[기획] 상·하향 링크를 ‘이혼’시키자 기지국 선택이 자유로워졌다…6G 무선접속망 구조의 반전

배달기사가 출발할 때마다 고객에게 “지금 길이 막힙니까”라고 묻는다고 생각해 보자. 답이 곧바로 오면 정확한 길을 고를 수 있지만, 늦게 도착하면 이미 쓸모없는 정보가 될 수 있다. 무선통신의 채널상태정보(CSI)도 비슷하다. 전파가 얼마나 잘 전달되는지를 나타내는 이 정보가 1ms, 즉 1000분의 1초만 늦어도 다음 전송에서는 낡은 정보가 될 수 있다는 조건에서, 연구진은 질문을 바꿨다. 매 순간 길을 다시 묻는 대신 단말의 위치와 과거에 만든 전파지도로 어느 기지국이 데이터를 보낼지 정할 수 없을까.

Jingbo Liu·Jiacheng Chen·Yuhang Shi 등이 2026년 10월 21일 공개한 연구는 제어·상향·하향 기지국 기능을 분리한 완전분리형 무선접속망(FD-RAN)을 바탕으로 이 문제를 다뤘다. 핵심은 송신 스케줄링에 쓰는 순간 CSI를 단말이 명시적으로 되돌려 보내지 않고, 에지 클라우드가 단말 위치와 과거 채널자료를 이용해 하향 기지국 조합과 OFDM 부반송파를 함께 정하는 것이다.

접수창구와 배송창고를 분리하다

기존 기지국이 접수와 배송, 반품을 한 매장에서 처리했다면 FD-RAN은 기능별 창구를 나눈 구조에 가깝다. 제어 기지국(C-BS)은 접속을 관리하고 단말 위치와 서비스 요구를 수집한다. 상향링크 기지국(UL-BS)은 단말이 망으로 보내는 데이터를 받고, 하향링크 기지국(DL-BS)은 망에서 단말로 데이터를 보낸다. 에지 클라우드는 중앙 배차센터처럼 어떤 하향 기지국과 무선자원을 사용할지 결정한다.

따라서 ‘상·하향 링크의 이혼’은 상향과 하향 주파수만 따로 쓰는 방식이 아니다. 제어·상향·하향 기능과 접속점을 논리적·물리적으로 독립시키는 구조다. 얼핏 보면 연결을 느슨하게 할수록 기지국 협력이 어려워질 것 같지만, 연구진은 반대 가능성에 주목했다. 단말이 특정 상향 기지국이나 미리 정한 협력조에 묶이지 않으면, 그 순간 서비스에 적합한 하향 기지국 조합을 더 자유롭게 고를 수 있다는 것이다.

다만 기지국들이 저절로 협력한 것은 아니다. 에지 클라우드가 위치와 요구 데이터량을 모아 협력 집합과 부반송파를 중앙에서 정했다. 이를 위해서는 기지국과 에지 클라우드 사이의 고용량·저지연 연결과 별도의 제어 절차가 필요하다.

1ms마다 펼쳐지는 2016칸의 좌석 배치

연구진은 단말의 3차원 위치마다 사용할 전송변수를 과거 채널자료로 미리 계산했다. 여기에는 전파를 어느 방향으로 보낼지 정하는 프리코더, 동시에 보낼 독립 데이터 흐름의 수인 공간 스트림 수, 채널 품질에 맞는 전송 방식을 고르는 CQI가 포함됐다. 실시간 CSI로 매번 답을 새로 만드는 대신, 위치별로 준비해 둔 답안표를 꺼내 쓰는 방식이다.

시뮬레이션에서 한 전송시간간격은 1ms였다. 그 안에는 144개 부반송파와 14개 OFDM 심벌을 곱한 2016개의 시간·주파수 자원요소가 있었다. 스케줄러는 후보 위치 225곳 가운데 사례마다 활성화된 단말 10대에 이 좌석들을 나누면서, 어느 하향 기지국 또는 기지국 조합이 각 단말을 맡을지도 함께 정했다. 기지국은 3곳이었고 기지국당 송신 안테나는 16개, 단말당 수신 안테나는 4개였다.

손님이 몰린 과부하 상황에서는 사용자 우선순위와 최소 공정성 조건을 반영해 가중 요구충족률의 합을 최대화했다. 연구진은 자신들이 세운 최적화 문제에서 탐욕 알고리즘이 최적해를 낸다는 점을 증명했다. 반대로 경부하에서는 모든 요구 데이터를 처리하되 기지국 협력에 드는 에너지 비용이 가장 작은 조합을 찾았다. 실행 가능한 해를 먼저 만드는 feasibility pump와 후보를 가지치기하며 개선하는 branch-and-cut을 결합한 2단계 자원할당(TSRA)을 썼다. 제한시간 안에 얻은 결과이므로 근최적 해로 보는 것이 안전하다.

CSI가 빠르면 정밀했고, 늦으면 위치 기반 방식이 버텼다

핵심 검증은 DeepMIMO O1 광선추적 자료와 3GPP CDL 채널 모델을 결합한 시뮬레이션에서 이뤄졌다. 중심주파수는 3.5GHz, 부반송파 간격은 15kHz였으며 채널 결맞음 시간은 1ms로 가정했다. 독립 슬롯 시험에서는 지연 없이 최적 프리코더 정보를 받은 CSI 방식이 위치별로 고정된 전송변수를 쓰는 방식보다 더 정확한 빔을 만들었다. 이는 CSI 자체가 필요 없거나 가치가 없다는 결과가 아니다.

반전은 CSI가 1ms 늦어진 조건에서 나타났다. 한 전송시간간격만큼 오래된 CSI를 쓰자 위치와 과거 채널자료를 이용한 FD-RAN 방식이 더 안정적이었다. 연속 스케줄링 시험에서도 연구진은 저부하와 고부하 모두에서 비교 방식보다 높은 평균 요구충족률을 보였다고 보고했다. 저부하 사례에서는 누적된 요구 데이터량을 모두 처리해 평균 요구충족률 V가 1에 도달한 경우가 대부분이었다. 이는 해당 기간까지 들어온 데이터 요구를 처리했다는 뜻이지, 사용자 만족도나 패킷 성공률, 상용망 신뢰도가 100%라는 의미는 아니다.

연속 시험은 사례당 100ms, 즉 100슬롯 동안 진행됐다. 위치와 CSI는 3ms마다 보고하고 스케줄링은 10ms마다 수행했으며, 보고 지연은 2ms, 계산과 활성화 지연은 각각 3ms로 설정했다. 위치 오차도 0·1·2·3m로 나눠 0∼3m 범위에서 시험했다. 그러나 정확한 성능 감소율이나 어느 오차까지 성능을 보장한다는 기준은 제시되지 않았다.

실내 벤치에서 확인한 가능성, 실제 망까지 남은 거리

최종 논문에는 호스트 컴퓨터 1대, 제어 기지국 1대, 하향 기지국 2대, 정지 단말 2대로 구성한 실내 프로토타입도 포함됐다. 연구진은 37개 위치에서 채널자료를 수집하고 과부하와 저부하 조건을 각각 20개씩 구성했다. 단말별 전송률은 모두 80건을 측정했으며 한 건의 측정 구간은 200ms였다. 이는 하향 기지국과 부반송파를 유연하게 배정할 수 있는지를 점검한 소규모 시험이다.

여러 기지국이 같은 시간·주파수 자원에서 위상을 맞춰 동일 신호를 보내는 공동 빔포밍을 실제 장비로 구현한 것은 아니다. 이동 단말이나 장기간 변하는 환경도 검증하지 않았다. 주요 증거 역시 기지국 최대 3곳과 사례당 활성 단말 10대를 둔 시뮬레이션에서 나왔으므로 상용망이나 대규모 야외 6G망의 성공으로 확대할 수 없다.

이 접근은 채널정보를 제거한 것이 아니라 정보의 형태를 바꾼 것이다. 송신 스케줄링용 순간 CSI 보고 대신 위치와 과거 전파지도를 사용하지만, 위치와 서비스 요구 보고, 제어정보 전달, 수신단의 복조용 채널 추정은 남는다. 건물 신축이나 차량·군중, 문 개폐, 안테나 배치 변경처럼 환경이 달라지면 같은 위치의 과거 지도도 낡을 수 있다. 위치 정확도와 수집 비용, 사생활 문제도 함께 따라온다.

공개 동료심사에서는 3.5GHz 채널을 1ms마다 독립 표본으로 바꾼 설정이 저속·중속 이동 환경보다 CSI 노화를 크게 보이게 했을 가능성도 제기됐다. 비교 조건 역시 완전히 같지 않았다. 피드백 기반 CoMP는 부담을 고려해 두 기지국으로 제한했지만 FD-RAN은 세 기지국까지 협력할 수 있었다.

실제 공동 전송으로 확장하려면 기지국 사이의 시간·주파수·위상 동기화와 데이터 공유, 프론트홀 문제가 남는다. 경부하에 사용한 branch-and-cut도 최악의 경우 탐색 규모가 급격히 커질 수 있어 대규모 망에서의 계산 확장성은 입증되지 않았다. 이번 연구는 6G 표준 채택 결과가 아니라, 늦은 순간 정보에 의존하는 대신 위치와 축적된 지식을 활용해 무선접속망을 재구성할 수 있는지 묻는 연구 구조다. 다음 단계는 이동하는 단말과 변하는 환경, 더 큰 망에서도 이 반전이 유지되는지를 확인하는 일이다.

자료: 난징대학교·펑청연구소·도쿄대학교·Springer Nature