5G NR(New Radio)– 5G를 위한 무선 접속 기술

기존 네트워크에서의 혁신 ‘5G New Radio’

5G는 서비스 제공업체가 처음으로 무선 연결을 ‘맞춤화’ (Customize) 하여 설정할 수 있는 시대를 열었습니다. 특히 사물 인터넷(IoT) 분야에서는 이러한 ‘맞춤화’가 아주 중요합니다. 통신사는 다양한 연결 기기에 5G를 활용해 수많은 서비스를 제공할 수 있으며, 실제로 5G는 M2M(Machine to Machine)과 개인(P2P) 간의 통신 모두 유연하게 처리할 수 있습니다.

5G NR 이전의 기술: eMBB, uRLLC & mMTC

무선 커넥티비티 (Wireless Connectivity)에는 현재 세 가지 기본 슬라이스가 있으며 앞으로 더욱 전문화된 슬라이스가 추가될 것으로 예상됩니다. 무선 커넥티비티의 기본 슬라이스 세 가지는 다음과 같습니다:

초광대역 서비스(eMBB, enhanced Mobile Broadband): 주로 비디오 스트리밍이나 가상 현실(VR) 기반 몰입형 게임과 같이 데이터 집약적인(data-intensivve) 애플리케이션에 중점을 둔 서비스입니다. 이러한 애플리케이션은 더 많은 주파수 대역폭을 필요로 합니다. 

고신뢰/초저지연 통신 (uRLLC, Ultra-reliable and Low-latency Communications): 자율 주행, 실시간 셀룰러 드론 통신 및 원격 수술 등 택타일 인터넷 애플리케이션(Tactile Internet applications)과 같이 매우 높은 안정성, 가용성, 보안성이 필요한 미션 크리티컬(mission-critical)한 서비스에 초점을 맞춘 것입니다. 이는 중요도가 높고, 레이턴시에 민감하게 작용합니다. 

초연결(mMTC: massive Machine-Type Communication): 저용량의 데이터만을 요구하는 저비용 및 저전력 기기나 센서의 요구를 충족하기 위한 서비스입니다. 스마트 시티와 같은 광범위 지역에 걸쳐 대규모로 제공되며, 저전력이 중요한 서비스입니다. 이러한 초연결 서비스를 이용하는 기기는 주로 배터리로 작동되며 수년 또는 수십 년간 작동해야 할 수도 있고, 때로는 접근하기 어려운 환경에서 사용됩니다. 이에 저전력 기능이 매우 중요합니다. 

5G New Radio를 위한 새로운 규정

소프트웨어 및 장비 제조업체는 여러 통신사에서 호환 가능한 솔루션을 구축해야 하며, 통신사는 이에 상응하는 네트워크를 구축해야 합니다. 소프트웨어 및 장비 제조업체와 통신사는 작업을 조율하기 위해 동일한 지침을 따르며, 이를 위해 국제이동통신표준화협력기구인 3GPP가 5G NR 사양을 공식화하는 역할을 수행하고 있습니다.

독립형 NR은 5G NR 기술을 사용해 완전히 새로운 네트워크를 구축하고자 하는 통신사를 위한 기술입니다. 일부 통신사들은 처음부터 기존의 인프라를 완전히 새롭게 구축하는 방향을 선택하기도 했습니다. 독립형 시스템은 모바일 광대역 속도와 용량을 획기적으로 증가시키지만 새로운 기지국, 백홀 메커니즘(backhaul mechanisms), 코어 네트워크(Core network)에 대한 추가 비용이 발생한다는 단점이 있습니다. 

비통신업체들은 5G IoT 네트워크를 처음부터 자체 구축하여 초연결(mMTC)을 가능하게 하고, 이는 1제곱 킬로미터 당 최대 100만 개의 기기를 지원할 수 있습니다. 세상은 “모든 사물” 에 대한 인터넷을 향해 계속해서 나아가고 있습니다.

획기적인 발견: 5G NR 구축

통신사들은 5G NR 네트워크를 구축하는 데 집중하고 있지만, 앞으로 넘어야 할 산이 많습니다. 5G 네트워크는 다양한 스펙트럼의 주파수 대역에서 서비스를 제공해야 하기 때문에 4G보다 훨씬 복잡합니다. 이 모든 것을 구현하기 위해서는 밀리미터파 스펙트럼에 연결하기 위한 빔포밍(beam-forming) 안테나부터 5G 스마트폰 및 기타 기기에 설계된 모뎀이 조율해야 하는 RF 주파수의 수만 개의 캐리어 어그리게이션(CA, Carrier Aggregation) 조합까지 모든 부품들이 필요합니다. 통신사는 성공적으로 서비스를 제공하기 위해 적절한 장비와 도구를 갖추어야 합니다.

5G NR의 계속되는 진화

릴리즈(Release) 16 이상부터는 모바일 생태계를 새로운 영역으로 확장하기 위해 새로운 유형의 서비스 및 기기, 배치 모델, 새로운 스펙트럼 대역 등에 중점을 둘 것으로 예상됩니다. V2X(Vehicle-to-everything), 위성 액세스, 비디오 스트리밍 서비스, 택시 배차, 철도 교통 관리, 해양 등 새로운 업종에 대한 스마트 기술과 5G 기기에 대한 규제가 더욱 많아질 것으로 예상되며, 이러한 각각의 새로운 서비스에 대한 표준을 마련하면 배치 비용을 절감하고 신뢰성을 보장하는 데 도움이 될 것입니다. 

5G 기기

우리는 현재 활발한 5G 기술 시대를 맞이하고 있습니다. 통신사들이 네트워크를 구축하는 동안 핸드셋 제품 디자이너들은 최고의 차세대 제품을 개발하는 데 주력하고 있습니다. 이런 고가 모델에는 증강현실(AR), 가상현실(VR), 3D 영상통화, 홀로그램과 같은 기능을 갖추고 있습니다. 물론 새로운 센서, 칩셋 등 기타 IoT 기기들도 앞으로 시장에 많이 출시될 것으로 예상됩니다.

몇몇 결함이 있는 핸드셋, 앱 및 센서는 무선 네트워크에 혼란을 야기할 수 있습니다. 새로 연결된 모든 기기들이 정상적으로 작동하려면 철저한 시험이 필요합니다. 국내 및 해외 (캘리포니아, 메릴랜드, 그리고 텍사스 등)에 위치한 엘레멘트의 최첨단 연구소는 5G, 통신사 적합성, 전자파 흡수율(SAR)과 같은 기타 모바일 기기 시험 서비스를 평가하는 데 전문화되어 있습니다. 엘레멘트는 통신사, 제조업체, 규제 기관이 이러한 새로운 기기를 시험하는 데 도움이 되는 솔루션을 제공하고 있습니다.

5G NR 서비스는 높은 성능과 대역폭을 필요로 하기 때문에 기존 네트워크는 이에 대응하기 위한 향상되거나 최적화되어야 할 필요가 있습니다. 따라서 통신사는 5G NR 시대에 어떤 방식으로 대응해 나아갈지 판단하기 위해 전체 네트워크와 현재 소프트웨어 시스템을 면밀히 평가해야 합니다.


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