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IoT 골드러시 이끌까?··· 5G 간소화 표준 '레드캡' 안내서

2023.09.01 Jeff Vance   |  Network World
이 5G의 간소화 버전이 가지는 잠재력이 눈길을 모으고 있다. 웨어러블, 산업용 IoT(IIoT), 감시 및 보안 분야를 바꿔낼 수 있는 잠재력이다.
 
Image Credit : Getty Images Bank


5G 셀룰러 기술의 등장은 IoT 활성화의 기폭제일 것으로 예상되었지만, 실제로는 아니었다. 불길이 꺼지지는 않았지만, 연기만 피어오르고 있다.

5G 기술은 어느덧 다양한 사용 사례에 널리 배포됐다. 하지만 기대를 모았던 건강 관련 웨어러블, 산업용 IoT 네트워크, 감시 및 보안, 자산 추적 및 차량 관리와 같은 IoT 중심 엔터프라이즈 애플리케이션 분야에서는 채택이 더디다.

IDC의 5G 및 모빌리티 리서치 담당 매니저 제이슨 리는 “5G를 페라리 엔진으로 비유해본다. 대부분의 자동차에는 페라리 엔진이 필요하지 않다. 지연 시간과 대역폭 측면에서 대부분의 IoT 장치에는 5G가 필요하지 않다”라고 말했다. 또한 5G의 고급 기능에는 가격 프리미엄이 붙는다. 다수의 IoT 사용 사례에 어울리는 가격이 아니다.

하지만 IoT 기기용으로 특별히 설계된 레드캡이라고 불리는 5G 사양이 곧 출시되면 상황이 달라질 수 있다. 어쩌면 레드캡은 IoT 세상을 활활 타오르게 하는 불꽃이 될 수 있다.

레드캡이란?
차세대 셀룰러 기술은 5G 어드밴스드(5.5G)다. 이 사양은 1년 이내에 승인될 것으로 예상된다. 5G 어드밴스드에 포함될 주요 기능은 ‘새로운 무선-감소 기능(New Radio Reduced-Capability  ; RedCap)’이라는 장치 범주다.

레드캡에는 커버리지 및 처리량과 같은 요소와 제한된 배터리 수명 및 안테나 부족과 같은 제약 사이의 균형을 맞추는 여러 기능이 포함되어 있다. 이 조합은 현재 5G 기술의 고성능 기능이 항상 필요하지는 않지만 고급 셀룰러 네트워크에서 더 빠르게 확장할 수 있는 사용 사례를 지원한다.

리는 “IoT 분야에서 5G 도입이 더딘 주된 이유는 기존 기술이 이러한 사용 사례의 대부분에서 잘 작동하기 때문이다”라고 말했다. 와이파이 및 기존 3G LTE와 같은 연결 옵션이 유효한 상황에서 굳이 변경할 실질적인 유인이 없다. 미국에서는 3G가 단계적으로 폐지됐지만 전 세계 다양한 지역에서는 여전히 3G가 지배적이다.

레드캡을 통해 5G 배포 규모가 증가할 수 있고, 이를 통해 더 많은 위치와 더 많은 장치에서 IoT를 실현할 수 있을 것으로 기대된다. 많은 제약이 있는 IoT 장치는 온디바이스 기능이 더 적다. 레드캡을 사용하면 장치 제조업체가 저전력 소비 및 견고화 등의 혜택을 누릴 수 있다.

레드캡이 직면한 장애물은?
통신사들이 5G 네트워크의 첫 물결을 구축하기 위해 서두르는 과정에서 5G 배포가 독립형(SA)과 비독립형(NSA)의 두 가지 범주로 나뉘는 현상이 나타났다. 오늘날 대부분의 5G 네트워크는 NSA 5G로, 일반적으로 5G 무선 액세스 장비와 4G 인프라가 혼합된 형태다.

그러나 현재 사양에 따르면 레드캡은 운영업체에게 5G SA를 구축하도록 요구할 것으로 보이는데, 아직 이 5G 구축은 소수에 불과하다. 글로벌 모바일 공급업체 협회(GSA)에 따르면, 102개국 259개 사업자가 상용 5G 서비스를 시작했지만 41개 사업자만 공용 5G SA 네트워크를 시작하거나 구축한 상태다. 115개 업체는 SA 네트워크 평가, 테스트, 시범 운영 및 기획을 포함하는 단계에 있다.

5G SA 확장이 꾸준히 증가함에 따라 레드캡은 기존 연결성에서 표준화된 모든 5G 생태계로 연결되는 중요한 가교 역할을 할 것으로 전망된다.

레드캡 테스트는 이미 진행 중
5.5G가 공식 규격이 되려면 아직 몇 달 이상 남았지만, 모바일 공급업체와 운영업체들은 기다리지 않고 있다. 이들은 이미 사전 5.5G 장치, 인프라, 네트워크를 테스트하고 있다.

AT&T, 에릭슨, 노키아, 미디어텍이 모두 어드밴스드 5G를 테스트하고 있다. 7월에 AT&T는 새로 구축한 5G SA 네트워크를 사용하여 실험실과 현장에서 5G 레드캡 데이터 통화를 테스트했다. 이 테스트에서는 칩 제조업체인 미디어텍의 레드캡 플랫폼을 노키아의 에어스케일 무선 액세스 장비에 연결하고 나서 AT&T의 5G SA 네트워크 코어로 넘어갔다.

레드캡 테스트에 대한 회사 블로그 게시물에서 AT&T의 AVP 디바이스 아키텍처 담당인 제이슨 사이크스는 다음과 같이 밝혔다.

“5G 레드캡은 현재 LTE CAT-4로 서비스되는 장치를 위해 설계되었지만 이론상 최대 150Mbps의 다운링크 처리량으로 동등하거나 그 이상의 성능을 제공한다. 5G 장치의 복잡성, 비용, 크기를 줄이는 데 도움이 된다. 또한 장치가 더 낮은 전력 수준에서 작동할 수 있는 옵션도 도입한다. 이러한 업그레이드를 통해 스마트워치, AR 안경과 같은 웨어러블 장치는 물론 헬스케어, 자산 추적, 스마트 홈 시스템, 차량 관리 등을 위한 IoT 장치처럼 5G 기술로는 제공할 수 없는 완전한 기능을 갖춘 제품과 애플리케이션에 5G를 가져다줄 것이다.”

5G 레드캡의 또 다른 장점은 비용에 민감하고 공간 제약이 있는 소비자 웨어러블 장치에 연결성을 제공할 수 있다는 것이다. 사이크스는 “5G 레드캡 코어 설계는 여러 개의 캐리어를 통합할 필요 없이 단일 캐리어로 최대 20MHz의 대역폭을 제공한다. 따라서 스마트폰과 같은 모든 기능을 갖춘 5G NR 장치에 필요한 복잡한 MIMO 안테나 설계와 달리 송신기(1TX) 1개와 수신기(1RX 또는 2RX) 1~2개로 더 간단하고 작은 안테나 설계가 가능하다”라고 설명했다.

미디어텍은 또한 에릭슨과 협력하여 스웨덴의 에릭슨 연구소에서 TDD 및 FDD 스펙트럼 대역 모두에서 데이터 및 VoNR(Voice over New Radio) 통화를 테스트했다. (TDD는 업링크와 다운링크 모두에 하나의 주파수 대역을 사용하며 두 대역 사이를 오고 간다. FDD는 업링크와 다운링크에 서로 다른 주파수 대역을 사용한다.) 

해당 테스트의 목적은 장치의 배터리를 빠르게 소모하지 않는 일관된 연결이 필요한 웨어러블, 센서, 산업용 감시 카메라와 같은 장치의 5.5G 사용 사례를 지원하는 실용적인 무선 액세스 네트워크(RAN) 소프트웨어로서 작용하는 에릭슨 레드캡의 기능을 입증하는 것이었다.

에릭슨의 5G RAN 제품 라인 책임자인 시벨 톰바즈는 “에릭슨 레드캡 소프트웨어는 5G 성능의 전 범위를 필요로 하지 않는 새로운 유형의 장치에 완전히 새로운 가능성을 열어줄 것이며, 이러한 FDD 및 TDD 통화는 그 여정에서 중요한 첫 번째 이정표다”라고 말했다.

그는 이어 “에릭슨 레드캡은 FDD 및 TDD 스펙트럼 대역에서 데이터와 VoNR을 모두 가능하게 함으로써 비용 및 에너지 효율적인 방식으로 소비자와 업계 모두를 위한 완전히 새로운 범위의 사용 사례를 개척하고 있다”라고 덧붙였다.

이 테스트에는 다운링크 220Mbps, 업링크 74Mbps의 처리량 속도를 달성한 FDD 데이터 통화가 포함되었다. 상용 전 단계의 에릭슨 레드캡 소프트웨어와 미디어텍의 레드캡 테스트 플랫폼을 사용하는 통화였다. 

또한 다운링크 속도 153Mbps, 업링크 속도 13.5Mbps에 도달한 TDD 데이터 통화도 실시됐다. 이러한 속도는 소비자 웨어러블 및 산업용 센서를 포함한 다양한 IoT 사용 사례를 지원하기에 충분하다. 에릭슨은 11월까지 사전 사양의 레드캡 생태계를 상업적으로 준비하여 기존 5G SA 네트워크에 소프트웨어를 추가 제공하려고 한다.

레드캡은 6G를 향한 필수 단계?
5.5G의 큰 장점 중 하나는 소프트웨어 업그레이드로 배포될 수 있다는 것이다. 리는 “업계가 초기 5G 배포에서 정말 잘한 일 중 하나는 소프트웨어 패치를 통해 업그레이드할 수 있도록 그것들을 설계한 것이다”이라고 말했다. 이론적으로 이는 5.5G가 기존 LTE 인프라를 수용할 수 있고, 기존 장치를 수용하기 위해 어느 정도의 하위 호환성을 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

대부분의 사람들이 생각하는 웨어러블은 스마트 워치와 같이 우리가 이미 사용하고 있는 것들이다. 하지만 레드캡은 저비용 장치의 연결성을 개선함으로써 ID 태그에 내장된 센서나 지오펜싱용 안전모와 같은 사용 사례도 구현할 전망이다. 

RFID 및 와이파이에 비해 레드캡의 장점은 장치가 시설 외부로 나가도 연결이 끊어지지 않는다는 것이지만, 오늘날 대부분의 경우 셀룰러를 추가하는 데는 엄청난 비용이 든다. 또한 셀룰러를 추가하려면 여분의 안테나와 업그레이드된 배터리를 추가해야 한다.

전문가들은 제한된 장치를 끌어들일 수 있는 기능을 전체 5G 생태계로 가는 필수 단계로 보고 있지만, 이러한 수준의 보급은 6G에서 이루어질 것이라는 전망이 보다 현실적일 수 있다.

리는 “스펙트럼은 업계의 생명선이다. 6G에 대해 이야기를 시작하자면 그 스펙트럼의 출처는 어디일까?”라고 반문하며, 6G 스펙트럼은 기존 셀룰러 연결을 종료하는 데서 나올 가능성이 높다고 분석했다.. 

그는 “이미 전 세계적으로 LTE 일몰에 대해 이야기하고 있지만 미국의 경우 3G를 종료하는 작업이 쉽지 않았다.  레드캡은 공통 모바일 생태계로의 장기적인 마이그레이션에 필요한 부분이다”라고 말했다.

오늘날 IoT 장치는 와이파이, LPWAN, 블루투스, LTE, 5G 등 다양한 방식으로 연결할 수 있다. 이는 제조업체와 고객에게 선택의 폭을 넓혀주는 것처럼 보이지만, 실제로는 상호 운용성이 떨어지는 분열된 시장을 초래한다. 그리고 이는 예상보다 성장이 더디게 이루어지는 결과를 초래하고 있다.

레드캡은 이러한 상황을 타개할 수도 있다. 통신 사업자가 5G SA 및 5.5G로의 업그레이드 속도를 높이도록 유인하기 때문이다. ciokr@idg.co.kr
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