KR20180106836A - 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치의 재배치에 기초한 세션 관리 방법 및 상기 방법을 수행하는 장치 - Google Patents

프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치의 재배치에 기초한 세션 관리 방법 및 상기 방법을 수행하는 장치 Download PDF

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Abstract

프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치의 재배치에 기초한 세션 관리 방법 및 상기 방법을 수행하는 장치가 개시된다. 본 발명의 방법은 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(Protocol Session Anchor: PSA)의 재배치를 수행하는 것을 결정하는 단계; 상기 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치를 통해 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션(Protocol Data Unit: PDU) 앵커 장치를 수립(establish)하는 단계; 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치를 릴리즈하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치를 통해 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치로의 트래픽이 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션(Protocol Data Unit: PDU) 앵커 장치로 이동한다.

Description

프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치의 재배치에 기초한 세션 관리 방법 및 상기 방법을 수행하는 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANAGEMENT SESSION BASED ON REALLOCATION OF PDU SESSION ANCHOR APPARATUS}
본 발명은 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치의 재배치에 기초한 세션 관리 방법 및 상기 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.
사용자 장치(UE: User Equipment)에 저지연 데이터 서비스를 제공하기 위해 MEC (mobile edge computing) 기술이 제안되었다. MEC 기술은 사용자 장치와 사용자 장치가 요청하는 서비스를 제공하는 서버 간의 RTT (round trip time)를 최소화하기 위해 사용된다. MEC 기술은 사용자 장치와 서버 간의 라우팅 홉(routing hop)의 개수를 줄이는 것뿐만 아니라, 서버의 지정학적 위치를 사용자 장치에 가까이 위치시키는 것에 관한 것이다.
5G 이동통신 네트워크는 다양한 서비스가 5G 네트워크 기술을 통해 사용자 장치에 제공되는 것을 요구한다. 그래서, 5G 이동통신 네트워크는 기존의 네트워크 방식보다 향상된 서비스의 품질을 제공하기 위해, 엣지 컴퓨팅(edge computing) 기술도 지원한다.
본 발명은 5G 코어 네트워크 시스템에서 복수의 엣지 클라우드(edge cloud)가 존재할 때 엣지 클라우드를 변경하거나, 가상화된 5G 로컬 게이트웨이의 라이프사이클을 지원하기 위한 5G 로컬 게이트웨이를 재설정함으로써 엣지 클라우드 간의 부하 균형을 제공하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 5G 코어 네트워크 시스템에서 기존의 사용자 장치 이외에 새로운 사용자 장치가 연결되더라도 5G 로컬 게이트웨이를 재설정함으로써 부하에 유연하고 사용자 장치의 이동성에 대해 연속적인 서비스를 제공하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 네트워크에서 세션 관리 기능(SMF) 장치가 수행하는 방법은 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit: PDU)의 세션에 대해 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PDU Session Anchor: PSA)의 재배치를 수행하는 것을 결정하는 단계; 상기 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치를 통해 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션(Protocol Data Unit: PDU) 앵커 장치를 수립(establish)하는 단계; 및 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치를 릴리즈하는 단계를 포함하고, 상기 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치를 통해 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치로의 트래픽이 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션(Protocol Data Unit: PDU) 앵커 장치로 이동할 수 있다.
상기 세션 관리 기능 장치는, IPv6 멀티 홈(IPv6 Multi-Homing) 또는 업링크 구분자(Uplink Classifier)에 대해 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PSA)의 재배치를 수행할 수 있다.
상기 세션 관리 기능 장치는, IPv6 멀티 홈 또는 업링크 구분자를 위한 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치로부터 이득이 있는 이벤트 또는 어플리케이션 기능으로부터 요청이 있는 경우 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PSA)의 재배치를 수행할 수 있다.
상기 세션 관리 기능 장치는, 상기 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 세션 수립 요청을 전송하고, 상기 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 설치될 브랜칭 포인트의 터널 ID, 업링크 구분자, 패킷 탐지, 시행 및 리포팅 규칙을 제공할 수 있다.
상기 세션 관리 기능 장치는, 업링크 트래픽 필터를 업데이트하기 위해, 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 할당된 신규 IPv6 프리픽스에 따라 세션 수정 요청을 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능(User Plane Functionality: UPF) 장치에 전송할 수 있다.
상기 세션 수정 요청은, 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치할 필요가 있는 트래픽 필터의 식별자, 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치의 터널 ID를 포함할 수 있다.
상기 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능 장치는, 상기 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능 장치가 상기 세션 관리 기능 장치가 수정 요청한 모든 트래픽 필터를 성공적으로 업데이트한 경우, 세션 수정 응답을 알릴 수 있다(acknowledge).
상기 세션 관리 기능 장치는, 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 세션 ID를 가지는 세션 릴리즈 요청을 전송하고, 상기 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치는, 세션과 연관된 터널 리스소들과 컨텍스트들을 릴리즈할 수 있다.
상기 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치는, 상기 세션과 연관된 터널 리소스들과 컨텍스트를 성공적으로 릴리즈하면, 상기 세션 ID를 가지는 세션 릴리즈 응답을 세션 관리 기능 장치에 전송할 수 있다.
상기 네트워크는, 상기 프로토콜 데이터 유닛 세션과 연관된 세션 및 서비스 연속성(SSC: Session & service continuity) 모드를 지원하고, 상기 세션 및 서비스 연속성 모드는, 상기 프로토콜 데이터 유닛 세션의 라이프타임 동안 변경되지 않을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 네트워크에서 세션 관리 기능(SMF) 장치는, 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit:PDU)의 세션에 대해 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PDU Session Anchor: PSA)의 재배치를 수행하는 것을 결정하고, 상기 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치를 통해 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션(Protocol Data Unit: PDU) 앵커 장치를 수립(establish)하고, 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치를 릴리즈하며, 상기 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치를 통해 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치로의 트래픽이 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션(Protocol Data Unit: PDU) 앵커 장치로 이동할 수 있다.
상기 세션 관리 기능 장치는, IPv6 멀티 홈(IPv6 Multi-Homing) 또는 업링크 구분자(Uplink Classifier)에 대해 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PSA)의 재배치를 수행할 수 있다.
상기 세션 관리 기능 장치는, IPv6 멀티 홈 또는 업링크 구분자를 위한 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치로부터 이득이 있는 이벤트 또는 어플리케이션 기능으로부터 요청이 있는 경우 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PSA)의 재배치를 수행할 수 있다.
상기 세션 관리 기능 장치는, 상기 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 세션 수립 요청을 전송하고, 상기 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 설치될 브랜칭 포인트의 터널 ID, 업링크 구분자, 패킷 탐지, 시행 및 리포팅 규칙을 제공할 수 있다.
상기 세션 관리 기능 장치는, 업링크 트래픽 필터를 업데이트하기 위해, 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 할당된 신규 IPv6 프리픽스에 따라 세션 수정 요청을 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능(User Plane Functionality: UPF) 장치에 전송할 수 있다.
상기 세션 수정 요청은, 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치할 필요가 있는 트래픽 필터의 식별자, 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치의 터널 ID를 포함할 수 있다.
상기 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능 장치는, 상기 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능 장치가 상기 세션 관리 기능 장치가 수정 요청한 모든 트래픽 필터를 성공적으로 업데이트한 경우, 세션 수정 응답을 알릴 수 있다.
상기 세션 관리 기능 장치는, 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 세션 ID를 가지는 세션 릴리즈 요청을 전송하고, 상기 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치는, 세션과 연관된 터널 리스소들과 컨텍스트들을 릴리즈할 수 있다.
상기 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치는, 상기 세션과 연관된 터널 리소스들과 컨텍스트를 성공적으로 릴리즈하면, 상기 세션 ID를 가지는 세션 릴리즈 응답을 세션 관리 기능 장치에 전송할 수 있다.
상기 네트워크는, 상기 프로토콜 데이터 유닛 세션과 연관된 세션 및 서비스 연속성(SSC: Session & service continuity) 모드를 지원하고, 상기 세션 및 서비스 연속성 모드는, 상기 프로토콜 데이터 유닛 세션의 라이프타임 동안 변경되지 않는다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 5G 코어 네트워크 시스템에서 복수의 엣지 클라우드(edge cloud)가 존재할 때 엣지 클라우드를 변경하거나, 가상화된 5G 로컬 게이트웨이의 라이프사이클을 지원하기 위한 5G 로컬 게이트웨이를 재설정함으로써 엣지 클라우드 간의 부하 균형을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 5G 코어 네트워크 시스템에서 기존의 사용자 장치 이외에 새로운 사용자 장치가 연결되더라도 5G 로컬 게이트웨이를 재설정함으로써 부하에 유연하고 사용자 장치의 이동성에 대해 연속적인 서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 업링크 구분자에 대응하는 사용자 플레인 기능 장치가 포함된 코어 네트워크를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 서비스 연속성을 위해 브랜칭 포인트에 대응하는 사용자 플레인 기능 장치가 포함된 코어 네트워크를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 같은 데이터 네트워크로의 로컬 액세스를 위해 브랜칭 포인트에 대응하는 사용자 플레인 기능 장치가 포함된 코어 네트워크를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프로토콜 데이터 유닛 세션을 위한 프로토콜 스택을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실실시예에 따른 코어 네트워크의 기본 상황을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 부하 분산을 위한 시나리오 1을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 부하 분산을 위한 시나리오 2를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명에서 설명하는 용어들은 다음과 같다.
5G 액세스 네트워크(Access Network: AN): 5G 코어 네트워크와 연결되는 NG-RAN 또는 non-3GPP 액세스 네트워크를 포함한다.
5G 코어 네트워크(Core Network CN): 5G 액세스 네트워크와 연결된다.
프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit: PDU) 연결성 서비스: 사용자 장치(UE)와 데이터 네트워크(DN) 간에 프로토콜 데이터 유닛들의 교환을 제공하는 서비스를 의미한다.
프로토콜 데이터 유닛 세션 (PDU Session): PDU 연결성 서비스를 제공하기 위해 사용자 장치와 데이터 네트워크 간의 연관을 의미한다.
프로토콜 데이터 유닛 세션 타입 (PDU Session Type): PDU 세션 타입을 의미하며, IPv4, IPv6, 이더넷 등을 포함한다.
본 발명에서 설명하는 세션 관리 기능(SMF: Session Management Function), 액세스 및 이동성 관리 기능(AMF: Access and Mobility Management Function), 사용자 플레인 기능(UPF: User Plane Function)은 소프트웨어적인 기능이나, 하나의 하드웨어 또는 복수의 하드웨어 각각에 설치되거나 수행될 수 있다.
그리고, 도 1 내지 도 3에서 표시된 5G 시스템에서의 레퍼런스 포인트에 대한 정의는 다음과 같다.
N1: Reference point between the UE and the AMF.
N2: Reference point between the (R)AN and the AMF.
N3: Reference point between the (R)AN and the UPF.
N4: Reference point between the SMF and the UPF.
N6: Reference point between the UPF and a Data Network.
N6에서 트래픽은 업링크 구분자로 동작하는 UPF 장치와 로컬 데이터 네트워크 간에 포워딩된다.
N9: Reference point between two UPFs.
<세션 관리>
5G 코어 네트워크는 PDU 연결성 서비스를 지원한다. PDU 연결성 서비스는 사용자 장치와 데이터 네트워크 간의 PDU들의 교환을 제공한다. PDU 연결성 서비스는 사용자 장치로부터의 요청에 따라 수립되는 PDU 세션들을 통해 지원된다.
가입 정보는 복수의 데이터 네트워크 네임과 디폴트 데이터 네트워크 네임을 포함한다. 만약, 5G 코어 네트워크에 전송되는 PDU 세션 수립 요청에 유효한 데이터 네트워크 네임이 제공되지 않는 경우, 사용자 장치는 디폴트 데이터 네트워크 네임에 할당된다
각각의 PDU 세션은 하나의 PDU 세션 타입을 지원한다. PDU 세션은 PDU 세션의 수립에서 사용자 장치에 의해 요청된 PDU 세션의 단일 타입의 교환을 지원한다.
5G 코어 네트워크에서, PDU 세션은 사용자 장치의 요청에 따라 수립되고(estabilished), 사용자 장치 및 5G 코어네트워크의 요청에 따라 수정되고(modified), 사용자 장치와 5G 코어 네트워크의 요청에 따라 릴리즈(released)될 수 있다.
<사용자 플레인 관리>
사용자 플레인 관리는 PDU 세션들의 사용자 플레인 경로를 다룬다. PDU 세션은 주어진 PDU 세션을 위한 단일 UPF 장치 (single UPF) 또는 복수의 UPF 장치들로 배치된다. PDU 세션을 위한 UPF 장치들의 개수는 제한이 없다.
IPv4 또는 IPv6 타입의 PDU 세션을 위해, PDU 세션 앵커는 사용자 장치에 할당된 IP 어드레스/프리픽스의 IP 앵커 포인트이다. IPv4 타입의 PDU 세션 또는 IPv6 타입의 멀티 홈 방식에 대한 PDU 세션에 대해, 업링크 구분자가 사용됨으로써 복수의 PDU 세션 앵커들이 사용되는 경우, 하나의 PDU 세션 앵커가 PDU 세션을 위한 IP 앵커 포인트가 된다. IPv6 멀티 홈 방식의 PDU 세션에 대해서는, 복수의 IP 앵커 포인트가 존재할 수 있다.
<복수의 PDU 세션 앵커를 가지는 단일 PDU 세션>
선택적인 트래픽 라우팅을 데이터 네트워크(DN: Data Network)에 지원하거나 또는 SSC 모드 3을 지원하기 위해, 세션 관리 기능(SMF: Session Management Function) 장치는 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 복수의 N6 인터페이스들에 동시적으로 대응할 수 있도록 PDU 세션의 데이터 경로를 제어할 수 있다. 유저 플레인 기능(UPF: User Plane Function) 장치는 PDU 세션 앵커 기능을 지원하기 위해 복수의 N6 인터페이스들을 종단(terminate)할 수 있다. PDU 세션을 지원하는 각각의 PDU 세션 앵커는 같은 데이터 네트워크에 대해 다른 액세스를 제공한다. 각각의 PDU 세션 앵커는 UPF 장치에 대응한다. 그리고, PDU 세션을 수립하는데 할당된 PDU 세션 앵커는 PDU 세션의 SSC 모드와 연관된다. 그리고, 같은 PDU 세션에 할당된 추가적인 PDU 세션 앵커들은 데이터 네트워크로의 선택적인 트래픽 라우팅(traffic routing)을 위해 PDU 세션의 SSC 모드에 독립적이다.
데이터 네트워크로의 선택적인 트래픽 라우팅이 지원된다. 몇몇의 선택된 트래픽은 N6 인터페이스에서 사용자 장치에 제공되는 액세스 네트워크에 가까운 데이터 네트워크로 포워딩된다.
PDU 세션을 위한 처리 방식은 아래와 같이 2가지 처리 방식이 존재한다.
(1) 도 1: PDU 세션을 위한 업링크 구분자 기능 (UL Classifier functionality)에 따른 UL CL 모드
(2) 도 2 및 도 3: PDU 세션을 위한 IPv6 멀티 홈 (IPv6 multi-homing)에 따른 IPv6 multi-homing 모드
<PDU 세션을 위한 업링크 구분자의 처리 방식: UL CL 모드>
도 1과 같이, IPv4, IPv6 또는 이더넷(ethernet)의 PDU 세션에서, SMF 장치는 PDU 세션의 데이터 경로에 업링크 구분자(UL CL: Uplink Classifier)를 삽입할 수 있다. 여기서, 업링크 구분자를 삽입한다는 것은, 5G 코어 네트워크에서 사용자 장치에서 데이터 네트워크로의 데이터 경로에 업링크 구분자에 대응하는 UPF 장치를 삽입하는 것을 의미한다.
업링크 구분자는 UPF에 의해 지원되는 기능으로, SMF 장치에 의해 제공되는 트래픽 필터들에 매칭하는 몇몇의 트래픽을 지역적으로(locally) 전환(divert)하기 위해 사용된다. 업링크 구분자의 삽입과 제거는 일반적인 N4와 UPF 성능(capability)들을 이용하여 SMF 장치에 의해 결정되거나 또는 제어된다. SMF 장치는 PDU 세션의 데이터 경로에서 업링크 구분자 기능을 지원하는 하나 이상의 UPF 장치를 포함한다.
사용자 장치는 업링크 구분자에 의한 트래픽 전환을 인식하지 못한다. 그리고, 사용자 장치는 업링크 구분자의 삽입과 제거에 모두에 관여(involve)하지 않는다. IP 타입에 따른 PDU 세션에서, 사용자 장치는 PDU 세션을 네트워크에 의해 할당된 단일 IPv4 어드레스 또는 단일 IPv6 프리픽스 중 어느 하나에 연관(association)시킨다.
업링크 구분자 기능이 PDU 세션의 데이터 경로에 삽입될 때, PDU 세션을 위한 복수의 PDU 세션 앵커들이 존재한다. 이들 PDU 세션 앵커들은 동일한 데이터 네트워크(DN)에 다른 액세스를 제공한다. 도 1을 참고하면, UPF 장치는 업링크 구분자 기능을 지원하는 UPF 장치와 PDU 세션 앵커 기능을 지원하는 UPF 장치이다.
업링크 구분자는 서로 다른 PDU 세션 앵커들을 향해 업링크 트래픽의 포워딩(forwarding)을 제공한다. 그리고, 업링크 구분자는 사용자 장치로의 다운링크 트래픽을 통합(merge)한다. 여기서, 서로 다른 PDU 세션 앵커들에 의해 사용자 장치로 향하는 링크 상에서 트래픽이 통합된다. 트래픽이 통합되는 것은 SMF 장치에 의해 제공되는 트래픽 탐지(traffic detection)와 트래픽 포워딩 룰(traffic forwarding rule)에 기초한다.
업링크 구분자는 필터링 룰을 적용하고, 패킷이 어떻게 라우팅될 것인지를 결정한다. 여기서, 필터링 룰은 사용자 장치에 의해 전송된 목적지 IP 어드레스 또는 업링크 IP 패킷들의 프리픽스를 조사하는 것을 의미한다. 업링크 구분자를 지원하는 UPF 장치는 LI를 위한 트래픽 복사(traffic replication) 및 PDU 세션 AMBR당 비트레이트 제한(bit rate enforcement)을 부가(charging)하기 위한 트래픽 측정을 지원하는 SMF 장치에 의해 제어될 수 있다.
업링크 구분자를 위한 PDU 세션을 위해, 업링크 및 다운링크 세션-AMBR은 업링크 구분자 기능을 지원하는 UPF 장치에 의해 선택된 SMF 장치에서 규정된다.
또한, 업링크 구분자를 지원하는 UPF 장치는 데이터 네트워크로 로컬 액세스의 연결성을 위한 PDU 세션 앵커를 지원한다. 예를 들어, UPF 장치는 N6에서 터널링(tunnelling) 또는 NAT를 지원한다. UPF 장치는 SMF 장치에 의해 제어될 수 있다.
동일한 PDU 세션을 위한 신규 데이터 경로들을 생성하기 위해 추가적인 업링크 구분자들 또는 추가적인 PDU 세션 앵커들은 PDU 세션의 데이터 경로에 삽입될 수 있다. PDU 세션에서 모든 업링크 구분자들의 데이터 경로를 설정(organize)하는 방법은 오퍼레이터 구성(operator configuration) 및 SMF 로직에 기초한다. 그리고, N3 인터페이스를 통해 액세스 네트워크(AN: Access Network)를 연결하는 업링크 구분자를 지원하는 하나의 UPF 장치가 존재한다.
PDU 세션의 데이터 경로에 UPF 장치가 삽입되는 과정은 도 1에 도시된다. 동일한 UPF는 업링크 구분자와 PDU 세션 앵커 기능을 모두 지원할 수 있다. 도 1에서 도시된 UL CL 모드에서 서비스 연속성을 위한 절차에 사용자 장치가 관여(involve)하지 않는다. 여기서, 그리고, SMF 장치는 UL CL 모드에서 기존 PDU 세션 앵커를 선택적으로 릴리즈할 수 있다.
<PDU 세션을 위한 IPv6 멀티 홈의 처리 방식: IPv6 멀티 홈 모드>
PDU 세션은 복수의 IPv6 프리픽스들과 연관된다. 이것을 멀티 홈 PDU 세션이라고 지칭한다. 멀티 홈 PDU 세션은 하나 이상의 PDU 세션 앵커들을 통해 데이터 네트워크로의 액세스를 제공한다. 다른 PDU 세션 앵커들을 리딩(leading)하는 다른 유저 플레인 경로들(user plane paths)은 "브랜칭 포인트(Branching Point) 기능"을 지원하는 UPF라 지칭되는 공통 UPF에서 확장(branch out)된다. 브랜칭 포인트는 다른 PDU 세션 앵커들을 향해 업링크 트래픽의 포워딩을 제공하고, 사용자 장치로 향하는 링크 상에서 서로 다른 PDU 세션 앵커들로부터의 트래픽을 통합(merge)한다.
브랜칭 포인트 기능을 지원하는 UPF 장치는 LI를 위한 트래픽 복사(traffic replication) 및 PDU 세션 AMBR당 비트레이트 제한(bit rate enforcement)을 부가(charging)하기 위한 트래픽 측정을 지원하는 SMF 장치에 의해 제어될 수 있다. 브랜칭 포인트를 지원하는 UPF 장치의 삽입과 제거는 일반적인 N4와 UPF 성능(capability)들을 이용하여 SMF 장치에 의해 결정되거나 또는 제어된다. SMF 장치는 PDU 세션이 수립되는 동안 또는 PDU 세션이 수립된 이후에 PDU 세션의 데이터 경로에 브랜칭 포인트 기능을 지원하는 UPF를 삽입하는 것을 결정할 수 있다. 그리고, SMF 장치는 PDU 세션이 수립된 이후에 PDU 세션의 데이터 경로로부터 브랜칭 포인트 기능을 지원하는 UPF를 제거하는 것을 결정할 수 있다.
PDU 세션의 멀티 홈은 IPv6 타입의 PDU 세션들에 적용될 수 있다. PDU 세션 타입 "IP" 또는 "IPv6"의 요청은 사용자 장치에서 IPv6를 위한 멀티 홈 PDU 세션을 지원하는 것을 함축한다.
PDU 세션에서 복수의 IPv6 프리픽스들을 사용하는 것은 다음과 같은 특징을 가진다.
브랜칭 포인트 기능을 지원하는 UPF는 PDU의 소스 프리픽스에 기초한 IP 앵커들 간의 업링크 트래픽을 확산하는 SMF 장치에 의해 구성된다. 여기서, PDU의 소스 프리픽스는 네트워크로부터 수신된 라우팅 정보와 선호 사항(preference)에 기초하여 사용자 장치에 의해 선택될 수 있다.
그리고, IETF RFC 4191은 사용자 장치에서 소스 프리픽스의 선택에 영향을 주는 라우팅 정보와 선호 사항을 구성하기 위해 사용된다. 이것은 IETF RFC에 정의된 시나리오 1인 "IPv6 Multi-homing without Network Address Translation"에 대응한다. 이것은 데이터 네트워크에서 라우팅 테이블을 인식하지 않고 브랜칭 포인트를 만들도록 하고, IP 앵커들에서 첫번째 홉 라우터 기능(hop router function)을 유지하도록 한다.
도 2에 도시된 멀티 홈 PDU 세션은 SSC 모드 3을 지원하는 make-before-break 서비스 연속성을 지원하기 위해 사용된다
또한, 도 3에 도시된 멀티 홈 PDU 세션은 사용자 장치가 로컬 서비스(ex. 로컬 서버) 및 중앙 서비스 (ex. 인터넷) 모두 액세스할 필요성이 있는 경우를 지원하기 위해 사용된다.
만약 멀티 홈 PDU 세션이 서비스 연속성 케이스를 지원하기 위해 사용되는 경우 또는 만약 멀티 홈 PDU 세션이 데이터 네트워크로의 로컬 액세스를 지원하기 위해 사용되는 경우, 사용자 장치는 " Relocation of SSC mode 3 PDU Session Anchor with IPv6 Multi homed PDU session"과 관련된 방법을 사용할 수 있다.
본 발명에서 UPF 장치는 브랜칭 포인트 및 PDU 세션 앵커 기능을 모두 지원할 수 있다.
<세션 및 서비스 연속성>
5G 시스템 아키텍처에서 세션 및 서비스 연속성을 지원하는 것은 사용자 장치를 위한 서로 다른 어플리케이션들 및 서비스들의 다양한 연속성 요구 사항을 어드레스(address)할 수 있다. 5G 시스템은 서로 다른 세션 및 서비스 연속성 모드(SSC: Session & service continuity)들을 지원한다. PDU 세션과 연관된 SSC 모드는 PDU 세션의 라이프타임 동안에 변경되지 않는다.
SSC 모드 1에서, 네트워크는 사용자 장치에 제공될 연속성 서비스(continuity service)를 보존한다. IPv4, IPv6 타입의 PDU 세션에서, IP 주소는 보존된다.
SSC 모드 2에서, 네트워크는 사용자 장치에 전송될 연속성 서비스와 연속성 서비스에 대응하는 PDU 세션을 릴리즈(release)할 수 있다. IPv4, IPv6 타입에서, 네트워크는 사용자 장치에 할당되는 IP 주소들을 릴리즈할 수 있다.
SSC 모드 3에서, 사용자 플레인의 변화는 사용자 장치에 보여질 수(visible) 있다. 반면에, 네트워크는 사용자 장치가 연결성의 손실이 발생되지 않도록 보장한다. 신규 PDU 세션 앵커를 통한 연결은 훨씬 더 나은 서비스 연속성을 위해 이전 연결이 끊기기 전에 수립된다. IPv4, IPv6 타입에 대해 PDU 세션 앵커가 변경될 때 SSC 모드 3에서 IP 주소는 보존되지 않는다.
데이터 네트워크로의 로컬 액세스를 위해 PDU 세션에서 추가적인 PDU 세션 앵커의 추가 과정 또는 제거 과정은 PDU 세션의 SSC 모드와 독립적(independent)이다.
<SSC 모드(Service & Session Continuity mode)>
(1) SSC 모드 1
SSC 모드 1의 PDU 세션에 대해, PDU 세션의 수립에서 PDU 세션 앵커로 역할을 하는 UPF는 사용자 장치가 네트워크에 성공적으로 액세스하기 위한 액세스 기법 (ex/ 액세스 타입, 셀들)과 무관하게 유지된다.
IPv4, IPv6 타입의 PDU 세션의 경우, IP 연속성은 사용자 장치의 이동성 이벤트와 무관하게 지원된다.
IPv6 멀티 홈 또는 업링크 구분자가 SSC 모드 1의 PDU 세션에 적용되는 경우, 로컬 정책에 기초하여 네트워크는 추가적인 PDU 세션 앵커들을 PDU 세션에 할당한다. 그리고, 추가적인 PDU 세션 앵커들은 릴리즈되거나 또는 할당된다. 사용자 장치는 PDU 세션의 라이프타임동안 추가적인 IPv6 프리픽스가 유지된다는 것을 예상하지 않는다. SSC 모드 1은 어떠한 PDU 세션 타입이나 어떠한 액세스 타입에도 적용될 수 있다.
(2) SSC 모드 2
SSC 모드 2의 PDU 세션이 단일 PDU 세션 앵커를 가지는 경우, 네트워크는 PDU 세션의 릴리즈를 트리거하고, 사용자 장치에게 즉시 동일한 데이터 네트워크에게 신규 PDU 세션을 수립하도록 지시할 수 있다. 트리거 조건은 오퍼레이터 정책 (예를 들면, 부하 상태에 기초한 어플리케이션 기능으로부터의 요청)에 의존한다. 신규 PDU 세션이 수립될 때, PDU 세션 앵커로 역할을 하는 신규 UPF가 선택될 수 있다.
반면에, SSC 모드 2의 PDU 세션이 복수의 PDU 세션 앵커들을 가지는 경우 (예를 들면, SSC 모드 2의 PDU 세션에 적용되는 멀티 홈 PDU 세션의 경우 또는 업링크 구분자의 경우), 추가적인 PDU 세션 앵커들이 릴리즈되거나 또는 할당될 수 있다.
SSC 모드 2는 어떠한 PDU 세션 타입과 어떠한 액세스 타입에도 적용될 수 있다. 업링크 구분자 모드에서, 복수의 PDU 세션 앵커들의 존재가 사용자 장치에 보이지 않도록(not visible) 하기 위해, 사용자 장치는 PDU 세션 앵커의 재배치 과정에 참여(involve)하지 않는다.
(3) SSC 모드 3
SSC 모드 3의 PDU 세션에 대해, 사용자 장치와 이전 PDU 세션 앵커 간의 연결성이 릴리즈되기 전에, 네트워크는 신규 PDU 세션 앵커를 통해 동일한 데이터 네트워크에 대한 사용자 장치의 연결성을 수립할 수 있도록 허락(allow)한다. 트리거 조건을 적용하는 경우, 네트워크는 사용자 장치의 신규 조건들(예를 들면, 네트워크의 접촉 포인트(point of attachment))에 대해 적합한 PDU 세션 앵커를 지원하는 UPF를 선택할 것인지를 여부를 결정할 수 있다.
SSC 모드 3은 어떠한 PDU 세션 타입이나 어떠한 액세스 타입에도 적용된다.
IPv4 또는 IPv6 타입의 PDU 세션에 대해, PDU 세션 앵커의 변화 과정이 수행된다. PDU 세션 앵커에서 앵커된 신규 IP 프리픽스는 IPv6 멀티 홈에 의존하여 같은 PDU 세션 내부에 할당된다. 또는, 신규 IP 프리픽스는 SSC 모드 3에서 PDU 세션의 설정 과정이나, SSC 모드 1에서 수립된 PDU 세션의 추가적인 PDU 세션 앵커들에 적용된다. 신규 IP 어드레스나 신규 IP 프리픽스는 사용자 장치가 수립하도록 트리거링된 신규 PDU 세션의 내부에 할당될 수 있다.
신규 IP 어드레스나 신규 IP 프리픽스가 할당된 이후에, 오래된 IP 어드레스나 오래된 IP 프리픽스는 사용자 장치에 의해 지시된 특정 시간동안 유지되고 그 이후에 릴리즈된다.
SSC 모드 3의 PDU 세션이 복수의 PDU 세션 앵커들을 가지는 경우 (예를 들면, 멀티 홈 PDU 세션들의 경우, 또는 SSC 모드 3의 PDU 세션에 적용되는 업링크 구분자의 경우), 추가적인 PDU 세션 앵커들이 릴리즈되거나 또는 할당될 수 있다.
<SSC 모드 선택>
SSC 모드 선택 정책은 (i) 세션의 타입을 결정하거나 또는 (ii) 사용자 장치를 위한 어플리케이션 또는 어플리케이션들의 그룹과 연관된 세션 및 서비스 연속성 모드(SSC 모드)의 타입을 결정하기 위해 사용된다.
오퍼레이터가 사용자 장치에게 SSC 모드 선택 정책을 제공하는 것이 가능하다. SSC 모드 선택 정책은 사용자 장치가 어플리케이션 또는 어플리케이션의 그룹들과 연관된 SSC 모드의 타입을 결정하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 SSC 모드 선택 정책 룰들을 포함할 수 있다. 그리고, SSC 모드 선택 정책은 사용자 장치의 모든 어플리케이션에 매칭되는 디폴트 SSC 모드 선택 정책 룰을 포함할 수 있다.
어플리케이션이 데이터 전송(예를 들면, 네트워크 소켓을 오픈함)을 요청하면서 어플리케이션이 스스로 SSC 모드를 특정하지 못하는 경우, 사용자 장치는 SSC 모드 선택 정책을 이용하여 어플리케이션과 연관된 SSC 모드를 선택할 수 있다. 추가적으로 사용자 장치 및 네트워크에 적용되는 동작들이 아래에서 설명된다.
a) 만약 사용자 장치가 어플리케이션과 연관된 SSC 모드에 매칭하는 이미 수립된 PDU 세션을 가지는 경우, 사용자 장치에서 이미 수립된 PDU 세션의 사용을 허용하지 않지 않는 경우가 아닌 한, 사용자 장치는 이미 수립된 PDU 세션 내에서 어플리케이션의 데이터를 라우팅한다. 반대로, 만약 사용자 장치가 어플리케이션과 연관된 SSC 모드에 매칭하는 이미 수립된 PDU 세션을 가지지 않는 경우, 사용자 장치는 어플리케이션에 연관하는 SSC 모드에 매칭하는 신규 PDU 세션을 수립하도록 요청할 수 있다.
b) 어플리케이션과 연관된 SSC 모드는 어플리케이션과 매칭되는 non-default SSC 모드 선택 정책 룰에 포함된 SSC 모드이거나 또는 default SSC 모드 선택 정책 룰에 포함된 SSC 모드이다. 만약, SSC 모드 선택 정책에 default 모드 선택 정책 룰이 포함되어 있지 않고, 어떠한 다른 SSC 모드 선택 정책 룰이 어플리케이션과 매칭하지 않는 경우, 사용자 장치는 SSC 모드를 제공하지 않는 PDU 세션을 요청할 수 있다. 이 경우, 네트워크는 PDU 세션의 SSC 모드를 결정할 수 있다.
사용자 장치에 의해 제공되는 SSC 모드 선택 정책 룰은 오퍼레이터에 의해 업데이트될 수 있다.
SMF 장치는 UDM (Unified Data Management) 장치로부터 가입 정보의 일부분으로서 DNN(Data Network Name)당 SSC 모드들의 리스트와 default SSC 모드를 수신한다.
만약 신규 PDU 세션이 요청될 때 사용자 장치가 SSC 모드를 제공한다면, SMF 장치는 가입(subscription) 또는 로컬 구성 (local configuration)에 기초하여 요청된 SSC 모드를 수용하거나 또는 요청된 SSC 모드를 수정함으로써 SSC 모드를 선택한다.
만약 신규 PDU 세션이 요청될 때 사용자 장치가 SSC 모드를 제공하지 않는다면, SMF 장치는 가입에 리스트된 데이터 네트워크를 위한 default SSC 모드를 선택하거나 또는 SSC 모드를 선택하기 위해 로컬 구성을 적용할 수 있다.
정적 IP 어드레스/ IP 프리픽스가 PDU 세션에 할당되는 경우, SSC 모드 1은 DNN(Data Network Name) 및 S-NSSAI(Single Network Slice Selection Assistance Information)를 위한 정적 IP 어드레스/IP 프리픽스 가입에 기초하여 PDU 세션에 할당된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프로토콜 데이터 유닛 세션을 위한 프로토콜 스택을 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, PDU 세션과 연관된 유저 플레인 전송(user plane transport)를 위한 프로토콜 스택이 개시된다.
PDU 레이어: PDU 레이어는 PDU 세션을 통해 사용자 장치와 데이터 네트워크 간에 전달되는 PDU에 대응한다. PDU 세션 타입이 IPv6인 경우, PDU 레이어는 IPv6 패킷에 대응한다. 만약 PDU 세션 타입이 이더넷인 경우, PDU 레이어는 이더넷 프레임에 대응한다.
유저 플레인을 위한 GPRS 터널링 프로토콜(GTP U): GTP U 프로토콜은 백본 네트워크에서 N3 (5G 액세스 네트워크 노드와 UPF 장치 간의 인터페이스)를 통해 사용자 데이터를 터널링함으로써 서로 다른 PDU 세션들(서로 다른 PDU 세션 타입들에 대응함)의 트래픽을 다중화하는 것을 지원한다.
GTP는 PDU들을 캡슐화한다. 그리고, GTP는 PDU 세션 레벨당 캡슐화를 제공한다. 그리고, GTP는 QoS 플로우와 연관된 마킹을 전송한다.
5G 캡슐화: 5G 캡슐화 레이어는 5G 코어 네트워크에서 서로 다른 UPF들 간의 인터페이스인 N9을 통해 서로 다른 PDU 세션 타입에 대응하는 서로 다른 PDU 세션의 트래픽을 다중화한다. 5G 캡슐화는 PDU 세션 레벨당 캡슐화를 제공한다. 그리고, 5G 캡슐화 레이어는 QoS 플로우와 연관된 마킹을 전송한다.
5G 액세스 네트워크(AN) 프로토콜 스택: 이 스택은 액세스 네트워크에 의존하는 프로토콜들과 레이어들의 집합니다.
데이터 경로에서 UPF 장치의 개수는 제한되지 않는다. PDU 세션의 데이터 경로에서 업링크 구분자(Uplink Classifier: UL CL) 또는 브랜칭 포인트에 대해, 업링크 구분자 또는 브랜칭 포인트는 non PDU 세션 앵커에 대응하는 UPF 장치처럼 행동한다. 그리고, 서로 다른 PDU 세션 앵커들을 각각 리딩하는 업링크 구분자 또는 브랜칭 포인트에서 확장되는(branching out) 복수의 N9 인터페이스들이 존재한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치 과정을 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 프로토콜 데이터 유닛(PDU) 세션 앵커(PDU Session Anchor: PSA)의 재배치 과정은 세션 관리 기능 장치에 의해 트리거링된다. 도 5에서 설명되는 추가적인 PDU 세션 앵커의 재배치 과정은 PDU 세션의 SSC 모드에 독립적이다.
이 때, IPv6 멀티 홈 또는 업링크 구분자 규칙을 수정할 필요가 있는 경우, 세션 관리 장치는 PDU 세션 앵커의 재배치 과정을 수행한다. 여기서, IPv6 멀티 홈 또는 업링크 구분자 규칙은 IPv6 멀티 홈 또는 업링크 구분자 내부의 트래픽 필터일 수 있다.
IPv6 멀티 홈 또는 업링크 구분자 규칙을 수정할 필요가 있는 경우는, 추가적인 PDU 세션 앵커는 IPv6 멀티 홈 또는 업링크 구분자에 의해 수립되고, 몇몇 또는 모든 트래픽이 추가적인 PDU 세션 앵커로 이동한다. 도 5에서 PSA1(PDU 세션 앵커 1)와 PSA2(PDU 세션 앵커 2)는 추가적인(additional) PDU 세션 앵커를 의미한다. 그리고, PSA1은 기존 PDU 세션 앵커를 의미하고, PSA2는 신규 PDU 세션 앵커를 의미한다. PSA1과 PSA2는 모두 동일한 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 의해 수립될 수 있다.
이하에서, 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자는 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능(UPF) 장치를 의미할 수 있다.
(1) 단계
SMF 장치는 (i) IPv6 멀티 홈 또는 업링크 구분자를 위한 PDU 세션 앵커의 재배치로부터 이익이 되거나 또는 (ii) SMF 장치를 통해 어플리케이션 기능으로부터 요청이 있는 경우, 추가적인 PDU 세션 앵커(PSA)의 재배치(relocation)를 수행하는 것을 결정할 수 있다.
(2) 단계
SMF 장치는 PDU 세션 앵커 2에 N4 세션 수립 요청(session establishment request)을 전송하고, PSA2에 설치될 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자의 터널 ID(tunnel ID), 패킷 탐지(packet detection), 시행 및 리포팅 규칙들(enforcement and reporting rules)를 제공한다. 만약 터널 ID가 SMF에 의해 할당된 경우, 터널 ID는 (2) 단계에서 제공된다. PSA2는 N4 세션 수립 응답(session establishment response)을 전송함으로써 알린다(acknowledge). PSA2의 터널 ID는 이 단계에서 SMF 장치에 제공된다.
PDU 세션을 위한 IPv6 멀티 홈의 방식에서, SMF 장치는 PSA2에 대응하는 신규 IPv6 프리픽스를 할당할 수 있다.
(3a) 단계
SMF 장치는 (i) PSA2에 할당된 IPv6 프리픽스 또는 (ii) SMF 장치가 트래픽 플로우를 PSA1로부터 PSA2로 이동시키고자 하는 것과 관련된 업링크 구분자 규칙에 따라 업링크 트래픽 필터(UL Traffic Filter)를 업데이트하기 위해 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에게 N4 세션 수정 요청(Session Modification Request)을 전송할 수 있다. N4 세션 수정 요청은 PSA의 재배치할 필요가 있는 트래픽 필터의 식별자, PSA2의 터널 ID를 포함한다. 이는 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자가 PSA2를 PDU 세션 앵커를 재배치할 필요가 있는 트래픽 필터들을 위한 N9 인터페이스로 업데이트하기 위함이다.
트래픽 필터의 식별자는 트래픽 필터의 인덱스, 트래픽 필터의 정보 필터의 단일값(single value)(예를 들면, 다음 홉(next hop)의 터널 ID), 트래픽 필터의 몇몇의 정보 필터의 조합값(combination value)(예를 들면, 소스 포트 숫자를 가지는 다음 홉의 터널 ID) 중 어느 하나이다.
(3b) 단계
브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자가 SMF 장치가 수정 요청한 모든 트래픽 필터를 성공적으로 업데이트한 경우, 브랜치 포인트 또는 업링크 구분자는 N4 세션 수정 응답(Session Modification Response)를 알린다.
(4) 단계
IPv6 멀티 홈의 PDU 세션에서, SMF 장치는 PSA2에서 신규 IP 프리픽스가 사용가능하다는 것을 사용자 장치에 통지할 수 있다. 이러한 과정은 IPv6 라우터 광고 메시지(Router Advertisement Message)를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, SMF 장치는 IPv6 라우터 광고 메시지를 이용하여 IPv6 프리픽스를 가지는 라우팅 규칙을 사용자 장치에 전송할 수 있다. 업링크 구분자의 PDU 세션에서, (4) 단계는 생략될 수 있다.
(5) 단계
IPv6 멀티 홈의 PDU 세션에서, SMF 장치는 PSA0에서 원본 IP 프리픽스를 위해 사용자 장치를 재구성(re-configure)할 수 있다. SMF 장치는 IPv6 라우터 광고 메시지를 이용하여 사용자 장치에 IPv6 프리픽스를 가지는 라우팅 규칙을 사용자 장치에 전송할 수 있다.
(6) 단계
이 단계는 PSA1으로 트래픽 플로우를 포워딩하는 PDU 세션에 대해 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자가 어떠한 트래픽 필터를 가지지 않는 경우에 수행된다. SMF 장치는 선택적으로 기존 PSA (PDU Session Anchor)를 릴리즈할 수 있다.
(6a) 단계
SMF 장치는 PSA1에게 N4 세션 ID를 가지는 N4 세션 릴리즈 요청(Session Release Request)을 전송한다. PSA1은 N4 세션과 연관된 모든 터널 리소스들과 컨텍스트들을 릴리즈한다.
(6b) 단계
PSA1은 N4 세션과 연관된 터널 리소스들과 컨텍스트를 성공적으로 릴리즈하면, 세션 ID를 가지는 세션 릴리즈 응답을 SMF 장치에 전송한다.
도 6 내지 도 8은 엣지 컴퓨팅을 통해 부하를 조절하는 과정을 나타낸다.
본 발명에서 엣지 컴퓨팅을 위한 엣지 클라우드 및 중앙 클라우드는 도 1 내지 도 5에서 설명하는 데이터 네트워크에 대응한다. 엣지 클라우드는 로컬 데이터 네트워크에 대응하고, 중앙 클라우드는 인터넷과 같은 공통적인 데이터 네트워크에 대응한다.
도 6을 참고하면, 사용자 장치는 5G 코어 네트워크를 통해 엣지 클라우드 및 중앙 클라우드로부터 서비스를 받고 있는 상황을 나타낸다.
이하에서는 도 6 내지 도 8에 도시된 각 구성요소의 동작을 나타낸다.
1) UL CL (uplink classifier): 업링크 구분자는 가상화된 UPF로 RAN과 5G 게이트웨이 사이에 존재하며, 사용자 장치의 업링크 트래픽을 설정된 규칙에 따라 정해진 게이트웨이로 보내고, 서로 다른 게이트웨이를 통해 들어오는 다운링크 트래픽을 합성하여 사용자 장치에게 보낸다.
2) UPF(PSA0) (user plane function 0) 장치: PSA0는 사용자 장치와 중앙 클라우드를 연결하기 위한 5G 네트워크의 게이트웨이 역할을 하며 해당 세션에 대한 IP 주소를 가진다.
3) UPF(PSA1) (user plane function 1) 장치: PSA1은 사용자 장치와 엣지 클라우드1을 연결하기 위한 5G 네트워크의 게이트웨이 역할을 하며 해당 세션에 대해 UPF 0와 같은 IP 주소를 가진다.
4) 엣지 클라우드1 (Edge cloud 1): 중앙 클라우드(central cloud)와 동일한 DNN(data network name)을 지닌 5G 외부 데이터 네트워크로 중앙 클라우드의 서비스 중 일부 서비스 혹은 지역에 특화된 서비스를 제공한다.
5) SMF (session management function) 장치: 5G 코어 내부에서 사용자 장치의 세션을 관리하는 기능으로 SMF를 통해 UPF들을 제어하여 사용자 장치를 중앙 클라우드 및 엣지 클라우드와의 연결한다.
도 7에 의하면, 중앙 클라우드 혹은 엣지 클라우드1에 부하가 밀집되어 부하를 분산하기 위한 목적으로 5G 코어 네트워크에서 새로운 엣지 클라우드2를 연결하는 새로운 게이트웨이 UPF2를 설정하는 상황이 도시된다.
그리고, 도 8에 의하면, 부하 분산 또는 가상화된 5G 게이트웨이(UPF)의 라이프사이클로 인한 게이트웨이의 생성(UPF(PSA2))과 소멸(UPF(PSA1))이 있는 경우, UPF(PSA1)를 통해 제공되는 서비스가 UPF(PSA2)로 대체되어 제공되는 경우를 도시한다.
위에서 언급한 과정을 구체화하면 다음과 같다.
(i) SMF 장치가 중앙 클라우드, 엣지 클라우드 1 의 부하 또는 UPF(PSA1) 장치의 라이프사이클 등을 고려하여 해당 PDU 세션에 대해 새로운 로컬 게이트웨이 UPF(PSA2) 장치를 연결할 필요성이 있다고 판단한다. 즉, SMF 장치는 PSA의 재배치를 할 필요가 있다고 판단한다.
(ii) SMF 장치가 새로운 로컬 게이트웨이와의 연결을 위한 5G 게이트웨이 UPF(PSA2) 장치를 선택하고 해당 UPF 장치의 터널 아이디 등을 설정한다.
(iii) SMF 장치가 업링크 구분자에 엣지 클라우드2 혹은 1을 위해 새롭게 설정된 UPF(PSA2)에 보낼 트래픽을 선택하는 규칙을 설정할 것을 요청하며, 해당 규칙은 이전 규칙의 인덱스 혹은 다음 홉의 터널 아이디 혹은 포트 넘버 등의 단일 값이나 혹은 각 값의 조합을 통해 설정될 수 있다.
(iv) (iii) 과정을 통해 모든 트래픽이 UPF(PSA0) 혹은 UPF(PSA2)로 옮겨진 경우(즉, 시나리오 2)의 경우), SMF 장치는 UPF(PSA1)을 해지한다. 만약, (iii)과정 이후에도 UPF(PSA1)을 통해 엣지 클라우드1으로부터 사용자 장치가 서비스를 받는 경우, SMF 장치는 (iv)과정을 수행하지 않으며 이를 통해 UPF(PSA1)을 해지하지 않는다.
본 발명에 의하면, 엣지 클라우드 또는 5G 코어 네트워크의 UPF 간 부하 분산이 가능하여 5G 코어 네트워크를 통한 엣지 서비스의 품질이 향상될 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 가상화된 UPF의 라이프사이클 변화(예를 들면, UPF의 생성, 스케일 업/다운, 소멸)등의 네트워크 다이나믹에 적응할 수 있는 5G 엣지 컴퓨팅 시그널링 방법을 제안함으로써 엣지 서비스를 제공하는 5G 코어 네트워크의 가상화를 지원할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체) 또는 전파 신호에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 타입의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.
또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (20)

  1. 네트워크에서 세션 관리 기능(SMF) 장치가 수행하는 방법에 있어서,
    프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit: PDU)의 세션에 대해 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PDU Session Anchor: PSA)의 재배치를 수행하는 것을 결정하는 단계;
    상기 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치를 통해 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션(Protocol Data Unit: PDU) 앵커 장치를 수립(establish)하는 단계;
    기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치를 릴리즈하는 단계
    를 포함하고,
    상기 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치를 통해 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치로의 트래픽이 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션(Protocol Data Unit: PDU) 앵커 장치로 이동하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세션 관리 기능 장치는,
    IPv6 멀티 홈(IPv6 Multi-Homing) 또는 업링크 구분자(Uplink Classifier)에 대해 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PSA)의 재배치를 수행하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세션 관리 기능 장치는,
    IPv6 멀티 홈 또는 업링크 구분자를 위한 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치로부터 이득이 있는 이벤트 또는 어플리케이션 기능으로부터 요청이 있는 경우 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PSA)의 재배치를 수행하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세션 관리 기능 장치는,
    상기 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 세션 수립 요청을 전송하고, 상기 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 설치될 브랜칭 포인트의 터널 ID, 업링크 구분자, 패킷 탐지, 시행 및 리포팅 규칙을 제공하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세션 관리 기능 장치는,
    업링크 트래픽 필터를 업데이트하기 위해, 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 할당된 신규 IPv6 프리픽스에 따라 세션 수정 요청을 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능(User Plane Functionality: UPF) 장치에 전송하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세션 수정 요청은,
    프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치할 필요가 있는 트래픽 필터의 식별자, 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치의 터널 ID를 포함하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능 장치는,
    상기 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능 장치가 상기 세션 관리 기능 장치가 수정 요청한 모든 트래픽 필터를 성공적으로 업데이트한 경우, 세션 수정 응답을 알리는(acknowledge) 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 세션 관리 기능 장치는,
    기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 세션 ID를 가지는 세션 릴리즈 요청을 전송하고,
    상기 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치는,
    세션과 연관된 터널 리스소들과 컨텍스트들을 릴리즈하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치는,
    상기 세션과 연관된 터널 리소스들과 컨텍스트를 성공적으로 릴리즈하면, 상기 세션 ID를 가지는 세션 릴리즈 응답을 세션 관리 기능 장치에 전송하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크는,
    상기 프로토콜 데이터 유닛 세션과 연관된 세션 및 서비스 연속성(SSC: Session & service continuity) 모드를 지원하고,
    상기 세션 및 서비스 연속성 모드는,
    상기 프로토콜 데이터 유닛 세션의 라이프타임 동안 변경되지 않는 방법.
  11. 네트워크에서 세션 관리 기능(SMF) 장치에 있어서,
    상기 세션 관리 기능 장치는,
    프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit:PDU)의 세션에 대해 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PDU Session Anchor: PSA)의 재배치를 수행하는 것을 결정하고,
    상기 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치를 통해 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션(Protocol Data Unit: PDU) 앵커 장치를 수립(establish)하고,
    기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치를 릴리즈하며,
    상기 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치를 통해 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치로의 트래픽이 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션(Protocol Data Unit: PDU) 앵커 장치로 이동하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 세션 관리 기능 장치는,
    IPv6 멀티 홈(IPv6 Multi-Homing) 또는 업링크 구분자(Uplink Classifier)에 대해 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PSA)의 재배치를 수행하는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 세션 관리 기능 장치는,
    IPv6 멀티 홈 또는 업링크 구분자를 위한 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치로부터 이득이 있는 이벤트 또는 어플리케이션 기능으로부터 요청이 있는 경우 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커(PSA)의 재배치를 수행하는 세션 관리 기능 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 세션 관리 기능 장치는,
    상기 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 세션 수립 요청을 전송하고, 상기 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 설치될 브랜칭 포인트의 터널 ID, 업링크 구분자, 패킷 탐지, 시행 및 리포팅 규칙을 제공하는 세션 관리 기능 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 세션 관리 기능 장치는,
    업링크 트래픽 필터를 업데이트하기 위해, 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 할당된 신규 IPv6 프리픽스에 따라 세션 수정 요청을 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능(User Plane Functionality: UPF) 장치에 전송하는 세션 관리 기능 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 세션 수정 요청은,
    프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커의 재배치할 필요가 있는 트래픽 필터의 식별자, 신규 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치의 터널 ID를 포함하는 세션 관리 기능 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능 장치는,
    상기 브랜칭 포인트 또는 업링크 구분자에 대응하는 유저 플레인 기능 장치가 상기 세션 관리 기능 장치가 수정 요청한 모든 트래픽 필터를 성공적으로 업데이트한 경우, 세션 수정 응답을 알리는(acknowledge) 세션 관리 기능 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 세션 관리 기능 장치는,
    기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치에 세션 ID를 가지는 세션 릴리즈 요청을 전송하고,
    상기 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치는,
    세션과 연관된 터널 리스소들과 컨텍스트들을 릴리즈하는 세션 관리 기능 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기존 프로토콜 데이터 유닛 세션 앵커 장치는,
    상기 세션과 연관된 터널 리소스들과 컨텍스트를 성공적으로 릴리즈하면, 상기 세션 ID를 가지는 세션 릴리즈 응답을 세션 관리 기능 장치에 전송하는 세션 관리 기능 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 네트워크는,
    상기 프로토콜 데이터 유닛 세션과 연관된 세션 및 서비스 연속성(SSC: Session & service continuity) 모드를 지원하고,
    상기 세션 및 서비스 연속성 모드는,
    상기 프로토콜 데이터 유닛 세션의 라이프타임 동안 변경되지 않는 세션 관리 기능 장치.
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