O-RAN(Open Radio Access Network, 오픈 무선접속망) 아키텍처는 기존의 폐쇄적이고 독점적인 RAN 아키텍처를 혁신적으로 변화시키기 위해 고안되었습니다. 개방형 인터페이스와 모듈형 구성요소를 도입함으로써 상호운용성과 유연성을 제공하며, 다양한 벤더가 RAN 생태계에 참여할 수 있도록 함으로써 혁신을 촉진합니다.
O-RAN 아키텍처 구성 요소
O-RAN 아키텍처는 크게 무선 측과 관리 측으로 나뉘며, 무선 측은 Near-Real-Time RIC, O-CU-CP, O-CU-UP, O-DU, O-RU로 구성되고, 관리 측은 Non-Real-Time RIC 기능을 포함하는 서비스 관리 및 오케스트레이션 프레임워크로 구성됩니다.
Near-RT RIC (근실시간 RAN 지능형 컨트롤러)
Near-RT RIC는 O-RAN 구성요소 및 자원의 근실시간 제어와 최적화를 담당하는 논리적 기능입니다. E2 인터페이스를 통해 세밀한 데이터 수집과 제어 동작을 수행하며, 네트워크의 동적 환경에 대응하여 RAN 성능을 실시간으로 최적화하는 핵심 역할을 수행합니다.
Non-RT RIC (비실시간 RAN 지능형 컨트롤러)
Non-RT RIC는 RAN 구성요소에 대한 비실시간 제어 및 최적화를 담당합니다. AI/ML 워크플로우를 지원하며, 모델 학습 및 업데이트, 정책 기반의 지침을 Near-RT RIC에 제공하여 장기적인 성능 개선과 전략적 운영을 담당합니다. 이 기능은 서비스 관리 및 오케스트레이션 프레임워크 내에 위치합니다.
O-CU (O-RAN 중앙 유닛)
O-CU는 RRC, SDAP, PDCP 계층을 호스팅하는 논리적 노드입니다. 이는 두 부분으로 나뉘어 있습니다:
- O-CU-CP (Control Plane): RRC 및 PDCP의 제어 평면을 호스팅합니다.
- O-CU-UP (User Plane): PDCP 사용자 평면과 SDAP 프로토콜을 담당합니다.
O-DU (O-RAN 분산 유닛)
O-DU는 하위 계층 기능 분할을 기반으로 RLC, MAC, 고층 PHY 계층을 호스팅합니다. 무선 인터페이스를 통해 데이터를 전송하기 전에 데이터를 처리하는 중요한 역할을 수행합니다.
O-RU (O-RAN 무선 유닛)
O-RU는 하위 계층 PHY 및 RF 처리를 담당합니다. 3GPP에서의 TRP 또는 RRH에 해당하며, FFT/iFFT, PRACH 추출과 같은 저층 PHY 기능을 포함하는 점에서 더 구체화된 기능을 수행합니다.
O-RAN 아키텍처 인터페이스
O-RAN 아키텍처는 다양한 구성요소 간의 통신과 관리를 위한 여러 핵심 인터페이스로 구성되어 있습니다:
E2 인터페이스
Near-RT RIC와 O-CU-CP, O-CU-UP, O-DU, O-RU 사이를 연결하는 인터페이스로, 근실시간 데이터 교환과 제어가 가능하게 하여 RAN 최적화 및 관리가 가능하도록 합니다.
O1 인터페이스
서비스 관리 및 오케스트레이션 프레임워크와 O-RAN 관리 요소들을 연결합니다. FCAPS 관리(장애, 구성, 과금, 성능, 보안), 소프트웨어 및 파일 관리 기능을 제공합니다.
O1* 인터페이스
서비스 관리 및 오케스트레이션 프레임워크와 인프라스트럭처 관리 프레임워크 간의 연결을 지원하며, O-RAN 가상 네트워크 기능을 지원합니다.
xAPP 인터페이스
독립적인 소프트웨어 플러그인을 Near-RT RIC 플랫폼과 상호작용할 수 있도록 지원합니다. 이를 통해 제3자가 네트워크 성능을 개선하고 기능을 확장할 수 있는 애플리케이션을 개발 및 배포할 수 있습니다.
A1 인터페이스
Non-RT RIC와 Near-RT RIC 간의 통신을 위한 인터페이스로, 정책 기반 지침을 전달하는 데 사용됩니다. AI/ML 모델과 장기 분석 결과를 기반으로 Near-RT RIC의 네트워크 동작 최적화를 지원합니다.
F1 인터페이스
- F1-C (제어 평면): O-CU-CP와 O-DU를 연결하며, 사용자 세션, 이동성 관리 등 제어 시그널을 전달합니다.
- F1-U (사용자 평면): O-CU-UP과 O-DU 간 사용자 데이터 전송을 담당합니다.
NG 인터페이스
- NG-C (제어 평면): O-CU-CP와 5G 코어(5GC)를 연결하며, 세션 관리 및 접근 제어 등의 제어 신호를 처리합니다.
- NG-U (사용자 평면): O-CU-UP과 5GC 간 사용자 데이터를 전송합니다.
Xn 인터페이스
- Xn-C (제어 평면): 서로 다른 eNodeB/gNodeB의 O-CU-CP 간 제어 평면 연결을 지원하며, 노드 간 이동성 및 부하 분산 기능을 제공합니다.
- Xn-U (사용자 평면): 서로 다른 노드의 O-CU-UP 간 사용자 데이터 전송을 지원하여 끊김 없는 핸드오버와 이동성 확보가 가능합니다.
E1 인터페이스
O-CU 내부에서 O-CU-CP와 O-CU-UP 간의 내부 연결을 지원하며, 제어 및 사용자 평면 간의 원활한 협력을 가능하게 합니다.
O-RAN의 미래 전망
O-RAN 아키텍처는 무선 산업을 변화시킬 수 있는 핵심 동력으로 주목받고 있으며, 향후 다양한 기술 발전과 함께 더 큰 역할을 하게 될 것입니다.
AI/ML 통합 강화
고급 AI 및 머신러닝 기법의 통합을 통해 네트워크 최적화와 자동화가 더욱 고도화될 것입니다. AI 기반 예측은 네트워크 이슈를 사전 감지하고 대응하여 사용자 경험을 향상시킬 수 있습니다.
엣지 컴퓨팅과의 결합
엣지 컴퓨팅을 활용함으로써 지연 시간이 낮아지고, 사용자 근처에서 데이터를 처리하여 민감한 애플리케이션의 성능이 향상됩니다. 이는 O-RAN 구조와의 시너지로 작용합니다.
5G 및 그 이후
O-RAN은 5G뿐만 아니라 차세대 무선 기술에서도 핵심적인 역할을 수행할 것입니다. 네트워크 슬라이싱, 대규모 MIMO, URLLC 등 고급 기능을 지원하는 유연한 아키텍처로 주목받고 있습니다.
글로벌 표준화
O-RAN 인터페이스 및 프로토콜의 글로벌 표준화 노력은 벤더 간 상호운용성과 광범위한 채택을 촉진합니다. 3GPP와 같은 조직과의 협력은 O-RAN 성공의 열쇠가 될 것입니다.
결론
O-RAN 아키텍처는 현대 RAN 시스템을 개방성과 유연성, 혁신 중심으로 재설계하는 획기적인 접근 방식입니다. O-RAN 구성 요소와 인터페이스에 대한 이해는 보다 효율적이고 확장 가능한 네트워크 구축을 가능하게 하며, 현재와 미래의 무선 네트워크 수요를 만족시킬 수 있도록 도와줍니다.
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