UPF가 사용자 평면 패킷을 수신한다고 해서 즉시 그 패킷을 어디로 전달할지 결정하는 것은 아닙니다. 먼저 해당 패킷이 어떤 PFCP 세션에 속하는지, 어떤 처리 규칙을 적용해야 하는지 판단해야 합니다. N4 인터페이스의 PFCP 규칙 체계에서 이러한 첫 번째 처리 단계를 담당하는 것이 PDR(Packet Detection Rule, 패킷 탐지 규칙) 입니다. PDR은 어떤 패킷이 특정 트래픽 범주에 속하는지 UPF에 알려 줍니다. 패킷이 PDR과 일치하면 UPF는 연결된 FAR, QER, URR 및 기타 규칙을 적용해 전달, QoS 제어, 사용량 보고를 수행할 수 있습니다.

• PDR을 가장 쉽게 이해하는 방법은 세 가지 역할을 분리해서 보는 것입니다. PDR은 트래픽을 식별하고, PDI는 일치 조건을 정의하며, FAR/QER/URR은 일치 후 어떤 처리를 할지 결정합니다. 이 역할을 분리해 이해하면 개별 IE를 모두 외우는 것보다 PFCP 패킷 처리 흐름을 훨씬 쉽게 따라갈 수 있습니다.

N4 인터페이스에서 PDR은 어떤 문제를 해결할까?

N4는 5G Core에서 SMF와 UPF 사이의 제어 인터페이스입니다. SMF는 PFCP 세션을 사용해 UPF에 사용자 평면 처리 규칙을 설치하며, 이 가운데 PDR은 패킷 탐지와 분류를 담당하는 규칙 유형입니다. PDR은 일반적으로 PFCP Session Establishment 과정에서 생성되고 이후 PFCP Session Modification을 통해 추가, 삭제 또는 갱신할 수 있습니다. 즉, 패킷 분류는 현재 PDU Session, 트래픽 흐름, 전달 요구사항에 따라 SMF가 프로비저닝한 규칙으로 제어됩니다.

하나의 PFCP 세션에는 여러 PDR이 포함될 수 있습니다. 예를 들어 동일한 PDU Session이라도 보통 업링크와 다운링크 트래픽에 별도의 규칙이 필요합니다. 세션에 여러 Service Data Flow, 서로 다른 QoS Flow 또는 더 세밀한 트래픽 분류가 포함되면 추가 PDR이 필요할 수 있습니다. 따라서 PDR은 UPF의 트래픽 선택 규칙으로 볼 수 있습니다. 먼저 어떤 종류의 패킷이 들어왔는지 판단하고, 이후 다른 규칙이 그 패킷을 어떻게 처리할지 결정합니다.

UPF는 일치하는 PDR을 어떻게 찾을까?

UPF의 패킷 처리는 정해진 순서를 따릅니다. 패킷이 UPF에 들어오면 먼저 해당 PFCP 세션을 식별한 다음 그 세션에 연결된 PDR을 평가합니다. 둘 이상의 PDR이 일치할 가능성이 있으면 UPF는 Precedence 값으로 상대적인 우선순위를 결정합니다. Precedence 값이 낮을수록 우선순위가 높기 때문에, 일치 규칙을 찾을 때 우선순위가 높은 규칙이 낮은 규칙보다 먼저 평가됩니다.

PDR이 일치한 뒤에도 PDR 자체가 모든 후속 패킷 처리 작업을 수행하는 것은 아닙니다. 대신 다른 PFCP 규칙을 참조할 수 있습니다.

• FAR(Forwarding Action Rule, 전달 동작 규칙): 패킷을 전달할지, 폐기할지, 버퍼링할지 또는 특정 목적지 인터페이스로 보낼지를 포함해 패킷 처리 및 전달 방법을 결정합니다.

• QER(QoS Enforcement Rule, QoS 적용 규칙): 게이팅, 속도 제한 및 기타 트래픽 처리와 같은 QoS 관련 제어를 적용합니다.

• URR(Usage Reporting Rule, 사용량 보고 규칙): 트래픽 사용량을 측정하고 과금, 모니터링 또는 정책 관련 용도로 활용할 수 있는 보고 정보를 제공합니다.

따라서 전체 UPF 처리 경로는 다음과 같이 단순화할 수 있습니다.
PFCP 세션 식별 → Precedence 순으로 PDR 평가 → 패킷 분류 → FAR/QER/URR 적용. 순서는 중요합니다. FAR은 패킷을 어떻게 처리할지를 답하지만, UPF는 먼저 PDR을 통해 그 동작이 어떤 패킷 또는 트래픽 흐름에 적용되는지 확인해야 합니다.

PDR의 주요 파라미터는 무엇일까?

Create PDR에는 여러 Information Element가 포함되지만, 패킷 탐지 동작을 이해할 때는 먼저 핵심 항목 몇 가지만 파악하면 됩니다. 이 파라미터들은 규칙을 어떻게 식별하는지, 패킷을 어떻게 일치시키는지, 그리고 결과에 어떤 후속 처리 규칙을 연결하는지를 정의합니다.

이 파라미터들 가운데 실제로 어떤 패킷이 PDR과 일치할 수 있는지를 정의하는 것은 PDI(Packet Detection Information)입니다. FAR ID와 QER ID는 트래픽 분류 후 수행되는 동작을 참조하지만, PDI는 분류 자체에 사용되는 정보를 담습니다.

PDI는 패킷 일치 조건을 어떻게 정의할까?

PDI는 PDR 내부의 패킷 탐지 조건 집합으로 이해할 수 있습니다. 하나의 필드가 아니라 여러 파라미터로 구성되며, 패킷이 UPF에 들어온 위치, 터널 정보, UE 주소, 서비스 흐름 특성, QoS 정보 등을 조합해 트래픽을 식별합니다. 대표적인 PDI 파라미터는 다음과 같습니다.

• Source Interface: 패킷이 들어오는 논리적 측면을 식별합니다. 예를 들어 Access 는 액세스 측 트래픽을, Core 는 코어 또는 데이터 네트워크 측에서 들어오는 트래픽을 의미합니다.

• Local F-TEID: GTP-U 터널과 연결된 TEID 및 관련 주소 정보를 일치시키는 데 사용할 수 있으며, 특히 업링크 터널 트래픽 탐지에서 중요합니다.

• Network Instance: UPF에 설정된 논리 네트워크를 식별합니다. 예를 들어 Internet 또는 IMS 관련 네트워크 인스턴스가 있습니다.

• UE IP Address: 패킷 방향에 따라 UE의 소스 또는 목적지 IP 주소를 기준으로 트래픽을 일치시킵니다.

• Traffic Endpoint ID: 지원되는 PDI 최적화 시나리오에서 사용할 수 있는 트래픽 엔드포인트를 식별합니다.

• SDF Filter: 소스 및 목적지 주소, 프로토콜, 포트, 트래픽 방향 같은 조건을 기반으로 더 세밀한 필터링을 제공합니다.

• Application ID: UPF에 필요한 애플리케이션 탐지 기능이 있을 경우 애플리케이션 수준 트래픽 식별에 사용할 수 있습니다.

• QFI(QoS Flow Identifier): 패킷과 연결된 QoS Flow를 식별합니다.

• Source Interface Type: 소스와 연결된 3GPP 인터페이스에 대한 추가 정보, 예를 들어 N3, N6, N9 등을 제공합니다.

PDI에 여러 일치 파라미터가 있으면 이들이 함께 패킷 탐지 조건을 정의합니다. 수신 패킷이 적용 가능한 조건을 충족해야 PDR이 일치한 것으로 간주됩니다. 이를 통해 SMF는 넓은 세션 수준 분류부터 훨씬 더 세부적인 서비스 흐름 탐지까지 다양한 규칙을 만들 수 있습니다.

SDF Filter를 사용하면 트래픽 탐지를 얼마나 세밀하게 할 수 있을까?

Source Interface, F-TEID, UE IP Address만으로 세션이나 넓은 트래픽 범주를 식별할 수는 있지만, 개별 Service Data Flow를 항상 구분할 수 있는 것은 아닙니다. SDF Filter 는 더 세밀한 분류를 제공합니다. 그 Flow Description 에는 소스 IP 주소, 목적지 IP 주소, 프로토콜 번호, 소스 포트, 목적지 포트, 트래픽 방향을 포함할 수 있습니다. 이러한 필드를 사용하면 UPF는 하나의 UE와 관련된 모든 패킷을 동일하게 처리하지 않고 특정 IP 흐름을 구분할 수 있습니다.

SDF Filter에는 다음과 같은 추가 일치 정보도 포함할 수 있습니다.

• TOS / Traffic Class: IPv4의 Type of Service 또는 IPv6의 Traffic Class 필드와 일치시킵니다.

• Security Parameter Index(SPI): IPsec Security Association과 관련된 트래픽을 일치시킬 때 사용할 수 있습니다.

• Flow Label: IPv6 헤더에 포함된 Flow Label과 일치시킵니다.

• SDF Filter ID: 관리 및 참조 목적으로 연결된 SDF Filter를 식별합니다.

이렇게 하면 계층형 분류 모델이 만들어집니다. 인터페이스, 터널, UE 주소 같은 PDI 파라미터로 먼저 트래픽을 특정 컨텍스트로 좁히고, 그 안에서 SDF Filter가 개별 IP 흐름을 식별할 수 있습니다. 애플리케이션 식별까지 지원되는 경우 UPF는 주소와 포트에만 의존하지 않고 추가적인 애플리케이션 수준 분류 메커니즘을 적용할 수 있습니다.

업링크 PDR과 다운링크 PDR의 차이는 무엇일까?

업링크와 다운링크 트래픽을 비교하는 것은 PDR 동작을 이해하는 가장 분명한 방법 중 하나입니다. 두 방향 모두 동일한 기본 규칙 구조를 사용하지만 패킷이 서로 다른 인터페이스에서 UPF로 들어오기 때문에 필요한 탐지 조건이 다릅니다.

일반적인 업링크 트래픽에서는 패킷이 무선 액세스 측에서 UPF로 들어옵니다. 따라서 PDI는 Source Interface = Access를 사용할 수 있습니다. 또한 규칙은 Local F-TEID 를 사용해 GTP-U 터널을 식별하고 UE IP Address 를 사용해 UE 트래픽을 식별할 수 있습니다. 일반적인 업링크 PDR은 다음 조건을 요구할 수 있습니다.

• Source Interface가 Access일 것;

• 수신 GTP-U 패킷이 관련 TEID와 주소 정보를 포함해 지정된 F-TEID와 일치할 것;

• UE IP 주소가 세션과 연결된 주소와 일치할 것.

조건이 충족되면 PDR이 일치합니다. N3에서 수신되는 트래픽은 일반적으로 GTP-U로 캡슐화되므로, Outer Header Removal 은 연결된 FAR에 따라 패킷을 처리하기 전에 GTP-U/UDP/IP 외부 헤더를 제거하도록 UPF에 지시할 수 있습니다.

다운링크 탐지는 반대 방향에서 시작합니다. 패킷은 일반적으로 데이터 네트워크에서 UPF로 들어오므로 PDI는 Source Interface = Core를 사용할 수 있습니다. 이 경우 Network Instance 와 UE IP Address 같은 파라미터를 사용해 패킷이 어떤 PDU Session에 속하는지 판단할 수 있습니다. 일반적인 다운링크 PDR은 다음 조건을 요구할 수 있습니다.

• Source Interface가 Core일 것;

• Network Instance가 “internet” 또는 “ims” 같은 필요한 논리 네트워크와 일치할 것;

• 패킷 목적지가 세션과 연결된 UE IP 주소와 일치할 것.

다운링크 PDR이 일치하면 연결된 FAR이 필요한 터널 전달 동작을 포함해 패킷을 액세스 측으로 어떻게 전달할지 결정합니다. 따라서 업링크와 다운링크 PDR의 차이는 패킷이 UPF로 들어오는 방향과 이를 식별하는 데 사용할 수 있는 정보의 차이를 반영합니다.

PDR, FAR, QER, URR은 어떻게 함께 동작할까?

PDR은 패킷 식별 문제를 해결하지만 사용자 평면 처리 정책 전체를 의미하지는 않습니다. PFCP는 패킷 탐지, 전달, QoS 적용, 사용량 측정을 서로 다른 규칙 유형으로 분리합니다. 이를 통해 각 규칙이 명확한 역할을 수행하면서도 동일한 PFCP 세션 안에서 함께 동작할 수 있습니다.

PDR: 어떤 트래픽인가? (탐지 및 분류)
FAR: 어떻게 처리하고 어디로 보낼 것인가? (전달 동작)
QER: 어떤 QoS 처리를 적용할 것인가? (QoS 적용)
URR: 사용량을 어떻게 측정하고 보고할 것인가? (사용량 보고)

PDR에 일치하는 업링크 패킷을 예로 들어 보겠습니다. UPF가 해당 패킷이 어떤 UE와 서비스 흐름에 속하는지 판단하면 필요한 GTP-U 외부 헤더를 제거하고, FAR이 참조하는 전달 동작을 적용하며, 해당 QER을 실행하고, 연결된 URR에 따라 트래픽 사용량을 계산할 수 있습니다. 패킷 탐지 결과는 이후 모든 처리에 필요한 컨텍스트를 제공합니다.

엔지니어링 관점에서 PDR을 독립적인 전달 정책으로 봐서는 안 됩니다. PDR은 PFCP 사용자 평면 규칙 집합으로 들어가는 시작점입니다. 다음 관계가 명확해지면 분류를 위한 PDR, 일치 조건을 위한 PDI, 후속 처리를 위한 FAR/QER/URR Source Interface, F-TEID, UE IP Address, SDF Filter 같은 파라미터를 실제 N4 시그널링 및 패킷 분석에서 훨씬 쉽게 이해할 수 있습니다.

FAQ