5G, 에너지 잡기에 나서다

[이넷뉴스] 그동안 속도 문제와 코로나 19(COVID-19, 이하 코로나)로 인한 연기 등 말도 많고 탈도 많았던 5G서비스가 올해 진짜 모습을 드러낼 것인가에 대해 전세계가 주목하고 있다.

글로벌 통신사업자들(이하 MNO, mobile network operator)들은 가장 시급한, 진짜 5G 속도 문제를 해결하기 위해 수 많은 기지국을 세워야 하는 것을 안다. 하지만 그 비용뿐만 아니라 또 다른 문제가 그들을 기다리고 있기에 올해도 쉽지 않은 결정을 내려야 한다. 바로 에너지 손실에 관한 것이다.

◇MNO, 기지국 관리 위한 에너지 절약은 필수

세계이동통신사업자연합회(GSMA)는 최근 보고서에서 "5G 네트워크가 수요를 충족시키기 위해 더 많은 기지국과 안테나를 필요로 할 것이므로 통신 사업자는 중대한 도전에 직면하게 될 것"이라고 밝혔다.

또 시장 조사 그룹인 ABI는 5G 생태계가 2030년까지 기존 셀룰러 네트워크와 비교할 때 전력 요구 사항을 160% 증가시킬 수 있다고 예상했다. 물론 이는 부분적으로 촘촘한 네트워크와 대규모 MIMO(multiple-input and multiple-output, 무선 통신 용량을 높이기 위한 스마트 안테나 기술)  구현에 기인한 것으로, 시간이 지남에 따라 기술 하드웨어에 대한 개선이 이루어 질 것이라고 내다봤다.

한편 이에 대응하기 위해 장비업체들이 지난해 말부터 다양한 솔루션들을 발표, 출시하기 시작했다.

GSMA 정보 부서의 연구 책임자인 Tim Hatt는 “장비 제공 업체가 계약 입찰 시 경쟁 우위로 에너지 효율 발전을 사용하기 시작한 것 같다."라며, “퀄컴(Qualcomm), 브로드컴(Broadcom), 삼성, 미디어텍(Mediatek), 인텔(Intel) 및 기타 여러 회사는 모두 안테나 및 네트워킹 장비의 전력 소비와 효율성을 줄이는 데 초점을 맞춘 새로운 칩셋 및 RF 장치를 지원하고 있다."라고 밝혔다.

또 “에너지 소비가 이미 사업자 네트워크 비용의 약 25%를 차지하고 일반적으로 총 에너지 사용량의 90%를 차지한다.”며, "계속 증가하는 스펙트럼 비용, 자본 투자 및 지속적인 유지 보수 업그레이드 등을 생각하면 통신 업체가 네트워크에서 에너지 절약 조치를 취하는 것이 좋은 것이 아니라 필수임을 의미한다."라고 밝혔다.

이와 관련 Nokia는 운영자의 에너지 비용을 최대 20%까지 줄일 수 있다고 주장하는, AI 기반 솔루션인 AVA 에너지 효율성 서비스를 출시했다.

클라우드를 통해 제공되는 이 서비스를 통해 통신 업체는 트래픽 이동이 아주 적은 경우 무선 네트워크 일부의 전원을 끌 수 있다. A.I를 통해 네트워크 품질을 손상시키지 않고 에너지 절약을 극대화하는 것이다.

Ericsson의 지속 가능성 책임자인 Mats Pellback-Scharp는 "대부분의 장비가 거의 항상 백그라운드에서 실행되고 있기 때문에 고객은 일반적으로 트래픽이 적은 지역에서 가장 높은 에너지 소비를 경험합니다. 반면 전체 트래픽의 약 20%만 전달합니다. 이것은 분명히 비효율로 이어집니다.”라고 밝혔다.

◇효율적인 사이트 설계와 저손실 재료 활용

또 효율적인 운영은 이 문제와 밀접하게 연관되어 있다며, “업계는 스펙트럼 자산을 가장 잘 활용할 수 있는 방법을 찾아야 합니다. 5G 네트워크는 저 대역에서 3개 또는 4개, 중대 역에서 2 개, 고 대역에서 2개까지 최대 8개의 주파수를 관리해야 합니다.”라며, “동적 스펙트럼 공유와 더 간결하고 다재다능한 5G 지원 무선 시스템에 집중하는 것도 5G의 중요한 기능을 달성하고 동시에 에너지 효율성을 유지하는 데 중요한 역할을 할 것입니다."라고 밝혔다.

우선 적절한 때에 전력 증폭기를 끄는 것으로, 에너지 소비를 20% 절감한다는 조사 결과를 얻었다. 다음 단계는 RF 스테이지의 특정 부분과 안테나의 디지털 부분을 절전 모드로 전환할 수 있으며, 이는 최대 50% 절감을 달성한다.

이 방식은 4G에서도 사용되고 있지만 무선 인터페이스 디자인으로 인해 그 효과가 제한적이었다. 반면 5G는 트래픽이 없는 상태에서 무 전송 시간 슬롯 구성이 가능해 고급 에너지 절약 절전 모드를 모두 활성화할 수 있다.

또 다른 방법으로는 사이트 설계와 부품 재료에 대한 것이다.

“모든 레거시 네트워크 서비스를 유지하면서 5G 네트워크에 필요한 RU, 안테나 및 기타 전원 공급 장치 장비를 추가하는 것입니다.”

지난해 말 온라인으로 MBBF(Mobile Broadband Forum) 2020이벤트를 개최한 화웨이(Huawei)가 발표한 내용이다. 이 날 단순화된 ‘1 + N’ 5G 네트워크 구축을 위해 설계되었다는 5G 솔루션 포트폴리오를 발표했다.

효율적인 사이트 설계 및 자동화와 상당히 단순화된 사이트 아키텍처를 제공한다는 것이다.

글로벌마켓 리서치 기관인 IDTechEx는 6GHz 미만 5G 및 mmWave 5G 모두에 대한 저손실 재료에 대한 수요 증가에 초점을 맞춘 ‘5G 2021-2031 용 저손실 재료’ 라는 보고서를 발표했다.

이 회사는 mmWave 5G의 미래 상승과 함께 저손실 재료는 급속도로 성장하는 것은 물론 점점 더 중요한 역할을 할 것이라고 예상했다.

이제 5G 본래의 속도를 위해 기지국이 더 많이 필요한 시점에서 이를 효율적으로 설치, 관리하기 위한 다양한 선택지가 글로벌 MNO들에게 제시되고 있다.

이를 활용하는 것은 전적으로 통신 업체의 몫이다. 다만 장비업체와 소비자들은 그들의 다음 행보를 주시하고 있다는 것을 알아야 할 것이다.

[이넷뉴스=신종섭 기자] shinjs@enetnews.co.kr