NES(Network Energy Saving)

O-RAN 무선 유닛의 에너지 효율성

O-RAN(Open RAN)은 통신망에 대해 다음을 지향하는 전환적 접근 방식입니다.

• 하드웨어와 소프트웨어 구성요소를 통합하지 않음(Disaggregation)
• 오픈 인터페이스 채택
• 가상화 및 클라우드 네이티브 아키텍처 사용

O-RAN은 기존의 독점식 사일로를 분리하고 다른 공급업체의 장비 간 상호 운용성을 장려합니다. 그럼으로써 더 큰 혁신을 이루고 네트워크 서비스의 구축 및 관리의 효율성과 유연성을 높일 수 있습니다.

기존 RAN과 O-RAN 간 기술적 차이가 좁혀지고 있습니다. 일부 O-RAN 소자, 예를 들어, 복합적이지 않은 매크로 RU(Radio Unit)와 클라우드 플랫폼은 대규모 구축이 가능한 상태입니다.

5G 데이터 전송은 4G보다 훨씬 효율적이지만 셀룰러 네트워크가 높은 데이터 레이트를 지원하기 시작함에 따라 에너지 소비가 크게 증가할 것으로 예상되고 있습니다. O-RU(O-RAN Radio Unit)가 5G 이동통신망의 전체 에너지 소비 중 60-80%를 차지합니다. 그에 따라 네트워크 사업자는 O-RU 에너지 효율성을 높은 우선순위로 꼽고 있습니다. O-RAN 네트워크의 전반적 목표는 클라우드화, 비통합화와 같은 O-RNA 개념을 유지하면서 높은 에너지 효율성을 달성하는 것입니다.

네트워크 에너지 절감 과제

새로운 셀룰러 기술은 언제나 이전 세대보다 효율적인 성능으로 구현됩니다. 2G 이후, 비트당 에너지 사용을 줄이는 동시에 송신 신호의 품질을 개선한 새로운 변조 기법이 구현되면서 에너지 효율성이 크게 개선되었습니다. 4G와 5G는 3G에 비해 에너지 효율성이 5배 이상 우수하며 5G M-MIMO(Massive Multiple Input Multiple Output)의 에너지 효율성은 4G M-MIMO에 비해 3배 이상 우수합니다 에너지 소비 절감을 위한 노력이 병행되지 않을 경우 사용자의 요구에 따라 높아지는 데이터 속도를 지원하기 위해 셀룰러 네트워크가 더욱 고밀화되면서 에너지 소비는 계속해서 급증할 것입니다.

네트워크 고밀화란 많은 소형 기지국(5G의 경우 gNB)을 구축하여 주파수를 효율적으로 재사용함으로써 네트워크 용량을 늘리는 것을 의미합니다. M MIMO는 대규모 안테나 어레이를 활용하여 좁은 공간 빔을 만드는 동시에 복수의 사용자에게 동일한 시간-주파수 리소스를 제공합니다. 사용자 처리량의 증가는 전력 소비 증가와 같은 말입니다.

• 새로운 기지국과 gNB가 추가되면 전력 소비가 증가합니다.
• 기지국에 대규모 안테나 어레이를 탑재할 수 있으며 이러한 안테나 소자는 각각 전력 소비 하드웨어를 사용해야 합니다.

테스트 및 측정 관점에서 주 과제는 다음과 같습니다.

• 각각 다른 트래픽 부하 조건에서 RF 품질(성능)과 동시에 전압, 전류, 전력 모니터링
• 실시간 동적 모니터링
• 칩 수준까지 네트워크 서브 요소 분리
• vRAN(virtualized RAN) 특성 분석

네트워크 에너지 절감을 위한 고성능 솔루션

파워 서플라이는 RU 및 O RU 전력 소비 측정 시 가장 경제적인 솔루션입니다. 파워 서플라이는 또한 장기간에 걸쳐 높은 측정 분해능과 정확도를 제공합니다.

로데슈바르즈의 R&S®NGP 파워 서플라이 시리즈는 DUT(테스트 장치)에 안정적 출력을 공급합니다.R&S®NGP는 8 ms 시간 분해능으로 총 전력 소비를 정확히 측정합니다.

전류 및 전압 프로브와 함께 오실로스코프를 사용하는 방법도 있습니다. 이 경우 로데슈바르즈의 다음 기기가 적합합니다.

• R&S®RTO6 오실로스코프: 전력 소비 변화 대비 송신된 RF 신호의 변화 간 상관관계 분석을 위한 최고의 툴
• MXO4 오실로스코프: 빠른 부하 변화 시에도 동적 전력 측정 모니터링에 최적

두 기기 모두 R&S®RT ZC31 Current Probe 및 R&S®RT ZHD07 High Voltage Differential Probe와 완벽히 결합할 수 있습니다. 사용 목적에 따라, 개별 O RU 구성요소의 전력 소비 디버깅에 최적인 R&S®RT ZVC High Dynamic Power Probe를 사용할 수도 있습니다.

로데슈바르즈는 또한 O-RU 에너지 효율성을 검증하는 완전 자동화 테스트 솔루션을 개발하기 위해 VIAVI Solutions와 협업하였습니다.이 셋업에는 R&S®RTO6 Oscilloscope와 R&S®NGP Power Supply 및 필수 프로브가 모두 포함되어 있습니다. 전체 셋업은 O-RAN.WG4.CONF.(O-RAN ALLIANCE Fronthaul Working Group Conformance) 테스트 사양에서 정의한 에너지 효율성 테스트 스크립트, ETSI(ES 202 706-1)에서 정의한 테스트 케이스 또는 사용자별 테스트 스크립트를 실행하는 VIAVI의 O-RU TMA(O-RU Test Manager Application)로 컨트롤하며 턴키를 자동화합니다.