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[ICT광장]5G 네트워크 구축에 대한 이해
[ICT광장]5G 네트워크 구축에 대한 이해
  • 이민규 기자
  • 승인 2019.02.17 11:52
  • 댓글 0
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손병희 인하공업전문대학 컴퓨터시스템과 교수

서론

5G 이동통신 시대가 되면서 모바일 트래픽은 이동통신 시장뿐만 아니라 네트워크 관리와 정보통신의 주요 정책으로 자리잡고 있다. 다양한 요구사항들이 반영된 5G 이동통신 서비스에 대한 기대도 높고, 세계 최초로 5G 기술에 대한 상용화를 앞두고 있어 5G의 진화를 어느 때보다 주목하고 있다. 또 제 4차 산업혁명 시대와 맞물려 초연결 시대의 핵심 기술이기도 하기에 세간의 이목을 당분간 끌 것으로 본다. 차세대 네트워크라고 불리는 5G의 구조를 먼저 보자.

5G 네트워크 구조는 기본 네트워크 망이 아닌 5G GiGA 인프라임을 주목해야 한다. 그리고 그 네트워크 망을 통해 혁신적인 클라우드 플랫폼이 내 주위의 모든 디바이스를 연결하며 데이터를 수집, 저장, 처리하게 되는 구조다. 이 플랫폼을 통해 여러 가지 융합된 서비스를 제공받게 된다. 그 서비스에는 Hyper-Connectivity, Hyper-Reality, Hyper-Knowledge 서비스로 구분해서 볼 수 있다. 5G 기반의 서비스를 더욱 구분해 보면 <Figure 2>처럼 모든 영역에서 융합될 수 있음을 알 수 있다.

eMBB(Enhanced Mobile Broadband), mMTC(Massive Machine Type Communcations), 그리고 uRLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications)로 전망하고 있다. 이를 다시 풀어보면 전송 지연도 없고, 전송속도가 빠른 실시간 지능형 모니터링 서비스, 실시간 실감형 미디어 서비스, Massive IoT 서비스, 초고용량 미디어 서비스가 그것이다.

이렇다 보니 5G 네트워크에서는 센서 디바이스와 연결된 모든 데이터들을 수집, 가공, 그리고 제공하는 일을 맡아야 할 플랫폼이 가장 중요하다. 이 플랫폼은 데이터 처리 능력과 연결에 대한 효율성, 그리고 유연성이 대표적으로 고려 되어야 할 성능이다 보니 혁신적인 클라우드 플랫폼이 되어야 한다.

차세대 네트워크는 지금까지 서비스의 종류에 따라 달라지는 주파수와 네트워크를 소프트웨어 기반의 네트워크 구조로 바꿔야 한다. 소프트웨어 구조로 바뀌면 가변적으로 채널 대역폭을 활용할 수 있다. 이로써 전 주파수와 네트워크 자원을 통합 후 선택하여 이용할 수 있는 것이다. 우리는 이미 확보된 주파수를 가지고 이를 어떻게 상용화하여 어떻게 하면 그 선두 자리를 놓치지 않을 지에 관점을 두어야겠다.

 

본론

우리나라는 평창 올림픽을 첫 시범 서비스로 테스트 베드 구축에 만전을 기했다. 이 서비스를 제공하기 위해서 KT가 주도적으로 나섰다. 모든 네트워크 인프라는 이동통신 사업자가 가지고 있어 차세대 네트워크는 바로 이동통신을 중심으로 융합되고 있다고 봐야 할 것이다. 하지만 5G 이동통신 네트워크에는 글로벌 장비업체들, 단말기 제조 기업들도 조인되어 있다. 그만큼 신성장동력을 위한 인프라임에 틀림없다는 증거이기도 하다.
참고로 ‘98년 12월에 창설된 이동통신 표준화 기구인 3GP에서 차세대 네트워크에 대한 논의가 시작되었고, 유무선 통신 국제 표준화 기구 ITU에서는 IMT-2020이라는 공식 명칭을 채택하여 차세대 네트워크를 지칭하고 있다.

I. 5G 핵심 기술

차세대 네트워크의 핵심은 단일 네트워크에서 다양한 서비스를 끊김 없이 제공되어야 한다. 그러므로 이기종간 네트워크에서 상호 호환성 문제가 가장 큰 화두이다. 상호 호환성 안에는 주파수 대역의 다변화와 네트워크 신뢰성 확보, 그리고 분산 클라우드 기반 구조가 그 핵심 요소 기술이다.

1. 주파수 대역 다변화
주파수 대역 다변화를 위해서는 유무선 통합 액세스가 선행되어야 한다. 현재는 무선과 유선, 그리고 기업 액세스가 별도의 네트워크로 구축되어 있는데, 이를 Unified Access Unit (UAU)으로 통합해 그 기반 구조를 만들어야 한다. 구조는 다음과 같다.

이를 이용하면 하나의 광케이블을 가지고 언제 어디서나 자유롭게 내가 원하는 곳으로 분기할 수 있다. 이런 망 구축이 끝나면 디바이스별로 맞는 주파수 대역을 제공하면 된다. 서론에서도 이야기 했듯이 주파수 문제는 논외로 한다.

2. 네트워크 신뢰성 확보

그 다음은 네트워크 신뢰성 확보다. 여러 네트워크들이 함께 운영이 되다 보니 운용 복잡도는 높아질 수밖에 없다. 여기서 신뢰성을 확보하기 위해 네트워크 스스로 자동화하여 최적화 상태를 유지 해야 한다. 따라서 SON (Self-Optimization Network) 기능이 도입되어야 한다. 그 구조는 다음과 같다.

인공지능 기반의 지능화된 네트워크 운용이다. 수집된 데이터를 실시간으로 분석하여 각 서비스에 맞는 품질을 보장하는 방향으로 스스로 진화하는 것이다. 가입자 레벨의 품질정보, 액세스망 무선 품질정보, 코어망 품질정보(장애, 인증, 성능, 보안 등), CDR(Call Detail Record) 정보 같은 종단간 네트워크 정보뿐만 아니라 고객 관계 정보와 스마트폰 센서 데이터, 소설 미디어 정보까지 다양한 방면의 정보를 활용한다 [5].
 
IMT-2020의 목표도 1) 최대 전송속도 향상(eMBB: Enhanced Mobile Broadband), 2) 다수 기기 연결(mMTC: Massive Machine Type Communication), 3) 초저지연 실시간 서비스(URLLC: Ultra-reliable and Low Latency Communication)이다.

위의 성능 지표를 보면, 4G 환경에서는 영화 1편 다운로드에 30초가 걸렸다면 5G 시대에는 0.8초면 가능하게 된다 [7]. 다만 지난해 2017년 3분기 기준, 우리나라 인구 대비 이동통신 보급률은 122%를 넘어섰고, 이중 이동통신 대비 4세대 이동통신 (4G) 가입률은 78% 수준이다.

하지만 5G로 이 가입자들은 옮기려면 새로운 단말기로 갈아타야 하고, 단말기 가격도 5G 기술의 안착 시간을 좌지우지할 것으로 본다. 다양한 요구사항들이 반영된 새로운 기술과 혁신 서비스에 대한 수용도는 높아 2019년에 세계 최초로 5G 상용화를 목표로 하고 있지만, 고품질 무선 기술 융합과 사용자가 필요하고 원하는 서비스를 어떻게 전달하는 지는 아직 실험 단계에 있다.

게다가 B2C 시장은 현재 포화 상태다. 일반 사용자들이 다시 5G 기술이 탑재된 새로운 단말기를 살지도 예측하기 어려운 현실이므로 만약 5G를 상용화를 한다고 하면 B2B 시장부터 공략해야 할 것이다. 이 전략에 대해서는 결론 부분에서 정리한다.

3. 분산 클라우드 기반 구조

네트워크 신뢰성이 확보만 되면 그 코어 네트워크의 요소 기술은 단연 분산 클라우드 구조라 할수 있다. 위에서도 언급했듯이 혁신적인 클라우드 플랫폼이 제공되어야 한다. 먼저 분산 클라우드 기반 구조는 NFV (Network Functions Virtualization), SDN (Software Defined Networks), Orchestration, Network Slicing 기능으로 나뉜다. 망 운용을 전적으로 자동화 시키는 구조다. SDN기술과 NFV 네트워크 기술은 전체 5G 아키텍처의 핵심 기술이다. 이것은 제어 기능과 데이터 전달 기능을 분리하는 것으로 클라우드 플랫폼 기반에 가상화 기술을 접목하는 것으로 보면 된다. 클라우드는 기지국 사이트에 근접하여 전진 배치된 에지 클라우드를 데이터 트래픽과 분류하여 처리한다 [5]. 네트워크 슬라이싱은 SDN/NFV 기술을 활용한 네트워크 가상화다. 가입자 별 또는 서비스 별로 구성된 네트워크 구조를 논리 구조로 변경하여 네트워크의 유연성을 향상시키는 기술이다 [5]. 가상화 기술이란 다 아는 이야기지만 없는 자원을 있는 것처럼 쓰기도 하고, 있는 자원을 없는 것처럼 처리하기 때문에 네트워크 자원의 효율성이 높다. 신규 서비스 도입할 때 그 서비스에 대한 요구사항을 그대로 신속하게 적용하여 서비스를 제공하기 위해서는 가상화 작업이 필수다.

결론

이제 누구 하나, 또는 한 기관에서 차세대 네트워크라는 미래 기술을 풀어 해결하거나 이끌 수 없다. 서로 서로가 협업하고 그 산업의 이익을 대변하며 무엇보다도 세계 시장에서 주도권을 놓지 않아야 우리나라 모두가 살 길이 된다.

현 시점에서의 비즈니스는 B2B로 시작해서 안정화 시켜야 할 것이다. B2B 시장의 기회를 잡기 위해서는 고객 이해 기반의 맞춤형 서비스 개발, 핵심 사업에 솔루션 등 ICT 기술을 접목하고, Inorganic 가치 창출, B2B 조직 강화, 마케팅 고도화 등의 5가지 전략을 잘 세워야 한다 [7]. 

따라서 구체적인 정책이 육성될 수 있도록 적극적으로 서로 도우며 나아가야 할 것이다. 다만 이번 컬럼에서는 주파수와 관련된 내용은 피했다. 주파수 확보는 이미 통신사에서 소유할 수는 없지만 사용하고 있고, 이를 이용해서 시범 서비스를 운용하고 있기에 때문이다.

<<논어>>에 나오는 이야기로 마무리 하고자 한다.

제자 자공이 물었다. "백성들에게 널리 베풀어서 많은 사람의 삶을 유족하게 만드는 사람이 있다고 한다면 어떻습니까? 그 사람을 인하다고 말할 수 있겠는지요?"
공자님이 대답했다. "어찌 인한 정도이겠는가. 그 사람이야말로 반드시 성인이라 부를 만하다. …대저 인한 자는 자기가 서고자 하면 남도 서게 하고, 자기가 달성하고자 하면 남도 달성하게 해 준다. <夫仁者 己欲立而立人 己慾達而達人(부인자 기욕립이입인 기욕달이달인)>. 가까운 데서 자기 몸으로 깨달을 수 있는 것을 취할 줄 알면, 그것은 인을 실천하는 방법이라 일컬을 만하다."  <옹야편>에 나오는 말이다.

모두 함께 해야 한다. 각자 해야 할 역할을 충실히 하고 모두 움직이자. 이 때 혁신해야 상생이 가능하다. 상생이란 내가 손해를 보더라도 남을 살리며 같이 공존하는 것임을 기억하자.
 

 


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