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엔비디아(www.nvidia.co.kr )가 미국 새너제이에서 열린 GTC에서 엔비디아 에리얼 리서치(NVIDIA Aerial Research) 포트폴리오의 새로운 도구를 공개했다. 이를 통해 개발자와 통신 업계 선도 기업들이 AI 네이티브 무선 네트워크를 개척할 수 있도록 지원한다. 

통신 업계는 신호 강도가 약한 환경에서도 끊김 없는 연결을 제공하기 위해 AI 도입을 확대하고 있다. 이를 통해 지속 가능성은 물론 대역폭 단위당 전송할 수 있는 정보의 양인 스펙트럼 효율을 극대화할 수 있다. 

AI-RAN 기술의 발전은 처음부터 AI와 가속 컴퓨팅을 사용해 구축된 6G용 AI 네이티브 무선 네트워크로 나아가고 있다. 이를 통해 수십억 개의 AI 지원 커넥티드 디바이스, 센서, 로봇, 카메라, 자율주행 차량의 수요를 충족할 수 있다. 

엔비디아가 공개한 확장된 솔루션 포트폴리오는 AI-RAN과 6G연구를 가속화할 수 있다. 여기에는 엔비디아 DGX 클라우드(DGX Cloud)의 에리얼 옴니버스 디지털 트윈(Aerial Omniverse Digital Twin), 엔비디아 MGX의 에리얼 커머셜 테스트 베드(Aerial Commercial Test Bed), 엔비디아 시오나(Sionna) 1.0 오픈소스 라이브러리, 엔비디아 젯슨(Jetson)의 시오나 리서치 키트(Sionna Research Kit)가 포함돼 있다. 

미국과 전 세계 150개 이상의 고등 교육기관, 연구기관, 업계 선두 기업들이 엔비디아 에리얼 리서치 포트폴리오를 활용해 획기적인 AI 네이티브 무선 혁신을 개발, 훈련, 시뮬레이션, 배포하고 있다. 

여기에는 암독스(Amdocs), 앤시스(Ansys), 캡제미니(Capgemini), 딥시그(DeepSig), 후지쯔(Fujitsu), 키사이트(Keysight), 교세라(Kyocera), 매스웍스(MathWorks), 미디어텍(Mediatek), 삼성리서치(Samsung Research), 소프트뱅크(SoftBank), 비아비 솔루션스(VIAVI Solutions), 노스이스턴 대학교(Northeastern University), 라이스 대학교(Rice University), 텍사스 대학교 오스틴(The University of Texas at Austin), 취리히연방공과대학교(ETH Zurich), 프라운호퍼 통신 연구소(Fraunhofer Institute for Telecommunications), 하인리히 헤르츠 연구소(Heinrich-Hertz-Institut, HHI), 싱가포르 기술 디자인 대학교(Singapore University of Technology and Design), 오울루 대학교(University of Oulu) 등이 포함된다. 

연구 개발을 위한 새로운 도구

에리얼 리서치 포트폴리오는 초기 실험부터 상업적 배포에 이르기까지 연구의 모든 단계에서 개발자에게 탁월한 유연성과 사용 편의성을 제공한다. 제공되는 도구는 다음과 같다. 

• 에리얼 옴니버스 디지털 트윈(AODT): 전체 무선 시스템의 물리적으로 정밀한 디지털 복제본에서 알고리즘을 테스트하고 미세 조정할 수 있는 시뮬레이션 플랫폼으로, 엔비디아 DGX 클라우드에서 사용할 수 있다. 개발자는 온프레미스, 노트북, 퍼블릭 클라우드 또는 엔비디아 클라우드 서비스를 통해 어디서든 액세스할 수 있다.
• 에리얼 커머셜 테스트 베드(ARC-OTA): 개발자가 새로운 AI 모델을 무선으로 배포하고 실시간으로 테스트할 수 있도록 지원하는 풀스택 AI-RAN 배포 시스템이다. 현재 엔비디아 MGX에서 사용할 수 있으며, 슈퍼마이크로(Supermicro)를 포함한 제조업체를 통해 제공되거나 스털링 스카이웨이브(Sterling Skywave)를 통한 관리형 오퍼링으로 제공된다. ARC-OTA는 상용 등급의 에리얼 쿠다(CUDA) 가속 RAN 소프트웨어, 오픈에어인터페이스(OpenAirInterface, OAI)의 오픈소스 L2+와 5G, 그리고 WNC와 라이트온 테크놀로지(LITEON Techonolgy)의 O-RAN 호환 7.2 분할 오픈 라디오 유닛을 통합한다. 이를 통해 AI-RAN 상용 테스트를 위한 엔드투엔드 시스템을 구현한다.
• 시오나 1.0: 통신 시스템 연구에 가장 널리 사용되는 GPU 가속 오픈소스 라이브러리로, 135,000회 이상 다운로드됐다. 최신 버전의 시오나는 무선 전파를 위한 초고속 레이 트레이서, 다용도 링크 레벨 시뮬레이터, 새로운 시스템 레벨 시뮬레이션 기능을 제공한다.
• 시오나 리서치 키트: 엔비디아 젯슨 플랫폼으로 구동되는 이 키트는 AI와 머신 러닝 워크로드를 위한 가속 컴퓨팅과 OAI 기반으로 구축된 소프트웨어 정의 RAN을 통합한다. 이 키트를 통해 단 몇 시간 만에 5G 장비를 연결하고 차세대 무선 네트워크를 위한 AI-RAN 알고리즘 프로토타이핑을 시작할 수 있다. 

AI-RAN과 6G를 위한 엔비디아 에리얼 리서치 에코시스템

엔비디아 에리얼 리서치 포트폴리오는 2,000명 이상의 회원을 보유한 개방형 커뮤니티인 엔비디아 6G 개발자 프로그램(Developer Program)을 포함한다. 이는 엔비디아 기술을 사용해 AI-RAN과 6G 연구를 보완하는 선도적인 기술 기업, 학계, 연구기관, 통신 사업자를 대표한다. 

테스트와 시뮬레이션은 AI 네이티브 무선 네트워크를 개발하는 데 필수적인 역할을 할 것이다. 암독스, 앤시스, 키사이트, 매스웍스, 비아비 솔루션스와 같은 기업은 엔비디아 AODT로 시뮬레이션 솔루션을 강화하고 있다. 통신사는 변화하는 트래픽 시나리오에 따라 성능을 최적화하기 위해 무선 액세스 네트워크의 디지털 트윈을 생성하고 있다. 

모바일 월드 콩그레스(Mobile World Congress, MWC)에서 AI-RAN 얼라이언스(AI-RAN Alliance)가 선택한 10개의 데모 중 9개는 엔비디아 에리얼 리서치 포트폴리오를 사용해 개발돼 획기적인 결과를 이끌어냈다. 

소프트뱅크와 후지쯔는 AI 기반 업링크 채널 보간을 사용해 열악한 무선 환경에서 최대 50%의 처리량 증가를 시연했다. 

딥시그는 AI 네이티브 무선 인터페이스인 옴니PHY(OmniPHY)를 개발했다. 이는 기존 파일럿 오버헤드를 없애고 신경망을 활용해 특정 시나리오에서 최대 70%의 처리량 향상을 달성한다. 엔비디아 AI 에리얼 플랫폼을 사용하는 옴니PHY는 변조, 수신, 복조에 머신 러닝을 통합해 스펙트럼 효율을 최적화하고, 전력 소비를 줄이며, 무선 네트워크 성능을 향상시킨다. 

딥시그의 공동 창립자 겸 CEO 짐 시어(Jim Shea)는 “AI 네이티브 신호 처리는 무선 네트워크를 혁신해 실제 결과를 제공한다. 우리는 딥 러닝을 무선 인터페이스에 통합하고 엔비디아의 도구를 활용함으로써 AI 네이티브 무선 네트워크의 설계와 구축 방식을 재정의하고 있다”고 말했다. 

에리얼 리서치 포트폴리오 외에도 쿠다를 기반으로 구축된 엔비디아 쿠다-X 라이브러리의 개방형 에코시스템을 활용하면 훨씬 더 높은 성능을 지원하는 애플리케이션을 제작할 수 있다.