이볼브드 패킷 코어

이볼브드 패킷 코어(Evolved Packet Core, EPC)는 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 사용되는 All-IP 기반 코어 네트워크 구조로, 기존 GPRS 코어 네트워크의 진화된 형태이다. EPC는 간소화된 계층 구조를 통해 높은 데이터 처리량(throughput), 짧은 지연(latency), 이종망 간 이동성, 대규모 가입자 수용성을 제공한다.^[1] EPC는 LTE 무선 접속망(E-UTRAN)과 결합하여 EPS(Evolved Packet System)를 구성하며, 제어 면(Control Plane)과 사용자 면(User Plane)을 명확히 분리한 플랫(flat) 아키텍처를 기반으로 한다.

설계 원칙

EPC는 다음의 설계 목표를 기반으로 한다.

• All-IP 기반: 회선 교환 요소를 제거한 전 구간 IP 패킷 처리.
• 플랫 아키텍처: 라우팅 지연 최소화 및 처리 효율 극대화.
• 제어면·사용자면 분리(CP/UP separation).
• 이종망 연동: Wi-Fi, 3G, 2G 등 다양한 액세스망과 연동.
• QoS 보장: EPS 베어러 기반 품질 제어.
• 높은 확장성: 대규모 사용자 트래픽 처리 능력 확보.

EPC 구성 요소

EPC 구조

EPC는 다음과 같은 핵심 네트워크 기능으로 구성되어 있다.

MME (Mobility Management Entity)

• 범용성 관리(attach, detach, handover)
• EPS 베어러 설정·제어
• 인증 및 보안 절차 수행(HSS 연동)
• Non-Access Stratum(NAS) 신호 처리

S-GW (Serving Gateway)

• 사용자 면(User Plane) 트래픽 라우팅
• eNodeB 간 또는 LTE–3GPP 외 망간 핸드오버 시 앵커(anchor) 역할
• 패킷 버퍼링 및 포워딩 기능

P-GW (PDN Gateway)

• 단말과 외부 데이터 네트워크(PDN) 간 연결 제공
• IP 주소 할당
• 트래픽 필터링·과금·QoS 정책 적용
• LTE–비3GPP망 연동 핸드오버 시 앵커 역할

HSS (Home Subscriber Server)

• 가입자 프로필·식별자·인증 정보 저장
• MME와 연동하여 인증·키 협상 수행

PCRF (Policy and Charging Rules Function)

• QoS 정책 설정 및 과금 규칙 제공
• P-GW와 Gx 인터페이스로 연동
• Dedicated bearer 정책 관리

ePDG (Evolved Packet Data Gateway)

• 비신뢰(non-trusted) 비3GPP 접속(WLAN 등)의 IPsec 종단점
• S2b 인터페이스를 통한 접속 관리

ANDSF (Access Network Discovery and Selection Function)

• 네트워크 선택·오프로드 정책 제공

OCS / OFCS (Online / Offline Charging Systems)

• 실시간 과금 및 사후 과금 기능 제공

EPC 인터페이스

EPC 기능 간 연동은 표준화된 인터페이스를 통해 이루어진다.

• S1-MME: eNodeB ↔ MME (제어면)
• S1-U: eNodeB ↔ S-GW (사용자면)
• S5/S8: S-GW ↔ P-GW
• S6a: MME ↔ HSS
• Gx: P-GW ↔ PCRF
• S2a/S2b: 비3GPP 액세스망 연동
• SGi: P-GW ↔ 외부 IP 네트워크

EPS 베어러와 QoS

EPC는 EPS 베어러(EPS bearer)를 통해 QoS를 제공한다.

Default vs Dedicated Bearer

• 기본(default) 베어러: 단말 접속 시 항상 1개 설정.
• 전용(dedicated) 베어러: 특정 서비스 또는 우선순위(QoS)를 위해 추가 설정.

QoS 파라미터

• QCI (QoS Class Identifier)
• ARP (Allocation and Retention Priority)
• GBR / MBR (보장/최대 대역폭)

Non-3GPP 접속

EPC는 Wi-Fi, 기업망 등 다양한 비3GPP망을 수용한다.

• S2a: PMIPv6 기반 연동
• S2b: IPsec/ePDG 기반 연동
• S2c: 단말 직접 제어 방식

이동성 관리

• LTE–LTE 간 핸드오버 (X2, S1)
• LTE–3G/2G 간 인터RAT 핸드오버
• LTE–WLAN 간 핸드오버

핸드오버 시 S-GW 또는 P-GW가 데이터 앵커로 동작한다.

보안

• EPS-AKA 기반 가입자 인증
• NAS 및 AS 보안
• 비3GPP 접속 시 IPsec 보호(ePDG)

EPC의 가상화(vEPC)

EPC는 NFV·SDN 기술 확산과 함께 가상화 형태로도 구현된다. 특히 LTE Release 12 시기 이후 NFV 기반 코어망 구축이 산업 전반으로 확산되면서, EPC 기능을 가상 네트워크 기능(VNF) 형태로 분리·배포하는 vEPC가 상용화되었다. 또한 Release 14에서는 CUPS(Control/User Plane Separation)가 규격화 되며 사용자면·제어면 분리를 더욱 명확히 지원한다.

5G 코어(5GC)와의 관계

EPC는 5G로의 진화 과정에서 다음과 같은 기능적 계보를 가진다.

• MME의 기능은 5GC의 AMF 및 일부 기능으로 재구성됨
• S-GW/P-GW의 사용자면은 UPF로 통합
• HSS는 UDM 등의 기능으로 분산
• PCRF의 정책 기능은 PCF로 계승

이는 1:1 대응이라기 보다는 EPC의 각 기능 블록이 5GC에서 역할 기반으로 분리·재구성된 구조적 진화 형태로, LTE–5G NSA 환경에서는 EPC가 5G NR 무선망의 코어 역할을 계속 수행한다.

같이 보기

• LTE
• 3GPP
• Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
• 5G 네트워크
• GPRS 코어 네트워크