정부를 위해 Network Digital Twin이 5G의 복합성을 관리하는 방법

방위 조직은 오랜 기간 라디오 신호를 안전하고 효율적으로 전송하고 수신하는 데 어려움을 겪었습니다. 정부와 군사 부문에 있어, 5G의 약속은 탄력적 운영에서 높은 우선순위였습니다. 특히, 경쟁적이고 붐비는 환경에서는 더더욱 말이죠. 5G는 고속 연결을 사용하여 대규모의 사람, 기계와 장치를 연결할 수 있는 기능을 통해서 많은 기능을 제공합니다.

5G는 또한 넓은 주파수 범위와 새로운 기술로 복합성이라는 개념을 도입합니다. 라디오 네트워크 설계와 스펙트럼 민첩성 설계에 관해서, 중요한 지상과 지상, 지상과 공중, 선박에서 해안, 공중에서 공중 커뮤니케이션의 성공을 확보하기 위해서는 다양한 주요 변수를 해결해야만 합니다.

이러한 변수는 무엇일까요? Network Digital Twin은 어떻게 방위 조직이 수많은 조합을 시험하도록 도울 수 있을까요? 이 블로그에서는 스펙트럼 민첩성, 메시 네트워크와 Open RAN 5G 솔루션 테스트가 세계에서 가장 까다로운 환경에서의 뛰어난, 신뢰할 수 있는 커뮤니케이션을 설계할 수 있는 방법을 설명합니다.

확실한 라디오 네트워크 커뮤니케이션을 위한 여섯가지 주요 변수

5G를 민간 및 국방부 네트워크에 통합하기 전에 정부는 해당 기술이 실제 엄격하고도 까다로운 환경에서 의도한 대로 작동할 것인가를 확인해야 합니다. 군사용 라디오 네트워크와 장치를 설계할 때에는, 다음과 같은 여섯가지 주요 변수를 반드시 해결해야 합니다:

1. 거리: 라디오 안테나와의 거리가 멀어질수록, 특히 위성 커뮤니케이션의 경우, 커뮤니케이션 경우가 길어지게 되고 신호 강도는 최종 장치에 도달할 때 더 약해집니다.

2. 반사: 라디오 주파수는 다양한 대기 환경과 고형 자재에 반사되고는 합니다. 이 경우 두 개 이상의 경로로 수신 안테나에 신호가 도달하여 다경로 전달의 원인이 됩니다.

3. 차단 요인: 다양한 장애물들은 신호를 완전히 차단하거나 일부 흡수하기도 합니다. 거친 지형, 건물과 특정 장갑차량 소재로 그 예를 들 수 있습니다.

4. 간섭 및 노이즈: 기타 라디오 커뮤니케이션, 부가적인 전기 장치, 대기 조건, 다른 많은 요인들이 모두 커뮤니케이션을 왜곡하거나 듣기 어렵게 만드는 신호 간섭의 중요한 문제의 원인이 됩니다.

5. 움직임: 소리는 움직입니다. 사람도, 지상의 자동차도, 해상의 선박도, 비행기도 움직이죠. 모두 다른 속도로요. 움직임으로 인해 발생하는 음파 주파수의 변경, 도플러 효과처럼 다양한 움직임은 라디오 커뮤니케이션의 행동과 성능에 영향을 미칩니다.

6. 범죄: 스푸핑이나 재밍은 범죄자들이 커뮤니케이션에 부정확한 정보를 주입하거나 필수 신호 전달을 막는 의도적인 방해 방법입니다.

이러한 요소 또는 요소의 조합들이 해결되었는지 알 수 있는 유일한 방법은 적합한 능력과 전문성으로 올바른 테스트 전략을 사용하는 것뿐입니다. 이는 종종 복합적인 맞춤 테스트를 수반하게 되는데, 상당한 양의 시간과 비용을 필요로 하기도 합니다. 특히 5G 기술의 점차 높아지는 복합성에 따라야 하는 내부 테스트 팀의 경우에는 더욱 그렇습니다. 바로 여기서 5G Network Digital Twin이 중요한 역할을 맡게 됩니다.

Digital Twin의 채널 에뮬레이션이 스펙트럼 탄력성을 구축하는 방법

5G Digital Twin은 5G 물리적 네트워크의 소프트웨어 에뮬레이션입니다. 연구소와 테스트 자동화, 지속적 통합/지속적 전달(CI/CD) 최고 관행으로 제작된 이 에뮬레이션은 지속적인 프로토타이핑, 테스트와 최적화를 가능하게 합니다. 네트워크와 장치를 배치하기 전에 테스트 속도를 높이고, 비용을 줄이며 결과를 개선할 수 있는 강력한 솔루션이죠.

Digital Twin의 주요 기능 중 하나는 바로 채널 에뮬레이션 기능으로, 다음을 포함한 변수와 복합성의 조합을 통해 위의 모든 시나리오의 테스트를 지원한다는 것입니다.

• 다면적 환경: 실내, 야외, 도시, 촌락, 지상에서 지상, 지상에서 우주 조건까지

• 피딩 효과: 신호 액세스 또는 시스템 성능을 보장하기 위해 시뮬레이션하고 확인하는 도플러 효과와 같은 효과를 반복적이고 온디맨드 방식으로 구현할 수 있는 기능

• 추가 방해: 기술, 시스템, 장치, 안테나 시스템 키트 시험에 노이즈, 잼 신호, 다른 방해를 삽입하여 이를 관리할 수 있는지 테스트합니다. 여기서 간섭은 기록된 필드 조건에서 실제 재생이 될 수 있습니다.

5G Digital Twin은 자동화된 방식으로 이러한 모든 조합과 변수의 테스트를 지원합니다. 자동화가 불가능하다면, 모든 시나리오를 구성하고 테스트하는 데 필요한 시간이 상상도 못할 정도로 많이 필요하게 됩니다.

Spirent의 5G Network Digital Twin은 현실 세계의 네트워크, 서비스, 장치의 에뮬레이트된 네트워크를 블렌딩하여 복합적인 유스 케이스를 증명하는 데 도움이 됩니다. 엄선된 전문가 팀이 복합적인 조건 테스트를 가이드해서 경쟁적이고 복잡한 환경에서의 네트워크 및 장치 성능과 보안을 확보하도록 도움을 드립니다.

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세가지 유스 케이스 스펙트럼 탄력성, 메시 네트워크 커뮤니케이션과 Open RAN 테스팅

5G는 한 가지의 기술이 아니라, 여러 기술의 집합입니다. 이처럼, 현실 세계의 조건에서 5G 네트워크 성능을 검증하기 위한 다양한 유스 케이스에서 네트워크와 장치를 테스트하는 것은 반드시 필요합니다.

1. 탄력성 작업을 위한 스펙트럼 민첩성

Digital Twin은 위에 개요로 제시한 여섯 개의 주요 성능 및 보안 변수 모두에 관한 테스트를 지원할 수 있습니다. 탄력성 작업에서의 높은 우선 순위를 정의 및 확보하고자 하는 목적을 가진 테스트 시나리오는 다음과 같이 필수적인 스펙트럼 민첩성 질문에 대한 답을 설정할 수 있습니다:

• 거리: 부품이 너무 멀거나 전력 수준이 너무 낮습니까? 최적 거리는 얼마나 됩니까?

• 반사: 신호가 여러 다중 경로를 통해 반사된다면, 복원성을 위해 아키텍처를 어떻게 빌드해야 할까요?

• 차단: 조직의 통제 아래 있는 소재로 인해 신호가 차단되었나요? 그렇다면, 장애물의 설계 및 자재 변경으로 문제를 해결할 수 있습니까?

• 간섭 및 노이즈: 전파 방해의 원인은 무엇입니까? 네트워크가 노이즈나 간섭을 얼마나 무시할 수 있습니까? 어떻게 장치 설계를 변경해야 명확도를 개선할 수 있습니까?

• 움직임: 사람, 장치, 이동 수단이 움직이고 있을 때, 특히 3차원 스케일에서 개체가 빠르게 움직이고 있을 경우 이를 유연하게 해결할 수 있는 최적의 네트워크 설계는 무엇입니까?

• 범죄: 재밍이나 스푸핑 시도를 얼마나 빨리 감지할 수 있습니까? 재밍 시 네트워크가 얼마나 잘 복원됩니까? 스푸핑의 경우는 어떻습니까?

시스템이 변화하는 변수, 변수의 조합 시 작업을 수행하는 방식을 알아내는 것은 민첩성을 검증할 수 있습니다. 혹은 실전적 환경에서의 시스템 준비를 개선하기 위해 필요한 차이를 알아낼 수 있습니다.

2. 복합 전술적 우위 커뮤니케이션 시스템(Complex Tactical Edge Communication Systems)을 위한 메시 네트워크 테스트

기존의 셀룰러 네트워크와는 다르게, 메시 네트워크는 지상, 해상, 공중에서 부대, 선박, 항공기, 차량이 동시에 이동하고, 모든 것이 서로 상대적으로 독립적으로 움직이는 환경입니다.

다중 메시 토폴로지 옵션이 존재하며, 다음과 같이 구체적인 보안 및 비밀성 목적을 위해 사용됩니다:

• Star Communication: 모든 신호가 공유점을 통하며, 직접 이야기할 수 있는 장치가 없습니다

• Convoy: 커뮤니케이션이 하나의 이동중인 차량에서 그 다음 차량으로, 그 다음 차량으로 단거리를 이동하는 차량 라인

• Looping: 각 장치가 좌측 또는 우측에 위치하는 하나의 장치와만 커뮤니케이션이 가능하여 완전한 원을 그리는 옵션

• Full Mesh: 모든 장치가 각자 커뮤니케이션이 가능한 옵션

메시 네트워크는 소비자 네트워크 이상의 서비스와 보안을 제공합니다. 하지만, 검증하기에 복잡한 환경이기도 합니다. 각 장치 또는 노드가 다양한 잠재적 메시 구성 속에서 이동하며 모두가 서로 다른 라디오 전달 모델을 보유합니다. 실생활에서, 함께 작동하는 메시의 조합이 있기도 합니다.

메시 네트워크의 테스트는 언제라도 각 노드에 영향을 줄 수 있는 잠재적인 성능 문제 테스트와 관련이 있습니다. 여기에는 도플러 효과와 용량(종종 높은 용량), 정의 커뮤니케이션과 복잡한 환경에서의 최적 성능에 중요한 역할을 하는 유연성 등이 포함됩니다.

5G Network Digital Twin은 이러한 모든 조합의 반복성을 지원합니다. 최신 기술의 연구소와 테스트 자동화, 반복 가능한 에뮬레이션은 이런 스케일에서의 복합 검증을 달성하기 위해 필수적인 요소가 되었습니다.

3. 공급업체 다양성 공급 사슬 보안을 달성하기 위한 Open RAN 테스트

상업용 라디오 장치는 대규모의 소비자 네트워크와 거대한 도시 환경을 위해 설계되었습니다. 군사 분야에서는 보통 각자의 작전을 수행하는 독특하고 거친, 호전적인 환경에서도 견딜 수 있는 고유의 커뮤니케이션 장치를 개발합니다. 이런 요건을 염두에 두고, 정부와 국방부는 현재 복합적이고 까다로운 환경을 위해 더 탄력적인 라디오 네트워크를 제공할 수 있는 Open RAN을 활용할 방법을 연구하고 있습니다.

Open RAN은 방위 조직에 다음과 같은 장점을 제공합니다:

• 목적을 달성할 수 있도록 하는 부품의 모든(혹은 한가지) 것을 포함기 위한 하위 요소의 유연성****

• 사막, 정글, 기타 극심한 환경에서도 지원되는 혁신적인 기능****

• 하나의 벤더가 손상되고 필요한 것을 전달할 수 없을 때를 대비하여 공급 사슬에 탄력을 제공할 수 있는 벤더 다양성****

• 군사 분야의 엄격한 요구 사항 및 표준에 따라 부품과 공급업체가 상호 운용되도록 보장할 수 있는 복합성****

여러 구성 요소가 완벽한 단일 시스템에 통합되어야 하는 서로 다른 기술의 상호 운용성으로 인해, 이들이 계획한 대로 함께 작동하도록 하는 것이 중요합니다. 성능은 정말 중요하고, 방위 조직은 다음과 같은 질문에 “예”라는 대답을 들어야 합니다: “기존의 RAN 시스템보다 더 성능이 좋습니까?”

Open RAN 환경에는 여러 벤더 구성 요소가 존재해 RAN처럼 닫힌 시스템이 아닙니다. 여러 공격 표면을 가지고 있죠. “안전합니까?” 5G Digital Twin은 이러한 환경의 모든 요소에서의 복잡한 테스트를 가능하게 합니다. 이 중 어떤 것들은 지리적으로 분산된 지형에서 호스팅되기도 합니다. Digital Twin은 엄격한 요건을 충족하거나 이보다 훨씬 뛰어난 결과를 보여줄 수 있는 사양, 상호 운용성, 성능, 확장성, 보안을 가진 벤더 테스트를 가능하게 합니다.

Digital Twin으로 정부에 대한 5G 복합성 관리하기

5G는 진화하고 있으며, 그 미래는 보장되어 있습니다. 5G는 또한 적절한 스케일로 테스트하기 어려운 복합성도 가지고 있습니다. Spirent의 5G Network Digital Twin은 정부와 방위 분야를 위해 이러한 복합성을 해결할 수 있도록 도와 드립니다.

마지막 말: Spirent가 새롭게 출시한 5G 2021 업데이트에 노트에 이렇게 적혀있습니다: Spirent 보고서 부록인 시장 동인, 인사이트와 고려사항(Market Drivers, Insights and Considerations)에서, 5G 출시를 뒷받침하는 가장 주목할 만한 트렌드는 “벤더”의 소프트웨어, 장비, 서비스 기업에서 “신뢰할 수 있는 파트너”의 소프트웨어, 장비, 서비스 기업으로 상태를 더욱 높이는 것입니다. 빡빡한 예산으로 인해 기업 내부의 팀이 각자의 전문성을 보일 수 있는 영역에만 집중하게 되면서, 적격한 자원의 차이를 채우기 위해 고도로 숙련된 파트너에 의지하는 일이 많아졌습니다. 5G Digital Twin은 최신 기술, 뛰어나 전문가, 고급 테스트 방법론을 통해 이러한 차이를 해결하도록 하여 이런 문제에 도움이 되어 드립니다. Spirent의 정부 솔루션에 대해 더 알아보세요.