[뉴스비전e 박준상 기자] 5G는 언제 어디서나 환경의 제약 없이 사람과 사물을 포함한 모든 사용자에게 지연 없이 기가 바이트급 속도를 제공하는 통신서비스이다.

최근 KT와 SK텔레콤이 자율주행차의 저지연 협업운행에 있어, 국내 최초의 성공사례 주인공이 서로 자사(自社)라고 목소리를 높이는 이면에는 이 기술에 대한 기업의 민감함이 베어 있다.  

이처럼 목소리를 높여 강조하는 빠른 속도의 서비스를 제공하기 위해선 서비스 커버리지 확대와 음영지역 해소가 필수적인데 이를 위한 기술 중 하나가 바로 프론트홀(Fronthaul)이다.

현재 데이터 전송율, 지연, 경제성, 유연성, 효율성 등을 만족시키기 위해 다양한 형태의 프론트홀 구조가 연구되고 있다.

2019년 상용화가 예상되는 5G의 핵심 기술인 프론트홀에 대해 심층 분석해 본다. [편집자 주]

[④첨단 이더넷 이어 릴레이 분산전송...불꽃튀는 장비경쟁]

유럽 단체들은 5G 통신의 표준화 및 기술 선점을 위해 새로운 장비 개발 경쟁에도 불이 붙었다. 

그 중 하나가 바로 이더넷 기반의 X홀(X-hul)이다.

이 네트워크는 프론트홀의 변형된 형태로 기저대역 유닛인 BBU와 원격무선장치인 RRH 간의 링크를 제공할 뿐만 아니라, 백홀 기능을 수행하는 이더넷 기반의 링크 형태이다.

대용량 트래픽 상황에서도 실현 가능한 프론트홀을 제공하기 위해서, 샘플링된 무선 신호를 전송하는 대신에 BBU와 RRH사이에 기저대역 신호를 전송하기 위한 새로운 기능 분리 방법을 제안하고 있다.

트랜스포트로 이더넷 스위치를 사용하고, 서버정의네트웍스(SDN) 등 새로운 제어 기술을 적용할 수도 있다.

하지만 프론트홀 미드홀 등 X홀 구조를 사용하는 경우, 지연 및 동기 문제 등 풀어야 할 이슈가 남아 있다.

광-전 변환 소자와 광섬유를 이용해 이동통신 신호를 원하는 곳까지 전송하는 기술인 RoF기술도 연구 중이다.

차세대 모바일 프론트홀에서는 이동통신 기저대역 신호를 서로 다른 중간 주파수 변환 후, 직접 아날로그 광신호로 디지털유닛(DU)으로부터 래디오유닛(RU)까지 전달한다.

이때에 DU와 RU에서 디지털화 과정을 거치지 않으므로 기저대역 신호 대역폭 이상의 속도 증가가 없으며, 디지털 프레이밍 과정이 생략되므로 저지연 특성을 갖는 망구축이 가능하다는 장점을 제공한다.

또한, DU와 RU를 연결하는 형태에 따라 점-대-점(Point-to-Point) 전송망, 점-대-다점(Point-to-Multi Point)형 전송망, 링형 전송망 등으로 구성이 가능하다.

이처럼 구조가 단순하고, 최소 전송 대역폭만 필요하므로 경제적인 구축과 운용을 할 수 있어 차세대 이동통신 기지국 기술로 적합하다는 평가를 받고 있다.

그러나 다중화에 의한 잡음 및 아날로그 광신호의 비선형성 때문에 전송거리 제한 및 EVM(Error vector magnitude) 성능 열화가 발생할 수 있는 단점이 있다.

아울러 기존 유선 기반의 프론트홀, 미드홀, 그리고 백홀을 단일한 전송 프로토콜로 무선화하여 통합적으로 운용할 수 있는 이동 멀티홉 릴레이 기반의 무선 전송 네트워크인 '이동엑스홀 네트워크(MXN)도 연구 중 이다.

MXN은 대용량 프론트홀 · 미드홀 · 백홀 트래픽을 멀티홉 릴레이로 전송하는 기능을 수행하는 엑스홀 분산전송 장치(Xhaul distributed unit)과 모든 엑스홀 분산전송 장치들의 경로구성 및 경로자원, 이동성 제어 등에 대한 통합 관리 기능을 수행하는 엑스홀 중앙제어 장치(Xhaul central unit)로 구성된다.