다가올 6G시대에도 LG유플러스와 함께! 6G 연구보고서.uplus

6G 시대가 눈앞에! 다가오는 초연결 시대

2019년, 대한민국에서는 세계 최초로 초고속·저지연 연결을 지원하는 5G서비스가 상용화되었습니다. 이후 유플러스에서는 AR·VR 등 실감형 콘텐츠 개발에 적극적으로 투자하는 등 5G시대에 발맞춰 현실과 가상, 온라인과 오프라인의 선을 넘는 즐거움을 선사하고자 힘쓰고 있는데요. 특히 작년 11월에 출시된 실감형 콘텐츠 플랫폼 U+DIVE에서는 공연·여행·영화 등 1,500편 이상의 다양한 콘텐츠를 AR·XR 로 즐길 수 있죠.

하지만 LG유플러스를 비롯한 대한민국의 다양한 통신사업자 및 연구진은 5G 상용화에 안주하지 않고, 다가올 6G시대 준비에 이미 박차를 가하고 있습니다. 이번 포스팅에서는 유플러스에서 어떻게 6G시대를 앞당기기 위한 연구 및 노력에 앞장서고 있는지, 지난 3월 U+ 링크드인을 통해 전해드린 유플러스의 RIS 기술 검증 돌입 소식 이후부터 현재까지의 노력 및 성과를 모아, 순서대로 차근차근 소개해 드리도록 하겠습니다.

4G LTE와 5G, 그리고 6G

여기서 잠깐! 그렇다면 우리가 익숙하게 사용해오고 있는 4G LTE와 5G, 그리고 멀지 않은 시기에 상용화될 것으로 보이는 ‘6G’는 과연 어떻게 다를까요? 먼저 각 숫자 끝에 표기된 ‘G’는 Generation의 약자로 ‘세대’를 의미합니다. 즉, 6G는 6세대 이동통신인 것입니다.

스마트폰 시대의 도래를 이끈 3G의 등장에 이어, 데이터 전송 속도가 훨씬 빠르며 안정적인 실시간 스트리밍 등이 가능한 4G(LTE)가 상용화되었습니다. 그리고 2019년에는 5G가 국내에서 세계 최초로 상용화되며 본격적으로 AR·VR콘텐츠나 자율주행 자동차, 도심항공모빌리티(UAM) 등에 대한 관심이 높아지게 되었죠. 다음 세대인 6G는 5G 보다 더욱 빠른 속도를 자랑할 것으로 예상되는데, 사실 이미 상용화된 5G 역시 일상생활에서 사용하기에 불편함이 느껴지는 속도는 아닙니다. 하지만 속도만큼이나 중요한 점은 현재 통신서비스가 불가능한 지역에서도 네트워크를 이용할 수 있는 초공간성, 지금보다 훨씬 고도화된 VR콘텐츠의 생산 가능성 등 우리가 상상하던 미래의 수많은 가능성을 열어줄 기술이라는 데 있습니다.

6G는 이전 세대, 그러니까 5G의 상용화 시점을 기준으로 약 10년 뒤인 2028~2030년경 본격 상용화될 것으로 예상되고 있는데요. 그럼 지금부터는 본격적으로 LG유플러스가 6G시대의 도래를 위해 어떤 준비와 노력을 기울이고 있는지 알아보도록 하겠습니다.

2022년 3월: LG U+, 6G 선진 안테나 기술 RIS 기능 검증 돌입

먼저 지난 3월에 전해드린 RIS 기능 검증 소식을 놓친 분들을 위해 잠깐 복습 시간을 갖도록 하죠. RIS란 Reconfigurable Intelligent Surface의 약자로, 우리말로 번역하면 ‘재구성 가능한 지능형 표면’ 이라는 뜻의 차세대 안테나 기술입니다. 다시 말해 전파의 특성에 따라 전달력을 조정할 줄 아는 일종의 ‘지능형 거울’인데요. 지난 3월에 LG유플러스에서 바로 이 RIS 기술의 기능 검증에 돌입했다는 소식을 전해드린 바 있습니다.

6G시대를 앞두고 이 기술이 각광받는 이유는 바로 지금까지의 이동통신에서 사용하지 않았던 테라헤르츠(㎔)파 대역이 6G환경에서 사용될 주요 예상 주파수로 꼽히고 있기 때문입니다. RIS는 바로 이 테라헤르츠파의 전파 효율 개선에 필수적인 기술이거든요. 테라헤르츠파는 초당 Tbps의 빠른 데이터 전송속도를 지원하지만, 파장이 매우 짧아 (1)전파의 도달 범위 내에 장애물이 있는 상황, 또는 (2)실외 기지국에서 실내로 들어오는 상황에서 전파 손실이 쉽게 발생합니다. RIS는 아래 그림과 같이 (1)의 상황에서 장애물을 피해 전파를 반사해 주거나, (2)의 상황에서 외부의 신호를 안으로 투과시켜 주어 음영지역의 커버리지를 개선하는 데 중요한 역할을 합니다.

LG유플러스에서는 올 초부터 5G필드(3.5GHz 및 28GHz) 환경에서 RIS의 활용 가능 여부를 검증하고 있어, 6G기술 혁신에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.

2022년 5월: 오픈랜 기반 네트워크 소프트웨어 플랫폼 RIC 검증

다가올 6G시대에 앞서, RIS만큼이나 주목받고 있는 또 다른 기술이 있습니다. 바로 오픈랜(O-RAN, Open Radio Access Network)입니다. 이 기술은 기지국 등 무선 통신장비의 하드웨어와 소프트웨어를 분리해 서로 다른 제조사의 장비의 호환을 가능하게 해 주는 표준기술인데요. 지난 5월, LG유플러스와 글로벌 통신장비 업체 주니퍼네트웍스가 협력하여 국내 최초로 오픈랜의 핵심 기술 중 하나인 RIC(Radio Access Network Intelligent Controller)의 기술 검증을 진행했습니다.

오픈랜을 구성하는 장비로는 크게 개방형 안테나(O-RU), 가상화된 디지털 처리장치(O-DU/CU), 그리고 이번에 유플러스에서 검증에 성공한 RAN 지능형 컨트롤러(RIC) 등이 있습니다. RIC는 인공지능과 머신러닝을 활용해 기존 장비의 제조사 외에도 여러 중소기업으로부터 무선 접속망 장비의 자동화 어플리케이션을 공급받아 적용할 수 있도록 하는 소프트웨어 플랫폼 기술을 기반으로 합니다. 마치 앱스토어/Play스토어 등에서 다양한 어플리케이션을 선택하고, 다운로드 받아 사용할 수 있는 것과 비슷하죠.

가상의 사례를 통해 조금 더 쉽게 설명해 보겠습니다. 예를 들어 지역 축제와 같이 사람들이 많이 모이는 행사가 열릴 때, 통신사는 축제가 열리는 지역의 기지국과 RIC에 별도의 어플리케이션을 실행시켜 해당 기지국의 성능·품질 데이터, 날씨, 과거 이력 등의 정보를 자동으로 수집할 수 있게 됩니다. 이를 토대로 축제 당일 트래픽 발생량을 예측하고, 사전에 미리 안정적인 통신 환경을 구축할 수 있는 것이죠. 이번 검증을 통해, LG유플러스와 주니퍼네트웍스는 이 시나리오와 같이 기존 기지국 장비 제공 업체가 아닌 다양한 업체에서 개발한 어플리케이션으로도 기지국 기능이 정상적으로 동작할 수 있다는 것을 실증했습니다. 향후 5G, 6G 기지국도 소프트웨어를 중심으로 작동할 수 있다는 점까지 확인되었다는 점에서 더욱 의미 있는 결과였죠.

LG유플러스는 지난해 글로벌 200여개 기업과 연구기관이 참여하고 있는 오픈랜 표준화 단체, O-RAN Alliance에 가입하며 오픈랜 기술력 확보에 앞장서고 있으며, 지난 12월에는 제3회 글로벌 플러그페스트(PlugFest)에 한국 대표 주관사 자격으로 참여해 오픈랜 규격을 만족하는 5G 오픈랜 장비의 실증 결과를 발표하기도 했답니다. 앞으로도 국내 및 글로벌 오픈랜 생태계 조성 확대에 더욱 힘쓸 예정이니 많은 기대 부탁드립니다!

2022년 6월: KAIST와 기술협력, 양자컴퓨터로 6G 시대 선도

자, 여기까지 잘 따라오고 계신가요? 그럼 이번에는 빠르게 6월 소식으로 넘어가 보겠습니다.

소위 ‘초연결’ 시대라고도 불리는 6G 시대의 핵심 목표가치로는 초성능, 초광대역, 초정밀/초저지연, 초지능화, 그리고 초공간 등이 있습니다. 지금부터 소개해 드릴 소식은 그 중에서도 ‘초공간성’ 구현을 가능케 해줄 네트워크 최적화 연구 성과입니다.

위성 네트워크에서는 위성끼리 서로 접근해 통신이 가능한 거리가 되면 망을 수시로 재구성해야 하는데, 이때 가장 빠른 데이터 전송 경로를 찾도록 해주는 과정이 바로 ‘네트워크 최적화’입니다. 위의 그림을 보시면, 최적화 유무에 따라 데이터 전송 효율이 얼마나 차이날 수 있는지 조금 더 쉽게 이해하실 수 있을 겁니다.

그냥 들어도 어려운 작업 같지만, 특히 6G 저궤도위성의 경우 네트워크 최적화에 더욱 고난도의 기술이 필요하다고 합니다. 상대적으로 낮은 상공에 떠 있는 저궤도위성의 특성상 위성의 위치가 실시간으로 바뀌기 때문에, 위치가 다시 바뀌기 전까지 단시간 내에 최적의 네트워크 구성을 찾아내야 한다는 일종의 시간제한이 추가되는 것이죠.

하지만 LG유플러스xKAIST 연구팀은 D-WAVE 양자컴퓨터로 하나의 위성에서 통신할 수 있는 주변 위성의 개수와 거리를 정해 빠르게 계산하는 데 성공하여, 기존 알고리즘 대비 경로 길이를 획기적으로 감소시키는 성과를 얻었습니다. 덕분에 위성통신 환경에서도 지상 통신과 차이가 없는, 초성능·초정밀* 6G 통신을 구현할 수 있다는 가능성을 확인했고요. 조금 더 쉽게 설명하면, 지상에서 고도 10km까지, 최대 시속 1,000km로 움직이는 물체에도 통신을 연결할 수 있는 ‘초공간성’이 구현된다는 의미입니다. 더 더 쉽게 설명하면, 이 최적화 기술이 상용화되면 비행기나 사막처럼 현재는 통신서비스가 불가능한 지역에서도 6G통신이 가능해진다는 의미입니다. 지난 12월부터 연구에 매진해 온 LG유플러스와 KAIST 이준구 교수 연구팀, 한동수 교수 연구팀의 놀라운 성과네요!
(*초성능: 1Gbps 이상의 이용자 체감 속도 / 초정밀: 종단간 5ms 이하의 지연시간)

LG유플러스는 앞으로도 미래 핵심 기술인 양자컴퓨터 활용 연구를 통해 위성통신에서도 최적의 품질을 제공할 수 있도록 연구와 협력을 계속할 예정입니다. 그뿐만 아니라 지난 4월에는 양자컴퓨터의 공격을 막을 수 있는 ‘양자내성암호(PQC)’를 적용한 기업전용회선을 상용화하는 데에도 성공하며, 새로운 기술과 함께 찾아올 수 있는 새로운 보안 이슈에도 힘쓰고 있답니다💪

2022년 7월: LG유플러스 - 노키아, 6G 연구개발 협력 강화 업무협약 체결

어느새 하반기, 7월 소식입니다. 우리에게도 친숙한 글로벌 통신장비 제조업체 노키아와 LG유플러스가 5G 어드밴스드* 및 6G분야의 연구개발을 위한 협력 소식과 함께 기분 좋은 7월의 시작을 알렸었죠. 통신서비스의 혁신은 하나의 국가, 또는 기업이 기술이나 연구를 독점하는 방식만으로는 이루어지지 않는, 그 어떤 분야보다 상호 협력과 지원이 필수적인 영역입니다. 특히 6G 네트워크의 경우 상용화에 앞서, 5월 소식에서 설명드린 오픈랜(Open RAN)과 같은 표준기술을 구축해야 합니다. 이에 지난 십여 년간 4G와 5G 영역에서도 지속적인 협력관계를 맺어 온 유플러스와 노키아코리아가 다시 한번 손을 잡았습니다.
(*5G 어드밴스드: 이동통신 표준화기구 3GPP가 릴리즈18에서 정의한 5G의 진화 단계)

LG유플러스와 노키아는 이번 협약을 계기로 오픈랜 관련 주요 기술인 개방형 프론트홀, Cloud RAN, 무선접속망 지능형 컨트롤러(RIC) 등에 대한 공동 연구를 진행할 예정입니다. 이에 더해 버려진 에너지를 재사용하는 에너지 하베스팅 기술 연구, 6G서비스 공간 확장 기술 확보를 위한 비지상네트워크(NTN)관련 공동 연구도 예정되어 있답니다. 비지상네트워크란 바다나 외딴 섬, 상공 등에도 일반적인 셀룰러 네트워크와 유사한 품질의 서비스를 제공하는 기술로, 바로 앞서 전해드린 LG유플러스xKAIST의 저궤도위성 네트워크 최적화 연구와도 연결되는, 초공간성 구현을 위한 연구라고 볼 수 있겠네요.

이번 공동 연구는 미래 무선 기술의 구조를 검증하고, 상용화를 앞당기는 기술 개발에 일조할 것으로 기대되는데요. 양사는 이번 협력을 통해 6G환경에서 본격화될 네트워크 구조 확장, 주파수 확장, 서비스 공간 확장 기술 개발에 박차를 가하고, 고객이 만족할 수 있는 6G네트워크 품질 수준 확보에 총력을 기울일 예정입니다. 😊

2022년 7월: LG유플러스 - 포항공대, 6G 핵심기술 RIS 검증 산학협력

또 다른 7월 소식입니다! KAIST에 이은 포항공대와의 산학협력으로, 올 초부터 꾸준히 연구 중인 RIS 기술의 성능 확인을 위한 공동 연구를 진행할 예정이라고 밝혔습니다. 이번 연구를 함께하고 있는 포항공대의 홍원빈 교수 연구팀은 6G 및 밀리미터파(mmWave) 분야에서 선도적인 연구를 진행해오며 이와 관련한 다수의 과제 수행 경험과 역량을 보유한 팀이기도 합니다.

6G이동통신에서는 홀로그램, XR 등 특화 서비스 제공을 위해 수백 메가헤르츠(㎒)에서 수십 기가헤르츠(㎓)에 이르는 초광대역폭 주파수가 필요합니다. 그래서 앞서 설명드린 것처럼 테라헤르츠(㎔)파 대역이 주목받고 있는 것이죠. 하지만 파장이 짧아 전파 손실이 발생하기 쉬워, 이를 보완할 수 있는 RIS기술에 대한 연구도 함께 주목받고 있는데요. LG유플러스는 지금까지 소개해 드린 바와 같이 그간의 연구와 선행기술 검증작업으로 RIS 기술이 실제 이동통신 환경에서 사용될 수 있다는 가능성을 확인했습니다. 이번 연구에서는 테라헤르츠파 대역에서 RIS 작동 환경을 시뮬레이션하고, 시제품 제작 및 검증까지 진행할 예정이라고 하니 더욱 기대됩니다.

포항공대 연구팀 홍원빈 교수님의 말씀처럼 전자파 역사가 시작된 이래 인류의 통제권 밖에 있었던 전파 송수신 환경을 제어할 기술을 개척할 수 있을지, 계속해서 많은 관심 부탁드립니다.

2022년 8월: LG유플러스, 품질관리·장애복구 쉬운 클라우드 기반 6G네트워크 만든다

오늘 전해드릴 마지막 소식은 따끈따끈한 8월 최신 소식입니다. LG유플러스와 주니퍼네트웍스가 협업을 통해 클라우드 네이티브 기반의 6G IP 유선장비를 실증하는 데 성공했습니다. 클라우드 네이티브란 소프트웨어를 모듈화해 클라우드 환경에 최적화하는 기술인데요.

그렇다면 이 기술이 6G의 핵심 기술 중 하나로 주목받는 이유는 무엇일까요? 바로 통신사에서 네트워크에 이 기술을 적용하면 서비스별 요구사항에 따라 자원을 자유롭게 변경하거나, 배치할 수 있기 때문입니다 (Composable infrastructure). 특히 클라우드 네이티브 기반의 IP 유선 장비를 활용하면, 트래픽 증가 시에도 장비의 성능/용량을 확장하여 6G에서 요구하는 최적의 품질 유지가 가능하며 네트워크 장애 복구 조치도 자동화할 수 있다고 합니다.

사실 유플러스가 클라우드 전환에 힘을 쏟기 시작한 것은 최근 이야기만은 아닙니다. 지난해 9월에도 이미 5G 서비스의 지연시간 단축을 위해 AWS(Amazon Web Service), 그리고 삼성전자와 협력을 진행한 바 있죠. 당시 국내 통신업계 최초로 AWS 클라우드에 삼성전자의 5G 코어 장비와, 자율주행로봇을 작동하는 MEC(Multi-access Edge Computing) 서비스를 동시에 수용하는 데 성공했답니다. 이어 11월에는 ‘드라이브넷’ 사와의 협력을 통해 클라우드 백본 장비 실증에 성공했고요. 또 지난 3월에 아마존웹서비스(Amazon Web Services, 이하 AWS) 코리아와의 네트워크 클라우드 기술 개발 업무협약을 체결하기도 했습니다.

지금까지의 탄탄한 사전 행보에 이어, 이번 주니퍼네트웍스와의 협력을 계기로 전체 네트워크 인프라를 클라우드로 전환하기 위한 준비에 속도를 높이고 있는데요. 결과적으로는 네트워크 인프라 개선을 통해 6G 차세대 핵심기술을 선제적으로 확보하고, 트래픽이 증가하거나 운영 중 장애 발생 시에도 서비스 중단 없이 최적의 품질을 제공하는 것이 유플러스의 최종적인 목표입니다.

연초부터 숨가쁘게 달려온 유플러스의 6G관련 연구 성과를 살펴보니, 아득하게만 느껴졌던 6세대 이동통신이 상용화될 날도 멀지 않았다는 것이 실감나는 것 같습니다. 앞으로도 LG유플러스는 5G 서비스 품질의 완성도를 더욱 높이고, 다가올 6G시대에도 차세대 통신서비스를 선도해갈 수 있도록 더 열심히 연구하고, 기꺼이 협력하겠습니다.