LTE관련 용어 정리

UE (User Equipment)

사용자 단말입니다. 그 형태는 Smartphone일 수도 있고, 아니면 데이터통신만을 목적으로 하는 USB dongle(USB type으로 노트북에 연결하여 무선 인터넷 사용)일 수도 있습니다. 

당연히 UE는 LTE chip을 내장하고 있어 LTE 망에 붙을 수 있는 단말입니다.

eNB (Evolved Node B)

"LTE 기지국"이라 불리며, UE와 LTE 네트워크 간에 무선 연결을 제공하는 장비입니다.

위 그림에서 무선 연결은 UE와 eNB간이고, 나머지는 다 유선 연결(IP망을 통한)입니다.

S-GW (Serving Gateway)

이 녀석의 특성을 딱 한마디로 규정 짓기가 좀 어려운데요 (제 내공의 문제겠지만요..) 일단 대표적인 것이 eNB간 핸드오버시에 anchoring 역할을 하는 것입니다. 처음에 eNB1에 붙어서 인터넷을 사용하던 UE가 이동을 하여서(걸어서든지 자동차 타고던지..) eNB1과의 접속을 해지하고 eNB2와 접속을 하는 경우 (우리는 이를 핸드오버라고 합니다. 물론 핸드오버시에 통신의 끊김은 없읍니다.) S-GW가 anchoring 역할을 합니다. anchoring은 "닻"이란 뜻이죠. "닻"을 한곳에 내려 놓으면 그 놈의 위치는 안 변하죠. 즉, 하나의 S-GW를 축으로 eNB1에서 eNB2로 UE의 핸드오버가 발생하게 됩니다.

위 행위를 좀 더 멋지게 표현하면 "S-GW는 Intra-LTE mobility에서 anchor point 역할을 한다"고 할 수 있습니다.

P-GW (PDN Gateway)

이 녀석은 하는 일이 참 많습니다. 

첫째, 단말에 IP 주소를 할당합니다. (DHCP 프로토콜이 아닌 3GPP에서 규정하고 있는 UE 접속 절차를 통해서 IP 주소 할당)

둘째, 앞서 핸드오버 발생시에 S-GW는 eNB들에 대한 anchoring을 해 준다고 말씀드렸습니다. P-GW는 S-GW들에 대한 anchoring을 수행합니다. UE가 이동중에 S-GW1에서 S-GW2로 변경이 되는 경우 P-GW가 anchoring 포인트가 되는 거지요. 

셋째, UE별로 서로 다른 QoS 정책을 적용(우선순위, 대역폭 제어등의 행위를 수행)합니다. 

넷째, UE별로 Accounting Data를 관리합니다. Accounting Data라 함은 대표적으로 상햐향 트래픽 양(# of bytes, # of packets), 접속 시간등이 될 수 있으며, P-GW는 이 데이터를 CDR(Charging Data Record) 형태로 OFCS에게 전달합니다. 쉽게 말해 각 가입자 별로 언제 접속했고, 얼마나 데이터를 사용했고, 얼마동안 접속했는지 이력을 P-GW가 모두 생성/관리하고, 그 데이터를 OFCS로 전달하는 것입니다.

여기서 잠깐! 사용자 데이터는 {UE - eNB - S-GW - P-GW}를 통해 Internet과 통신합니다. 즉, 다른 NE들은(ex. MME, PCRF등) 사용자 데이터가 지나가지 않습니다.

MME (Mobility Management Entity)

LTE 망의 "두뇌" 역할을 하는 장비라 보시면 되는데요. 그 역할은,

첫째, UE를 인증(Authentication)합니다. 인증 프로토콜은 EPS-AKA이구요. UE를 인증하기 위한 Key 정보는 HSS에 들어있고, 이 Key 정보를 HSS로 부터 받아서 UE 인증을 수행합니다.

둘째, EPS 베어러를 관리합니다. EPS 베어라란 쉽게 말해서 UE가 인터넷을 사용하기 위해 {UE - eNB - S-GW - P-GW} 구간에서 생성되는 논리적인 터널이라 보시면 되며, MME는 그 터널의 생성/변경/해제 등의 행위에 관여합니다.

셋째, 가입자의 Mobility 상태를 관리합니다. 쉽게 생각하시면 현재 UE가 망에 붙어 있는지, 안붙어 있는지, 붙어 있는데 인터넷을 사용하는지 아니면 사용하고 있는 않은지(Idle state)를 관리합니다.

HSS (Home Subscriber Server)

각 UE(가입자)별로 (1)인증을 위한 Key 정보와 (2) 가입자 프로파일을 가지고 있는 LTE망의 중앙 DB입니다.

가입자 프로파일에는 각 가입자가 가입한 서비스 상품에 맞는 QoS 등급 정보(우선순위, 최대 사용 가능 대역폭 등)가 들어있습니다.

인증을 위한 Key 정보와 가입자 프로파일은 UE가 LTE망에 접속할때 HSS에서 MME로 전달됩니다. 이후 "두뇌" 역할을 하는 MME가 UE에 대한 인증도 수행하고 가입자 프로파일(QoS 정보)을 기반으로 EPS 베어러를 생성하도록 합니다.

PCRF (Policy and Charging Rule Function)

UE별로 정책(Policy)와 과금(Charging)에 대한 룰(Rule)을 정하는 장비입니다. 정책(Policy)은 UE가 사용할 QoS 정보로 보시면 되구요, 과금(Charging)은 offline 과금을 할 건지 online 과금을 할 것인지에 대한 정보입니다. 그 정보들은 PCRF에서 P-GW로 전달되고, P-GW는 PCRF가 준 정보를 기반으로 UE에 대한 제어(QoS, Charging)을 수행하게 됩니다.

SPR (Subscriber Profile Repository)

UE별 Policy 및 Charging 룰은 PCRF에 저장되어 있지 않고, 대신 SPR이란 DB에 저장되어 있습니다.

그래서 PCRF는 SPR로 부터 UE에 대한 정보를 가지고 오게 됩니다.

OCS (Online Charging System)

"1달 3만5천원 1GB 사용 요금제"의 경우, 망은 사용자 사용량을 실시간으로 관리하다가 1GB를 다쓰는 바로 그 시점에 사용자가 더이상 인터넷을 사용하지 못하도록 해야 합니다. 이를 위한 시스템이라고 보시면 됩니다. 실시간 사용량은 P-GW에서 관리하고 그  정보를 OCS로 전달해 주면 OCS가 사용자별로 남은 사용량(balance 혹은 credit이라 부릅니다)이 얼마인지 중앙 관리를 하고, credit을 다 사용한 가입자를 판별/판단하여 더 이상 인터넷 사용을 못하도록 P-GW에  그 사실을 알려 줍니다.

OFCS (Offline Charging System)

앞서 설명드린 바와 같이 P-GW가 전달해 주는 CDR을 받아 중앙에서 관리하는 장비입니다.

PDN (Packet Data Network)

그냥 Internet이라고 보시면 됩니다. 일단은 PDN = Internet = IP Network

LTE 네트워크 구조에 대해서 좀 더 상세하게 알고 싶으시면

[출처] [Mobile] LTE 네트워크 구조 소개|작성자 넷매니아즈