PDSN과 CDMA 이동통신 패킷 데이터 접속 구조

CDMA 패킷 데이터 접속을 연결하던 노드

PDSN(Packet Data Support Node)은 CDMA 기반 3G 이동통신망에서 모바일 단말과 인터넷 망을 연결하기 위해 사용된 핵심 네트워크 요소다. 단말이 패킷 데이터 서비스를 이용할 때 IP 네트워크 쪽 게이트웨이로 동작하며, 모바일 IP 지원과 데이터 패킷 라우팅을 맡는다.

3GPP2 표준을 바탕으로 설계된 PDSN은 단순한 전달 장비가 아니다. 사용자 인증, 과금 데이터 수집, QoS(Quality of Service) 제어까지 접속 과정의 여러 기능을 처리한다. 특히 CDMA2000 네트워크에서 이동통신망과 IP 네트워크가 만나는 지점에 위치한다.

데이터 전달과 가입자 접속을 함께 관리하는 방식

단말(MS)과 패킷 데이터 네트워크 사이에서 PDSN은 IP, PPP 등 여러 패킷 데이터 프로토콜을 지원하며 패킷을 라우팅한다. 패킷 필터링과 트래픽 관리도 이 영역에 포함된다.

접속이 시작되면 PDSN은 PPP(Point-to-Point Protocol) 세션을 설정하고 유지한다. AAA(Authentication, Authorization, Accounting) 서버와 연동해 사용자를 인증하며, 모바일 IP 등록과 관리 및 데이터 암호화도 지원한다.

세션의 설정·유지·종료 상태를 관리하는 일도 PDSN의 역할이다. 사용자가 이동하는 상황에서는 핸드오프를 처리해 세션 연속성을 보장한다. 사용량 측정과 CDR(Call Detail Record) 생성·전송을 통해 선불과 후불 과금에도 필요한 데이터를 제공한다.

QoS 측면에서는 서비스별 품질을 구분하고, 대역폭을 할당하며, 트래픽 우선순위를 설정한다.

PDSN이 놓이는 네트워크 경로

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PDSN은 다른 네트워크 요소와 표준화된 인터페이스로 연결된다.

R-P 인터페이스: PCF(Packet Control Function)와 PDSN 사이의 연결
Pi 인터페이스: PDSN과 AAA 서버 사이의 연결
Px 인터페이스: PDSN과 외부 네트워크(인터넷) 사이의 연결
P-P 인터페이스: PDSN 간 연결로, 핸드오프 처리에 사용

단말의 데이터 연결이 열리는 과정

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모바일 단말이 데이터 서비스를 요청하면 PCF가 PDSN에 R-P(Radio-Packet) 세션 설정을 요청한다. 이후 PDSN은 PPP 세션 설정을 시작하고, 단말과 LCP(Link Control Protocol) 협상을 수행한다.

사용자 인증은 CHAP, PAP 등을 통해 처리되며, IPCP 협상으로 IP 주소가 할당된다. 이 절차가 끝나면 단말은 데이터 통신을 시작할 수 있다.

사용자의 이동에 따른 핸드오프도 구분해 처리한다. 동일 PDSN 영역에서 PCF만 바뀌는 경우는 단일 PDSN 내 핸드오프이며, 다른 PDSN 영역으로 이동하는 경우에는 P-P 인터페이스를 이용한 PDSN 간 핸드오프가 발생한다.

장비와 소프트웨어에 요구되는 성격

PDSN은 고성능 라우팅 프로세서, 대용량 메모리와 저장장치, 다수의 네트워크 인터페이스로 구성된다. 서비스 연속성을 위해 중복 구성 기반의 고가용성도 필요하다.

소프트웨어는 실시간 운영체제를 기반으로 패킷 처리 전용 기능을 제공한다. 트래픽 관리와 QoS 모듈, 보안 및 인증 모듈, 관리 인터페이스가 함께 구성된다.

4G와 5G 코어로 이어진 기능

4G LTE에서는 PDSN의 기능이 EPC(Evolved Packet Core) 안의 P-GW(Packet Data Network Gateway)와 S-GW(Serving Gateway)로 대체됐다.

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5G는 SBA(Service-Based Architecture)를 도입하며, UPF(User Plane Function)가 PDSN/P-GW의 데이터 평면 기능을 맡는다.

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구현 환경과 운영에서 보는 지표

PDSN 구현 사례로 Cisco Systems의 Cisco ASR 5000 시리즈, Nokia PDSN 솔루션, Ericsson Mobile Packet Core, Huawei PDSN/GGSN 솔루션이 있다. 국내에서는 SK텔레콤, KT, LG U+ 등이 3G 네트워크를 구축할 때 PDSN을 도입했고, 해외에서는 Verizon과 Sprint 등 CDMA 기반 이동통신사가 광범위하게 적용했다.

구현된 PDSN은 수백만 명의 동시 사용자를 지원하고, 수십~수백 Gbps의 데이터를 처리한다. 세션 설정 능력은 초당 수천 세션이며, 패킷 처리 지연은 밀리초 단위다.

네트워크 경계에 있는 PDSN은 DDoS 공격의 주요 대상이 될 수 있다. 인증 우회를 통한 불법 접근, 암호화되지 않은 데이터의 도청, 사용자 세션 탈취도 관리 대상이다.

운영에서는 특정 이벤트나 시간대에 발생하는 트래픽 급증에 대응해야 한다. 서비스 중단 없는 소프트웨어 업데이트, 하드웨어·소프트웨어 장애의 신속한 복구 체계, 트래픽 증가를 반영한 용량 확장 계획이 필요하다.

패킷 데이터 코어의 출발점으로 남은 의미

PDSN은 3G CDMA 네트워크의 핵심 요소였고, 이후 기능은 EPC와 5G 코어의 구성 요소로 통합됐다. 더 높은 데이터 전송 속도, 낮은 지연 시간, 더 많은 기기 연결을 지원하는 방향으로 아키텍처는 계속 변화하고 있다.

PDSN에서 출발한 패킷 데이터 처리와 이동 중 세션 유지의 원리는 현대 이동통신 시스템에서도 기반으로 남아 있다.