[데이터넷] 5G 인프라와 지원 기기들이 구축되면서 5G는 이제 개념에서 현실로 전환되고 있다. 하지만 5G 경제는 3G나 4G와는 다른 상황으로 전개될 전망으로, 5G 사업자는 새로운 도전과제 해결이 필요하다. 특히 다양한 요구사항을 해결하면서도 시장의 요구에 따라 진화할 수 있는 적응형 솔루션이 필요하다. 전통적인 소프트 로직보다 더 많은 하드 IP 로직을 통합하고 있는 자일링스의 징크 울트라스케일+(Zynq UltraScale+) RFSoC(Radio Frequency System-on-Chip) DFE(Digital Front-End)는 적응형 DNA를 유지하면서도 커스텀 ASIC에 비해 비용 및 전력 측면에서 뛰어난 경쟁력을 갖춘 아키텍처를 통해 사업자들이 당면한 문제를 해결한다. <편집자>

더 넓은 대역폭의 무선 장치(RU: Radio Unit) 구현은 단순히 데이터 전송속도만 높인다고 해결되는 것은 아니다. 사업자는 기존 및 신규 대역에 대한 복잡한 무선 구성 요건을 충족시켜야만 한다.

이러한 요구사항 충족을 위해서는 가능한 가장 넓은 순시 대역폭(iBW: Instantaneous Bandwidth)을 지원하는 무선을 설계해야 한다. 예를 들면 초기 5G는 최대 200MHz 대역폭을 지원하지만 향후 최대 400MHz의 무선이 필요하게 될 것이다.

다양한 적용 사례와 진화하는 표준
5G가 기본 무선 표준으로 설정된다 하더라도 4G 출하량은 향후 수년 동안 상당한 규모를 유지할 전망이다. 따라서 5G 네트워크를 업그레이드하거나 설치할 때 사업자는 4G 커버리지도 제공해야 한다. 타워 공간은 유닛과 중량 단위로 임대해 사용하기 때문에 4G 및 5G 기능을 모두 갖춘 다중 모드 무선 장치를 이용하면 설비투자비용(CAPEX)과 운영비용(OPEX)을 모두 줄일 수 있다. 

5G의 또 다른 복잡성은 분산 장치(DU: Distributed Unit) 인터페이스다. 일반적으로 7.1, 7.2, 7.3으로 분할되며, 무선 장치는 이 모든 것을 지원해야 한다.

3G는 음성과 문자 메시지가 주요 서비스였으며, 사업자의 판매 모델은 통화 시간과 문자를 기반으로 했다. 그러나 4G에서는 모바일 데이터라는 활용 사례가 추가되면서 월 GB 단위로 데이터를 판매하는 사업자들을 통해 스마트폰 시장이 발전하게 됐다. 

반면 5G는 eMBB(enhanced Mobile Broadband), URLLC(Ultra-Reliable Low-Latency Communication), mMTC(massive Machine Type Communication) 등 3가지 주요 적용 사례들이 있다. 이러한 각 적용 사례를 최적화하기 위해서는 다른 무선 솔루션들을 구현해야 하지만 5G는 이를 하나의 표준으로 통합했다.

현재의 5G는 모두 eMBB와 관련된 것이다. 사업자는 고객들을 가장 빠른 네트워크로 유도하기 위해 경쟁적으로 5G를 구축하고 있다. 

URLLC와 mMTC는 아직 새로운 영역으로 이를 구현한 선도적인 시장이나 사업 모델은 없다. URLLC의 주요 애플리케이션으로 자율주행이 거론되고 있지만 이 분야에서 5G 네트워크의 역할은 그리 크지 않을 것으로 예상된다.

이 프로세스는 상황에 따라 운영될 전망이다. 실행 가능한 URLLC 적용 사례는 온보드 제어로는 너무 위험한 광산 및 재난구조 작업과 같은 상황에서 차량이나 장비를 작동시켜야 하는 경우 적용될 가능성이 크다. 

mMTC 적용 사례는 제곱킬로미터 당 최대 100만개의 기기가 연결된 경우에 해당할 것으로 예측된다. 스마트 홈 기기의 경우 와이파이 성능이 충분하기 때문에 5G로 대체될 가능성은 낮기 때문에 mMTC 적용 사례는 스마트 공장, 스마트 시티와 같은 산업 및 상업 또는 정부 사업 애플리케이션에 중점을 둘 전망이다. 

4G LTE 표준은 2009년 릴리스 9로 마무리됐다. 그 이후 8년 동안 5번의 3GPP 릴리스를 통해 4G LTE-A(LTE Advanced)로 진화했다. 

5G의 1단계와 2단계는 릴리스 15 및 16에 정의돼 있으며, eMBB와 mMTC 및 URLLC에 대한 기본 사항도 포함돼 있다. 현재 릴리스 17 작업이 진행되고 있으며, 릴리스 18도 계획돼 있다. 5G 표준은 향후 10년에 걸쳐 시장의 요구에 따라 진화해 나갈 전망이다.

5G 시장 혁신
5G에 대한 또 다른 도전과제는 광범위하게 전개되고 있는 시장의 혁신이다. 반면 4G 시장은 상당히 일관적이다. 4G는 하나의 적용 사례를 중심으로 전통적인 사업자들이 소비자들에게 데이터를 판매하고, 전통적인 하드웨어 OEM들로부터 네트워크 인프라를 구매하는 형태로 구성됐다. 

현재 O-RAN 얼라이언스와 TIP(Telecom Infra Project)가 다양한 공급업체를 지원함에 따라 기존 비즈니스 모델이 완전히 새롭게 재편되고 있다. 디시(Dish), 라쿠텐(Rakuten), RJIO와 같은 혁신적인 5G 사업자들이 동종 업계는 물론 기존 사업자들에 새로운 도전장을 내밀고 있다.

완벽한 엔터프라이즈 솔루션을 제공하기 위해 mMTC 및 URLLC 기능을 사용하는 사설 네트워크에서 진정한 혁신과 시장 재편이 동시에 전개될 전망이다. 이로 인해 새로운 사업자와 공급사들이 등장하면서 역동적인 5G 경제가 실현될 것으로 기대된다.

현재·미래 5G 요구사항 충족하는 징크 RFSoC DFE
적응형 및 지능형 컴퓨팅 선두주자 자일링스는 5G NR (New Radio) 애플리케이션의 진화하는 표준에 대응할 수 있도록 설계된 혁신적인 적응형 무선 플랫폼인 ‘징크 RFSoC DFE’를 출시했다. 자일링스 징크 RFSoC DFE는 컴퓨팅 집약적인 작업으로 알려진 DFE 기능을 고정형 또는 ASIC과 유사한 구조로 구현하고, 4G 및 5G NR 표준을 모두 구성할 수 있다. 

징크 RFSoC DFE의 고정형 셀은 실리콘 영역을 덜 차지하고, 기존 FPGA의 소프트 로직에 비해 전력 소모를 최대 80%까지 줄일 수 있다. 각 하드 IP 코어는 물리적으로 소프트 로직보다 작기 때문에 코어를 더 추가해 징크 울트라스케일+ RFSoC 3세대 디바이스 대비 2배의 DFE 프로세싱 성능을 제공할 수 있다. 

DFE의 하드 IP 블록을 최대로 활용하는 경우, 징크 RFSoC DFE의 전력소모는 동급 징크 RFSoC 3세대 디바이스 구현에 비해 약 50%까지 줄일 수 있다.

이 하드 IP 블록은 데이터 흐름과 일치하도록 징크 RFSoC DFE에 물리적으로 배치돼 있다. 각 IP의 기능은 다중 인스턴스로 구성돼 있어 애플리케이션에 따라 디바이스 규모를 확대하거나 줄일 수 있다. 또한 사용자가 데이터 경로의 모든 지점에 로직을 추가하고, 모든 블록을 우회할 수 있도록 최대한의 유연성을 제공한다. 

징크 RFSoC DFE는 FR1(최대 7.125GHz)에서 최대 400MHz 순시 대역폭과 FR2를 위한 IF 트랜시버로 사용하는 경우 최대 1,600MHz 순시 대역폭을 제공함으로써 다중 대역 및 다중 모드 무선을 지원한다.

자일링스의 성공적인 징크 울트라스케일+ RFSoC에 기반한 징크 울트라스케일+ RFSoC DFE는 중요한 컴퓨팅 집약적 디지털 프로세싱 블록을 표준에 부합하는 하드 IP로 구성해 ASIC의 이점을 제공하는 동시에 알려지지 않은 미래의 요구사항 및 시장 요건에 적응할 수 있는 로직을 통해 자일링스의 적응성과 시장출시시간 단축 DNA를 유지하고 있다.