기업이 최근 가용해진 사설 5G 주파수와 사설 5G망 솔루션을 제공하는 5G 벤더솔루션 구매 및 이들의 사설 5G망 설계/운영의 도움으로 이통사의 개입없이 자사 사업장내에 직접 5G 사설망 Full Set를 구축한 사례를 살펴본다 - Bosche, Volkswagen, Porsche, KUKA 등

손장우 (Harrison Jangwoo Son)     넷매니아즈 | (주)엔앰씨컨설팅그룹 대표이사     son@netmanias.com

5. 제외국의 이음 5G 자가 구축 및 상용 서비스 사례

본 장에서는 제외국의 이음 5G 자가 구축 및 상용 서비스 사례를 살펴본다. 이통사가 공중 5G주파수를 이용하여 기업에 사설 5G 망을 구축해주는 경우는 제외하였고, 우리나라 이음5G(4.72-4.82GHz와 28.9-29.5GHz)처럼 각국의 사설 5G 주파수(독일 산업용 사설 5G 주파수: 3.7-3.8GHz, 일본 로컬 5G 주파수: 4.6-4.9GHz와 28.2-29.1GHz, 미국 CBRS 주파수: 3.55 – 3.7GHz)를 이용한 사례에 초점을 맞추어 분석하였다.

1장에서 분류한 이음 5G 구축 모델별로 사례를 정리하였다.

5.1 자가 구축 (On-Premise형) 사례
 

본 절에서는 기업이 최근 가용해진 사설 5G 주파수와 사설 5G망 솔루션을 제공하는 5G 벤더솔루션 구매 및 이들의 사설 5G망 설계/운영의 도움으로 이통사의 개입없이 자사 사업장내에 직접 5G 사설망 Full Set를 구축한 사례를 살펴본다.

이 경우, 기업이 자사 환경에 적합한 사설 5G망을 설계, 장비 조달, 구축, 운영을 하므로 전문 지식과 구축을 위한 자본력, 운영을 위한 자체 전문 인력이 필요하다. 사설 5G망 구축과 운영에 큰 비용이 소요되며, 자본력이 풍부한 대기업이 취할 수 있는 접근 방식이다.

기존 WLAN이나 유선 이더넷 망처럼 기업이 직접 사설 5G망을 사내 사업장에 구축하며, 자사 환경에 사설 5G망을 최적화시켜 운영할 수 있고(Full Control) 사업장내 발생한 데이터 트래픽이 사내에서만 유통된다는 점(Data Privacy, Security)이 가장 큰 장점이다.

  5.1.1 Bosch 반도체 공장

독일 제조사 Bosch는 2020년 8월부터 독일 Reutlingen 소재의 자사 반도체 공장에서 스마트팩토리 5G SA 망 구축과 테스트를 시작하였고 11월 30일에 공장내 설치한 5G SA 망 구조와 응용을 정리하여 공개함 (EU 펀드의 5G SMART 프로젝트의 일환)

• 5G망
  • Bosch의 Reutlingen 공장내에 Ericsson의 5G망 Full Set (5G CPE, 5G SA Core/RAN, MEC)를 설치함
  • 이는 공중 5G망과 물리적으로 분리되어 있는 Dedicated On-premise 5G Network
  • 공장면적 8,000m²
  • 설치장비: 16 Radio Dots, 2 5G NR IRU, 1 CD/DU, 1 5G Core
• 5G망 구축과 운영: Bosch가 구축/운영함
• 5G 주파수: Bosch 소유의 사설 5G 주파수. 독일 정부/BNetzA에서 산업용으로 할당해주는 3.7-3.8GHz 주파수로, Bosch가 이 100MHz의 사설 5G주파수 면허를 BNetzA에 신청하여 획득함
• 5G 응용
  • Cloud-based mobile robotics/AGV (공장내 무인화, 24x7 운영),
  • TSN over 5G network (공장내 유선 TSN망의 일부를 5G로 교체, Product line 셋업과 변경을 빠르고 쉽게)
• 5G 벤더: Ericsson

  5.1.2 Bosch Stuttgart-Feuerbach 공장

Bosch는 2020년 11월에 자사의 Stuttgart-Feuerbach 공장에서 처음으로 사설 5G망 운영을 개시함. Bosch의 전세계 250개 공장에 사설 5G를 점진적으로 도입해나갈 계획임 (이 공장들에 총 12만대의 머신과 25만개의 디바이스가 연결되어 있음)

• 5G망
  • Stuttgart-Feuerbach 공장내 Nokia의 5G망 Full Set(5G CPE, 5G SA Core, 5G RAN, MEC/응용플랫폼)가 설치됨
  • 이통사의 공중 5G망과 무관한 폐쇄망이며 공장내 발생하는 5G 데이터는 사설 5G망내에서만 유통됨
  • Stuttgart-Feuerbach 공장 면적: 10,000m², 8개의 스몰셀이 설치됨
  • 5G망 품질 측정 결과
    • 상하향 속도 측정 결과: 하향 900Mbps, 상향 200Mbps
    • 5G망의 Round-trip latency 측정 결과: <13ms (향후 Rel16, 17 URLLC를 지원하는 칩셋이 나오면 더욱 개선될 것임)
• 5G망 구축 및 운영: Bosch와 Nokia가 공동으로 설계, 구축, 운영함
• 5G 주파수: Bosch 소유의 사설 5G 주파수. 독일 정부/BNetzA에서 산업용으로 할당해주는 3.7-3.8GHz 주파수로, Bosch가 이 100MHz의 사설 5G주파수 면허를 BNetzA에 신청하여 획득함
• 5G 응용: ActiveShuttle(Bosch가 개발한 자율주행 AMR), 3D Printing, Visual Inspection with AI 등
• 5G 벤더: 핀란드 Nokia사의 NDAC (Nokia Digital Automation Cloud) 솔루션

  5.1.3 Volkswagen의 Wolfsburg 자동차 공장

독일 자동차 메이커인 Volkswagen은 2021년 12월에 독일 Wolfsburg 자동차 공장(6.5Km², 5,000대 로봇)에 Private 5G SA망을 구축함 (Nokia 보도자료, Volkswagen 보도자료내 동영상)

• 5G망
  • Volkswagen은 공장내 Nokia의 5G망 Full Set (NDAC: 5G SA Core, RAN, MEC)을 설치함.
  • 이통사의 5G공중망과 물리적으로 분리되어 있는 폐쇄형망이며 사업장내 발생하는 모든 데이터는 사업장밖으로 유출되지 않고 사업장내 에지(MEC)에서 처리되어 Volkswagen이 완전하게 데이터를 통제할 수 있음
  • 이동형 로봇에는 센서와 모터만 남고 에지 클라우드에서 원격 제어(독일 Wolfsburg 공장)
• 5G망 운영: Volkswagen이 Nokia이 도움을 받아 가며 직접 구축 및 운영
• 5G 주파수: Volkswagen 소유의 사설 5G 주파수. 독일 정부/BNetzA에서 산업용으로 할당해주는 3.7-3.8GHz 주파수로, Volkswagen이 이 100MHz의 사설 5G주파수 면허를 BNetzA에 신청하여 획득함
• 5G 응용
  • Uploading of data to manufactured vehicles (Data shower to cars and Robots/AGVs to update control units)
  • Intelligent networking of robots and wireless assembly tools (connectivity of smart devices for system monitoring and remote control)
• 5G 벤더: 핀란드 Nokia사의 NDAC (Nokia Digital Automation Cloud) 솔루션

  5.1.4 Porsche의 Leipzig 자동차 공장

2021년 11월에 Porsche는 독일내 Leipzig 소재 자동차 공장에 Private 5G망(SA)을 구축 개시함

• 5G망: Ericsson Dedicated 5G Network(사업장내 사설 5G Full Set 구축: 5G SA core, 5G RAN, 이통사의 공중 5G망과 물리적으로 분리된 폐쇄형 5G망)
• 5G 주파수: Porsche 소유의 사설 5G 주파수. Porsche가 독일 정부/BNetzA에 신청하여 산업용 주파수 3.7-3.8GHz를 할당받음
• 5G 응용: 사설 5G망을 통해 케이블 없이 실시간 로봇 제어, 사업장내 머신, 차량, 노동자간의 초저지연, 대용량 통신
• 5G 벤더: Ericsson

  5.1.5 KUKA의 Augsburg 생산 및 개발 센터
 

독일의 산업용 로봇 제조사인 KUKA는 2021년 7월 독일 Augsburg에 있는 생산 및 개발 센터에 Nokia 5G SA 장비(NDAC: 클라우드 관리형 사설 5G망/응용 플랫폼 제공)로 사설 5G망 구축을 개시함

• 5G망
  • Nokia NDAC 솔루션 (사업장내 사설 5G Full Set 구축: 5G SA core/5G RAN/MEC, 이통사의 공중 5G망과 물리적으로 분리된 폐쇄형 5G망)
  • KUKA IT 담당자가 Nokia 클라우드 포탈에 접속하여 자사의 네트워크 요구사항에 맞게 Configuration 할 수 있음
• 5G망 구축과 운영: Nokia가 KUKA의 사설 5G망 구축과 운영을 지원함.
• 5G 주파수: KUKA 소유의 사설 5G 주파수. KUKA가 독일 정부/BNetzA에 신청하여 산업용 주파수 3.7-3.8GHz를 할당받음
• 5G 응용: Factory Automation
• 5G 벤더: 핀란드 Nokia사의 NDAC (Nokia Digital Automation Cloud) 솔루션

  5.1.6 히로시마 가스의 하츠카이츠 공장
 

일본 히로시마 가스의 메인 공장인 하츠카이츠 공장(가로x세로: 240mx150m)에 2021년 12월부터 2022년 3월까지 로컬 5G SA망을 구축함
 

• 5G망: 클라우드 코어, 백홀회선 등 외부 환경 장애의 영향없이 로컬 5G망을 운영하기 위해 사업장(히로시마 가스의 화학공장)내 5G Full Set를 설치(On-premise형 구조를 선택함).
• 5G 주파수: 히로시마 가스가 총무성에 4.7GHz(4.8-4.9GHz)대 로컬 5G 주파수를 신청하여 면허를 득함.
• 5G 응용: 자율주행로봇은 공장내를 초속 0.1m의 속도로 순회하며 로봇내 탑재된 카메라와 AI분석 서버로 공장내 설비의 노후화, 가스누설 여부를 감지하고 중앙제어실로 영상을 스트리밍하고 중앙 제어실에서는 감시원이 이를 육안으로 확인하고 조치 (순회작업원에게 알림)
• 5G 벤더: 일본 Fujitsu Network PW300