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이음 5G망 4가지 구축 모델

기업이 이음 5G망을 도입할 수 있는 4 가지 모델 - 직접 이음 5G망을 구축하거나, 이음 5G사업자의 5G망 구축 및 운영 서비스를 이용하여 사업장내에 이음 5G망을 도입하는 모델 - 에 관해 특징, 장단점을 상세히 분석한다. 또한 독일, 일본, 미국, 영국 등 제외국의 이음 5G 자가 구축 사례와 이음 5G 사업자들의 사례를 자세히 분석한다. 국내 이음 5G망의 잠재적 수요기관은 이러한 정보를 토대로 하고, 자사의 이음 5G망 용도, 보안 정책, 주요 응용, 확보 예산 등을 고려하여 자사에 적합한 구축 모델을 선택하길 바란다. 

 

이음 5G망 출현 배경과 망 구축 모델

모델별 특징과 장단점

① 자가구축 (On-Premise형) 사례

② On-Premise형 서비스 사례

③ 5G Core 제어부 공유형 서비스 사례

④ 5G Core 전체 공유형 서비스 사례

서비스 사례는 이음 5G 사업자의 서비스 사례입니다.

이음 5G망 출현 배경과 망 구축 모델

 

이음 5G의 출현 배경을 살펴보고 기업이 이음 5G 망을 확보하는 4 가지 방안(자가구축, 이음 5G 사업자의 On-Premise형, 5GC CP 공유형, 5GC 전체 공유형 서비스)을 정의하고 비교한다.

 

<이음 5G망 구축 모델 옵션>

 

♦ 산업계용 사설 5G 주파수 개방으로 기업내 사설(이음) 5G망 구축이 가능해짐

 

2019년 독일 BNetzA, 일본 총무성, 영국 Ofcom에서 산업계 디지털 전환을 촉진시키기 위해 산업계 전용 5G 주파수를 개방했고 이를 통해 기업이 이통사의 공중 5G망과 독립적인 사설 5G망을 기업 스스로 자사 사업장내 구축하고 운영하는 것이 가능해졌다.

 

기업 사업장내에 이통사급(Carrier-grade) 품질의 무선 사설망 구축이 가능해진 것이며 국내도 과기정통부가 2021년부터 산업용 5G 주파수로 이음 5G 주파수(4.7GHz, 28GHz)를 시장에 공급하기 시작했다.

 

 

그림 1. 세계 각국의 사설 5G 주파수 상용화 현황

 

산업용 사설 5G망인 이음 5G망은 기존 사설망 기술인 유선 이더넷이나 와이파이와 달리, 산업용 사설 5G 주파수를 이용해 이동성, 대용량(10Gbps), 초저지연(up to 1ms), 초연결(10⁶ devices/Km²)의 유례없는 무선 연결성을 제공한다.

이로 인해 기업은 카메라와 AI 기반 영상 분석이나 로봇 모션 컨트롤, 자산 추적(Asset tracking) 등과 같이 이동성, 용량, 지연시간, 동시접속 단말 수 측면에서 요구 조건이 상이한 다양한 부류의 산업용 응용/Use Case를 이음 5G 단일망을 통해 구현할 수 있게 되었고, 이음 5G망은 산업계 디지털 혁신의 기간 인프라로서 다양한 산업분야에서 활용이 기대되고 있다.

 

♦ 4년전 제조 강국인 독일 대기업들의 자가 구축(On-premise형)으로 시작 

 

2019년에 전파 특성이 우수한 Sub-6 5G 주파수(3.7-3.8GHz)를 전세계에서 가장 먼저 산업계에 개방한 독일에서 Bosch, Volkswagen, Porsche, Rohde & Schwarz, KUKA 등의 독일 대기업이 이음 5G망을 자가 구축(이음 5G망을 자체 – 설계/조달/구축/운영)하기 시작했다.

 

이 기업들은 5G망의 모든 구성 요소-5G 코어, 5G 기지국, 에지 컴퓨팅-를 사업장내 자체 구축하여 기업에서 발생한 데이터와 단말정보가 사업장내부에서만 유통되는 높은 보안성, 대용량/저지연 등 5G 성능, 외부망 환경에 무관한 안정성 등의 측면에서 이상적인 완전 폐쇄형 사설망(On-Premise형)을 스스로 구축했다.

 

그림 2. 자가구축(On-Premise형) 모델

 

이 기업들은 사내에 5G 망 설계/구축/ 운영을 위한 전담 조직을 두고 자체로 이음 5G망을 운영하고 있다.

 

표 1. 독일의 이음5G망 자가 구축 및 운영 사례

 

♦ 그런데 문제는 이음 5G 사설망 구축을 몇 년 전부터 준비해온 위에서 언급한 대기업들과 달리 5G 기술에 익숙하지 않은 일반 기업들의 상황은 이들과 다르다는 점이다. 5G 이동통신 기술에 대한 전문 지식 부재와 5G 장비의 높은 구매 비용이 기업들의 이음 5G도입에 큰 걸림돌로 작용하고 있다.

 

전문지식 부재 대부분의 기업들은 3GPP 이동통신 기술인 어렵고 복잡한 5G를 이해하여 자사에 필요한 맞춤형 5G망을 설계하고, 5G 코어 및 기지국 벤더를 선정하고, 여러 벤더의 5G 장비를 인테그레이션하고, 구축한 5G망을 스스로 운영하는 것은 거의 불가능하다.

 

고가의 장비 비용 사업장내 5G 모든 요소를 구매하여 구축해야 하는 데, 기존 유선 LAN이나 WLAN과 달리 5G 장비는 태생이 이통사용이라 매우 고가이다. 메이져 5G 벤더의 제품의 경우 5G 코어 제어부 1식, UPF 1식, 5G CU 1식, DU 1식, RU 몇 식만 구매해도 거의 10억원에 이른다.

 

이음 5G가 시장에서 성공하려면, 이음 5G 장비가 3GPP 셀룰라 장비라서 매우 고가라는 문제와 기업이 여러 벤더의 장비를 인테그레이션하는 기술/경험 부족으로 긴 시간과 큰 비용 소요되는 문제 그리고 기존 기업망 운영 담당자가 와이파이나 유선 이더넷처럼 쉽게 5G망을 운영하기 어렵다는 문제를 해결해야 한다.

특히, 자본력과 인력이 풍부한 대기업이 아닌 중소기업에서는 이 문제들은 더 심각하며, 이는 세계 각국의 이음 5G의 빠른 확산에 큰 장애가 되고 있다.

 

♦ 이음 5G 사업자의 출현

이러한 애로 사항들을 해소시켜 신속한 이음 5G 도입을 현실화하기 위해 세계 각국에 이음 5G망의 구축과 운영을 대행해주고 서비스 요금을 받는 이음 5G 사업자*가 출현하고 있다.

* 이음5G사업자: 이음 5G 주파수를 이용하여 기업에 이음 5G 서비스를 제공하는 사업자 (SI사, 유선통신사/CATV 사업자, 클라우드사, 이통사 등). 일본의 NSSOL, Fujitsu, 히타치, NTT 동일본, NTT Com, NEC, NESIC, 에히메 CATV, 미쓰비시 부동산, 오키나와 케이블 TV 등, 독일의 DT, Vodafone Germany, Telefonica Germany, Becon, Siticom, Cocus, Umlaut 등, 미국의 AT&T, Verizon, AWS, Google Cloud, Microsoft, Betacom 영국의 BT 등. ⇒ 이음 5G 사업자의 상용 서비스 사례(On-Premise형, 5G Core 제어부 공유형, 5G Core 전체 공유형 참조)

 

 

그림 3. 이음 5G 사업자의 서비스

 

이 사업자들은 전문 지식 부재로 구축에 어려움을 겪고 있는 기업들에게 5G 망 설계, 구축, 운영을 서비스형으로 대행해준다(그림 3 A).

 

이와 더불어, 기업의 이음 5G망 도입을 촉진시키기 위해,

(그림 3 B) 기업의 초기 투자 비용을 낮춰주기 위해 월정액 구독형 서비스도 제공하고 있으며

(그림 3 C) 5G 망 구성 요소 중 가장 고가인 5G 코어를 사업장마다 두지 않고 이음 5G 사업자의 센터에 클라우드형으로 두고 복수 기업이 이 5G 코어를 공유(네트워크 슬라이싱)하게 하여 사업장당 투자비용을 줄임으로써 구독형 서비스 이용료를 낮춰주는 도입 모델도 제시하고 있다.

 

이음 5G망의 구성 요소는 스마트폰 위주의 일반 소비자가 이용하는 공중 5G망과 동일하며 크게 5G 코어 제어부(AMF, SMF 등), 5G 코어 데이터부(UPF), 5G 기지국 (CU, DU, RU), 5G 단말(UE)로 구성되며 각 구성요소의 기능은 아래 표와 같다.  

 

표 2. 이음 5G 망 구성요소

 

이러한 5G망 구성요소들의 기업 사업장내외에 물리적인 배포 위치에 따라 다양한 망 구조 • 망 구축 모델이 가능하다.

 

♦ 시장에 출현한 이음 5G 망 구축 모델은 크게 4 가지 

 

이음 5G 구축 모델은 구축 주체와 5G 구성 요소의 물리적인 위치에 따라 아래와 같이 크게 4 가지로 분류할 수 있다.

 

그림 4. 이음 5G망 구축 모델

현재 시장에 출현한 이음 5G 망 구축 모델은 그림 4에 보이듯이 크게 4 가지로,

① 자가 구축 (On-Premise형, 사업장내 5G 망 모든 구성요소를 구축)
② 이음 5G 사업자 서비스 (On-Premise형, 사업장내 5G 망 모든 구성요소를 구축)
③ 이음 5G 사업자 서비스 (5G Core 제어부 공유형, CP/UP 분리, 사업장내 5G User Plane만 구축)
④ 이음 5G 사업자 서비스 (5G Core 전체 공유형, 사업장내 기지국만 구축)
 

분류할 수 있다.

이음 5G망 구축 모델에 따라, 구축/운영 비용, 저지연 응용 지원 능력, 대용량 응용 지원 능력, 안정성, 기업 데이터 보호(data privacy), full control 등의 측면에서 장단점이 있으며 표 1에 비교 분석하여 정리하였다. 각 모델의 특징과 장단점에 관해 상세한 분석은 [모델별 특징과 장단점]을 읽어보세요.

 

♦ 이음 5G 수요 기관은 

 

이음 5G 수요기관은 수요기관의 이음 5G망 용도, 보안 정책, 주요 응용, 확보예산 등을 고려하여 수요기관이  직접 이음 5G망을 구축하거나(On-Premise형), 이음 5G사업자의 이음 5G망 구축 및 운영 서비스 (On-Premise형, 5G 코어 제어부 공유형, 5G 코어 전체 공유형)를 이용하여 사업장내에 이음 5G망을 도입할 수 있다.

다음 장에서 각 구축 모델의 특징을 자세히 비교 분석하고, 각 구축 모델별로 제외국의 이음 5G망 자가 구축 사례, 이음 5G 사업자의 상용 서비스 사례(On-Premise형, 5G Core 제어부 공유형, 5G Core 전체 공유형)를 분석하였다. 초저지연, 대용량 등의 산업계 응용과 이에 적합한 이음 5G망 구축 모델은 [산업계 이음 5G 응용]을 참조하면 되고, 공장, 철도, 항만 등 산업계 각 분야별 이음 5G 활용사례는 [산업분야별 이음 5G 활용사례]를 참조하면 된다. 

 

이음 5G망 구축 모델 비교

 

표 3에 이음 5G망 구축 모델별 특징과 장단점을 비교 정리하였다.

 

표 3. 이음 5G망 구축 모델 (기업의 이음 5G 확보 방안) 비교

구축 주체	자가 구축	이음 5G 사업자
망 구조	On-Premise형	On-Premise형	5G Core CP 공유형	5G Core 전체 공유형
이음5G사업자측	-	-	5G Core CP	UPF, 5G Core CP, MEC
기업 사업장내	기지국, Core, MEC	기지국, Core, MEC	기지국, UPF, MEC	기지국
보안	기업내 데이터 외부 유출  불가	기업내 데이터 외부 유출  불가	기업내 데이터 외부 유출  불가	기업내 데이터 모두 외부  유출, 데이터유출을  허용하는 기업에게만 적합
eMBB 성능	데이터플랜이 사업장내  구축되어 대용량응용 지원  우수	데이터플랜이 사업장내  구축되어 대용량 응용 지원  우수	데이터플랜이 사업장내  구축되어 대용량 응용 지원  우수	대용량 백홀회선 필요,  인터넷VPN도 가능
저지연 성능	데이터플랜이 사업장내  구축되어 대용량응용 지원  우수	데이터플랜이 사업장내  구축되어 대용량응용 지원  우수	데이터플랜이 사업장내  구축되어 대용량응용 지원  우수	거리로 인한 백홀 전송  지연이 응용의 허용 지연  보다 낮은 경우에만 적용  가능, 고가의 품질보장형  백홀회선 필요
안정성	사업장 외부와 무관한  폐쇄망	사업장 외부와 무관한  폐쇄망	사업장 외부의 통신장애/  재해의 영향을 받음 (통신/  서비스단절)	사업장 외부의 통신장애/  재해의 영향을 받음 (통신/  서비스단절)
백홀 회선	백홀 회선 필요없음	백홀 회선 필요없음	제어 메시지만 나르므로  저용량, 최선형 회선도 가능	유저 데이터도 나르므로,  저지연응용은 고가의 품질  보장형 회선이 필요,  대용량 응용은 최선형  대용량회선이 필요
사업장내 업무망 접속	기업장내 UPF에서  사내업무망에 접속	기업장내 UPF에서  사내업무망에 접속	기업장내 UPF에서  사내업무망에 접속	센터의 UPF에서에서  사업장내 업무망간에  별도의 회선이 필요
네트워크 슬라이싱	충분한 수의 슬라이스 생성  가능 (예, 기업내 부서별/  응용별 슬라이스)	충분한 수의 슬라이스 생성  가능 (예, 기업내 부서별/  응용별 슬라이스)	충분한 수의 슬라이스 생성  가능 (예, 기업내 부서별/  응용별 슬라이스)	이음 5G 서비스 사업자에  따라 다르나 통상적으로  기업별 슬라이스 제공
Full Control	상하향 속도 조정, 네트워크  슬라이스 생성, 슬라이스별  접근권한 제어, 단말추가 및  QoS/권한 설정 등 이음5G  망에 대해 기업이 완전한  제어 가능	이음 5G 사업자의 서비스  정책에 따라 제공해주는  범위내에서 이음 5G망에  대한 기업의 제어도 가능	이음 5G 사업자의 서비스  정책에 따라 제공해주는  범위내에서 이음 5G망에  대한 기업의 제어도 가능	이음 5G 사업자의 서비스  정책에 따라 제공해주는  범위내에서 이음 5G망에  대한 기업의 제어도 가능
구축 비용	기업이 기지국과 Core를  구매. 기업의 초기 투자비용  이 매우 큼	사업자의 사업장별 투자  비용(기지국, Core)이 커서  서비스 이용료가 고가	사업자의 사업장별 투자  비용(기지국, UPF)이 줄어  서비스 이용료가 저렴	사업자의 사업장별 투자  비용(기지국)이 가장 적어  서비스 이용료가 가장  저렴
사내 5G 인력	기업 내부에 5G 전문 인력  필요	전문인력 없어도 됨	전문인력 없어도 됨	전문인력 없어도 됨
구축 사례	자가구축 (On-Premise형) 사례 모음	On-Premise형 서비스 사례 모음	5G Core 제어부 공유형 서비스 사례 모음	5G Core 전체 공유형 서비스 사례 모음