
    상기 단말기로부터 수신된 상기 패킷 데이터의 과금 ID 및 상기 패킷 데이터에 대응되는 서비스 플로우 중 적어도 하나로부터 상기 속성 정보를 확인하는 과금 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 과금 알고리즘은,
    수신된 패킷 데이터 전부를 과금하는 과금 알고리즘, 수신된 패킷 데이터 전부를 과금하지 않는 과금 알고리즘, 수신된 패킷 데이터 중 일부를 샘플링하여 과금하는 과금 알고리즘, 수신된 패킷 데이터 간 지연에 기초한 과금 알고리즘, 서비스 플로우 또는 세션의 지속기간(Duration)에 기초한 과금 알고리즘, 및 패킷 데이터의 특정 필드 개수에 기초한 과금 알고리즘을 포함하는 과금 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 단말기의 서비스 종류 및 통신 상태 정보에 대응되는 과금 모드를 설정하는 단계;
    상기 설정된 과금 모드 및 상기 단말기로부터 수신된 패킷 데이터의 속성 정보에 대응되는 과금 알고리즘에 따라 과금 연산을 수행하는 단계; 및
    상기 과금 연산 결과에 따른 과금 데이터를 수집하여 상기 단말기에 대한 과금을 정산하는 단계를 포함하되,
    네트워크 기능 별로 사용되는 네트워크 자원이 상기 단말기의 서비스 종류에 따라 상이하고,
    상기 과금 모드를 설정하는 단계는,
    상기 단말기 각각의 상기 서비스 종류에 대응하는 상기 네트워크 자원을 고려하여 상기 과금 모드를 설정하며,
    외부 장치로부터 수신된 슬라이스 ID를 기초로 상기 단말기의 서비스 종류를 확인함으로써 상기 단말기의 서비스 종류가 상기 슬라이스 ID에 대응되는 서비스임을 확인하고,
    상기 외부 장치는 상기 단말기 이외의 네트워크 노드인
    과금 처리 장치의 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 통신 상태 정보는,
    상기 단말기의 위치, 상기 단말기의 통신 주파수, 상기 단말기의 이동성 상태, 상기 단말기의 배터리 상태, 상기 단말기의 통신망 접속 상태, 및 현재 시간 중 적어도 하나를 포함하는 과금 처리 장치의 제어방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 과금 연산을 수행하는 단계는,
    상기 단말기로부터 수신된 상기 패킷 데이터의 과금 ID 및 상기 패킷 데이터에 대응되는 서비스 플로우 중 적어도 하나로부터 상기 속성 정보를 확인하는 과금 처리 장치의 제어방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 과금 알고리즘은,
    수신된 패킷 데이터 전부를 과금하는 과금 알고리즘, 수신된 패킷 데이터 전부를 과금하지 않는 과금 알고리즘, 수신된 패킷 데이터 중 일부를 샘플링하여 과금하는 과금 알고리즘, 수신된 패킷 데이터 간 지연에 기초한 과금 알고리즘, 서비스 플로우 또는 세션의 지속기간(Duration)에 기초한 과금 알고리즘, 및 패킷 데이터의 특정 필드 개수에 기초한 과금 알고리즘을 포함하는 과금 처리 장치의 제어방법.
  10. 삭제
  11. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    제6 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는
    기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  12. 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    제6 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는
    컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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