[그림1] 모바일 데이터 트래픽 1000배 증가 시대
(본 자료는 퀄컴의 http://www.qualcomm.com/1000x 홈페이지의 자료를 기반으로 작성되었음.)
１. 모바일 데이터 트래픽이 1000x 증가하는 시기에 기존의 망으로 대응 가능할까?
스마트폰 확대 등 스마트 기기의 사용이 증가함에 따라 모바일 데이터 트래픽이 급속도로 증가하고 있다. 2012년 네트워크 장비 기업인 시스코(Cisco)에서 발표한 자료에 따르면 모바일 데이터 트래픽은 2010년 대비 2011년은 2배의 성장을 했다. 그리고 모바일 데이터 트래픽의 증가속도는 스마트폰 침투율 확대, 태블릿PC 등 스마트 기기 확산 등에 따라 향후 더 가속화될 것으로 보인다.물론 정확한 시점은 예측하기 어렵지만, 만약 모바일 데이터 트래픽이 지금과 같이 년간 2배씩 증가한다면 2020년에는 2010년 대비 약 1000x 늘어난 시대가 도래해 있을 것이다. 모바일 데이터 트래픽이 1000배 늘어난 시기에는 기존의 망 관리 접근으로는 모바일 데이터 트래픽을 해결할 수 없어 지금과 다른 통신 환경 기반이 필요할 것이다. 본 보고서는 이러한 변화에 먼저 준비하고 있는 퀄컴의 연구를 중심으로 살펴보고자 한다.
[그림2] 데이터 트래픽 1000배 시대의 3가지 중요한 이슈
２. 향후 더 많은 스몰셀들로 Inside-Out방식의 연결과 함께 간섭관리 기술이 필요
가) 스몰셀은 데이터를 분산시켜 모바일 데이터 트래픽 1000배 시대의 장애를 해결
이동통신망에서 데이터는 다양한 기지국들을 거쳐서 연결·전송되는데, 하나의 기지국에서 사용할 수 있는 대역폭은 한정되어 있다. 여기서 하나의 기지국에서 커버 가능한 구역을 셀(Cell)이라고 하는데 스몰셀은 저전력의 허가·비허가 대역의 무선 망 기술로 반경 10m에서 1~2km를 커버할 수 있다. 스몰셀[1]은 마이크로 셀이라는 단어로 쓰이기도 하는데, 펨토셀(Femto Cell), 피코셀(Pico Cell), 마이크로셀(Micro Cell)로 분류할 수 있다. 우선 펨토셀은 10m 범위 내에 20명 정도를 수용할 수 있고, 피코셀은 100~200m 범위에서 200명 정도의 이용자를 수용할 수 있다. 좀 더 넓은 범위의 마이크로셀은 2km 이하의 범위를 커버하는 기술에 해당한다.이러한 스몰셀이 주목받는 배경에는 GSM, CDMA, LTE 등 이동통신망과 호환되고, 이러한 망들의 트래픽을 효과적으로 분산시킬 수 있는 기술방식이기 때문이다. 또 스몰셀은 기존 기지국에 비해 비용이 상대적으로 저렴하고 설치가 간편해 음영 지역까지 설치가 가능한 장점이 있다. 이렇게 볼 때 스몰셀의 트래픽 분산 기능은 모바일 데이터 트래픽 1000배 시대의 장벽(Bottleneck)을 해결을 주는 주요한 기술로 볼 수 있다.
[그림3] 스몰셀의 방식
나) 다양항 이종망들이 많아져 간섭이 발생할 수 있어 이에 대한 관리 기술이 필요
모바일 데이터 트래픽 분산을 위해서는 더 많은 스몰셀들이 촘촘히 설치될 수 밖에 없다. 그 가운데 거주지역 또는 기업들이 모여있는 건물 내 사용자들은 개별적으로(User Deployed) 스몰셀을 구축할 것이고, 그 외에 도심지역은 통신사업자들이 건물 내·외부에 스몰셀을 설치하면서 전체 도시가 스몰셀들로 채워질 것이다.
[그림4] 다양한 이종의 망 연결이 하나의 큰 네트워크로 형성
이처럼 다양한 이종 망(Network)들이 촘촘히 설치되고 연결되는 가운데, 간섭효과를 최소화하는 기술적 뒷받침이 모바일 트래픽 1000배 증가 환경에 필요할 것으로 보인다.
다) 스몰셀로 건물 주변은 Inside-Out방식으로 모바일 데이터 트래픽이 커버될 전망
모바일 데이터 트래픽 1000배 시대를 대응하려면 스몰셀이 가정 등 건물 내에 더 많이 설치되어야 한다. 이런 환경에서는 기존의 이동통신 망이 건물 밖에서 안으로 들어오는 형태가 아니라, 건물 내 스몰셀들이 더 많아져 건물 안에서 밖으로 전파가 나가고 이와 이동통신 망이 연동되는 모습으로 변화될 것이다.
[그림5]스몰셀 확대로 인해 Inside-Out 형태로 건물 내 데이터 트래픽 발생
[그림6]은 퀄컴이 고안한 ‘이웃들과 연계된 개방형 스몰셀 망(Open Small Cell Neighborhood Network)’이라는 것으로 많은 이웃들의 스몰셀들이 건물 외부의 기기와 연결되고 스몰셀들간에도 연결되어 이들이 하나의 거대한 매크로셀(Macro Cell)처럼 사용되는 것이다.
[그림6]Outside-In 형태로 전환된 데이터 트래픽 환경
３. 활용도가 낮은 주파수를 유동적으로 활용하여 주파수 Pool을 확대해야
지금도 주어진 주파수 환경하에서 효율성을 극대화시키는 노력을 하고 있지만, 향후 모바일 데이터 트래픽 1000배 시대에는 주파수에 대해서도 기존과는 다른 접근이 필요할 것이다. 이에 대한 방안으로 퀄컴은 3가지를 제시했는데, 첫째 추가적인 주파수를 확보한다. 둘째 사용률이 낮은 정부 주파수 자원을 시간 또는 장소별로 나눠서 빌려 추가 주파수 자원을 확보한다. 마지막은 와이파이를 통해서 모바일 트래픽을 분산하는 방법이다.
[그림7] 다양한 주파수를 활용해 모바일 트래픽 분산
가) 활용성이 낮은 주파수 대역을 활용하는 혁신적인 방안 : ASA
[그림7]에서 언급된 3가지 방안중 첫번째와 세번째 방안은 이미 지금도 활용하는 방안이다. 하지만 첫번째 방안인 주파수 경매를 통한 확보는 그 과정에서 정부의 움직임이 있어야 하는데, 이는 시간과 비용 측면에서 쉬운 것이 아니다.이에 퀄컴은 두번째 방안인 ASA(Authorized Shared Access)를 제안했다. ASA는 정부에서 군사용, 공공보안 등 특수 목적으로 보유하고 있지만 활용성이 낮은(Underutilized) 주파수 대역을 특정 지역 또는 시간에 한정하여 빌려 사용하는 방법이다. 이 경우 첫번째 방안처럼 주파수 경매 등의 절차를 거치지 않아도 되고, 세번째 Wi-Fi와 달리 허가된 주파수 대역을 사용해 안정된 QoS 제공이 가능해 활용가치가 높다고 퀄컴은 전했다.
[그림8] ASA 모델
４. 스몰셀, 주파수 Pool 확대 등 새로운 환경에 맞는 효율화 방안이 필요
앞서 언급한 스몰셀 및 활용 주파수 확대와 더불어 새로운 망환경을 좀 더 효율적으로 사용하는 접근은 필요하다. 이와 관련해 퀄컴은 3가지 방안을 제시했다. 첫째 더 많은 캐싱과 높은 압축률로 앱과 서비스의 효율성을 높이는 방법이다. 둘째 다양한 이종 네트워크를 효율적으로 접근(Intelligently Access)하여 효율성을 높이는 방법이다. 마지막으로 앱과 서비스에 따라 어떤 망이 가장 효율적이고 효과적인지 판단하여 선택하는 방안이다.
[그림9] 주파수 효율성 확대 필요성 및 방안
모바일 데이터 트래픽 1000x 환경에서 퀄컴은 [그림10]과 같이 필요한 기술들을 정의하고 그 기술을 개발해 가고 있다. 이중에 스몰셀 기기는 퀄컴이 직접 개발해 실험을 하고 있다.
Source : http://www.qualcomm.com/solutions/wireless-networks/technologies/1000x-data
퀄컴 관계자는 이 기기를 기반으로 샌디에고에 있는 퀄컴 캠퍼스에서 실험을 하고 있으며, 추가적으로 필요한 기술들을 확보해 나가고 있다고 밝힌 바 있다.
물론 퀄컴의 예상이 틀릴 수도 있겠지만, 1000x 시대의 네트워크 환경에 대한 이미지로는 현재 상황으로는 가장 개연성(Feasibility)가 높은 시나리오로 보인다. 1000x 시대에 대해 각자 처한 산업과 위치에 따라 이에 대한 준비가 필요할 것 같다.
[그림10] 퀄컴의 1000x 환경에서 필요기술 리스트와 연구 기술
가) 퀄컴이 Outside-In을 만족시키는 스몰셀 기기 직접 개발
퀄컴이 새로운 환경의 기반이 될 스몰셀 기기를 직접 개발해 실험에 나섰다. [그림11]의 가장 왼쪽에 있는 기기가 그것이다.
[그림11] 퀄컴의 스몰셀 확대를 위한 노력
퀄컴 관계자는 이 기기를 기반으로 샌디에고에 있는 퀄컴 캠퍼스에서 실험을 하고 있으며, 추가적으로 필요한 기술들을 확보해 나가고 있다고 밝힌 바 있다.
나) 모바일 1000x 시대에 대한 준비가 필요
이처럼 1000x 시대에는 지금과는 확연히 다른 기술적 접근과 기술요소들이 필요할 것이다. 퀄컴은 이러한 환경 속에서 스몰셀 기술과 주파수 관리 기술 등을 규명해 준비를 하고 있다. 이처럼 네트워크 기반이 변화가 되면 이를 사용하는 사람들이 기기를 이용하는 행태가 달라질 수 있고 이에 따라 기기의 속성과 특징이 달라질 수 있다 뿐만 아니라 기기를 통해서 사용되는 콘텐츠의 특징과 속성도 달라질 수 있다.물론 퀄컴의 예상이 틀릴 수도 있겠지만, 1000x 시대의 네트워크 환경에 대한 이미지로는 현재 상황으로는 가장 개연성(Feasibility)가 높은 시나리오로 보인다. 1000x 시대에 대해 각자 처한 산업과 위치에 따라 이에 대한 준비가 필요할 것 같다.