지난 시간에 이어 오늘은 Online Subscription 절차에 대해 설명 드리도록 하겠습니다. Online Subscription은 사업자의 환경과 정책에 따라 다양한 로직으로 구현이 가능하며 오늘 소개는 그 중 하나의 예라고 보시면 될 듯 합니다.

Online Subscription 절차

Online Subscription이란 사용자가 Open Market에서 LTE 단말(UE) 구매 후, 해당 단말로 사업자 Portal(Web 서버이고 Captive Portal이라 부름)에 접속하여 자가 개통을 하는 방식입니다. 자가 개통이 완료되기 전까지 해당 사용자는 사업자 Portal에만 접속할 수 있을 뿐 다른 인터넷 서비스는 사용할 수 없습니다.

아래 Online Subscription 절차의 예를 LG U+로 들었지만, 이전 글에서 말씀드린 바와 같이 현재 국내 통신 3사는 모두 Offline Subscription만 지원하고 있습니다. 

1. 사업자 망의 준비 작업 (Commissioning)

[1] 먼저 Online Subscription을 위해 P-GW가 DPI(Deep Packet Inspection) 기능을 지원한다고 가정하겠습니다. P-GW에 "Limited Access"라는 이름의 Pre-defined PCC rule을 설정해 놓습니다. 설정 정보는 아래와 같구요.

• Charging Method: Offline Charging
• Allowed QoS (Default QoS): Online Subscription 동안만 사용할 가입자의 EPS Bearer에 대한 QoS 정보 (QCI=9, ARP=1, APN-AMBR(UL/DL)=64Kbps/128Kbps). 인터넷 서비스가 아닌 오로지 가입 행위를 위한 Bearer이므로 대역폭이 많이 필요치 않아 64Kbps/128Kbps로 작게 설정하였습니다.
• SDF Template and Gating Status: 가입이 완료되기 전에 사용자의 인터넷 액세스를 제안하는 룰이 설정됩니다.
  • HTTP URL이 portal.lguplus.com(LG U+ Captive Portal)이면 허용(pass)하고
  • HTTP URL이 다른 값(예. www.google.com)이면 HTTP 302 redirection을 시켜 portal.lguplus.com으로 가도록 하고,
  • HTTP 접속을 위해서는 TCP 연결과 DNS 과정이 선행되므로 이 패킷은 허용(pass) 하고
  • 위 조건에 만족하지 않는 나머지 패킷들(예. 카톡)은 모두 폐기(drop)합니다.
  • 이와 같이 P-GW가 HTTP URL까지 들여다 봐야 하기 때문에 DPI 기능이 요구됩니다.

• IMSI와 인증 키: 서비스 가입을 위해 Portal에 접속하기 위해서는 먼저 사용자가 LTE 망에 접속 할 수 있어야 하고, 이를 위해서는 사용자 인증을 위한 정보인 IMSI와 LTE K가 HSS에 미리 들어 있어야 합니다.
• Subscribed Profile (Default Profile): Online Subscription을 위해 이 정보(QCI, ARP, APN-AMBR, UE-AMBR)는 크게 의미가 없습니다. 왜냐면 LTE 망 접속 과정에서 앞서 설명드린 P-GW의 Pre-defined PCC rule로 overwrite가 되기 때문입니다.
• APN: 가입자가 사용할 서비스 이름 (인터넷, internet.apn.epc.mnc05.mcc450.3gppnetwork.org)

2. 단말 구매 후 LTE 망에 접속 (Attach to LTE Network after purchasing Device)

[1][2] 사용자는 Open Market에서 LG U+향 LTE 단말을 구매하고, 단말과 함께 USIM 카드를 받습니다.

[3] 그리고 단말(UE)에 USIM을 장착하고 전원을 킵니다.

[4] UE는 USIM에 저장되어 있는 IMSI 값이 포함된 Attach Request 메시지를 MME로 보내고,

[5] MME는 HSS로 부터 인증 벡터(Authentication Vectors)를 받아 옵니다. HSS에는 IMSI와 LTE K가 미리 provisioning 되어 있으므로 문제 없이 인증 벡터를 MME로 전달합니다.

[6] 이제 UE와 MME간에 상호 인증을 수행하고,

[7] 인증이 성공하면 MME는 HSS로 부터 EPS Bearer 생성에 사용할 QoS 정보(QCI, ARP, APN-AMBR, UE-AMBR)를 포함한 Subscribed Profile을 받습니다.

[8] 이후 MME는 S-GW로 Create Session Request 메시지를 보내 해당 UE를 위한 EPS Bearer를 생성하라고 알리고,

[9] S-GW는 이 메시지를 P-GW로 전달합니다.

[10][11] P-GW가 PCRF로 PCC rule을 요청하면, PCRF는 해당 가입자(IMSI)에 대한 가입 정보를 SPR로 부터 받아와서 Policy Decision을 수행하고 그 결과(PCC rule)를 P-GW로 전달합니다. 이 경우, PCRF가 P-GW로 전달하는 PCC rule은 "Limited Access"라는 이름의 Pre-defined PCC rule입니다.

잠깐! Pre-defined PCC rule이란?

[12] P-GW는 미리 설정(configuration)된 "Limited Access" 룰로 해당 UE에 대한 Policy Enforcement를 합니다. 여기서 적용된 Policy는 다음과 같습니다(맨 위의 [1]과 동일). 

• Charging Method: Offline Charging
• Allowed QoS (Default QoS): QCI=9, ARP=1, APN-AMBR(UL/DL)=64Kbps/128Kbps
• SDF Template and Gating Status
  • HTTP URL이 portal.lguplus.com(Portal)이면 pass
  • HTTP URL이 다른 값(예. www.google.com)이면 portal.lguplus.com로  HTTP 302 redirection
  • HTTP 접속을 위해 필요한 TCP SYN/ACK와 DNS 패킷은 pass
  • 나머지 패킷들은 모두 drop

3. 사업자 포털로 Hot-Lining (HTTP Redirection to Captive Portal)

이제 사용자는 LTE 망 접속이 완료되었고 인터넷에 접속하기 위해 브라우져(또는 다른 앱들)를 띄웁니다.

앞서 설명드린 바와 같이 P-GW(DPI)에 설정된 룰에 따라,

• 사용자가 portal.lguplus.com으로 접속을 시도하면 이 패킷은 pass되고,
• www.google.com으로 접속하려 하면 HTTP 302 redirect되어 portal.lguplus.com으로 가게 되고,
• 나머지 응용(앱)은 다 차단됩니다.

4. 사업자 포털을 통해 서비스 가입 (Self Subscription through Captive Portal)

사용자는 LG U+ LTE 서비스 가입을 위해 Portal(portal.lguplus.com)에서 아래 정보들을 입력/선택합니다.

• 개인 정보 (Personal Info): 이름, 주민번호, 집주소 등
• 결제 정보 (Payment Info): 신용카드 번호 혹은 자동이체 은행 번호
• 서비스 상품(요금제) 및 단말 정보 (Service Plan & Device Info)

5. 서비스 가입 후 인터넷 사용 (Internet Access after Self Subscription)

[1] 사용자가 가입 정보를 모두 입력하고 Subscription 버튼을 누르면, Portal은 OFCS로 UE IP 주소를 주고(현재 UE가 Portal에 접속되어 있으므로 Portal은 UE의 IP 주소를 알 수 있음)

[2] OFCS는 그 주소에 대한 IMSI 값을 돌려 줍니다. 앞서 UE가 LTE 망에 접속 후 P-GW가 OFCS로 {UE IP, UE IMSI}를 포함한 Accounting Data를 보낸다고 하였는데, 이게 필요한 이유가 여기에 있습니다. 가입 당시에 Portal에서 가입자의 IMSI 혹은 ICCID를 직접 입력 받게 할 수도 있으나 (1) 사용자 입장에서의 엄청난 번거로움과 (2) 사용자 입력 오류시의 문제점 등의 이유로 이와 같이 망이 알아서 단말의 IMSI 값을 알게 합니다. (여기서 Portal과 OFCS 간 연동은 비표준임)

[3] 이제 Portal은 가입자의 가입 정보(개인 정보, 결제 정보, 상품, 단말)와 IMSI 값을 알게 되었으니 BSS로 그 정보를 보냅니다.

[4] BSS는 Portal로 부터 수신한 가입 정보 저장 후, SPR에 그 정보를 provisioning 합니다(HSS에는 provisioning하지 않음). 앞서 사용자 가입 전에 SPR에 들어가 있는 정보는 {IMSI, Allowed Service=Limited Access} 였는데, 여기서 그 정보를 {IMSI, Charging Method=Offline Charging, Allowed Service=Internet Access, Allowed QoS=(QCI, ARP, APN-AMBR)}로 update 합니다.

[5] SPR은 해당 UE의 Profile이 변경되었음을 PCRF로 알리고(TS 23.203),

[6] PCRF는 P-GW로 새로운 PCC rule을 전달합니다. 본 PCC rule은 Dynamic PCC rule이 되며 다음 정보가 포함되어 있습니다.

• IMSI
• Charging: Offline Charging
• Policy: QoS 정보(QCI=9, ARP=1, APN-AMBR(UL/DL)=10Mbps/40Mbps)