4G(LTE)와 5G(NR)의 구조

나는 현재 학교의 네트워크 연구실에서 5G 네트워크 구축을 주제로 하는 프로젝트를 진행하고 있다.

 

모바일 네트워크를 구축함에 있어서 전체적인 구조를 파악하고 있어야 하기 때문에 각 네트워크에 대한 이해가 필요했다. 

 

이를 위해 Netmanias라는 사이트에서 공부했고, 이 카테고리에 있는 모든 글은 Netmanias에서 가져온 내용이다.

NETMANIAS

Network Manias

 

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4G(LTE)

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5G를 이해하기 위해선 먼저 LTE의 구조에 대해 이해해야 한다.

 

아, 그리고 LTE와 4G는 같은말이고 NR과 5G는 같은말이다.

왜 5G는 5G라하고 LTE는 LTE라고 하냐고 묻는다면.. 나는 모른다. 그냥 사람들이 이렇게 부른다.

추측하자면 5G는 현재 마땅한 킬러앱이 없어서 국내에서 상용화되지 못했는데, 이거 때문이듯? 
킬러엡애 대한 내용은 나중에 따로 글을 작성하겠다.

 

LTE는 다음과 같은 구조로 이루어져 있다.

각 네모안에 있는 부분들을 엔티티라고 하며, UE와 eNB는 LTE 엔티티, 그리고 그 외 나머지는 EPC엔티티라고 한다.

일단 그러려니하고 넘어가자.

 

각 엔티티들에 대해서 설명하면 다음과 같다.

1. UE

쉽게 말해 사용자라고 생각하면 된다. 네트워크에 연결된 유저가 사용하는 모든 것(컴퓨터, 휴대폰 기타 장비 등)들을 UE라고 부른다.

2. eNB

e-nodeb의 줄임말이다. 기지국이라고 생각하면 된다. EPC(eNB의 오른쪽에 그려져 있는 것들)과 유저간의 인터페이스를 제공해준다.

3. MME

EPC의 핵심 엔티티라고 생각하면 된다. 네트워크의 코어에서 전체적인 운영과 여러 EPC엔티티들과 기지국을 소통하게끔 해준다.

4. HSS

데이터베이스라고 생각하면 된다. 만약 KT의 LTE네트워크라고 생각하면 HSS는 KT에 가입된 유저들의 정보를 저장하는 저장소이다.

5. S-GW

GW는 게이트웨이이 줄임말이다. eNB간의 핸드오버 또는 시스템간의 핸드오버시 앵커링 포인트의 역할을 한다.

여기서 핸드오버란 유저가 정적으로 한공간에서만 네트워크를 이용하는게 아니라 움직이면서 네트워크에 접속해있어야 하기 때문에 한 기지국에서 다른 기지국으로 이동할 때를 의미한다.

6. P-GW

UE를 외부 PDN(인터넷)과 연결해준다. 또한 패킷 필터링을 담당한다.

7. PCRF

정책 및 과금 제어를 담당한다. '한달 데이터 100GB' 이런 말을 들은 적이 있을 것이다. 이때 PCRF가 이 제어를 담당한다. 

 

이 구조에서 트래픽의 흐름은 밑 링크에서 이해하면 된다. 이거보다 더 잘 설명할 수 없어서 링크를 가져왔다.

https://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=techdocs&no=10636 

LTE 네트워크 구조

 

사실 요종도 까지만 이해하면 된다. 

중요한건 UE, eNB, 그리고 EPC 엔티티들의 역할과 어떻게 연결되어 있는지 또 트래픽은 어떻게 흐르는지를 아는게 중요하다.

 

5G(NR)

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5G는 LTE에 비해 넓은 대역폭, 큰 트래픽 용량, 낮은 지연, 많은 단말 수를 지원한다. 

구조를 살펴보자. 엔티티들의 이름이 바뀌었는데 녹색 네모로 기존 LTE구조에서의 엔티티 역할들로 짝지어져 있다.

CUPS구조를 띄며 기지국을 RU, DU..등으로 나누는데, 이에 대한 자세한 설명은

https://www.netmanias.com/ko/post/blog/14446/5g-lte/evolution-to-5g-1-control-and-user-plane-separation-cups

5G로의 진화: 1. CUPS - 제어 평면과 사용자 평면의 분리

여기에 아주 잘 되어있다. 꼭 읽어보자!