5G SMF (Session Management Function)

**5G SMF (Session Management Function)**에 대해 핵심 기능, 인터페이스, 구조, 진화를 체계적으로 정리해드립니다.

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■ 5G SMF란?

**SMF (Session Management Function)**는 5G Core Network에서 PDU 세션의 생성, 관리, 해제를 담당하는 핵심 Control Plane NF(Network Function)입니다.
4G EPC의 PGW-C(Control Plane) 기능에서 진화하였으며, 사용자 데이터 처리를 담당하는 **UPF(User Plane Function)**와 분리되어 동작합니다.

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■ SMF 주요 기능

기능 구분	상세 설명
PDU 세션 관리	PDU 세션 생성, 수정, 해제 및 세션 ID 관리
IP 주소 할당	UE에 IP 주소 할당 (IPv4/IPv6/DNN 기반)
UPF 제어	UPF 선택, QoS Flow 설정, TEID 설정 및 경로 관리
정책 적용	PCF로부터 QoS/Charging Policy 수신 후 적용
Roaming 관리	홈/방문지 UPF 제어, DNN 기반 로컬 브레이크아웃 처리
슬라이스 인식 세션 제어	S-NSSAI 기준으로 슬라이스별 세션 분리 관리
ULCL 설정	UL Classifier 기능을 통한 MEC(Edge) 기반 트래픽 라우팅
법적 감청 지원	LI(Lawful Interception) 관련 세션 트리거 및 보고 처리

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■ 주요 인터페이스

인터페이스	연결 대상	기능
N11	AMF	Initial PDU 세션 요청 수신, UE context 동기화
N4	UPF	Session Rule(PDR/FAR/QER) 전달, 트래픽 경로 설정
N7	PCF	정책 정보(QoS, Charging) 요청 및 수신
N10	UDM	IP/DNN 관련 사용자 데이터 요청
N40	CHF	과금 정보 전달 (온라인/오프라인)
Nnrf	NRF	다른 NF 탐색 및 등록
N16 (옵션)	NEF	서비스 기반 세션 노출 및 외부 QoS 제어 (e.g., V2X)

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■ 4G PGW-C vs 5G SMF

항목	4G PGW-C	5G SMF
세션/터널 관리	O	O (더 세밀하게 제어됨)
UP 제어	S5-GTP 터널 설정	N4 인터페이스로 세션 룰 제어
IP 할당	O	O (IPv6 Prefix 포함 가능)
정책/과금 연동	Gx/Gy(Diameter)	N7/N40(HTTP/2 기반)
로컬 브레이크아웃	LBO 기능 있음	DNN + ULCL 기반 MEC 최적화
구조	MME/SGW/PGW 혼합 제어	SMF-UPF 명확히 분리된 구조
인터페이스	Diameter + GTP	RESTful + N4-GTP-C

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■ SMF 진화 (Rel-15~Rel-18 기준)

Release	SMF 관련 진화
Rel-15	기본 PDU 세션 관리 구조, AMF와 분리된 설계
Rel-16	ULCL 기능, DNN 기반 Local Breakout 지원
Rel-17	MB-UPF와의 Multicast/Broadcast Session 연동
Rel-18	TSC(Time Sensitive Communication) 지원용 TSC-SMF, Edge-aware SMF 제어 최적화

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■ SMF 배포 구조 예시

• Single SMF: 단일 SMF 인스턴스가 전체 세션 제어 (중소규모 네트워크)
• Dual SMF (SSMF/Primary SMF): Rel-18 이상에서 슬라이스 혹은 기능별 분산 제어 (예: TSC 전용 SMF)

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■ SMF 구성 모듈 예시

• Session Manager
• N4 Agent (UPF 제어)
• IPAM (IP Address Manager)
• Policy Handler (N7 연동)
• Charging Module (N40 연동)
• ULCL Router Module (MEC 연동용)

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(1) AMF↔SMF↔UPF Call Flow, (2) SMF 구성도 및 리소스 요구사항, (3) 슬라이싱 기반 SMF 분리 배치 전략 모두 아래에 심화 정리드립니다.

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① AMF → SMF → UPF Call Flow (예: UE 초기 등록 + PDU 세션 수립)

시나리오: UE가 5G Core에 최초 접속하여 PDU 세션(IP 할당 포함)을 수립

UE
│
├─N1: Registration Request──────────────▶
│                                        │
│        [AMF]
│        - UE 인증 요청 (N8 → UDM, N12 → AUSF)
│        - 슬라이스 선택 (N15 → NSSF)
│        - SMF 선택 (Nnrf)
│
├─N1: Registration Accept◀──────────────
│
├─N1: PDU Session Establishment Request─▶
│                                        │
│        [AMF]
│        - SMF에게 PDU 세션 요청 전달 (N11)
│
│        [SMF]
│        - UPF 선택 및 세션 Rule 생성
│        - Policy 적용 (N7 → PCF)
│        - IP 할당 (N10 → UDM)
│
├─N2: PDU Session Setup Request────────▶
│     (AMF → gNB)
│                                        │
│        [UPF]
│        - GTP-U 터널 설정 (N3 Interface)
│        - PDR/FAR/QER 생성
│
├─N2: PDU Session Setup Response◀───────
│
├─N1: PDU Session Establishment Accept◀

요약:
AMF는 접속과 NAS signaling만 처리하고,
실질적인 세션 제어/트래픽 경로는 SMF-UPF가 전담합니다.

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② SMF 구성도 및 리소스 요구사항 (실제 구성 관점)

구성 블록 예시

+----------------------+
|    SMF Controller    |  ← REST API/CLI 관리
+----------------------+
| Session Mgmt Engine  |  ← PDU 세션 처리, IP 관리
+----------------------+
| N4 Handler           |  ← UPF 연동 (PDR/FAR 설정)
+----------------------+
| N11 Handler          |  ← AMF 연동 (세션 요청 수신)
+----------------------+
| N7 Handler           |  ← 정책 수신 (PCF)
+----------------------+
| N10/N40 Handler      |  ← IP/과금 연동
+----------------------+
| DB Cache / Context   |  ← UE Context, 세션 상태
+----------------------+

시스템 요구 사양 예시 (중대형 사업자 기준)

항목	일반 규모 (VM 기반)	대용량 환경 (CNF 기반)
CPU	8~16 vCPU	24~48 vCPU (코어 분리: N4 처리 전용)
RAM	16~64 GB	128~256 GB
Storage	100~300 GB SSD	500 GB 이상 (로그, 장애 복구 포함)
Throughput	20~50 Gbps	100 Gbps 이상
HA 구성	Active-Standby 또는 1+1 Hot-Standby	Kubernetes 기반 Horizontal Scaling

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③ 슬라이싱 기반 SMF 분리 배치 전략

구분	단일 SMF 구조	슬라이싱 기반 분리 구조
구성	하나의 SMF가 모든 슬라이스 처리	슬라이스마다 별도 SMF 또는 SSMF 배치
장점	단순 구축, 리소스 통합	보안 분리, 성능 보장, 슬라이스별 SLA 최적화
단점	트래픽 집중 시 성능 저하 가능	인프라 리소스 증가, 관리 복잡도 상승
적용 예시	일반 소비자용 모바일 슬라이스	B2B 고객, MEC 슬라이스, URLLC 전용 슬라이스 등
Rel-18 기능	-	SSMF(Secondary SMF) 기능으로 역할 분산 공식화

추천 구성 (대형 통신사 기준)

• eMBB용 슬라이스: Standard SMF
• URLLC용 슬라이스: 저지연 최적화 SMF
• MEC 슬라이스: Local SMF + Local UPF
• 분리형 구성: Central SMF + Distributed SSMF 구성

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AMF–SMF–UPF 구조 추천 구성 ①~④를
대형 통신사(퍼블릭 5G 사업자) 및 소형 사업자/Private Network 사업자 기준으로 각각 정리해 드립니다.

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[표] AMF–SMF–UPF 구조 추천 구성 (대형 통신사 vs 소형/프라이빗망)

구분	① 표준형 구성 (eMBB 중심)	② 저지연 특화 구성 (URLLC/산업용)	③ MEC 슬라이스 특화 구성 (로컬 UPF)	④ 분리형 확장 구성 (Rel-18 대응용)
적용 대상	전국망 기반 대형 통신사 모든 일반 사용자용	공장/스마트시티/긴급통신 등	B2B MEC 서비스 (클라우드 연계)	초대형/다중 사업자 제공자
AMF 배치	전국 단일 또는 2~3개 리전 분산	로컬 Edge AMF 또는 저지연 AMF	공용 AMF 또는 MEC Edge AMF	중앙 AMF + 지역/슬라이스 전용 AMF
SMF 배치	표준형 Central SMF	저지연 슬라이스 전용 SMF	슬라이스별 Local SMF (MEC용)	Primary SMF + Secondary SMF (SSMF)
UPF 배치	지역별 분산 UPF (20~100 Gbps급)	저지연 Edge-UPF (RU/CU 근접 배치)	로컬 UPF (LBO/MEC Traffic Breakout)	중앙/Edge 겸용, Slice-aware UPF
슬라이스 구성	eMBB 단일 슬라이스	URLLC 슬라이스, 사설망 연동	MEC Slice (네이버클라우드, AWS Wavelength 등)	Slice별 전용 SMF–UPF 완전 분리
HA 구성	각 NF Active-Standby 또는 Horizontal Scaling	동기화 빠른 Stateful SMF 구성 필요	로컬 장애 대비 Fast Failover 구성	Dual SMF 구조 (SSMF + FSMF)
추천 사업자	SKT, KT, LGU+, Verizon, DoCoMo 등	Rakuten Symphony, 특화망(MX), 응급통신망	KT Enterprise 5G, AWS Wavelength 고객	Jio, Reliance, AT&T 등 멀티도메인 사업자

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[Private Network/소형 사업자] 기준 구성 예

구분	구성 방식	설명
AMF	단일 인스턴스 (On-prem)	내부 가입자용 연결 제어, 로밍 없음
SMF	로컬 단일 SMF	기본 PDU 세션 및 IP 할당 처리
UPF	로컬 LBO UPF	사내 데이터망으로 직접 트래픽 전달
슬라이싱	선택적, 대부분 1슬라이스 운영	초경량 구성에서는 S-NSSAI 없이 운영 가능
통합 옵션	AMF+SMF+UPF 통합 구성 가능 (VNF/CNF)	MEC, 로봇망, 캠퍼스망에서 자주 활용
적용 사례	산업단지, 발전소, 병원, 캠퍼스 전용망 등

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구성 요약 도식 (시각적 정리)

           [표준형]
            AMF (중앙)
               ↓
            SMF (중앙)
               ↓
            UPF (지역별)

           [URLLC/저지연형]
            AMF (Edge)
               ↓
         SMF (Edge 저지연)
               ↓
         UPF (Edge 가까이)

           [MEC 특화형]
       AMF (공용 또는 Edge)
               ↓
        SMF (슬라이스 단위)
               ↓
     UPF (MEC/DC 내부 Breakout)

          [확장형 구조 - Rel-18]
         AMF (중앙/지역 분리)
              ↓
  SMF (Primary) → SSMF (슬라이스별)
              ↓
         UPF (Slice-aware 다중 구성)

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참고: 슬라이싱 별 구성 예시 (실제 사업자 모델 기반)

슬라이스 유형	구성 예시	주요 서비스
eMBB (기본)	공용 AMF–SMF–UPF	대중 소비자 통신
URLLC (초저지연)	Edge AMF + SMF + UPF	스마트팩토리, 자율주행
MEC	공용 AMF + 전용 SMF + 로컬 UPF	영상 처리, 원격의료, 클라우드 게임
Enterprise Private	전용 AMF/SMF/UPF 단일 인스턴스	금융기관, 병원, 사무실 캠퍼스망

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아래는 **5G Core 네트워크 장비 및 NF(SMF, AMF, UPF 등)**를 기준으로,
에릭슨(Ericsson), 화웨이(Huawei), 도전 벤더들(Mavenir, Casa Systems, Parallel Wireless, Samsung 포함)의
제품 경쟁력, 기능 차이, 기술 스택, 개방성(O-RAN/SBA), 고객사 등을 종합 비교한 표입니다.

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[표] 5G Core 벤더 비교: Ericsson vs Huawei vs 도전 벤더들

구분	Ericsson	Huawei	도전 벤더들 (Mavenir, Casa, Parallel Wireless 등)	Samsung (참고)
5GC 제품명	Ericsson Dual Mode 5G Core	Huawei Single/Core 5GC	MAVcore, Casa 5GC, PW Cloud-Native Core 등	Samsung 5G Core (vCore, CMC)
SBA 완전 지원 여부	O (Rel-15~18 전체 지원)	O (단, 인터페이스 폐쇄적)	일부 벤더는 Rel-16까지 제한	O (AWS 협력 포함)
NF 모듈화	완전한 CNF 컨테이너화	CNF화 진행 중 (자체 클라우드 스택 우선)	벤더별 편차 (Mavenir 완전 CNF)	O
클라우드 호환성	VMware, AWS, Azure, RedHat OpenShift	Huawei FusionSphere (자사 클라우드 우선)	OpenStack/K8s 기반 (표준 우선)	OpenStack, K8s, AWS 모두 호환
Open RAN 연동	일부 모듈 제한 지원 (RAN은 폐쇄적)	미지원, 자사 RAN 강제	Mavenir, Parallel Wireless는 Full O-RAN	일부 Open RAN 시범 적용 중
SMF/AMF/UPF 성능	대형 사업자용 수백 Gbps 검증	고성능 (중국 시장 기반 대규모 상용화)	중소규모 네트워크 최적화	eMBB/MEC/URLLC 모두 지원
슬라이싱 지원	S-NSSAI + SSMF 연동 지원 (Rel-17~18)	지원하나 API 공개 범위는 좁음	Rel-16 수준까지 구현	Rel-18 기반 SSMF 구조 대응 중
폐루프 자동화 (NWDAF)	자체 AI 엔진 연동 (EXFO 등과 협력)	자사 빅데이터 기반 분석 플랫폼 내장	제한적 or 외부 연동 필요	자체 NWDAF + Open API
OAM/SMO 연동	ENM + SMO 일부 모듈 보유	iManager/NCE 플랫폼 기반	ONAP 기반 지원 (O-RAN WG6 연동)	Samsung SMO + Global Cloud 지원
도입 주요국	SKT, Vodafone, T-Mobile, KDDI 등	China Mobile, China Telecom, 일부 GCC 국가	미국 일부 MVNO, 인도/아프리카/Nokia 대체 시장	Verizon, AT&T, LGU+, KDDI 등
장점	신뢰성, 대형 상용 사례 풍부, 글로벌 연동 우수	초고속 성능, 자체 클라우드 연동	가격 경쟁력, 개방형 구조, 빠른 커스터마이징	성능+클라우드+오픈 구조의 균형
단점	상용화 비용 높음, 폐쇄적 연동 일부 존재	비표준 인터페이스 다수, 외부 연동 폐쇄	기술 성숙도 낮고, 규모 확장 어려움	RIC/SMO는 아직 초기단계 일부

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핵심 포인트 요약

관점에릭슨화웨이도전벤더삼성

 

관점	에릭슨	화웨이	도전벤더	삼성
기술 안정성	●●●●●	●●●●●	●●	●●●●
개방성 (O-RAN, API)	●●●	●	●●●●●	●●●●
Cloud-Native 완성도	●●●●	●●●	●●●	●●●●
슬라이싱/AI/NWDAF 대응	●●●●	●●●	●●	●●●●
B2B, MEC 유연성	●●●	●●	●●●●	●●●●●
CAPEX/OPEX 효율	높음	높음	낮음	중간

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결론 및 활용 전략

• 에릭슨: 안정성과 글로벌 이력은 최고지만, 유연성과 비용효율은 낮음
• 화웨이: 초고속 대규모 처리에 강하지만, 표준 개방성 부족으로 제약 존재
• 도전벤더들: Open RAN/Private망에서 유리하지만, 기술 성숙도/대형 레퍼런스 부족
• 삼성: 표준, 퍼포먼스, 클라우드 호환성의 균형을 이룬 실용적 벤더로서 글로벌 확장 중