올해 하반기부터 5G 상용화가 예정되어 있는 가운데, 5G 관심 축이 5G 무선에서 5G 플랫폼과 서비스로 이동해가고 있다. 특히 모바일 그래픽 성능과 기기 착용감의 문제에도 불구하고, 5G 상용화 초기, 새로운 경험을 선사할 서비스로 AR/VR이 많은 관심을 받고 있다. 여기, 5G와 에지 컴퓨팅이 AR/VR을 어떻게 가능케하는지 살펴본다.

이 글은 AT&T에서 제공해준 글입니다. 저자는 AT&T Lab 사장이자 CTO인 안그레 풋츠 (Andre Fuetsch)님입니다.  

5G! 왜 필요할까?

물론 데이터 속도가 훨씬 더 빨라질 것이다. 하지만 5G는 속도 그 이상으로, 궁극적으로 전에는 보지 못했던 완전히 새로운 경험을 위한 플랫폼을 구축할 것이다.

5G가 제공하는 가장 멋진 기회 중 하나를 꼽는다면 증강 현실과 가상 현실 (AR/VR)이 있다.  

AR/VR 기술은 이미 1990년대에 다양하게 선보였다. 제대로 된 준비 없이 말이다. 최근에는 훨씬 향상된 그래픽 성능과 반응시간이 빠른 모션 제어 기능을 갖춘 몇 가지 유망한 새로운 AR/VR 시스템들이 선보이고 있다.

하지만 이 새로운 헤드셋과 고글들 상당수는 여전히 매니아나 사용하는 수준에 머물고 있다.

예를 들어, 헤드셋에 스마트폰을 장착하는 시스템의 경우, PC에 비하면 역부족인 모바일 GPU의 성능 제한으로 인해 그래픽 성능이 떨어지거나 배터리 수명이 제한적일 수 밖에 없다.

보다 강력한 단독형 AR/VR 시스템은 벨트/백팩에 대용량 컴퓨팅 장비를 장착하거나 컴퓨터에 케이블을 얼키설키 연결하는 불편함을 감수하고서 이런 문제들을 풀고 있다.

그러면, 진정한 고성능 모바일 AR/VR 시스템은 어떻게 가능할까? 에지 컴퓨팅과 5G가 그 답을 준다.   

게임 및 다른 대화형 어플리케이션을 위해 클라우드에서 고성능 컴퓨터 그래픽을 생성하는 것은 새로운 아이디어가 아니다. 클라우드 게임 회사들은 수 년 동안 이 퍼즐을 해결하려고 노력해왔다. 5G에서는 달라질 것이다. 5G는 고성능 그래픽이 필수적인 클라우드 게임 앱이 해결해오지 못한 가장 큰 문제, 즉 '지연 (latency)' 문제를 해결할 것으로 기대된다.

'지연'은 네트워크에 무언가를 요청한 후부터 응답받기까지 걸리는 시간을 말한다. 긴 지연 시간은 대부분의 애플리케이션에서는 문제가 되지 않는다. 게임 시작 후 화면에 비디오가 표시되는 데 1​​초가 걸린다고 하자. 짜증나긴 하지만 게임을 망치지는 않는다.

그러나 AR/VR에서 고개를 돌렸을 때 고글/헤드셋 화면 상에 스트리밍된 이미지를 제 때 반영하지 못하면 0.5초 정도의 지연으로도 메스꺼울 수 있다.

클라우드에서 AR/VR 앱을 실행하는 경우, 사용자의 움직임과 사용자가 보는 것이 동기화되도록 지연이 충분히 낮아야 한다. 즉 사용자의 움직임을 모션 센서가 읽어 영상에 반영할 때 까지 걸리는 시간이 충분히 낮아야 하는데, 이를 'MTP (motion-to-photon) 지연'이라 하며 AR/VR 시스템의 중요한 성능 지표이다.  

최근 핀란드 오울루 (Oulu) 대학 무선 통신 센터, 스페인 빌바오의 바스크 (Basque) 대학과 노키아 벨랩 연구원들이 발표한 한 논문에 따르면, 끊김없는 AR/VR 경험을 위한 이상적인 지연 시간은 10ms미만이다.    

오직 5G만이 이 정도의 지연 요구사항을 충족할 수 있다.

"MTP 값이 높으면 전정안반사  (vestibulo-ocular reflex, VOR)에 충돌 신호가 보내져 멀미를 유발한다.  대체로 MTP 상한값은 15-20ms 미만으로 공감대가 형성되어 있다. 참고로, 이상적인 4G의 loopback latency는 25ms이다. "

클라우드에서 AR/VR을 실행하려면 5G가 필요하다. 실제로 우리는 이미 고정형 5G 테스트에서 지연이 10ms 미만임을 확인했다.

하지만 5G가 도입되더라도 초저지연 이점을 살리지 못하는 경우가 있는데, 바로 클라우드가 멀리, 예를 들어 수천 km 떨어져 있는 경우이다. 무선 구간에서 아무리 빠르더라도, 거리가 멀면 데이터가 여러 라우터와 스위치를 거쳐 전달되면서 전송 지연을 겪을 수 밖에 없다.  

에지 컴퓨팅을 활용하면 사용자와 불과 수 km 떨어진 타워, 소형셀 및 기타 시설 근처에서 고성능 그래픽을 처리할 수 있다. 전송 지연 문제가 해결되는 것이다. 

5G가 에지에 위치하면 이전에는 불가능했던 애플리케이션들이 가능해진다. AR/VR은 이 새로운 플랫폼을 이용할 초기 서비스로 유력한 후보이다. AR/VR을 통해 게임 외에도 원격 의료 수술, 직원 교육, 전문/개인 용도의 가상 비서 등을 구현할 수 있다. 물론 백팩 없이 말이다.  

Andre Fuetsch President of AT&T Labs and CTO   All Articles by Andre Fuetsh