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이음 5G망 4가지 구축 모델

기업이 이음 5G망을 도입할 수 있는 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.

자가 구축 (On-Premise형) 사례

 

여기서는 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.

 

  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

 

  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

 

  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

 

  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. 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

 

  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