전자공학과 홍인기 교수, LG유플러스 공동연구
인공지능 알고리즘으로 네트워크 데이터 트래픽 판별·분류

전자공학과 홍인기 교수 연구팀이 LG유플러스와 함께 이동통신 네트워크 트래픽을 인공지능으로 판별·분류하는 기술을 공동 개발하고, 실제 통신사 데이터로 현실성을 검증했다. 이번 성과는 지역·시간·서비스 유형별로 다른 트래픽 특성을 정밀하게 파악해, 장비 증설과 전력 운용을 포함한 네트워크 운영의 효율을 크게 높일 수 있어 의미가 크다.

지역별 데이터 특성 맞는 운영, 전반적 효율 제고

공동연구의 계기는 2023년으로 거슬러 올라간다. 홍인기 교수는 LG유플러스와 LG전자가 공동으로 진행한 ‘LG 6G Tech Festa’에 연사로 초청돼 6G 이동통신의 주요 기술과 전망, 그리고 인공지능을 적용한 이동통신 네트워크 운영과 관련한 연구 결과를 발표했다. 당시 홍인기 교수 연구팀의 기술력을 높이 평가한 LG유플러스에서 공동연구를 제안하며 협력이 진행됐다.

연구팀은 이후 LG유플러스와 실제 네트워크 환경에서의 실증을 목표로 기술을 다듬고, 통신사 데이터로 성능을 검증했다. 네트워크를 효율적으로 운영하기 위해서는 대상이 되는 트래픽 데이터에 대한 이해가 필요하다. 하지만 그동안은 기지국에 유입되는 데이터의 총량을 중심으로 네트워크를 운영했다. 데이터 종류와 발생 위치, 상황을 세밀히 구분할 방법이 마땅치 않았기 때문이다.

문제의 실마리는 인공지능에 있었다. 홍인기 교수는 “인공지능 기술이 급격히 발전하며 이미지처럼 복잡한 데이터를 높은 정확도로 구분하는 모습에 영감을 얻어 이동통신 네트워크 데이터도 데이터의 특성을 파악하면 충분히 구별할 수 있다는 자신이 들었다”며 연구 배경을 설명했다. 네트워크 트래픽을 구분할 수 있으면 지역별 데이터 특성에 맞는 운영이 가능해져 전반적인 효율이 상승한다. 과거 데이터 특징을 몰라 과투자되던 자원을 아낄 수 있고, 네트워크 장비의 증설이 필요한 지역을 선별해 효과적으로 지원할 수도 있다.

아파트, 지하철 등 사용패턴 또렷한 환경에서 90% 이상의 정확도 기록

이동통신 네트워크 트래픽은 실내에서 발생했는지, 실외에서 발생했는지와 같은 지역적 특성, 영상 스트리밍·음성통화·파일 전송 등 서비스 유형에 따라 데이터 특성이 모두 다르다. 연구팀은 인공지능 알고리즘을 개발해 데이터별 특성을 분류했다. 개발한 알고리즘의 객관성을 검증하기 위해 LG유플러스는 데이터 유형을 숨겨 제공했고, 연구팀은 개발한 알고리즘으로 데이터를 분류했다. 그 결과 매우 높은 정확도로 데이터를 분리했다.

실증 평가에서 알고리즘 모델은 아파트 단지와 지하철 등 사용자군과 사용패턴이 또렷한 환경에서 90% 이상의 정확도를 기록했다. 또한 지역적 특징이 모호한 상권·혼재 지역에서도 높은 판별률을 보이며, 실제 네트워크 운영 의사결정에 활용할 수 있는 수준임을 증명했다.

트래픽 특성이 정밀하게 파악되면, 통신사는 시간대별 혼잡을 예측해 장비 증설과 용량 증대 계획을 최적화할 수 있다. 예컨대 트래픽이 적은 심야 시간대에는 일부 장비를 꺼 전력을 절감하고, 특정 서비스 유형이 몰리는 구간에는 그에 맞는 자원을 우선 배치하는 방식이다. 홍인기 교수는 “데이터 특성 미확인으로 인한 과투자는 줄이고, 지역 특성에 맞춘 맞춤형 네트워크를 구성해 품질과 비용 효율을 동시에 잡을 수 있다”고 설명했다.

인공지능 기반 네트워크로 진화할 미래

홍인기 교수는 이동통신 네트워크가 본질적으로 인공지능 기반 네트워크로 진화할 것으로 내다봤다. 인공지능이 네트워크 효율을 올리는 것에 그치지 않고, 현실 물리 세계와 상호작용하는 ‘피지컬 AI’ 등 차세대 서비스가 네트워크 위에서 안정적으로 동작하도록 지원해야 한다. 홍 교수는 “향후 생성형 인공지능을 넘어 네트워크의 지능화·자율화 요구는 더욱 커질 전망”이라고 밝혔다.

이번 공동연구는 경희대의 기술력과 현장 적용 가능성을 증명한 사례다. 양 기관은 네트워크 운영상의 구체적 과제들을 중심으로 연속형 공동연구를 지속하기로 했다. 홍인기 교수가 이끄는 이동통신 연구실은 국내 대학 최초로 5G 특화망(Private 5G)을 운영하고, 주요 기업체와 소프트웨어 기반 네트워크 기술 분야의 협력을 이어왔다. 또한 인공지능을 이동통신 네트워크에 적용하기 위해 활발히 연구를 진행하고 있다. 이러한 역량을 인정받아 6H차세대이동통신 ITRC 연구센터 등 다양한 과제를 유치했다.

산학협력단은 대학의 연구가 실제 산업과 사회에 적용될 수 있도록 산학 협력을 지원하고 있다. 내부적으로는 대학이 보유한 기술·특허의 적용 가능 산업군을 발굴·연결하고, 유망 기술 보유 연구실을 선별해 사업화·창업을 밀착 지원한다. 외부적으로는 기업의 기술 수요를 파악해 해당 역량을 가진 연구실을 매칭하는 방식이다. 산학협력단장을 맡고 있는 홍인기 교수는 “기업의 기술 수요를 파악해 해당 기술을 가진 연구실을 연결하고 산학공동연구를 활성화하겠다”고 말했다.