전기전자/정보통신

Telecommunication_2020.1 특집 요약 (p9-29)

네트워크 미래 예상도 2020
5G의 원년, 기업 네트워크의 새로운 시대

일본의 ‘5G 원년’이 되는 2020년. 기업 네트워크는 새로운 시대로 돌입한다. 변혁을 가속시키는 것은 이동통신사업자가 제공하는 5G만이 아니다. 로컬5G/프라이빗LTE나 Wi-Fi6의 동향에서도 눈을 뗄 수 없다. 또한 LPWA나 Li-Fi, 셀룰러 드론, 유선 IoT, 양자컴퓨터 시대의 암호화 통신과, 주목해야 할 8개 테마를 통해 기업 네트워크의 미래 예상도를 그렸다.

Part 1. 포텐셜 발휘는 2023년부터
3단계로 진화하는 5G

드디어 2020년 3월부터 5G 상용 서비스가 시작된다. 압도적인 고속∙대용량, 초저지연∙고신뢰 통신과 같은 포텐셜이 발휘되는 것은 언제쯤일까? 3단계로 나눠서 향후 행방을 전망한다.

5G 서비스의 시작과 진화 과정은 3단계로 나눠서 생각할 필요가 있다. 5G NR(New Radio)의 도입, 즉 무선 부분의 5G화에 따라 초광대역 서비스(eMBB: enhanced Mobile Broadband)가 시작되는 ‘초기단계’, LTE 주파수대의 NR화와 코어네트워크의 5G화가 진행되는 ‘확충단계’, 그리고 5G의 풀 사양이 도입된 후의 ‘성숙단계’다. 이 단계적 전개와 병행해 이동통신사에 의한 에어리어 확대와 5G 단말이 확충. 23년 이후에 ‘진정한 5G’가 모습을 나타내게 될 것이다.

▶ 초기단계의 5G
인프라 정비는 급진, 단말 가격이 족쇄

2020년 봄의 상용 서비스 개시 시점에서의 5G 모습을 예상해 보자. 시작할 때의 5G 서비스는 현재의 ‘스마트폰용 모바일 브로드밴드’의 연장선 상에 놓인다. 5G 기지국의 전개 에어리어에 대해 NTT도코모는 “도시에서 지방까지 트래픽 수요가 높은 장소나, 5G 서비스 솔루션으로 신규 수요가 현재화되는 장소(각종 시설이나 스타디움∙라이브 공연장이나 공장 등)를 예정하고 있다”. 이러한 ‘5G 존’에서 eMBB에 의한 고속∙대용량 통신을 이용할 수 있다.

-- LTE와 5G NR을 묶어서 고속화 --
-- 인프라 정비는 앞당겨서 --
-- 단말 할인 폐지가 족쇄가 되기도 --

▶ 확충단계에서 성숙단계로
21년부터 LTE대역을 NR화, SA와 함께 URLLC 활용으로

-- FDD로 ‘URLLC도 사용하기 쉽게’ --
-- ‘진정한 5G’ SA는 22년부터 --
-- 고정망과 5G의 융합 --

Part 2. 세계에서 먼저 산업용 활용 케이스 개척
로컬 5G 급발진 가능성

이동통신사의 5G서비스와 거의 같은 시기에 ‘로컬 5G’도 이용할 수 있게 된다. 제조업을 시작으로 각 산업계에서 조기에 도입을 검토할 것으로 보인다. 지역 과제의 해결을 로컬 5G가 담당하는 것도 기대된다.

12월 하순부터 면허 신청 접수가 시작된다. 면허 교부까지의 기간은 최단 1개월 반 정도로, 이르면 19년내에 로컬 5G의 도입이 가능해진다.

로컬 5G는 일반적인 기업이나 지방자치단체 등이 주파수 면허를 취득해 자영형 5G 네트워크를 구축∙운용할 수 있는 제도다. 할당된 주파수대는 4.6-4.8GHz와 28.2~29.1GHz의 총 1100MHz 폭. 이 중 28.2~28.3GHz를 먼저 이용할 수 있고, 나머지 대역은 20년말 무렵부터 이용 가능할 전망이다.

-- 로컬 5G가 가속되는 이유 --
5G가 목표하고 있는 산업분야에서의 활용은 이동통신사의 상용 5G서비스(이하, 퍼블릭 5G)보다 오히려 로컬 5G가 견인할 가능성이 있다.

이유 중 하나는 퍼블릭 5G의 이용 가능 지역이 전국에서 면적 확대를 보이기까지는 적어도 몇 년은 걸리기 때문이다. 이동통신사는 공장이나 창고, 상업시설, 스타디움, 농장과 같은 5G 수요가 기대되는 장소에 대해 의욕적으로 에어리어를 전개해 나갈 방침을 보이고 있다. 그러나 그것이 전국으로 확산되기 위해서는 어느 정도의 기간이 필요하다.

총무성 종합통신기반국은 11월 27일에 열린 ‘로컬 5G 서밋’의 기조강연에서 “이동통신사의 에어리어는 꽤 빠른 속도로 확산되고 있지만 2년, 3년이 걸리는 지역도 있다. 그런 지역에서 5G를 빨리 사용하고 싶은 사람은 스스로 면허를 취득해 5G 활용을 추진해 나갈 수 있다”라며 로컬 5G의 의의를 설명한다.

-- 지방의 5G 활용을 위한 새로운 지원책 --
-- 설비 비용의 저렴화가 관건 --

Part 3. 30Gbps 이상을 실현하는 11be도
Wi-Fi6의 보급은 하이 페이스

법인용 Wi-Fi6 제품이 보급되기 시작했다. 과거의 신규격보다 빨리 도입될 것으로 예상된다. 30Gbps이상의 스루풋과 지연, 지터(Jitter)의 개선을 목표로 하는 ‘IEEE 802.11be’의 표준화도 활발하다.

IEEE 802.11ax(Wi-Fi6)의 미래에 대해 IDC재팬커뮤니케이션는 “기존의 11ac나 11n보다도 법인 시장으로의 침투가 빠르지 않을까?”라고 말한다.

무선LAN의 최신 규격인 Wi-Fi6는 이전 세대의 11ac(Wi-Fi5)에서 새로운 기능이 다수 추가됐다. 중에서도 하나의 채널을 복수의 단말에 분할해 할당하는 ‘OFDMA’의 채용이나, ‘MU-MIMO’가 업링크에서도 필수가 된 것, 스트림 수가 4개에서 8개로 확장되면서 복수의 클라이언트와 효율적인 통신이 가능해진 점이 중요한 특징이다. 또한 단말 측의 전력 소비를 억제하는 ‘Target Wake Time’(TWT)라는 기능도 내장됐다. IoT시스템용 용도도 유효한 규격이 되었기 때문에 다양한 용도로 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

-- 유저도 벤더도 기대 --
-- 차세대 Wi-Fi ‘11be’가 규격 --
-- 5G보다 빠른 최대 30Gbps --
-- 멀티링크로 고속화와 저지연 --

Part 4. 전파에 없는 이점으로 광(光) 수요 확산
‘지나치게 뻗어나가지 않는’ Li-Fi로 통신

광무선통신 ‘Li-Fi’에는 전파로는 실현하지 못하는 확실한 이점이 있다. 이미 제조업이나 항공기 내 등에서 이용되기 시작했다. 표준화가 진행되면 널리 시장에 보급될 가능성도 있을 것이다.

와이어리스 기술을 사용하는 ‘무선LAN’에는 광(光)을 사용하는 방식도 포함된다. 최초의 무선LAN인 IEEE 802.11에는 2.4GHz대의 전파만이 아니라 적외선을 사용하는 PHY(물리층, Physical Layer를 말하지만 물리층을 실현하는 디바이스나 회로를 가리키는 경우도 있다)도 포함되어 있었다. 이 광무선LAN은 최근에는 Li-Fi라고 부른다. 이 Li-Fi가 지금 유스케이스나 도입 사례가 증가하면서 기업 입장에서는 통신 수단의 후보가 되기 시작했다.

‘와이어리스’ ‘무선’은 반드시 전파를 이용하는 기술에 국한되지 않는다. 원래 광도 전파도 전자파의 일종이다. 그 경계는 명확하지 않지만 일반적으로는 300GHz까지의 전자파를 ‘전파’로 정의하는 경우가 많다.

그렇게 하는 이유는 300GHz로 파장이 1mm 이하가 되고, 이 이상의 주파수에서는 물질이나 공기 속의 분자 등의 영향을 받기 쉬워져 인간이 볼 수 있는 ‘가시광’에 성질이 가까워지기 때문이다. 일본의 법률이나 ITU(국제전기통신연합) 등의 정의도 300GHz라는 것이 광과 전파의 경계로서 사용되고 있다. 여기서도 이 정의에 따라 300GHz 이상의 전자파를 광이라 부르기로 한다.

-- 보안 대책에 ‘광’ --
-- 광은 혼신(混信)도 방지 가능 --
-- Signify의 Trulifi --
-- 광무선LAN Li-Fi의 가능성 --

Part 5. 전세계 2020년의 출하 대수는 4억대
LPWA는 대규모 도입기로

한창 때 만큼의 화제성은 없지만 LPWA는 지금도 건재하다. 2020년은 드디어 본격 도입 국면으로 들어간다. 국내에서도 수십 만 대 규모의 대규모 도입 안건 등의 움직임이 구체화되고 있다.

무선통신이라고 하면 최근에는 5G나 Wi-Fi6가 화제의 중심이지만 잊어서는 안 되는 것은 LPWA의 존재다.

저소비전력∙광대역∙장거리통신이 특징인 LPWA는 IoT의 구성 요소의 하나로서 중요한 역할을 담당하고 있다. 세계적으로 IoT화가 진행되고 있는 가운데 LPWA 모듈의 출하 대수는 2020년에 전세계에서 4억대를 넘을 것이라는 예측도 있다.

그럼 국내 LPWA 시장은 앞으로 어떻게 될 것인가? 교세라 커뮤니케이션시스템(KCCS) LPWA솔루션사업부는 “2020년은 Sigfox의 선두 집단이 확대 국면으로 들어갈 것이다”라고 말한다.

KCCS는 Sigfox의 오퍼레이터로서 17년 2월에 서비스를 개시. 아울러 전국에 기지국을 전개해 19년 3월말에는 인구 커버율 95%를 달성했다.

서비스 개시 직후 단계에서 실증실험을 실시해 온 기업 중에는 일정 성과를 얻으면서 대규모 도입으로 이행하는 움직임이 보인다고 한다. 일례가 종합에너지사업회사 니치가스(日本瓦斯)다. 니치가스는 가스 미터를 온라인화해 가스 사용량을 실시간으로 계측할 수 있는 NCU(Network Control Unit) ‘스페이스 호타루(반딧불이)’를 개발했다.

지금까지 작업자가 매월 1회 방문해 계측했던 검침 데이터가 원격으로 1시간에 1회 자동 계측할 수 있게 되면서 기존의 720배의 정교하고 치밀한 데이터를 파악할 수 있게 된다. 그 네트워크에 Sigfox를 이용한 IoT용 데이터통신서비스 ‘SORACOM Air for Sigfox’가 채용되고 있다. 니치가스에서는 20년에 LP가스를 이용하고 있는 약 85만건에 ‘스페이스 호타루’를 도입할 계획이다.

-- LPWA를 사용한 IC태그를 새롭게 제공 --
-- 산학 연계로 수년 후의 앱을 검토 --

Part 6. 5G로 고화질 영상 배급도
드론의 휴대 전파 이용이 해금(解禁)

2020년 후반에 드론의 휴대 전파 이용이 해금된다. 22년에는 도시에서 시야를 벗어난 드론 비행을 목표하고 있다. 앞으로 수년 동안에 드론의 활용 용도가 확산될 것으로 보인다.

드론은 농업이나 물류 등 다양한 업종에서 고령화나 노동력 부족과 같은 과제 해결의 ‘비장의 카드’로서 주목을 받고 있다.

경제산업성이 17년에 발표한 ‘하늘의 산업혁명을 위한 로드맵 2018 ~소형 무인기의 안전한 활용을 위한 기술 개발과 환경 정비~’에는 드론 활용 스케줄이 포함되어 있다. 현재는 레벨3인 ‘무인지대에서의 시야 외 비행(보조자 없음)’ 단계에 있다. 레벨4인 ‘유인지대(제3자 상공)에서의 시야 외 비행’에 대해서는 ‘2020년대 전반~’이라고 표현했다. 그러나 19년 6월의 성장전략각의결정에서 ‘2022년도에 실현한다’라고 구체적인 목표를 제시했다.

국내에서 드론의 기술 개발을 리드해 온 것은 신에너지산업기술총합개발기구(NEDO)가 17년도에 만든 ‘로봇 드론이 활약하는 에너지절약 사회 실현 프로젝트(DRESS 프로젝트)’다.

22년까지 5년간의 DRESS 프로젝트에는 민간기업 등 42개의 플레이어가 참가, 19년까지 기술 개발을 완료했다. 그 성과를 바탕으로 20~21년도는 사회 실장을 추진할 계획이다.

-- 과밀 상태에서의 비행 실증 --
-- 사회 실장에는 개선해야 할 점도 --
-- 셀룰러 이용으로 비용∙공정수 삭감 --

Part 7. IEEE 802.3cg이 2020년에 표준화
높아지는 유선 IoT의 존재감

2020년에 유선 IoT에 큰 변화가 일어난다. 싱글 페어 이더넷을 채용한 ‘IEEE 802.3cg’가 표준화되기 때문이다. 유선의 안정성을 활용해 기존의 제어계 네트워크부터 교체가 될 것으로 보인다.

IoT용 통신 규격이라고 하면 LPWA 등의 유선 규격을 떠올리는 사람은 많을 것이다. 그러나 IoT용 유선 규격도 존재한다. ‘IEEE 802.3cg(10BASE-T1)’이 그것이다.

20년 3월에 802.3cg의 표준화 작업이 완료된다. 802.3cg는 IoT 세계에 어떠한 변혁을 초래할 것인가?

-- 버스형 토폴로지로 8분기에 대응 --
-- 2020년에 대응 모듈이 등장 --

Part 8. 2024년에 민간기업은 대책을 시작?
양자 시대는 암호 통신도 진화

미국 NIST는 양자컴퓨터로도 해독하지 못하는 암호방식 ‘PQC’의 책정을 서두르고 있다. 기업은 이르면 24년 무렵에 양자컴퓨터에 견딜 수 있는 새로운 암호를 실장하는 준비를 서둘러야 할지도 모른다.

양자컴퓨터는 생각했던 것보다 빨리 친숙해질지도 모른다. 구글의 과학자가 19년 10월, 독자적으로 개발한 양자 프로세서를 이용해 실장, 기존 슈퍼컴퓨터로 약 1만년 걸리는 계산을 수백 초에 실현했다는 논문을 발표했다.

12월에는 AWS가 스타트업과 연합해 클라우드로부터 양자컴퓨팅을 이용할 수 있는 서비스를 시작. 그 외에도 인텔이 12월에 양자컴퓨터에서의 이용을 전망한 반도체 개발을 발표하는 등 양자기술 관련 움직임이 활발해지고 있다. 의약품 개발 등 방대한 정보를 해석하는 분야 등에서 이노베이션을 일으킬 가능성이 있다.

그러나 좋은 일만 있는 것은 아니다. 현재 보급되고 있는 암호 기술의 대부분은 양자컴퓨터를 상정하고 있지 않기 때문에 쉽게 해독될 위험이 있다.

예를 들면 인터넷통신에서 널리 이용되고 있는 SSL/TLS의 암호화 방식에는 공개키 암호가 사용되고 있지만 이것이 무력화될 가능성이 있다. 결론부터 말하면 당분간은 걱정할 필요가 없지만 4년 후인 2024년에는 기업의 보안 담당자는 대응을 서둘러야 할지도 모른다.

-- 소인수분해를 고속으로 --
-- 2030년까지는 풀리지 않는다? --
-- 복수의 방식이 ‘표준화’ --

 -- 끝 --