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5G란?

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5G는 5세대 모바일 네트워크네트워크를 의미하며, 이전 네트워크에선 불가능했던 서비스를 지원하도록 대역폭 및 대기 시간이 업그레이드되었습니다. 기존의 4G LTE 셀룰러 네트워크를 보강하거나 완전히 교체할 목적으로 설계되었습니다. 각 세대를 정의하는 기준은 사용된 기술, 신호 송신 후 수신까지 걸리는 시간(대기 시간), 네트워크를 통해 연결된 기기로 데이터를 전송하는 속도 등 여러 가지입니다. 5G 네트워크의 데이터 전송 속도는 기가비트급 또는 최대 10Gbps에 이른다고 합니다. 또한 5G 서비스는 대기 시간이 대폭 단축될 뿐 아니라 커버리지를 원격 영역까지 확장할 수 있습니다. 

하지만 지원 인프라가 일부 지역에 국한되어 있기 때문에, 2021년 현재 이러한 5G의 전망은 아직 청사진에 가깝습니다. 하지만 빠르게 변화할 가능성이 큽니다. 한국은 이미 전국적인 5G 출시를 마쳤고, 일본은 올림픽 개최 전까지 5G 통합을 완료할 계획입니다. 미국 연방통신위원회(FCC)와 호주, 중국, 유럽 등 기타 지역의 관할 당국에서는 모두 지역 서비스 제공업체와 협력하여 5G 커버리지를 확장하고 있습니다.

4G 네트워크는 갈수록 혼잡해지고 있습니다. 빠른 속도에 대한 필요성은 그 어느 때보다 커졌습니다.

수요 급증은 필연적으로 소비자, 기업, 정부 등 모두에게 문제가 됩니다. 대기 시간이 증가하고, 다운로드 속도가 느려지며, 전반적인 성능이 저하됩니다. 커넥티드 디바이스가 점점 널리 사용되면서, 소비자와 기업에서 겪는 불편함도 분명해졌습니다. 모바일 데이터에 의존하여 작동하는 서비스(금융, 비상 대응, 데이터 보안)는 데이터 송수신 시 대기 시간이 늘어나고 장애가 빈번해질 것입니다.

5G는 상호 연동되는 몇 가지 기술, 즉 보다 높은 고주파와 빔포밍, 네트워크 슬라이싱 등을 활용해 다운로드 속도를 4G보다 최대 10배 빠른 수준으로 높이는 한편 대기 시간을 최하 1밀리초까지 줄임으로써 이러한 문제를 해결하려 합니다. 5G 네트워크 슬라이스는 중요 서비스 전용으로만 할당해 안정성도 높일 수 있습니다.

모든 기업은 인터넷에 연결하기 위해 통신 업계에 의존할 수밖에 없습니다. 이러한 상황에서 5G는 특히 네트워크 슬라이싱(아래에 더 자세히 설명)과 같은 특성으로 대부분의 기업에 큰 이점을 제공합니다. 엔터테인먼트와 커뮤니케이션에 사용되는 데이터와 중요 데이터에 각기 다른 전용 네트워크 슬라이스를 할당할 수 있기 때문입니다. 이러한 인프라 업데이트를 실현하기 위해 통신 업계에서는 5G로의 전환에 초점을 맞추고 있습니다. 이 지속적인 5G 네트워크 트랜스포메이션은 일반적으로 무선 액세스 네트워크의 가상화(vRAN)에 의존하며 미래에는 컨테이너 기반 및 클라우드 네이티브가 될 것이라 가정합니다. 통신사에 있어 RAN은 전체 네트워크 경비를 상당히 차지하며, 집중적이고 복잡한 처리를 요하는 존재입니다다. 게다가 엣지 및 5G 활용 사례가 늘어남에 따라 수요가 급속히 증가하고 있습니다.

하지만 네트워크 기능의 가상화를 통해 통신사와 ISP는 네트워크 운영을 간소화하고 유연성, 가용성, 효율성을 향상하는 동시에 갈수록 더 많은 기기와 대역폭이 부족한 애플리케이션에 서비스를 제공할 수 있습니다. 즉, ISP에 의존하는 모든 기업 역시 훨씬 빨라진 속도와 유연성을 누릴 수 있게 되었다는 의미입니다.

5G 네트워크를 지원하는 기술은 복잡합니다. 오늘날의 네트워크는 저주파(6GHz 이하) 신호를 장거리 전송하는 대규모 고출력 기지국에 의존하여 운영됩니다. 문제는 이렇게 낮은 무선 주파수에서는 데이터 전송 속도가 충분히 빠르지 않아 5G 서비스가 약속하는 빠른 속도를 감당하기 어렵다는 것입니다. 

게다가 연결된 기기의 수가 늘어날수록 속도는 더 떨어질 것입니다. 새로운 기술 도입이 필요한 것은 바로 이 때문입니다.

밀리미터파(mmWaves)

밀리미터파는 주파수가 매우 높은 파장(20~100GHz)으로, 놀라운 속도로 신호를 전송할 수 있습니다. 안타깝게도 이 고대역의 고속 주파수는 장거리 전송, 우회 전송 또는 장애물 통과가 필요한 전송에는 취약합니다. 이러한 문제를 극복해야 하는 경우에는 일반적으로 중대역 및 저대역 주파수가 사용됩니다. 하지만 가시선 내에 mmWave 노드를 설치하면 고주파 파장을 포인트 투 포인트(point-to-point) 방식으로 전달하여 5G 무선 커버리지를 극대화하는 동시에 대기 시간을 줄일 수 있습니다.

빔포밍

무선 통신 기지국에서는 모든 방향으로 신호를 브로드캐스트하므로 상당한 간섭이 발생할 수 있습니다. 빔포밍은 마치 교통 신호등처럼 기지국 신호를 조정하여 특정 시점에 특정 사용자의 단일 데이터 스트림을 집중 처리하도록 합니다. 데이터 전송이 완료되면 다시 신호를 이동하여 다른 사용자의 요청을 처리합니다. 이와 같은 맞춤형 신호를 통해 기지국 간 간섭을 크게 줄이고 데이터를 더 빠르고 효율적으로 전송할 수 있습니다.

네트워크 슬라이싱

5G의 대표적인 기능으로 통하는 네트워크 슬라이싱은 공급업체에서 가상의 네트워크 슬라이스를 특정 용도 전용으로 사용하는 것을 말합니다. 예를 들어, 엔터테인먼트, 통신 및 인터넷에 사용되는 데이터와 머신(사물인터넷(IoT)의 핵심 구성 요소) 간 데이터 전송에 각각 별도의 네트워크 슬라이스를 할당합니다. 그리고 자율주행 차량, 비상 대응 서비스, 기타 필수 인프라에 필요한 데이터 등 중요 데이터에는 전용 5G 액세스를 지원하고 다른 서비스에서 사용할 수 없도록 합니다.

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