전기전자/정보통신

Telecommunication_2019.1 특집 요약 (p4-25)

네트워크 미래 예상도 2019
기업 네트워크의 새로운 방향

‘5G 전야’가 될 2019년. 기업 네트워크는 새로운 방향으로 크게 선회한다. 19년 이후, 네트워크 시장에는 어떤 변화가 일어날 것인가? ‘5G’ ‘자영5G’ ‘Wi-Fi’ ‘LPWA’ ‘sXGP’ ‘400기가이더넷’ ‘HD-PLC’ 그리고 ‘WAN/LAN’이라는 8개의 테마로 미래 예상도를 그려 보았다.

Part 1. 5G는 일본에서 이렇게 시작된다
여름부터 사전서비스, 처음은 3.2Gbps?

이제 곧 5G가 실현된다. 기존의 3대 이동통신사업자는 19년 여름부터 사전서비스를 실시한다. 20년에는 라쿠텐을 포함한 4사가 상용서비스를 시작한다. 이통사 4사의 5G 전개 계획을 취재하였다.

19년의 통신업계에 있어서 가장 중요한 테마 중 하나가 5G라는 사실에는 이론의 여지가 없다. 총무성은 19년 3월 말을 목표로 5G의 주파수 할당을 시행한다. 순서대로 시행하면 NTT도코모, KDDI, 소프트뱅크의 기존 이통사와 신규로 참여하는 라쿠텐의 총 4사에게 전파가 부여된다. 개설지침안에 따르면 총무성은 5G서비스를 전국에서 제공하는 사업자를 대상으로 3.7GHz대(100MHz폭 5개), 4.5GHz대(동(同) 1개), 28GHz대(동(同) 4개)의 총 10개의 할당을 준비하고 있다.

사업자에 대한 할당심사에서는 인구 등 커버리지 범위를 평가하는 기존의 지표 대신에 ①전국에 대한 전개 가능성 확보, ②지방에서의 조기 서비스 개시, ③서비스의 다양성 확보라는 3개 항목을 평가하는 지표를 새로 만든다. 5G시대에는 사람만이 아니라 모든 사물이 서비스의 대상이 되고, 지역의 과제해결이나 지방 창생을 위한 활용이 기대되기 때문이다. 전국을 사방 10km의 그물 모양으로 구역을 나눠, 5년 이내에 50% 이상의 구역에서의 5G 정비를 절대 심사기준으로 한다. 동시에 인정에서 2년 후까지 전국의 지방자치단체에서 5G의 운용을 시작하는 것이 요건이 된다.

서브 6GHz대라고 불리는 3.7/4.5GHz대는 전파가 도달하기 쉬운 반면에 주변 기지국의 간섭을 받기 쉬워 면(面)적인 에어리어 전개에 적합하다. 밀리파대의 28GHz대는 직진성이 높고 전파가 도달하기 어렵지만 그 만큼 간섭 전파도 적기 때문에 국소적으로 고밀도인 에어리어 전개에 적합하다. 이러한 주파수의 특성과 기지국 장치를 세대간에 공유하는 목적에서 기존의 LTE를 보완∙확장하면서 5G 에어리어를 넓혀나갈 것으로 보인다.

-- 지방을 중시한 에어리어 전개 --
-- 도코모는 럭비월드컵에 조준 --
-- 스마트폰과 다른 모양의 단말도 --

Part 2. 5G가 자영망으로 이용 가능
28GHz대의 100MHz폭에서 선행 도입

5G를 ‘자영무선’으로서 이용할 수 있는 새로운 주파수대 할당을 위한 검토가 정보통신심의회 작업반에서 시작되었다. 후보 대역 중 28GHz대의 100MHz폭은 이르면 19년 후반에 이용할 수 있을 것으로 보인다.

“5G의 기술을 자영무선으로서 산업용도에서 이용하고 싶어하는 기업에 대해, 에어리어를 한정하여 개별로 면허를 부여한다는 구상이 유럽을 중심으로 나오고 있다. 그러나 구체적인 시책은 해외에서도 아직 정해지지 않은 상태다. 정보통신심의회의 논의를 통해 일본의 ‘로컬5G’의 모습이 명확해지기를 바란다”. 총무성 이동통신과의 나카가와(中川) 과장은 5G의 기술을 검토하고 있는 정보통신심의회 신세대모바일통신시스템위원회에 신설된 ‘로컬5G 검토작업반’의 논의에서 이렇게 기대감을 나타냈다. ‘로컬5G’는 에어리어를 한정하여 5G를 자영무선으로서 이용할 수 있도록 하는 새로운 무선시스템이다.

총무성은 18년 11월 3일에 공표한 5G용 주파수 할당지침안에서 4.5GHz대에 200MHz폭, 28GHz대에 900MHz폭의 ‘자영용으로 이용할 수 있는 할당 범위’를 확보한다는 방침을 표명, 로컬5G의 실현을 위해 움직이기 시작하였다. 작업반에서는 이 대역의 할당을 위해, 대역을 현재 이용하고 있는 공공무선이나 위성통신과의 공용조건, 인접하는 공중 5G와 간섭을 일으키지 않기 위한 기술조건을 검토한다. 또한 나카가와 씨가 말한 “로컬5G를 어떠한 것으로 만들 것인가”에 대해서도 검토한다.

12월 12일에 열린 제1회 회의에서는 ①상정된 유스케이스나 할당 대상(자영 이용에 한정할 것인가, 전기통신업무도 할 수 있도록 할 것인가 등), ②할당 단위(옥내에 한정하여 면허를 부여할 것인가, 학교나 공장 등의 구내를 단위로 한 이용을 인정할 것인가, 옥외에서도 사용할 수 있도록 할 것인가 등)이 논점이 되었다.

작업반의 논의는 19년 12월까지 계속되지만 앞에서 말한 후보 주파수 중 28GHz대의 100MHz폭(28.2-28.3GHz)은 이미 기존 시스템과의 간섭 검토 등이 완료되었기 때문에 앞서서 논의를 진행하여 로컬5G의 조기 실용화를 검토한다. 19년 2월까지 이 대역에 관한 논의를 끝내고, 정보통신심의회의 답신 등을 거쳐 8월에는 제도 개정을 마친다는 계획이다.

일정대로 시행되면 19년 후반에는 로컬5G의 이용이 시작된다. 남은 주파수대도 20년 6월의 제도 개정이 예정되어 있어 로컬5G의 활용이 본격화될 것으로 보인다. 로컬5G의 도입을 검토하고 있는 나라는 일본만이 아니다. 에릭슨 재팬의 후지오카(藤岡) CTO는 “독일은 이미 할당 절차를 거의 종료하였다. 스웨덴이나 영국에서도 작업을 진행하고 있고 프랑스도 움직이고 있다”라고 말한다. 독일에서는 3.7GHz대와 26GHz대에 ‘로컬5G’용 대역을 마련하였고 자동차기업이 도입에 의욕을 보이고 있다. 총무성이 로컬5G의 실용화를 서두르는 것은 이러한 해외의 동향에 보조를 맞추기 위해서다.

-- 건설기기의 원격 조작도 자사에서 --
-- 지역 BWA의 고도화에도 활용 --

Part 3. Wi-Fi는 ‘10년 만에’ 크게 진화
무선LAN을 바꾸는 3개 규격이 일제히 등장

2019년 이후에 무선LAN은 크게 진화한다. 차세대고속규격 ‘11ax’와 함께 새로운 보안 표준 ‘WPA3’와 ‘Enhanced Open’도 등장. 편의성과 안전성을 높인 차세대 Wi-Fi의 도입이 시작된다.

Wi-Fi에 대한 불만과 우려는 “혼잡하면 연결되지 않는다(늦다)”와 “도청 등의 위험이 있다”의 2개로 요약된다. 즉, (1)다수의 유저가 집중하는 고밀도 환경에서의 통신 안정성과 (2)보안 위험이다. 19년부터 이를 해결하는 차세대 Wi-Fi의 보급이 시작된다. 차세대고속규격 ‘IEEE802.11ax’(이하, 11ax)와 새로운 보안 규격 ‘WPA3’ ‘Enhanced Open’이다.

11ax는 지금까지 ‘최고속도’를 추구해 온 Wi-Fi의 흐름을 바꿔서 ‘실효속도’의 향상에 포커스를 맞춘 규격이다. WPA3도 10년 이상 사용해 온 WPA2를 대체하는 것이다. 그리고 Enhanced Open은 공중 Wi-Fi의 안전성 향상을 목적으로 책정된 새로운 규격이다.

이 3개의 규격 모두에 대응한 첫 Wi-Fi 액세스포인트(AP)가 휴렛팩커드 엔터프라이즈(HPE) 산하의 Aruba에서 얼마 전에 출시되었다. 일본 국내에서는 19년 일사분기에 발매되는 ‘Aruba AP510 시리즈’다. 이하, HPE 엔터프라이즈기술부의 구로카와(黒川) 씨에 대한 취재를 바탕으로 새로운 규격의 특징과 영향을 설명한다.

또한 Wi-Fi규격의 명칭에 대해서는 인증 단체인 Wi-Fi Alliance가 18년 10월에 ‘IEEE802.11xx’라는 표기를 대신하여 보다 알기 쉬운 호칭을 채용한다고 발표하였다. 앞으로 11ax는 ‘Wi-Fi6’로, 11ac와 11n은 ‘Wi-Fi5’와 ‘Wi-Fi4’로 불린다. 기술적으로는 11ax 등의 명칭을 계속 사용하기 때문에 본고에서도 양쪽을 사용한다.

-- 스루풋(throughput)은 4배 이상 --
-- 전력 절약과 IoT에 대응 --
-- 유선 LAN에도 대비가 필요 --
-- 14년만의 새로운 표준 --
-- 공중 Wi-Fi도 자동적으로 암호화 --

Part 4. LPWA는 폭발적으로 증가한다?
NB-IoT와 LoRa가 주류로

2018년의 LPWA시장은 LoRa가 전세계적으로 크게 증가하였다. 앞으로도 NB-IoT와 함께 시장을 견인할 것으로 보인다. 일본에서 셀룰러 LPWA의 보급이 본격화되는 것은 20년이 될 것 같다.

“18년의 NB-IoT의 통신모듈의 출하 수는 전세계에서 1,200~1,300만대. 그 중 약 90%가 중국용이다”. 시장조사기관인 테크노시스템리서치의 단바(丹羽) 씨는 18년의 LPWA 세계 시장의 주요 토픽으로 NB-IoT가 크게 신장한 것을 든다.

테크노시스템리서치의 조사에 따르면 NB-IoT, Cat.M1(LTE-M), Cat.1에 비셀룰러계 Sigfox, LoRa를 추가한 주요 LPWA 규격의 18년 통신모듈 출하 대수는 전년의 3,300만대를 크게 웃도는 8,300만대다. 이 중 중국에서 17년말부터 상용서비스가 시작된 NB-IoT가 단번에 15%의 점유율을 차지한 것이다.

신장 배경에는 중국 정부가 NB-IoT를 추진하고 있고, 이 영향으로 통신사업자도 이용 확대를 위해 유저에게 보조금을 지불하고 있다는 사정도 있다. 처음에는 중국에서만 5,000만~1억대는 판매될 것이라는 전망이 통신사업자들 사이에서 나왔다고 한다. 반면, NB-IoT와 마찬가지로 16년에 3GPP로 표준화된 또 다른 셀룰러 LPWA, Cat.M1은 움직임이 둔하다.

-- 중국 알리바바가 LoRa 전개 --
-- Sigfox의 2019년에 주목 --

Part 5. sXGP는 가을에 가동
EPC 탑재 액세스포인트 가격은 10만엔대

LTE 베이스의 새로운 자영무선 ‘sXGP’의 도입이 본격화되는 것은 19년 후반이 될 것이다. 공중 PHS의 전파 송신 정지에 따르는 대역 확대나 세계 전개로 인해 보급이 크게 가속화될 가능성도 나오기 시작하였다.

“18년 중에는 파트너인 SIer에 의한 평가가 추진된다. 19년 봄부터는 유저 기업에 의한 시험 도입이 시작된다. 실제로 기업에서 사용하는 것은 19년 후반이 될 것이다”. 프라이빗 LTE 솔루션에 주력하고 있는 Baicells Japan의 히비(日比) 개발본부장은 sXGP의 당면 전개를 이렇게 예상한다.

sXGP는 사업소 무선 전화로서 사용되고 있는 자영PHS의 후계로서 PHS/AXGP의 추진 단체 ‘XGP포럼’이 책정한, LTE베이스의 새로운 자영무선규격이다. 자영PHS용으로 할당된 1.9GHz대는 중국이나 일본 등에서 널리 사용되고 있는 LTE 국제 밴드 ‘Band39’에 포함된다. 그래서 Band39에 대응한 스마트폰이나 데이터통신단말을 그대로 사업소 무선 단말로서 활용하는 컨셉트로 개발된 것이 sXGP다. iPhone를 비롯한 다수의 LTE 단말이 Band39를 서포트하고 있다.

-- 지금은 아직 상용화 준비 단계 --
-- sXGP 전용 스마트폰 등장 --
-- MulteFire로서 세계 전개 --

Part 6. 400기가 이더넷이 다가 온다
5G나 클라우드에 조기 침투

2017년 말에 표준화가 완료된 400기가이더넷의 도입이 19년에 드디어 본격화된다. 대규모 클라우드 데이터센터나 모바일 이동통신사업자의 5G네트워크에서 채용될 것 같다.

인터넷 트래픽은 지금도 급격한 기세로 성장을 이어가고 있다. Cisco Systems가 발행한 ‘Cisco Visual Networking Index: Forecast and Trends, 2017-2022’에 따르면, 세계의 개월 당 IP트래픽은 17년의 122EB(엑사바이트)에서 22년에는 396EB로 증대할 것으로 예측한다. 시스코에서 Data Center/Virtualization 사업을 담당하는 이시다(石田) 씨는 “IoT로 지금까지 연결되지 않았던 디바이스도 인터넷에 연결된다. Carrier Network도 5G로 비약적으로 트래픽이 증가한다”라고 말한다.

-- 400Gⅹ32=12.8T를 1U에 집약 --
-- 조기에 가동되는 400GbE 시장 --
-- 트랜시버는 QSFP-DD가 주류 --

Part 7. ‘IoT-PLC’의 보급 원년으로
고속전력선통신 ‘제4세대’가 등장

법제도의 문제도 있어 용도가 한정되어 있는 HD-PLC. 그러나 19년은 IoT용도로 보급이 확대될 가능성이 높다. IoT용 규격의 표준화와 함께 3상 전력선이나 선박에서의 이용 규제가 풀릴 예정이기 때문이다.

전력선을 사용하여 데이터통신을 하는 HD-PLC(고속전력선통신). 국내에서는 집합 주택의 스마트 미터에 채용하는 등 서서히 용도가 확대되고 있다. 19년에는 2개의 움직임으로 인해 더욱 탄력이 붙을 것으로 보인다.
첫 번째 움직임은 19년 봄에 제4세대 HD-PLC 기술이 IEEE 1901a로서 규격화되는 것이다. 현행 제3세대와의 차이는 하나의 LSI코어로, 용도에 따라서 5단계로 통신속도나 거리를 바꿀 수 있다는 점에 있다.

표준모드의 최대 통신속도는 240Mbps로 제3세대와 다르지 않지만 2배 모드로 하면 500Mbps, 4배 모드에서는 주로 동축선 이용시라는 조건이 붙지만 1Gbps의 고속 데이터통신을 실현한다. 이를 통해 4K/8K의 초고정밀 영상이나 감시카메라와 같은 대용량 데이터의 전송에도 이용할 수 있게 된다.

한편, 2분의 1모드로 하면 약 1.5배, 4분의 1모드로 하면 약 2배까지 통신거리를 늘릴 수 있어, 빌딩의 에너지관리나 조명 제어 등 통신이용대역의 협대역화가 필요한 용도에 적합하다. 5G에서는 28GHz대 등 높은 주파수대가 이용되지만 직진성이 높은 만큼 전파가 잘 도달되지 않는다는 우려가 있다. 그래서 빌딩 안 혹은 지하 등 전파 불감지대는 PLC로 보완하는 방법을 생각할 수 있다고 한다.

제4세대 HD-PLC는 ‘IoT-PLC’라고도 불리듯이 IoT용을 상정하고 있다. “IoT에서 네트워크의 요구는 고속화와 장거리화로 나뉜다. 제4세대 HD-PLC는 모두에 대응할 수 있다”라고 파나소닉 비즈니스이노베이션본부의 아라마키(荒巻) 씨는 말한다.

HD-PLC는 전원이 있는 곳이라면 간단하게 네트워크를 구축할 수 있고 통신 안전성이나 전력소비 효율성도 뛰어나다. 때문에 IoT용 통신규격으로서 최근에 다시 주목을 받고 있었다. 또한 제4세대 HD-PLC가 IEEE로 표준화되면 각 벤더 업체로부터 LSI가 발매되어 보급 확대를 기대할 수 있다고 한다.

-- 대형 선박에서의 이용 가능성도 --

Part 8. 기업 네트워크는 클라우드 제어로 이행
주목해야 할 4개의 새로운 트렌드

기업 네트워크의 클라우드화가 가속될 것 같다. 관리∙제어 기능의 대부분은 클라우드로 이행한다. WAN도 LAN도 시큐리티도 구름 위에서 컨트롤하는 세계가 다가오고 있다.

기업의 네트워크 설계∙구축 및 운용 방식이 대담하게 변할 준비를 하고 있다. 기존의 방법으로는 멀티 클라우드화를 추진하고 있는 기업 IT를 지원할 수 없기 때문이다. 거점이나 모바일 유저가 접속하는 곳은 사내 서버나 데이터센터에서 WAN의 외부에 있는 클라우드로 바뀐다. 또한 복수의 클라우드를 사용하도록 되어 있다.

이러한 상황에서 기존형의 네트워크를 계속 운용하는 것은 곤란하다. 인터넷/클라우드로 가는 출구를 하나로 하여, 그곳에 설치한 게이트웨이에서 ‘안’과 ‘밖’의 출입을 감시∙제한하는 형태로는 출입구에서 시행해야 할 처리가 증대하여 운용은 복잡해진다. 또한 외부에서 시행되고 있는 것을 감시할 수 없다는 중대한 문제도 발생한다.

-- 게이트웨이를 클라우드로 옮긴다 --
-- 거점에는 최저한의 기능만 --
-- SD-WAN에 4개의 새로운 트렌드 --
-- SD-WAN이 NFV 기반으로 --
-- LAN도 클라우드에서 관리 --
-- 주목 받는 Azure Virtual WAN --
-- 아직 성장하는 도중 --
-- SD-WAN에서 ‘SD-Core’로 --

  -- 끝 --