Saudi Telecom Company(STC)의 EPC 컨설턴트인 Karim Rabie님이 보내온 기고글입니다.

제어 평면(Control Plane)과 사용자 평면(User Plane) 기능의 분리는 모바일 네트워크 생태계에서 항상 트렌드였다. CS 코어 네트워크의 MSC/MGW 분리, PS 코어 네트워크의 direct tunnel, 3GPP Rel. 8 EPC 아키텍처의 MME/SGW 분리는 모두 CP(Control Plane)와 UP(User Plane) 기능 분할로 간주 될 수 있다. 즉, 이동성, 세션 관리와 같은 제어 평면(시그널링) 처리와 패킷 터널링, 라우팅과 같은 사용자 평면 처리를 서로 다른 노드/장비가 수행하는 것은 새로운 개념이 아니다.

3GPP Rel. 8에서 시작된(그리고 적어도 Rel. 12까지) 사용자 평면 처리가 없는 순수 제어 노드로 진화한 MME의 경우와 달리, SGW 및 PGW 노드는 GTPv2 프로토콜을 이용한 제어 평면과 GTP-U를 이용한 사용자 평면 모두를 처리해 왔다. 제어 평면 프로토콜은 노란색으로, 사용자 평면은 녹색으로 표시된 기본 EPC 네트워크 아키텍처는 아래 그림과 같다. (간략화를 위해 Gn, S6b, S2a, S2b과 같은 참조점들은 생략)

새로운 코어 네트워크 아키텍처(CUPS; Control and User Plane Separation of EPC nodes)는 3개의 새로운 인터페이스(Sxa, Sxb, Sxc)를 추가하여 SGW, PGW 및 TDF에 CP/UP 분할 개념을 도입하였다. 새로운 네트워크 참조 모델 대 Rel. 14 이전 참조 모델 비교는 아래 그림과 같다.

New Reference Poits (Sxa, Sxb, Sxc)

새로운 참조점(Reference Point)은 UDP 포트 8805로 IANA에 최근 등록된 새로운 프로토콜(PFCP - Packet Forwarding Control Protocol)을 사용한다. Sxa 및 Sxb가 GTP를 기반으로 할 것이라는 기대에도 불구하고 3GPP는 Openflow 로직 외에 GTP, Diameter와 같은 새로운 프로토콜 정의를 선호하였다.

Sxa, Sxb 및 Sxc의 프로토콜 스택은 아래 그림과 같다.

Selection of SGW-U and PGW-U

SGW-U 및 PGW-U의 선택은 각각 SGW-C 및 PGW-C가 수행하게 되는데, 기존 LTE/EPC는 한 사용자가 항상 하나의 SGW에 고정되어 있고 다른 PDN에 대해서만 여러 개의 PGW를 가질 수 있는 구조였다면, CUPS의 새로운 특징은 한 사용자가 다른 PDN에 대해서 서로 다른 SGW-U 선택이 가능하다는 점이다.

SGW-C는 다음을 기반으로 SGW-U를 선택한다.

• SGW Location and User Location
• PGW-U Capabilities
• Mapped UE Usage Type (for a specific Dedicated Core Network)
• SGW-U Dynamic Load
• SGW-U relative static capacity relative to other SGW-Us

PGW-C는 다음을 기반으로 PGW-U를 선택한다.

• The requested APN
• PGW-U Location and User Location.
• PGW-U Capabilities
• Mapped UE Usage Type (for a specific Dedicated Core Network)
• PGW-U Dynamic Load
• PGW-U relative static capacity relative to other SGW-Us
• Same PGW-U to be selected in case of Handover (PDN exist for same UE & APN)

각 노드를 개별적으로 선택하는 대신 요청된 APN에 대해 결합 된 SGW-U/PGW-U(combined SGW-U/PGW-U)를 선택할 수 있어야 한다.

본 블로그는 새로운 아키텍처에 대한 개요를 제공하기 위한 것이며, Call flows 및 PFCP 기능의 주요 변경 사항은 다음 블로그에서 설명하도록 하겠다.

References

• 3GPP TS 23.214 Architecture enhancements for control and user plane separation of EPC nodes; Stage 2 - R14
• 3GPP TS 29.244 Interface between the Control Plane and the User Plane of EPC Nodes; Stage 3 - R14
• 3GPP TR 29.844 Study on Control and User Plane Separation of EPC Nodes - R14