UERANSIM과 OpenAirInterface의 차이점 정리

UERANSIM + K8s - Free5GC 아키텍처

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지금까지는 Free5GC에 UERANSIM이라는 가상 시뮬레이션 도구를 연결해서 ping을 연결했었다.

UERANSIM은 굉장히 가벼워서 부하 테스트를 하기에는 편하다는 장점이 있지만 그 대신 몇 가지 한계가 존재한다.

 

 

 

UERANSIM의 특징과 한계

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UERANSIM은 5G 환경의 UE와 gNB를 시뮬레이션하는 도구이다.

더 구체적으로 말하면 5G Standalone(SA) UE(단말)와 gNB(기지국)를 소프트웨어적으로 시뮬레이션한다.

UERANSIM의 구체적인 특징은 아래와 같다.

 

 

• 주요 목적: 5G 코어 네트워크(Open5GS, free5GC 등)의 기능 및 프로토콜 검증.
• 물리 계층(L1): 실제 무선 신호(RF)를 생성하지 않는다.
  대신, 단말과 기지국 사이의 통신을 UDP 패킷 기반으로 가상화하여 처리한다.
• 하드웨어: 별도의 SDR(Software Defined Radio, 예: USRP) 장비가 필요 없으며, 일반 PC 환경에서 가볍게 실행 가능.
• 장점: 설치가 매우 쉽고 리소스를 적게 차지하며, 수십~수백 개의 UE를 가상으로 생성해 부하 테스트를 하기에 적합.

 

UERANSIM은 L1 계층이 구현되어 있지 않다

 

 

즉, UERANSIM은 물리 계층이 존재하지 않고, UE와 gNB 사이의 통신은 UDP 패킷을 통해 이루어진다.

이는 무선 환경의 신호 감쇄, 간섭, Fading과 같은 물리적 특징을 시뮬레이션하지 않고 데이터만 주고받는 형태이다.

이는 5G Core Network를 연구할 때, 단순히 기지국과 단말이 붙는 메시지 절차만을 확인하기에는 매우 편하고 효율적이지만,
실제로 RAN단에서 일어나는 프로토콜을 확인하는데에는 약간의 한계가 존재한다.

 

 

 

 

UERANSIM 대신 사용할 수 있는 대안 : OpenAirInterface RAN

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UERANSIM과 달리 실제 무선 신호(L1 PHY)를 실제로 구현한 오픈소스 중 가장 유명한 것이 OAI RAN이다.

UERANSIM과의 주요 차이점은 아래와 같다.

 

1. 물리 계층(L1) 구현의 유무

• OAI RAN: 3GPP 표준에 정의된 물리 계층(PHY) 알고리즘이 실제로 구현되어 있다. 즉, 디지털 신호를 생성하고 이를 무선 주파수(RF)로 변환하여 송출할 수 있는 기능을 갖추고 있다. OFDM 변조, 채널 코딩(LDPC), 빔포밍 등이 실제로 계산된다.
• UERANSIM: 물리 계층이 존재하지 않는다. UE와 gNB 사이의 통신은 UDP 패킷을 통해 이루어진다.
  즉, 무선 환경에서의 신호 감쇄, 간섭, 페이딩 같은 물리적 특성을 시뮬레이션하지 않고 데이터만 주고받는 형태이다.

 

2. 하드웨어 및 실시간성 (Real-time)

• OAI RAN: 실제 무선 신호를 시간 단위(Subframe/Slot)에 맞춰 정확히 내보내야 해서 실시간성(Real-time)이 매우 중요하다. 따라서 전용 'Low Latency Kernel'이 설치된 고성능 PC와 SDR(USRP 등) 장비가 필요하다.
• UERANSIM: 일반적인 애플리케이션처럼 동작한다. 실시간 커널이나 특수 하드웨어가 전혀 필요 없으며, 노트북이나 일반 가상 머신(VM), 도커(Docker) 컨테이너에서도 가볍게 돌아간다.

 

3. 상용 단말(UE)과의 연결성

• OAI RAN: 실제 기지국처럼 동작하므로, USRP 장비를 연결하면 삼성 갤럭시나 아이폰 같은 상용 스마트폰을 실제로 연결할 수 있다. (실제 유심 사용도 가능하다.)
• UERANSIM: 실제 무선 신호를 쏘지 않기 때문에 상용 스마트폰과 연결할 수 없다. 오직 UERANSIM이 제공하는 소프트웨어 기반의 '가상 UE'하고만 통신할 수 있다.

https://www.youtube.com/watch?v=-YWAp-3VOZ8

 

 

4. 확장성 및 부하 테스트

• OAI RAN: 물리 계층 연산량이 매우 많기 때문에, 한 대의 서버에서 수십 개 이상의 UE를 처리하기가 매우 어렵다.
• UERANSIM: 물리 계층 연산이 없으므로 매우 가볍다. 한 대의 PC에서 수백, 수천 개의 가상 UE를 생성하여 코어 네트워크(5GC)에 한꺼번에 접속시키는 '부하 테스트'나 '대규모 시뮬레이션'에 유리하다.