5G NTN-SMF/UPF/AMF ,Non-Terrestrial Network(위성 기반 5G)

아래는 5G NTN-SMF / NTN-UPF / NTN-AMF에 대한 실무 중심 설명입니다.
이는 3GPP Rel-17~18 기준으로 정의된 Non-Terrestrial Network(위성 기반 5G) 전용 코어 네트워크 기능 확장으로,
지상망이 아닌 LEO/MEO/GEO 위성망, HAPS 등에서의 통신을 가능하게 하는 핵심 기능들입니다.

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✅ 개요: 5G NTN (Non-Terrestrial Network)

NTN은 5G를 위성 또는 고고도 플랫폼(HAPS) 기반에서도 제공하기 위한 구조이며,
기존 5GC를 **NTN 특성(고지연, 도플러 효과, 이동 셀, 링크 간헐성 등)**에 맞게 확장한 것이 특징입니다.

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✅ 1. NTN-SMF / UPF / AMF란?

구성	설명	NTN 고유 기능
NTN-SMF	PDU 세션 제어 + 이동 위성 링크 관리	위성 링크 기반의 PDU 세션 지속성, 이동 궤도 기반 라우팅 지원
NTN-UPF	사용자 트래픽 포워딩	고지연 환경 보정, 위성 이동경로 기반 로컬 Breakout
NTN-AMF	단말의 등록, 핸드오버, 위치 관리	Beam 이동 추적(Tracking Area), 도플러 보정, 위성 Cell ID 관리

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✅ 2. 3GPP 연동 구조도 (개요)

         [UE]
          ↓
     [NTN-gNB or NTN-RU]
          ↓
       [NTN-AMF]
          ↓
       [NTN-SMF] ←→ [NTN-UPF] ←→ [Satellite DN]
                      ↑
            (Orbit Predict, Latency Adapt)

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✅ 3. 기능 상세: NTN-AMF

기능	설명
UE 등록/추적 제어	이동 위성에 따라 변화하는 Tracking Area 관리
Doppler 보정 지원	위성 링크의 주파수 편차 예측 기반 RA 설정
NTN-Cell 관리	위성 Beam ID, 위치 기반의 gNB ID 식별
NTN-handover	위성 간, 위성-지상 간 Mobility 지원

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✅ 4. 기능 상세: NTN-SMF

기능	설명
PDU 세션 설정	지상망과 동일하나, 위성 특성 반영 (긴 지연, 패킷 버퍼링 등)
NTN Route Update	위성 위치 변화에 따라 UPF 경로 갱신
Latency Profile 기반 QoS	위성 궤도별 Round Trip Time(RTT) 대응 정책 설정
MEO/GEO 별 핸들링	다양한 위성 궤도 간 QoS 차등 정책 적용 가능

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✅ 5. 기능 상세: NTN-UPF

기능	설명
Buffer-based Delay Compensation	위성 경로 지연에 따른 패킷 조절
DNN-to-Orbit Mapping	특정 위성 경로에 따라 DN 위치 자동 선택
Satellite Gateway 연계	지상 게이트웨이와의 전환 처리
Data Path 보정	궤도 기반 최적 UPF 위치 지정

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✅ 6. 실무 적용 예시

분야	설명
해양/산악 통신	이동 선박, 드론, 철도에서의 NTN Core 연결
군/우주통신	한반도–중동/북극 간 위성 연계
농어촌 연결망	지상망 사각지대에서의 5G 서비스 보완

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✅ 7. Rel-17/18 기준 진화

Release	특징
Rel-17	NTN Core 구조 최초 정의 (LEO 위성 지원)
Rel-18	GEO/MEO + HAPS 구조 고도화, NTN S-NSSAI, 이동성 자동 조정

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✅ 8. 벤더 특성 비교 (요약)

벤더	특징
Samsung	NTN-AMF ↔ Satellite Beam Tracking 연동 최적화
Ericsson	NTN-UPF 내 Orbit Prediction 기반 라우팅
Huawei	NTN-SMF에 Orbit + QoS 연계 Rule 내장
Nokia	NTN-AMF/SMF 고정 지연 보정 알고리즘 통합

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✅ 실무 요약

항목	내용
핵심 구성	AMF: 위치/등록 관리, SMF: 경로/QoS 제어, UPF: 트래픽 조정
Rel-18 특징	Orbit-aware PDU 경로 갱신, 도플러 보정, S-NSSAI 연동
활용 분야	해양, 극지, 우주통신, 군사망, 재난 대응

 

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