LTE(RU DU) 분석과 5G 요금제 가격이 비싼 이유

“안테나(ANTENNE)”를 아시나요? 그렇다면 RU DU라는 단어를 들어보셨나요?
일반적으로 안테나라 하면 구형 TV나 건물옥상에 솟아있는 일자형 막대기나, 동그란 원판을 생각하실겁니다.
하지만 우리 세상을 3G, 4G, 5G로 밝히고 있는 요즘의 안테나는 정말 어디에나 존재하지만 어디에도 존재하지 않는 존재입니다. 바로, 아는 사람 눈에만 보이기 때문입니다. 아래 사진은 제가 스페인 바르셀로나 콜론 호텔(Hotel Colón Barcelona)에서 직접 찍은 안테나입니다. 정말 아는. 사람. 눈에만. 보입니다.
이제부터 RU DU가 어떻게 구성되어 있으며, 통신사는 어떤 인프라 투자를 하고, 어떻게 비용을 요금제에 녹이는지 알아보겠습니다.

LTE(Long-Term Evolution) 무선 네트워크에서 가장 중요한 역할을 하는 RU(Radio Unit)과 DU(Digital Unit)에 대해 기술적으로 알아보겠습니다. 어떻게 핸드폰 단말에서 인터넷까지 연결되고, 고속 데이터 전송이 가능한지에 대해 알아보겠습니다. 3GPP와 Samsung, Huawei 등 네트워크 국제 표준 기관과 글로벌 장비사들에서 정의한 용어들을 활용하여 LTE 네트워크에 대한 전반적인 이해도를 높혀보겠습니다. (관련 게시물 : 3GPP란 무엇인가?)

RU는 LTE네트워크에서 무선 통신을 가능케 하는 핵심적인 장비입니다. RU에 대한 설명은 아래와 같습니다.

• RU는 무선 신호를 송수신 하는 안테나와 증폭기, 수신기 등 전반적인 장비를 포함합니다.
• 안테나는 3GPP에서 정의한 표준을 준수하며 RF(Radio Frequency) 신호를 전기 신호로 변환합니다.
• 안테나가 주파수로 핸드폰 단말과 연결되면, 그 신호를 전기신호로 바꾸어서 물리적인 광케이블로 전송한다고 이해할 수 있습니다.
• RU로 들어온 신호들은 증폭기를 통해 신호가 전송을 용이하게 합니다. (전기 신호를 강화)
• RU의 수신기는 증폭된 신호들을 처리하여 추가적인 파라미터를 붙여 통신에 필요한 데이터들을 만들어냅니다.
• RU는 일반적으로 건물 옥상으로 전진배치 되어 있습니다. 여기서 “전진배치”란 기존의 통신장비들이 용산에서 서울 전체를 서비스 하였다면, 조금 더 물리적인 전지배치를 통해 한 안테나가 강남역 사거리만을 커버하도록 설계되었다는 의미입니다.

DU는 RU와 연결되어 있는 조금더 상위 레벨의 장비입니다. 이 또한 LTE 무선망의 가장 주축이 되는 장비입니다.

• DU는 고급 변조와 인코딩 기술을 통해 디지털 데이터를 무선 신호로 변환합니다.
• 네트워크 망과 직접적으로 연결되어 있으며, 장비간의 안전한 통신을 보장하기위해 데이터 암호화와 복호화 로직을 가지고 있습니다.
• RU의 신호들을 모아 중앙처리하는 역할을 하며, LTE 네트워크 내에서 데이터 패킷의 라우팅을 관리합니다. RU에서 만들어낸 요청 데이터를 올바른 목적지로 보내주는 안내자의 역할을 합니다.
• 또한, 신호 품질에 대한 모니터링과 제어 역할을 수행하게됩니다.
• 위에서 RU가 강남역을 커버한다고 가정했습니다. 강남역, 서초역, 교대역을 커버하는 RU들은 모두 하나의 DU로 연결이 되는 구조로, 한 구에서 시 단위를 커버한다고 생각하면 이해가 쉽습니다. (물론 통신사마다 구현 방법은 다릅니다.)

지금부터 내용을 알고 있다면, KT SKT LG유플러스 네트워크 인프라 관련 직무 신입 공채 면접자라면 절반은 먹고 들어간다고 볼 수 있습니다.
3GPP 에서 정의한 스펙을 실생활에 어떻게 구현했는지에 대한 내용이기 떄문이죠.

강남역에 LTE 서비스를 구축하려면 어떻게 해야 할까요? 먼저 인프라 배치를 고민해야합니다.

1. 근처에 DU가 어디있는지 찾아서, 물리적인 네트워크 자원을 할당할 여건이 되는지 확인해야합니다. 일반적으로 중앙 건물에 위치한 DU는 LTE 네트워크의 컨트롤타워 역할을 합니다. 데이터 트래픽에 대한 관리와 고급 처리를 수행합니다.
2. 강남역 주변 건물 옥상에 RU들을 배치해야합니다. 각자의 RU가 어느정도 커버리지를 담당할 것인지 설계하고 신호 간섭을 최소화해야합니다.
   신호 간섭(SINR)이란 각자의 신호가 겹쳐지면 오히려 서로에게 소음을 들려주게 되어 사용자 입장에서는 신호가 세더라도 데이터가 느리게 터지게 됨을 의미합니다. 따라서, 10번 출구와 11번 출구에 유동인구가 많으니 각자의 커버리지를 별개의 RU에게 할당하는 것도 좋은 전략일 수 있습니다.

통신사 재무제표를 확인해보면 네트워크 장비 비용을 감가상각 하는 것을 확인할 수 있습니다. 감가상각 기간은 회계 관행 및 규정에 따라 3년에서 10년까지 할당하는데요, LTE에 10년 감가를 할당했다면 LTE로 10년은 서비스를 해야 손익타산이 맞다는 것을 의미합니다.

하지만 현실은 어떨까요? 2G네트워크를 종료해야하는 SKT는 몇몇 고객이 2G를 바꾸지 않고 있어서 서비스 운영비용을 계속 소비하고 있고, LTE는 생각보다 좋아서 사람들이 5G 요금제로 넘어가지 않고, 5G에 많은 비용은 집행하였지만 실효성이 떨어집니다. 참 이러지도 못하고 저러지도 못할 상황으로 보입니다. 🥲

아래는 우리가 알지 못했던 요금제에 포함되는 비용입니다. 마케팅 외에도 인프라 구축에 대한 비용이 많이 녹아있음을 확인할 수 있습니다.

• 장비 비용 : RU DU를 포함한 네트워크 비용입니다. 일반적으로 최초투자를 CAPEX, 운영 비용을 OPEX라 부르며 CAPEX+OPEX 모두 요금제에 녹입니다.
• 인프라 구축 비용 : RU DU를 물리적으로 구축하기 위해 포함되는 부대비용입니다. 통신 네트워크는 실생활에 물리적으로 장비를 구축하는 일입니다. 부지에 대한 확보, 설치비, 인건비, 임차비 등 많은 비용이 추가적으로 발생합니다.

5G 요금제가 비싼 이유에는 아래와 같은 비용들이 추가로 발생하기 때문입니다.

• 주파수 구매 : 5G 네트워크를 과기정통부에서 렌트를 해야합니다. 필요한 주파수 대역 확보비용은 소비자에게 전가됩니다.
• 인프라 업그레이드 : 기존 RU, DU를 제외하고 아예 새로운 장비들이 추가됩니다. LG유플러스가 화웨이 장비를 사용한다해서 논란이 되었던 적이 있는데요, 일반적으로 삼성 네트워크 부문의 장비를 사용합니다.
• R&D : 대규모 MIMO(Multiple Input Multiple Output), 빔포밍 등 신규 기술을 구현하고 테스트하는데 추가 비용이 지속적으로 발생합니다. 하지만 R&D를 통해 효율적인 최적화를 이루어낸다면 통신사 입장으로서는 비용절감 효과가 있겠습니다.