5G, 초저지연 시대로
5G(세대) 이동통신 시대의 도래로 원격 로봇 제어, 차량 자율주행, 드론 제어, 원격 진료 등의 서비스가 본격화되고 있다. 이러한 5G 이동통신 서비스들은 빠른 전송속도와 초다수 장치의 연결뿐만 아니라 전송 지연 방지가 필수적이다. 특히 이동통신망에서 스마트 폰과 같은 단말기에서 통신을 위해 보낸 데이터가 기지국과 서버를 거쳐 다시 단말기까지 되돌아오는데 걸리는 시간을 줄이는 것이 관건이다.
ETRI 연구진이 이러한 ‘서비스 지연’을 최소화하는 5G 이동통신 핵심기술 개발에 성공했다. 연구진은 SK텔레콤 등과 역진자 장치를 활용한 시험을 통해, 현재 4G 이동통신에서 0.02초(20ms, 밀리초) 이상 걸리던 서비스 지연을 0.002초(2ms)인 1/10로 줄여, 2ms 내외의 서비스 지연을 갖는 5G 저지연 이동통신 기술 검증을 성공리에 마쳤다. 인간이 시·청각을 통해 사물을 인지하는 속도가 대략 50ms임을 감안하면 최대 25배 빠른 셈이다.
ETRI에서 개발된 5G 저지연 이동통신 기술은 다양한 분야에 사용될 수 있다. 예를 들면, 앞차가 사고가 나면 뒤따르는 차량에 순식간에 전달해야하는 차량 간 충돌방지 시스템(V2X)에 적용이 가능하다. 또한, 수술 중 환자 상태 파악과 수술 장비의 실시간 제어가 필요한 원격 진료 시스템 등과 같이 사람의 생명과 직결되는 서비스에 저지연 기술을 활용할 수 있다. 또, 스마트 팩토리, 드론 제어, 실시간 원격 로봇 정밀제어, 증강현실 등에서도 저지연 기술은 유용하게 쓰일 전망이다.
※역진자 (Inverted Pendulum) : 무게중심이 상단에 있는 거꾸로 된 추를 움직여 균형을 잡는 장치로서, 추의 위치에 따른 동작제어가 지연 없이 실시간으로 이루어져야 함. 본 시연에서는 역진자의 동작 제어부를 기지국 뒷단의 응용서버에 위치시킴으로써 역진자를 원격 제어하는 형태임.
고신뢰·저지연 데이터 전송 가능
5G 저지연 이동통신기술의 핵심은 단말에서 기지국까지의 무선구간에서 1ms 주기로 데이터를 보낼 수 있는 기존 4G 방식에서 탈피하고, 4G 대비 1/7 수준으로 주기를 단축시켜 신속하게 데이터를 전송하는 기술이다. 또한, 기존 4G용 단말과 5G용 단말을 동시에 수용할 수 있는 구조, 수신 데이터의 인식 시간을 최소화하는 기술, 제어신호와 참조신호를 최적으로 배치하는 기술 등이 핵심이다. 연구진은 이러한 핵심 기술을 사용, 5G 국제 통신표준 제정기관인 ITU-R에서 정의한 ‘1ms 이내의 단방향 무선전송지연’ 요구사항을 만족시켰고, 응용서버를 기지국과 바로 연결할 수 있는 모바일 엣지 클라우드(Mobile Edge Cloud) 개념을 적용, 서비스 지연을 2ms 내외로 단축시켰다.
ETRI는 5G 저지연 이동통신 핵심기술을 검증하기 위해 단말, 기지국, 응용서버로 구성되는 테스트베드 개발을 완료했다. 향후 본 기술은 스마트폰과 같은 단말 내 통신모뎀칩으로 내장되며 기지국에도 칩이나 SW형태로 들어갈 계획이다. 또한, 5G에서는 보다 고신뢰·저지연 데이터 전송이 가능하게 함으로써 촉각 인터넷(Tactile Internet) 서비스도 가능할 것으로 내다보고 있다. 즉 본 기술의 지연시간은 1ms로, 이는 인간의 감각 중 가장 빠르게 인지할 수 있는 촉각 민감도 수준이다.
5G 관련 핵심원천기술 개발로 5G 시대 준비
본 기술은 미래창조과학부와 정보통신기술진흥센터(IITP)의 ‘초연결 스마트 서비스를 위한 5G 이동통신 핵심기술 개발’ 과제의 일환으로 개발되었다. ETRI는 공동연구를 통해 SK텔레콤(주)과 함께 기술요구사항 정의, 핵심기술 개발 및 국제 표준화를 진행 했고, (주)네스랩, (주)모비안 등과 함께 저지연기술 테스트베드를 개발했다.
저지연 기술을 포함한 5G 이동통신기술은 현재 3GPP에 의해 올해부터 표준화가 본격 진행되고 있어, 우리나라가 5G 저지연 기술을 선도할 수 있는 유리한 입장에 있다. ETRI 정현규 5G기가통신연구본부장은 “본 기술은 5G 핵심기술로, 이동통신망을 통해 극히 짧은 전송지연을 요구하는 새로운 응용 서비스 및 비즈니스 모델 발굴을 가능케 할 것이다”고 밝혔다. 공동연구기관인 SK텔레콤 박진효 네트워크기술원장은 “ETRI와 개발한 5G 저지연 이동통신 기술과 같은 네트워크 혁신을 통해 고객들에게 차별화된 5G 서비스를 통한 경험의 혁신을 이룰 것으로 기대한다”고 말했다.
ETRI는 5G 저지연 이동통신기술과 더불어 대용량 무선전송기술과 초다수 장치 접속기술에 대한 선행연구 및 표준화를 지속적으로 추진해 핵심원천 기술 개발로 5G를 준비하고 있다.
