LTE 서비스 가입 절차 (1편: Offline Subscription)

LTE Service Subscription Procedure (Part 1: Offline Subscription)

June 26, 2012 | By 유창모 (cmyoo@netmanias.com)

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이번 시간에는 이동 통신 사업자의 LTE 서비스 가입(Subscription) 절차에 대해서 소개해 드릴까 합니다.

서비스 가입 방법은 크게 두가지로 나눌 수 있습니다.

Offline Subscription: 대리점 방문 혹은 전화(콜센터)를 통해 서비스에 가입하는 방법으로 국내 통신사업자는 모두 이 방법을 사용하고 있죠.
Online Subscription: Open Market에서 단말(USIM 포함)을 구매하여 자가 개통하는 방법으로, 사용자가 구매한 LTE 단말을 이용하여 사업자 Portal에 접속 후 가입 정보를 입력하고 상품(Service Plan) 및 결제 방법을 고르는 식입니다. 대리점 인프라가 잘 갖추어져 있지 않은 동남아, 중동 지역의 사업자에서 주로 이 방법을 사용하고 있습니다.

오늘은 Offline Subscription 절차에 대해서 설명을 드리고, 다음 시간에 Online Subscription에 대해서 알아 보도록 하겠습니다.

Offline Subscription 절차

1. 서비스 가입 (Offline Subscription)

[1] 사업자는 대리점으로 단말과 USIM 카드를 배포하기 전에 USIM 카드 정보를 BSS(CC: Customer Care)에 저장합니다. 저장되는 정보는 USIM 카드 구분자인 ICCID, 사용자 식별자인 IMSI 그리고 사용자 인증을 위해 사용되는 LTE Key입니다. 따라서 사업자 BSS에는 사용자가 가입 후 사용할 단말의 USIM 관련 정보가 미리 저장되어 있습니다. 단말 식별자인 IMEI도 가지고 있을 수 있는데, 본 설명에서는 제외 시켰습니다.

ICCID: Integrated Circuit Card ID. This is the identifier of the actual SIM card itself - i.e. an identifier for the SIM chip. It is possible to change the information contained on a SIM (including the IMSI), but the identify of the SIM itself remains the same.
IMSI: International Mobile Subscriber Identity. This is a unique identifier that defines a subscriber in the wireless world, including the country and mobile network to which the subscriber belongs. It has the format MCC-MNC-MSIN. MCC = Mobile Country Code (e.g. 310 for USA); MNC = Mobile Network Code (e.g. 410 for AT&T), MSIN = sequential serial number. All signaling and messaging in GSM, UMTS and LTE networks uses the IMSI as the primary identifier of a subscriber.
The IMSI is one of the pieces of information stored on a SIM card.

출처: http://m2m.com/thread/1071

[2] 사용자가 대리점에 방문하여 LTE 서비스 가입 신청을 합니다. 가입 시 다음 정보들을 기록하게 되지요.

개인 정보(Personal Info): 이름, 주민번호, 집주소 등
결제 정보(Payment Info): 신용카드 번호 혹은 자동이체 은행 번호
그리고 단말(Device)과 서비스 상품(Service Plan)을 선택합니다. LG U+의 경우, 34요금제부터 120요금제까지 있네요.

[3] 대리점은 가입자가 기록한 정보(개인 정보, 결제 정보, 상품)와 단말 정보, 그리고 USIM 카드 겉에 기록된 ICCID 값을 사업자 BSS로 전달합니다.

[4] 그러면 사업자 BSS는 이미 저장되어 있는 ICCID 값을 이용하여 이 가입자의 IMSI와 LTE K를 찾아 HSS에 가입자 정보를 provisioning 합니다. Provisioning 되는 정보는 다음과 같습니다.

IMSI: 가입자 식별자 (450 05 0123456789)
LTE K: 가입자 인증을 위한 키 (Key0123456789)
Subscribed Profile: QoS 정보 (QCI=9, ARP=1, APN-AMBR(U/DL)=10Mbps/40Mbps, UE-AMBR(UL/DL)= 10Mbps/40Mbps). 가입자 단말이 망 접속시 본 QoS 정보를 기반으로 EPS Bearer가 생성됨
APN: 가입자가 사용할 서비스 이름 (인터넷, internet.apn.epc.mnc05.mcc450.3gppnetwork.org)

국내 통신사업자의 경우 QoS 등급에 따라 LTE 상품이 구분되지 않고, 단지 음성/데이터 사용량에 따른 상품(요금제)만 있을 뿐이죠. 그래서 아마도 모든 가입자에 대해 동일한 QCI, ARP, APN-AMBR(UL/DL), UE-AMBR(UL/DL) 값이 HSS로 provisioning될 것입니다.

하지만 해외 사업자의 경우 QoS 등급(예. 최대 대역폭: MBR)에 따라 상품이 나뉘는 경우도 있으며 이 경우 가입자가 선택한 상품에 따라 서로 다른 Subscribed Profile(QoS 정보)이 HSS로 provisioning 될 것입니다.

[5] 이제 SPR에도 가입자 정보를 provisioning합니다.

IMSI: 가입자 식별자 (450 05 0123456789)
Charging Method: Offline Charging
Allowed Service: Internet Access
Allowed QoS: QoS 정보 (QCI=9, ARP=1, APN-AMBR(U/DL)=10Mbps/40Mbps, HSS와 동일한 값임). 가입자 단말이 망 접속시 본 QoS 정보를 기반으로 EPS Bearer가 생성됨

[6] 위 [3]번 과정이 완료되면, 사용자는 LTE 단말과 USIM 카드를 받게 됩니다. 이 USIM 카드에는 ICCID, IMSI, LTE K가 들어 있습니다. 대리점에서 "1시간 정도 후에 개통 완료되니 그 이후에 단말 전원을 키세요~"라고 한다면 아마도 [4][5]번 절차를 위해 필요한 시간일 것입니다.

잠깐! Commissioning과 Provisioning의 차이

Commissioning은 가입 절차 전에 사업자 장비에 미리 값을 저장/설정하는 행위이며([1]번 절차),
Provisioning은 가입 절차 중에 가입자 관련 정보를 사업자 장비에 저장하는 행위입니다([4][5]번 절차).

2. 서비스 가입 후 인터넷 사용 (Internet Access after Offline Subscription)

[1] 이제 사용자는 단말(UE)에 USIM을 장착하고 전원을 킵니다.

[2] UE는 IMSI 값이 포함된 Attach Request 메시지를 MME로 보내고,

[3] MME는 HSS로 부터 해당 사용자(IMSI)에 대한 인증 벡터(Authentication Vectors)를 받아 옵니다. HSS에는 이미 해당 가입자의 IMSI와 LTE K가 들어 있으므로 문제 없이 인증 벡터를 생성하여 MME로 전달해 줄 수 있습니다.

[4] 이제 UE와 MME는 상호 인증을 수행합니다.

[5] 인증이 성공되면 MME는 HSS로 부터 EPS Bearer 생성에 사용할 QoS 정보(QCI, ARP, APN-AMBR(UL/DL), UE-AMBR (UL/DL))가 포함된 Subscribed Profile을 받아 옵니다.

[6] 그리고 S-GW로 가입자를 위한 EPS Bearer를 생성하라고 알립니다.

[7] S-GW는 P-GW로 EPS Bearer를 생성하라고 알립니다.

[8] P-GW는 PCRF로 PCC Rule(Policy 및 Charging 방식)을 달라고 요청하고,

[9] PCRF는 SPR에 저장되어 있는 가입자 정보를 요청하여,

[10] 그 값을 받아 옵니다.

[11] 그런 후 SPR로 부터 받은 가입자 정보를 기반으로 Policy Decision을 하여 PCC Rule을 P-GW로 전달합니다. 여기서 전달되는 정보는 다음과 같으며 QoS 정보의 경우 HSS에 저장되어 있는 값과 동일합니다.

IMSI
Charging: Offline Charging
Policy: QoS 정보(QCI, ARP, APN-AMBR(UL/DL))

[12] 이제 HSS(UE-AMBR) 및 PCRF(QCI, ARP, APN-AMBR)로 부터 받은 QoS 정보(Authorized QoS)를 기반으로 UE와 P-GW 간에 EPS Bearer가 생성됩니다.

[13] 그리고 사용자는 인터넷을 사용할 수 있게 됩니다.

sim쟁이 2012-06-27 11:49:59

카드 개발만 하다 보니 네트

박영철 2012-06-28 16:26:24

유익한 정보 감사합니다..
하나 궁굼한게 있는데 초기UE가 MME와 접속(Attach Request )시도 시에 eNB를 통해서 접속하는것 아닌가요?
만약 eNB를 통하지 MME에 직접 붙으면 MME의 부하가 너무 많을것 같은데....
즉. 2G(BSC/BTC)나 3G(Node-B)에서 기지국 역활을 eNB에서 하는것이 아닌가해서 질문 드립니다.

넷매니아즈 2012-06-28 16:40:45

아~ 네 맞습니다.

UE와 MME간에 주고 받는 모든 Control/User Data 패킷은 항상 eNB를 거치게 되어 있습니다.

본 글의 관점이 Subscription이라서 LTE 깊숙히 들어가면 그림이 너무 복잡해져서 UE와 MME간 연결을 하고 Attach Request 메시지를 표시한 것 뿐입니다.

이에 대해 좀 더 자세히 알고 싶으시면 아래 링크를 클릭하세요~
https://www.netmanias.com/bbs/view.php?id=techdocs&no=74

정민환 2012-06-29 13:47:55

항상 잘 보고 있습니다. 지난번에 몇가지 우문을 드렸었는데 친절해 답해주셨더랬죠 ㅎㅎ

LTE 초기 접속 과정에 대한 블로그와 기술문서를 본 적이 있어요. 그 덕에 이번 블로그는 편하게 읽을 수 있었던거 같습니다. ㅎㅎ

계속 좋은 자료 잘 볼께요 ^^

넷매니아즈 2012-06-29 15:37:35

네, 정민환님.

도움 되셨다니 저희도 뿌듯합니다.
LTE를 포함해서 여러가지 기술들을 블로그를 통해 소개해 드릴 예정이오니,
현재 하고 계시는 업무와 직접 관련이 없더라도 편한 마음으로 읽어 주세요.

감사합니다.

심정훈 2012-07-02 19:28:11

안녕하세요..
항상 좋은 자료 잘 보고 있습니다.
한가지 질문이 있습니다.
MME가 [6] Create Session Request요청하고 다시 S-GW가 [7] Create Session Request를 하는데요..
이때 [6]번과 [7]번에 전송되는 parameter는 동일한가요?

그리고 P-GW에서 [7] Create Session Request에서 수신한 정보과 [11] PCC Rule에서 수신한 정보가 다르게 올 수 있는지요?
만약 다른 정보가 온다면 어떤게 우선인가요?

감사합니다.

넷매니아즈 2012-07-02 19:35:49

[6]번과 [7]의 차이?
개념적으로 같다고 보셔도 될 것 같습니다. 다만 [6]번에는 P-GW IP 주소가 포함되고 ([7]에는 미포함), [7]번에는 S-GW가 할당한 S5 S-GW TEID가 포함됩니다 ([6]에는 미포함)

두번째 질문을 다시 표현하면 "HSS의 Subscribed QoS Profile"과 "PCRF의 QoS 정보" 중에 누가 우선하느냐인데요...
PCRF가 우선합니다. 즉, [11]이 우선하게 됩니다.
그래서 [11]에 의해서 결정된 QoS를 Authorized QoS라고 부릅니다.

좀 더 자세히 알고 싶으시면 넷매니아즈 기술문서(아래 링크)를 참조하세요~
https://www.netmanias.com/bbs/view.php?id=techdocs&no=74

정보보안 2012-08-29 15:42:46

질문있습니다! HSS가 MME로 인증벡터를 보내주는 이유가 무엇인가요? 인증벡터를 어떻게 사용하나요?

넷매니아즈 2012-08-29 16:24:21

HSS가 MME로 인증벡터를 보내 주는 것은 HSS를 대신하여 MME가 UE(사용자)를 인증하기 위함입니다.

자세한 내용은 아래 링크를 참조하세요. (회원 가입 후 문서 다운로드)
https://www.netmanias.com/bbs/view.php?id=techdocs&no=63

정보보안 2012-08-29 17:49:48

그럼 UE가 언제 HSS를 들리는 건가요? 새로운 UE가 추가될 때마다 HSS에 들러서 인증 벡터를 새로 생성하는 건가요?
HSS의 부담을 줄이고자 인증 벡터를 만드는것 같은데 어떤 식으로 차이가 있는지 알고싶습니다

넷매니아즈 2012-08-30 10:27:07

UE가 망에 최초 접속을 시도하면 그 때 MME는 HSS로 부터 인증 벡터를 가지고 와서 인증을 수행합니다.
그리고 인증이 성공하고 나면, 인증 과정에서 생성된 Master Key를 이용하여 UE - MME, UE - eNB간에 Control message 및 User data를 무결성 보호/암호화하게 되구요.

그런 후 해당 인증 벡터는 MME가 가지고 있게 되지만 영구적이지는 않습니다. (개발 이슈)
따라서 UE가 망에서 detach 후 얼마의 시간이 지난 다음에 다시 attach(망에 접속)하면 다시 HSS에게 인증 벡터를 요청하게 됩니다.

김민석 2013-01-17 11:37:41

안녕하세요! 좋은 정보 감사합니다!

위에서 HSS의 QoS profile과 PCRF의 QoS profile 중 PCRF의 QoS profile을 우선 순위를 두어 적용한다고 말씀하셨는데요.
그렇다면 PCRF에서 QoS profile을 한번에 전달받으면 될 일을 왜 굳이 HSS에서도 전달받게 되는 건가요?

위 내용이 혹시 Default / Dedicated EPS bearer와 연관이 있다면 연관 지어서 설명 부탁드립니다.

유창모 2013-01-24 19:52:49

아래 링크에 답변이 도움이 되시지 않을까 싶네요.

https://www.netmanias.com/bbs/view.php?id=qna&no=5018

차세환 2014-05-09 17:05:54

언제나 좋은글 감사드립니다!

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