​5G 네트워크는 진화한다… '단독망'이 필요한 이유

초기 단계 5G, LTE망 활용… 서비스 연속성 등 장점

5G 단독망, 5G 코어만의 차별화 기능 제공 가능해져

이동통신 3사가 지난 4월 세계 최초 5G 상용화를 선언한 후 5G 커버리지를 확장하고 있다. 연내 가입자도 500만명을 돌파할 것으로 기대된다. 하지만 이용자들 입장에서는 여전히 궁금한 게 많다. 특히 5G가 LTE 대비 20배 빠르다는 점을 강조했지만 실제 속도는 이에 훨씬 못미치면서 불만을 제기하기도 한다.

현재 5G 속도가 이통사들의 홍보 문구보다 느린 이유는 네트워크망 구조에 있다. 5G 초기 단계인 현재 5G 네트워크는 기존 LTE망에 기댄 '비단독모드(Non-Stand Alone)'이기 때문이다.

◆현재 상용화된 5G, LTE와 5G 모두 활용

5G NSA(Non-Stand Alone)는 초기 5G 단계에서 기존의 LTE망을 활용해 5G 서비스를 제공하는 통신망 구조다.

5G NSA 네트워크 구조는 LTE 기지국과 5G 기지국이 LTE 코어 네트워크에 연결된 형태다. 5G 단말이 네트워크에 접속하거나 기지국 간 이동(핸드오버) 등을 목적으로 사용하는 '제어 신호'는 LTE 기지국을 통해, '데이터(트래픽)'는 5G 기지국 또는 LTE 기지국을 통해 전송된다.

5G NSA 단말은 제어 신호를 LTE 기지국을 통해 전송하기 때문에 항상 LTE 네트워크에 접속돼 있어야 한다. 단말이 5G 커버리지 내부로 진입하면 데이터 신호를 5G 기지국으로 전송하게 되는데 이를 통해 전송 효율이 높아진다. 단말이 5G 커버리지를 벗어날 경우 전송 중이던 데이터를 LTE 기지국을 통해 전송해 서비스 연속성을 보장한다.

5G NSA 네트워크 구조는 5G 상용화 초기에 빠르게 5G 서비스 제공이 가능하다는 점과 5G 커버리지 밖에서도 LTE 네트워크를 통해 서비스 연속성을 보장해줄 수 있다는 두 가지 장점을 가지고 있다.

다만 단말 측면에서는 LTE와 5G 기지국을 동시에 통신해야 하는 부담이 있다. 이에 대해 KT는 5G 기지국 사용 시간을 늘리는 것이 효율적이라 판단하고 '5G First 정책'을 KT 5G 네트워크에 적용했다.

KT 퍼스트 정책은 기존 LTE 가입자를 보호하는 효과도 있다. 5G NSA 단말이 5G 기지국과 LTE 기지국으로부터 동시에 데이터 신호를 수신한다면, 비록 5G 단말의 데이터 전송효율은 높아질 수 있으나 기존 LTE 가입자의 전송효율을 저하시키게 됩니다.

5G NSA 구조가 사용되는 5G 상용화 초기 시점에는 LTE 대비 5G 가입자 규모가 적기 때문에 100MHz라는 5G의 넓은 대역폭을 통해 충분히 높은 전송 효율을 제공할 수 있습니다.

◆5G 네트워크, 단독망(SA)으로의 진화

[사진=KT]

5G SA 네트워크는 5G 단말이 5G 기지국을 통해 5G 코어 네트워크에 접속하므로 LTE 네트워크에 대한 의존성이 사라진다.

5G 단말이 5G 코어에 직접 연결된다는 것은 5G 코어 네트워크만의 차별화된 기능 제공이 가능하다는 것을 의미하기도 한다. '고신뢰·저지연 통신(URLLC: Ultra Reliable and Low Latency Communication)'과 단위 면적(1㎢) 당 최대 100만개의 사물을 연결하는 'mMTC(massive Machine Type Communication)'가 대표적이다.

5G 기지국은 기존 5G NSA 기지국과 동일한 장비를 사용할 수 있다. 또한 5G 기지국은 소프트웨어 업그레이드를 통해 5G NSA 단말과 5G SA 단말을 동시에 지원하는 것도 가능하다.

향후 5G 기지국은 연결된 단말이 어떤 네트워크를 이용하는 단말인지 구분한 뒤, 5G NSA 단말 데이터는 LTE 코어 네트워크에, 5G SA 단말 데이터는 5G 코어 네트워크로 전달하는 방식으로 통신이 이뤄질 것으로 예상된다.

5G SA 코어 네트워크 구조의 장점 중 하나는 제어 신호를 처리하는 장비와 데이터를 처리하는 장비를 물리적으로 구분할 수 있다는 것이다. 이를 'CUPS(Control & User Plane Separation)' 기술이라고 부른다. KT는 2018 평창 동계올림픽 5G 시범망 도입 시점부터 LTE와 5G 코어 네트워크에 CUPS 기능을 적용할 수 있는 방법을 검토했으며, 5G NSA 상용 네트워크에 적용했다.