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[기고글] 5G 코어 네트워크 진화 방법
Core Network Migration Paths to 5G
May 29, 2019 | By 이지훈 @ NextEPC (brandon.lee@nextepc.com)
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NextEPC (https://nextepc.com)의 이지훈님이 보내주신 5G 기고글입니다. 바쁘신 와중에 유익한 기고글을 보내주신 이지훈님에게 감사드립니다.

이지훈님의 기고글 모두보기


 

1. 개요

 

4G LTE 네트워크에서 Evolved Packet Core (EPC)와 유사하게 5G 네트워크에서는 5GC (5G Core)를 정의하고 있다. 하지만 과거 3G/4G와는 달리, 5G 구축시에는 기존 EPC를 이용하거나 또는 5GC를 이용해도 된다. 또한 5GC를 사용하는 단독모드 (Stand-Alone)와 EPC/5GC를 섞어쓰는 혼용모드 (Non-Stand-Alone)의 선택이 가능하여, 최적의 네트워크 진화 방법을 결정하는데 있어 복잡성을 더하고 있다.

 

2. 단독모드(SA) 5G 네트워크 구축

 

그림 1. 5GC와 gNodeB로 별개의 단독모드 네트워크 구축 (옵션 2)

 

가장 직관적인 5G 네트워크 구축 시나리오는 단독모드(SA)에서 5GC를 설치하고, 5G “New Radio(NR)” 기지국을 설치하는 것이다. 이것은 옵션 2(Option 2)라고 정의되어 있는데, 초기 5G NR커버리지가 충분하지 않은 경우에, 그림 1에서 보듯이 기존 LTE망과 단말 이동성 지원을 위해 핸드오버 및 리다이렉션(redirection)등을 EPC와 5GC간에 지원하여야 한다. 이 진화 방법은 과거 3G에서 LTE를 구축하던 시절에 취했던 방법과 같은 개념으로, 5G NR의 기능과 성능을 최대한 활용하면서 기존 EPC만 수정하여 5G 네트워크 구축을 시작할 수 있다는데 장점이 있다.

 

3. 혼용모드(NSA) 5G 네트워크 구축

그림 2. 기존 EPC 아래에 gNodeB를 배치한 혼용모드 구축 (옵션 3).

 

혼용모드를 고려하면, 옵션 3(Option 3) 시나리오가 가장 전형적인 방법이 된다. 그림 2에서 단말은 LTE와 NR로 부터 동시 무선 접속이 가능한 dual connectivity 기술을 이용하여 연결이 되고, 이것이 기존 LTE EPC통해 이루어지는 옵션 3 시나리오를 보여준다. 이 진화 방법은 초기에 5GC가 없어도 된다는 장점이 있다. EPC는 트래픽 분류를 통해 유저 데이터를 eNodeB와 NR gNodeB 양쪽으로 제공 할 수 있어야 하지만, 컨트롤 인터페이스는 기존 LTE eNodeB에게만 제공한다.

 

4. 혼용모드에서 5GC의 도입

 

그림 3. 5GC, gNodeB, eLTE를 이용한 혼용모드 구축 (옵션 7).

 

앞서 혼용모드 옵션 3은 5GC의 기능을 활용할 수 없으므로,  추가로 5GC를 도입함으로써 네트워크 진화를 꾀할 수 있다. 이것은 옵션 7 (Option 7)로 불리는데, 기존 LTE 기지국들이 업그레이드되어 Release 15에서 정의한 eLTE (evolved LTE) eNodeB로 동작하면서 5GC로부터 컨트롤 및 유저 인터페이스를 제공받게 된다. 5GC가 구축이 되면, 옵션 7로의 업그레이드는 어렵지 않을 것이며 옵션 2 대비 dual connectivity를 이용하여 더 높은 성능을 낼 수 있다. 그러나 옵션 2로 5G 네트워크 구축이 상당히 진행된 상태라면, 옵션 7을 고려할 필요가 없을 수도 있다.

 

5. 5G NR 전국망 구축

 

그림 4. 단독모드 및 혼용모드 5G NR 전국망 구축 (옵션 2, 옵션 4).

 

5G NR 구축이 상당히 진행이 되고나면, 단독모드에서는 NR gNodeB가 기존의 LTE eNodeB를 대체할 것이다 (옵션 2). 혼용모드에서는 앞서 언급한 옵션 3 또는 옵션 7이 옵션 4(Option 4)로 업그레이드 될 수 있다. 옵션 4도 역시 dual connectivity가 적용된 혼용모드를 가정하고 있는데, 컨트롤 인터페이스가 온전히 NR gNodeB에게 제공됨으로써 5G의 모든 기능과 성능을 발휘할 수 있다. 하지만 이 두가지 옵션은 모두 5G NR이 전국적인 커버리지를 구축했을때 가능하다.

 

6. NextEPC 5G 로드맵

 

NextEPC (https://nextepc.com)는 지난 2017년부터 사설 LTE 네트워크를 쉽게 구성하기 위한 LTE EPC 오픈소스 소프트웨어를 제공해 왔으며 (NextEPC 오픈소스 프로젝트 https://nextepc.org) 2020년 중반을 목표로 5GC 소프트웨어 솔루션을 개발하고 있다 (그림 5). NextEPC는 EPC와 5GC를 하나의 소프트웨어 패키지로 통합하여 4G에서 5G로의 전환을 돕고, 다양한 형태의 5G 구축 시나리오에 적용할 수 있다. 한편 NextEPC는 실시간 코어망 서비스 디스커버리 기능을 적용한 분산 시스템으로 진화하고 있으며, 이를 통해 확장성과 안정성을 제공하고자 한다.


그림 5. NextEPC 5G roadmap.

 

참고 문헌

[1] Road to 5G: Introduction and Migration, GSMA, April 2018.

[2] GTI 5G Network Architecture White Paper, GTI, Dec 2018.

 

 

기고자 소개

 

이지훈 (brandon.lee@nextepc.com)

Founder of NextEPC 

https://nextepc.com

https://nextepc.org

 
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