2. 이동통신 위성통신 시스템 - 이동통신 (4G, 5G, 접속망, 코어망, 교환망 등)

[그륵]

이동통신 시스템은 스마트폰과 연결되는 접속망(RAN), 제어와 경로를 담당하는 코어망, 그리고 초창기 회선회복을 담당하는 교환망으루 구성

4G(LTE)에서 5G로 진화되면서 구조가 하드웨어 중심에서 소프트웨어 가상화 구조로 완전히 전환

4G LTE vs 5G네크워크 구조비교

구분	4G (LTE)	5G (NEW RADIO)	주요변화 및 차이점
무선접속망(RAN)	eNB (Evolved Node B)	gNB (Next-generation NodeB)	안테나와 기지국 처립를 분리(CU/DU)하여 유연성 확보
코어네트워크	EPC (Evolved Packet Core)	5GC (5G core)	가상화 기반의 구조로 변경(SBA도입)
핵심제어장비	MME(이동성 제어인증)	AMF/SMF (기능별 제어분리)	제어평면(CP)을 기능별로 잘게 쪼개 효율성 극대화
데이터 처리 장비	S-GW/P-GW(게이트웨이)	UPF(Uer Plane Function)	데이터 평면(UP)을 단일화하여 초저지연 구현

1. 무선접속망 (RAN : Radio Access Network)

사용자의 단말기(스마트폰)와 기지국 간의 무선연결을 직접 담당하는 영역

• 4G (eNB) :기지국 하나가 일체형으로 작동하거나, 안테나(RU)와 처리장치(DU)가 분리된 구조
• 5G(gNB) : 기지국 장비가 정밀하게 3개 (CU-중앙부, DU-분산부, RU-안테나부)로 분리. 이를 통해 트래픽이 몰리는 곳에 안테나만 증설하거나 소프트웨어 업그레이드만으로 기지국 용량 늘릴 수 있음

2. 코아망 (Core Network)

접속망을 거처 들어온 사용자를 인증하고, 스마트폰의 위치를 추적하며, 인터넷망(IP망)으로 데이터를 안전하게 연결해 주는 이동통신의 두뇌.

• 4G (EPC) : MME, S-GW, P-GW라는 독립된 하드웨어 장비들이 각각 제어와 데이터 전송을 나누어 맡음
• 5G (5GC) : 하드웨어장비를 없애고, 클라우드 서버위에 소프트웨어 형태로 구동하는 SBA(서비스 기반 구조)를 도입
  • 대표적으로 가입자 이동성을 관리하는 AMF, 세션을 제어하는 SMF, 실제 데이터 전송만 전담하는 UPF등으로 분리되어 작동
  • 이를 통해 네트워크를 마치 두부 썰듯 가상으로 쪼개 쓰는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)기능이 가능해져, 자율주행용(초저지연)망과 일반 유튜브 시청용(대용량)망을 분리

3. 교환망 (switching network)

과거 2G 3G시절 음성 통화를 위해 송신자와 수신자 사이에 물리적 회선을 연결해 주던 인프라

• 4G이후의 변화 : 4G LTE부터는 유선 교환망 시절의 회선교환(Circuit switching)방식이 완전히 사라짐
• 올IP (all ip)화 : 음성과 데이터 모두를 인터넷 규격인 패킷 데이터로 처리. 우리가 4G / 5G에서 쓰는 고음질 음성통화 (VoLTE, VoNR)역시 과거의 교환망이 아니라, 코어망위에 얹어진 IMS(IP multimedia subsystem)라는 패킷 기반의 가상 교환 서버를 통해 처리

구조적 연결 흐름도

단말기 -> 무선 -> 접속망 -> 코어망 -> 외부인터넷 망