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LTE Policy and Charging Control (PCC)
LTE Policy and Charging Control (PCC)
By Netmanias (tech@netmanias.com)
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목차

1. 시작하는 글

2. PCC 규칙

3. PCC 절차

4. 정책 제어에 따른 IP 패킷 Flow 동작

5. EPS Entity Information

6. 마치는 글

 

 

2. PCC 규칙 (PCC Rule)

 

PCRF는 SDF에 대해 PCC 규칙을 결정하여 Gx 인터페이스를 통하여 PCEF(P-GW)로 제공한다. P-GW는 해당 SDF에 대해 PCC 규칙을 설정해 놓고, 송/수신되는 IP 패킷마다 SDF를 검출하여 해당 SDF에 대한 정책을 적용한다. 먼저 3GPP TS 29.212 규격[1]에서 기술하고 있는 PCC 규칙에 대한 정의를 살펴본다.

 

• 목적: PCC 규칙은 SDF에 속한 패킷을 검출하고, 어떤 서비스인지 식별하고, SDF에 적용할 과금 파라미터를 제공하며, SDF에 대한 정책 제어를 제공한다.

• 적용 대상: PCC 규칙은 SDF 단위로 결정된다. PCEF(P-GW)에서 패킷 filters(SDF template)에 의해 분류된 IP 패킷들은 해당 SDF에 적용된 PCC 규칙을 적용 받는다.

• 종류: PCC 규칙은 동적 PCC 규칙(dynamic PCC rule)과 미리 정의된 PCC 규칙(pre-defined PCC rule)으로 구분된다. 동적 PCC 규칙은 EPS 세션 생성/변경시 PCRF에서 P-GW로 동적으로 제공되고, 미리 정의된 PCC 규칙은 P-GW에 미리 설정되어 있어 PCRF에 의해 활성화/비활성화 된다.

• 구성 요소: PCC 규칙은 정책 규칙명(policy rule name), 서비스 ID, SDF template, gate status, QoS 파라미터, 과금 파라미터 등으로 구성되며* 사업자 정책에 따라 결정된다.

아래에서는 PCC 규칙 종류별로 PCC 규칙이 Gx 인터페이스 상에서 어떻게 전달되고 P-GW에 어떻게 설정되는지 살펴본다. 2.1절에서는 미리 정의된 PCC 규칙의 전달을 2.2절에서는 동적 PCC 규칙의 전달을 설명한다.

자세한 내용은 3GPP TS 29.212[1]을 참조

 

2.1 미리 정해놓은 PCC 규칙 (Pre-defined PCC Rule)

사업자는 자신이 서비스 하지 않는 P2P 트래픽에 대해 전송률을 제한하는 정책을 적용하기도 하므로, P2P를 예로 들어 미리 정의된 PCC 규칙을 설명한다. 그림 1은 미리 정의된 PCC 규칙이 P-GW에 설정되는 과정을 보여준다.

 

그림 1. Pre-defined PCC 규칙 예: P2P 트래픽

 

미리 정의된 “P2P” 규칙은 P-GW에 미리 설정되어 비활성화되어 있다. PCRF는 미리 정의된 PCC 규칙을 선택한 경우 P-GW로 PCC 규칙 구성 요소를 모두 전달할 필요 없이 정책 규칙명(policy rule name), 즉 “P2P”만 전달한다. P-GW는 “P2P” 규칙명을 수신하면 비활성화 상태인 “P2P” 규칙을 활성화하여 사용한다.

 

2.2 동적 PCC 규칙 (Dynamic PCC Rule)

이번에는 이벤트가 있을 때마다 수행되는 동적 PCC 규칙을 살펴본다. 그림 2는 사용자가 인터넷 서비스와 음성 서비스를 이용할 때 동적 PCC 규칙이 P-GW에 설정되는 과정을 보여준다. 아래와 같이 가정하였고, 이 문서에서 다룰 모든 동적 PCC 규칙을 나타내었다.

• 사업자 정책 - 인터넷 서비스는 망 자원이 허용하는 한도만큼 액세스할 수 있고 음성 서비스는 음성 패킷의 전송률을 보장한다.

• APN - 인터넷 서비스와 음성 서비스는 서로 다른 APN, 즉 인터넷과 IMS 망으로 접속한다.

• PCC 규칙명 - 인터넷 서비스: “Internet”, 음성 서비스: “Voice-C”(SIP 시그널링)/”Voice-U”(음성 패킷)

 

그림 2. Dynamic PCC 규칙 예: 인터넷/음성 서비스

 

Internet” 규칙은 인터넷을 사용하는 모든 패킷 flow에 적용되며, MBR(UL/DL)을 무제한으로 하여 인터넷 접속을 위한 가용 용량 안에서 최대로 사용할 수 있게 한다. “Internet” 규칙은 인터넷으로 접속하는 default 베어러에 적용되는데, APN-AMBR(UL/DL)을 무제한으로 하여 다른 사용자가 없으면 최대 전송률까지 사용할 수 있고 사용자가 많으면 전송률은 줄어든다.

Voice-C” 규칙은 SIP 시그널링에 적용된다. IMS 망으로 접속하는 default 베어러에 적용되어 APN-AMBR (UL/DL)이 100Kbps로 지원된다.

Voice-U” 규칙은 사용자 음성 패킷인 미디어 패킷에 적용되며, GBR이 적용된다. 음성 세션이 유지되는 동안 항상 UL/DL 88Kbps로 전송할 수 있도록 망 자원이 할당되며, IMS로 접속하는 dedicated 베어러가 생성되어 GBR(UL/DL) 88Kbps로 전송된다.

 

PCRF는 EPS 세션이 생성 또는 변경될 때 서비스 종류에 따라 동적으로 PCC 규칙명(“Internet”, “Voice-C” 또는 “Voice-U”)과 규칙에 해당하는 정책 파라미터들을 Gx 인터페이스를 통하여 P-GW로 전달한다. P-GW는 PCRF로부터 제공받은 정책 파라미터들을 베어러 속성에 맵핑하여 IP 패킷별로 적용한다.

 

초기 접속 절차를 통해 인터넷과 IMS에 접속한 사용자는 detach하지 않는 한 default 베어러를 유지하므로 P-GW에는 기본적으로 “Internet” 규칙과 “Voice-C” 규칙이 설정되어 있다. IMS APN 상의 dedicated 베어러는 음성 호 발생시 생성되어 통화가 끝나면 없어진다.

 
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Yoo 2013-07-04 21:35:57
기다렸던 내용인데 감사히 잘 보겠습니다..^^
넷매니아즈 2013-07-05 12:55:50
참고문헌 [1] typo를 수정하였습니다.
TS 23.203 -> TS 29.212
KAMSEU 2013-07-05 23:40:26
very nice !
두리둥실 2013-07-08 16:42:23
좋은자료 잘 보겠습니다
넷매니아즈 2013-07-08 19:44:10
그림 1이 수정되어 문서가 update 되었습니다.
-> 그림 하단 default bearer 안의 SIP flow
Imthiyaz Ali 2013-07-19 13:35:20
Please upload the English version
Yoo 2013-08-08 01:05:34
상용 LTE망에서 Packet을 분석해본 결과 ims, internet 각 두개의 APN에 대한 Default Bearer 생성시 (Create Session Response) P-GW에서 UE로 TFT 정보를 전송하지 않습니다.
그리고, VoLTE 서비스를 위해 Dedicated Bearer를 생성시에만 TFT 정보를 단말에게 전송합니다.

단말이 ims 용도로 EBI=5, internet 용도로 EBI=6 이렇게 각각 Default Bearer를 생성했을때 단말에서 VoLTE
발신을 하게되면 SIP (INVITE 등) 메시지는 EBI=5를 사용하고, 나머지 인터넷용 트래픽은 EBI=6을 사용합니다.
어떻게 단말은 ims와 internet용 TFT 정보를 수신하지 않았음에도 두 개의 트래픽을 정확히 구분할수 있는건가요?
넷매니아즈 2013-08-09 11:32:08
단말은 APN별로 IP 주소를 할당 받고, 단말의 routing table에 의해서 각 목적지 별로 어떤 interface(EPS bearer)를 통해 나갈지 결정됩니다.

간단히 확인을 해 본 결과 (LG U+ 갤럭시S4 LTE-A 단말)
■ Interface 확인 (단말은 2개의 IP 주소를 할당 받았습니다.)
u0_a218@android:/proc/net $ ifconfig rmnet0
rmnet0: ip 100.66.114.44 mask 255.255.255.248 flags [up running]
u0_a218@android:/proc/net $ ifconfig rmnet1
rmnet1: ip 10.198.49.106 mask 255.255.255.252 flags [up running]

■ Routing Table 확인
u0_a218@android:/proc/net $ ip route show
default via 10.198.49.105 dev rmnet 1
10.113.13.211 via 100.66.114.45 dev rmnet 0
10.113.13.250 via 100.66.114.45 dev rmnet 0
...

default route가 rmnet1으로 잡힌 것으로 보아 rmnet1이 인터넷 통신을 위한 interface가 되고 이 interface에 EBI=6이 binding되어 있을 것입니다.
그리고 목적지가 private IP 주소(10.113.13.xx)인 route에 대해 rmnet0이 잡힌 것으로 보아, 10.113.13.211/250이 P-CSCF 혹은 SBC IP 주소가 될 것이고, 이 interface에 EBI=5가 binding되어 SIP 통신을 하게 될 것입니다.
netstat를 통해 단말에서 rmnet0 interface(100.66.114.44)에 대해 tcp port = 5060(SIP protocol)을 listen하고 있는 것도 확인했습니다.

SKT 역시 동일한 로직입니다.

Yoo님, 저도 질문이 있는데요. 아래 사항은 어떻게 확인이 가능한가요?
"상용 LTE망에서 Packet을 분석해본 결과 ims, internet 각 두개의 APN에 대한 Default Bearer 생성시 (Create Session Response) P-GW에서 UE로 TFT 정보를 전송하지 않습니다.
그리고, VoLTE 서비스를 위해 Dedicated Bearer를 생성시에만 TFT 정보를 단말에게 전송합니다."
Yoo 2013-08-09 21:06:41
제가 사실 LGU+ 네트웍 업무를 담당하고 있습니다. 그래서 LTE EPC망의 패킷을 미러링해서 Wireshark등으로
열어볼수 있어서 실제 패킷의 내용을 확인 가능합니다.

근데 좀 이상하네요. 저희 망에서는 단말에 100.x.x.x 대역의 IP는 할당하지 않는걸로 알고 있는데요.
저도 좀 더 확인해 보겠습니다.
넷매니아즈 2013-08-09 21:14:26
실제 패킷을 보실 수 있다니 부럽습니다! ^^*
그리고 IP 주소 대역은 다시 한번 확인해 봤는데 100.X.X.X이 맞는데요...

그리고 Yoo님. 저도 한가지 여쭈어 보겠습니다.
LG U+ LTE망(혹은 다른 국내 이동통신사업자망)은 단말 IP 주소를 P-GW에서 Attach Accept를 통해 할당하나요? 아니면 DHCP를 통해 할당 해 주나요?
Yoo 2013-08-09 21:19:01
다른 회사는 모르겠으나 저희는 P-GW 내부에 IP-Pool을 보유하고 있어서 P-GW 자체가 할당합니다.
konathamharireddy 2013-09-25 18:49:12
Please upload the English version
Jin 2013-10-02 14:01:21
IMS APN/ Internet APN 별로 default bearer가 생성 되는데요, 각각 create session 요청을 별도로 날리므로 delete session 도 별도로 전송해야 할거 같은데 맞는지요 ? 또한, 규격 상으로 pgw/ sgw에서는 session timer 같은게 존재 하는가요 ? 오랫동안안 별도의 트래픽 발생하지 않는 다면 어떻게 유지가 된는지 궁금하네요...
Yoo 2013-10-06 01:50:32
Default Bearer는 기본적으로 UE가 망에서 Detach 되지 않는한 계속해서 유지되는데요. 필요시 말씀하신대로
APN 단위로 Delete Session Request / Response 를 이용하여 Default Bearer를 삭제합니다.

예를들면 단말에서 테더링 기능을 on하면 테더링 Default Bearer가 생성되었다가 테더링 off하면 삭제되고,
단말에서 3G/4G 데이터 접속 차단을 누르면 인터넷 Default Bearer가 삭제됩니다.
만약 비행기 모드를 선택하면 단말에서 Detach 요청이 오고, 해당 단말에 설정되어 있던 모든 Default Bearer가
삭제됩니다.

문의하신 session timer 의미가 맞는지 모르겠지만 GTP-C, GTP-U 각각 Path management 용으로 Echo Request
와 Echo Response를 사용하며, 트래픽이 없을 경우에 주기적으로 송/수신하여 Path의 가용여부를 체크합니다.
박동주 2013-11-20 15:01:32
혹시 도움이 될까해서 남깁니다.
아래 질문에 대한 3gpp spec 내용은 아래아래와 같습니다.

"상용 LTE망에서 Packet을 분석해본 결과 ims, internet 각 두개의 APN에 대한 Default Bearer 생성시 (Create Session Response) P-GW에서 UE로 TFT 정보를 전송하지 않습니다.
그리고, VoLTE 서비스를 위해 Dedicated Bearer를 생성시에만 TFT 정보를 단말에게 전송합니다."

24.301 6.4.1.1
The default EPS bearer context does not have any TFT assigned during the activation procedure. This corresponds to using a match-all packet filter. The network may at anytime after the establishment of this bearer assign a TFT to the default EPS bearer and may subsequently modify the TFT or the packet filters of this default bearer.
Manjunath S 2014-01-04 14:53:51
Please update the English version.
송승일 2014-01-22 15:47:07
좋은 자료 감사합니다. 항상 잘 보고 있습니다.
다름이 아니라 위의 문서를 프린트 할수 없을까요(?)
아래 Transcript를 복사해서 프린트 할수 있지만, 이미지 파일들이 없어서 그렇습니다.
감사합니다.
Netmanias 2014-01-22 16:20:15
안녕하세요? 송승일님,
로그인 후 우측 상단에 PDF 아이콘을 클릭하시면 해당 문서를 다운로드 받으실 수 있습니다.
송승일 2014-01-23 08:47:00
감사합니다. ^^
komal 2014-03-05 00:37:20
please upload the english version for the same.
Netmanias 2014-03-10 12:56:19
Hi,

LTE technical documents are being translated each in turn based on LTE TD list (please see page 2 of any LTE TD).
This document (LTE PCC) will be available at the end of April. Please wait some more..
komalmca2003 2014-03-10 22:51:43
Please provide the English version of this doc.
강윤범 2014-12-16 16:53:36

좋은 자료 덕분에 많은것 배워가네요 정말 감사드립니다.

그리고 해당 자료중에 궁금한 부분이 있어 문의드립니다.

1. p11 [그림6] 정책 제어 적용 예를 보면

   internet default bearer ID와 IMS default bearer ID가 같은 '5'로 되어있는데

   동일 UE일 경우 ID가 순차적으로 달라야 되지 않나요?

2. AA-request/answer에서 AA의 full name은 어떻게 되는지요?

감사합니다.

박정호 2018-03-08 17:38:18

넷매니아즈 기술문서, “VoLTE 초기 접속 절차”, TBD는 아직 작성전이신가요?

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