5GC와 SBA¶
스펙 · 릴리즈
5G 시스템 구조: TS 23.501 §4 (참조점·서비스 기반 표현), §6 (NF 기능) · 절차: TS 23.502 · 서비스 프레임워크: TS 29.500, 29.501 · NF별 API: TS 29.5xx (예: 29.518 Namf, 29.502 Nsmf) · 보안: TS 33.501 Rel-15~ (Rel-16 SCP·NWDAF 확장, Rel-17 NSACF·Edge, Rel-18 AI/ML 지원)
한눈에 보기
5GC(5G Core)는 LTE 핵심망(EPC)과 설계 방식이 다릅니다.
- EPC는 MME, S-GW 같은 장비(노드) 단위였습니다.
- 5GC는 기능을 잘게 나눈 NF(Network Function) 소프트웨어들이 웹 서비스처럼(HTTP/2 API) 서로 호출합니다. 이를 SBA(Service-Based Architecture)라고 합니다.
덕분에 클라우드 위에서 필요한 기능만 늘리고 줄일 수 있고, 새 기능을 쉽게 붙일 수 있습니다. 또 제어(SMF)와 데이터 처리(UPF)를 완전히 분리해서, UPF를 사용자 가까이(엣지)에 배치할 수 있습니다.
서비스 기반 구조¶
flowchart TB
subgraph CP["제어 평면 — 서비스 기반 인터페이스 (HTTP/2)"]
direction LR
NSSF[NSSF] --- NEF[NEF] --- NRF[NRF] --- PCF[PCF] --- UDM[UDM] --- AF[AF]
AUSF[AUSF] --- AMF[AMF] --- SMF[SMF] --- NWDAF[NWDAF]
end
UE([UE]) -.->|N1 NAS| AMF
RAN[NG-RAN] -.->|N2| AMF
UE --- RAN
RAN ==>|N3| UPF[UPF]
SMF -.->|N4 PFCP| UPF
UPF ==>|N6| DN((Data Network))
UPF ==>|N9| UPF2["UPF<br/>(PSA)"]주요 NF¶
| NF | 이름 | 역할 | EPC 대응 |
|---|---|---|---|
| AMF | Access and Mobility Management Function | 등록, 연결·이동성 관리, NAS 종단·보안, 도달성 | MME (이동성 부분) |
| SMF | Session Management Function | PDU 세션 관리, UE IP 할당, UPF 선택·제어 | MME (세션) + S/P-GW-C |
| UPF | User Plane Function | 패킷 라우팅·포워딩, QoS 집행, 과금 데이터, 이동성 앵커 | S/P-GW-U |
| AUSF | Authentication Server Function | 5G-AKA / EAP-AKA' 인증 | HSS (일부) |
| UDM | Unified Data Management | 가입자 데이터, 인증 자격 생성, SUCI 복호화(SIDF) | HSS |
| UDR | Unified Data Repository | 데이터 저장소 | — |
| PCF | Policy Control Function | 정책 결정 (QoS, 과금, URSP) | PCRF |
| NRF | NF Repository Function | NF 등록·탐색 (서비스 디렉터리) | — (DNS 대체) |
| NSSF | Network Slice Selection Function | 슬라이스 선택, AMF 집합 결정 | — |
| NEF | Network Exposure Function | 외부(AF)에 망 기능 노출 | SCEF |
| NWDAF | Network Data Analytics Function | 망 분석, 예측 (부하, 이동성) | — |
| SCP | Service Communication Proxy (Rel-16) | NF 간 메시지 라우팅 (서비스 메시) | — |
| SEPP | Security Edge Protection Proxy | 로밍 시 사업자 간 보안 경계 | (Diameter Edge Agent) |
| N3IWF / TNGF | 비3GPP 접속 게이트웨이 | Wi-Fi 접속 | ePDG |
| NSACF | NS Admission Control Function (Rel-17) | 슬라이스별 단말·세션 수 제한 | — |
참조점¶
| 참조점 | 연결 | 프로토콜 |
|---|---|---|
| N1 | UE – AMF | NAS (24.501) |
| N2 | NG-RAN – AMF | NGAP |
| N3 | NG-RAN – UPF | GTP-U |
| N4 | SMF – UPF | PFCP (29.244) |
| N6 | UPF – DN | IP / 이더넷 |
| N9 | UPF – UPF | GTP-U |
| N11 | AMF – SMF | Nsmf / Namf (SBI) |
| N8 / N10 / N13 | AMF·SMF·AUSF – UDM | Nudm (SBI) |
| N7 / N15 | SMF·AMF – PCF | Npcf (SBI) |
SBI 호출 예¶
sequenceDiagram
participant AMF
participant NRF
participant SMF
AMF->>NRF: GET /nnrf-disc/v1/nf-instances?target-nf-type=SMF&snssai=...&dnn=internet
NRF->>AMF: 200 OK (SMF 인스턴스 목록, 주소)
AMF->>SMF: POST /nsmf-pdusession/v1/sm-contexts (Nsmf_PDUSession_CreateSMContext)
SMF->>AMF: 201 Created (SM 컨텍스트 URI)전문가 노트 — SBA 구현과 진화
서비스 프레임워크. 각 NF 서비스는 OpenAPI 3.0(YAML)으로 정의되고 HTTP/2 + JSON으로 동작합니다. 요청–응답과 구독–통지(subscribe/notify) 두 패턴이 있으며, 통지는 소비자가 등록한 콜백 URI로 POST합니다. NF 간 보안은 TLS + OAuth 2.0(NRF가 토큰 발급)입니다.
간접 통신 모델 (Rel-16). 모델 A/B(직접), 모델 C/D(SCP 경유)가 있고, 모델 D는 SCP가 탐색까지 대신합니다. 대규모 클라우드 배치에서 서비스 메시(Envoy 등)와 비슷한 역할입니다.
UPF 체인과 엣지. PDU 세션은 UPF 여러 개를 거칠 수 있습니다. ULCL(Uplink Classifier)이나 Branching Point로 특정 트래픽만 로컬 UPF(MEC)로 보내고 나머지는 중앙 PSA(PDU Session Anchor)로 보냅니다. Rel-17에서 엣지 컴퓨팅 지원(TS 23.548, EASDF)이 정리되었습니다.
PFCP (N4). SMF는 UPF에 PDR(패킷 탐지 규칙), FAR(포워딩), QER(QoS 집행), URR(사용량 보고), BAR(버퍼링)을 설치합니다. EPC CUPS의 Sx와 같은 프로토콜입니다.
EPC 연동. SA와 LTE 공존 시 N26(AMF–MME) 인터페이스로 이동 중 컨텍스트를 넘깁니다. 통합 노드 SMF+PGW-C, UPF+PGW-U, UDM+HSS, PCF+PCRF가 EPS–5GS 간 IP 주소 유지와 VoNR↔VoLTE(EPS fallback)를 가능하게 합니다.
NWDAF와 AI. Rel-16부터 NF·OAM 데이터를 모아 부하 예측, 단말 이동성 분석, QoS 지속성 예측 등을 제공합니다. Rel-17에서 분석·모델 학습 기능 분리(AnLF/MTLF), Rel-18에서 연합 학습 등 AI/ML 지원이 확장되었습니다.