4G LTE 무선 네트워크는 분리형 기지국(C-RAN)으로 진화 

4G LTE 무선 네트워크는 크게 기지국 장비(eNodeB)와 코어 장비(EPC) 2단계 구조이며, 비용 효율적인 방법으로 데이터 트래픽을 처리하기 위해 기존 중계기 외에 소형셀을 추가로 구축했다. 2G/3G 시절 BSC는 eNodeB와 EPC로 기능이 분산되며 사라졌다. LTE 기지국의 핵심은 하나의 일체형 설비로 되어 있던 기지국이 데이터 처리부(DU; Digital Unit)와 무선 송수신부(RU; Radio Unit)로 분리된 점이다. 이러한 기지국 구축 방식을 C-RAN(Centralized-RAN) 혹은 분리형 기지국 방식이라고 하며, DU와 RU간 강한 연동성으로 인해 글로벌 통신장비 업체들이 기지국 장비를 공급하기 시작한 시점도 이때부터이다. 

CAPEX/OPEX 절감에 효과적인 분리형 기지국

한편, 분리형 기지국 방식 도입으로 통신사들은 CAPEX와 OPEX 절감 효과를 톡톡히 봤다. 기존 2G/3G 망에서는 전력과 냉방 시설이 기지국마다 설치됨에 따라 넓은 상면(임차료)이 필요하게 되고, 다수의 장비 설치로 인한 인건비 증가와 전기료 부담이 존재했다. 하지만, 셀 사이트 구축 및 운영 효율화를 위해 분리형 기지국으로 전환하게 되면서 상면을 적게 활용하면서도 전기료를 줄일 수 있어 비용 절감에 효과적이었다. 

분리형 기지국이 4G LTE 인프라 구축의 메인으로 자리 잡으면서 화웨이, 삼성전자 등 글로벌 통신장비 업체들이 안테나 시장에 진출했고, 전략적으로 자사 제품 사용 비중을 높이면서 중계기 시장이 위축되기 시작했다. 한편, 4G LTE 네트워크 구조에서는 늘어나는 데이터 트래픽 처리 속도를 높이기 위해 상위국사에 위치하던 에지(Edge) 라우터를 동 단위 지역국사로 전진 배치했다. 

장비로 구성한 2G/3G 망

2G/3G 유무선 네트워크 구조를 주요 장비로 간단히 도식화하면 [그림18]과 같다. 2G/3G 무선 네트워크에서는 중계기의 중요성이 부각되면서 많은 사업자들이 중계기 시장에 진입했으나, 4G LTE 전환 이후 대부분의 사업자들이 시장을 이탈해 현재까지 사업을 영위하고 있는 업체는 쏠리드, 기산텔레콤 등 일부 사업자에 불과하다. 국산 통신장비는 중계기, FTTx 등 주로 유무선 가입자망 장비와 전송거리가 짧은 중/소용량 광전송장비가 대부분이며, 고가의 기술 집약적인 백본망 장비는 화웨이, 시스코 등 외산 장비가 시장을 장악하고 있다. 

2G/3G 무선 네트워크 구조는 일체형 기지국(D-RAN)방식 

2G/3G 무선 네트워크는 크게 기지국(BTS; Base Transceiver Subsystem), 기지국 제어기(BSC; Base Station Controller), 교환기(MSC; Mobile Switching Center)의 3단계 구조로 되어 있으며, 기지국 신호 세기가 약한 음영지역은 중계기를 추가로 설치하는 구조다. 2G/3G 기지국(BTS)은 데이터 처리부(DU; Digital Unit)와 무선 송수신부(RU: Radio Unit)가 함께 설치된 일체형 기지국이며, 안정적인 전력 공급과 냉방을 위해 주로 중대형 건물 실내 공간을 임대해 설치됐다. 이러한 기지국 구축 방식을 D-RAN(Distributed RAN) 방식이라고 하며, 2G/3G 망에 보편적으로 사용됐다. 

2G/3G 무선 데이터 이동 경로 

기지국 제어기(BSC)는 여러 개의 기지국들을 관리하는 역할을 하며, 이용자가 기지국 내 통화 범위를 이탈했을 때 다시 주변 가장 가까운 기지국으로 연결시켜주는 핸드오버(Hand-over) 기능을 수행한다. 유선과 마찬가지로 휴대폰 문자 발송이나 스트리밍을 통해 수집된 무선 데이터는 전화국사로 전송되고, MSPP와 같은 광전송장비를 통해 상위국사와 백본망(인터넷 서버)으로 연결되는 구조다. 

과거 국내 통신 3사의 설비투자(CAPEX)와 중소형 통신장비 업체들의 매출액 및 주가지수를 비교해 볼 필요가 있다. 2000년대 들어서 2G 투자가 종료되며 통신장비 업체들의 매출액 감소가 주가 하락으로 이어졌다. 2002년 3G 조기 투자 기대감에 통신장비 주가가 일시적으로 올랐으나, 기술 개발 등의 문제로 투자가 지연되면서 재차 하락했다. 지지부진했던 3G 투자는 정부의 투자 독려로 2005년부터 다시 본격화됐으며, 통신장비 주가도 수주 확대에 따른 매출액 증가로 동반 상승했다. 국내 통신장비 업체들은 2011년부터 시작된 국내 4G LTE 투자 경험을 바탕으로 전세계 주요 국가의 LTE 투자에 참여할 수 있었다. 해외 시장 진출로 국내 의존도를 낮춘 통신장비 업체들은 꾸준한 외형 성장이 가능했고, 주가도 점진적으로 상승했다. 초기 5G는 4G LTE 때와 같은 기술적 혁신이 필요하지 않은 만큼, 단기간에 집중적인 투자가 요구되지 않는다. 통신 사업자들 역시 4~5년의 기간 동안 점진적인 투자 확대를 예상하고 있으며, 총 투자비 기준으로 4G LTE 대비 1.3~1.4배 수준의 설비투자가 소요될 전망이다. 

한국, 미국, 일본 등 일부 네트워크 선진국을 중심으로 5G 전환 노력이 이루어지고 있지만, 이 외에 국가에서는 대부분 4G LTE 커버리지 확장이 예상된다. 시장 조사에 따르면, 2022년 5G 커버리지는 전세계 10% 수준에 불과하다. 반면, 2015년 기준 전세계 40% 수준이던 4G LTE 보급률은 2022년 80%까지 확대될 전망이다. 따라서, 그 동안 소외되어 있었던 중계기 업체들에게도 여전히 사업 기회가 열려 있고, 해외 매출 비중이 높거나 해외 진출에 적극적인 업체들 위주로 시장의 관심이 회복될 전망이다. 국내 중계기 업체 중에서는 쏠리드와 CS가 해외 LTE 투자 지속에 따른 실적 턴어라운드 관점에서 주목된다. 

스몰셀은 커버리지 영역에 따라 펨토셀, 피코셀, 마이크로셀, 매크로셀 등으로 구분된다. 펨토셀은 반경 5~10m 지역을 커버하며 주로 카페나 가정댁내에서 사용된다. 피코셀은 반경 40m 내 지역을 커버하며 사무실 등에 쓰인다. 마이크로셀은 펨토셀과 피코셀이 커버할 수 있는 영역을 벗어난 규모를 커버하며, 주로 아웃도어용으로 사용된다. 

Gartner에 따르면, 글로벌 스몰셀 출하량은 2017년부터 2021년까지 연평균 +8.3% 성장하며, 글로벌 스몰셀 매출액 역시 동기간 연평균 +14.3%로 높은 성장세를 기록할 전망이다. 

스몰셀 기지국 장비는 우리나라가 세계 최초로 상용화한 제품이다. 스몰셀 도입 초기에는 스몰셀을 공급하던 중소업체들이 관련 하드웨어와 소프트웨어를 모두 해외에서 수입하여 통신 3사의 수요에 따라 공급했다. 고도화된 스몰셀을 개발하는 전문 인력 부족으로 현재 국내 스몰셀 시장에서 해외 제조업체들의 공급이 확대되고 있다. 따라서 단순 제작 역량만으로는 스몰셀 시장이 본격적으로 개화되는 5G 시대에 큰 수혜를 입을 수 없다. 이러한 측면에서 국내 기술력을 인정 받아 글로벌 통신장비 업체들과 거래가 확대되고 있는 RFHIC와 케이엠더블유를 주목할 필요가 있다. 

RFHIC는 매크로 기지국이나 스몰셀 기지국이 사용자 단말과 신호를 주고 받을 때 RF 신호를 증폭시켜주는 전력증폭기를 생산하며, 이 전력증폭기 내 핵심 부품인 트랜지스터를 GaN(질화갈륨) 소재를 활용해 경박단소화 시켰다. RFHIC는 일본 스미토모와 함께 화웨이에 GaN 트랜지스터를 납품 중이며, 화웨이는 현재 50% 수준인 GaN 트랜지스터 채택 비중을 향후 80%까지 확대한다는 계획이다. 

케이엠더블유는 사용자 단말로부터 들어오는 미약한 신호를 포착하고 주변 잡음 등을 제거해 장비 내 모뎀으로 전달해주는 RF필터 분야에서 글로벌 기술 경쟁력을 갖추었다. 삼성전자, 노키아, 에릭슨, ZTE 등 글로벌 통신 장비 업체들과 거래 중이며, 특히 삼성전자향으로 높은 비중(1Q18 기준 34%)을 차지하고 있어, 향후 삼성전자가 5G에 본격적으로 투자하는 시기에 더 큰 폭의 성장이 가능하다.