UDM (r1)

UDM의 핵심 기능은 크게 세 가지로 구분된다. 첫째는 사용자 인증 및 권한 부여이다. UDM은 USIM 카드에 저장된 장기 키와 같은 사용자 신원 정보를 바탕으로 5G 인증 프레임워크를 수행한다. 이를 통해 네트워크 접속 요청의 합법성을 검증하고, 해당 사용자가 이용할 수 있는 서비스 범위를 결정한다.

둘째는 사용자 데이터 관리이다. UDM은 각 가입자에 대한 중요한 프로필 정보를 중앙 집중식으로 저장하고 관리하는 UDM 데이터베이스를 유지한다. 이 데이터베이스에는 다음과 같은 정보가 포함된다.

셋째는 세션 관리 지원이다. UDM은 SMF(*Session Management Function)에 사용자의 가입 데이터를 제공하여 PDU 세션(*Protocol Data Unit Session) 생성을 가능하게 한다. 또한, 사용자의 위치 정보나 서비스 프로필 변경과 같은 실시간 이벤트가 발생하면, 관련 네트워크 기능(예: PCF)에 이를 즉시 통보한다. 이는 네트워크가 사용자 상태 변화에 동적으로 대응하고, 정책을 적용할 수 있도록 한다.

UDM은 5G 코어 네트워크의 핵심 구성 요소로서, 서비스 기반 아키텍처(SBA) 내에서 중앙 집중식 사용자 데이터 저장소 및 관리 기능을 제공합니다. 이는 기존 4G 네트워크의 HSS(Home Subscriber Server)와 SPR(Subscription Profile Repository) 기능을 통합하고 발전시킨 개념입니다. SBA에서 UDM은 다른 네트워크 기능(NF)들에게 신뢰할 수 있는 사용자 데이터와 인증 정보를 제공하는 공급자 역할을 수행합니다.

주요 상호작용 관계는 다음과 같습니다.

이러한 아키텍처 내 역할을 통해 UDM은 사용자 중심의 데이터 관리와 정책 적용을 가능하게 합니다. 모든 핵심 네트워크 기능이 중앙의 UDM을 통해 일관된 사용자 정보를 조회함으로써, 데이터의 정합성을 유지하고 서비스 제공의 효율성을 높입니다. 또한, UDM은 UDR(Unified Data Repository)과 분리된 논리적 기능으로 정의될 수 있으며, 이 경우 실제 데이터 저장은 UDR에서, 데이터 관리 로직은 UDM에서 처리하는 형태로 구현됩니다. 이는 유연성과 확장성을 갖춘 클라우드 네이티브 배포에 적합한 설계입니다.

UDM은 5G 및 차세대 이동통신 네트워크에서 사용자의 신원을 확인하고 네트워크 자원에 대한 접근 권한을 부여하는 핵심 기능을 담당한다. 이 과정은 주로 AUSF(인증 서버 기능)와 협력하여 수행된다. UDM은 사용자의 구독 정보와 인증 자격 증명을 안전하게 저장하며, 네트워크 접속 요청이 들어오면 AUSF에 필요한 데이터를 제공한다. AUSF는 이 데이터를 바탕으로 사용자 장치와 상호 인증을 수행하고, 그 결과를 UDM에 보고한다. 인증이 성공하면 UDM은 해당 사용자에게 적합한 서비스 프로파일과 접근 권한을 결정한다.

사용자 인증 후, UDM은 세부적인 권한 부여 정책을 적용한다. 이는 사용자가 구독한 서비스 등급, 현재 위치, 요청하는 서비스 유형 등 다양한 요소를 기반으로 한다. 예를 들어, 특정 사용자가 초고속 데이터 서비스에 가입했는지, 또는 로밍 상태에서 어떤 서비스에 접근할 수 있는지를 판단한다. 이러한 권한 정책은 PCF(정책 제어 기능)와 연동되어 실시간으로 네트워크 자원의 할당과 서비스 품질을 제어하는 데 활용된다.

UDM이 관리하는 주요 인증 및 권한 관련 데이터는 다음과 같다.

이러한 통합된 관리 방식을 통해, UDM은 네트워크 접근의 보안성을 유지하면서도 사용자별 맞춤형 서비스 제공의 기반을 마련한다.

세션 관리는 UDM이 5G 코어 네트워크에서 사용자의 연결 상태를 실시간으로 추적하고 제어하는 핵심 기능이다. 이는 사용자가 네트워크에 접속하여 서비스를 이용하는 동안의 상태 정보를 생성, 유지, 갱신, 종료하는 일련의 과정을 포함한다. 세션 관리를 통해 네트워크는 사용자의 위치, 활성 상태, 사용 중인 서비스 흐름을 파악하고, 효율적인 자원 할당과 서비스 연속성을 보장한다.

주요 관리 대상은 PDU 세션이다. 사용자가 데이터 서비스를 시작하면 UDM은 해당 세션에 대한 구독자 정보와 정책을 SMF에 제공하고, 세션의 생성 및 수명 주기를 모니터링한다. 세션 상태 정보는 UDR에 저장되며, 네트워크 내 다른 기능들이 필요 시 이 정보를 조회할 수 있다. 특히 로밍 상황에서 홈 네트워크의 UDM은 방문 네트워크와 협력하여 사용자의 세션을 원활하게 관리한다.

세션 관리의 구체적인 작업은 다음과 같다.

이러한 관리 기능은 네트워크 슬라이싱 환경에서 특히 중요하다. UDM은 각기 다른 요구사항을 가진 여러 논리적 네트워크 슬라이스에 대해, 사용자가 속한 슬라이스를 식별하고 해당 슬라이스에 적합한 세션 관리 정책을 적용한다. 이를 통해 다양한 서비스(예: 초고속 모바일 브로드밴드, 초저지연 통신, 대규모 사물인터넷)에 대한 차별화된 연결성과 품질을 보장한다.

UDM은 3GPP의 5G 코어 네트워크에서 사용자의 구독 정보와 관련 데이터를 중앙 집중식으로 저장하고 관리하는 핵심 기능을 담당한다. 이는 HSS와 SPR의 기능을 통합 발전시킨 개념이다. UDM은 사용자 식별, 접근 제어, 등록 관리에 필요한 모든 정적 및 동적 구독 데이터를 보유하며, AUSF 및 AMF와 같은 다른 네트워크 기능에 이 데이터를 제공한다.

주요 관리 데이터에는 사용자의 영구 식별자(SUPI), 구독 세부 정보, 인증 자격 증명, 서비스 프로필, 연결 상태 정보 등이 포함된다. 또한 UDM은 사용자의 현재 접속 위치(예: 서빙 AMF 정보)와 같은 동적 세션 컨텍스트를 관리하여 네트워크가 사용자를 효율적으로 추적하고 서비스를 전달할 수 있도록 한다. 모든 데이터는 안전한 데이터베이스에 저장되며, UDM은 이 정보에 대한 생성, 검색, 업데이트, 삭제 작업을 위한 표준화된 인터페이스를 제공한다.

데이터 관리의 중요한 측면은 UDM과 UDR 간의 분리 아키텍처이다. 3GPP 표준은 데이터 저장 기능(UDR)과 데이터 처리/응용 로직(UDM)을 분리하여 유연성과 확장성을 높였다. UDM은 UDR에 저장된 데이터에 접근하여 필요한 정보를 조회하거나 업데이트한다. 이 분리는 클라우드 네이티브 환경에서 UDM 인스턴스를 독립적으로 확장하고 업데이트할 수 있게 해준다.

사용자 데이터 관리 프로세스는 UDM이 다른 네트워크 기능의 요청에 응답하여 이루어진다. 예를 들어, 사용자가 네트워크에 등록할 때 AMF는 UDM에 사용자 데이터를 요청하고, UDM은 UDR에서 해당 데이터를 검증하여 제공한다. 또한 서비스 구독 변경이나 사용자 위치 업데이트와 같은 이벤트가 발생하면 UDM은 UDR의 데이터를 적시에 갱신하여 네트워크 전체에 일관된 사용자 정보를 유지한다.

3GPP는 UDM의 기능, 인터페이스, 그리고 다른 5G 핵심망 구성 요소와의 상호작용을 정의하는 공식 표준을 제정한다. 이 표준화는 다중 공급업체 환경에서의 상호운용성을 보장하고, 글로벌 규모의 일관된 네트워크 배포를 가능하게 하는 데 핵심적이다.

UDM에 대한 주요 표준은 3GPP 기술 규격(TS) 23.501[2]과 TS 23.502[3]에 명시되어 있다. 특히 TS 29.503[4]는 UDM이 노출하는 서비스 기반 인터페이스(SBI)를 상세히 정의한다. UDM은 SBA 내에서 다른 NF에게 제공하는 서비스로는 Nudm_UECM(사용자 연결 관리), Nudm_SDM(구독자 데이터 관리), Nudm_UEAU(사용자 인증) 등이 있다.

표준은 UDM이 관리하는 데이터의 구조와 유형도 규정한다. 여기에는 사용자의 영구 식별자(SUPI), 인증 자격 증명, 등록된 SMF 및 AMF 정보, 구독 서비스 프로필, 그리고 로밍 관련 정보 등이 포함된다. 이러한 데이터 모델은 TS 23.003[5]과 같은 관련 규격에 정의되어 있다.

표준은 지속적으로 진화하며, 릴리스 단위로 개선 사항과 새로운 기능이 추가된다. 예를 들어, 초기 릴리스 15에서는 기본적인 5G 독립형(SA) 아키텍처를 위한 UDM을 정의했으며, 이후 릴리스에서는 네트워크 슬라이싱, 엣지 컴퓨팅 지원, 그리고 4G EPC와의 상호연동을 위한 기능 등이 강화되었다. 이는 UDM이 정적이 아닌, 진화하는 네트워크 요구사항에 부응하도록 설계된 유연한 구성 요소임을 보여준다.

UDM은 3GPP의 5G 코어망(5GC) 아키텍처에서 정의된 여러 네트워크 기능(NF)들과 표준화된 인터페이스를 통해 상호작용한다. 이러한 인터페이스를 통해 UDM은 사용자 데이터와 정책 정보를 중앙에서 관리하고, 다른 기능들이 이 정보에 접근할 수 있도록 서비스를 제공한다.

주요 인터페이스와 연결되는 네트워크 기능은 다음과 같다.

이러한 서비스 기반 인터페이스(SBI)는 HTTP/2 프로토콜을 기반으로 하며, RESTful API 원칙을 따른다. 이를 통해 UDM은 클라우드 네이티브 환경에서 유연하게 배포되고, 다른 네트워크 기능들과 느슨하게 결합된 방식으로 통신할 수 있다. 또한, UDM은 UDR(Unified Data Repository)과의 내부 인터페이스를 통해 실제 사용자 구독 데이터의 저장 및 조회를 수행한다.

UDM의 클라우드 네이티브 구현은 5G 코어망의 핵심 설계 원칙을 반영한다. 이는 마이크로서비스 아키텍처(MSA)를 기반으로 하여, 단일한 통합 기능 대신 독립적으로 배포, 확장, 업데이트될 수 있는 세분화된 서비스 집합으로 구성된다. 이러한 구현 방식은 컨테이너 기술(예: 도커)과 오케스트레이션 플랫폼(예: 쿠버네티스)을 활용하여 이루어진다. 각 UDM 서비스는 컨테이너 이미지로 패키징되어, 필요에 따라 동적으로 인스턴스를 생성하고 자원을 할당받을 수 있다.

클라우드 네이티브 UDM의 주요 이점은 탄력성과 민첩성이다. 예를 들어, 신규 가입자 등록이나 대규모 인증 요청이 급증하는 시간대에는 세션 관리나 인증 담당 마이크로서비스의 인스턴스 수를 자동으로 확장하여 부하를 분산시킨다. 반대로 트래픽이 적은 시간에는 불필요한 인스턴스를 종료하여 컴퓨팅 자원을 효율적으로 활용한다. 이는 운영자의 수동 개입 없이도 서비스 수준 협약(SLA)을 유지하는 데 기여한다.

구현 시 고려사항은 다음과 같이 정리할 수 있다.

이러한 클라우드 네이티브 접근 방식은 UDM이 하드웨어에 종속되지 않고, 다양한 퍼블릭 클라우드, 프라이빗 클라우드, 또는 하이브리드 환경에 유연하게 배포될 수 있도록 한다. 결과적으로 네트워크 운영자는 더 낮은 운영 비용으로 신속한 서비스 출시와 혁신을 달성할 수 있다.

UDM은 5G 코어망의 핵심 구성 요소로서, 전통적인 물리적 어플라이언스 형태부터 다양한 가상화 및 클라우드 컴퓨팅 환경에 이르기까지 유연하게 배포될 수 있다. 초기 통신 네트워크에서는 HSS와 같은 사용자 데이터 기능이 전용 하드웨어 장비로 구현되었으나, NFV와 SDN 기술의 발전으로 인해 배포 방식이 크게 진화했다.

물리적 배포 방식은 UDM 소프트웨어가 전용 서버 하드웨어에 설치되어 운영되는 형태를 말한다. 이 방식은 높은 성능과 안정성을 제공할 수 있으나, 하드웨어 확장에 비용과 시간이 소요되며, 자원 활용의 유연성이 상대적으로 낮다는 단점이 있다. 이에 비해 가상화 배포 방식은 가상 머신 위에서 UDM을 VNF로 운영하는 것이다. 이를 통해 단일 물리적 서버에 여러 네트워크 기능을 통합하거나, 필요에 따라 가상 인스턴스를 신속하게 생성 및 확장할 수 있다.

현대 5G 네트워크에서는 클라우드 네이티브 원칙에 기반한 컨테이너화 배포가 표준으로 자리 잡고 있다. UDM 기능은 마이크로서비스로 분해되어 쿠버네티스와 같은 오케스트레이션 플랫폼 상의 컨테이너로 패키징되고 운영된다. 이 방식은 무상태 설계, 탄력적 스케일링, CI/CD 파이프라인과의 통합을 가능하게 하여 운영 효율성과 혁신 속도를 극대화한다. 배포 모델에 따른 주요 특징은 다음과 같이 비교할 수 있다.

이러한 배포 방식의 진화는 네트워크 운영자로 하여금 비즈니스 요구사항, 트래픽 패턴, 인프라 현황에 맞춰 최적의 배포 전략을 선택할 수 있도록 한다. 많은 사업자는 점진적인 전환을 통해 기존 가상화 인프라와 새로운 클라우드 네이티브 환경을 혼합하여 운영하기도 한다.