어제에 이어 LTE QoS에 대해서 설명드리며, 오늘은 LTE에서 사용되는 QoS 파라미터의 의미를 살펴 보도록 하겠습니다.
EPS Bearer는 Default EPS Bearer와 Dedicated EPS Bearer로 나뉘어지며, 이 EPS Bearer는 다음과 같은 LTE QoS 파라미터를 가지고 LTE 망에서 QoS 제어를 받습니다.
- Resource Type: GBR or Non-GBR
- QCI
- ARP
- GBR
- MBR
- APN-AMBR
- UE-AMBR
이제 각 파라미터에 대해서 살펴 보도록 하겠습니다.
Resource Type = GBR (Guaranteed Bit Rate)
대역폭을 보장받을 수 있는 타입의 EPS Bearer를 나타냅니다. 자연스럽게 "보장받을 대역폭" 파라미터(GBR, 뒤에서 설명)가 QoS 파라미터에 함께 포함됩니다. Dedicated EPS Bearer만이 GBR 타입이 될 수 있고, Default EPS Bearer는 GBR 타입이 될 수 없습니다.
Resource Type = Non-GBR
대역폭을 보장받지 못하는 Best Effort형 타입의 EPS Bearer를 나타냅니다. Default EPS Bearer는 이 Non-GBR 타입만 될 수 있고, Dedicated EPS Bearer는 GBR 타입일 수도 있고 Non-GBR 타입일 수도 있습니다.
QCI (QoS Class Identifier)
QCI는 QoS 우선 순위를 정수값인 1~9로 표현한 것으로 표준에 근거하여 각 값마다 Resource Type (GBR or Non-GBR), Priority (1~9), Packet Delay Budget (패킷 지연 허용치가 50ms ~ 300ms로 표현), Packet Error Loss Rate (패킷 손실 허용치를 10에 -2에서 10에 -6으로 표현)의 특성(값)을 내포하고 있습니다. 자세한 값은 구글에서 "3GPP TS 23.203"이라고 검색하셔서 해당 문서 표 6.1.7를 참조하세요.
분명 이 QCI 값에 따라 EPS Bearer 혹은 SDF가 보장받을 수 있는 QoS 품질이 달라지는 것인데요. LTE 장비에서 이 QCI 값 기반으로 어떻게 QoS를 차등화하는지, 그 구현에 대해서는 저도 잘 모르겠네요(개발자가 아니라서... 쩝). 다만 확실한 것은 아래 3GPP 표준 내용과 같이 QCI=1이 가장 좋고 QCI=9가 가장 안좋습니다. ^^*
QCI=1
: Resource Type=GBR, Priority=2, Packet Delay Budget=100ms, Packet Error Loss Rate=10에 -2, Example Service=Voice
QCI=9
: Resource Type=Non-GBR, Priority=9, Packet Delay Budget=300ms, Packet Error Loss Rate=10에 -6, Example Service=Internet
제 생각에(맞을지는 모르겠어요) 본 QCI 값은 주로 eNB가 무선구간에서 패킷 전송 우선순위를 제어하는데 사용하는 듯 합니다. 왜냐면 유선구간 장비인 S-GW, P-GW가 패킷을 처리하면서 이와 같은 QCI별 특성을 고려하여 Packet Forwarding을 한다는게 쉽지 않거든요(시스코/주니퍼 라우터가 패킷별 QoS를 처리할 때 Delay나 Error Loss Rate를 고려하지는 않잖아요. 단순히 패킷의 우선순위(802.1p/DSCP/MPLS EXP) 기반에 스케쥴링(WFQ, DWRR, SPQ등)을 통해 어떤 패킷을 먼저 내보낼지만 제어하니까요).
ARP (Allocation and Retention Priority)
ARP(0~15 중에 하나의 우선순위 값을 가짐)는 LTE 망에 자원이 부족한 상황에서, 새로운 EPS Bearer가 생성되어야 하는 경우,
- 기존 EPS Bearer를 삭제하고 새로운 EPS Bearer를 생성할 것이냐, (High Priority ARP를 가진 EPS Bearer가 생성되기 위해 Low Priority ARP를 가진 EPS Bearer를 삭제한다)
- 아니면 이 새로운 EPS Bearer 생성을 거절 할 것이냐를 판단하는 파라미터입니다.
따라서 이 ARP 값은 새로운 EPS Bearer 생성/거절에만 관여하지, 일단 EPS Bearer가 생성이 되고 패킷들이 지나다니는 상황에서는 Packet Forwarding 우선 순위에는 관여하지 않습니다.
이 ARP의 쓰임새에 예로 많이 나오는 것이 Emergency VoIP call입니다. 즉, 119 긴급 VoIP 전화를 위한 EPS Bearer 생성을 위해서는 기존의 EPS Bearer를 삭제할 수 있다는 거죠.
GBR(UL/DL)
Resource Type이 GBR인 경우 사용되는 파라미터로 LTE망에서 보장해야 하는 대역폭(bitrate)을 명시하는 파라미터입니다. Non-GBR형인 경우 대역폭 보장이 없으므로 본 GBR 파라미터가 적용되지 않습니다. (UL은 상향 트래픽 대역폭, DL는 하향 트래픽 대역폭)
MBR(UL/DL)
Resource Type이 GBR인 경우 사용되는 파라미터로 LTE망에서 허용된 최대 대역폭을 명시하는 파라미터입니다. 만약 이 MBR에서 명시한 대역폭 이상으로 패킷이 유입되면 폐기됩니다.
APN-AMBR(UL/DL)
앞서 MBR 파라미터를 보시면서 왜 Resource Type이 Non-GBR형인 경우에는 "대역폭 제한"이 없을까?라고 의문을 가진 분들이 있을 것입니다. Non-GBR형인 경우, 모든 Non-GBR형 EPS Bearer를 합쳐서 "대역폭 제한"이 적용됩니다. 그리고 이를 제어하는 파라미터가 APN-AMBR(UL/DL)입니다. 위 그림의 예에서 보시는 바와 같이 2개의 Non-GBR형 EPS Bearer가 존재하고 이 2개의 EPS Bearer에게 허용된 최대 대역폭을 APN-AMBR(UL/DL)에서 명시합니다.
UE-AMBR(UL/DL)
위 그림 상에는 APN-AMBR과 UE-AMBR이 마치 같은 것처럼 보이는데요. 아래 그림을 봐 주시죠...
하나의 UE는 여러개의 PDN에 접속이 가능하고(예를 들어, PDN1은 인터넷용, PDN2는 IMS를 이용한 VoIP용) 각 PDN 접속마다 UE는 IP 주소를 가지게 됩니다. 이 경우, UE-AMBR(UL/DL)은 PDN에 상관없이 해당 UE가 송수신하는 모든 Non-GBR형 EPS Bearer에게 허용된 최대 대역폭을 명시하게 되는 것입니다.
