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LTE: UE의 IP 주소 할당 절차 - 고정 IP 주소
LTE: UE IP Allocation Procedure - Static/Fixed IP Address
March 21, 2012 | By 유창모 (cmyoo@netmanias.com)
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지난 시간에 이어 오늘은 UE가 고정 IP 주소를 할당 받는 절차를 살펴 보도록 하겠습니다.

 

UE가 고정 IP 주소 할당 받기: Static/Fixed IP Allocation

 

지난 시간의 유동 IP 주소 할당 절차 보다는 조금 복잡합니다.

아래 그림은 지난 시간과 동일한 예입니다. 2개의 도시(서울, 부산)가 있고, 각 도시에 각각 EPC(MME, S-GW, P-GW)가 있습니다. HSS는 서울에만 있구요. 또한 두 도시는 IP Backbone 망을 통해 연결되어 있습니다.

 

 

① Power on UE and get IP address 100.1.1.1 in City 1

  • (a) 고정 IP 유저에 대해서는 HSS의 Subscriber Profile에 다음과 같은 2개의 정보가 미리 설정(provisioning)되어 있어야 합니다.
    • UE가 사용할 고정 IP 주소(PDN Address): 100.1.1.1
    • UE가 인터넷 액세스 하기 위한 P-GW(P-GW ID): P-GW1
  • (b) UE1은 서울에서 LTE 망에 접속을 시도합니다. 이를 위해 UE1은 Attach Request 메시지를 MME1으로 보내고, MME1은 HSS로 부터 UE1의 Subscriber Profile을 받아 옵니다. 이 때 UE1의 고정 IP 주소(100.1.1.1)와 P-GW ID(P-GW1)가 함께 MME1로 전달이 됩니다. P-GW ID가 포함되어 있으므로 MME1은 자체 P-GW selection rule을 돌리지 않고, HSS가 알려준 P-GW인 P-GW1으로 접속 요청(Create Session Request)을 합니다. 또한 이 메시지에는 HSS로 부터 받은 고정 IP 주소(PDN Address=100.1.1.1)가 함께 실려 있습니다.
  • (c) P-GW1은 접속 요청에 이미 UE IP 주소가 실려 있으므로(0.0.0.0이 아니므로), 이 주소를 그대로 UE1에 전달합니다. 즉, 자체 IP Pool을 사용하지 않습니다. 또한, UE1이 보낸 접속 요청에 PCO(Protocol Configuration Option) = DNS Sever IP Address Request가 포함되어 있는 경우, DNS 서버 IP 주소도 함께 UE1에 전달해 줍니다.
  • IP 주소=100.1.1.1을 할당 받은 UE1은 eNB - S-GW1 - P-GW1을 통해 인터넷을 사용합니다.

자세한 메시지 흐름은 아래와 같습니다.

 

 #   Message Flow   Message/Action        
 1  UE1 -> MME1    Attach Request (PCO=DNS Server IP Request)
 2  MME1 -> HSS   Update Location Request
 3  HSS -> MME1    Update Location Answer (PDN address=100.1.1.1P-GW ID=P-GW1)
 4  MME1   Use P-GW1 for UE1 because HSS delivers P-GW ID
 5  MME1 -> S-GW1   Create Session Request (PDN address=100.1.1.1, PCO, P-GW IP=P-GW1)
 6  S-GW1 -> P-GW1   Create Session Request (PDN address=100.1.1.1, PCO=DNS Server IP Request)
 7  P-GW1   Use PDN address=100.1.1.1Deliver UE IP as well as DNS Server IP address
 8  P-GW1 -> S-GW1   Create Session Response (PDN address=100.1.1.1, DNS IP=10.1.1.1/10.1.1.2)
 9  S-GW1 -> MME1   Create Session Response (PDN address=100.1.1.1, DNS IP=10.1.1.1/10.1.1.2)
 10  MME1 -> UE1   Attach Accept (PDN address=100.1.1.1, DNS IP=10.1.1.1/10.1.1.2)

 

 

② Power off UE and move to City 2

  • 가입자가 UE1 전원을 끄고 부산으로 이동합니다.

 

③ Power on UE and get "same" IP address 100.1.1.1 in City 2

  • (d) UE1은 부산에서 LTE 망에 접속을 시도합니다. 이를 위해 UE1은 Attach Request 메시지를 MME2로 보내고, MME2는 HSS로 부터 UE의 Subscriber Profile을 받아 옵니다. 이 때 UE의 고정 IP 주소(100.1.1.1)와 P-GW ID(P-GW1)가 함께 MME2로 전달이 됩니다. P-GW ID가 포함되어 있으므로 MME2는 자체 P-GW selection rule을 돌리지 않고, HSS가 알려준 P-GW인 P-GW1으로 접속 요청(Create Session Request)을 합니다. 또한 이 메시지에는 HSS로 부터 받은 고정 IP 주소가 함께 실려 있습니다.
  • (e) P-GW1은 접속 요청에 이미 UE IP 주소가 실려 있으므로(0.0.0.0이 아니므로), 이 주소를 그대로 UE1에 전달합니다. 즉, UE1은 어느 지역으로 이동을 하여 LTE 망에 접속을 하더라도 항상 P-GW1을 통해 인터넷에 접속하게 됩니다.
  • IP 주소=100.1.1.1을 할당 받은 UE1은 eNB - S-GW2 - P-GW1을 통해 인터넷을 사용합니다.

 

자세한 메시지 흐름은 아래와 같습니다.

 

 #   Message Flow   Message/Action        
 1  UE1 -> MME2    Attach Request (PCO=DNS Server IP Request)
 2  MME2 -> HSS   Update Location Request
 3  HSS -> MME2    Update Location Answer (PDN address=100.1.1.1P-GW ID=P-GW1)
 4  MME2   Use P-GW1 for UE1 because HSS delivers P-GW ID          
 5  MME2 -> S-GW2   Create Session Request (PDN address=100.1.1.1, PCO, P-GW IP=P-GW1)
 6  S-GW2 -> P-GW1   Create Session Request (PDN address=100.1.1.1, PCO=DNS Server IP Request)
 7  P-GW1   Use PDN address=100.1.1.1Deliver UE IP as well as DNS Server IP address
 8  P-GW1 -> S-GW2   Create Session Response (PDN address=100.1.1.1, DNS IP=10.1.1.1/10.1.1.2)
 9  S-GW2 -> MME2   Create Session Response (PDN address=100.1.1.1, DNS IP=10.1.1.1/10.1.1.2)
 10  MME2 -> UE1   Attach Accept (PDN address=100.1.1.1, DNS IP=10.1.1.1/10.1.1.2)

 

 

UE IP 할당 방식 비교

 

   유동 IP 할당 (Dynamic IP Allocation)  고정 IP 할당 (Static IP Allocation)
 누가 UE IP를 할당?

 
 P-GW가 할당
 - P-GW에 local IP pool이 있어, 여기서 아무거나 하나 골라 할당
 HSS가 할당
 - 가입자 Subscriber Profile에 고정 IP 주소가 Provisioning되어 있어 이 주소를 줌
 P-GW 선택은?


 
 MME에 의해서 Local P-GW 선택
 - MME가 동일 도시에 있는 P-GW 중에 선택    


 
 HSS에 의해서 Static P-GW 선택
 - HSS의 가입자 Subscriber Profile에 P-GW ID가 Provisioning되어 있음
 - 따라서 MME는 HSS가 알려준 P-GW를 사용  

 

최우진 2012-03-26 10:50:08
좋은 자료 감사합니다.

설명해 주신 그림에서 UE가 City 2 (Pusan)으로 옮긴 경우에 City 2에 있는 P-GW2에서 고정 IP 100.1.1.1을 할당해 주면 안되는 건가요? 사용자는 부산에 있는데 굳이 서울에 있는 P-GW1으로 부터 IP 주소를 할당 받는 이유를 잘 모르겠네요~*
넷매니아즈 2012-03-27 10:40:01
그건 IP Network에 라우팅 때문입니다.

P-GW2가 UE에 IP 주소 100.1.1.1을 할당하여, UE - eNB - SGW2 - PGW2로 EPS Bearer가 생성되면,
IP Network은 Destination IP 주소 100.1.1.1을 P-GW2로 라우팅 시켜 주어야 하는데,
초기 IP 라우팅 설정시에 100.1.1.1에 대한 라우팅을 P-GW1으로 잡아 주었다면 이후 그 패킷은 항상 P-GW1으로 가게 됩니다.

따라서 고정 IP 사용자의 경우 하나의 P-GW가 IP anchoring이 되어야만 합니다.

감사합니다.
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