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  1. 2013.10.24 심층기사: Cloud RAN과 지능형 기지국




Cloud RAN과 지능형 기지국

유엔젤 Technical Writing팀 이경철 팀장


머리말

지난 달 SK텔레콤이 NSN(Nokia Siemens Network)와 공동으로 LTE 및 LTE-A 환경에서는 세계 최초로 미래 기지국 기술인 “지능형 기지국(Service Aware RAN)”을 개발 완료, 시연까지 성공했다는 기사가 나왔다. '지능형 기지국'은 기존에 단순한 무선통신 송수신 장비였던 기지국을 하나의 플랫폼 형태로 진화시킨 장비로, 이 기술을 이용하여 여러 서비스들을 소프트웨어 형태로 탑재할 수 있다. 

SK텔레콤에 지능형 기지국 플랫폼인 Liquid Application을 공급한 NSN은 올해 7월에 국내 CDN(Content Delivery Network) 솔루션 1위 업체인 CD Networks와도 Liquid Application을 결합한 Mobile CDN 기술 공동개발을 위한 양해각서를 체결한바 있다. 

이번 뉴스레터에서는 모바일 시장에서 새로운 기술로 주목받고 있는 '지능형 기지국'에 대한 시장 동향과 표준화 동향에 대해서 소개하고자 한다. 




지능형 기지국의 정의

표준화 단체에서 지능형 기지국을 별도로 정의하고 있지는 않지만 솔루션 벤더들의 소개 자료들을 참고하면 무선모뎀과 전송장치로 구성되어 있는 기존 기지국 장비에 컴퓨팅 기술과 미들웨어를 적용하여 다양한 애플리케이션을 올릴 수 있도록 플랫폼화된 기지국 장비를 의미한다. 

그림 1은 NSN의 Liquid 기지국인 RACS(Radio Application Cloud Server) 시스템에 WebSphere Application Service Platform을 탑재한 지능형 기지국의 아키텍쳐이다. 


그림 1. NSN-IBM 지능형 기지국 아키텍쳐 [출처: IBM “Smarter Wireless Networks” whitepaper]



그림을 보면 알 수 있듯이 지능형 기지국은 가상화(Virtualization) 기술이 적용되어 다양한 애플리케이션을 올릴 수 있는 구조로 되어 있다. 


지능형 기지국의 장점을 솔루션 벤더들과 Telco들은 다음과 같이 설명하고 있다.


■ QoE(Quality of Experience)의 향상

기지국 내 local caching 기능을 활용해 동영상 콘텐츠를 미리 저장하므로 사용자에게 고품질의 동영상 콘텐츠 서비스 제공 가능 


■ 네트워크 트래픽 최적화

Local caching 기능을 활용하면 코어망의 Backhaul에 부하없이 기지국에서 바로 사용자에게 콘텐츠를 제공할 수 있으므로 최번시 트래픽 부하 절감 효과 


■ 낮은 서비스 전송 지연 (Delivery Low Latency)

지능형 기지국의 Pushing 기술과 스토리지 기능을 활용하여 사용자에게 바로 콘텐츠 및 정보 전송 가능


■ 세밀한 위치 정보 기반 서비스 제공 

일반적으로 지능형 기지국의 하드웨어는 무선모뎀이 장착된 RU(Radio Unit)와 제어 기능을 담당하는 DU(Digital Unit)가 분리된 Cloud RAN 구조로 구현되어 있기 때문에 RU 부분을 보다 Light하게 구현할 수 있음. 따라서 기존의 Macro 기지국보다 소규모의 장치들이 보다 많은 지역(Pico/Micro cell)에 설치되므로써 지능형 기지국에서는 보다 세밀하고, 정교한 위치 기반의 서비스 제공 환경 마련 


■ 새로운 생태계 조성 

지능형 기지국의 서비스 플랫폼 Open API들을 외부 개발자 및 서비스 제공업체들에게 제공함으로써 Telco 주도의 새로운 생태계 조성  




적용 가능한 서비스 모델

그림 1의 NSN-IBM 아키텍처를 보면,지능형 기지국은 애플리케이션 플랫폼 형태로 구현됨으로써 플랫폼의 Open API를 외부 개발자나 서비스제공업체들(CP/SP)들에게 제공할 수 있다.  


제공 가능한 Open API 종류로는 사용자 위치 정보, 사용자의 셀 내 진입/이탈 정보, 빅데이터 분석을 통한 사용자의 이동 패턴, 기지국 내 스토리지의 콘텐츠 등록 API, Push message API 등이 될 수 있을 것이다. 


지능형 기지국을 활용하여 적용 가능한 서비스 모델들은 다음과 같이 고려해볼 수 있다.

■ 모바일 CDN

Local caching과 스토리지 기술을 이용한 동영상 등 고용량 콘텐츠의 전송 서비스 


■ 증강현실(Augmented Reality) 서비스

사용자와 인접한 기지국에 저장된 증강현실 콘텐츠를 바로 전송할 수 있으므로 기존의 증강현실 서비스보다 향상된 QoE 제공 가능 


■ 위치 기반 서비스 

기존 메크로 기지국보다 작은 규모의 셀을 커버하는 피코, 마이크로 기지국을 기반으로 보다 정밀한 위치 정보를 활용한 위치기반 서비스 제공 가능

-예: 대인/차량/화물 위치 추적, 위치기반 쿠폰 푸쉬, 위치기반 SNS, 위치기반 SNG(소셜 네트워크 게임) 등 


■ M2M 서비스 

지능형 기지국을 활용하여 센서장치를 통해 수집된 데이터들을 코어망의 M2M 플랫폼에 보내기 전 혹은 보내지 않고 로컬에서 저장, 프로세싱, 라우팅을 처리함으로써 보다 향상된 M2M 서비스 제공 

-예: 교통정보, 날씨정보, 시설물정보, 원격의료, 디지털 사이니지(Digital Signage) 등


■ 빅데이터 서비스

지능형 기지국 내 스토리지에 축적되는 사용자의 서비스 이용 정보(예: 요일별/시간대별 위치정보, 특정 지역 내 유동인구 규모, 통화량 정보 등)를 빅데이터 기술을 통해 로컬에서 분석하여 가공된 데이터를 추출하여 서비스제공업체에게 제공  


이 외에도 지능형 기지국에서 제공 가능한 API들과 모바일 서비스의 특성(예: 이동성, 휴대성, 개인화, 모바일 결제 등)을 고려하면 보다 다양한 서비스들이 개발될 수 있을 것이다. 




Cloud RAN 표준화 및 시장 동향 

본 장에서는 지능형 기지국 서비스를 보다 효과적으로 제공할 수 있는 미래형 기지국 시스템 구조인 Cloud RAN에 대한 표준화 동향에 대해서 살펴보도록 한다. 

이미 Telco 시장에서는 기존의 RU와 DU가 결합되어 있는 일체형 기지국에서 RU와 DU를 분리하여 DU는 별도의 센터에 집중화된 구조로 구현한 집중형 기지국을 구축하고 있다. (아래 그림 2 참조)


그림 2. 기지국 진화 [출처: ETRI KRNet2013 발표 자료]

국내 Telco들도 Centralized BS 형태로 구축하고 있다. 



글로벌 장비 벤더들의 개발 현황은 다음과 같다. 



하지만 현재 개발된 분리형 장비들의 구조 및 연동 규격이 표준화되지 않아 타 기지국 장비간 호환성이 결여되어 있으며, 중소형 RU 장비제조사들의 시장 진입에걸림돌이 되고 있는 현실이다. 


이런 문제점을 극복하기 위하여 3GPP, ETSI 등 표준화 기구와 산업체 포럼인 OBSAI(Open Base Station Architecture Initiative)에서 관련 표준화를 진행 중이다. 


그림 3. 클라우드 기반 기지국 표준화 단체 및 동향 [출처: ETRI KRNet2013 발표 자료]



  • Ericsson, Huawei, Alcatel-Lucent, 삼성전자 등 장비벤더들의 연합체인 OBSAI는 DU와 RU간 표준 인터페이스로 CPRI(Common Public Radio Interface) 규격에 대한 표준화를 진행하고 있다.

  • 3GPP는 OBSAI의 CRPI 기반의 MSR(Multi-Standard Radio) 규격을 표준화 진행 중이다. 

  • ETSI에서는 ORI(Open Radio Interface)라는 명칭으로 2010년부터 표준화를 시작하였다. 




맺음말

스마트폰의 활성화로 인한 모바일 데이터 트래픽 급증은 네트워크 증설 및 기존 장비의 교체로 이어지고, Telco들의 CAPEX와 OPEX 부담은 증가하고 있다. 이런 문제점을 극복하기 위하여 클라우딩 컴퓨팅과 가상화 기술을 활용한 클라우딩 기지국이 개발되고 있으며, Telco의 상용망에 구축이 되고 있다. 클라우드 기지국은 Telco의 네트워크 증설 및 운영에 대한 CAPEX와 OPEX를 줄이는 동시에서 기지국을 플랫폼 구조로 변신하면서 새로운 애플리케이션을 올릴 수 있는 기회도 제공하고 있다.


아직 클라우드 기지국 및 지능형 기지국은 시장에서 초기 단계이지만, 플랫폼화된 기지국에서 제공되는 API를 활용한 새로운 서비스들도 조만 간에 시장에 등장할 것이다. 모바일 솔루션업체들도 이런 시장과 기술의 변화에 맞는 서비스를 준비하여야 할 시기이다. 



참고 자료
  • [Whitepaper] Intelligent base station (Nokia Siemens Networks)
  • [Whitepaper] Smarter wireless networks (IBM)

  • [Whitepaper] Converging Telecom & IT in the LTE RAN (Heavy Leading)

  • 차세대 클라우드 기지국 기술 (ETRI, 2013.09)

  • 무선네트워크 가상화를 위한 핵심 기술 (KT, 2010.04)



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Posted by 유엔젤 테크니컬라이터 손대리
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