SA(Stand Alone)모드와 NSA(Non-Stand Alone)모드 란?

SA(Stand Alone)와 NSA(Non-Stand Alone)도 5G에서 새로 등장한 개념이다. Telecommunication 네트워크 구조를 크게 나누면 Core network와 Radio network(=Radio Access Network, RAN)로 나눌 수 있다. 좀 더 세분화하면, Core Network, Access Network, Network Edge로 나눌 수 있다.

 

Core Network는 전체 네트워크의 중심에 있고, 사용자 정보가 담겨져 있어 패킷을 통해 서버에 전송해주는 데이터 전송의 핵심적인 역할을 한다. Radio Network는 UE와 Core Network를 연결해주는 역할이며, BS(Base Staion, 기지국)이라고 생각하면 된다. 사용자 데이터와 아무런 상관이 없고, 단순히 데이터가 전송될 수 있게 Radio Resource를 분배하여 Core Network에 전달해주는 역할을 한다. 당연하게 사용자 정보를 확인할 수 없게 설계가 되어있다. 

 

SA(Stand-Alone)은 말 그대로 5G 혼자서 독립할 수 있다는 의미로, 5G의 Core network로 구성되어 있는 모드이다. NSA(Non-Stand Alone)는 4G의 Core network와 5G의 Radio netwoork로 구성되어 있는 모드이다. 우리가 현재 사용하고 있는 5G는 대부분 NSA모드이며, 진짜 5G의 시작은 SA라고 말하기도 한다. 

 

 

출처 : Ciena

NSA가 등장한 이유

빠른 5G의 출시를 위해서는 표준이 빨리 만들어져야 하지만, 그 당시에 3GPP에서 5G의 Core에 대한 표준을 완성하지 못했다. Operator 입장에서는 매우 난처한 상황이었고, 대안 솔루션으로 나오게 된 게 NSA모드이다. 또한 LTE 개발 시에 많은 투자를 했었기에, LTE를 5G와 같이 사용하고 Smooth 하게 4G에서 5G로 전환하기 위해 NSA모드가 등장하였다.

 

LTE의 Core network는 EPC(Evolved Packer Core), Radio network는 eNB(eNodeB)이고, 5G의 Core network는 NGC(New Generation Core), Radio network는 NR(New Radio)이다. SA모드는 NGC-NR로 구성되어 있는 네트워크이고, NSA모드는 EPC-eNB-NR로 구성되어 있는 네트워크이다. 즉 NSA모드에서는 5G의 Core network가 없다고 생각하면 된다. 

 

NSA모드에서는 NR은 EPC로부터 명령을 받아야지 작동하지만 EPC에게서 직접적으로 명령을 받지는 못한다. 5G의 Radio network와 4G의 Core network에서 사용하는 Standard가 일치하지 않기 때문에 eNB가 EPC와 NR을 연결해주는 중간다리 역할을 한다.

 

각 Network에서 전달되는 정보를 크게 CP(Control Plane), UP(User Plane)으로 나눌 수 있다. CP는 Control하는 정보이며, Core Network가 Radio Network를 control 하기 위한 정보이므로 EPC에서 NR로 직접적으로 전달될 수 없는 정보이다. 사용자 정보인 UP는 서버를 통해 나오는 정보이기 때문에 Core와 관련이 없어 직접적으로 전달이 가능하다. 

 

LTE의 Core Network, EPC(Evolved Packet Core)의 구성

• MME(Mobility Management Entity) : 통화에 대한 Session 관리, Mobility 관리 등 호처리와 관련된 동작을 수행하는 Function이며, 모든 가입자의 정보를 갖고 있다. 

• S-GW(Serving GateWay) : UE가 핸드오버(Handover)를 수행할 때, 도움을 주는 Function

• P-GW(PDN GateWay) : UE에 IP주소를 할당하며, Accounting data(트래픽, 접속시간 등)을 관리하는 Function

 

5G의 Core network : NGC(Next Generation Core)

• AMF(Access and Mobility management Function) : UE 등록, 권한, 확인 및 Mobily를 관리하는 Function 
• UPF(User Plane Function) : 데이터 네트워크에 대한 트래픽과 여러가지 Radio network 간의 핸드오버를 위한 트래픽의 앵커 역할을 하는 Function

 

3GPP의 SA와 NSA의 Option

 - Option 1(LTE) : 4G Core netwrok - eNB로 구성 -> LTE

 - Option 2(SA mode): 5G Core - 5G NR로 구성 -> SA모드

 - Option 3/3x/3a(NSA mode) : 4G Core - eNB로 구성 -> NSA모드

출처 : 화웨이

SA와 NSA의 Option은 단순히 1가지만 있는게 아니라 여러 가지가 있다. 각 Option은 UP의 경로를 어떤 네트워크가 Split 할 것인지에 따라 차이가 난다. 즉, 어떤 Network가 앵커 역할을 하는지에 따라 Option이 나누어진다. CP는 Control을 하는 정보이므로 루트가 Option 모두 동일하다.

 

NSA mode의 Option3중 가장 많이 사용되는 Option은 새로 디자인된 방식인 Option 3x이다. Option 3의 경우는 eNB에서 UP를 4G로 전달할 것인지 5G로 전달할 것인지 결정하는 앵커역할을 하는데, 이 경우는 4G 시스템에 맞게 디자인이 되어 있기 때문에 용량이 상대적으로 적다. Option 3a의 경우는 EPC가 앵커 역할을 하는데, Core network의 경우는 Radio 환경이 좋은지 나쁜지 알 수 없기 때문에 데이터를 효율적으로 Split 할 수 없다. Option 3x의 경우는 NR이 앵커 역할을 하기 때문에 나머지 두 Option에 비해 대용량의 데이터를 더 빨리 전달할 수 있다.