[테마기획]­펨토셀 `모든 가정의 기지국화`

◆레이 오웬 박사

모토로라 홈 & 네트워크 모빌리티 사업부 아시아 지역 기술담당 수석

(Head of Technology, Motorola Home & Networks Mobility, Asia)



- 무선 광대역 기술 전문가로서 홈 & 네트워크 모빌리티 사업을 위한 기술과 솔루션 개발 전략에 대한 컨설턴트 역할 담당

- 모토로라 테트라, GSM, UMTS, MOTOwi4(무선광대역 솔루션) 와 같은 모토로라 솔루션 포트폴리오에 대한 기술 전략 제시

- 아시아 태평양 지역 고객사 대상 UMTS 아키텍처 설계 관리

- 모토로라의 최초 UMTS 구축과 UMTS 시스템 시뮬레이션 툴 개발 참여

- 19개 논문과 32 특허 개발, 1999년 모토로라 특허 출원상 수상

- 버밍햄 대학 공학박사

　

　펨토셀(Femto-cell)은 실내 커버리지를 높이기 위해 사용되는 저렴한 비용의 소형 셀룰러 기지국 장비이다. 펨토셀은 원칙적으로 GSM, WCDMA/HSDPA, cdma2000 1x EVDO, LTE, WiMAX, WiBro를 비롯한 여러 가지 무선기술에 적용될 수 있다. 　하지만, 많은 분석가들은 3G 소비자시장이 펨토셀을 통해 가장 큰 기회를 잡을 수 있을 것으로 본다.

　◇3G 시장의 기회=현재 전 세계 통신사업자들이 펨토셀 솔루션 기술 시연 테스트, 개념 검증(proof-of-concept), 펨토셀 엑세스 솔루션 개발 등 펨토셀에 큰 관심을 보이는 주요 동인 중 하나는 커버리지에 있다. 셀 사이트가 음성에 초점을 맞추고 있고 오늘날 이미 매우 좋은 실내 커버리지를 가지고 있지만, HSxPA와 같은 기술을 사용하는 고속 데이터 지원 서비스를 실내에서 사용할 때 사용자 경험과 성능이 크게 떨어지는 문제점을 안고 있다. 설치된 DSL의 가입자 기반을 활용하여 음성뿐 아니라 실내 데이터 서비스 경험도 개선하는 것이 운영자의 주요 목표이다.

　논의의 여지가 있지만, 펨토셀을 구축함으로써 통신사업자가 얻는 또 다른 이점과 동인은 가정 내 비라이센스 기술에 대해 음성 서비스가 잠식되는 현상을 줄이는 것이다. 분명히, 오늘날 20억대 이상의 GSM 핸드세트를 사용하고 있는 셀룰러 기술에서 규모의 경제는 명백하다. 가정에서의 와이파이 사용량 증대와 핸드세트에 내장되는 와이파이의 증가로 셀룰러 네트워크를 이용하지 않고 가정에서 음성 서비스를 사용하는 시간이 늘어날 수 있다. 일반적으로 셀룰러 네트워크에서 이루어지는 모든 음성 통화의 30%가 가정에서 이루어진다.

　펨토셀은 DSL을 통해 가정용 서비스에 고유한 백홀(backhaul)을 사용하기 때문에 전통적인 셀 사이트와 관련된 백홀 비용을 상당히 절감할 수 있다.

　뛰어난 비용 절감 효과는 3G 사업자들이 펨토셀을 지원하는데 또 다른 강력한 동기를 부여한다. 백홀은 무선 브로드밴드 액세스 네트워크 전체 설비투자비용(CAPEX) 중에 30∼40%를 차지하는 등 인프라 구축에 상당비용을 차지한다. 예를 들어, 3G 펨토셀을 광범위하게 구축하면 매크로셀에서 고정 브로드밴드 네트워크로 흐르는 트래픽 부하를 없앨 수 있어, 사업자들이 실내 커버리지 향상을 위해 더 많은 실외 기지국에 상당한 투자를 하지 않아도 된다. 또한 최종사용자가 위치하는 곳에 장비가 있는 사업자는 더 이상 전력비용을 부담하지 않아도 되기 때문에 운영비용(OPEX)을 절감할 수 있다.

　ABI 리서치(ABI Research)에 따르면, 백홀 및 전력비용 절감이 2012년 까지 700억달러에 이를 것이라 한다. 이러한 전망은 전세계 가정에 7000만개의 펨토셀을 설치하여 1억5000만 이상의 사용자들을 커버한다는 가정하에 이루어진 전망이다.

　◇UMA보다 우수=벤더와 분석가들은 펨토셀이 비용적인 혜택 외에도, 이동통신 사업자들에게 다른 잠재적인 혜택을 제공할 수 있다고 한다. 예를 들어, 유무선대체(fixed-mobile substitution), 그룹 가입, 홈 펨토셀 기반 요금제로 음성 서비스 매출을 증대시킬 수 있으며, 또한 이동 데이터 서비스와 유선 브로드밴드 서비스를 향상시킬 수 있다.

　펨토셀은 이동통신기지국과 무선랜 간 핸드오버를 지원하는 UMA 기반 서비스와 같은 셀룰러/와이파이 통합 서비스에 대안이 될 수 있다. 이동통신 사업자들은 실내에서는 저렴한 요금을 적용하고 실외에서는 프리미엄 가격을 적용하는 방식으로, UMA기반 서비스 요금과 유사한 요금을 적용할 수 있다.

　또한, 펨토셀이 기술에 민감한 사용자들 뿐만 아니라, 그 이상을 넘어서까지 실내 네트워킹을 확대하면서, 이미 설치되거나 설치될 와이파이 기반에 영향을 미칠 것이다. 와이파이는 동일한 주파수 대역에 구축된 많은 장비들로부터 실내에서도 간섭현상이 일어날 수 있다. 와이파이를 사용하는 사업자들은 네트워크 상의 엔드-투-엔드 경험에 대한 통제능력이 거의 없기 때문에 연결성을 보장하고 안정적인 음성, 비디오, 웹브라우징 서비스에 대한 사용자 경험을 제공하기가 어렵다.

　오늘날 대부분의 DSL 사업자들은 사업자가 지원하는 것이 아닌 이상, 홈 와이파이 라우터에 대해서는 책임을 지지 않는다. 진정한 엔드-투-엔드의 안정된 고성능 실내 네트워크를 위해서는 소비자의 일부 기술적인 전문성도 필요하다. 펨토셀은 사업자가 셀룰러 보이스 커버리지를 실내 환경으로까지 확대할 수 있도록 할 뿐 아니라, 설치가 쉽고, 확실히 보장된 엔드-투-엔드 성능을 제공할 수 있다.

◇펨토셀과 인터페이스=표준이 제정될 때까지는 컨센트레이터와 펨토셀을 같은 업체에서 구입하는 것이 일반적이며, 펨토셀과 컨센트레이터 간 인터페이스를 표준화해야 한다는 것이 중론이다. 이 인터페이스에 대해서는 최소한 6가지의 다른 옵션이 있다. IMS/SIP가 장기적 관점에서 볼 때 올바른 옵션이지만, 대부분의 사업자들은 현재의 회로 교환 방식 네트워크로 통합하는 솔루션에 관심이 있는 것으로 보인다. UMA(GAN)에 대한 3GPP 표준은 2G 인터페이스이다. 3G 변형 모델이 3GPP GERAN 작업 그룹에서 진행 중이며, 2008년 1분기에 인가될 것으로 예상된다.

초기 제품은 별개의 ADSL/케이블 모뎀에 연결하기 위한 이더넷 포트가 있는 독립 실행형 펨토셀이 될 것이다. 분석가들은 펨토셀, 모뎀, 와이파이 라우터, 방화벽 등으로 구성되는 통합 제품 시장이 훨씬 더 커질 것으로 예측하고 있다.

실외 매크로 기지국에서 양호한 실내 커버리지를 제공하는 것은 전혀 이상적인 모델이 아니므로, 16QAM 건물 침투와 같이 차수가 높고 덜 강력한 변조 방법을 사용하는 경우 이것이 해결 과제로 남을 예정이다. 이런 이유로 엔터프라이즈용 전용 솔루션은 이미 존재하며, 가정에서도 이런 솔루션에 관심을 가져 볼 만하다.

◇끊김 없는 통합=펨토셀은 앞서 설명한 여러 가지 장점에도 불구하고, 아직 초기 단계에 있으며, 사업자가 광범위하게 구축하기 전까지는 아직 풀어야 할 비즈니스, 기술, 규제관련 문제들이 있다. 라이센스형 펨토셀은 각종 규제 관련, 상업적 및 기술적 문제에 맞서 현재 이들을 점차 해결하고 있는 중이다.

현재, 가정에서 라이센스 받은 스펙트럼 구축을 관리하고 이동 단말기 대비 기지국에 대한 방사 마스크 관련 지역 법률을 준수하는 방법에 있어 각종 규제 장벽이 있다. 일부 국가의 사업자들은 실내 라이센스대역 관리에 관한 규제 문제를 해결해야 하며, 해당국가의 배출가스 규제법을 준수해야 한다. 예를 들어 일본의 경우, 현행 법규대로라면 라이센스 주파수대역에서 작동하는 장비를 설치하기 위해서는 라이센스 기술자가 필요하기 때문에 펨토셀은 불법이 된다.

상업적 문제로는, 현재 와이파이 노드 수준 규모의 비용 기점까지 액세스 포인트를 맞출 수 있을 것인가 하는 문제가 있다. 펨토셀 벤더들은 액세스 포인트의 가격을 와이파이 노드 수준의 가격인 100달러 이하로 내려야 한다. 하지만 이러한 가격책정은 펨토셀이 시장에서 얼마만큼 판매되는가에 달려있다. 펨토셀 구매 요구량이 급속히 늘어날 경우, 예상 가격대에 도달할 수 있을 것이다.

마지막으로 펨토셀 아키텍처의 표준화와 관련된 기술적 문제가 있다. 모바일 코어와의 통합을 위한 적절한 방법을 선택하는 일이 사업자들의 최대 도전과제 중 하나다. 현재 벤더들은 통합 문제를 해결하기 위해 다음 세 가지 방법 중 한가지를 사용한다. 한가지는 3G와 동일한 IP터널링 프로토콜을 사용해서 레거시 RNC에 연결하는 것이고, 다른 한가지는 컨센트레이터나 UMA와 같은 연결 프로토콜을 사용하는 것이며, 또 다른 한가지는 IMS와 SIP를 이용해서 펨토셀을 지원하는 방법이다.

그러나, 애널리시스의 브리든에 따르면 이러한 모든 문제점과 불확실성에도 불구하고 펨토셀은 빠르면 2008년에 광범위한 지역의 상용 구축이 되어 이동통신 산업에 큰 변화를 몰고 올 것이라 예측한다.

a17024@motorola.com