고정 무선 액세스 네트워크
고정 무선 액세스 네트워크 개요
서비스 프로바이더는 건물에 광섬유를 연결할 필요 없이 무선 네트워크를 통해 가정으로 가입자를 관리할 수 있습니다. 가입자는 프로바이더 네트워크와 무선 무선 신호를 교환하는 CPE(Customer Premises Equipment)가 있는 고정된 위치(일반적으로 거주지)에 있습니다. 무선 네트워크는 광섬유 백홀 타워를 사용하여 유선 네트워크에서 가입자에게 이르는 마지막 마일 동안의 트래픽을 처리합니다. 여러 타워가 서로 간에 광섬유 네트워크로 들어오고 나가는 트래픽을 릴레이할 수 있습니다. Junos OS 릴리스 19.2R1부터 BNG 역할을 하는 MX 시리즈 라우터는 3GPP(Third-Generation Partnership Project) 고정 무선 액세스 네트워크의 가입자를 지원할 수 있으므로 고정 무선 가입자를 유선 가입자 관리 백엔드와 통합할 수 있습니다.
고정 무선 액세스 네트워크 개요에서 관련 용어에 대한 유용한 요약을 찾을 수 있습니다.
그림 1 은 고정 무선 액세스 네트워크의 대표적인 토폴로지를 보여줍니다.
그림 2 는 고정 무선 액세스 네트워크에서 기본 전달자를 활성화 및 비활성화하는 데 필요한 GPRS 터널링 프로토콜(GTP) 신호 메시지를 보여줍니다. 메시지는 실제로 요청 및 응답 쌍이지만 간단히 하기 위해 쌍은 양방향 화살표로 그림에 표시됩니다. Default Bearer Active 줄은 데이터 트래픽을 전달할 활성화된 기본 전달자를 나타냅니다.
이 구현에서, UE 로밍은 지원되지 않는다.
하기 위한 신호 메시지
간단히 말해서 메시지 교환 순서는 다음과 같습니다.
사용자 장비(UE)는 eNodeB에 어태치 요청(Attach Request)을 전송하고, eNodeB는 이 메시지를 MME(mobility management entity)로 전달한다. 요청에는 APN이 포함됩니다.
MME는 UE와 Identity 요청/응답 메시지를 교환하여 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 또는 UE의 다른 식별자를 결정한다.
MME는 식별자를 HSS(Home Subscriber Server)로 전송하여 UE를 인증한다.
MME는 위치 업데이트 요청/응답 메시지를 HSS와 교환한다. 이 교환에서, MME는 HSS에게 자신의 주소를 제공한다. HSS는 업데이트를 확인하고, 자신의 데이터베이스로부터 UE에 대한 가입 정보를 전송한다.
MME는 SAEGW(System Architecture Evolution gateway)에 세션 생성 요청(Create Session Request)을 전송한다. MME는 먼저 HSS의 가입 정보에 따라 UE가 제공한 APN과 자신이 허가한 APN을 비교한다. 일치하는 항목이 있는 경우 MME는 세션 생성 요청에 해당 APN을 포함합니다. 일치하지 않는 경우, MME는 대신 HSS에 의해 승인된 APN을 포함한다.
SAEGW는 다음 작업을 수행합니다.
요청에서 받은 정보 요소의 유효성을 검사합니다.
구독자가 요청한 APN의 유효성을 검사합니다. 인증을 구성한 경우 BNG는 RADIUS 서버와 통신하여 해당 작업을 수행합니다.
MME에서 S11 인터페이스의 IP 주소와 MME의 할당된 식별자로 구성된 R-TEID-C를 수신합니다.
로컬 TEID를 할당합니다.
L-TEID-C는 BNG에 있는 S11 인터페이스의 IP 주소와 BNG의 할당된 식별자입니다.
L-TEID-U는 BNG에 있는 S1-U 인터페이스의 IP 주소이며 BNG에 할당된 식별자입니다.
세션에 대해 생성하는 유사 회선 인터페이스에 대한 IP 주소를 할당합니다. 주소는 BNG의 로컬 구성 주소 풀 또는 RADIUS 서버에서 제공됩니다.
세션을 생성하고 세션 생성 응답을 MME로 보냅니다. 응답에는 SAEGW가 전달자와 L-TEID-C 및 L-TEID-U 모두에 대해 할당한 IP 주소가 포함됩니다.
MME는 eNodeB와 메시지를 교환하고, eNodeB는 UE로부터 eNodeB로 베어러 컴포넌트를 확립한다.
UE는 부착이 완료되었음을 eNodeB에 신호하고; eNodeB는 MME에 통지한다.
MME와 SAEGW는 Modify Bearer 요청/응답 메시지를 교환하여 베어러에 대한 최종 파라미터를 결정한다.
BNG는 요청을 수신하면 eNodeB에서 GTP-U 캡슐화된 데이터 패킷을 수신할 동적 유사 회선(
ps) 인터페이스를 생성합니다. BNG는 UE당 하나의 동적ps인터페이스를 생성합니다. 또한 BNG는 Modify Bearer 요청에서 eNodeB로부터 R-TEID-U를 수신합니다. 인터페이스를 생성한 후 BNG는 수정 베어러(Modify Bearer) 응답을 MME로 보냅니다.디폴트 베어러는 이제 활성화되고 가입자 데이터 트래픽은 eNodeB를 통해 SAEGW로 UE 간에 그리고 나서 연결된 PDN 간에 앞뒤로 전달될 수 있다.
그러나 거주 게이트웨이가 DHCP 클라이언트인 경우 먼저 가입자에 대한 DHCP 메시지 교환을 시작합니다. 교환은 기본 전달자에서 이루어집니다. 가입자를 바인딩하고 DHCP 구성을 제공하기 위한 DHCP 작업이 완료되면 데이터 트래픽이 베어러를 통과합니다.
MME와 SAEGW는 또한 Delete Session 요청 및 응답 메시지를 교환한다. SAEGW는 요청을 수신하면 유선 DHCP 가입자의 경우와 마찬가지로 가입자 로그아웃 프로세스를 시작합니다.
그림 3 은 RG가 DHCP 가입자를 생성하는 경우의 DHCP 연결을 보여줍니다. DHCP 제어 패킷은 다른 DHCP 구축과 마찬가지로 라우팅 엔진에 예외입니다. DHCP 가입자를 만들고 제어하는 동작은 유선 광대역 네트워크의 경우와 동일합니다. 가입자가 바인딩되면, UE는 가입자에 대한 데이터 트래픽 전송을 시작할 수 있다.
DHCP 가입자
참조
고정 무선 네트워크의 모든 측면에 대한 자세한 내용은 모든 것을 정의하는 3GPP 기술 사양을 참조하십시오. 표 1 에는 가장 관련성이 높은 사양이 나와 있습니다.
사양 번호 |
제목 |
|---|---|
3GPP TS 23.002(릴리스 15) |
네트워크 아키텍처 |
3GPP TS 23.401(릴리스 15) |
E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) 액세스를 위한 GPRS(General Packet Radio Service) 개선 사항 |
3GPP TS 29.274(릴리스 15) |
3GPP 진화된 패킷 시스템(EPS);컨트롤 플레인을 위한 진화된 GPRS(General Packet Radio Service) 터널링 프로토콜(GTPv2-C)3단계 |
3GPP TS 29.281(릴리스 15) |
일반 패킷 무선 시스템(GPRS) 터널링 프로토콜 사용자 플레인(GTPv1-U)
|
3GPP 고정 무선 액세스 용어
표 2 는 3GPP 고정 무선 액세스 네트워크에 사용되는 용어를 설명합니다.
용어 |
설명 |
|---|---|
3gpp |
3rd Generation Partnership Project는 무선 전화에 대한 사양과 프로토콜을 개발하는 국제 표준 기구입니다. |
Apn |
액세스 포인트 이름은 가입자가 액세스하려는 인터넷과 같은 패킷 데이터 네트워크(PDN)를 식별합니다. 가입자가 액세스를 요청하면, UE는 요청된 APN을 eNodeB로 전달하고, eNodeB는 이를 권한 부여를 위해 MME로 전송한다. 가입자가 APN을 요청하지 않으면, MME는 디폴트 APN을 인증할 수 있다. 사용자가 구독하는 각 PDN은 UE가 PDN에 액세스하기 위해 사용하는 APN 및 관련 PGW(packet data network gateway)를 갖는다. APN과 PGW의 조합을 PDN 구독 컨텍스트라고 합니다. 하나의 컨텍스트는 기본 APN으로, 사용자가 다른 APN을 활성화하지 않는 한 항상 인터넷과 같은 PDN에 연결됩니다. HSS는 가입자 프로파일들을 유지하고, MME는 HSS로부터의 프로파일을 이용하여 가입자가 요청된 APN에 실제로 가입되어 있는지 여부를 검증한다. 또한 APN은 UE에 대해 승인된 QoS 매개 변수와 같은 서비스 수준 및 연결 매개 변수 집합으로 생각할 수 있습니다. 주어진 UE는 많은 APN에 액세스할 수 있습니다. APN은 다음 두 부분으로 구성됩니다.
네트워크 식별자와 운영자 식별자를 모두 포함하는 APN은 PGW의 DNS 이름에 해당합니다. APN의 형식은 다음과 같습니다. network-id.mncmnc-number.mccmcc-number.gprs APN은 다음 예제와 같이 간단한 문자열이거나 더 복잡할 수 있습니다.
|
무기명 |
베어러는 PGW를 통해 UE와 PDN을 연결하는 터널이다. 디폴트 베어러 는 UE가 활성화될 때마다 디폴트 PGW로 설정된다. 여기서 활성화는 UE가 켜져 있고 인증을 수행했음을 의미합니다. UE 디바이스는 연결되는 각 PGW에 대한 기본 베어러를 가지고 있습니다. 예를 들어 사용자 장비가 하나의 PGW를 통해 인터넷에 연결되고 다른 PGW를 통해 회사 인트라넷에 연결되는 경우 두 개의 기본 전달자가 활성화됩니다. 기본 전달자는 최선의 노력입니다. UE는 GBR(Guaranteed Bit Rate)과 같은 서로 다른 QoS 요구 사항을 가질 수 있는 다른 PDN에 대한 전용 베어러 를 설정할 수 있습니다. 베어러는 GTP-U로 사용자 데이터를 캡슐화합니다. GTP-U 정보는 차례로 UDP 연결과 IP 패킷 내부를 통해 전송됩니다. |
eNodeB |
무선으로 UE와 무선 네트워크 코어에 직접 연결되는 하드웨어(일반적으로 라디오 타워에 있음). 진화된 노드 B 또는 E-UTRAN 노드 B라고도 합니다. eNodeB에는 다음과 같은 기능이 있습니다.
|
Gprs |
일반 패킷 라디오 서비스는 무선 네트워크가 외부 네트워크에 IP 패킷을 전달할 수 있도록 하는 사양을 정의하는 데이터 표준입니다. |
Gr |
가입자의 네트워크와 UE 간의 인터페이스를 제공하는 홈 게이트웨이 라우터입니다. 가정용 게이트웨이 라우터라고도 합니다. |
Gtp |
GPRS 터널링 프로토콜은 MME 및 SGW와 같은 두 개의 GPRS 지원 노드(GSN) 간에 트래픽을 전달하는 GTP 터널의 생성 및 사용을 관리합니다. 각 GTP 터널은 TEID로 식별됩니다. 터널의 수신 측은 송신 측에서 사용하는 TEID를 로컬로 할당합니다. 노드의 터널 엔드포인트는 메시지를 교환하여 TEID 값을 서로 통신합니다. |
지티피-씨 |
GPRS 터널링 프로토콜, 컨트롤 플레인. GTP-C 터널은 MME의 터널 엔드포인트와 BNG의 SAEGW 사이의 컨트롤 플레인(S11 인터페이스)에서 패킷 데이터 유닛과 신호 메시지를 전달합니다. |
GTP-U |
GPRS 터널링 프로토콜, 사용자 평면입니다. GTP-U 터널은 eNodeB의 터널 엔드포인트와 BNG의 SAEGW 사이의 사용자(데이터) 플레인(S1-U 인터페이스)에서 패킷 데이터 유닛과 신호 메시지를 전달합니다. |
Hss |
홈 가입자 서버는 가입자 및 서비스 정보의 데이터베이스를 유지한다. 이 정보는 통화(연결) 제어 및 세션 관리를 지원합니다. HSS에는 다음과 같은 기능이 있습니다.
|
Imsi |
3GPP 가입자를 식별하는 국제 모바일 가입자 식별 번호입니다. IMSI는 모바일 국가 코드, 모바일 네트워크 코드 및 모바일 스테이션 식별 번호로 구성됩니다. |
메이 |
가입자 장치를 고유하게 식별하는 모바일 장비 식별 번호입니다. |
Mme |
이동성 관리 엔티티는 eNodeB, HSS 및 SAEGW와 통신하는 무선 액세스 네트워크에 대한 제어 노드입니다. 일부 기능은 다음과 같습니다.
|
MSISDN |
모바일 가입자에게 할당된 모바일 가입자 ISDN 번호(전화 번호)입니다. |
Pgw |
패킷 데이터 네트워크 게이트웨이는 UE에게 인터넷과 같은 외부 네트워크로의 연결을 제공한다. UE로 들어오고 나가는 트래픽은 PGW에 의해 처리됩니다. BNG는 PGW와 SGW의 기능을 모두 포함하는 SAEGW의 기능을 합니다. PGW는 다음과 같은 기능을 수행합니다.
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시즌 11 |
BNG에서 MME와 SAEGW를 연결하는 GTPv2 기반 컨트롤 플레인 인터페이스입니다. GTP-C 터널은 제어 메시지를 전달합니다. S11 인터페이스는 여러 MME를 지원할 수 있습니다. |
S1-MME |
eNodeB와 MME를 연결하는 GTPv2 기반 컨트롤 플레인 인터페이스. |
S1-U |
BNG에서 eNodeB와 SAEGW를 연결하는 GTPv1 기반 사용자 플레인 인터페이스입니다. S1-U는 데이터 플레인 인터페이스라고도 합니다. 인터페이스의 GTP-U 터널은 사용자 페이로드를 전달합니다. S1-U 인터페이스는 여러 eNodeB를 지원할 수 있습니다. |
S6ᄀ |
MME와 HSS를 연결하는 인터페이스로서, 이 인터페이스를 사용하여 가입자, 서비스 및 UE 정보를 교환한다. |
SAEGW (새그) |
SGW와 PGW의 기능을 모두 포함하는 System Architecture Evolution 게이트웨이입니다. 이를 통해 BNG는 SGW 및 PGW의 역할을 모두 수행할 수 있습니다. |
Sgw |
서비스 게이트웨이는 가입자 데이터 패킷을 라우팅하고 전달합니다. BNG는 PGW와 SGW의 기능을 모두 포함하는 SAEGW의 기능을 합니다. SGW는 다음과 같은 기능을 수행합니다.
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테이드 |
경로 범위에서 GTP 터널 엔드포인트를 고유하게 식별하는 터널 엔드포인트 식별자입니다. 정규화된 TEID는 로컬로 할당된 식별자와 연결된 IP 주소로 구성됩니다. 4개의 TEID가 정의되며, 함께 기본 전달자 세션을 고유하게 식별합니다.
|
Ue |
무선 네트워크의 eNodeB 및 가입자의 네트워크에 연결하는 사용자 장비입니다. UE는 다른 맥락에서 CPE라고 불리는 것에 대응한다. 일부 경우들에서, UE는 SIM 카드 및 SIM을 호스트할 수 있는 RG(residential gateway router)로 구성된다. 다른 경우에는 SIM이 RG에 연결되는 별도의 장치에 있을 수 있습니다. 두 경우 모두 SIM은 고정 무선 액세스 네트워크에서 eNodeB에 무선 무선 연결을 제공합니다. |
고정 무선 액세스의 이점
건물에 광섬유를 제공하는 대신 유선 네트워크에 연결된 무선 백홀 타워를 사용하여 라스트 마일 설치 및 유지 보수 비용을 절감합니다.
소외된 최종 사용자에 대한 서비스 제공을 늘릴 수 있는 능력.
고정 무선 액세스를 구성하는 방법
고정 무선 액세스 구성은 BNG에서 SAEGW를 활성화합니다. 최소한 APN, 컨트롤 플레인 및 데이터 플레인을 구성해야 합니다.
다음 절차에서는 APN에 적용되는 다음 중 하나를 별도로 구성했다고 가정합니다.
액세스 프로필
동적 프로필
앵커 포인트 인터페이스
주소 풀
BNG에서 고정 무선 액세스를 구성하는 방법:
예를 들어 다음 구성은 S11 인터페이스 주소를 192.0.2.30으로, S1-U 인터페이스 주소를 192.0.2.100으로 지정합니다. 유사 회선 앵커는 ps0입니다. APN의 이름은 internet-basic입니다. RADIUS 매개 변수에 대한 액세스 프로필과 동적 클라이언트 프로필이 모두 연결되어 있습니다. 인증 패스워드는 $ABC 123입니다. 사용자 이름에는 도메인 이름 example.net 와 가입자의 IMSI가 포함됩니다. 데이터 유형은 필수 IPv4입니다. 설명 문자열 fwa-basic-subscribers-phoenix는 APN과 연결됩니다.
다른 라우팅 인스턴스가 구성되지 않았기 때문에 APN은 기본 라우팅 인스턴스를 사용합니다. 구성이 로컬 풀을 지정하지 않기 때문에 IP 주소는 RADIUS에 의해 제공됩니다.
fixed-wireless-access {
anchor-point ps0;
control-plane mme-45 {
s11 {
v4-address ip-address;
}
}
data-plane x-s1u-20 {
s1-u {
v4-address 192.0.2.100;
}
}
apn internet-basic {
aaa-profile fwa-radius-prof;
apn-data-type ipv4
authentication {
password $ABC123;
username-include {
domain-name example.net;
imsi;
}
}
description fwa-basic-subscribers-phoenix;
dynamic-profile fwa-dyn-profile;
}
}
APN에 연결하는 동적 프로필은 고정 무선 액세스를 위한 동적 인터페이스를 생성합니다. 다음 구성은 간단한 예입니다.
dynamic-profiles fwa-dyn-profile {
interfaces {
"$junos-interface-ifd-name" {
unit "$junos-interface-unit" {
family inet {
unnumbered-address lo0.0 preferred-source-address 10.0.0.1;
}
}
}
}
}
앵커 포인트 인터페이스 구성도 매우 간단합니다. 예를 들어:
interfaces {
ps0 {
anchor-point {
rlt-0/1/10;
}
flexible-vlan-tagging;
}
}
고정 무선 액세스 확인 및 모니터링
목적
고정 무선 액세스 구성에 대한 상태 정보 및 통계를 확인합니다.
작업
고정 무선 액세스 가입자를 지원하는 BNG의 모든 인터페이스 목록을 표시하려면:
user@host>show subscribers client-type fixed-wireless-access
eNodeB 및 MME에 대한 BNG 연결을 위한 사용자 이름 및 IP 주소, 동적 프로필, 로컬 및 원격 TEID, 원격 및 로컬 IP 주소를 포함하여 고정 무선 액세스 가입자에 대한 자세한 정보를 표시하려면:
user@host>show subscribers client-type fixed-wireless-access detail
BNG, eNodeB 및 MME 간에 교환된 메시지에 대한 통계를 보려면,
user@host>show services fixed-wireless-access statistics