ARM, 5G의 비밀 재료: 클라우드화

ARM, 5G 시대 '클라우드화'로 네트워크 혁신 이끈다 5G 시대의 도래와 함께 통신 네트워크 구축 및 운영 방식에 근본적인 변화가 예고되고 있습니다. '클라우드화(Cloudification)'라는 새로운 패러다임은 5G의 잠재력을 극대화하고 미래 통신 인프라의 핵심 동력이 될 전망입니다. 시장 조사 기관 Ookla에 따르면, 현재 170개 이상의 통신 사업자가 65,000개 이상의 지역에서 5G 서비스를 제공하고 있으며, 그 범위는 매주 확대되고 있습니다. 2019년 말 1,700만 대에 불과했던 5G 스마트폰 출하량은 올해 약 5억 4,000만 대로 급증할 것으로 예상됩니다. 2022년에는 5G가 전체 스마트폰 시장의 20% 이상을 차지할 것으로 보입니다. 특히 5G는 사물인터넷(IoT) 시장, 그중에서도 산업 분야의 성장을 견인할 것으로 기대됩니다. 2020년 IoT 기기 출하량은 전체의 10%에 불과했지만, 5G는 스마트폰에서의 몰입형 AR 경험, 원격 장비 실시간 분석, 끊김 없는 광대역 통신 등 혁신적인 애플리케이션과 서비스를 가능하게 하며 다운스트림 및 업스트림 트래픽을 기하급수적으로 증가시킬 것입니다. 이에 따라 통신 사업자, 클라우드 제공업체 등은 기존 3G, 4G 시대와는 다른 방식으로 인프라를 구축해야 합니다. 칩부터 클라우드까지 모든 가정과 기술을 재검토해야 하는 상황입니다. 5G는 '적은 자원으로 더 많은 것을 해야 하는' 요구사항을 제시합니다. 다양한 시장을 지원하기 위해서는 더 크고 다양한 장비 세트가 필요하며, 이는 곧 자본 지출(CAPEX)과 운영 지출(OPEX)의 증가로 이어질 수 있습니다. 일각에서는 에너지 비용만 160%에서 300%까지 증가할 수 있다고 추정하며, 이는 통신 사업자와 고객의 지속 가능성 계획에 큰 타격을 줄 수 있습니다. 성공을 위해서는 현재 규모의 기반에서 훨씬 더 많은 작업을 처리해야 합니다. 한 통신사 임원은 "경제적으로 실행 가능한 네트워크를 만들어야 한다"고 강조했습니다. 동시에 핵심 성과 지표(KPI)는 하락해서는 안 되며, 오히려 더 높아져야 합니다. 전력망이나 수도 시스템처럼 무선 네트워크는 눈에 띄지 않지만 놀라운 공학적 성과를 보여줍니다. 방대한 서비스 지역에서 발생하는 예측 불가능한 일일 통화 및 데이터 요청의 파도를 처리하는 것은 실시간 컴퓨팅 문제이자 고성능 컴퓨팅 문제입니다. 이러한 거대한 과제를 관리하기 위해 통신 사업자들은 역사적으로 엄격한 네트워크 구축 지침을 따랐습니다. 대부분의 기반 기술은 검증된 소수의 개발자로부터 제공되었으며, 장비는 종종 '블랙박스' 형태로 공급되었습니다. 이러한 접근 방식은 견고한 신뢰성과 높은 성능을 보장했지만, 5G 연결의 이점을 엣지 컴퓨팅과 결합하기 위해서는 혁신적인 확장 접근 방식이 필요합니다. 클라우드에서 얻는 교훈 클라우드 및 IT 세계의 특정 기술을 통합하는 과정인 '클라우드화'는 이러한 난관을 헤쳐나가는 데 도움을 줄 것입니다. 예를 들어, 현재의 기지국은 사용자를 네트워크에 연결하는 무선 장치(RU)와 기지국으로 구성됩니다. RU는 기지국으로 데이터를 보내고, 기지국은 기지국 간 및 코어 네트워크 간 데이터 흐름을 조율합니다. 클라우드화된 5G 네트워크에서는 RU가 훨씬 더 강력해져 멀티코어 서버급 프로세서와 가속기에서 실행됩니다. RU는 소규모 데이터 센터의 기능을 갖춘 분산 장치(DU)와 중앙 집중 장치(CU)로 데이터를 전송합니다. 가상화된 무선 액세스 네트워크(vRAN)의 개별 구성 요소는 4G 네트워크의 해당 부품보다 훨씬 강력하고 다재다능할 것이며, 이는 이상적으로는 더 낮은 비용으로 더 많은 트래픽을 처리할 수 있게 할 것입니다. 기업용 사설망의 경우도 마찬가지입니다. Wi-Fi는 기업 캠퍼스 내 모든 사람을 연결할 수 있지만, 상당한 업그레이드 없이는 대규모 기기 연결을 처리하기 어렵습니다. 제조 장비 및 R&D 실험실은 성능 보장, 간섭 감소, 보안 유지를 위해 독점적인 에어 갭 네트워크에 머물러야 합니다. 사설 5G 네트워크는 Wi-Fi를 대체하여 사용자에게 더 빠르고 나은 서비스를 제공하고, HVAC와 같이 연결되지 않은 시스템을 연결하며, 네트워크 슬라이싱을 통해 중요 기능에 대한 가상 보안 영역을 제공할 수 있습니다. 이를 통해 연결성은 향상되면서 CAPEX와 OPEX는 잠재적으로 감소할 수 있습니다. 개방형 표준, 기술적 장벽 제거 클라우드화된 네트워크는 다섯 가지 핵심 기술을 통해 구현될 것입니다. 첫째, 더 우수하고 다재다능한 프로세서입니다. 서버급 성능을 제공하는 것 외에도 5G SoC는 AI 및 ML을 위한 확장 기능과 전용 코어를 포함할 것입니다. (빔포밍 및 신호 품질은 AI의 혜택을 크게 받을 것입니다.) Marvell은 Neoverse N2 기반의 차세대 OCTEON 프로세서가 이전 세대 대비 3배의 성능과 4배의 와트당 성능을 제공하며, NVIDIA와 협력하여 GPU를 통합할 것이라고 밝혔습니다. 둘째, 더 많은 제조업체에서 제공하는 새로운 장비입니다. 이는 셋째, 개방형 표준에 의해 가능해집니다. O-RAN Alliance와 같은 조직의 개방형 표준과 Project Cassini와 같은 이니셔티브는 기술적 장벽을 제거하여 시장을 확장합니다. 개방형 장비의 채택 규모와 속도는 아직 미지수이지만, 분산 RAN은 2025년까지 시장의 41%를 차지할 수 있습니다. 전반적으로 기존 장비, 가상화된 기존 장비, 그리고 신규 및 기존 공급업체의 개방형 장비가 일정 기간 공존할 것입니다. 넷째, 더 많은 소프트웨어입니다. 4G 제어 스택을 이전하고 새로운 애플리케이션이 개발될 것입니다. 마찬가지로 소프트웨어는 개방형 표준의 혜택을 받을 것입니다. 마지막으로 클라우드 인프라입니다. 올해 초 Dish는 AWS의 Graviton2 서버의 기존 백본 위에 5G 네트워크를 구축할 것이라고 발표했습니다. 또한 AWS의 엣지 서비스인 Local Zones를 통해 커버리지를 개선할 것입니다. 기존 클라우드 인프라가 필요한 커버리지를 제공할 수 있을까요? 아직은 아니지만, 비용 절감을 위한 중요한 수단이 될 것입니다. 전환의 순간 이 모든 조각이 맞춰지면, 스위치를 켜거나 수도꼭지를 트는 것처럼 사용하기 쉬운 고속의 풍부한 통신 인프라를 갖게 될 것입니다. 아직 그 단계는 아니지만, 협력과 혁신을 통해 예상보다 빠르게 그곳에 도달할 것입니다. 5G에 대한 아이디어가 있다면, 지금이 바로 기반이 만들어지고 있는 시기이므로 적극적으로 공유해주시기 바랍니다.