[Protocol] 5G NR Fundamental - Part 9: RRC Reconfiguration과 DRB 설정 이해하기

Part 8에서는 5G QoS 구조를 QoS Flow, QFI, 5QI, GBR/Non-GBR 중심으로 살펴봤습니다. 이번 Part 9에서는 그 QoS Flow가 실제 무선 구간에서 어떻게 DRB(Data Radio Bearer)로 연결되는지 정리합니다.

5G에서 데이터가 흐르려면 Core 쪽에서 PDU Session과 QoS Flow가 만들어지는 것만으로는 부족합니다. 무선 구간에서는 UE와 gNB 사이에 사용자 데이터를 나를 수 있는 DRB가 설정되어야 합니다. 이때 중요한 절차가 RRC Reconfiguration입니다.

이 글에서는 RRC Reconfiguration을 “설정 메시지 하나”로 외우기보다, QoS Flow 추가·변경 → DRB 설정·수정 → UE 적용 → 완료 응답이라는 흐름으로 이해해보겠습니다.

이 글은 5G NR/5GC 프로토콜 학습을 위한 정보성 글입니다. 실제 IE 이름, 조건부 설정, 예외 절차는 반드시 최신 3GPP TS 38.331, TS 38.300, TS 23.501, TS 23.502 문서를 함께 확인해야 합니다.

핵심 요약

  • QoS Flow는 Core 쪽 서비스 품질 단위이고, DRB는 무선 구간에서 데이터를 나르는 bearer입니다.
  • NG-RAN은 QFI와 QoS Profile을 바탕으로 QoS Flow를 DRB에 매핑합니다.
  • 새로운 QoS Flow가 생기거나 기존 Flow 특성이 바뀌면 DRB 설정 변경이 필요할 수 있습니다.
  • UE와 gNB 사이의 무선 설정 변경은 주로 RRC Reconfiguration 절차를 통해 전달됩니다.
  • RRC Reconfiguration에는 DRB, SDAP, PDCP, RLC, MAC 관련 설정이 포함될 수 있습니다.
  • UE가 설정을 적용하면 RRC Reconfiguration Complete로 완료를 알립니다.
  • QoS Flow와 DRB는 항상 1:1이 아니며, 여러 QoS Flow가 하나의 DRB에 매핑될 수도 있습니다.

1. 왜 RRC Reconfiguration이 중요한가?

5G NR에서 RRC는 단말의 무선 설정을 관리하는 핵심 제어 계층입니다. 초기 RRC Setup 이후에도 네트워크 상황과 서비스 요구사항은 계속 바뀔 수 있습니다. 새로운 데이터 베어러가 필요할 수도 있고, 기존 베어러 설정을 바꿔야 할 수도 있습니다.

이런 변경을 UE에 전달하는 대표적인 절차가 RRC Reconfiguration입니다. 이름 그대로 이미 연결된 RRC 상태에서 무선 설정을 다시 구성하는 과정입니다.

쉽게 말하면, RRC Reconfiguration은 gNB가 UE에게 “이제 이 DRB를 추가하고, 이 QoS Flow를 이렇게 매핑하고, 이 PDCP/RLC 설정을 적용해라”라고 알려주는 절차로 이해할 수 있습니다.

2. QoS Flow와 DRB의 관계를 다시 정리하기

Part 7과 Part 8에서 본 것처럼 QoS Flow는 5G Core 중심의 QoS 단위입니다. 하지만 실제 무선 구간에서 데이터가 지나가는 통로는 DRB입니다. 따라서 Core의 QoS Flow를 무선 구간의 DRB에 연결하는 과정이 필요합니다.

개념 위치 역할
QoS Flow 5G Core 중심 서비스 품질 처리 단위
QFI User Plane 패킷 식별 패킷이 어떤 QoS Flow에 속하는지 표시
QoS Profile Core/RAN 연동 정보 5QI, ARP, GBR 관련 정보 등 품질 조건 제공
DRB UE ↔ gNB 무선 구간 사용자 데이터를 전송하는 무선 bearer
SDAP UE와 gNB QoS Flow와 DRB 사이의 매핑 담당

3GPP NR/NG-RAN 전체 설명에서는 NG-RAN의 QoS Flow to DRB mapping이 QFI와 관련 QoS Profile을 기반으로 이루어진다고 설명합니다. 또한 서로 다른 packet forwarding treatment가 필요한 QoS Flow에는 별도 DRB가 설정될 수 있고, 같은 PDU Session의 여러 QoS Flow가 하나의 DRB에 multiplexing될 수도 있습니다.

3. DRB는 언제 추가되거나 변경될까?

DRB는 초기 데이터 서비스가 시작될 때 설정될 수 있고, 이후 서비스 변화에 따라 추가되거나 변경될 수도 있습니다. 중요한 것은 DRB가 고정된 하나의 통로가 아니라, 서비스 요구사항과 네트워크 판단에 따라 조정될 수 있다는 점입니다.

  • 새로운 PDU Session이 만들어질 때
  • 새로운 QoS Flow가 추가될 때
  • 기존 QoS Flow의 처리 특성이 바뀔 때
  • 특정 서비스에 별도 무선 bearer가 필요할 때
  • 핸드오버나 Dual Connectivity 등으로 무선 구성이 바뀔 때
  • 네트워크가 무선 자원 최적화를 위해 bearer 구성을 바꿀 때

예를 들어 일반 인터넷 트래픽은 기존 DRB로 처리되지만, 지연시간이 민감한 새로운 서비스가 시작되면 별도의 DRB가 필요할 수 있습니다. 반대로 여러 QoS Flow가 비슷한 forwarding treatment를 가진다면 하나의 DRB로 묶어 처리할 수도 있습니다.

4. RRC Reconfiguration 기본 메시지 흐름

RRC Reconfiguration 절차의 가장 단순한 흐름은 다음과 같습니다.

  1. gNB가 UE에게 RRC Reconfiguration 메시지를 보냅니다.
  2. UE는 메시지 안의 설정을 해석합니다.
  3. UE는 SDAP, PDCP, RLC, MAC 등 필요한 계층 설정을 적용합니다.
  4. 설정 적용이 성공하면 RRC Reconfiguration Complete를 보냅니다.
메시지 방향 핵심 역할
RRC Reconfiguration gNB → UE DRB, SDAP, PDCP, RLC 등 무선 설정 변경 지시
RRC Reconfiguration Complete UE → gNB UE가 설정 적용 완료를 알림

실제 표준에서는 더 많은 조건과 예외가 존재하지만, 입문 단계에서는 이 두 메시지의 방향과 의미를 먼저 잡는 것이 중요합니다.

5. RRC Reconfiguration 안에는 어떤 설정이 들어갈까?

RRC Reconfiguration은 하나의 메시지처럼 보이지만, 실제로는 여러 계층 설정을 함께 담을 수 있습니다. DRB 설정을 이해하려면 SDAP, PDCP, RLC 설정이 함께 등장할 수 있다는 점을 알아야 합니다.

설정 영역 의미 DRB 관점에서의 역할
SDAP Config QoS Flow와 DRB 매핑 관련 설정 QFI가 어떤 DRB로 갈지 판단하는 데 관여
PDCP Config 헤더 압축, 보안, reordering 등 DRB 상위 사용자 데이터 처리
RLC Config AM/UM 모드, 재전송, segmentation 등 서비스 특성에 맞는 신뢰성·지연 특성 제공
Logical Channel Config MAC scheduling 관련 논리 채널 설정 무선 자원 배분과 우선순위 처리에 영향
DRB Identity DRB 식별자 무선 bearer 구분

따라서 RRC Reconfiguration을 볼 때는 “DRB가 추가됐다”만 보는 것이 아니라, 해당 DRB에 어떤 SDAP/PDCP/RLC 설정이 붙어 있는지도 함께 확인해야 합니다.

6. SDAP 설정이 왜 중요한가?

SDAP은 QoS Flow와 DRB를 연결하는 계층입니다. QoS Flow는 Core 쪽 개념이고 DRB는 무선 구간 개념이므로, 이 둘 사이의 매핑을 UE와 gNB가 동일하게 이해해야 합니다.

RRC Reconfiguration을 통해 명시적인 매핑 규칙이 내려갈 수 있고, Reflective QoS를 통해 downlink에서 관찰한 QFI와 DRB 관계를 uplink에 반영하는 방식도 존재할 수 있습니다.

SDAP 관련해서 볼 포인트

  • 어떤 QFI가 어떤 DRB에 매핑되는가
  • Default DRB가 어떤 역할을 하는가
  • SDAP header가 사용되는가
  • Reflective QoS가 적용되는가
  • Uplink와 downlink 매핑 규칙이 어떻게 설정되는가

7. QoS Flow 추가 시 DRB는 반드시 새로 생길까?

꼭 그렇지는 않습니다. 새로운 QoS Flow가 추가되어도 기존 DRB에 매핑될 수 있습니다. 반대로 기존 DRB와 다른 packet forwarding treatment가 필요하다면 새로운 DRB가 만들어질 수 있습니다.

이 부분은 5G QoS 구조에서 매우 중요합니다. QoS Flow와 DRB를 1:1로만 생각하면 실제 네트워크 동작을 오해하기 쉽습니다.

상황 가능한 동작 이해 포인트
새 QoS Flow가 기존 Flow와 비슷한 처리 특성을 가짐 기존 DRB에 매핑 여러 QoS Flow가 하나의 DRB를 공유할 수 있음
새 QoS Flow가 다른 지연·신뢰성 특성을 요구 별도 DRB 설정 가능 다른 forwarding treatment가 필요할 수 있음
QoS 정책이 변경됨 SDAP/DRB 매핑 변경 가능 RRC Reconfiguration으로 재설정될 수 있음
서비스가 종료됨 QoS Flow 제거 또는 DRB 해제 가능 불필요한 무선 자원 정리

8. DRB 설정과 PDCP/RLC 모드의 관계

DRB는 단순한 통로 이름이 아닙니다. DRB에 어떤 PDCP와 RLC 설정이 붙느냐에 따라 데이터 처리 특성이 달라질 수 있습니다.

예를 들어 신뢰성이 더 중요한 서비스는 RLC AM 모드를 사용할 수 있고, 지연시간이 더 중요한 서비스는 재전송보다 빠른 전달을 우선하는 방향의 설정을 고려할 수 있습니다. 실제 설정은 서비스 요구사항, 사업자 정책, RAN 구현에 따라 달라집니다.

DRB 설정에서 함께 봐야 할 요소

  • PDCP reordering과 duplication 관련 설정
  • RLC AM/UM 모드
  • Logical Channel 우선순위
  • MAC scheduling과 LCP 관련 설정
  • QoS Flow의 5QI와 QoS Profile

9. RRC Reconfiguration Complete는 왜 중요할까?

gNB가 설정을 내려보냈다고 해서 절차가 끝나는 것은 아닙니다. UE가 설정을 제대로 적용하고, 이를 gNB에 알려야 합니다. 이 응답이 RRC Reconfiguration Complete입니다.

로그 분석에서는 RRC Reconfiguration 메시지보다 Complete 메시지가 더 중요하게 보일 때도 있습니다. gNB가 설정을 보냈지만 UE가 Complete를 보내지 못하면 설정이 정상적으로 완료되었다고 보기 어렵기 때문입니다.

10. RRC Reconfiguration 실패 시 볼 수 있는 문제

RRC Reconfiguration이 실패하면 데이터 서비스가 시작되지 않거나, 특정 QoS Flow만 제대로 동작하지 않거나, handover 이후 데이터가 끊기는 문제가 발생할 수 있습니다.

실패 위치 가능한 원인 확인 포인트
RRC Reconfiguration 미수신 DL 제어 채널 수신 문제, 무선 품질 저하 PDCCH/PDSCH decoding, RSRP/SINR
UE 설정 적용 실패 지원하지 않는 설정, IE mismatch, capability 문제 UE capability, RRC failure cause
Complete 미전송 UL 품질 문제, SR/BSR 문제, RLC/MAC 문제 UL grant, RLC status, MAC scheduling
DRB는 설정됐지만 데이터 안 됨 N3 터널, UPF 라우팅, QoS 매핑 문제 GTP-U TEID, QFI, UPF route
특정 서비스만 품질 저하 QoS Flow 매핑 오류, DRB 설정 불일치 QFI, 5QI, DRB ID, SDAP mapping

11. RRC Reconfiguration과 Handover

RRC Reconfiguration은 단순히 DRB 추가에만 쓰이지 않습니다. 핸드오버, Dual Connectivity, measurement 설정, BWP 변경, 보안 설정 변경 등 다양한 무선 설정 변경에도 사용됩니다.

하지만 이번 글에서는 DRB와 QoS Flow 관점에 집중했습니다. 이후 Handover를 공부할 때도 RRC Reconfiguration은 다시 등장합니다. 이때는 MobilityControlInfo, target cell 설정, random access 정보 등 이동성 관련 설정이 함께 중요해집니다.

12. QoS Flow 변경과 RAN 설정 변경을 나눠서 보기

QoS Flow 변경은 Core 관점의 변경이고, DRB 변경은 RAN 관점의 변경입니다. 두 변경은 연결될 수 있지만 항상 같은 의미는 아닙니다.

변경 주요 위치 의미 관련 메시지·절차
QoS Flow 추가 5G Core / SMF 새 서비스 품질 단위 생성 PDU Session Modification
QoS Profile 변경 5G Core / RAN 연동 5QI, GBR, ARP 등 처리 조건 변경 NGAP, PDU Session Resource Modify
DRB 추가·수정 NG-RAN 무선 구간 bearer 설정 변경 RRC Reconfiguration
SDAP 매핑 변경 UE / gNB QFI와 DRB 연결 변경 RRC 설정 또는 Reflective Mapping

로그를 볼 때는 Core 쪽에서 어떤 QoS Flow 변경이 있었고, 그 결과 RAN 쪽에서 어떤 RRC Reconfiguration이 발생했는지 연결해서 보는 것이 좋습니다.

13. 실전 로그에서 보는 순서

RRC Reconfiguration 관련 로그를 볼 때는 메시지 하나만 보면 부족합니다. 앞뒤 절차를 함께 봐야 실제 원인을 찾기 쉽습니다.

  1. PDU Session Establishment 또는 Modification이 있었는지 확인합니다.
  2. NGAP에서 PDU Session Resource Setup/Modify 관련 메시지가 있는지 봅니다.
  3. gNB가 어떤 DRB 설정을 만들었는지 확인합니다.
  4. RRC Reconfiguration이 UE로 전달되었는지 봅니다.
  5. UE가 RRC Reconfiguration Complete를 보냈는지 확인합니다.
  6. 이후 GTP-U 데이터가 N3 구간에서 정상적으로 흐르는지 봅니다.
  7. 특정 QoS Flow라면 QFI와 DRB 매핑이 맞는지 확인합니다.

14. 예시 시나리오: 새 QoS Flow가 추가되는 경우

예를 들어 사용자가 일반 인터넷을 쓰고 있다가 지연시간이 더 중요한 서비스가 시작되었다고 가정해보겠습니다. Core 쪽에서는 새로운 QoS Flow가 필요하다고 판단할 수 있습니다. SMF는 해당 QoS Flow의 QoS Profile을 구성하고, RAN에 관련 정보를 전달합니다.

gNB는 이 QoS Flow를 기존 DRB에 매핑할지, 새 DRB를 만들지 판단합니다. 새 DRB가 필요하다고 판단되면 RRC Reconfiguration을 통해 UE에게 새로운 DRB와 관련 설정을 내려줍니다. UE가 이를 적용하면 Reconfiguration Complete를 보내고, 이후 데이터는 설정된 매핑에 따라 흐릅니다.

15. 초보자가 자주 헷갈리는 부분

RRC Reconfiguration은 DRB 전용 메시지가 아닙니다

RRC Reconfiguration은 DRB 설정뿐 아니라 여러 무선 설정 변경에 사용됩니다. 다만 데이터 서비스 관점에서는 DRB와 SDAP 설정이 특히 중요하게 보입니다.

QoS Flow가 추가되면 항상 DRB가 새로 생기는 것은 아닙니다

QoS Flow가 기존 DRB에 매핑될 수도 있습니다. 다른 packet forwarding treatment가 필요할 때 별도 DRB가 설정될 수 있습니다.

DRB가 설정됐다고 데이터가 무조건 되는 것은 아닙니다

DRB 설정은 무선 구간 준비를 의미합니다. 실제 데이터가 흐르려면 N3 터널, UPF 라우팅, QoS 매핑, 사용자 평면 경로가 모두 정상이어야 합니다.

RRC Complete가 없으면 설정 완료로 보기 어렵습니다

gNB가 Reconfiguration을 보냈더라도 UE가 Complete를 보내지 못하면 설정 적용이 완료되었다고 판단하기 어렵습니다.

16. 공부 순서 추천

RRC Reconfiguration은 여러 절차에서 등장하기 때문에 처음부터 모든 IE를 외우려고 하면 어렵습니다. 아래 순서로 보면 흐름이 훨씬 자연스럽습니다.

  1. QoS Flow와 DRB의 차이를 다시 정리합니다.
  2. SDAP이 QFI와 DRB를 연결한다는 점을 이해합니다.
  3. RRC Reconfiguration과 RRC Reconfiguration Complete의 방향을 외웁니다.
  4. DRB 설정 안에 SDAP/PDCP/RLC 설정이 함께 포함될 수 있음을 봅니다.
  5. QoS Flow 추가 시 기존 DRB에 매핑될 수도, 새 DRB가 생길 수도 있다는 점을 이해합니다.
  6. 로그에서는 PDU Session 변경 → NGAP → RRC → GTP-U 순서로 봅니다.
  7. 마지막으로 Handover, Dual Connectivity, BWP 변경 등 다른 RRC Reconfiguration 사례로 확장합니다.

17. FAQ

Q1. RRC Reconfiguration은 언제 사용되나요?

RRC 연결 상태에서 무선 설정을 변경해야 할 때 사용됩니다. DRB 추가·수정, measurement 설정, handover, BWP 변경, Dual Connectivity 설정 등 다양한 상황에서 등장할 수 있습니다.

Q2. DRB는 QoS Flow와 1:1인가요?

항상 1:1은 아닙니다. 여러 QoS Flow가 하나의 DRB에 매핑될 수 있고, QoS 특성이 다른 Flow에는 별도 DRB가 설정될 수 있습니다.

Q3. RRC Reconfiguration Complete는 왜 중요한가요?

UE가 설정을 정상적으로 적용했다는 응답이기 때문입니다. Complete가 없으면 gNB가 보낸 설정이 실제 UE에 적용되었는지 판단하기 어렵습니다.

Q4. SDAP 설정은 왜 DRB 설정과 함께 봐야 하나요?

SDAP은 QoS Flow와 DRB를 매핑합니다. 어떤 QFI가 어떤 DRB로 가는지 알기 위해서는 SDAP 설정을 함께 봐야 합니다.

Q5. RRC Reconfiguration이 성공했는데 데이터가 안 될 수 있나요?

가능합니다. RRC Reconfiguration은 무선 설정 관점의 성공이고, 실제 데이터는 N3 터널, UPF 라우팅, QoS 매핑, DN 경로까지 정상이어야 합니다.

18. 마무리

Part 9의 핵심은 QoS Flow와 DRB가 어떻게 연결되는지입니다. Core 쪽에서는 QoS Flow가 서비스 품질 단위이고, 무선 구간에서는 DRB가 사용자 데이터를 전달하는 bearer입니다. 이 둘을 연결하는 핵심 계층이 SDAP이고, UE에 필요한 무선 설정을 전달하는 절차가 RRC Reconfiguration입니다.

RRC Reconfiguration을 이해하면 5G 데이터 서비스 로그를 훨씬 체계적으로 볼 수 있습니다. 특히 PDU Session은 성공했는데 데이터가 안 되거나, 특정 서비스만 품질이 나쁜 경우에는 QoS Flow, DRB, SDAP mapping, RRC Reconfiguration을 함께 확인해야 합니다.

다음 Part에서는 RRC Reconfiguration이 자주 등장하는 또 다른 큰 주제인 Measurement Report와 Handover 절차를 중심으로 정리할 수 있습니다.

참고자료