Ⅰ. 서론 기존 4G에서 사용되던 C-RAN(Centralized RAN) 구조는 PHY와 RF 사이를 나누는 기능 분할 옵션 8을 기반으로 하고 있으며, CPRI(Common Public Radio Interface)[1] 기반의 프론트홀 인터페이스가 널리 사용되고 있다. 5G에서는 더 넓은 대역폭, mmWave, Massive MIMO 지원 등을 통해 기존 4G 에 비해 데이터 전송률이 대폭 향상되었으며, 기 능 분할 옵션 8 기반의 기존 C-RAN 구조를 사용하 여 5G 서비스를 제공하려면 CPRI 기반 프론트홀 인터페이스에서 수백 Gbps 급의 전송률이 요구된 다는 문제점이 발생한다[2]. 그림 1은 이러한 기존 C-RAN 구조의 한계를 나타낸 것이다. 5G 서비스에서 요구되는 프론트홀 인터페이스에 대한 높은 전송률 요구사항을 완화시키기 위해서는기존에 사용되던 기능 분할 옵션 8이 아닌 보다 상 위에서의 기능 분할 옵션을 기반으로 한 RAN(Radio Access Network) 구조를 고려해야 한다. 또한 기존 CPRI 규격은 많은 벤더 고유 옵션들을 포함하고 있 으며, 이로 인해 벤더들 간의 호환성 문제를 가지고 있어 이를 해결할 수 있는 개방형 프론트홀 기술이 필요하다[3]. 이와 같은 요구사항을 만족시키기 위해 3GPP에 서 다양한 기능 분할 옵션들(기능 분할 옵션 1~8)에 대 한 논의가 진행되었으며, O-RAN(Open Radio Access Network) Alliance에서는 intra-PHY 기능 분할 옵션 중의 하나인 옵션 7-2x를 기반으로 새로운 개방형 프론트홀 인터페이스 규격을 개발하고 있다. 본고에서는 5G 프론트홀을 위해 논의되어 온 기 능 분할 옵션들 및 기존 프론트홀 기술들을 간단하 게 살펴보고, O-RAN 참조 구조에 대해 알아보며, O-RAN Alliance의 프론트홀 규격[4,5]을 중심으로 개방형 5G 프론트홀 기술 동향에 대해 기술하고자 한다. Ⅱ. 프론트홀 기능 분할 옵션 3GPP에서는 5G 프론트홀 인터페이스에 대한 높 은 전송률 요구사항을 완화시키기 위해 다양한 기 능 분할 옵션들에 대한 논의를 진행하였으며, 최상 위 분할 옵션인 기능 분할 옵션 1부터 최하위 분할 옵션이며 기존 CPRI 인터페이스 기반의 RAN 구조 에서 사용되는 옵션 8까지 논의가 진행되었다[6]. 3GPP의 기능 분할 옵션 1은 RRC와 PDCP 사이 의 분할, 옵션 2는 PDCP와 High-RLC 사이의 분할 (즉, PDCP와 RLC 사이의 분할), 옵션 3은 High-RLC 와 Low-RLC 사이의 분할(즉, intra-RLC 분할), 옵션 4는 Low-RLC와 High-MAC 사이의 분할(즉, RLC 와 MAC 사이의 분할), 옵션 5는 High-MAC과 LowMAC 사이의 분할(즉, intra-MAC 분할)이다. 3GPP의 기능 분할 옵션 6은 Low-MAC과 HighPHY 사이의 분할(즉, MAC과 PHY 사이의 분할), 옵 션 7은 High-PHY와 Low-PHY 사이의 분할(즉, intra-PHY 분할), 옵션 8은 Low-PHY와 RF 사이의 분 할(즉, PHY와 RF 사이의 분할)이다. 하위 계층 분할에서 상위 계층 분할로 갈수록 프 론트홀에 대한 대역폭 요구사항은 완화되지만, 제 어 신호 전달 오버헤드가 커지고 RU(Radio Unit)의 구현 복잡도 및 처리 부담이 커지며, 새로운 기능 추 가 및 확장 시 DU(Distributed Unit)뿐만 아니라 RU까 지 업그레이드해야 하기 때문에 하위 계층 분할에 비해 상위 계층 분할은 상대적으로 기능 확장이 어 려워진다. 이러한 사항들을 고려하여 다양한 기능분할 옵션들이 논의되었다. 3GPP에서는 이와 같은 기능 분할 옵션들에 대한 논의 결과를 상위 계층 분할(HLS: Higher Layer Split, 기능 분할 옵션 1~5에 해당)과 하위 계층 분할(LLS: Lower Layer Split, 기능 분할 옵션 6~8에 해당)로 나누어 정리하였다. 2017년 4월 3GPP에서 상위 계층 분할은 옵션 2(PDCP와 High-RLC 사이의 분할)를 선택하는 것 으로 결정되었으며, 3GPP는 상위 계층 분할을 위 해 F1 인터페이스를 정의하였고, 이를 3GPP 규격 TS 38.470~TS 38.475에 구체적으로 명시하였다. F1 인터페이스는 CU(Central Unit)와 DU(Distributed Unit) 사이의 인터페이스이며, 이는 미드홀 인터페 이스에 해당한다. 3GPP의 하위 계층 분할은 옵션 6(MAC과 PHY 사 이의 분할)과 옵션 7(intra-PHY 분할), 옵션 8(PHY와 RF 사이의 분할, 기존 CPRI 기반 구조에 해당)이 있으 며, 옵션 7은 PHY 내부의 어느 단계를 분할하는지 에 따라 옵션 7-1, 7-2, 7-3 등으로 더욱 세분화된 옵션이 존재한다. 이중 구체적으로 어느 옵션을 선 택할지는 3GPP 내에서는 결정되지 않았다. 3GPP에서는 하위 계층 분할의 경우 lls-CU(Lower Layer Split Central Unit), lls-DU(Lower Layer Split Distributed Unit)라는 용어를 사용하며, 각각 CU (Central Unit)/DU(Distributed Unit) 및 RU(Radio Unit)에 해당한다. O-RAN에서는 O-CU(O-RAN Control Unit), O-DU(O-RAN Distributed Unit) 및 O-RU(O-RAN Radio Unit)라는 용어를 사용하며, 각 각 CU(Central Unit), DU(Distributed Unit), RU(Radio Unit)에 해당한다. DU와 RU 사이의 인터페이스는 Fx 인터페이스라 고 불리기도 하며, 3GPP의 하위 계층 분할에서 llsCU와 lls-DU 사이의 인터페이스이고, 이는 프론트 홀 인터페이스에 해당한다. 하위 계층 분할 옵션 6은 MAC과 PHY 사이의 분할로, PHY 및 RF가 lls-DU에 위치하고, MAC, RLC, PDCP 등 상위 계층 기능들은 lls-CU에 위치 한다. intra-PHY 분할 옵션 중의 하나인 하위 계층 분할 옵션 7-3은 다운링크의 경우에만 적용할 수 있는 옵 션으로, PHY 기능들 중에서 Coding, Rate Matching, Scrambling 등은 lls-CU에 위치하고, 나머지 하위 PHY 기능들은 lls-DU에 위치한다. 하위 계층 분할 옵션 7-2의 경우, 다운링크에 대 해서는 IFFT, CP 추가, 리소스 매핑, 프리코딩 기능 등의 하위 PHY 기능들은 lls-DU에 위치하고, 나머 지 상위 PHY 기능들은 lls-CU에 위치한다. 업링크 에 대해서는 FFT, CP 제거, 리소스 디매핑 기능 등 의 하위 PHY 기능들은 lls-DU에 위치하고, 나머지 상위 PHY 기능들은 lls-CU에 위치한다. 하위 계층 분할 옵션 7-1의 경우, 다운링크에 대 해서는 IFFT, CP 추가 기능 등의 하위 PHY 기능들 이 lls-DU에 위치하고, 나머지 상위 PHY 기능들은 lls-CU에 위치한다. 업링크에 대해서는 FFT, CP 제 거 기능 등의 하위 PHY 기능들은 lls-DU에 위치하 고, 나머지 상위 PHY 기능들은 lls-CU에 위치한다 [6]. O-RAN 프론트홀 인터페이스는 intra-PHY 분할 기반이며, 3GPP 하위 계층 분할 옵션 7-2를 변형한 옵션 7-2x를 사용하고, 이에 대한 세부사항은 Ⅴ장 에서 기술한다. Ⅲ. 프론트홀 관련 주요 표준 기술