KR102510602B1 - 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법 및 시스템 - Google Patents

단말로 제공되는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 5G SA 단말이 SA모드에서는 네트워크 슬라이싱, uRLLC서비스, 단말 배터리 소모 개선 등의 5G SA장점을 이용하고, 빠른 데이터 속도가 필요한 서비스와 같이 NSA 모드에서 유리한 서비스는 해당 모드에서 동작하도록 기지국에서 서비스 특성에 따라 적합한 모드로 핸드오버 시켜줄 수 있다.

Description

단말로 제공되는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법 및 시스템{MOBILE OPERATING MODE SWITCHING METHOD AND SYSTEM THEREOF BASED MOBILE SERVICE CHARACTERISTIC}
본 발명은 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선네트워크에서 5G망 구성은 크게 LTE망과 연동하여 통신하는 Non-Standalone 모드(이하 NSA)와 5G망 단독으로 통신이 가능한 Standalone 모드(이하 SA)가 있다.
초기 5G NSA 표준(3GPP Rel 15)은 LTE 인프라에 5G 기지국만을 도입하는 것으로, 상용 초기 5G 커버리지 제한을 극복하기 위해 전국망 커버리지를 갖는 LTE에 의존하는 방식이다. 해당 방식은 LTE와 5G망을 모두 이용하기 때문에 5G 망 단독으로 사용하는 SA보다 높은 속도 제공이 가능하나, LTE 코어망(이하 EPC)를 이용하기 때문에 5G의 특화된 성능을 낼 수 없다.
SA는 5G 기지국을 통해 5G 코어망(이하 5GC)으로 통신하는 방식이기 때문에 이전 세대와 구분되는 5G의 대표 고유 기능인 uRLLC, NW슬라이싱 등의 서비스를 구현할 수 있으나, 5G망으로만 통신하여 NSA 대비 속도가 낮은 단점이 있다.
상기와 같은 사유로 LTE 전국망을 구축한 국내 이동통신사는 초기 5G망을 NSA로 구축하였으며, 5G 구축과 표준화 진행이 어느 정도 성숙됨에 따라 5G 고유 기능(e.g. NW슬라이싱, 배터리 절감 기술 등) 활성화에 따른 SA로의 전환이 요구되고 있다.
하지만 SA로 전환 시 NSA 대비 속도가 줄어들기 때문에 SA 도입은 지연되고 있으며, 국내외 일부 사업자는 속도 보전을 위해 5G 인프라에 4G 기지국은 연동하는 SA 옵션4 도입을 검토 중이다.
SA 옵션4는 3GPP에서 표준화가 완료되었음에도 전세계적으로 수요가 적어 개발 계획을 가지고 있는 제조사가 거의 없으며 이에 생태계 조성이 더뎌 현재로서는 개발 가능성이 매우 낮은 상황이다.
때문에 기존 표준 규격 내에서 SA 단말에 추가 기능 개발 없이 NSA에서와 동일한 속도를 구현하기 위한 방안이 필요하다.
본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에서는 5G SA 단말이 SA모드에서는 네트워크 슬라이싱, uRLLC서비스, 단말 배터리 소모 개선 등의 5G SA장점을 이용하고, 빠른 데이터 속도가 필요한 서비스와 같이 NSA 모드에서 유리한 서비스는 해당 모드에서 동작하도록 기지국에서 서비스 특성에 따라 적합한 모드로 핸드오버 시켜줄 수 있도록 한 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법 및 시스템을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에서는 3GPP에서 정의한 서비스 속성별 QCI, 5QI에 4가지 서비스 그룹("SA-Only", "SA-Prefer", "Both_Available", "NSA-Prefer")를 신규로 정의하고, 사업자 정의에 따라 각각의 QCI, 5QI 관계 지정 및 서비스 그룹 지정하여 단일 단말에서 여러 서비스를 사용하여 2개 이상의 서비스 상충될 경우의 동작 규칙을 제시하고, 서비스별 동작모드에 따른 동작모드와 실제 단말의 신호기반 모드가 상충될 경우 신호기반에 따라 동작할 수 있도록 한 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법 및 시스템을 제공함을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법의 일측면에 따르면, 5G 코어망에서 단말로 제공되는 서비스별 특성을 구분하기 위한 서비스 그룹을 정의하는 단계; 상기 5G 코어망에서 상기 서비스 그룹을 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑(mapping)하는 단계; 5G 기지국이 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 상기 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하는 단계; 및 상기 5G 기지국이 상기 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 결정된 단말 동작 모드가 현재 단말 동작 모드와 다른 경우 현재 단말 동작 모드를 새롭게 결정된 단말 동작 모드로 전환하는 핸드오버를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 5G 코어망에서 단말로 제공되는 서비스별 특성을 구분하기 위한 서비스 그룹을 정의하는 단계에서, 상기 서비스 그룹은 SA(Standalone) 모드에서만 지원되는 SA-Only 서비스 그룹과, SA(Standalone) 모드 및 NSA(Non-Standalone) 모드에서 모두 지원하고 SA 모드에서 더 우수한 품질이 보장되는 SA-Prefer 서비스 그룹과, SA 모드 및 NSA 모드 모두를 지원하는 Both Available 서비스 그룹 및 SA 모드 및 NSA 모드에서 모두 지원하고 NSA 모드에서 더 우수한 품질이 보장되는 NSA-Prefer 서비스 그룹으로 정의될 수 있다.
상기 5G 코어망에서 상기 서비스 그룹을 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑(mapping)하는 단계에서, 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)의 속성, 우선순위, 패킷 지연, 에러율 및 서비스 별로 상기 SA-Only 서비스 그룹, SA-Prefer 서비스 그룹, Both Available 서비스 그룹 및 NSA-Prefer 서비스 그룹 중 어느 하나의 그룹이 매핑될 수 있다.
상기 서비스는 일반 음성 서비스, MC-PTT 음성 서비스, V2X 메시지 서비스, IMS 시그널링 서비스, TCP 기반 서비스, MC-PTT 시그널링 서비스 및 원격제어 서비스 중 적어도 어느 하나의 서비스를 포함할 수 있다.
상기 5G 기지국이 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하는 단계에서, 상기 단말 동작 모드는 SA_Only 상태와 SA_Prefer 상태 및 SA_Both_Available 상태를 포함하는 SA 모드와 NSA_Prefer 상태 및 NSA_Both_Available 상태를 포함하는 NSA 모드 중 어느 하나의 상태에 해당하는 모드로 결정될 수 있다.
상기 5G 기지국이 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하는 단계에서, 상기 단말이 상기 SA_Both_Available 상태 또는 상기 NSA_Both_Available 상태에 있을 때 서비스가 추가될 경우 해당 서비스가 상기 SA-Only 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Only 상태의 모드로 결정하고, 해당 서비스가 상기 SA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Prefer 상태의 모드로 결정하며, 해당 서비스가 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 현재 상태 모드로 유지하고, 해당 서비스가 상기 NSA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Prefer 상태의 모드로 결정할 수 있다.
상기 5G 기지국이 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하는 단계에서, 상기 단말이 상기 SA_Both_Available 상태에 있을 때 추가된 서비스가 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면서 속도 보장이 필요한 서비스이면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정할 수 있다.
상기 5G 기지국이 상기 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 결정된 단말 동작 모드가 현재 단말 동작 모드와 다른 경우 현재 단말 동작 모드를 새롭게 결정된 단말 동작 모드로 전환하는 핸드오버를 수행하는 단계에서, 상기 5G 기지국이 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정한 경우 상기 SA_Both_Available 상태의 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 전환하여 핸드오버할 수 있다.
상기 5G 기지국이 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정한 경우 상기 SA_Both_Available 상태의 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 전환하여 핸드오버하는 단계는, 상기 단말이 상기 5G 기지국과 무선 구간을 연결하는 단계; 상기 단말이 상기 5G 기지국과 상기 5G 코어망 사이에 트래픽 전송을 위한 기본 데이터 서비스 베어러(Default Data Service Bearer)를 설정하는 단계; 상기 기본 데이터 서비스 베어러를 통해 상기 단말과 상기 5G 코어망의 웹 서버 또는 FTP 서버 사이에 트래픽이 송수신되는 단계; 상기 5G 기지국은 기본 데이터 서비스 중 신규 서비스가 추가되거나 상기 기본 데이터 서비스 베어러의 데이터 량이 기설정된 기준치 이상으로 감지되면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정하는 단계; 및 상기 5G 기지국은 상기 SA_Both_Available 상태의 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 전환하여 핸드오버하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 5G 기지국이 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하는 단계에서, 상기 단말이 사용중인 서비스 종료 시 종료한 서비스 외 남아있는 서비스가 상기 SA-Only 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Only 상태의 모드로 결정하고, 남아있는 서비스가 상기 SA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Prefer 상태의 모드로 결정하며, 남아있는 서비스가 상기 NSA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Prefer 상태의 모드로 결정할 수 있다.
상기 5G 기지국이 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하는 단계에서, 상기 단말이 상기 NSA_Both_Available 상태에서 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면서 속도 보장이 필요한 서비스가 모두 종료되면 상기 단말 동작 모드를 SA_Both_Available 상태의 모드로 결정할 수 있다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 시스템의 일측면에 따르면, 단말; 상기 단말로 제공되는 서비스별 특성을 구분하기 위한 서비스 그룹을 정의하고, 상기 서비스 그룹을 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑(mapping)하는 5G 코어망; 및 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 상기 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하고, 상기 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 결정된 단말 동작 모드가 현재 단말 동작 모드와 다른 경우 현재 단말 동작 모드를 새롭게 결정된 단말 동작 모드로 전환하는 핸드오버를 수행하는 5G 기지국을 포함할 수 있다.
상기 서비스 그룹은 SA(Standalone) 모드에서만 지원되는 SA-Only 서비스 그룹과, SA(Standalone) 모드 및 NSA(Non-Standalone) 모드에서 모두 지원하고 SA 모드에서 더 우수한 품질이 보장되는 SA-Prefer 서비스 그룹과, SA 모드 및 NSA 모드 모두를 지원하는 Both Available 서비스 그룹 및 SA 모드 및 NSA 모드에서 모두 지원하고 NSA 모드에서 더 우수한 품질이 보장되는 NSA-Prefer 서비스 그룹으로 정의될 수 있다.
상기 5G 코어망은 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)의 속성, 우선순위, 패킷 지연, 에러율 및 서비스 별로 상기 SA-Only 서비스 그룹, SA-Prefer 서비스 그룹, Both Available 서비스 그룹 및 NSA-Prefer 서비스 그룹 중 어느 하나의 그룹에 매핑할 수 있다.
상기 서비스는 일반 음성 서비스, MC-PTT 음성 서비스, V2X 메시지 서비스, IMS 시그널링 서비스, TCP 기반 서비스, MC-PTT 시그널링 서비스 및 원격제어 서비스 중 적어도 어느 하나의 서비스를 포함할 수 있다.
상기 5G 기지국은 상기 단말 동작 모드를 SA_Only 상태와 SA_Prefer 상태 및 SA_Both_Available 상태를 포함하는 SA 모드와 NSA_Prefer 상태 및 NSA_Both_Available 상태를 포함하는 NSA 모드 중 어느 하나의 상태에 해당하는 모드로 결정할 수 있다.
상기 5G 기지국은 상기 단말이 상기 SA _Both_Available 상태 또는 상기 NSA_Both_Available 상태에 있을 때 서비스가 추가될 경우 해당 서비스가 상기 SA-Only 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Only 상태의 모드로 결정하고, 해당 서비스가 상기 SA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Prefer 상태의 모드로 결정하며, 해당 서비스가 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 현재 상태 모드로 유지하고, 해당 서비스가 상기 NSA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Prefer 상태의 모드로 결정할 수 있다.
상기 5G 기지국은 상기 단말이 상기 SA_Both_Available 상태에 있을 때 추가된 서비스가 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면서 속도 보장이 필요한 서비스이면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정할 수 있다.
상기 5G 기지국은 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정한 경우 상기 SA_Both_Available 상태의 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 전환하여 핸드오버할 수 있다.
상기 5G 기지국은 상기 단말이 사용중인 서비스 종료 시 종료한 서비스 외 남아있는 서비스가 상기 SA-Only 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Only 상태의 모드로 결정하고, 남아있는 서비스가 상기 SA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Prefer 상태의 모드로 결정하며, 남아있는 서비스가 상기 NSA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Prefer 상태의 모드로 결정할 수 있다.
상기 5G 기지국은 상기 단말이 상기 NSA_Both_Available 상태에서 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면서 속도 보장이 필요한 서비스가 모두 종료되면 상기 단말 동작 모드를 SA_Both_Available 상태의 모드로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의하면, 5G SA 단말이 SA모드에서는 네트워크 슬라이싱, uRLLC서비스, 단말 배터리 소모 개선 등의 5G SA장점을 이용하고, 빠른 데이터 속도가 필요한 서비스와 같이 NSA 모드에서 유리한 서비스는 해당 모드에서 동작하도록 기지국에서 서비스 특성에 따라 적합한 모드로 핸드오버 시켜줄 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 NSA 및 SA 네트워크 구조의 일예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단말로 제공되는 서비스 추가시 동작 규칙의 일예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단말로 제공되는 서비스 종료시 동작 규칙의 일예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 5G 기지국이 단말 동작모드를 NSA 모드로 결정하고 SA 모드에서 NSA 모드로 전환하여 핸드오버하는 과정의 일예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 NSA/SA 네트워크 구조의 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, NSA(Not Stand Alone) 구조에서 LTE 기지국은 LTE 코어 네트워크(EPC)와 NSA 단말로 NSA 시그널링을 수행할 수 있으며, NSA 데이터는 5G 기지국(gNB)을 통해서 NSA 단말로 전송될 수 있다. 한편, SA(Stand Alone) 구조에서 5G 기지국(gNB)은 5G 코어 네트워크(5GC)와 SA 단말로 SA 시그널링을 수행할 수 있으며, SA 데이터는 5G 기지국(gNB)을 통해서 SA 단말로 전송될 수 있다. 하기의 표 2는 NSA/SA 비교를 나타낸다.
[표 2]
Figure 112021089138916-pat00001
(* NW 슬라이싱, 단말 소모전력 개선, 핸드오버시 데이터 무중단, NW 기반 측위 고도화 등)
본 발명에서는 단말이 제공받는 서비스 특성에 따라 SA 또는 NSA 모드로 전환하는 방안에 대해서 3단계로 구분하여 제시한다. 본 발명의 대상은 SA 단말로 네트워크의 제어로 NSA 동작까지 가능한 단말로 한정할 수 있다.
1단계 : SA-NSA 서비스 그룹 정의 및 5QI?CI와 관계 지정(mapping)
본 발명에서는 서비스별 특성을 구분하기 위하여 다음과 같은 4개의 "SA-NSA 서비스 그룹"을 정의할 수 있다.
1. SA-Only 그룹 : SA 모드에서만 지원되는 서비스
2. SA-Prefer 그룹 : SA 및 NSA 모드에서 모두 지원하지만 SA 모드에서 더 우수한 품질이 보장되는 서비스
3. Both Available 그룹 : NSA 및 SA 모드 모두를 지원하는 서비스
4. NSA-Prefer 그룹 : SA 및 NSA 모드에서 모두 지원하지만 NSA 모드에서 더 우수한 품질이 보장되는 서비스
상기와 같이 정의한 "SA-NSA 서비스 그룹" 정보를 3GPP국제 표준에 맞는 장비에서 사용하기 위해서는 3GPP 서비스 속성 구분자인 5QI·CI에 관계를 지정할 수 있다.
SA-NSA 서비스 그룹과 5QI·CI의 관계지정은 네트워크 운영자에 의해 지정될 수 있으며 하기의 표 1은 그 예시를 나타낸 것이다.
[표 1]
Figure 112021089138916-pat00002
표 1에 예시된 바와 같이, 5G 코어망에서 서비스 그룹을 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑(mapping)함에 있어, 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)의 속성, 우선순위, 패킷 지연, 에러율 및 서비스 별로 SA-Only 서비스 그룹, SA-Prefer 서비스 그룹, Both Available 서비스 그룹 및 NSA-Prefer 서비스 그룹 중 어느 하나의 그룹을 매핑할 수 있다. 여기서, 상기 서비스는 일반 음성 서비스, MC-PTT 음성 서비스, V2X 메시지 서비스, IMS 시그널링 서비스, TCP 기반 서비스, MC-PTT 시그널링 서비스 및 원격제어 서비스 중 적어도 어느 하나의 서비스를 포함할 수 있다.
2단계 : SA-NSA 서비스 그룹 기반 단말 동작 모드 결정
하나의 단말은 특정 시점에 SA 모드 또는 NSA 모드 중 1개의 모드로 동작하여야 한다. 따라서 다수의 SA-NSA 서비스 그룹의 서비스를 동시에 제공받는 경우에도 단말은 SA 또는 NSA 모드 중 하나의 모드를 선택해야 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단말로 제공되는 서비스 추가시 동작 규칙의 일예를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단말로 제공되는 서비스 종료시 동작 규칙의 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 각 단말의 동작모드는 다음과 같은 규칙에 따라 결정될 수 있다.(각각의 서비스 그룹은 SA-Only 그룹(①), SA Prefer 그룹(②), Both Available 그룹(③), NSA Prefer 그룹(④), 이하 ①~④로 표기)
SA 모드는 SA_Only, SA_Prefer, SA_Both_Available 등 3가지 상태(state)가 있으며, NSA 모드는 NSA_Prefer, NSA_Both_Available 등 2가지 상태가 존재하고, 단말은 각 상태 에 해당하는 모드로 동작할 수 있다.
서비스 추가 및 종료에 따른 동작은 다음과 같은 규칙을 따를 수 있다.
도 2에서와 같이, 초기 단말은 디폴트(default)로 ③서비스를 제공받으며 SA 모드 내 SA_Both_Available state에 위치할 수 있다.
1. 단말이 SA 또는 NSA_Both_Available 상태에 있을 때 서비스가 추가될 경우 해당 서비스가 속하는 그룹에 따라 해당하는 상태로 동작할 수 있다.
(①→SA_Only/SA모드, ②→SA_Prefer/SA모드, ③→현재모드 유지, ④→NSA_Prefer/NSA모드) 단, SA_Both_Available 상태에서 ③서비스이면서 속도 보장이 필요한 서비스는 NSA_Both_Available 상태로 동작할 수 있으며, 속도 보장 기준은 사업자가 선택할 수 있다.
2. 단말이 SA 또는 NSA Prefer 상태에 있을 때, ①서비스를 추가할 경우 SA_Only 상태로 동작할 수 있으며, 그 외에는 상태를 유지할 수 있다.
3. 단말이 SA_Only 상태에 있다면, ①서비스가 종료되지 않는 한 해당 상태를 유지할 수 있다.
도 3에서와 같이, 1. 단말이 사용중인 서비스 종료 시 종료한 서비스 외 남아있는 서비스 중 하나라도 상태 유지에 필요한 서비스 그룹이 있다면 유지하며, 이외에는 이전 상태로 동작할 수 있다.(유지 조건: SA_Only state : ①, SA_Prefer state : ②, NSA_Prefer state : ④) 단, NSA_Both_Available 상태에서 ③이면서 속도 보장이 필요한 서비스가 모두 종료되면 SA_Both_Available로 동작할 수 있으며, 그 속도 기준은 사업자가 선택할 수 있다.
3단계 : 서비스 기반 NSA↔SA전환
2단계에서 다수의 서비스 특성을 반영하여 결정한 단말 동작 모드가 현재와 다른 경우 SA↔NSA 핸드오버 또는 NSA↔SA 핸드오버 절차를 수행할 수 있다.
도 4는 최초 단말이 SA 모드에서 Web/FTP서비스 도중 신규 서비스가 추가되거나 트래픽 양이 일정 수준 이상이 되어 5G 기지국이 단말 동작모드를 NSA 모드로 결정하고 SA↔NSA 핸드오버를 수행하는 절차를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 최초 단말(UE)은 대기(Idle) 상태에서 SA 모드로 동작할 수 있으며, 5G 서비스가 필요한 경우 우선 단말(UE) ~ 5G 기지국(gNB)간 무선 구간(RRC Connection)을 연결할 수 있다.
이어서, 무선 구간 연결이 완료되면 단말(UE) ~ 5G 기지국(gNB) ~ 코어 네트워크(5GC) 사이에 트래픽 전송을 위한 기본 데이터 서비스 베어러(Default Data Service Bearer)를 셋업할 수 있다. 이때, 기본 데이터 서비스 베어러(Bearer)의 5QI는 9, SA-NSA 서비스 그룹은 Both Available 으로 설정할 수 있다.
이어서, 기본 데이터 서비스 베어러를 통해 단말(UE) ~ Web 서버 또는 FTP 서버 사이에 트래픽이 전달될 수 있다.
이어서, 5G 기지국(gNB)은 기본 데이터 서비스 중 신규 서비스가 추가되거나 기본 데이터 서비스 베어러의 데이터 량이 일정 수준 이상을 감지하게 되면, 5G기지국(gNB)은 2단계에서 설명한 규칙에 의거하여 단말 동작 모드를 결정할 수 있다. 본 예시에는 NSA 모드로 결정된 것으로 가정하기로 한다.
이어서, SA에서 NSA 모드로 전환하기 위해서 기준셀(Anchor Cell)을 5G에서 LTE로 전환하는 SA→LTE 핸드오버를 수행하고 트래픽 전송을 위한 베어러(Bearer)를 설정할 수 있다.
이어서, 단말(UE)이 기준셀이 LTE로 전환된 후 5G셀을 추가하는 EN-DC(E-UTRA NR Dual Connectivity)를 수행하여 NSA 모드로 동작할 수 있다. 5G 품질 향상을 위해 5G와 LTE를 결합하는 EN-DC(E-UTRA NR Dual Connectivity)를 적용하게 되면 5G와 LTE 두 개의 망을 동시에 사용하여 5G 이용 속도에 LTE 속도가 더해지는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 기존에는 국제 표준인 3GPP에서는 대용량 데이터 다운로드와 같은 서비스(eMBB)와 실시간 제어 등 고신뢰 저지연 서비스(URLLC), 음성서비스(VoNR) 등을 서비스별 품질 차별화를 SA 모드에서 제어하는 방안은 제시하고 있으나, 서비스 특성에 따라 SA, NSA 중 최적의 모드를 선택하여 동작하는 방안에 대해서는 제시하고 있지 않다. 따라서 본 발명에서는 단말이 제공받는 서비스 특성에 따라 NSA, SA모드를 선택하고 해당 모드로 동작할 수 있다.
즉, 전술한 바와 같이 본 발명에서는 5G 서비스를 4개의 SA-NSA 서비스 그룹(SA-Only, SA-Prefer, Both Available, NSA-Prefer)으로 구분하고, 하나의 단말에서 여러 서비스를 동시에 제공받을 때 SA, NSA 모드를 선택하는 알고리즘을 제공할 수 있다. 특히 FTP 등 높은 데이터 속도가 필요한 서비스는 전송할 데이터 량이 일정 수준 이상인 경우 SA에서 NSA로 전환할 수 있다. 또한, 국제 표준에 정의한 NSA 및 SA로 동작하는 단말은 추가 개발이나 변경없이 네트워크 장비의 소프트웨어 변경만으로 적용 가능하다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100 : 단말
200 : 5G 기지국
300 : 5G 코어망
400 : LTE 코어망
500 : LTE 기지국

Claims (21)

  1. 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법으로서,
    5G 코어망에서 단말로 제공되는 서비스별 특성을 구분하기 위한 서비스 그룹을 정의하는 단계;
    상기 5G 코어망에서 상기 서비스 그룹을 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑(mapping)하는 단계;
    5G 기지국이 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 상기 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하는 단계; 및
    상기 5G 기지국이 상기 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 결정된 단말 동작 모드가 현재 단말 동작 모드와 다른 경우 현재 단말 동작 모드를 새롭게 결정된 단말 동작 모드로 전환하는 핸드오버를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 5G 코어망에서 단말로 제공되는 서비스별 특성을 구분하기 위한 서비스 그룹을 정의하는 단계에서,
    상기 서비스 그룹은 SA(Standalone) 모드에서만 지원되는 SA-Only 서비스 그룹과, SA(Standalone) 모드 및 NSA(Non-Standalone) 모드에서 모두 지원하고 SA 모드에서 더 우수한 품질이 보장되는 SA-Prefer 서비스 그룹과, SA 모드 및 NSA 모드 모두를 지원하는 Both Available 서비스 그룹 및 SA 모드 및 NSA 모드에서 모두 지원하고 NSA 모드에서 더 우수한 품질이 보장되는 NSA-Prefer 서비스 그룹으로 정의되며,
    상기 5G 기지국이 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하는 단계에서,
    상기 단말 동작 모드는 SA_Only 상태와 SA_Prefer 상태 및 SA_Both_Available 상태를 포함하는 SA 모드와 NSA_Prefer 상태 및 NSA_Both_Available 상태를 포함하는 NSA 모드 중 어느 하나의 상태에 해당하는 모드로 결정되고,
    상기 단말이 상기 SA_Both_Available 상태에 있을 때 추가된 서비스가 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면서 속도 보장이 필요한 서비스이면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 5G 코어망에서 상기 서비스 그룹을 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑(mapping)하는 단계에서,
    상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)의 속성, 우선순위, 패킷 지연, 에러율 및 서비스 별로 상기 SA-Only 서비스 그룹, SA-Prefer 서비스 그룹, Both Available 서비스 그룹 및 NSA-Prefer 서비스 그룹 중 어느 하나의 그룹이 매핑되는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 서비스는 일반 음성 서비스, MC-PTT 음성 서비스, V2X 메시지 서비스, IMS 시그널링 서비스, TCP 기반 서비스, MC-PTT 시그널링 서비스 및 원격제어 서비스 중 적어도 어느 하나의 서비스를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 5G 기지국이 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하는 단계에서,
    상기 단말이 상기 SA _Both_Available 상태 또는 상기 NSA_Both_Available 상태에 있을 때 서비스가 추가될 경우 해당 서비스가 상기 SA-Only 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Only 상태의 모드로 결정하고, 해당 서비스가 상기 SA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Prefer 상태의 모드로 결정하며, 해당 서비스가 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 현재 상태 모드로 유지하고, 해당 서비스가 상기 NSA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Prefer 상태의 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 5G 기지국이 상기 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 결정된 단말 동작 모드가 현재 단말 동작 모드와 다른 경우 현재 단말 동작 모드를 새롭게 결정된 단말 동작 모드로 전환하는 핸드오버를 수행하는 단계에서,
    상기 5G 기지국이 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정한 경우 상기 SA_Both_Available 상태의 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 전환하여 핸드오버하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 5G 기지국이 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정한 경우 상기 SA_Both_Available 상태의 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 전환하여 핸드오버하는 단계는,
    상기 단말이 상기 5G 기지국과 무선 구간을 연결하는 단계;
    상기 단말이 상기 5G 기지국과 상기 5G 코어망 사이에 트래픽 전송을 위한 기본 데이터 서비스 베어러(Default Data Service Bearer)를 설정하는 단계;
    상기 기본 데이터 서비스 베어러를 통해 상기 단말과 상기 5G 코어망의 웹 서버 또는 FTP 서버 사이에 트래픽이 송수신되는 단계;
    상기 5G 기지국은 기본 데이터 서비스 중 신규 서비스가 추가되거나 상기 기본 데이터 서비스 베어러의 데이터 량이 기설정된 기준치 이상으로 감지되면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정하는 단계; 및
    상기 5G 기지국은 상기 SA_Both_Available 상태의 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 전환하여 핸드오버하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 5G 기지국이 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하는 단계에서,
    상기 단말이 사용중인 서비스 종료 시 종료한 서비스 외 남아있는 서비스가 상기 SA-Only 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Only 상태의 모드로 결정하고, 남아있는 서비스가 상기 SA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Prefer 상태의 모드로 결정하며, 남아있는 서비스가 상기 NSA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Prefer 상태의 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 5G 기지국이 상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하는 단계에서,
    상기 단말이 상기 NSA_Both_Available 상태에서 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면서 속도 보장이 필요한 서비스가 모두 종료되면 상기 단말 동작 모드를 SA_Both_Available 상태의 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 방법.
  12. 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 시스템으로서,
    단말;
    상기 단말로 제공되는 서비스별 특성을 구분하기 위한 서비스 그룹을 정의하고, 상기 서비스 그룹을 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑(mapping)하는 5G 코어망; 및
    상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)에 매핑된 서비스 그룹에 기초하여 상기 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 단말 동작 모드를 결정하고, 상기 단말로 제공되는 서비스별 특성에 따라 결정된 단말 동작 모드가 현재 단말 동작 모드와 다른 경우 현재 단말 동작 모드를 새롭게 결정된 단말 동작 모드로 전환하는 핸드오버를 수행하는 5G 기지국을 포함하고,
    상기 서비스 그룹은 SA(Standalone) 모드에서만 지원되는 SA-Only 서비스 그룹과, SA(Standalone) 모드 및 NSA(Non-Standalone) 모드에서 모두 지원하고 SA 모드에서 더 우수한 품질이 보장되는 SA-Prefer 서비스 그룹과, SA 모드 및 NSA 모드 모두를 지원하는 Both Available 서비스 그룹 및 SA 모드 및 NSA 모드에서 모두 지원하고 NSA 모드에서 더 우수한 품질이 보장되는 NSA-Prefer 서비스 그룹으로 정의되며,
    상기 5G 기지국은,
    상기 단말 동작 모드를 SA_Only 상태와 SA_Prefer 상태 및 SA_Both_Available 상태를 포함하는 SA 모드와 NSA_Prefer 상태 및 NSA_Both_Available 상태를 포함하는 NSA 모드 중 어느 하나의 상태에 해당하는 모드로 결정하고,
    상기 단말이 상기 SA_Both_Available 상태에 있을 때 추가된 서비스가 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면서 속도 보장이 필요한 서비스이면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 시스템.
  13. 삭제
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 5G 코어망은,
    상기 3GPP 서비스 속성 구분자(5QI, QCI)의 속성, 우선순위, 패킷 지연, 에러율 및 서비스 별로 상기 SA-Only 서비스 그룹, SA-Prefer 서비스 그룹, Both Available 서비스 그룹 및 NSA-Prefer 서비스 그룹 중 어느 하나의 그룹에 매핑하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 서비스는 일반 음성 서비스, MC-PTT 음성 서비스, V2X 메시지 서비스, IMS 시그널링 서비스, TCP 기반 서비스, MC-PTT 시그널링 서비스 및 원격제어 서비스 중 적어도 어느 하나의 서비스를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 시스템.
  16. 삭제
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 5G 기지국은,
    상기 단말이 상기 SA _Both_Available 상태 또는 상기 NSA_Both_Available 상태에 있을 때 서비스가 추가될 경우 해당 서비스가 상기 SA-Only 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Only 상태의 모드로 결정하고, 해당 서비스가 상기 SA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Prefer 상태의 모드로 결정하며, 해당 서비스가 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 현재 상태 모드로 유지하고, 해당 서비스가 상기 NSA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Prefer 상태의 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 시스템.
  18. 삭제
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 5G 기지국은,
    상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 결정한 경우 상기 SA_Both_Available 상태의 단말 동작 모드를 상기 NSA_Both_Available 상태의 모드로 전환하여 핸드오버하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 시스템.
  20. 청구항 12에 있어서,
    상기 5G 기지국은,
    상기 단말이 사용중인 서비스 종료 시 종료한 서비스 외 남아있는 서비스가 상기 SA-Only 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Only 상태의 모드로 결정하고, 남아있는 서비스가 상기 SA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 SA_Prefer 상태의 모드로 결정하며, 남아있는 서비스가 상기 NSA-Prefer 서비스 그룹에 속하면 상기 단말 동작 모드를 상기 NSA_Prefer 상태의 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 시스템.
  21. 청구항 12에 있어서,
    상기 5G 기지국은,
    상기 단말이 상기 NSA_Both_Available 상태에서 상기 Both Available 서비스 그룹에 속하면서 속도 보장이 필요한 서비스가 모두 종료되면 상기 단말 동작 모드를 SA_Both_Available 상태의 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 서비스별 특성에 따른 단말 동작 모드 전환 시스템.
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3GPP TS23.501 (2021.04.23.)*

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