VOL. 190 December 2021
5G 단독모드
스몰셀 기술로 더 쾌적해지다
최근 과학기술정보통신부의 무선통신서비스 가입현황에 따르면,
지난 10월 말 기준 국내 5G 가입자는 1,938만 970명을 기록했다.
이는 9월 대비 한 달 만에 97만 5,217명이 상승한 수치로
전문가들은 앞으로 5G 이동통신 이용자가 더더욱 늘어날 것으로 전망했다.
5G, 비단독모드와 단독모드Stand Alone
5G는 최대 다운로드 속도가 20Gbps, 최저 다운로드 속도가 100Mbps이며 초고속, 초저지연, 초연결 등의 특징을 가지고 있다. 덕분에 이를 토대로 가상·증강현실(VR·AR), 자율주행, 사물인터넷(IoT) 기술 등을 구현할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 CDMA(2세대), WCDMA(3세대), LTE(4세대)가 휴대 전화와 연결하는 통신망에 불과했던 반면, 5G는 휴대 전화의 영역을 넘어 모든 전자 기기를 연결하는 기술로 주목받고 있다.
5G 상용화 이후, 그간에는 4G망과 5G망을 같이 쓰는 비단독모드(NSA, Non Stand Alone)로 서비스만 이루어졌으나 최근 5G망만을 사용하는 단독모드(SA, Stand Alone) 서비스도 시작되고 있다. 이에 매크로 기지국과 동일한 기능을 제공하면서 전송 용량과 서비스 영역을 저렴한 비용으로 늘릴 수 있는 스몰셀을 단독모드로 구현할 기술이 필요해졌다.
스몰셀을 주목하다
Small cell
스몰셀은 낮은 전송 파워와 좁은 커버리지1)를 가지는 기지국으로, 기존의 높은 전송 파워와 넓은 커버리지를 갖는 매크로 셀(macro cell)에 대비되는 개념이다. 스몰셀은 매크로셀에 비해 구축 비용이 적게 들고 크기가 작아서 공간 효율성이 높다는 장점이 있다.특히, 최근 1인당 평균 데이터 소모량이 기하급수적으로 증가하고 모바일 트래픽 폭증으로 인한 망 과부하, 서비스 품질 저하 이슈가 두드러지면서 해결방안으로 스몰셀이 떠오르고 있다. 스몰셀은 보통 안테나당 10W급 이하 소출력 기지국 장비와 피코셀(pico cell), 펨토셀(femto cell) 등을 칭하는 소형 기지국의 의미로 사용된다. 피코셀은 200~300명을 수용하는 소형 이동통신 기지국으로 반경 200m 내외의 커버리지를 가지고, 펨토셀은 이동통신용 초소형 기지국으로 수십미터 내외의 커버리지를 가져서 주로 옥내 무선 액세스 포인트처럼 작동한다.
1) 커버리지(coverage) 방송을 양호하게 청취할 수 있는 범위
5G 단독모드 스몰셀 SW 기술
Technology
이에 ETRI는 작년 5G 비단독모드(NSA) 밀리터리파 5G 스몰셀 SW 개발에 이어 5G 단독모드 스몰셀 SW 기술을 개발했다. 이 기술을 활용하면 건물 내부, 인구 밀집 지역, 음역 지역 등에서 5G 기술만으로 접속 가능해 트래픽을 분산시킬 수 있고, 체감 통신속도를 높여 다양한 서비스를 제공할 수 있게 된다.
ETRI는 검증을 위해 개발한 소프트웨어를 퀄컴(Qualcomm)의 FSM100 5G RAN 플랫폼에 올려 5G 스몰셀 단독모드 기지국을 구축해 시제품과 단독모드 기능을 탑재한 상용 단말 스마트폰 간 통신을 하면서 기능을 검증했다. 이를 통해 연구진은 AR글래스를 이용한 교육 서비스, 재난안전문자, VoNR2) 등을 시연했다. 5G를 이용해 대용량 콘텐츠를 주고받고, LTE 기반 기술보다 정교한 위치와 방향을 구분해 서비스를 제공할 수 있음을 보인 것이다.
2) VoNR(Voice Over NR) 5G 단독모드 시스템에서 5G 코어망을 통해 음성, 영상통화 서비스 제공
5G 단독모드 스몰셀 SW의 전망
The future.
5G 단독모드 스몰셀 SW는 5G에 할당된 주파수 중 3.5GHz 중대역을 사용하며 현재 개발된 최신 기지국용 칩셋과 주어진 하드웨어 환경에 최적화를 이루었다. 실제로 시연에서는 5G 상용 단말 32대를 동시에 접속하면서 이론상 낼 수 있는 최대 성능을 보였다.
ETRI는 수년간 기가급 고속 데이터 처리, 다양한 프레임 구조를 지원하는 5G 스몰셀 스케줄링 기술, 빔 관리 알고리즘 등 관련 노하우를 축적하면서 본 성과를 낼 수 있었다고 설명했다. 덕분에 5G 인프라를 구축하거나 5G 특화망 등 다양한 서비스를 활용하는 데도 많은 도움이 될 것으로 예측된다.
향후 ETRI는 5G 단계별 표준에 따라 차세대 규격에 맞게 기술을 고도화하는 한편, 스몰셀의 기능 분할, 셀 배치, 동적인 무선자원관리 알고리즘, 자가구성네크워크(Self-Organiznig Network), 다중연결기술 등 성능 개선을 위한 5G 핵심 기술 후속 연구를 진행할 예정이다.
