2023 MWC O-RAN 논의

 이번 글에서는 망 사용료 관련 포스팅 [1]에 이어 MWC 2023 또 하나의 Hot Topic인 O-RAN에 대해서 정리해보려고 한다. O-RAN은 Open RAN을 의미하는데, 쉽게 얘기하면, Radio Access Network (RAN)을 구성하는 요소들 (e.g., RRH, BBU)을 특정 벤더 (e.g., 삼성, 화웨이, 노키아)의 장비만이 아니라, 다른 기업들 장비도 섞어서 판매/구매 및 운용할 수 있게 표준화하자!라는 내용이다. 주로 O-RAN Alliance라는 단체에서 표준화를 진행 중인데, 각 장비의 구성 기술과 이들 사이의 인터페이스에 대해 정의한다. 이를 조금 더 자세히 이해하기 위해서는 현재 기지국 장비가 어떻게 개발되어서 ISP (통신사)들이 운용하는지 아는 것이 좋다. 

O-RAN 설명 (출처: 주니퍼 네트웍스) [2]

 설명을 위해, 글로벌 네트워크 기업인 주니퍼 네트웍스의 사진과 자료를 인용했다. 이 그림은 네트워크 구조의 발전 과정에 대해 묘사가 되어있다. 예전의 네트워크 구조는 우리가 길거리를 돌아다니며 건물 옥상에서 볼 수 있는 '안테나를 포함한 RF 신호 처리부 (RRH)'와 '디지털 신호를 처리해 주는 (BBU)'가 물리적으로 같은 위치에 있었다. 즉, RRH와 BBU가 하나의 세트로 설치가 되고, 운용이 되었다.

 통신사는 기지국의 수가 늘어남에 따라서, 고정/투자비용(capex) 및 운용비용 (opex) 절감에 대한 필요성을 느끼게 된다. 실제로 RF 신호를 쏴야하는 RRH는 물리적으로 특정 위치에 있어야 하지만, 뒷 단에서 디지털 신호를 처리해 주는 BBU는 야외에 설치할 필요가 없다는 생각을 하게 된다. 밖에 설치하면, 공간 임대 면적, 설치 시간도 늘어나고, 전력, 냉각 등의 여러 이슈가 생길 수 있기 때문에, 투자비 측면에서, 관리가 쉬운 실내에 모으는 것이 비용 절감에 유리하다. 따라서, BBU를 데이터 센터에 모으고, 여러 RRH에 연결시켜서 운용하는 Centralized RAN (C-RAN) 구조가 나온다. C-RAN을 처음 보면, Common Private Radio Interface (CPRI)라는 개념이 나오는데, RRH와 BBU가 물리적으로 다른 위치에 놓임에 따라서, 이 사이를 연결할 Interface 정의가 필요하게 되었고, 제안된 Interface 중 대부분의 네트워크 기업들이 사용하는 것이 CPRI다. RRH와 BBU를 연결하는 구간을 Fronthaul, BBU와 Core를 연결하는 구간을 Backhaul이라 한다. BBU를 모으고 보니, BBU장비를 virtualized 해서 클라우드 시스템에서 운용할 수 없을까라는 생각을 하게 되고, virtualized BBU 및 virtualized RAN (vRAN)이 나오게 된다.

 여기까지 설명한 C-RAN 및 vRAN까지는 보통 하나의 벤더가 RRH, CPRI, BBU까지 하나의 세트로 판매를 했다. ISP 입장에서도 최적화나 시스템 운용을 위해 특정 벤더에서 장비를 구입하는 것 이외의 다른 대안이 없는 상황인데, 네트워크 장비를 사면 장비 회사에 Lock-in 되는 결과로 이어졌다. 따라서, ISP 입장에서 새로운 기술이 도입된 다른 기업의 장비를 사고 싶어도 호환성의 문제로 사용하지 못하는 문제가 생긴다. 이는 다른 기업들이 네트워크 장비 시장에 새로 진입할 동기를 꺾어버리게 되었고, 시장에 경쟁자가 적어졌고, 네트워크 장비의 가격 증가로 이어졌다. 이런 문제점이 점차 부각되자, ISP 등 여러 네트워크 업체들은 O-RAN이라는 개념을 들고 나온다.

 다시 한 번 언급하면, O-RAN은 RU (RRH), DU, CU (BBU)등 여러 RAN 구성 요소들을 조합할 수 있게 각 구성 요소 및 인터페이스를 정의하자는 개념이다. 여러 구성 요소가 합쳐져서 하나의 시스템으로 동작하기 때문에, 각자가 마음대로 구성 요소를 만들면 호환성 이슈가 생긴다. 이를 위한 인터페이스 및 표준화가 필요한 것이다. 즉, O-RAN 표준만 준수한다면, 네트워크 장비를 구성해서 모듈 단위로 판매/구매 및 운용이 가능해진 것이다. ISP 입장에서는 시스템의 최적화를 고려해서 가장 Quality of Experience (QoE)가 높아지면서 cost는 적게 드는 조합으로 네트워크를 구성할 수 있게 된 것이다.

 최근 AI를 위한 네트워크 설계가 논문에서도 많이 언급되고 있는데, 효율적으로 통신 관련 데이터를 주고받고, deploy 하기 위한 기술도 O-RAN에서 많이 논의되고 있다. 특히, AI가 주로 동작하게 될 RAN Intelligent Controller (RIC)은 Non-Real Time RIC과 Near-Real Time RIC으로 나뉘어서, rApp, xApp이라 불리며, 상황에 맞게 전문 Application 및 기술들이 제안되고 있다. 앱스토어처럼 다양한 Application을 빠르게 테스트하고 deploy 할 수 있게 된 것이다. 이번 MWC에서 Energy Saving을 위한 자신들의 rApp을 발표하는 Airhop Communication을 하나의 예시로 소개한다. [3]

 O-RAN을 바라보는 Vendor, ISP 등의 시선은 각각 다르다. 투자 비용을 많이 줄일 수 있는 ISP는 O-RAN을 지지하며, 관련 생태계에서 많은 논의를 이어가고 있다. Vendor들 중 선두를 달리는 Ericsson 및 Nokia의 경우에는 O-RAN이 잘 되면, 자신들의 높은 점유율을 내줄 가능성도 있기 때문에, 적극 지지하지는 못하는 입장일 것이다. Vendor 중에 점유율이 낮은 곳들은 자신들의 강점을 보일 수 있는 부분에 힘을 실어서 점유율을 확대하려 할 것이다. 어떤 입장이든, O-RAN이 어느 정도 힘을 받고 있는 상황에서 이런 트렌드에 등을 돌리면, 이후의 경쟁에서 밀릴 수 있기 때문에 다양한 O-RAN 기술들을 내놓고 있다. [4] 이처럼 각 Vendor들 및 ISP들의 입장은 다를 수 있지만, O-RAN에 대한 논의는 이번 MWC 2023에서 더 구체화될 것으로 보인다.

 개인적으로는 이런 흐름이 긍정적이라고 생각한다. 기존에는 네트워크를 연구하는 사람들이 관련된 기술을 공부하고 장비에 적용하려면 제품을 생산할 수 있는 Vendor 및 대기업에 소속되는 것이 일반적이었다. 하지만, O-RAN은 큰 시스템을 세분화해서 각 네트워크 요소들의 경쟁력을 끌어올리는 방향으로 진행될 것으로 기대하며, 해당 분야에 대한 충분한 능력이 있다면, rApp이나 xApp 등 세분화된 전문 Application을 기반으로 하는 스타트업들이 생길 것으로 생각한다. 당장은 최적화의 이슈로 하나의 기업에서 set로 제작하는 것보다 성능이 떨어질 수도 있다. 하지만, O-RAN이 성숙하면 장기적으로는 통신 및 네트워크 기술이 발전하고, 관련 스타트업 생태계가 조성되지 않을까 기대해 본다.

 

Reference

[1] https://engineering-ladder.tistory.com/120

[2] https://www.juniper.net/kr/ko/research-topics/what-is-open-ran.html

오픈 RAN이란? | 주니퍼 네트웍스

[3] https://www.airhopcomm.com/news/airhop-launches-ai-ml-powered-dynamic-energy-savings-rapp-for-open-ran/

AirHop Launches AI/ML Powered Dynamic Energy Savings rApp for Open RAN - AirHop Communications

[4] https://www.ericsson.com/en/openness-innovation/open-ran-explained

Open RAN explained: innovation and flexibility