5G 기지국의 네트워크 아키텍처 – SA vs. NSA 비교와 발전 방향

1. 5G 네트워크 아키텍처 개요 – SA와 NSA의 개념과 차이점

5G 네트워크는 기존 4G LTE와는 다른 새로운 네트워크 아키텍처를 필요로 한다. 5G 기지국의 구축 방식은 크게 **단독 모드(Standalone, SA)**와 **비단독 모드(Non-Standalone, NSA)**로 나뉜다. NSA 방식은 기존 4G LTE 네트워크를 기반으로 5G 기지국을 추가하는 형태로 빠른 구축이 가능하며, 초기 5G 상용화에 널리 활용되었다. 반면, SA 방식은 독립적인 5G 코어 네트워크(Core Network)를 기반으로 순수한 5G 환경을 구축하는 방식으로, NSA 대비 더 높은 성능과 유연성을 제공한다.

이 두 방식의 차이점을 정리하면 다음과 같다.

• NSA (Non-Standalone): 기존 4G LTE 코어망(EPC, Evolved Packet Core)을 활용하며, 5G 기지국은 LTE 기지국과 함께 동작한다. 초기 5G 네트워크 구축이 용이하지만, 5G의 모든 기능을 활용하기에는 한계가 있다.
• SA (Standalone): 5G 전용 코어망(5G Core, 5GC)을 사용하여 독립적으로 운영된다. 초저지연(1ms 이하), 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 등의 5G 핵심 기능을 완전히 활용할 수 있다.

현재 많은 국가들이 NSA를 통해 5G 네트워크를 구축한 후, 점진적으로 SA 방식으로 전환하는 전략을 채택하고 있다.

 

2. NSA(Non-Standalone) 방식 – 4G LTE와의 공존을 통한 빠른 5G 확산

NSA(Non-Standalone) 방식은 기존 LTE 네트워크를 기반으로 5G를 빠르게 도입할 수 있는 방식으로, 현재 전 세계 대부분의 5G 네트워크에서 채택하고 있다. NSA 방식에서는 LTE 기지국이 신호 제어 역할을 담당하며, 5G 기지국은 데이터 전송 속도를 향상시키는 역할을 한다. 이를 통해 이동통신사는 대규모 네트워크 투자를 하지 않고도 5G 서비스를 제공할 수 있다.

NSA 방식의 주요 장점은 다음과 같다.

1. 기존 4G 인프라 활용 가능 – 새로운 5G 코어망을 구축할 필요 없이 기존 LTE 네트워크를 활용하여 빠르게 5G 서비스를 제공할 수 있다.
2. 비용 절감 – 네트워크 구축 비용이 SA 방식 대비 낮으며, 초기 5G 도입이 용이하다.
3. LTE 커버리지 보장 – 5G 커버리지가 부족한 지역에서도 LTE를 활용해 안정적인 연결을 유지할 수 있다.

하지만 NSA 방식은 5G의 모든 기능을 활용하는 데 한계가 있다. 예를 들어, 네트워크 슬라이싱(Network Slicing), 초저지연(1ms 이하) 통신, 독립적인 5G 서비스 제공이 어렵기 때문에, 향후 SA 방식으로의 전환이 필수적이다.

3. SA(Standalone) 방식 – 완전한 5G 네트워크 구현

SA(Standalone) 방식은 5G 전용 코어 네트워크(5G Core, 5GC)를 기반으로 완전히 독립적인 5G 네트워크를 구축하는 방식이다. SA 방식에서는 4G LTE와의 연계 없이 5G 기지국과 5G 코어망이 직접 연결되므로, 초저지연(1ms 이하), 대용량 데이터 처리, 네트워크 슬라이싱, 에지 컴퓨팅(MEC, Multi-Access Edge Computing)과 같은 5G의 핵심 기능을 온전히 활용할 수 있다.

SA 방식의 주요 장점은 다음과 같다.

1. 진정한 초고속, 초저지연, 초연결 5G 제공 – SA 방식에서는 NSA 대비 최대 속도와 낮은 지연 시간을 보장할 수 있다.
2. 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 지원 – 맞춤형 네트워크 구축이 가능하여, 자율주행, 스마트 팩토리, 원격 의료 등 다양한 산업에서 활용할 수 있다.
3. 독립적인 5G 서비스 가능 – 4G LTE 의존 없이 5G 전용 네트워크를 구축할 수 있어, 향후 6G로의 전환도 원활해진다.

그러나 SA 방식은 새로운 5G 코어망 구축이 필요하며, 초기 투자 비용이 높다는 단점이 있다. 현재 이동통신사들은 NSA 방식으로 5G를 상용화한 후, 점진적으로 SA 방식으로 전환하는 전략을 추진하고 있다.

4. 5G 기지국의 SA 및 NSA 전환 전략과 구축 방식

SA 및 NSA 방식의 차이에 따라, 5G 기지국의 구축 방식도 달라진다. 초기 5G 도입 단계에서는 NSA 방식을 활용하여 빠르게 커버리지를 확대하고, 이후 SA 방식으로 점진적인 전환이 이루어지는 것이 일반적인 전략이다.

SA 및 NSA 방식에 따른 기지국 구축 특징은 다음과 같다.

• NSA 방식의 기지국: 기존 LTE 기지국과 연동하여 5G NR(New Radio) 기지국을 추가하는 방식으로 구축된다.
• SA 방식의 기지국: 5G NR 기지국과 5G 코어망을 직접 연결하여 완전한 5G 서비스를 제공한다.

이러한 네트워크 전환 전략에서 중요한 요소는 다음과 같다.

1. 코어망 업그레이드 – SA 방식으로 전환하려면 5G 전용 코어망(5GC)이 필요하며, 이를 위해 이동통신사는 단계적으로 기존 EPC에서 5GC로 전환해야 한다.
2. 네트워크 슬라이싱 적용 – SA 방식에서는 산업별 맞춤형 네트워크 구축이 가능하므로, 이를 지원하는 소프트웨어 및 하드웨어 인프라가 필요하다.
3. 5G 기지국 최적화 – SA 방식에서는 더욱 정교한 MIMO 안테나 및 빔포밍 기술이 적용되며, 이를 위한 기지국 최적화 작업이 필요하다.

5. SA vs. NSA – 5G 네트워크의 미래 방향과 전망

현재 전 세계적으로 5G 네트워크는 NSA 방식에서 SA 방식으로 전환하는 과정에 있다. NSA 방식은 초기 5G 도입을 빠르게 할 수 있는 장점이 있지만, 진정한 5G 기능을 활용하기 위해서는 SA 방식이 필수적이다.

향후 5G 네트워크의 발전 방향은 다음과 같다.

1. NSA에서 SA로 점진적 전환 – 이동통신사들은 NSA 방식으로 5G 서비스를 시작한 후, 점진적으로 SA 방식으로 전환하는 전략을 채택하고 있다.
2. 5G 전용 코어망(5GC) 확산 – SA 방식의 핵심 요소인 5G Core 구축이 활발히 진행되고 있으며, 이를 통해 완전한 5G 서비스를 제공할 수 있다.
3. AI 기반 네트워크 최적화 – AI 및 머신러닝 기술을 활용하여 5G 네트워크의 트래픽을 최적화하고, 효율적인 네트워크 운영이 가능하도록 발전하고 있다.

📌 결론

5G 기지국의 네트워크 아키텍처는 NSA와 SA 두 가지 방식으로 구성되며, 현재는 NSA 방식이 널리 사용되고 있지만, 향후 SA 방식으로의 전환이 필수적이다. SA 방식은 초저지연, 네트워크 슬라이싱, 맞춤형 5G 서비스 제공이 가능하여, 자율주행, 스마트 공장, 원격 의료 등 다양한 산업에서 활용될 것으로 기대된다. 이를 위해 5G 전용 코어망 구축과 기지국 최적화가 더욱 중요해지고 있으며, 향후 6G 시대를 대비한 새로운 네트워크 혁신이 지속될 것이다.