Publications네트워크 슬라이싱

기술편 · 네트워크 슬라이싱

NSA에도 QoS가 있는데, SA 네트워크 슬라이싱은 무엇이 다른가

LTE·NSA의 QoS와 5G SA의 QoS Flow, S-NSSAI 기반 Network Slicing이 다루는 구조·관리 범위를 구분한다.

글 · TelcoNexus최초 발행 조회수 확인 중

왜 지금 다시 5G SA인가의 마지막 질문은 단순했다. LTE와 NSA에도 QoS(Quality of Service)가 있었는데, 5G SA의 Network Slicing은 대체 무엇이 다른가. 둘 다 트래픽을 구분하고 품질을 다룬다면 이름만 새로 붙인 것은 아닐까.

결론부터 말하면 QoS와 Network Slicing은 경쟁 관계가 아니다. QoS는 패킷 흐름에 어떤 전달 처리를 적용할지를 다루고, Network Slicing은 어떤 논리적 네트워크 맥락을 선택해 그 안에서 기능·정책·자원·운영을 어떻게 묶을지를 다룬다. 그래서 한 Network Slice 안에도 여러 QoS Flow가 존재한다. 슬라이싱이 QoS를 없애는 것이 아니라, QoS가 작동할 더 넓은 서비스·운영 경계를 만든다고 보는 편이 정확하다.

공유망의 여러 QoS 흐름이 5G SA의 단말·무선·전송·코어·운영 계층을 아우르는 논리적 서비스 영역으로 이어지는 모습을 추상적으로 표현한 편집 이미지
공유망 QoS에서 slice 안의 종단간 정책·운영 책임으로 범위가 넓어지는 관계를 표현한 개념 이미지다. 실제 표준 토폴로지나 장비 구성을 설명하는 기술 다이어그램은 아니다.

LTE와 NSA에도 QoS는 이미 있었다

LTE의 EPC(Evolved Packet Core)는 EPS bearer를 중심으로 QoS를 다룬다. 3GPP TS 23.401과 TS 23.203에서 bearer는 단말과 패킷 데이터망 사이의 트래픽을 운반하는 논리적 통로이고, PCC(Policy and Charging Control)는 서비스 데이터 흐름을 어떤 bearer와 연결할지 결정한다.

이때 QCI(QoS Class Identifier)는 우선순위, 패킷 지연 예산, 패킷 오류율 같은 전달 특성을 가리킨다. ARP(Allocation and Retention Priority)는 자원이 부족할 때 새 bearer를 받아들일지, 이미 잡힌 bearer를 유지할지를 판단하는 데 쓰인다. GBR과 MBR은 보장·최대 비트율을, APN-AMBR과 UE-AMBR은 비GBR 트래픽의 합산 속도 상한을 다룬다. QoS는 결국 같은 망을 쓰는 여러 트래픽에 서로 다른 스케줄링·수락·전달 처리를 적용하는 장치다.

일반적으로 5G NSA라고 부르는 초기 상용 구조는 EN-DC(E-UTRA-NR Dual Connectivity)다. 3GPP TS 37.340에서 EN-DC는 LTE eNB가 Master Node이고 NR en-gNB가 Secondary Node이며, eNB가 EPC에 S1으로 연결되는 구조다. NR 무선이 함께 쓰여도 코어의 세션·정책 기반은 EPC와 EPS bearer에 남는다. 다만 NSA는 여러 multi-connectivity 조합을 포괄하는 말이므로, 모든 가능한 NSA 구성을 EPC 하나로 일반화해서는 안 된다. 이 글의 NSA 비교는 널리 배포된 EN-DC/EPC 문맥을 가리킨다.

QoS가 하는 일은 작지 않다. 음성과 일반 데이터의 처리 차이를 만들고, 특정 흐름에 GBR을 적용하며, 혼잡 상황에서 어떤 연결을 먼저 받아들일지 정할 수 있다. 그러나 이 기능만으로 특정 고객이나 서비스에 별도의 논리망이 생기지는 않는다. QoS 파라미터는 “이 패킷 흐름을 어떻게 다룰 것인가”에 답하지만, 어떤 slice를 선택할지, 그 slice에 어떤 네트워크 기능과 운영 목표를 묶을지, 고객에게 무엇을 약속할지는 별도 문제다.

LTE·NSA QoS와 5G SA Network Slicing의 역할 비교
항목설명
기본 질문LTE·EN-DC NSA QoS: 트래픽을 어떤 우선순위·지연·비트율 특성으로 전달할지 정한다. 5G SA Slicing: 단말·서비스가 어떤 논리적 네트워크 맥락을 사용할지 정한다.
대표 식별자LTE·NSA: EPS bearer ID, QCI, ARP. 5G SA: S-NSSAI의 SST와 선택적 SD.
세부 품질 단위LTE·NSA: EPS bearer와 QoS 파라미터. 5G SA: slice 안의 PDU Session과 QoS Flow(QFI·5QI·ARP 등).
정책·제어LTE·NSA: PCRF와 P-GW가 PCC rule과 bearer binding을 적용한다. 5G SA: PCF·SMF가 세션·QoS Flow 정책을 다루고 AMF·NSSF가 slice selection에 관여한다.
전달 처리LTE·NSA: eNB와 EPC 사용자 평면이 bearer traffic을 처리한다. 5G SA: UPF와 NG-RAN이 QoS Flow별 전달 처리를 수행한다.
자원·운영 범위QoS는 공유망 안의 흐름별 전달 처리가 중심이다. Slicing은 공유·전용 자원 선택과 여러 도메인의 관리 맥락을 묶지만, S-NSSAI만으로 물리 분리·예약·보장이 생기지는 않는다.
상품 경계어느 쪽도 기능만으로 고객 계약을 만들지 않는다. 종단간 SLA, 상품 조건, 과금, 장애와 보상 책임은 후속 글에서 별도로 다룬다.

표 출처: LTE/EPC QoS는 3GPP TS 23.401·23.203, EN-DC는 TS 37.340, 5GS QoS와 slice selection은 TS 23.501·23.503, 관리·보장은 TS 28.530·28.554와 GSMA NG.116에 근거한다. 마지막 두 행은 표준 기능과 사업자 구현 책임의 경계를 정리한 필자의 분석이다.

SA에서도 품질의 최소 단위는 QoS Flow다

5G SA에서는 PDU Session이 단말과 Data Network 사이의 연결 맥락을 만든다. 3GPP TS 23.501은 QoS Flow를 PDU Session 안에서 QoS를 구분하는 가장 세밀한 단위로 정의한다. 같은 QFI(QoS Flow Identifier)를 가진 패킷은 같은 전달 처리를 받는다.

각 QoS Flow에는 5QI와 ARP가 포함된 QoS profile이 붙는다. GBR Flow라면 GFBR과 MFBR 같은 비트율 파라미터도 들어갈 수 있다. SMF(Session Management Function)는 QoS Flow를 제어하고, QoS profile을 AMF를 거쳐 NG-RAN에 전달한다. 단말에는 QoS rule을, UPF(User Plane Function)에는 PDR(Packet Detection Rule)을 제공한다. NG-RAN은 profile에 따라 무선 자원을 스케줄링하고, UPF는 PDR에 따라 패킷을 식별하고 전달한다.

정책의 출발점에는 PCF(Policy Control Function)가 있다. 3GPP TS 23.503의 PCC framework에서 PCF는 세션 정책과 PCC rule을 제공하고, SMF는 rule을 PDU Session 안의 QoS Flow에 binding한다. 애플리케이션이 요구한 서비스 정보가 정책을 통해 승인되더라도, 실제 흐름 생성과 전달 처리는 SMF·UPF·NG-RAN의 역할을 거친다.

이 구조를 보면 5GS가 LTE QoS를 버린 것이 아니라 더 세밀한 흐름 단위와 서비스 기반 코어 기능으로 재구성했다는 점이 보인다. 5QI는 QCI와 마찬가지로 전달 특성을 나타내는 식별자이지, 그 자체가 독립된 서비스 상품이나 종단간 SLA는 아니다.

S-NSSAI는 QoS 등급이 아니라 slice 선택의 이름표다

S-NSSAI(Single Network Slice Selection Assistance Information)는 Network Slice를 식별한다. 3GPP TS 23.501에 따르면 S-NSSAI는 예상되는 slice 동작 유형을 나타내는 SST(Slice/Service Type)와, 같은 SST 안에서 slice를 더 구분할 때 쓰는 선택적 SD(Slice Differentiator)로 구성된다.

단말은 등록 과정에서 Requested NSSAI를 제시할 수 있고, 망은 가입 정보와 현재 제공 가능한 slice를 반영해 Allowed NSSAI를 돌려준다. 최초 AMF가 단말을 처리한 뒤 필요하면 NSSF(Network Slice Selection Function)의 도움을 받아 적합한 AMF와 Network Slice를 선택한다. 여기서 중요한 점은 S-NSSAI 하나가 특정 물리 장비 묶음과 일대일로 고정되는 이름이 아니라는 사실이다. 같은 AMF가 여러 slice를 지원할 수도 있고, 사업자의 배포 선택에 따라 하나의 S-NSSAI가 하나 이상의 Network Slice Instance와 연결될 수도 있다.

PDU Session은 serving PLMN에서 하나의 특정 Network Slice Instance에 속한다. 그 세션 안에는 서로 다른 5QI·ARP·비트율 특성을 가진 여러 QoS Flow가 들어갈 수 있다. 예를 들어 하나의 기업용 slice 안에서도 제어 메시지, 영상, 일반 업무 데이터가 같은 품질 요구를 갖는 것은 아니다. slice가 서비스 맥락을 정하고 QoS Flow가 그 안의 트래픽별 전달 처리를 세분화한다.

공유망 QoS 처리와 slice 내부의 정책·운영·보장 책임

대체 설명 왼쪽의 공유망에서는 트래픽 흐름마다 QoS 처리를 다르게 적용한다. 5G SA에서는 단말·애플리케이션의 적격성, S-NSSAI 기반 slice selection, PDU Session 정책, QoS Flow 전달, 종단간 운영·SLA 책임이 순서대로 연결되며 QoS는 slice 내부에도 계속 존재한다.

  • 1. 단말·애플리케이션가입 권한, 단말 지원, 서비스 요청과 트래픽 식별 조건을 맞춘다.
  • 2. Slice selectionRequested·Allowed NSSAI와 AMF·NSSF를 통해 사용할 S-NSSAI 맥락을 정한다.
  • 3. 세션·정책PDU Session을 하나의 slice에 연결하고 PCF 정책을 SMF가 QoS Flow에 binding한다.
  • 4. 사용자 평면 QoSNG-RAN과 UPF가 QFI·5QI·ARP·비트율 파라미터에 따라 스케줄링·수락·전달 처리를 수행한다.
  • 5. 운영·보장 책임사업자가 RAN·transport·core를 관측하고 목표·임계치·복구·고객 통지·보상 범위를 운영한다.

도식 근거: S-NSSAI·selection·PDU Session·QoS Flow 관계는 3GPP TS 23.501·23.503에 근거한다. 다섯 번째 단계는 표준 기능의 존재만으로 생기지 않는 사업자 상품·운영 책임을 나타낸 필자의 분석이다.

구조의 차이는 종단간 상품의 완성을 뜻하지 않는다

Network Slicing이 5G Core만의 기능으로 끝나지 않는 이유는 RAN·Core·Transport의 관리 범위를 하나의 서비스 목표 아래 조정할 수 있기 때문이다. 3GPP와 GSMA는 선택·식별, 정책, lifecycle, KPI와 요구 속성을 표현할 수단을 제공한다. 그러나 단말 적격성, 여러 구간의 용량·측정, 애플리케이션 endpoint와 고객 계약은 별도 구현 책임이다. 구체적인 selection 절차는 3편, 측정 endpoint와 SLA 경계는 4편에서 다룬다.

S-NSSAI만으로 격리·예약·보장이 생기지는 않는다

S-NSSAI는 논리적 맥락을 식별하지만 물리 자원의 완전 분리를 증명하지 않는다. GBR QoS Flow도 해당 흐름의 비트율 요구를 표현할 뿐 RAN·transport·core·application 전체 용량 예약을 뜻하지 않는다. KPI와 assurance 기능 역시 측정·조정 수단이지 자동 보장 계약이 아니다. 격리·예약·보장의 조합과 검증은 4편의 중심 질문으로 남긴다.

B2C·B2B는 여기서 가능성만 구분한다

필자는 B2C에서는 제한된 시간·장소·세션의 체감 품질, B2B에서는 업무 범위와 관리 목표를 상품 후보로 구분할 수 있다고 본다. 이는 현재 상용 성공이나 수익을 주장하는 문장이 아니다. 지불 주체와 수익화는 5편, B2C·B2B 상품 구조는 6·7편에서 각각 검토한다.

상품화에는 별도의 계약이 필요하다

S-NSSAI 접근권, 특정 구간의 품질 목표, managed service는 서로 다른 약속이다. 단말 적격성, fallback, 여러 구간의 용량·측정, 과금, 장애·보상 책임을 계약으로 묶어야 하지만 이 글은 구조 차이까지만 확정한다. 후속 글이 각 조건을 나누어 검토한다.

핵심 요약

  • LTE와 일반적인 EN-DC NSA의 QoS는 EPS bearer, QCI, ARP, GBR·MBR·AMBR를 이용해 공유망 안의 트래픽 전달 처리를 구분한다.
  • 5G SA의 Network Slicing은 QoS를 대체하지 않는다. S-NSSAI가 논리적 slice를 식별·선택하고, 그 slice의 PDU Session 안에서 여러 QoS Flow가 동작한다.
  • PCF 정책을 SMF가 QoS Flow에 binding하고, UPF와 NG-RAN이 실제 사용자 평면 처리를 수행한다.
  • 표준은 구조·관리 수단을 정의하지만, 단말 선택과 종단간 측정·상품·책임은 후속 글에서 별도로 검토해야 한다.
  • S-NSSAI와 QoS Flow의 존재만으로 물리 격리·전체 구간 예약·품질 보장이 자동 발생하지 않는다.

출처 및 참고자료