비용이 얼마나 중요한지에 대해서는 텔레콤 분야뿐만 아니라 WiMAX의 경우도 마찬가지이다. 최초의 WiMAX 포럼 인증 장비가 출시된 지 수개월 밖에 되지 않았음에도 불구하고 WiMAX는 이미 매우 치열한 시장이 되고 있다.

인프라 OEM을 통한 경쟁력과 수익성 측면의 WiMAX 기지국 비용 최소화

글│Nicolas Salamina, Ramesh Kumar, 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)

 WiMAX에서 비용이 중요한 이유는 WiMAX가 보완적 기술도 될 수 있고 파괴적 기술도 될 수도 있기 때문이다. 예를 들어, 오늘날의 Wi-Fi의 경우와 같이 일부 휴대폰 사업자들은 WiMAX를 부가 서비스로 제공할 수도 있는 반면, 통신회사들은 WiMAX를 이용해서 자사의 DSL 인프라 범위 밖의 고객들에게 서비스를 제공할 수도 있다. 파괴적 기술이라는 측면에서는 WiMAX를 이용한 새로운 기업들이 일부 3G 및 케이블 광대역 고객들을 잠식하거나 혹은 기지국 백홀(backhaul)의 기존 구리 회선을 대체할 수 있을 것이다.

 이 시나리오가 현실이 될 것인지에 대한 여부는 비용에 달려있다. 서비스 사업자 및 고객 모두에게 있어서 새로운 기술이 매력적인가 하는 것은 더 나은 대안을 제공할 수 있느냐 없느냐에 달려 있으며 더 낫다는 것은 흔히 비용 측면에서 평가된다. 때문에 성능과 비용뿐만 아니라 OPEX(operating expenditure)와 CAPEX(capital expenditure)를 적절하게 절충한 설계가 중요하다. 후자는 특히 서비스 사업자의 사업 모델 및 경쟁력 확보를 위해서 중요한 요소이다.

 인프라 업체들에게는 오버헤드 비용을 최소화하는 것이 생존을 위한 핵심 요소이다. 2006년 1월 말, 약 400개 업체가 WiMAX 장비를 개발하고 있거나 판매하고 있었다. 비록 WiMAX가 이제 막 태동하는 기술이기는 하지만 그 시장은 이미 성황을 이루고 있으며 경쟁 또한 매우 치열하다. 가격은 서비스 사업자들의 구매 결정을 유도하기 위해 이용되는 하나의 척도가 될 것이다.

 인프라 업체들은 또한 자사 제품을 경쟁사 제품보다 더 매력적으로 보이도록 하기 위하여 자사 제품을 차별화하고자 한다. 이들 업체는 데이터 전송속도를 향상시키거나, 각 셀의 커버리지를 확대하거나, 최종 사용자에 대한 서비스 품질(QoS)를 향상시킴으로써 시스템 성능을 향상시키는 IP를 개발하는 데에 자사의 R&D 역량을 집중시키고 있다. 예를 들어 인프라 업체들은 네트워크가 더 많은 동시 사용자를 지원하고 각 사이트의 커버리지 면적을 확대할 수 있도록 하는 MIMO(multiple input/multiple output)나 적응형 빔형성 같은 스마트 안테나 기술을 지원하고자 한다.

 
과거의 활용

 WiMAX가 신기술이라 하더라도 인프라 OEM은 802.16d(‘고정형’ WiMAX 및 802.16-2004라고도 함)나 802.16e (‘모바일’ 버전으로 802.16e-2005라고도 함)로 확장할 때 3G나 MMDS(mul-tichannel/multipoint distribution service) 고정형 무선 같은 다른 분야의 설계 및 노하우를 재사용 할 수 있다.

 예를 들어, TI의 1GHz TMS320TC-16482 DSP는 CDMA2000 3xEV-DO, TD-SCDMA, UMTS 같은 3G 애플리케이션용 고밀도 저전력 베이스밴드 솔루션을 가능하게 한다. 언급된 TI의 DSP는 WiMAX의 토대가 되는 OFDMA(Orth-ogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템에 필요한 신호 프로세싱 기능을 제공한다. 따라서 WiMAX 시장으로 진출하고자 하는 인프라 업체가 3G 제품에 쓰이는 동일한 DSP를 사용할 수 있게 된다. 이와 같은 재사용을 통해서 업체의 비용, 위험성, 출시시간을 대폭 줄일 수 있게 되고 이에 따라 경쟁이 매우 치열한 WiMAX 시장에서의 위치를 좀 더 끌어올릴 수 있다.

 기존의 설계 및 노하우를 활용할 수 있는 것은 시스템을 802.16d에서 802.16e로 업그레이드할 때 비용, 위험성, 출시시간을 줄이고자 하는 업체들에게 특히 중요하다. 이동형 WiMAX 표준이 승인된 지 얼마 되지 않아(IEEE는 2005년 12월에 802.16e-2005를 승인했다) 수개월 전부터 고정형 애플리케이션용 WiMAX 포럼 승인 장비가 상용화 되도록 출시되었다. 802.16d가 먼저 시작되었음에도 불구하고 인스탯(In-Stat) 등의 애널리스트 회사들은, 이동형 WiMAX가 상용화되기만 하면 빠른 속도로 고정형 장비를 앞지를 것으로 전망하고 있다.

그림 1. TI 소프트웨어 시스템

 그러한 트렌드를 보다 신속하고 경제성 있게 따라잡기 위해 인프라 업체들은 자사의 WiMAX 제품이 고정형 및 이동형 애플리케이션 모두에 적합할 수 있도록 DSP 같은 프로그래머블 부품을 이용해야 한다. 실제로 일부 인프라 업체 및 서비스 사업자들은 802.16d를 건너 뛰고 곧바로 802.16e를 채택하는 것을 고려하고 있다. 802.16e 인프라는 고정형 및 이동형 애플리케이션 모두를 지원할 수 있기 때문이다.

 이러한 트렌드에 대비하여 기지국 OEM 업체들은 충분히 민첩한 WiMAX 설계 및 부품으로 고정형 및 이동형 애플리케이션으로 보다 빠르게 이동할 수 있도록 해야 한다. 이들은 또한 내부 커버리지의 경우 802.16e 피코셀용 고급 RF 프론트 엔드와 같이 각기 다른 환경에 따라 추가적인 설계 작업이 필요할 수 있다는 점을 인식해야 한다.

 WiMAX 표준의 진화에 대비하기 위한 또 다른 방법은 새로운 요구들을 수용할 수 있는 베이스밴드 시스템을 설계하는 것이다. 예를 들어 TI의 제품은 고도로 최적화된 PHY 레이어 소프트웨어 라이브러리를 포함한다. 인프라 업체들은 곧바로 소프트웨어를 이용해서 시스템을 개발할 수 있으며 동시에 소프트웨어를 맞춤화하고 고급 기능의 지원을 위한 IP를 추가할 수 있다. 이러한 유연성을 통해 미래에 적합한 기지국이 되도록 하며, 이는 업체와 고객 모두에게 중요한 요소이다.

 인프라 업체들은 단순히 개별 제품에 대해서뿐만 아니라 전반적인 시그널 체인에 걸쳐 시스템 분석 및 레퍼런스 설계를 제공할 능력이 있는 부품 공급 회사를 선택해야 할 것이다. 그럼으로써 개발 비용과 출시시간을 대폭적으로 줄일 수 있다. 그 한 예로, TI는 802.16d와 802.16e 모두에서 성능을 최적화할 수 있도록 고객들에게 종합 RF 레퍼런스 설계 분석을 제공한다.

 
대역 전쟁

 WiMAX는 2GHz~11GHz 사이의 주파수 대역으로 이용할 수 있는데 향후의 버전은 최고 66GHz로 작동할 수 있을 것이다.(초기의 WiMAX 제품은 2.5GHz, 3.5GHz, 5.8GHz 대역으로 설계되었다) 다중 주파수 대역으로 작동할 수 있다는 것은 WiMAX가 더 넓은 시장을 겨냥할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 다시 글로벌 비용 구조를 구성한다. 이는 또한 글로벌 시장 및 비용 구조를 갖춘 DSL이나 3G와 같은 유선 및 무선 기술과 경쟁할 수 있게 된다.

 대역이 다양하다는 것은 업체들이 제품을 출시하는 지역에 따라서 보다 쉽고 경제성 있게 조정이 가능한 WiMAX 인프라를 설계해야 한다는 것을 의미한다. 인스탯은 2006년 1월 보고서에서 “이 시장의 가장 큰 과제는 업체들이 갈수록 더 낮은 가격으로 장비를 대량생산할 수 있도록 전세계적으로 스펙트럼을 조율하는 것이다”고 설명했다.

 국가 고유 주파수, 전력, 방사 요구를 수용하고 각 시장에 따라서 대대적인 설계 변경을 필요로 하지 않도록 하는 능력은 기지국 RF 장치의 적응성에 따라서 좌우된다. 예를 들어 TDD 지원은 주파수를 늘릴 수 있는 FDD보다 각 채널을 더 효율적으로 사용함으로써 유용할 수 있다.

 이용 가능한 특정 주파수로 특정 RF 인터페이스를 지원하고 각 시장에 따라 설계를 변경할 필요성을 최소화함으로써 오버헤드 비용을 낮출 수 있다. 예를 들어 그림 2에 나타난 듯이 TI는 모든 초기 WiMAX 주파수 대역(2.3 ~ 2.7GHz, 3.3 ~ 3.8GHz, 4.9 ~ 5.9GHz용 TRF12xx, 11xx, 24xx 제품군) 뿐만 아니라, TDD 및 FDD 모드를 지원하는 포괄적인 RF 칩셋을 제공한다.

그림 2. WiMAX 대역, 인터페이스, 모드

 특히 WiMAX의 CAPEX 및 OPEX를 낮추기 위해 DSP를 채택하는 것은 매우 효과적이다. 예를 들어 TI의 TCI6482는 심볼 레이트 및 FFT 프로세싱뿐만 아니라 스마트 안테나 애플리케이션에 필요한 행렬 연산 프로세싱 등의 PHY 기능을 가속화한다. 이에 따라 채널당 비용 및 채널당 전력을 향상시킨다. 저전력 요구는 전력 증폭기 비용을 대폭적으로 절감하며 또한 이를 구동하고 냉각시키기 위해 이용되는 전기의 양을 감소시킨다. 이러한 절약은 서비스 사업자의 입장에서 매우 중요한 이점이다.

경쟁력 있는 솔루션의 선택

 3G와 WiMAX의 한 가지 유사점은 매크로셀이 모든 상황에 이상적인 것은 아니라는 것이다. 번화가의 사무실 지역이나 건물 내와 같은 장소에서는 마이크로셀이나 피코셀이 더 적합할 것이다. 예를 들어 시내 중심가의 부동산 값이 더 비싸기 때문에 서비스 사업자가 피코셀을 이용함으로써 풀 사이즈 기지국에 비해 보다 저렴하게 임대하여 사용할 수 있다. 임대에 소요되는 비용을 절감할수록 WiMAX 서비스를 더욱 경쟁력 있는 가격으로 제공할 수 있다.

 현재 풀 사이즈 기지국이 다수를 차지하는 치열한 WiMAX 시장에서 피코셀은 인프라 OEM 업체가 차별화할 수 있는 기회를 제공한다. 업체가 피코셀의 비용을 낮출 수 있는 방법 중 한가지는 유연성 및 비용 측면에서 경쟁력 있는 TI의 RF 솔루션을 이용하는 것이다. 이 솔루션은 WiMAX에 대해서 RF 성능을 극대화하는 것에 중점을 두었다. 이 설계는 최소의 하드웨어 변경으로 각기 다른 성능 레벨에 대한 솔루션을 최적화할 수 있도록 한다.

 TI의 TRF12xx(3.5GHz) 칩셋 또는 TRF11xx(2.5GHz) 칩셋을 이용한 유사 하드웨어 플랫폼을 CPE 및 BTS 성능 레벨 솔루션이 지원 가능하도록 구성할 수 있으므로 전체적인 시스템 제공을 위해 필요한 출시시간과 리소스를 최소화할 수 있다.

 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀을 포함한 모든 유형의 기지국 제품을 개발 시, 인프라 업체는 다양한 애플리케이션에 자사의 베이스밴드 및 채널 카드 하드웨어 및 소프트웨어를 재사용할 수 있는 방법을 찾아야 한다. 멀티플 폼팩터에서 모든 애플리케이션을 지원할 수 있는 단일 실리콘 플랫폼이라면 시스템 업체가 전체적인 R&D 비용을 절감하도록 할 것이다.

 업체들은 또한 하이엔드 및 로우엔드 기지국 모두에 균등하게 적합한 솔루션을 제공할 수 있는 협력업체를 찾아야 한다. 이러한 유연성은 OEM이 개발도상국 등과 같은 가격에 민감한 시장을 목표로 할 수 있도록 한다. 이 시장에서는 원격통신 인프라가 거의 없거나 전무한 지역에서 음성과 광대역을 제공하기 위한 수단으로서 WiMAX가 널리 이용될 것으로 기대된다. 비용에 민감한 시장에 제품을 판매할 때는 마진이 낮아지므로 하이엔드 설계를 이용하는 것이 이 기회를 놓치지 않으면서 수익을 낼 수 있는 한 방법이다. 이는 또한 공격적 가격으로 경쟁할 능력이 떨어지는 경쟁사를 물리치기 위한 방법이기도 하다.

성능의 중요성

 WiMAX 시장에 진출하는데 가격이 중요한 요소이기는 하지만 그렇다고 해서 성능을 희생하지는 않아야 한다. 그렇지 않으면 인프라 OEM이 가격 경쟁에 매몰됨으로써 투자자들의 우려를 사게 되거나 성능을 중요시하고 이를 위해서 기꺼이 추가적인 비용을 지불하고 하는 서비스 사업자들에게는 외면을 당할 것이다.

 많은 인프라 OEM은 WiMAX 기지국을 개발하는데 3G, DSL, 케이블 같은 기존 기술에 대한 보완 또는 경쟁 기술이 되고자 하는 기술에 요구되는 엔터프라이즈 또는 캐리어 등급 신뢰성 및 성능을 제공하지 못한다는 측면에서 Wi-Fi와 유사하다. 고정형 및 이동형 WiMAX 표준 모두 QoS 메커니즘을 포함하나 엔터프라이즈 및 셀룰러 백홀 시장을 겨냥한 업체들은 시장 차별화 요인으로서뿐만 아니라 가격 인상을 정당화할 수 있는 방법으로서 추가적인 QoS 메커니즘을 제공하는 것을 고려해야 한다.

 TI는 WiMAX 인프라 업체들은 오늘날 직면한 문제들을 잘 인식하고 있다. 때문에 고도로 통합적인 저전력 베이스밴드 및 RF 솔루션을 제공함으로써 OEM이 저가형의 컴팩트한 기지국 시스템을 개발할 수 있도록 돕는다. 뿐만 아니라 TI의 솔루션은 각기 다른 지역에서 각기 다른 주파수 규정을 준수하도록 구축하고, 새로운 기능을 지원할 수 있도록 현장에서 업그레이드하고, 매크로, 마이크로, 피코 셀을 지원하기 위한 확장가능 방식으로 이용할 수 있을만큼 유연성이 뛰어나다. 간단하게 말해서, TI는 경쟁이 치열한 WiMAX 시장에서 BTS OEM이 성공하기 위해 필요한 모든 툴을 제공한다.

 마지막으로, 통신 업계의 많은 관심이 WiMAX에 집중되어 있기 때문에 성능 또한 중요한 요소이다. 그러므로 차별화된 기지국을 통해 치열한 경쟁의 WiMAX 시장에서 규격화된 상품이 출시되는 함정을 피할 수 있도록 최적의 성능을 제공해야 한다.