[기고] 오픈랜 시대의 구성 요소 다양성

[테크월드뉴스=서유덕 기자] 5G는 초광대역(Enhanced Mobile Broadband, eMBB), 고신뢰·초저지연(Ultra-Reliable/Low-Latency Communication, URLLC), 대규모 사물통신(Massive Machine-Type Communication, mMTC)를 특징으로 한다. 이는 가능한 한 다양한 응용처에 적용할 수 있도록 보다 유연하게 프로그래밍할 수 있는 무선접속망(Radio Access Network, RAN) 아키텍처를 필요로 한다. 특히, URLLC와 mMTC 등 4G까지는 없던 특성이 5G에서는 필수 고려사항으로 부상하면서, 5G 응용처의 다양한 요구사항을 충족하기 위해 소프트웨어 정의 네트워크(Software Defined Network, SDN)와 네트워크 기능 가상화(Network Function Visualization, NFV) 기술이 등장했다.

SDN과 NFV는 응용처의 수요에 알맞은 주문형 아키텍처를 효율적·효과적으로 생성하기 위해 네트워크 슬라이싱으로 다른 자원을 동적할당할 수 있다. 더 나아가, 표준화는 RAN 구성 요소 간 인터페이스와 프로토콜을 개방하고 상호 운용 가능하게 한다. 이 같은 발전은 오픈랜(O-RAN)의 기회를 창출한다.

O-RAN은 개방적이고 상호 운용 가능한 RAN 구성요소 간 인터페이스·프로토콜이다. 이는 사용자가 공급업체에 종속되지 않고도 네트워크를 구축하는 데 필요한 장비를 선택·결합할 수 있도록 한다. O-RAN 사양은 3GPP, ONAP, ETSI 사양을 보완하고 기존 3GPP RAN 인터페이스에서 정보 처리 상호 운용을 쉽게 만드는 것을 목표로 한다.

하드웨어·소프트웨어 통합 플랫폼으로 제공되는 기존 RAN에 비해, O-RAN은 개방형 인터페이스와 가상화로 하드웨어와 소프트웨어를 분리하거나 세분화할 수 있는 다중공급자 RAN 솔루션을 만들고, 네트워크를 제어하고 업데이트하는 소프트웨어를 호스팅한다.

O-RAN 아키텍처의 목표는 아래 같은 주요 인터페이스와 새로운 기능의 표준화를 포함한다

위 목표를 달성하기 위해 2018년 O-RAN 얼라이언스(O-RAN Alliance)가 창립됐으며, 현재 약 30여 사업자와 200곳 이상의 벤더 기업이 참여하고 있다. O-RAN 얼라이언스는 3GPP 표준 작업을 수행하고, RAN을 위한 확장 기능을 만들기 시작한 새로운 조직이다. 이 조직의 목표는 다양한 공급업체의 부품을 지원하는 RAN 솔루션 구축 방법에 대한 세부 지침을 제공하는 것이다. 또한, O-RAN 얼라이언스는 현재 3GPP에 의해 지정되지 않은 새로운 인터페이스를 정의하고 있다.

5G 서비스가 확대·다변화되면서, 이미 O-RAN의 상용화 사례가 나오고 있다. 일본에서는 NEC(일본 전기 주식회사)가 라쿠텐 모바일의 완전 가상화 클라우드 네이티브 이동통신망을 위한 5G 원격 무선 신호 처리 장치(Radio Unit, RU)를 제공하고 있다. 양사는 라쿠텐 모바일의 컨테이너형 5G 단독모드(SA) 코어 네트워크도 공동 개발하고 있다. 아울러, 글로벌 O-RAN 사양에 맞는 시스템을 위한 4G·5G 무선통신과 엔지니어링 서비스를 제공해 라쿠텐 커뮤니케이션 플랫폼(RCP)을 전 세계 시장으로 확장하고 있다.

아시아 외 지역에서 보다폰(Vodafone)과 퀄컴(Qualcomm)도 O-RAN 기반 5G 네트워크 구축을 지원하는 장비 공급업체를 위해 기술 청사진 개발에 협력하겠다는 계획을 밝혔다. 이는 많은 기업의 진입 장벽을 낮추고 네트워크 장비 공급업체의 다변화를 견인하기 위한 것이다.

표준화에 있어서는, 동일한 표준을 준수한다고 주장하더라도 서로 다른 공급업체 간의 호환성을 확인하는 것이 중요하다. 이를 위해 물리적 검사를 위한 실험 공간이 필요한데, 대만 경제부는 급성장하는 화이트 박스 (White Box) 5G 네트워킹 장비 시장에 대응하기 위해 시스코(Cisco)와 공동으로 새로운 5G 오픈랩(Open Lab, 개방형 연구실)을 도입했다. 이 오픈랩은 제조사가 시스코의 클라우드 기반 모바일 네트워크에 접속해 소형셀 기지국, 네트워크 스위치, 모뎀, 사물인터넷(IoT) 기기 등 5G 통신 장비를 자체 개발할 수 있는 플랫폼이 될 예정이다. 즉, 개방형 표준과 랩을 통해 시스템 설계자들은 5G 관련 제품을 특정 플랫폼에 제한받지 않고 더 유연하게 적용할 수 있는 선택권을 갖게 됐다. 라쿠텐 모바일의 조사 결과에 따르면, O-RAN을 통해 5G 구축을 가속화하고 비용을 20% 이상 절감할 수 있다.

RU의 블록 다이어그램은 [그림 1]과 같다. RU는 크게 FPGA 보드와 RF 모듈로 나눌 수 있다. RF 모듈은 송수신기(Transceiver)·전력증폭기(PA)·수동소자 등 고주파 처리를, FPGA 보드는 FPGA·플래시 등 기존 IC로 구성된 베이스밴드 처리를 담당한다. O-RAN의 표준화로, 시스템 설계자는 개별 번들로 제한받지 않고도 공급처를 선택할 수 있다.

RU에서 자주 사용되는 D램은 1~2GB DDR2·DDR3·LPDDR2다. 최신 LPDDR5 대비, DDR2·DDR3·LPDDR2는 용량이 작은 편이라 광 컴퓨팅 응용처에 적합하다. RU 환경에서의 기저 대역 처리에는 PC 시장의 주류 제품인 8GB 이상의 고용량 D램이나 서버·엔터프라이즈용 HBM(고대역 메모리)이 필요하진 않다. DDR2·DDR3·LPDDR2를 채택하면 고용량·고대역 제품보다 비용을 절감할 수 있다.

윈본드(Winbond)는 대만의 4대 메모리 반도체 제조사로, 자체 웨이퍼 팹을 보유하고 있으며, D램과 NOR/NAND 플래시 메모리를 공급한다. D램은 SDRAM, DDR2, DDR3, LPDDR2, LPDDR4, LPDDR4x를 16MB~4GB 용량으로 생산한다. LPDDR4, LPDDR4x D램은 윈본드 자체 개발 공정이 적용돼 1~4GB의 용량과 4266Mbps의 속도로 제공된다.