5G SA와 NSA, 어떻게 다른가요?

안녕하세요. 5G와 이동통신 동향에 대해 공부하기 위해 새로운 카테고리를 만들게 되었습니다. 

이 포스팅이 첫 번째 포스팅이네요 :) 오늘부터 열심히 작성해볼게요!

 

 

이번 포스팅에서는 5G를 검색하면 가장 처음에 나오는 단어인 SA와 NSA이 무엇인지와 그 차이에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

5G NSA(Non Stand Alone)

 

• 개념

5G NSA은 Non Stand Alone의 약자로, 5G만을 단독적으로 사용하지 않고 기존의 LTE 시스템과 함께 사용하는 네트워크 구조를 말합니다. 쉽게 이야기 하면 LTE와 5G를 하나의 네트워크처럼 운영하는 것입니다.

 

국제 이동통신의 표준을 담당하는 단체인 3GPP에서 5G 구조에 대한 논의가 진행되었을 때, 2020년 이전 빠른 상용화 수요를 가진 국가의 통신 사업자들을 만족시켜야 한다는 요구와 새로운 서비스 창출을 위해서는 상당한 시간이 필요하다는 상반된 요구가 있었습니다. 

 

이 두 가지의 상반된 요구에 대한 논의 결과, 빠른 상용화를 원하는 사업자을 위한 NSA(Non StandAlone)와 NR(New Radio)를 새로운 네트워크 구조와 함께 사용하는 SA(Stand Alone) 구조가 도입되었습니다.

 

 

 

 

• NSA의 구조

NSA의 구조를 설명하기에 앞서 LTE와 5G에서 기지국을 칭하는 용어에 대해 말씀드리겠습니다.

 

• eNB : 기존 LTE 기지국
• gNB : 5G에서의 기지국
• En-gNB : New Radio 기술과 5G Core와의 연동을 지원하면서 동시에 LTE의 Core인 EPC와 eNB와 연동되는 새로운 기지국

 

NSA는 LTE와 5G를 혼용한다고 했죠? 그럼 구체적으로 5G NSA 네트워크는 어떻게 구성되었을까요?

 

5G NSA 구조는 하나 이상의 기지국의 리소스를 동시에 사용하는 Dual Connectivity 기술에 기반하고 있습니다.

기존 LTE의 Core망인 EPC에 eNB와 En-gNB을 연결해줌으로써 기존 LTE 망을 최대로 활용할 수 있는 것이죠. 따라서 5G 상용화를 향한 속도도 빨라지기에 LTE 시스템을 전국망으로 사용중인 사업자들은 NSA 구조를 먼저 선택했습니다.

 

 

E-UTRA New Radio Dual Connectivity (EN-DC)

 

위 그림은 LTE Radio 지원 기지국의 3GPP 공식 명칭인 E-UTRA를 사용해 E-UTRA New Radio Dual Connectivity (EN-DC) 라고 명명된 5G NSA 구조입니다.

 

그림을 보면 기존 LTE의 EPC(Core 망)이 eNB를 Master Node로 사용함과 동시에 NR 기지국인 En-gNB를 Second Node로 사용하고 있는 것을 볼 수 있습니다. 조금 더 구체적으로 이야기하자면 단말의 이동성(mobility)를 담당하는 Control Plane의 동작은 LTE 망을 사용하고 User Plane/Data Plane에 해당하는 데이터 트래픽은 5G 망으로 주고받는 것입니다.

 

 

 

• NSA 구조의 특징

 

장점

 

위에 설명했듯이, 빠른 상용화를 가능케합니다. LTE망을 전국망으로 사용하던 사업자라면 대량의 기지국을 한번에 다시 구축하지 않아도 되기 때문입니다. 5G 상용화 초기에 대량의 기지국을 구축하기에는 어마어마한 시간과 비용이 들게 되겠죠?

 

또한 5G 신호를 제대로 잡지 못하는 곳에서는 신속하게 LTE로 전환이 가능해 통신의 연속성을 보장해줄 수 있습니다.

 

단점

 

뉴스 기사를 보면 '진짜 5G'라는 단어를 사용하며 SA(Stand Alone) 구조의 상용화에 대해 이야기하곤 합니다. 그렇다면 NSA 구조는 '진짜 5G'가 되기에 어느 부분에서 한계점이 있는 걸까요?

 

NSA에서는 5G 기지국이 갖춰졌지만 LTE 인프라에 대한 의존도가 높습니다. 만약 여러분이 5G를 이용하고 있는데 5G가 잡히지 않는 곳에서 자꾸 LTE로 전환된다면 어떨까요? 불만이 생길 수 있겠죠. 

또한 5G와 LTE 사이의 전환으로 인한 단말기 배터리 문제도 지적되었습니다. 즉, 신호를 바꾸는 데에 사용되는 전력 소모가 발생하는 것입니다.

 

 

그렇다면 이러한 NSA의 한계점을 SA 구조에서는 해결해줄 수 있을까요? 

 

다음으로 SA 모드에 대해 알아보겠습니다.

 

 

SA(Stand Alone)

 

• 개념

SA 방식은 Core 망을 기존 LTE의 EPC로 사용했던 NSA 방식과는 달리 Core 망과 무선데이터 모두 5G 망(5GC)으로 처리하는 방식입니다. 즉, Control Plane이나 Data Plane 모두 5G 자체 구조를 사용하는 형태입니다.

 

 

NSA와 SA

위 그림을 보면 SA 모드에서는 LTE와 NR의 코어망이 각각 분리되어 있고, 단말은 LTE와 NR 두 세대 모두와 연결되어 있음을 알 수 있습니다.

 

 

 

• SA 구조의 특징

장점

 

SA는 LTE 망을 거치지 않기 때문에 NSA 보다 지연시간이 단축되고 배터리 소모가 적습니다. 또한 SA는 NSA보다 데이터 처리 효율이 3배 이상 높아 VR/AR, 자율주행, 스마트팩토리 등의 고도화된 5G 서비스를 수월하게 제공해줍니다.

 

단점

 

그렇다면 이통사들은 이렇게 좋은 성능의 5G SA 모드를 왜 처음부터 상용화하지 않았을까요? 

 

NSA는 안정적으로 망을 전환할 수 있습니다. 반면, SA는 차세대 망으로 빠르게 전환할 수 있지만, 완전한 기술 구현까지 일부만 서비스를 이용할 수 있습니다. 즉 전국망이 구축되기 전까지 거의 쓸 일이 없다는 것이죠.

 

또한 음성통화와 관련된 문제가 존재합니다. 현재 5G에서 통화할 수 있는 기술이 완전하지 않아 LTE를 통한 방식(VoLTE)을 사용해야만 하기 때문이죠. 물론 SA 상용화 후 5G Core 망에서 통화 시에만 LTE 네트워크로 전환하는 방식(EPS FB)으로 우회할 수는 있지만, 일각에선 5G 통화 기술이 나오기 전까지는 제대로 된 SA가 아니라는 의견도 있습니다. 이 때도 LTE로 신호를 전환하는 동안 단말기의 데이터 전송속도에 영향이 생기기 때문이죠.

 

또한, 음성통화를 위한 LTE Core 망을 따로 기지국과 연결해야 하고, 이후에 5G 통화기술을 위해서는 다시 인프라 환경을 변경해야 하기 때문에 비용적인 문제도 존재합니다.

 

따라서 업계에서는 기술적 한계와 비용문제 때문에 SA 방식을 일반 소비자를 대상으로 하는 전국망 서비스 대신 설비 투자 비용을 일부 부담하는 기업 등에 한정한 B2B 서비스 중심으로 활용하는 것이 적합하다는 의견이 있습니다.

 

 

 

 

이번 포스팅에서는 5G의 NSA 모드와 SA 모드에 대해 알아보았습니다.

5G의 기술적 한계를 뛰어넘기 위해 얼마나 많은 전문가분들이 노력하고 계실지 정말 와닿았습니다. 

 

가까운 미래에는 5G 기술을 제대로 맛볼 수 있는 킬러 콘텐츠가 나왔으면 좋겠습니다.

 

그럼 이번 포스팅은 여기까지 마치도록 하겠습니다! 아직 공부하는 단계이다보니 잘못된 부분이 있을 수 있습니다.

피드백은 언제나 감사합니다!

 

 

 

 

 

출처

• www.topdaily.kr/news/articleView.html?
• www.netmanias.com/ko/?m=view&id=blog&no=13951
• m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=ktec21&logNo=221212483948&targetKeyword=&targetRecommendationCode=1