004. TS 23.501 5GS Architecture & Flow

인터넷이나 책으로 공부하는 것의 한계점... 세부 기술은 찐 그 회사에서 일해야 알 수 있고, 그것도 권한이나 일하는 분야에 따라 다른 듯... 결국은 당연하게도 spec 공부를 해야하는 것 같다.

그래서 갑자기 사서 고생하게 됨... 제미나이가 TS 23.501을 보라고 해서 말을 들어봤다.

 

약어

AF Application Function AMF Access and Mobility Management Function  5GS 5G System  DNN Data Network Name NF Network Function NGAP Next Generation Application Protocol  SMF Session Management Function PCF Policy Control Function  Authentication Server Function (AUSF)  - Access and Mobility Management Function (AMF)  - Data Network (DN), e.g. operator services, Internet access or 3rd party services  - Unstructured Data Storage Function (UDSF)  - Network Exposure Function (NEF)  - Network Repository Function (NRF)  - Network Slice Selection Function (NSSF)  - Policy Control Function (PCF)  - Session Management Function (SMF)  - Unified Data Management (UDM)  - Unified Data Repository (UDR)  - User Plane Function (UPF)  - Application Function (AF)  - User Equipment (UE)  - (Radio) Access Network ((R)AN)  - 5G-Equipment Identity Register (5G-EIR)  - Security Edge Protection Proxy (SEPP)  - Network Data Analytics Function (NWDAF)  - CHarging Function (CHF)

 

TS 23.501 Section 4.2.3 Non-roaming reference architecture

Figure 4.2.3-2: Non-Roaming 5G System Architecture in reference point representation

 

실제로는 Multipjle PDU Session 구조를 사용하지만, 제미나이가 기본형 구조로 공부하라고 했다. ㅋ

실제 망에서 무조건 멀티플을 쓰는 이유는, 우선 데이터가 최종적으로 도달해야하는 목적지 서버(DN, ata Network)가 다르다는 뜻이다. 예를 들어, 우리가 스마트폰을 쓸 때를 생각해보자. 우리는 카톡이나 인터넷을 하면서 전화를 한다. 즉 일반 인터넷 데이터와 IMS 음성 통화 데이터를 동시에 쓸 때가 있는데, 망 입장에서는 이 데이터들의 DN이 완전 다르다. 특히나 끊김없는 통화를 위해서는 따로 관리가 필요하다. 그래서 실제로는 최소 2개의 PDU session을 동시에 뚫어놓는다.

• PDU Session #1 (Internet 구역) : 일반 인터넷용 통로
• PDU Session #2 (IMS 구역) : 음성 통화 및 신호용 통로
  - 이게 열려야 VoNR 등이 정상 수행 되는 듯!

실제로 5QI가 하나만 열릴 때도 있고 두 개 열릴 때도 있었는데(음성 관련 5QI X) 이걸로 multiple PDU session임을 판정하는 게 아니라 두 개의 5QI가 같은 PDU session을 사용했던 것 같다.

Figure 4.2.3-3: Applying non-roaming 5G System architecture for multiple PDU Session in reference point representation

 

Figure 4.2.3-2 첫 번째 그림을 보고 공부해보자!

 

5G SA Network Initial Registration Flow

1. UE ➔ (R)AN ➔ AMF (N1, N2) - 단말이 기지국에 무선 연결을 맺은 후, Registration Requset 메시지를 보내 망에 등록 요청을 한다. 이 신호가 AMF로 들어가는데, AMF는 출입국 관리소의 역할을 한다고 생각하면 된다. - 단말은 SUCI 등을 암호화 하여 N1 interface를 통해 전송하고, RAN이 코어망 관문인 AMF에게 N2 interface를 통해 토스한다.

2. AMF ➔ AUSF ➔ UDM (N12, N13, N8) - AMF는 단말의 가입자 정보를 직접 가지고 있느넥 아니라, 뒤쪽의 보안 및 DB 서버들에게 신원 조회를 요청한다. (오..ㄹㅇ?) - AMF가 N12 interface를 통해 인증 서버인 AUSF에게 가입자 인증을 요청한다. Indetity Request / Response - AUSF는 가입자 정보 관리소인 UDM과 N13 inteface를 통해 암호화 키를 검증한다. - UDM은 통신사 가입자 마스터 DB로 가입자의 프로필, 부가서비스 정보 보관하고 있다가 AMF(N8)와 AUSF에 넘겨준다. - 검증이 끝나면 AMF가 Registration Accept 메시지를 보낸다.

3. AMF ➔ SMF ➔ PCF (N11, N17) - 신원조회가 끝나면 단말이 데이터를 쓰기 위해 세션을 요청한다. AMF가 이를 SMF에게 이 요청을 넘긴다. PDU Session Establishment Request - SMF는 세션 관리자로, N11 interface를 통해 AMF로부터 요청을 받으면, 가입자에게 할당할 IP 주소, 데이터 통로 등을 제어한다. - SMF가 N7 interface를 통해 PCF로부터 정책을 가져온다. PCF는 정책 제어 서버로 요금제, QoS 보장 등의 규칙을 전달한다.

4. SMF ➔ UPF ➔ (R)AN (N4, N3, N6) - SMF가 실제 데이터를 가공하는 UPF에게 N4 interface를 통해 단말 IP 등을 기지국으로 보낼 준비를 하라고 명령한다.  PDU Session Establishment Accept - UPF가 명령을 받으면, RAN과 N3 interface를 연결하고, DN(외부 인터넷망)과 연결된 N6 interface를 통해 데이터 연결을 가능하게 한다. RRC Reconfiguration

 

인터페이스 정리

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.  N9: Reference point between two UPFs.  N5: Reference point between the PCF and an AF.  N7: Reference point between the SMF and the PCF.  N8: Reference point between the UDM and the AMF.  N10: Reference point between the UDM and the SMF.  N11: Reference point between the AMF and the SMF.  N12: Reference point between AMF and AUSF.  N13: Reference point between the UDM and Authentication Server function the AUSF.  N14: Reference point between two AMFs.  N15: Reference point between the PCF and the AMF in the case of non-roaming scenario, PCF in the visited network and AMF in the case of roaming scenario.  N16: Reference point between two SMFs, (in roaming case between SMF in the visited network and the SMF in the home network).  N17: Reference point between AMF and 5G-EIR.  N18: Reference point between any NF and UDSF.  N22: Reference point between AMF and NSSF.  N23: Reference point between PCF and NWDAF.  N24: Reference point between the PCF in the visited network and the PCF in the home network.  N27: Reference point between NRF in the visited network and the NRF in the home network.  N31: Reference point between the NSSF in the visited network and the NSSF in the home network.  N32: Reference point between SEPP in the visited network and the SEPP in the home network.  NOTE 4: The functionality of N32 reference point is defined in TS 33.501 [29].  N33: Reference point between NEF and AF.  N34: Reference point between NSSF and NWDAF.  N35: Reference point between UDM and UDR  N36: Reference point between PCF and UDR.  N37: Reference point between NEF and UDR  N40: Reference point between SMF and the CHF.  NOTE 5: The reference points from N40 up to and including N49 are reserved for allocation and definition in TS 23.503 [45].  N50: Reference point between AMF and the CBCF.

 

나름 재밌네요^^