5G TSC-SMF / TSC-UPF (Time-Sensitive Communication SMF / UPF)

아래는 **5G TSC-SMF / TSC-UPF (Time-Sensitive Communication SMF / UPF)**에 대한 3GPP Rel-17~18 기준 실무 중심 설명입니다.
이 구성은 초정밀 시간 동기화, **정해진 시간 간격의 데이터 전송(Deterministic Networking)**이 필요한 산업 현장에서의 5G 네트워크 확장을 위해 도입된 중요한 요소입니다.

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✅ 1. TSC란? (Time-Sensitive Communication)

TSC는 5G 네트워크에서 TSN(Time-Sensitive Networking) 기술을 수용하여
초저지연, 시간 정렬, 신뢰성 높은 트래픽을 일정한 시간 간격으로 보장하는 통신을 의미합니다.

• 예: 공장 자동화, 로봇 제어, 전력망 보호, 항공기 제어 등

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✅ 2. TSC-SMF / TSC-UPF 개념 정의

기능	설명
TSC-SMF (Time-Sensitive SMF)	시간 민감 트래픽에 대해 정해진 전송 주기, TSN Stream ID, 경로 예약 등을 포함한 정책/세션 설정 기능을 수행하는 제어 기능
TSC-UPF (Time-Sensitive UPF)	TSC 트래픽에 대해 정확한 타이밍에 맞춘 데이터 전송, Buffering/Forwarding 지연 제어, 타임슬롯 기반 스케줄링 기능을 수행하는 사용자면 기능

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✅ 3. TSC-SMF 주요 기능

기능	설명
TSN Stream Session 관리	Talker(송신 단말)와 Listener(수신 단말) 간 스트림 설정
TSN QoS 매핑	TSN 클래스 ↔ 5QI, PDR, QFI 등 5GC QoS 변환
Time-Aware Resource Reservation	시간 기반 자원 예약 및 경로 설정
TSC Assistance 정보 전달	TSC Type, Transmission Start/Duration, Scheduled Period 등 포함

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✅ 4. TSC-UPF 주요 기능

기능	설명
Time-aware Forwarding	특정 시간에만 패킷 전달 (타임 슬롯 기반)
Packet Pre-buffering	정해진 시간 전에 도착한 패킷을 임시 저장 후 전송
Timestamp Handling	IEEE 802.1AS 기반 타임스탬프 생성 및 보정
Traffic Shaping	TSC QoS 기반 트래픽 간격 제어

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✅ 5. 5G TSC 연동 구조 (Rel-17 기준)

 

UE ↔ gNB ↔ AMF ↔ TSC-SMF ↔ TSC-UPF ↔ TSN Bridge ↔ TSN Listener

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(TSC Assistance Info)

• TSC-SMF는 TSN-Talker의 스트림 생성 요청에 따라 TSC-UPF를 포함한 Time-Sensitive Path 설정
• TSC-UPF는 지정된 시간 간격으로 Forwarding 수행

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✅ 6. 주요 연동 정보 항목 (TSC Assistance Container)

항목	설명
Transmission Time Interval (TTI)	전송 주기 (예: 500us, 1ms 등)
Start Time	첫 전송 시점 (시계 기준)
Duration	총 세션 지속 시간
Stream ID	TSN 브리지 내 Stream 식별자

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✅ 7. 실무 적용 예시

분야	예시
스마트팩토리	로봇 제어기 ↔ 액추에이터 간 정밀 시간 보장 통신
전력망 제어	고속 차단기 동기 제어 (IEC 61850 GOOSE 프레임)
항공기 네트워크	항공기 내 센서 → 제어기 간 예측형 스케줄링
철도 제어	차량 간 열차 신호 동기 전달

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✅ 8. Rel-18 진화 포인트

항목	강화 내용
Multi-stream 지원	여러 TSC 스트림을 병렬로 설정 및 조정 가능
L-UPF 연계 강화	Edge에 위치한 TSC-UPF 선택 최적화
TSC Event Exposure API	NEF를 통해 TSC 이벤트 알림 제공 (Start, Miss 등)
Closed-loop 보정 연동	NWDAF와 연계한 시간 오차 분석 기반 조정

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✅ 9. 벤더별 TSC-SMF/UPF 특성 비교 (요약)

벤더	특징
Samsung	TSC-UPF + Edge MEC 통합 구조, 초저지연 라우팅 내장
Ericsson	TSCTSF–SMF 간 자동 경로 협상, O-RAN 연동 강화
Huawei	공장 자동화 전용 Profile 기반 TSC UPF Scheduler
Nokia	TSN Switch 제어 기능 통합형 TSC-SMF 설계

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✅ 실무 요약

항목	내용
핵심 역할	정해진 주기로 패킷을 전송하고 동기화 유지
사용자면 구성	TSC-UPF가 타이밍에 맞춰 트래픽 Forwarding 수행
제어면 구성	TSC-SMF가 TSN 스트림, 시간 정보, 경로를 제어
Rel-17/18 적용 분야	초정밀 산업 자동화, 항공/철도 제어, 스마트팩토리