이 책에서 다루는 내용

- 5G/LTE 자가망을 활용한 기업의 디지털 혁신 사례 소개
- 5G 자가망을 활용한 기업의 디지털 혁신 적용 유형 소개
- 5G 자가망과 통신사 5G, Wi-Fi의 비교 및 차이점 설명
- 기업의 5G 자가망 도입을 위한 5G 특화망 제도 및 도입 절차 소개
- Nokia Bell Labs의 5G 인증 교육 소개 및 5G 자가망 SaaS 소개
- 5G의 기술적 아키텍처, 주요 구성 요소 및 특징에 대한 상세한 설명
- 네트워크 슬라이싱 및 MEC의 아키텍처 및 상세 기술 설명
- 5G의 QoS 기술, 무선 기술 설명 및 설계/도입 기술적 방안 소개
- 5G의 표준화 동향 및 6G 전망

이 책의 대상 독자

- 기업의 DX 전략을 수립 및 실행하는 담당 CDO, CIO, 전략팀장과 실무 담당자
- 5G 기술을 활용한 글로벌 기업 DX 사례 및 적용 방안에 관심이 있는 기업 DX 담당자
- 5G 자가망 구성과 활용을 위한 제도, 주파수, 솔루션, 교육, 5G 기술 등이 필요한 기업의 네트워크 담당자 및 담당 부서
- 5G 자가망 기술 및 솔루션을 기반으로 기업 DX 시장에서 비지니스를 진입 또는 확대하려는 기업 DX 솔루션 제공사의 프리세일즈 팀

이 책의 구성

이 책은 기업의 생존과 지속성에 대한 불확실성이 증가하는 시대에 개별 기업이 디지털 혁신을 통한 미래 전략 수립에 최신 무선 통신 기술인 5G를 활용하는 안내서로 기획됐다. 기업의 DX 전략 담당자, 기획 담당뿐만 아니라 네트워크 담당자 및 IT 부서까지 다양한 업무 분야에 필요한 내용을 담았다. 각자의 업무, 경험과 필요에 따라 일부 장 또는 전체를 읽으면 되겠다. 주요 내용은 다음과 같다.

1장, ‘기업의 DX와 5G’에서는 기업의 DX 동향과 기업 DX에 수반되는 기술 요소를 살펴본다. 딜로이트, 세계경제포럼, 노키아 벨연구소 등의 세계 유수 기관들의 보고서를 인용해 객관적 관점에서 기업 DX에서 5G의 필요성과 Wi-Fi와의 차별점 등을 살펴본다.

2장, ‘5G를 활용한 글로벌 기업 DX 사례’에서는 기업 DX의 적용 유형들을 포함하고 있는 인더스트리 4.0 프레임워크를 살펴본다. 인더스트리 4.0 프레임워크의 주요 범주인 디지털 산업 현장, 자동화된 작업 현장, 커넥티드 작업자, 스마트 자산 등에 따라 대표적인 적용 유형들을 소개한다.

3장, ‘5G 이해하기’에서는 5G의 주요 활용 사례의 특징을 살펴보고, 이것을 통해서 5G가 우리의 일상생활뿐만 아니라 산업에 어떻게 영향을 미치는지 살펴본다.

4장, ‘5G 네트워크 구성’에서는 5G 네트워크의 전체 구성에 대한 개요를 살펴보고, 5G 코어 네트워크를 구성하는 개별 NF(Network Function) 와 RAN 네트워크를 구성하는 요소, RAN 프로토콜 아키텍처, 및 RAN 아키텍처에 대해서 상세히 소개한다.

5장, ‘네트워크 슬라이싱’에서는 네트워크 슬라이스를 전반적으로 소개한다. 네트워크 슬라이싱 정의, 4G 네트워크 슬라이싱 개념과 5G 네트워크 슬라이싱 비교, 각 도메인(코어, RAN, 전송)별 슬라이싱 및 네트워크 슬라이싱 동작 절차를 다룬다.

6장, ‘MEC’에서는 MEC를 전반적으로 소개한다. ETSI MEC 구조, MEC 구성 요소, MEC 구축모델 그리고 MEC가 3GPP 5G망과 어떻게 밀결합 될 수 있는지를 살펴봄으로써 MEC와 5G와의 관계를 서비스 및 기술적 관점에서 이해한다.

7장, ‘5G QoS, 무선 기술과 안테나’에서는 4G 및 5G 망에서 QoS모델을 비교해 소개한다. 5G망에서 QoS 처리가 4G망에서의 처리와 어떤 차이점을 갖는지 이해할 수 있도록 한다.

8장, ‘망 설계 및 적용’에서는 기업에서 5G 자가망을 도입하기 위해 고려할 수 있는 기술적인 방안인 NPN(Non-Public Network)의 기술적인 내용과 적용 방안을 소개한다.

9장, ‘5G의 미래와 6G’에서는 5G 표준의 진화방향과 6G의 미래 비전을 통한 산업 통신망의 미래를 그려볼 수 있도록 내용을 구성했다. 유무선의 통합과 산업 통신망의 요구 사항들을 더 많이 수용하게 되는 6G의 비전을 살펴볼 수 있다.

지은이의 말

“다양한 글로벌 기업의 5G/LTE 기반 디지털 혁신 사례 및 적용 유형들이 국내 기업들의 경쟁력 확보에 도움이 되길 바라며 이 책을 저술했다. 통신사 5G와 5G 자가망의 비교, 국내 5G 특화망 제도에 대한 소개, Nokia Bell Labs의 5G 인증 교육 과정, 5G 자가망 SaaS 예시 등을 통해 기업의 디지털 혁신을 담당하는 CIO, CDO, 전략 기획 담당자 뿐만 아니라 실무 담당자에게도 기업에서 5G를 활용하는 데 실질적인 안내서가 되기를 바란다.”
ㅡ최성남

“비통신 전공자 및 5G 이동 통신 기술에 관심이 있거나 이해를 필요로 하는 기업 내 5G 기반 디지털 전환 담당자가 5G 관련 기술에 대한 개념 정립에 도움이 되길 바라며 저술했다. 5G 기술, 5G 코어 네트워크, 5G 무선 네트워크, 네트워크 슬라이싱, MEC, 5G QoS 및 무선 기술과 안테나, 망 설계/적용 등의 내용을 담았다. 이를 통해 기업 내 네트워크 기획 담당자 및 실무 담당자가 기업의 특성에 맞게 최적화된 5G 자가망을 효과적으로 도입하고 적용하는 데 실질적인 참고서가 되기를 바란다.”
ㅡ안철주

“5G 표준은 다양한 산업 애플리케이션에 적용되기 위해 진화하고 있다. 5G 표준의 진화 방향을 이해하고 장기적인 네트워크 구축 및 확장 계획을 수립하는 데 도움이 되기를 바라며 저술했다. URLLC 성능 강화를 위한 다양한 최적화 기술, NPN 기술, 네트워크 자동화, 산업용 단말 표준 등의 개념을 쉽게 이해할 수 있도록 기술했으며, 추가적으로 5G 확장 기능인 위치 측정, 타임서비스 등을 소개했다. 마지막으로 최근 논의가 시작되고 있는 6G 미래 비전을 통해 산업용 통신망의 미래를 그려볼 수 있길 기대한다.”
ㅡ육영수

추천사

4세대 이동통신 시스템은 패킷 데이터 중심, 특히 스마트폰의 출현과 더불어 B2C 서비스에 있어 큰 성공을 거뒀다. 그러나 B2C 시장이 점차 포화되면서 이종 산업 간 융합의 활성화를 위해 초고속, 초연결, 초저지연의 서비스 시나리오가 필요해졌다. 이를 위한 핵심성능지표를 만족시키도록 상용화된 5세대 이동통신시스템은 B2C 뿐만 아니라 B2B와 B2G 시장을 정조준하고 있다. 이러한 융합산업의 활성화를 위한 일환으로 정부는 스마트제조 및 물류, 의료, 국방, 항공, 엔터테인먼트, 교육 등 다양한 분야에 5G를 적용하기 위해 무선사설망 구축에 박차를 가하고 있다.
정부는 2021년 10월 주파수 할당 공고를 통해 5G 특화망 주파수를 수시로 공급하기로 했고, 이런 특화망은 다양한 IoT 기기를 신뢰성 있게 연결하고 여기서 확보된 데이터의 보안을 유지해야 하는 요구사항을 가졌다. 이로써 5G 이동통신의 초저지연과 고신뢰 서비스 특성을 바탕으로 다양한 산업분야의 경쟁력 제고를 위한 융합이 가능해졌다. 5G 포럼은 5G 이동통신 기술/표준 선도 및 세계 최초 상용화를 위해서 민ㆍ관 합동으로 2013년 5월에 창립됐으며, 2019년 4월 전세계 최초로 5G 이동통신을 상용화 한 이래 세계 최고의 5G 협력 생태계 조성, 5G의 지속적인 진화와 이종산업 융합, 그리고 차세대 통신인 6G의 글로벌 경쟁력 확보를 지원하기 위해 추진 체계를 강화했다. 8개의 전문위원회와 10개의 Working Group 중 스마트제조위원회를 비롯한 다수의 위원회가 특화망과 연계한 전문활동을 추진하고 있다.
이 즈음에 맞춰 5G 자가망 구축을 위한 실질적인 안내서가 출간됐다. 기업의 DX와 5G의 관련성, 다양한 글로벌 사례, 5G의 핵심적 기술 요소 및 6G 전망까지, 5G 관련 기획, 전략 수립 담당자부터 기술 실무 담당자까지 참고할 만한 모든 내용들을 담았다. Nokia 벨 연구소의 5G 표준 담당자와 실무 5G 아키텍트가 함께 집필한 이 책이 대한민국 기업의 DX에 중요한 기술적 지렛대 역할을 하길 바라며 글을 마친다.
- 장경희 (인하대 전자공학과 교수, 5G 포럼 집행위원장)

4G 기술인 LTE가 B2C 시장에서 무선광대역 서비스로 동영상 서비스 및 스마트폰 혁신을 제공했다면, 5G 기술은 초광대역, 초저지연, 대규모 기기통신 등을 기반으로 B2B 시장의 파괴적 기술 혁신에 대한 단초를 제공한다. 이 혁신적 기술 파괴가 가장 강력하게 나타날 분야가 바로 스마트 팩토리다. 전통적으로 시계 산업의 글로벌 주도권은 스위스가 가지고 있었으나 애플의 스마트워치 출시로 시계의 개념이 완전히 바뀌었고 럭셔리 시계를 석권한 적이 없던 미국의 기업이 시계 산업의 판도를 바꿨다. 스마트 팩토리는 기계 및 제조의 개념을 완전히 바꾸는 것이다.
2022년 정부에서는 스마트 팩토리 구축에서 정량적인 목표를 제시했지만, 갯수보다는 성공적인 사례 하나가 더 중요하다. B2B 분야에서의 5G 주도권을 대한민국이 가져가려면 새로운 한류 콘텐츠, 드라이브스루 코로나 진단 방식 등과 같은 한국형의 스마트 팩토리 사례를 만드는 것이 무엇보다 중요하다. 성공적인 한국형 스마트 팩토리 사례를 발굴하고 특화된 산업용 어플리케이션과 특화 단말을 개발한다면 5G에 이어 6G까지도 이어갈 것이다. 5G 자가망 도입을 검토 중인 독자들에게 기업 DX 관점에서 5G의 A-to-Z를 알려주는 이 책을 추천한다. 이 책이 한국형 스마트 팩토리의 성공적인 구현에 시의적절한 마중물이 되기를 기원한다.
- 김성륜 (연세대 전기전자공학과 교수, 前 5G 포럼 스마트공장 위원장)

5세대(5G) 이동통신 글로벌 이용자가 올해 10억 명을 넘어설 전망이다. 아시아·태평양 지역은 글로벌 통신 혁명에서 몇 년 내 선두주자로 올라설 것이 유력하다. 5G가 자리를 잡으며 첨단 기술을 활용한 스마트 시티, 스마트 팩토리, 정밀농업, 사물인터넷(IoT), 로봇 공학을 구현할 수 있을 것이다. 5G는 가상과 실제가 혼합한 놀라운 세계를 보여 준다. 이미 각종 센서와 인공지능(AI)·머신러닝 기술이 보편화된 상황에서 디지털 트윈 모델과 실시간 동기화를 통해 현실 세계 연구, 미래 예측, 적절한 행동 처방이 가능하다. 5G를 활용해 생산 설비 자동화를 비약적으로 고도화할 수 있고, 위기가 발생했을 때 도시 기능을 탄력적으로 운영할 수 있으며 학생에게는 몰입도 높은 학습 경험을 제공할 수 있다.
그 외에도 많은 부분이 변할 것이다. 독일에서 시작한 인더스트리 4.0에 발맞춰 5G/LTE 기반의 기업용 무선통신 솔루션을 노키아에서 가장 처음으로 개발했고 560개를 상회하는 5G/LTE 자가망 고객 사례를 구축했다. 대한민국의 5G 특화망 제도 시행에 따라 노키아의 5G 전문가 3인이 기업들의 5G 자가망 도입에 도움이 될 지침서를 발간한다. 대한민국 기업들의 글로벌 경쟁력 강화에 디딤돌이 되길 바란다.
- 안태호 (노키아코리아 대표)

1장 기업의 DX와 5G

__1.1 기업의 DX 동향
__1.2 기업 DX의 기술 요소
__1.3 대반전
__1.4 고수준 인더스트리 4.0
__1.5 기업 DX의 통신
__1.6 기업용 5G/LTE 제도
__1.7 기업의 5G 자가망 도입 절차
__1.8 기업용 5G 자가망 클라우드 기반 서비스 예시
__1.9 벨 연구소(Bell Labs) 5G 인증 과정

2장 5G를 활용한 기업 글로벌 DX 사례

__2.1 인더스트리 4.0 프레임워크
__2.2 디지털 산업 현장 범주
__2.3 자동화된 작업 현장 범주
__2.4 커넥티드 작업자 범주
__2.5 스마트 자산 범주
__2.6 한국의 5G 특화망 사례

3장 5G 이해하기

__3.1 5G와 미래 산업사회
____3.1.1 5G의 목표
____3.1.2 미래 산업사회에서 5G가 중요한 이유
____3.1.3 5G로 실현될 새로운 세상
__3.2 5G의 진화
____3.2.1 이동통신 시스템의 진화
____3.2.2 5G의 진화
__3.3 5G 유스케이스
__3.4 3GPP NR 표준
__3.5 5G NR Frequency Bands
__3.6 5G 주요기술
____3.6.1 개요
____3.6.2 5G의 주요 기술
____3.6.3 5G RAN Network
____3.6.4 5G 코어 네트워크
__3.7 네트워크 아키텍처
____3.7.1 네트워크 아키텍처 배포 옵션
____3.7.2 MR-DC(Multi-Radio Dual Connectivity)

4장 5G 네트워크 구성

__4.1 5G 네트워크 아키텍처 개론
____4.1.1 5G 시스템 아키텍처
____4.1.2 5G 서비스 기반 아키텍처
__4.2 코어 네트워크 구성
____4.2.1 AMF
____4.2.2 SMF
____4.2.3 UPF
____4.2.4 NRF
____4.2.5 NSSF
____4.2.6 UDM
____4.2.7 AUSF
____4.2.8 PCF
____4.2.9 UDR
____4.2.10 NEF
____4.2.11 기타 NF
__4.3 RAN 네트워크 구성
____4.3.1 5G RAN 특성
____4.3.2 RAN 프로토콜 아키텍처
____4.3.3 RAN 아키텍처
__4.4 네트워크 처리 절차
____4.4.1 UE 등록
____4.4.2 PDU 세션 설정 절차

5장 네트워크 슬라이싱

__5.1 네트워크 슬라이스 개론
____5.1.1 5G와 네트워크 슬라이싱
____5.1.2 네트워크 슬라이싱 정의
__5.2 E2E 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)
____5.2.1 코어 네트워크 슬라이싱
____5.2.2 RAN 네트워크 슬라이싱
____5.2.3 Transport 슬라이싱
____5.2.4 Network Slice Orchestration
__5.3 네트워크 슬라이스 동작
____5.3.1 동작 개요
____5.3.2 네트워크 슬라이스 선택 및 E2E 기능

6장 MEC

__6.1 MEC 개론
____6.1.1 Edge 컴퓨팅
____6.1.2 MEC의 진화
__6.2 MEC 구조
____6.2.1 MEC Platform 표준 기술
____6.2.2 MEC Framework
____6.2.3 MEC 시스템 참조 아키텍처
____6.2.4 응용 지원 계층
____6.2.5 3GPP 전송 계층
__6.3 5G 네트워크에서 MEC 구현 및 서비스 제공
____6.3.1 MEC와 5G
____6.3.2 MEC 기본 구성 요소
____6.3.3 MEC 구축 모델
____6.3.4 MEC와 NF의 통합 Architecture
____6.3.5 5G 네트워크에 결합된 MEC 동작

7장 5G QoS, 무선기술과 안테나

__7.1 5G QoS
____7.1.1 5G QoS 모델 개요
____7.1.2 5G QoS와 4G QoS 비교
____7.1.3 4G QoS 처리
____7.1.4 5G QoS 처리
__7.2 무선 기술과 안테나
____7.2.1 dB와 dBm
____7.2.2 안테나
____7.2.3 MIMO

8장 망 설계 및 적용

__8.1 사설 5G망 도입 방안
__8.2 NPN(Non-Public Network)
____8.2.1 NPN 개요
____8.2.2 NPN 선택
____8.2.3 NPN 배포 모델
__8.3 NPN 적용 방안
____8.3.1 SNPN
____8.3.2 PNI-NPN
__8.4 Numbering Plan
____8.4.1 네트워크 ID
____8.4.2 UE(User Equipment) 및 NE(Network Entity) ID

9장 5G의 미래와 6G

__9.1 3GPP 5G NR 기반 버티컬 서비스 표준
____9.1.1 URLLC 지원 기술
____9.1.2 Non-Public Network(NPN)
____9.1.3 5G 무선 포지셔닝 기술
____9.1.4 5G 시간 동기 서비스(5G Time Service)
____9.1.5 5G 산업용 단말-RedCap
__9.2 3GPP 5G-Advanced
__9.3 6G 통신 기술 전망
____9.3.1 6G 서비스 및 통신 환경의 변화
____9.3.2 6G 요구 사항 및 성능 지표(KPI)와 디자인 고려 사항
____9.3.3 6G의 주요 기술