- 5GC는 5G 네트워크를 구성하는 3대 (단말, 기지국, 코어네트워크) 구성요소 중 하나로 5G 단말 혹은 5G 기지국 개발시 기능 검증을 위한 필수 요소
※ 5GC는 가입자 정보 관리, 단말 관련 메시지 절차 등을 관리하며 상/하향 데이터를 처리하기 위해 기지국과 공공 IP 망 사이에서 Gateway 역할을 수행하는 5G 네트워크 구성 요소
- 본 기술은 상용 5GC에 준하는 5GC Emulator 소프트웨어 패키지로 5G SA 스몰셀 기지국 개발시 시험에 사용하기 위한 목적으로 개발
※ 상용 5GC 대비 5G Core Emulator는 특정 기능의 세부적인 완성도, 특정 인터페이스의 자체 정의/개발 여부(국제 표준 규격과 상이) 등의 차이로 구분
※ 5GC Emulator의 제공(지원) 기능은 상용 5GC에 준하며, 상용 5GC에 해당하는 요구 사항 반영 시 상용 수준의 솔루션으로 업그레이드 가능
- 본 기술은 3GPP Rel.15를 기반으로 각 기능적 특성에 따라 AMP, SMF, UPF, UDM, AUSF 기능을 포함하고 있으며 FGCS (5G Core Network Subsystem)으로 명명하며, 5G SA 스마트폰 단말, 5G 스몰셀과의 연동시험을 통해 기능 검증을 완료하였음
- (기술이전 필요성) 5GC는 5G단말 혹은 5G 기지국 (gNB) 개발 업체 입장에서 기능 검증을 위하여 필요한 장비이나 외산 SW를 활용하는 경우 제공되는 기능이 기본기능 위주로 제한적이며, 기능 추가를 위해서는 추가 비용 발생 및 개발 기간이 오래 걸림. 중소기업의 자체 개발을 하는 경우 많은 자본, 인력, 시간 투입이 요구됨
- 5G에서는 가정용, 실내외 핫스팟, 음영지역에서의 커버리지 확보를 위하여 밀집환경에서 스몰셀 기술이 핵심기술로 정의되고 있으며, 우리나라에서는 중소기업들을 중심으로 개발하는 중
※ 매크로 셀 기지국의 경우 대기업을 중심으로 연구개발되고 있으며, 스몰셀 기지국의 경우는 중소기업이 도전 가능한 분야로 아직 상용화되지 않은 단계
- (기술이전 목적) 5G 스몰셀 기술은 중소기업이 개발 가능한 5G 장비로 그 기술의 완성도 검증을 위하여 5G 상용단말과 연동시험에 의한 기술검증을 위해 5GC Emulator 제공
- (중소기업이 개발하기 어려운 5GC Emulator 제공) ETRI에서 개발한 5GC Emulator는 3GPP Rel.15 기반의 5G NR SA 상용단말과 5G NR 스몰셀 기지국과 연동시험이 완료된 기술로 5G SA (Stand Alone) 시험환경을 바로 구축 가능
- (중소기업의 기술자립화 기여) 태동기 단계에 있는 5G 스몰셀 시장에서 중소기업이 자체적으로 5G 시험환경 구축으로 기술 기술 자립화에 기여
- ETRI가 개발한 5GC Emulator는 본 기술의 이전을 통하여 중소업체의 5GC 기술 확보가 가능하며, 이를 통하여 중소기업의 기술 경쟁력 강화 기대
- 3GPP Rel.15 5G 기반의 프로토콜/기능 지원
● 단말과 N1 인터페이스 (5GMM/5GSM)
● gNB와 FGCS간 제어평면 메시지 처리를 위한 N2 인터페이스 (NGAP)
● gNB와의 사용자 평면 메시지 처리를 위한 N3 인터페이스
● N2 인터페이스 기반 PDU Session 설정 및 해제 기능
● 단말의 네트워크 등록(registration) 및 등록해제(Deregistration) 기능
● 단말의 Session Management 기능
● UE IP Address 할당 및 관리 기능
● Identification, Access Authentication 및 Authorization 기능
● Packet Routing & Forwarding 기능
● Data Network 와의 외부 인터페이스 기능
● User Plane을 위한 QoS handling 기능
● 단말의 IDLE-ACTIVE 상태 천이 제어 기능
● Downlink 패킷 버퍼링 기능 및 Paging 트리거링 기능
● 핸드오버 기능
● UE Context 관리 기능
세부기술 1: 3GPP Rel.15 기반
● 5GC AMF 기능
■ gNB와 FGCS간 NG interface (NGAP) 기능
■ PDU Session 설정 및 해제
■ 단말의 5GMM 메시지 처리 기능
■ Mobility Management.
■ NAS ciphering and integrity protection
■ 단말의 네트워크 등록(registration) 및 등록해제(Deregistration) 기능
■ 단말의 5GSM 메시지 전달 기능
■ Identification, Access Authentication 및 Authorization 기능
■ UE Context 관리 기능
● UDM Emualtor 기능
■ 단말 subscription data, policy data등을 저장 관리하는 기능
■ 단말의 인증을 위한 데이터를 저장 및 단말 인증키를 생성하는 기능
세부기술 2: 3GPP Rel.15 기반 5G Core Emulator 사용자 평면 SW
● 5GC SMF 기능
■ 단말의 5GSM 메시지 처리 기능
■ 단말의 Session Management , Session Establishment, Modify, Release 기능
■ UE IP Address 할당 및 관리 기능
■ UPF 노드와의 인터페이스
■ Downlink Data Notification.
● 5GC UPF 기능
■ gNB와의 N3 인터페이스 기능
■ Packet Routing & Forwarding 기능
■ Data Network 와의 외부 인터페이스 기능
■ User Plane을 위한 QoS handling 기능
■ Downlink 패킷 버퍼링 기능 및 Paging 트리거링 기능
■ 소스 gNB로의 "End marker" 전송 기능
- 세부기술 1:3GPP Rel.15 기반 5G Core Emulator 제어 평면 SW
. 5GC Emulator 관련 문서 : 요구사항정의서, 시스템 구조설계서, 상세설계서, 시험절차 및 결과서
. 5GC Emulator 제어평면 소프트웨어
- 세부기술 2: 3GPP Rel.15 기반 5G Core Emulator 사용자 평면 SW
. 5GC Emulator 관련 문서 : 요구사항정의서, 시스템 구조설계서, 상세설계서, 시험절차 및 결과서
. 5GC Emulator 사용자 평명 소프트웨어
- (적용분야: 5G 스몰셀 기지국 시험용 장비) 본 이전 기술은 5G NR 기반의 3GPP Rel.15 규격을 사용하는 5G 스몰셀 기지국, 5G SA 단말의 기능 검증용으로 활용 가능
※ 5G SA 기능을 갖는 단말, 스몰셀 기지국등에서 5G 접속, 인증, 이동성관리, 세선 관리등 기본 기능 및 성능 검증용으로 활용
- (적용분야: 5G 재난문자 서비스 발생 시험 장비) 5GC Emulator내에 재난문자 서비스와의 연동기능을 포함하고 있어서 ETWS, PWS와 같은 재난문자 서비스 발생용으로 활용 가능
※ 이전기술은 3GPP규격에 정의된 5G SA 기반의 Protocol Stack들에 대한 결과물로 다양한 활용처가 있을 수 있음
- (적용분야: 5G 특화망에 활용되는 소형 5GC 장비) 5GC Emulator 기능을 이용하여, 특화망에 적용가능한 소형 5GC로 적용 가능
- (경제적 기대효과) 출연연을 통해 개발된 국산 SW활용으로 기존 외산 SW 사용 대비 비용 감소 효과 예상(기존 솔루션 대비 저렴한 비용으로 기술 이전 가능)
※ 5GC 연구 개발 또는 구매에 투입되는 기회비용 최소화를 통해 기존 제품에 대한 보다 강화된 기술적 경쟁력 확보 가능
- (국산화 기대효과) 기존 상용 솔루션 대비 상대적으로 최신 3GPP 규격이 적용 된 바, 새로운 기술 개발 등의 업그레이 등의 용의성 제공