최종 사용자에게 스마트폰을 어떻게 네트워크에 연결하냐고 물어보면 이동 통신이나 무선 기술을 통해서라고 대답할 것입니다. 네트워크에서 무선 부분을 가장 먼저 업그레이드하고 있기 때문에 현재 5G 산업 광고의 대부분은 무선 기술에 집중하고 있으며 이는 타당한 것입니다. 그러나 실상을 살펴보면 RAN은 연결 장치에서 데이터가 전송되는 종단 간 경로의 작은 부분을 구성할 뿐입니다. 나머지 구간은 주로 광 케이블 전송 네트워크가 담당합니다.

5G 시대가 도래하면 데이터 전송 속도는 현재의 100배에 이를 것입니다. 따라서 최종 사용자인 인간과 장치를 데이터 센터에 있는 컨텐츠에 연결하는 유선 인프라는 1,000배 이상의 데이터를 매끄럽게 전송할 수 있도록 준비되어 있어야 합니다.

네트워크 사업자는 어떻게 준비해야 할까요? 지금부터는 무선 네트워크가 5G를 지원하기 위해 업그레이드하고 현대화해야 하는 다섯 가지 핵심 부분에 대해 설명하도록 하겠습니다.

1)  프런트홀

프런트홀은 다중 RRH(Remote Radio Head)를 기저대역을 처리하는 중앙 BBU(Baseband Unit)에 연결하는 네트워크 부분입니다(모바일 프런트홀이란? 참조). 또한 C-RAN(Centralized/Cloud RAN)의 전송 구성 요소입니다.

기존에는 동선으로 기지국 상부의 무선 헤드에 연결되는 매크로 셀 기지국의 하부에 BBU 처리 신호가 위치했습니다. 이러한 동선 연결은 더 가볍고, 저렴하며, 전력 소모가 적고, 네트워크 요소에 대해 탄력적인 광 케이블로 대체되고 있습니다. 광 케이블은 보다 먼 거리와 훨씬 빠른 전송 속도도 지원하므로 네트워크 사업자는 지리적으로 분산된 여러 기지국의 BBU를 단일 물리적 위치로 중앙화할 수 있습니다.

중앙화는 여러 원격 무선 간의 지능형 트래픽 조정, 단일 사이트에서의 안전한 관리, 처리 기능 중앙화에 따른 웹스케일 이점 등 서비스 공급자에게 다양한 이점을 제공합니다. 물론 일부 환경에서는 RRH와 중앙 BBU를 연결하는 광 케이블의 가용성을 보장하기 어려울 수 있습니다. 둘 사이에 엄격한 지연 시간 요구 사항이 있기 때문입니다.

2)  확장성

5G는 유선 네트워크로 집선하고 배치해야 하는 대규모 대역폭을 최종 사용자가 사용할 수 있도록 해줍니다. RAN 측에서 20MHz 5G MIMO 안테나 배열이 64Gb/s 이상의 데이터를 생성하여 프런트홀 트래픽을 크게 증가시킬 수 있습니다.

백홀 측을 살펴보면 한 5G 사양 모델에서는 사용자/사이트의 75%가 500Mb/s, 20%가 1Gb/s 그리고 5%가 10Gb/s 속도를 사용한다고 가정합니다. 이 경우 유선 네트워크에 집선되고 전송되어야 하는 백홀 트래픽이 10배 넘게 생성됩니다.

프런트홀과 백홀 네트워크에서 발생하는 이러한 대역폭 증가는 모두 메트로, 지역 및 장거리 네트워크를 거쳐 데이터 센터로 전송됩니다. 이 문제의 해답이 대량의 광 케이블입니다.

3) 고밀화

오늘날 4G 매크로 셀은 일반적으로 20-30km 반경에 서비스를 제공하는 대형 기지국에 위치합니다. 무선 주파수 스펙트럼의 상위 부분에서 전송되는 높은 속도의 5G를 지원하기 위해 네트워크 사업자는 이러한 셀을 훨씬 소형으로 만들고 최종 사용자 가까운 위치로 이동시켜야 합니다. 이는 펨토, 마이크로 및 피코 셀이라고 하는 "사용자 구축형" 옥내 셀뿐 아니라 사업자 구축형 소형의 형태로 제공됩니다.

이러한 소형 셀의 용량을 처리하려면 광 케이블 기반 연결이 필요할 것입니다. 앞으로 무선 백홀은 네트워크 사업자가 가설권을 획득할 수 없거나 비실용적 경우가 발생할 수 있지만 광 케이블은 고유한 보안, 용량 및 확장성으로 인해 선호하는 옵션이 될 것입니다. 역시 해답은 광 케이블입니다.

4)  가상화

가상화는 네트워크 사업자가 맞춤형 네트워킹 어플라이언스를 필요한 애플리케이션에 따라 모바일 네트워크에서 이동할 수 있는 x86 서버에서 실행되는 가상 애플리케이션으로 전환하도록 해주었습니다.

예를 들어 향상된 모바일 광대역 덕분에 메트로 허브 사이트에 Cloud EPC(Evolved Packet Core)를 두고, 집선 사이트에 Cloud RAN을 구축할 수 있으며, IP 광 전송 장치가 있는 수많은 사이트를 데이터 센터에 공급하는 액세스 지점과 다시 연결할 수 있습니다. 이것이 기본적으로 오늘날의 보편적인 광대역 모바일 네트워크 아키텍처입니다!

하지만 탁월한 안정성 및 낮은 지연 시간을 위해 네트워크 사업자는 네트워크 기능을 무선에 더욱 가까이 이동할 수 있습니다. 사용하는 네트워크 장비가 적고 데이터를 처리하는 경로가 짧을수록 지연 시간은 크게 낮아지고 안정성은 훨씬 높아집니다.

5)  네트워크 슬라이싱

5G 사용 사례에서는 대부분 매우 다른 방법으로 네트워크를 사용하게 됩니다. 예를 들어 모바일 광대역을 통한 초고화질 영상 스트리밍, WiFi 접속을 통해 모바일 네트워크에 연결되는 원격 의료 애플리케이션 또는 IoT 장치의 주기적인 저용량 액세스는 모두 속도, 지연 시간, 가용성, 패킷 손실 등의 측면에서 요구 사항이 저마다 다릅니다.

네트워크 사업자는 규모의 경제, 보안성, 간소성 및 안정성과 같은 다양한 이유로 하나의 공통 인프라에서 모든 유형의 애플리케이션을 지원하기를 원할 것입니다. 각 애플리케이션에서는 세분화되고 보장된 SLA(서비스 수준 계약)가 필요하고 종단 간에 걸쳐 오케스트레이션이 요구될 것입니다. 각 애플리케이션에 적합한 네트워크 특성을 제공하기 위해서는 네트워크 슬라이싱이라고 네트워크 분할 기술이 필요합니다. 따라서 새롭고 가치 높은 네트워크 서비스를 만들기 위해서는 네트워크 슬라이싱이 핵심 인에이블러 역할을 하게 됩니다.

Ciena 5G 훈련소 입소

5G로의 이동은 단순히 네트워크 업그레이드로만 이루어지는 것이 아닙니다. 고성능 유선 네트워크는 4G 전략과 5G로 향하는 진화에 대한 상업적인 성공을 지원하는 핵심 요소이며, 이를 위해서는 오랜 여정이 필요합니다. 5G와 관련된 거대한 양의 온라인 정보를 소화시키는 것은 소화전에서 쏟아져나오는 물을 마시는 것과 같습니다. 이것이 5G 훈련소 블로그 시리즈를 만든 이유입니다. 이 시리즈는 다양한 지식을 갖춘 Ciena의 여러 전문가들이 참여하여 2018년 동안 5G의 가장 중요한 양상을 정확하게 설명하기 위해 기획되었습니다.

여러분의 네트워크에는 무엇이 있습니까?