Oct 15, 2026BY SwollowS
public5G-SAOCUDUOpen5GSSDR
이동통신 LAB 구축 시리즈 B210 O CUDU Open5GS 5G SA 아키텍처
5G 단독 구성(5G Standalone, 5G SA)은 4G 코어에 의존하지 않고 5G 기지국과 5G 코어(5G Core, 5GC)만으로 단말을 등록하고 데이터 경로를 만드는 방식이다. 이 랩에서는 범용 소프트웨어 무선 주변장치(Universal Software Radio Peripheral, USRP) B210이 무선주파수(Radio Frequency, RF) 신호와 동상, 직교(In-phase/Quadrature, I/Q) 샘플을 변환한다. OCUDU는 물리 계층(Physical Layer, PHY)을 포함한 5G 신무선(New Radio, NR) 기지국인 gNB(next-generation Node B)를 실행하며, Open5GS는 가입자 인증, 단말 등록, 세션 제어, 사용자 패킷 전달을 담당하는 5GC를 구현한다.
제목의 O-CU/DU는 O-RAN 문맥의 중앙 장치(Central Unit, CU)와 분산 장치(Distributed Unit, DU) 기능 분리를 가리킨다. 실제 검증 경로에서는 OCUDU의 gNB CU/DU가 B210에 직접 연결된다. 개방형 무선 접속망(Open Radio Access Network, O-RAN)의 Open Fronthaul은 O-RAN 분산 장치(O-RAN Distributed Unit, O-DU)와 O-RAN 무선 장치(O-RAN Radio Unit, O-RU)를 잇는 프런트홀 인터페이스다.
이 글에서 검증한 것은 OCUDU가 USRP 하드웨어 드라이버(USRP Hardware Driver, UHD)와 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus, USB) 3.0을 통해 B210에 직접 연결되는 소프트웨어 정의 무선(Software-Defined Radio, SDR) 구성이다. 서버가 물리 계층 전체를 처리하고 B210은 I/Q 샘플과 RF 신호를 변환한다. O-RAN 무선 장치를 사용하는 구성은 물리 계층을 두 장비로 나누므로 연결 방식과 검증 기준이 다르다.
실제 설치 명령과 설정 파일 작성은 다음 구축 글에서 다룬다.
사용자 장비(User Equipment, UE)는 셀을 선택하고 네트워크에 등록하는 단말이다. 무선 접속망(Radio Access Network, RAN)은 UE와 5GC를 연결하는 gNB 구간이다.
시리즈 구성
IP 멀티미디어 서브시스템(IP Multimedia Subsystem, IMS)은 5G 데이터망 위에서 메시지와 통화 서비스를 제공한다. 단문 메시지 서비스(Short Message Service, SMS), 멀티미디어 메시지 서비스(Multimedia Messaging Service, MMS), 5G NR 음성통화(Voice over New Radio, VoNR)는 뒤의 구축 글에서 각각 다룬다.
- [이동통신 LAB 구축 시리즈] 이동통신 세대별 RAN, 코어 구조와 오픈소스 구현
- 현재 글: [이동통신 LAB 구축 시리즈] B210, O-CU/DU, Open5GS 5G SA 아키텍처
- [이동통신 LAB 구축 시리즈] O-CU/DU와 Open5GS 5G SA 구축
- [이동통신 LAB 구축 시리즈] IMS 등록과 SMS over IMS 구축
- [이동통신 LAB 구축 시리즈] MMS 구축
- [이동통신 LAB 구축 시리즈] VoNR 음성통화 구축
- [이동통신 LAB 구축 시리즈] IMS 영상통화 구축
- [이동통신 LAB 구축 시리즈] Galaxy S26 Ultra 종단간 검증
검증 기준과 현재 상태
이 글의 아키텍처는 다음 기준선에서 확인했다.
물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)은 단말이 최초 상향 접속을 시도하는 채널이다. 랜덤 액세스 응답(Random Access Response, RAR)은 gNB가 검출한 PRACH에 답해 상향 전송 자원과 타이밍 정보를 제공하는 메시지다. Msg3는 단말이 할당받은 상향 자원으로 보내는 세 번째 랜덤 액세스 메시지다. 무선 자원 제어(Radio Resource Control, RRC)는 단말과 gNB 사이의 무선 연결과 베어러를 제어한다.
NG 응용 프로토콜(NG Application Protocol, NGAP)은 gNB와 5GC 사이의 제어 프로토콜이다. 비접속 계층(Non-Access Stratum, NAS)은 단말과 5GC 사이에서 등록, 인증, 이동성, 세션 제어 메시지를 운반한다. 프로토콜 데이터 단위(Protocol Data Unit, PDU) 세션은 단말에 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, IP) 주소와 사용자 평면 경로를 제공하는 5G 데이터 연결이다. N6는 사용자 평면 기능과 외부 데이터 네트워크 사이의 IP 경로다. 초당 백만 샘플(Mega-samples per second, Msps)은 SDR의 샘플 처리 속도를 나타낸다.
| 항목 | 검증한 값 |
|---|---|
| gNB | OCUDU <code>release_26_10</code>, 커밋 <code>e0db566aac6e6376ddd60e83c84f58698fcc4d70</code> |
| 5GC | Open5GS 2.7.6 |
| SDR | USRP B210, USB 3.0, UHD 직접 연결 |
| 단말 | Galaxy S26 Ultra 한국 모델 <code>SM-S948N</code> 한 대 |
| 이동통신망 식별자 | 공중 육상 이동통신망(Public Land Mobile Network, PLMN) <code>001/01</code>, 추적 영역 코드(Tracking Area Code, TAC) 7 |
| 슬라이스 | 슬라이스 서비스 유형(Slice/Service Type, SST) 1 |
| 무선 프로파일 | n78, 30 MHz, 30 kHz 부반송파 간격(Subcarrier Spacing, SCS), 30.72 Msps, 2송신 2수신(2 Transmit 2 Receive, 2T2R) |
| 확인한 경로 | PRACH, RAR, Msg3, RRC Setup, NGAP <code>InitialUEMessage</code>, NAS <code>Registration Complete</code>, PDU 세션, N6 양방향 패킷 |
n78은 3세대 파트너십 프로젝트(3rd Generation Partnership Project, 3GPP) NR의 3.3 GHz에서 3.8 GHz 범위를 사용하는 시분할 이중화(Time Division Duplex, TDD) 대역이다. SCS는 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, OFDM)의 부반송파 간격을 정하며 심볼 시간과 슬롯 구조에 영향을 준다.
2026년 10월 16일 서버를 읽기 전용으로 다시 확인했을 때, 이 기준선의 <code>open5gs_5gc</code> 컨테이너는 실행 중이 아니었고 마지막 상태는 <code>Exited (139)</code>였다. gNB도 실행 중이 아니었다. 서버에는 다음 근거가 남아 있었다.
- OCUDU 커밋 <code>e0db566aac6e...</code>
- 원본 <code>release-26.10</code> 이미지
- <code>manage-ocudu-5g-sa.sh</code> 관리 스크립트
- n78, 30 MHz, 30.72 Msps, 2T2R gNB 설정
- 파일 모드 <code>0600</code>인 쉼표로 구분된 값(Comma-Separated Values, CSV) 형식의 가입자 데이터 10행
- Open5GS <code>v2.7.6</code>으로 고정한 Dockerfile
따라서 이 글의 통과 결과는 보존된 실행 이력과 서버 아티팩트를 뜻한다. 현재 서비스가 실행 중이라는 의미는 아니다. 현재 실행 중인 IMS 프로파일은 Open5GS <code>2.8.0-48-gf87da61</code> 계열을 사용하는 별도 구성이다. 두 프로파일의 버전, 주소, 설정, 결과를 섞어 해석하면 안 된다.
전체 구조와 책임
이 랩에서는 OCUDU gNB가 RAN을 구현하고 Open5GS가 5GC를 구현한다. 접속 및 이동성 관리 기능(Access and Mobility Management Function, AMF)은 단말 등록과 이동성을 관리한다. 세션 관리 기능(Session Management Function, SMF)은 PDU 세션을 제어한다. 사용자 평면 기능(User Plane Function, UPF)은 실제 사용자 패킷을 전달한다.
CU는 중앙 장치 제어 평면(Central Unit-Control Plane, CU-CP)과 중앙 장치 사용자 평면(Central Unit-User Plane, CU-UP)으로 나뉜다.
N1은 UE와 AMF 사이의 논리적 NAS 경로다. N2는 gNB 제어 평면과 AMF를 잇고, N3는 gNB 사용자 평면과 UPF를 잇는다. N4는 SMF와 UPF 사이의 제어 인터페이스이고, N6는 UPF와 데이터 네트워크 사이의 경로다. F1은 CU와 DU를 연결하며, F1 제어 평면(F1 Control Plane, F1-C)과 F1 사용자 평면(F1 User Plane, F1-U)으로 나뉜다. E1은 CU 제어 평면과 CU 사용자 평면을 잇는다.
매체 접근 제어(Medium Access Control, MAC)는 무선 자원 스케줄링, 랜덤 액세스, 재전송을 관리한다. 무선 링크 제어(Radio Link Control, RLC)는 데이터를 분할하고 재조립하며 설정된 모드에 따라 재전송한다. 패킷 데이터 수렴 프로토콜(Packet Data Convergence Protocol, PDCP)은 보안, 순서 제어, 헤더 압축을 담당한다. 서비스 데이터 적응 프로토콜(Service Data Adaptation Protocol, SDAP)은 5G 서비스 품질 흐름을 무선 베어러에 연결한다.
범용 패킷 무선 서비스 터널링 프로토콜 사용자 평면(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol User Plane, GTP-U)은 사용자 패킷을 터널로 운반한다. 패킷 전달 제어 프로토콜(Packet Forwarding Control Protocol, PFCP)은 SMF가 UPF의 세션과 전달 규칙을 제어할 때 사용한다. 서비스 기반 인터페이스(Service-Based Interface, SBI)는 5GC 제어 평면의 네트워크 기능들이 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(Hypertext Transfer Protocol, HTTP) 기반 응용 프로그래밍 인터페이스(Application Programming Interface, API)로 서비스를 찾고 호출하는 인터페이스다.
| 구성 요소 | 맡는 기능 | 주요 연결 | 맡지 않는 기능 |
|---|---|---|---|
| USRP B210 | RF 송수신, 아날로그와 디지털 변환, I/Q 샘플 전달 | 안테나 또는 RF 경로, USB 3.0, UHD | PRACH 판정, RRC, NAS, 가입자 인증 |
| OCUDU gNB 분산 장치 | PHY, 매체 접근 제어, 무선 링크 제어, 스케줄링 | B210/UHD, F1 | NAS 인증, 가입자 정책 |
| OCUDU gNB 중앙 장치 제어 평면 | RRC, 제어용 PDCP, NGAP | F1-C, E1, N2 | 사용자 패킷 전달 |
| OCUDU gNB 중앙 장치 사용자 평면 | SDAP, 사용자용 PDCP, GTP-U | F1-U, E1, N3 | NAS 등록과 인증 |
| Open5GS 제어 평면 | 등록, 인증, 세션, 정책, 가입자 데이터 | N1, N2, N4, SBI | 무선 신호 처리, RRC |
| Open5GS UPF | GTP-U 종단과 패킷 전달 | N3, N4, N6 | 무선 자원 할당, NAS 인증 |
B210은 RF 프런트엔드다
B210은 2T2R을 지원하는 SDR 트랜시버다. OCUDU 호스트는 UHD를 통해 중심 주파수, 이득, 클록, 채널 수를 설정하고 연속 I/Q 샘플을 송수신한다. B210 내부의 아날로그-디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter, ADC)는 수신 RF를 디지털 샘플로 바꾸고, 디지털-아날로그 변환기(Digital-to-Analog Converter, DAC)는 송신 샘플을 아날로그 신호로 바꾼다. 현장 프로그래머블 게이트 어레이(Field-Programmable Gate Array, FPGA)는 고속 샘플 처리를 보조한다.
B210은 다음 기능을 처리하지 않는다.
- PRACH 프리앰블 검출 여부 판정
- RAR과 하향 자원 스케줄링
- RRC 연결 상태 관리
- NGAP과 NAS 메시지 처리
- 가입자 인증과 PDU 세션 정책
이 기능은 각각 OCUDU PHY, MAC, RRC 계층과 Open5GS에서 처리한다. B210 장치가 열렸다는 사실만으로 셀 접속이 성공했다고 판단할 수 없는 이유다.
Ettus USRP B210 제품 사양은 장치의 연속 RF 범위를 70 MHz에서 6 GHz로 제시한다. UHD B2x0 매뉴얼은 RF 국부 발진기(Local Oscillator, LO)의 조정 범위를 50 MHz에서 6 GHz로 제시한다. n78은 이 범위 안에 있지만, 안정적인 대역폭은 USB 처리량, 호스트 스케줄링, 클록, 포트 배선, 이득을 포함해 따로 검증해야 한다.
실제 기준선에서는 40 MHz 프로파일이 요구한 46.08 Msps를 B210 2T2R로 운용하지 못했다. 30 MHz, 30.72 Msps, 2T2R로 낮춘 뒤 접속 절차와 데이터 경로를 확인했다. 이 결과는 시험한 호스트와 장치 조합에만 적용한다.
OCUDU의 CU/DU 기능 분할
CU와 DU는 물리 서버의 개수보다 프로토콜 책임을 나타내는 구분이다.
CU-CP는 RRC와 NGAP을, CU-UP은 SDAP, PDCP 사용자 평면과 N3 GTP-U를, DU는 RLC, MAC, PHY를 담당한다.
| 기능 | 프로토콜 책임 | 외부 연결 |
|---|---|---|
| CU-CP | RRC, 제어용 PDCP, NGAP | N2, F1-C, E1 |
| CU-UP | SDAP, 사용자용 PDCP, N3 GTP-U | N3, F1-U, E1 |
| DU | RLC, MAC, PHY | F1-C, F1-U, RF 장치 또는 프런트홀 |
F1 제어 평면(F1 Control Plane, F1-C)은 CU-CP와 DU 사이의 단말 문맥과 무선 자원 설정을 운반한다. F1 사용자 평면(F1 User Plane, F1-U)은 CU-UP과 DU 사이의 사용자 데이터를 운반한다. E1은 CU-CP가 CU-UP의 베어러 문맥을 생성하고 변경하는 제어 인터페이스다.
OCUDU를 통합형으로 실행하면 CU-CP, CU-UP, DU가 한 프로세스나 한 호스트에서 동작할 수 있다. 이때 F1과 E1이 별도 네트워크 인터페이스로 보이지 않을 수 있지만 각 계층의 책임은 유지된다. 분리형으로 배치하면 CU와 DU의 초기 연결 절차인 F1 Setup, E1 베어러 문맥, N2 연결을 각각 확인해야 한다.
Open5GS의 5GC 기능
Open5GS는 5GC를 네트워크 기능(Network Function, NF) 단위로 구현한다. 각 기능은 다음 책임을 가진다.
| 기능 | 정식 명칭 | 역할 |
|---|---|---|
| AMF | 접속 및 이동성 관리 기능(Access and Mobility Management Function) | N2와 N1 NAS를 종단하고 등록, 접속 상태, 이동성, NAS 보안을 관리한다. |
| SMF | 세션 관리 기능(Session Management Function) | 데이터 네트워크 이름과 슬라이스 정책에 따라 PDU 세션을 만들고 UPF 전달 규칙을 설치한다. |
| UPF | 사용자 평면 기능(User Plane Function) | N3 GTP-U를 종단하고 사용자 패킷을 N6 데이터 네트워크로 전달한다. |
| UDM | 통합 데이터 관리(Unified Data Management) | 가입자 식별 정보, 인증 정보, 서비스 프로필을 관리한다. |
| UDR | 통합 데이터 저장소(Unified Data Repository) | UDM과 정책 기능이 사용하는 가입자 및 정책 데이터를 저장한다. |
| AUSF | 인증 서버 기능(Authentication Server Function) | UDM과 협력해 5G 가입자 인증을 수행한다. |
| NRF | 네트워크 저장소 기능(Network Repository Function) | NF가 제공하는 서비스를 등록하고 검색하게 한다. |
| NSSF | 네트워크 슬라이스 선택 기능(Network Slice Selection Function) | 요청한 슬라이스와 정책에 맞는 서비스 영역을 선택하도록 돕는다. |
| PCF | 정책 제어 기능(Policy Control Function) | 접속과 세션에 적용할 정책과 서비스 품질 정보를 제공한다. |
데이터 네트워크 이름(Data Network Name, DNN)은 PDU 세션이 접속할 외부 네트워크를 지정한다. 단일 네트워크 슬라이스 선택 지원 정보(Single Network Slice Selection Assistance Information, S-NSSAI)는 단말이 요청하고 5GC가 허용할 슬라이스를 식별한다.
SMF는 N4의 PFCP를 사용해 UPF에 규칙을 설치한다. 패킷 검출 규칙(Packet Detection Rule, PDR)은 패킷을 세션과 흐름으로 분류한다. 전달 동작 규칙(Forwarding Action Rule, FAR)은 일치한 패킷을 전달, 버퍼링, 폐기할 방법을 정한다. 서비스 품질(Quality of Service, QoS) 적용 규칙(QoS Enforcement Rule, QER)은 속도와 QoS를 적용한다.
N1, N2, N3, N4, N6를 구분한다
스트림 제어 전송 프로토콜(Stream Control Transmission Protocol, SCTP)은 N2에서 NGAP 메시지를 전달한다. 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP)은 N3의 GTP-U와 N4의 PFCP를 운반한다. 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, IP)은 장비 사이의 주소 지정과 라우팅을 제공한다. Ethernet은 N6와 프런트홀에서 사용하는 링크 계층 전송 기술이다.
네트워크 주소 변환(Network Address Translation, NAT)은 N6에서 UE 주소와 외부망 주소를 변환할 때 사용할 수 있다.
NG Setup은 gNB가 지원하는 PLMN, 추적 영역, 슬라이스를 알리고 AMF가 이를 수락하는 N2 초기 설정 절차다.
| 참조점 | 논리 종단 | 프로토콜 | 확인 대상 |
|---|---|---|---|
| N1 | UE와 AMF | 5G NAS | 등록, 인증, NAS 보안, PDU 세션 요청 |
| N2 | CU-CP와 AMF | SCTP 위 NGAP | NG Setup, 단말 문맥, NAS 운반, 세션 자원 제어 |
| N3 | CU-UP과 UPF | UDP/IP 위 GTP-U | 실제 사용자 패킷과 터널 상태 |
| N4 | SMF와 UPF | UDP/IP 위 PFCP | PDR, FAR, QER과 세션 상태 |
| N6 | UPF와 데이터 네트워크 | IP, Ethernet | 라우팅, NAT, 방화벽, 응답 경로 |
N1은 UE와 AMF 사이의 논리 경로다. 무선 구간에서는 NAS가 RRC 메시지 안에 들어가고, gNB와 AMF 사이에서는 NGAP 안에 들어간다. UE와 AMF를 직접 잇는 물리 소켓은 아니다.
N2가 정상이어도 N3는 실패할 수 있다. N2의 <code>InitialUEMessage</code>는 PRACH, RRC, N2 제어 경로를 통과했다는 증거지만 사용자 데이터가 UPF까지 전달됐다는 증거는 아니다. PDU 세션이 생성된 뒤에는 터널 종단점 식별자(Tunnel Endpoint Identifier, TEID), 서비스 품질 흐름 식별자(QoS Flow Identifier, QFI), 데이터 무선 베어러(Data Radio Bearer, DRB), N6 반환 경로를 별도로 확인한다.
이 랩에서 B210은 O-RAN 무선 장치가 아니다
이 구분이 필요한 이유는 OCUDU가 CU와 DU 구조를 사용한다는 사실만으로 B210 연결까지 O-RAN 구성이라고 오해할 수 있기 때문이다. CU와 DU를 나누는 것과 DU 아래의 무선 장치를 O-RAN 방식으로 연결하는 것은 서로 다른 문제다. CU와 DU 사이는 3GPP의 F1 인터페이스 영역이고, O-DU와 O-RU 사이는 그보다 아래에서 물리 계층 처리를 나누는 영역이다.
이번 랩에서는 OCUDU 서버가 UHD를 통해 B210과 I/Q 샘플을 직접 주고받는다. 전송 경로는 USB 3.0이며, OCUDU와 B210 사이에는 O-RAN Open Fronthaul 인터페이스가 없다. B210은 RF 신호 변환과 아날로그, 디지털 변환을 수행하는 범용 SDR이지만 O-RAN 무선 장치(O-RAN Radio Unit, O-RU)는 아니다.
O-RAN 구성에서는 NR 물리 계층 처리를 O-RAN 분산 장치(O-RAN Distributed Unit, O-DU)와 O-RU가 나눠 맡는다. O-DU는 채널 코딩과 변조 같은 상위 물리 계층(High-PHY) 기능을 수행하고, O-RU는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT), 역고속 푸리에 변환(Inverse FFT, IFFT)처럼 RF에 가까운 하위 물리 계층(Low-PHY) 기능과 무선 송수신을 담당한다. 이 기능 분할 경계를 O-RAN에서는 7-2x라고 부른다. 7-2x는 제품 버전이나 이동통신 세대 번호가 아니라 물리 계층을 나누는 위치의 이름이다.
O-DU와 O-RU는 Ethernet 기반 Open Fronthaul에서 제어 메시지, 사용자 데이터, 시간 동기 정보, 관리 메시지를 교환한다. 정밀 시간 프로토콜(Precision Time Protocol, PTP)과 동기식 이더넷(Synchronous Ethernet, SyncE)은 두 장비에 시간과 주파수 기준을 배포한다. 초당 펄스(Pulse Per Second, PPS)는 외부 클록에서 초 경계를 제공하는 신호다.
왼쪽은 OCUDU 서버가 UHD와 USB 3.0을 통해 B210과 I/Q 샘플을 주고받는 이번 랩의 실제 경로다. 오른쪽은 O-DU와 O-RU가 물리 계층 처리를 나누고 Ethernet 기반 Open Fronthaul로 연결되는 O-RAN 참조 경로다.
| 확인할 항목 | 이번 랩의 B210 직접 연결 | O-RAN 무선 장치 연결 |
|---|---|---|
| 기능 분리 위치 | OCUDU 서버가 물리 계층 전체를 처리 | O-DU가 High-PHY, O-RU가 Low-PHY와 RF를 처리 |
| 장치 연결 | UHD를 사용해 USB 3.0으로 I/Q 샘플 전송 | Ethernet 기반 Open Fronthaul로 제어, 사용자 데이터, 동기, 관리 정보 전송 |
| 무선 장치의 역할 | B210은 범용 SDR이며 O-RU 인터페이스를 제공하지 않음 | O-RU가 Low-PHY와 RF 송수신을 담당하고 Open Fronthaul을 제공 |
| 동기 방식 | B210의 장치 클록과 샘플 타이밍을 사용하며 필요하면 외부 10 MHz와 PPS 입력 사용 | 배치 조건과 장비 프로파일에 따라 PTP와 SyncE 등으로 시간 및 주파수 동기 구성 |
| 이 글의 검증 범위 | OCUDU, UHD, B210 조합의 셀 송출과 단말 접속 경로 | 검증하지 않음. 별도의 O-DU와 O-RU 적합성 및 상호운용 시험 필요 |
따라서 이 글의 성공 결과는 OCUDU, UHD, B210 조합이 동작했다는 뜻이다. O-DU와 O-RU 사이의 7-2x 적합성이나 상호운용성을 검증했다는 뜻은 아니다.
제어 평면은 이 순서로 열린다
제어 평면은 단말이 네트워크에 등록하고 데이터 세션을 만들기 위한 신호 경로다.
- CU-CP와 AMF가 N2의 NG Setup을 완료한다.
- gNB가 동기 신호/PBCH 블록(Synchronization Signal/PBCH Block, SSB)을 송신한다. SSB 안의 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel, PBCH)은 마스터 정보 블록(Master Information Block, MIB)을 운반한다. gNB는 시스템 정보 블록 1(System Information Block Type 1, SIB1)도 송신한다.
- UE가 SSB와 PBCH로 동기를 잡고 SIB1에서 PLMN, TAC, 접속 조건, PRACH 설정을 읽는다.
- UE가 PRACH 프리앰블을 보내면 DU가 이를 검출하고 RAR을 전송한다.
- UE가 Msg3와 RRC 연결 절차를 완료한다.
- UE가 <code>RRCSetupComplete</code> 안에 NAS 등록 요청을 담아 보낸다.
- CU-CP는 NAS 내용을 처리하지 않고 NGAP <code>InitialUEMessage</code>에 담아 AMF로 전달한다.
- AMF는 AUSF, UDM, UDR과 가입자 인증을 수행하고 NAS 보안 문맥을 만든다.
- 등록이 끝나면 UE가 PDU 세션을 요청한다.
- SMF가 PFCP로 UPF에 초기 규칙을 설치한다.
- AMF가 NGAP PDU 세션 자원 설정을 gNB에 요청한다.
- CU-CP가 E1로 CU-UP을, F1로 DU를 구성한 뒤 UE에 DRB를 설정한다.
- gNB가 액세스망 측 N3 터널 정보를 반환하면 SMF가 UPF의 하향 규칙을 갱신한다.
<code>Registration Complete</code>는 NAS 등록 완료를 뜻한다. 이 메시지만으로 N3와 N6의 사용자 데이터 전달까지 입증할 수는 없다.
사용자 평면은 별도로 검증한다
사용자 평면은 UE 애플리케이션의 IP 패킷이 실제로 이동하는 경로다.
업링크 패킷은 다음 순서로 흐른다.
- UE의 IP 패킷이 SDAP, PDCP, RLC, MAC, PHY를 지난다.
- UE가 NR 무선 인터페이스인 Uu로 RF 신호를 보낸다.
- B210이 RF를 I/Q 샘플로 변환한다.
- OCUDU DU가 PHY, MAC, RLC를 처리한다.
- 분리형 배치라면 F1-U를 통해 CU-UP으로 전달한다.
- CU-UP이 PDCP 사용자 평면과 SDAP을 처리한 뒤 N3 GTP-U로 UPF에 전달한다.
- UPF가 PFCP 규칙을 적용하고 N6 데이터 네트워크로 패킷을 보낸다.
다운링크는 반대 방향으로 흐른다. F1-U와 N3가 모두 GTP-U를 사용할 수 있지만 종단과 TEID 문맥은 다르다. 패킷 캡처에서는 IP 주소, UDP 포트, TEID를 함께 확인해야 한다.
분산된 설정값을 계약으로 관리한다
모든 구성 요소에 같은 값을 복사하는 방식으로는 5G SA 설정을 관리할 수 없다. 값마다 주 소유자가 있고, 인터페이스를 공유하는 값만 일치해야 한다.
범용 가입자 식별 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM)은 가입자 식별 정보와 5G 인증 상태를 보관한다.
가입자 영구 식별자(Subscription Permanent Identifier, SUPI)는 5GC가 가입자 데이터베이스(Database, DB)에서 레코드를 찾는 영구 식별자다. K는 장기 가입자 인증키이고 OPc는 Milenage 인증 알고리즘에서 사용하는 파생 사업자 값이다. 순서 번호(Sequence Number, SQN)는 재전송된 인증 요청을 구분하고 인증 상태의 최신성을 확인한다. 전역 고유 AMF 식별자(Globally Unique AMF Identifier, GUAMI)는 PLMN과 AMF 식별 필드를 결합한 값이다.
절대 무선주파수 채널 번호(Absolute Radio-Frequency Channel Number, ARFCN)는 중심 주파수를 표준 번호로 표현한다. TDD는 같은 주파수를 시간 구간으로 나눠 상향과 하향에 사용한다. 최대 전송 단위(Maximum Transmission Unit, MTU)는 링크에서 분할 없이 전달할 수 있는 최대 패킷 크기다.
| 값 또는 상태 | 주 소유자 | 일치 조건 | 실패가 보이는 경계 |
|---|---|---|---|
| PLMN, TAC | gNB, AMF | SIB1 방송값과 AMF 서비스 PLMN, 추적 영역이 맞아야 한다. | 셀 선택, NG Setup, NAS 등록 |
| SUPI, K, OPc | USIM, Open5GS 가입자 DB | 가입자 식별자와 장기 인증값이 정확히 일치해야 한다. | 가입자 식별, 인증 |
| SQN | USIM, Open5GS 인증 상태 | 양쪽 순서 번호가 허용 범위 안에서 동기화돼야 한다. | NAS 인증, 재동기화 |
| GUAMI | AMF | gNB와 UE가 AMF 식별 정보를 수용해야 한다. | NG Setup, 등록 문맥 |
| S-NSSAI, DNN | UE 요청, 가입자 정책, AMF, SMF | 요청한 슬라이스와 데이터망을 가입자 정책이 허용해야 한다. | PDU 세션 승인 |
| QFI, DRB, TEID | SMF, UPF, CU-CP, CU-UP, DU | 같은 세션의 동적 식별자가 N2, E1, F1, N3에서 연결돼야 한다. | 베어러, 사용자 데이터 |
| 대역, ARFCN, SCS, TDD, PRACH | gNB, UE 지원 조합 | gNB의 무선 설정을 UE가 지원해야 한다. | SIB1, PRACH, RRC |
| 샘플 속도, 클록, 채널 수, 이득 | OCUDU RF 설정, B210 | 소프트웨어 설정과 실제 SDR 경로가 맞아야 한다. | PHY 동기, PRACH |
| N2, N3, N4, N6 전송 | gNB, 5GC, 호스트 네트워크 | 주소, 라우팅, MTU, 방화벽, 반환 경로가 맞아야 한다. | SCTP, GTP-U, PFCP, 외부 응답 |
가입자 인증 비밀값과 실제 장비 식별자는 공개 문서, 명령행 예시, 로그에 넣지 않는다.
실패 지점은 계층별 증거로 좁힌다
샘플 버퍼 넘침(overflow)은 호스트가 수신 샘플을 제때 소비하지 못한 상태이고, 샘플 버퍼 고갈(underflow)은 송신 샘플을 제때 공급하지 못한 상태다. 순환 중복 검사(Cyclic Redundancy Check, CRC)는 수신 블록의 오류 여부를 판정한다. F1 응용 프로토콜(F1 Application Protocol, F1AP)은 CU와 DU 사이의 제어 절차를 운반한다. 도메인 이름 시스템(Domain Name System, DNS)은 UE 애플리케이션이 도메인 이름을 IP 주소로 해석하게 한다.
SIB1 수신은 하향 방송 경로만 입증한다. PRACH와 이후 절차는 각각 별도 증거로 확인한다.
| 경계 | 최소 증거 | 확인할 수 있는 범위 |
|---|---|---|
| RF, UHD | 장치 점유자, 채널 수, 샘플 속도, 클록 소스, overflow, underflow | SDR이 설정대로 샘플을 송수신하는가 |
| 방송 채널 | SSB, PBCH, MIB, SIB1 수신 | 하향 동기와 시스템 정보 해독이 성공했는가 |
| 랜덤 액세스 | PRACH 검출, RAR, Msg3 CRC, 경합 해소 | 초기 상향 접속과 MAC 절차가 성공했는가 |
| RRC, F1 | RRC Setup, Release, UE 문맥, DRB, F1AP | gNB 내부 제어와 무선 베어러가 생성됐는가 |
| N2, NAS | NG Setup, <code>InitialUEMessage</code>, NAS 원인 코드, <code>Registration Complete</code> | 코어 연결, 등록, 인증이 성공했는가 |
| N3, N4 | GTP-U TEID, QFI, PFCP 세션, PDR, FAR, QER | 사용자 평면 터널과 전달 규칙이 만들어졌는가 |
| N6, UE | 양방향 패킷, 앱 응답, UE 라우팅, DNS | 종단간 데이터 전달이 성공했는가 |
SIB1이 보이지만 PRACH가 없으면 두 경우를 나눠야 한다.
- UE가 송신하지 않은 경우: PLMN 선택, 접속 제한, 로밍 정책, SA 정책을 확인한다.
- UE는 송신했지만 gNB가 검출하지 못한 경우: B210 수신 포트, 상향 이득, 클록, 주파수 오차, TDD, PRACH 설정을 확인한다.
<code>InitialUEMessage</code> 이후 실패하면 NAS 원인 코드와 가입자 데이터를 확인한다. PDU Session Accept 이후 데이터가 흐르지 않으면 N3의 TEID와 QFI, N4 규칙, N6 라우팅과 반환 경로를 확인한다.
적용 범위
이 글은 OCUDU <code>release_26_10</code>, Open5GS 2.7.6, USRP B210, Galaxy S26 Ultra <code>SM-S948N</code> 조합에서 확인한 아키텍처와 실행 이력을 설명한다. 검증한 무선 프로파일은 n78, 30 MHz, 30 kHz SCS, 30.72 Msps, 2T2R이다.
이 결과는 다음을 의미하지 않는다.
- Galaxy S26 Ultra 제품군 전체의 모든 펌웨어와 지역 모델 호환성
- 임의의 B210, USB 호스트, 클록, RF 배선에서 같은 대역폭을 보장한다는 주장
- O-RAN 7-2x O-RU 적합성과 상호운용성
- 현재 서버에서 기준선 프로파일이 실행 중이라는 주장
srsRAN 구성은 이 글의 구현 범위에서 제외한다. 설치와 설정은 다음 글에서 서버에 남은 스크립트, 커밋, 이미지, 설정을 기준으로 설명하고, UE까지 연결한 결과는 종단간 검증 글에서 판정한다.
공식 참고자료
- 3GPP, 기술 규격 38.401, 차세대 무선 접속망 아키텍처
- 3GPP, 기술 규격 23.501, 5G 시스템 아키텍처
- 3GPP, 기술 규격 23.502, 5G 시스템 절차
- 3GPP, 기술 규격 38.413, NG 응용 프로토콜
- O-RAN Alliance, Specifications and technical work
- O-RAN Alliance, Overview of the O-RAN Alliance
- OCUDU, 공식 소스 저장소
- OCUDU, O-RAN 구조
- OCUDU, O-RAN 7.2 무선 장치 연결
- Open5GS, 2.7.6 Quickstart와 5GC 기능 설명
- Ettus Research, USRP B2x0 Series UHD 매뉴얼
- Ettus Research, USRP B200/B210 데이터시트