손장우 (Harrison J. Son)   넷매니아즈 | (주)엔앰씨컨팅그룹 대표이사   son@netmanias.com

지난 9월 12일에 SK Telecom이 "SK Telecom 기지국장비, 범용 서버로 대체된다"라는 제목으로 보도자료를 냈다. 여기서, SK텔레콤은 Nokia와 함께 분당 SK텔레콤 종합기술원에서 클라우드 기반의 차세대 가상화 기지국 (SDRAN: Software-Define RAN, Virtualized RAN)을 실제 LTE 상용망에 적용하는 시험에 세계 최초로 성공했다고 선언했다.

SK Telecom은 보도 자료를 통해, 다음과 같이 설명하고 있다. 

"이번 가상화 기지국은 기존 이동통신 기지국의 기능을 범용 IT 서버를 활용해 가상화된 클라우드 (Cloud)로 구현한 것으로, 기존 기지국 DU (Digital Unit)에서 담당하는 기능의 일부를 RRU (Remote Radio Unit)가 수행하도록 기지국 구조를 혁신한 새로운 개념의 가상화 기지국이다.

이번 가상화 기지국은 DU 기능의 일부를 RRU가 수행하도록 설계돼 데이터 용량을 획기적으로 감축하고, 장거리 전송이 가능해졌다. 또 기지국이 시스템의 이상 여부를 스스로 감지하여, 장애 발생 시 자동으로 복구하고, 기지국에 접속해 있는 가입자 수와 트래픽 부하에 따라 기지국 용량을 조절할 수 있다. 기존의 전용 통신장비는 제조사마다 각각 다른 전용 하드웨어로 구성돼 장비간 호환이 어렵고 네트워크 운용 측면에서 효율성이 떨어졌으나, 가상화 기지국은 범용 IT 서버를 채택함으로써 통신 인프라 비용을 낮출 수 있으며, 통신품질 개선 및 네트워크 안정성 역시 향상됐다.

"

SK Telecom과 Nokia가 공동으로 릴리스한 영문 보도 자료는 좀 더 자세한 기술적 설명이 나와 있는 데, 다음과 같다.

"SK Telecom today announced that together with Nokia, it has successfully implemented the world’s first cloud-based SDRAN (Software-Defined RAN) - also known as Cloud RAN - in a commercial network.

SDRAN enables traditional base station functions to be implemented on a general-purpose IT server, and its distinctive features include functional split between real time and non-real time processing functions, Ethernet-based interface, and intelligent operation.

A functional split of the protocol in the baseband processing is the architecture of SDRAN, and this relegates parts of the DU (Digital Unit) functions to the RRU (Remote Radio Unit). By doing so, traffic can be scaled more effectively and multiple connectivity scenarios can be efficiently deployed without immediate additional investments in transport or baseband capacity.

Until now, a designated interface has been used for data transmission between the DU and the RRU, but with the new SDRAN, a more broadly used Ethernet-based DU-RU interface is optimized for the communication environment and used for more efficient network configuration. The interface also better handles signal delays, so that when a delay occurs, it adjusts the timing of data transmission and prevents a slowdown in transmission speed. Accordingly, customers benefit from better data quality.

"

본 블로그에서는 이에 관해 좀 더 살펴보기로 한다. SK Telecom은 이번 검증 시험에서 아래 그림처럼 분당 사옥에 SDRAN (Nokia의 Airscale 기지국과 Airframe 솔루션)을 구축하고 기존 상용망에 도입되어 있는 EPC Core망과 연동하여 시험했다.  

SK Telecom은 2011년부터 C-RAN/Fronthaul을 구축하여 현재 대부분의 LTE 트래픽이 C-RAN을 통해 전달되고 있다. C-RAN은 셀사이트 비용을 절감시켜주고, CoMP 등 간섭 제어를 용이하게 구현해주는 장점으로 인해 SK Telecom 뿐만 아니라 KT, LG U+의 RAN도 C-RAN 구조로 구축되어 있다.  ❶ C-RAN의 문제점은 DU와 RU간에 요구되는 CPRI 전송 용량이 너무 과다하다는 점이다.

또 하나의 측면은 D-RAN -> C-RAN -> vRAN의 진화축인데, DU와 RU가 셀사이트에 위치하는 D-RAN 구조에서 DU를 통신사 국사로 집중시키는 C-RAN (이 때 C-RAN에서 C는 Centralized라고 보면된다), 그 다음은 텔레콤 벤더의 전용 장비인 DU를 가상화하여 X86 서버로 교체하는 것인 데(이 때 C는 Cloud), ❷ 이에 관해서는 과연 X86 서버가 DU의 모든 기능을 수용할 수 있을 까하는 의심이 있었다 (DSP, FPGA로 무장한 H/W 전용장비의 성능을 소프트웨어가 제공할 수 있을 까?).  

이 두 가지 문제에 대한 해결책이 기존 DU가 수행하는 Baseband 기능의 일부를 Radio Site로 다시 내리는 것인데 (Functional Split), 이에 관해 많은 연구와 POC가 진행되어져 왔다.