LTE 네트워크 구조 학습 #1

 

https://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=techdocs&no=5138

LTE 네트워크 구조

위 사이트에서 배운 내용을 정리한 글입니다.

 

 

LTE 네트워크는 무선 접속망(E-UTRAN) 관련 기술을 다루는 LTE 부분과 Core 망 관련 기술을 다루는 EPC 부분으로 나누어지고 LTE와 EPC를 통합하여 EPS라 일컫는다. 

LTE 네트워크는 E2E all-IP 네트워크 트래픽 흐름은 모두 IP 기반으로 동작한다.

 

사용자 평면(User Plane) : 데이터 평면이라고도 불리는 사용자 평면은 네트워크 사용자 트래픽을 전달한다.

 

제어 평면(control plane): 신호 트래픽을 전달하는 네트워크의 일부분이며 라우팅을 담당한다. 제어 패킷은 라우터에서 발생하거나 라우터로 지정된다. 제어면의 기능은 시스템 구성과 관리를 포함한다.

 

AS : Acess Stratum  액세스 계층

액세스 계층은 무선 네트워크와 사용자 장비 사이의 UMTS 및 LTE 무선 통신 프로토콜 스택의 기능 계층입니다. 액세스 계층의 정의는 UMTS와 LTE간에 매우 다르지만, 두 경우 모두 액세스 계층은 무선 연결을 통해 데이터를 전송하고 무선 리소스를 관리합니다.

startum : 계층, 지층, Layer 보다 이의 상위개념으로 사용되는 용어

 

BSS : Business Support System  

사업 관리 시스템은 통신 서비스 제공자가 고객들을 대상으로 사업 운영을 수행하기 위해 사용하는 요소들이다. 운용 지원 시스템과 더불어 다양한 단대단 통신 서비스를 지원하기 위해 사용된다. BSS와 OSS는 자신만의 데이터 및 서비스 책임이 있다. from 위키백과

 

CDR : Charging Data Record  청구 데이터 기록

CDR은 통신에서 청구 가능한 통신 이벤트에 대한 정보의 형식화된 모음이다. CDR은 사용자 청구에 사용된다.

 

DL : Downlink

위성에서 지상국 방향의 링크이다

 

DRB : Data Radio Bearer

베어러 (Bearer) - 전달/전송의 운반체, 가상 컨테이너 등을 의미

bearer : 열매 맺는 초목

 

E2E : End to End

 

ECM : EPS Connection Management

EPS Connection Management 상태는 UE와 EPC간의 신호 전달 연결을 설명합니다. ECM에는 두가지 상태, 즉 ECM-ID및 커넥터 연결됨이 있습니다.

 

EMM : EPS Mobility Management

EMM State는 이동성 관리 절차에서 비롯된다. 

EPS 이동 관리

Mobility : 유동성, 이동

 

 

EPC : Evolved Packet Core

EPC)는 3GPP LTE (Long Term Evolution)망에서의 코어 네트워크 구조를 지칭한다. EPC는 GPRS 코어 네트워크의 진화된 형태 from 위키백과

 

EPS : Evolved Packet System

 

ESM : EPS Session Management

EPS Session Management는 EPS 베어러 컨텍스트 처리를 위한 절차를 제공한다. 접근 계층에 의해 제공되는 베어러 제어와 함께, 그것은 사용자 평면 베어러의 제어를 제공한다.

 

E-UTRA : Evoloved Universal Terrestrial Radio Access 

E-UTRA는 이동통신망을 위한 3세대 파트너십 프로젝트 LTE 업그레이드 경로의 무선 인터페이스이다. 진화된 범용 지상 무선 접속 기술의 준말인데 이는 롱 텀 에볼루션의 3GPP 작업 항목이며 3GPP LTE 사양 초기 초안에서 E-UTRA로도 알려져 있다

Terrestrial : 지구의 

진화된 범용 지상파 무선 엑세스

이미지 출처: http://terms.tta.or.kr/dictionary/dictionaryView.do?word_seq=166868-9

TTA정보통신용어사전

E-UTRAN : Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

 

이미지 출처 : http://terms.tta.or.kr/dictionary/dictionaryView.do?word_seq=166867-11 

TTA정보통신용어사전

 

GTP : GPRS Tunneling Protocol -> GPRS 를 전달하는 IP 기반 통신 프로토콜 그룹

GPRS (General Packet Radio Service) 

Tunneling : 터널을 파고 나가는

 

GTP-C :  GTP Control

 

GTP-U : GTP User

 

HSS : Home Subscriber Server

사용자 프로파일을 갖는 중앙 DB로 MME에게 사용자 인증 정보와 사용자 프로파일을 제공한다.

 

HomeSubscriberServer(HSS)는 IPMultimediaSubsystem(IMS)내에서 사용된 주 가입자 데이터베이스이며 네트워크 내 다른 엔터티에 대한 가입자의 세부 정보를 제공합니다. IMS를 통해 사용자는 상태에 따라 다른 서비스에 대한 액세스를 허용하거나 거부할 수 있습니다.

 

IP : Internet Protocol

 

LTE : Long Term Evolution

HSDPA 보다 한층 진화된 휴대전화 고속 무선 데이터 패킷통신규격이다. HSDPA의 진화된 규격인 HSPA+와 함께 3.9세대 무선통신규격으로 불린다.

 

MAC : Medium Access Control

 

MME : Mobility Management Entity

- E-UTRAN 제어 평면 엔터티로, 사용자 인증과 사용자 프로파일 다운로드를 위하여 HSS와 통신하고, NAS 시그널링을 통해 UE에게 EPS 이동성 관리(EMM) 및 EPS Session 관리(ESM)기능을 제공한다.  

- LTE 망의 "두뇌" 역할을 하는 장비 그 역할은 UE를 인증(Authentication) ,  EPS 베어러를 관리 , 가입자의 Mobility 상태를 관리

 

 

NAS : Non Access Stratum

NAS는 UMTS 프로토콜 스택에서 UE와 코어 네트워크간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층이다. NAS 영역의 하부에는 Mobile Management영역이, 상부에는 Communication Management영역이 있다.

from 위키백과

 

NRM : Network Reference Model

각 형태의 통신망들이 네트워크 구조 각 구성요소별로 쉬운 참조 및 이해를 돕기위해, 해당 네트워크를 기능적으로 구분시킨 기능 블럭 다이어그램을 말함

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?nav=2&m_temp1=3976&id=290

네트워크 참조모델 [정보통신기술용어해설]

 

LTE 네트워크 참조 모델

이미지 출처 :  https://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=techdocs&no=10634

LTE 네트워크 구조

 

 

 

S-GW(Serving Gateway) : E-UTRAN과 EPC의 종단점이 된다. eNB 간 핸드오버 및 3GPP 시스템 간 핸드오버시 anchoring point가 된다. 

 

P-GW(Packet Data Network Gateway) : UE를 외부 PDN망과 연결해주며 패킷 filtering을 제공한다. UE에게 IP 주소를 할당하고 3GPP와 non-3GPP 간 핸드 오버시 mobility anchoring point로 동작한다. PCRF로부터 PCC 규칙을 수신하여 적용하며 (Policy Enforcement) UE 당 과금 기능을 제공한다. 주요 기능은 다음과 같다.

- IP 라우팅 및 fowarding

- Per-SDF / Per-User 기반 패킷 filtering 

- UE IP 주소 할당

- 3GPP와 non-3GPP 간 Mobility anchoring

- PCEF 기능

- Per-SDF/Per-User 과금

 

 

참조점	프로토콜	설명
LTE-Uu	E-UTRA (제어 평면, 사용자 평면)	UE와 eNB 간 무선 인터페이스로 제어 평면 및 사용자 평면을 정의한다.
X2	X2-AP (제어 평면) GTP-U (사용자 평면)	두 eNB 간 인터페이스로 제어 평면 및 사용자 평면을 정의한다.
S1-U	GTP-U	eNB 와 S-GW 간 인터페이스로 사용자 평면을 정의한다. 베어러 당 GTP 터널링을 제공한다.
S1-MME	S1-AP	eNB와 MME 간 인터페이스로 제어 평면을 정의한다.
S11	GTP-C	MME와 S-GW 간 인터페이스로 제어 평면을 정의한다. 사용자 당 GTP 터널링을 제공한다.
S5	GTP-C(제어 평면) GTP-U(사용자 평면)	S-GW와 P-GW간 인터페이스로 제어 평면 및 사용자 평면을 정의한다. 사용자 평면에서 베어러 당 GTP 터널링을 제공하고 제어 평면에서 사용자 당 GTP 터널 관리를 제공한다.
S6a	Diameter	HSS와 MME 간 인터페이스로 제어 평면을 정의한다. UE 가입 정보 및 인증 정보를 교환한다.
Sp	Diameter	SPR과 PCRF 간 인터페이스로 제어 평면을 정의한다.
Gx	Diameter	PCRF와 P-GW간 인터페이스로 제어 평면을 정의한다. QoS 정책 및 과금 제어를 위한 인터페이스로 정책 제어 규칙 및 과금 규칙을 전달한다.
Gy	Diameter	OCS와 P-GW 간 인터페이스로 제어 평면을 정의한다.
Gz	GTP'	OFCS와 P-GW간 인터페이스로 제어 평면을 정의한다.
SGi	IP	P-GW와 PDN 간 인터페이스로 사용자 평면과 제어 평면을 정의한다. 사용자 평면에서는 IETF 기반 IP 패킷 forwarding 프로토콜이 사용되고 제어 평면에서는 DHCP와 RADIUS/Diameter와 같은 프로토콜이 사용된다.

 

핸드오버 : 핸드오버는 단말기가 연결된 기지국의 서비스 공간에서 다른 기지국의 서비스 공간으로 이동할 때, 단말기가 다른 기지국의 서비스 공간에 할당한 통화 채널에 동조하여 서비스가 연결되는 기능을 일컫는다. from 위키백과 

 

OCS : Online Charging System

- 실시간 credit 제어를 제공하고 volume, time, event 기반 과금 기능을 제공한다. 

- 온라인 과금 시스템 은 통신 서비스 공급자가 고객의 실시간 서비스 사용기반 과금을 할 수 있도록 하는 시스템이다.

from 위키백과

 

OFCS : Offline Charging System

- CDR 기반 과금 정보를 제공한다.

- OFCS 는 오프라인 거래 시스템의 핵심 요소이다. OFCS 는 MSC, SGSN, CSCF등 잠재적으로 거래 관련 데이터를 제공하는 인터넷 노드들과 상호작용한다.

 

OSS : Operations Support System

운용 지원 시스템은 통신 서비스 제공자가 자사의 네트워크를 관리하기 위해 사용하는 컴퓨터 시스템이다. 네트워크 재고, 서비스 프로비저닝, 네트워크 구성, 장애 관리 등의 관리 기능을 지원한다. 사업 지원 시스템과 더불어 다양한 단대단 통신 서비스들을 지원하기 위해 사용된다. from 위키백과

 

PCC : Policy and Charging Control

정책 및 과금 제어

 

PCEF : Policy and Charging Enforcement Function

PCEF는 정책 및 청구 기능에서 수신한 결정을 시행하고 PCRF에 백 엑세스 및 및 가입자 정보를 중계하도록 설계 되었다.

 

PCRF : Policy and Charging Rule Function

정책 및 과금 제어 엔터티로 정책 제어 결정과 과금 제어 기능을 제공한다. PCRF에서 생성된 PCC 규칙은 P-GW로 전달된다.

 

정책 및 청구 규칙 기능은 멀티미디어 네트워크에서 정책 규칙을 결정하기 위해 실시간으로 지정된 소프트웨어 노드입니다. 정책 도구로서 PCRF는 차세대 네트워크에서 중심적인 역할을합니다. from 위키백과

 

PDCP : Packet Data Convergence Protocol

PDCP는 UMTS내 무선 트래픽 스택의 계층 중 하나이며, IP 헤더 압축 및 압축 해지, 사용자 데이터의 전송, Radio Bearer에 대한 시퀀스 번호 유지를 수행한다. 압축 기술은 RFC 2507 또는 RFC 3095에 기반한다.

Convergence : 수렴

 

PDN : Packet Data Network

공공 데이터 네트워크는 일반 대중을위한 데이터 전송 서비스를 제공하기 위해 통신 관리 부서 또는 공인 된 개인 운영 기관에서 설정하고 운영하는 네트워크입니다.

 

QoS : Quality of Service

QoS는 다른 응용 프로그램, 사용자, 데이터 흐름 등에 우선 순위를 정하여, 데이터 전송에 특정 수준의 성능을 보장하기 위한 능력을 말한다.

 

RLC : Radio Link Control

무선 링크 제어는 공중 인터페이스에서 UMTS 및 LTE에 사용되는 계층 2 무선 링크 프로토콜입니다. 이 프로토콜은 UMTS의 TS 25.322, LTE의 TS 36.322 및 5G New Radio의 TS 38.322에서 3GPP로 지정됩니다. from 위키백과

 

RRC : Radio Resource Control

무선 자원 제어 프로토콜은 무선 인터페이스의 UMTS 및 LTE에서 사용됩니다. UE와 eNB 사이에 존재하며 IP 레벨에 존재하는 계층입니다. 이 프로토콜은 UMTS의 경우 TS 25.331 및 LTE의 경우 TS 36.331에서 3GPP로 지정됩니다.

 

RRM : Radio Resource Management

무선 자원 제어 프로토콜은 무선 인터페이스의 UMTS 및 LTE에서 사용됩니다. UE와 eNB 사이에 존재하며 IP 레벨에 존재하는 계층입니다. 이 프로토콜은 UMTS의 경우 TS 25.331 및 LTE의 경우 TS 36.331에서 3GPP로 지정됩니다. 위키백과

 

S1AP : S1 Application Protocol

S1애플리케이션 프로토콜(S1AP)은 E-UTRAN과 진화된 패킷 코어(EPC)사이에서 제어부 신호 전달을 제공합니다.

 

SCTP : Stream Control Transmission Protocol

스트림 제어 전송 프로토콜은 컴퓨터 네트워킹에서 프로토콜 번호 132를 사용하는 전송 계층 프로토콜의 하나로서, 잘 알려진 프로토콜인 전송 제어 프로토콜, 사용자 데이터그램 프로토콜와 비슷한 역할을 수행한다. TCP와 UDP의 동일한 서비스 기능들 가운데 일부를 제공한다. 

 

SDF : Service Data Flow

통화와 관련된 음성 패킷의 흐름이나 웹 사이트에서의 스트리밍 데이터와 같은 가입자에게 제공되는 서비스를 나타내는 패킷의 흐름을 설명합니다.

 

SN : Sequence Number

시퀸스 넘버

 

SPR : Subscriber Profile Repository

- PCR에게 가입자 및 가입관련 정보를 제공한다. PCRF는 이를 수신하여 가입자 기반 정책을 수행하고 과금 규칙을 생성한다. 

- 3GPP 표준에 따라 정의된 가입자별 정책 제어 데이터를 저장 및 관리하는 시스템이다.

 

TEID : Tunnel Endpoint Identifier

TEID는 수신 GTP-U(GPRS터널링 프로토콜-사용자)또는 GTP-C(GPRS터널링 프로토콜-제어)프로토콜 실체에서 터널 끝점을 명확하게 식별합니다. GTP터널의 수신 측은 전송 측에서 사용할 TEID값을 로컬로 할당합니다. TEID값은 GTP-C메시지(또는 IMT-2000지상파 무선 액세스 네트워크의 RANAP)를 사용하여 터널 엔드 포인트 간에 교환된다.

 

UE : User Equipment

- LTE-Uu 무선 인터페이스를 통하여 eNB와 접속한다.

- User Equipment는 정보통신 용어의 하나로 5G 서비스가 제공되는 통신대상 단말의 수를 의미한다. UE Speed는 서비스가 제공되는 통신 대상 지역에 위치한 단말의 이동속도를 의미한다. from 위키백과

 

eNB Evolved Node B

사용자에게 무선 인터페이스를 제공한다. 무선 베어러 제어, 무선 수락 제어, 동적 무선 자원 할당, load balancing 및 셀 간 간섭제어(ICIC)와 같은 무선 자원 관리(RRM) 기능을 제공한다. 

evolved : 진화된

 

UDP : User Datagram Protocol

transport 계층의 통신 프로토콜로, 신뢰성이 낮은 프로토콜로써, 완전성을 보증하지 않으나, 가상회선을 굳이 확립할 필요가 없고, 유연하며 효율적 응용의 데이터 전송에 적합

 

X2-AP : X2 Application Protocol 

X2AP프로토콜은 E-UTRAN내의 UE이동성을 처리하는 데 사용

 

3GPP는 이동통신 관련 단체들 간의 공동 연구 프로젝트로 국제전기통신연합의 IMT-2000 프로젝트의 범위 내에서 - 전 세계적으로 적용 가능한 - 3세대 이동통신 시스템 규격의 작성을 목적으로 하고 있다.

 

Diameter

다이어미터 프로토콜은 컴퓨터 네트워크에서 사용되는 인증, 인가 및 과금 프로토콜이다. 다이어미터 프로토콜 보다 앞서 사용된 RADIUS 프로토콜에서 훨씬 더 유용하게 진화되었고 RADIUS 프로토콜을 대체하고 있다. from 위키백과