<B1E2C8B9BDC3B8AEC1EE2DBAAFC0CFB9AB2E687770>

Size: px

Start display at page:

Download "<B1E2C8B9BDC3B8AEC1EE2DBAAFC0CFB9AB2E687770>"

경선 뇌
5 years ago
Views:

주간기술동향 2018. 4. 11. 기획시리즈 ICT 신기술최신 ICT 이슈 Mission-critical 서비스관점의 Beyond 4G 및 5G 표준기술 * 변일무김주엽 * 한국철도기술연구원선임연구원숙명여대조교수 * 4차산업혁명시대가도래함에따라통신망을이용하여다양한서비스를제공하는것이요구되고있다.

1 주간기술동향 기획시리즈 ICT 신기술최신 ICT 이슈 Mission-critical 서비스관점의 Beyond 4G 및 5G 표준기술 * 변일무김주엽 * 한국철도기술연구원선임연구원숙명여대조교수 * 4차산업혁명시대가도래함에따라통신망을이용하여다양한서비스를제공하는것이요구되고있다. Mission-critical 서비스는그중대표적인서비스로철도통신, 재난통신, 공장자동화, 자율주행차, IoT 서비스들이포함될수있다. 이에따라 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 에서는과거 4G LTE까지의통신망을휴대폰서비스중심으로설계했던것과는다르게 5G 통신에서는통신표준제정단계부터 Mission-critical 서비스등다양한서비스를고려하고있다. 2018년상반기에제정이완료되는 5G NR(New Radio access technology) phase 1에서는 Mission-critical 서비스를위한저지연기술이제정될것으로보이며, 2019년말에제정되는 5G NR phase 2에서는고신뢰저지연을모두달성할수있는기술이제정될것으로예상된다. 향후 5G NR phase 2의제정이완료되면철도통신및재난통신뿐만아니라 4차산업혁명시대의다양한 Mission-critical 서비스를제공할수있을것으로판단된다. I. 서론 지난 20년간우리는상용이동통신서비스를통해무선통신기술이눈부신발전을이루는것을직접체험하였다. 상용이동통신서비스를대표하는음성통화는 AMR-WB(Adaptive Multi-Rate WideBand) 적용으로인해그음질이대폭향상되었으며더욱진화된무선접속기술의적용을통해폭넓은커버리지를지원하게되었다. 뿐만아니라현재의상용이동통신의핵심서비스인데이터서비스관점에서도향상된변복조기법이나스케줄링적용을통해전송속도가수십 Kbps 수준에서 Gbps급으로발전하는등비약적인서비스품질개선이이루어졌다. 지난 20년간우리는상용이동통신서비스를통해무선통신기술이눈부신발전을이루는것을 * 본내용은한국철도기술연구원변일무선임 ( 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITP의공식적인입장이아님을밝힙니다. 2

2 기획시리즈 5G 직접체험하였다. 상용이동통신서비스를대표하는음성통화는 AMR-WB(Adaptive Multi-Rate WideBand) 적용으로인해그음질이대폭향상되었으며더욱진화된무선접속기술의적용을통해폭넓은커버리지를지원하게되었다. 뿐만아니라현재의상용이동통신의핵심서비스인데이터서비스관점에서도향상된변복조기법이나스케줄링적용을통해전송속도가수십 Kbps 수준에서 Gbps급으로발전하는등비약적인서비스품질개선이이루어졌다. 이렇게상용서비스분야에서이동통신기술이진화를거듭하면서최근에는재난이나철도와같은분야에서상용이동통신기술을도입하고자하는시도가이루어지고있다. 즉, TRS/TETRA나 UHF/VHF 등 2세대이동통신기술을기반으로하면서철도및재난등특수분야에특화된기존의시스템을개량하기위해서상용이동통신기술을도입하려는움직임이실제시장에서나타나고있다. 국내에서는 2014년에경찰및소방등에서활용하는국가재난안전통신망을상용이동통신시스템으로널리활용되고있는 LTE(Long Term Evolution) 방식으로정하고이를위한 700MHz 대역의주파수를할당하였으며, 2015년부터시범구축및전국망구축사업이국가차원에서이루어지고있다 [5],[10]. 또한, 철도분야의경우부산지하철 1호선에그룹통화등의철도통신서비스용도로 LTE-R(LTE-Railway) 시스템이최초로구축되어현재실제로영업운전에활용되고있으며, 향후김포선, 인천공항선등모든신설및개량노선에 LTE-R 시스템이구축되어활용될예정이다 [11],[12]. 이와같이재난안전분야에상용이동통신기술의도입이이루어지고있는상태에서주목을받고있는개념이 Mission-critical 서비스이다. Mission-critical은 임무수행적인 이라는뜻을가지며, Mission-critical 서비스란어떤상황에서도정상적으로사용자에게제공되어야하는특성을가진다. 특히, 철도분야와같이한번의시스템오동작이수많은인적희생을야기할수있고, 재난분야와같이구조상황에서순간의잘못된결정에의해사람의목숨이좌지우지될수있으므로, 이런분야에서는무선통신서비스에대해서어떠한상황에서도정상동작이되는것을요구한다. 상용분야에서는이런 Mission-critical 특성은비교적간과되었던개념에해당하며, 지금까지상용분야에서이를보장하기위한기술적노력이두드러지게있었던것은아니라고볼수있다. 이러한서비스요구사항이존재하여 LTE 표준을제정한 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 에서는기존의 LTE 표준을재난안전통신망에맞게기능을개선하는표준화작업이 2014 년부터이루어졌다. 특히, TSG(Technical Specification Group) SA(Service Architecture) 에서는 Mission-critical 특성을가지는그룹통화서비스인 MCPTT(Mission Critical Push-To-Talk) 표준이 2016년 3월에제정되었다. 이표준화아이템의제정과정및자료를보면 Mission-critical 서비스의시나리오및요구사항, 그리고기술적관점에서이를지원하기위한시스템구조및프로토 정보통신기술진흥센터 3

주간기술동향 2018. 4. 11. < 자료 > c 한국철도기술연구원 [ 그림 1] 재난관련 3GPP 표준화활동개요 콜정의가어떻게이루어졌는지를엿볼수있다. 이런초기의표준화활동이후에도 5G 표준화에이르기까지 Mission-critical 특성에대한논의가지속적으로이루어지고있다.

3 주간기술동향 < 자료 > c 한국철도기술연구원 [ 그림 1] 재난관련 3GPP 표준화활동개요 콜정의가어떻게이루어졌는지를엿볼수있다. 이런초기의표준화활동이후에도 5G 표준화에이르기까지 Mission-critical 특성에대한논의가지속적으로이루어지고있다. 3GPP에서 5G 통신표준으로제정하고있는 NR(New Radio) 에서는 Mission-critical 서비스제공을위해 URLLC(Ultra reliable and low latency communication) 를논의중이다. 지난 2017년 12월에 Non-standalone 동작을지원하는 NR표준이승인되었으며, 2018년상반기에는스탠드얼론동작까지포함한 NR Phase 1 표준제정을완료할계획이다. NR phase 1은 embb (enhanced mobile broadband) 지원에초점을맞춰서개발되었으나, URLLC 중저지연 (low latency) 기능을지원한다. 2019년말에제정이완료될계획인 5G NR phase 2에서는저지연과함께고신뢰를달성할수있는기술이제정될것으로예상된다이런흐름속에서 Mission-critical 특성은오늘날의이동통신기술동향에있어서반드시고려되어야할개념으로자리를잡고있다. 그렇다면철도나재난등의특수분야에서요구하는 Mission-critical 특성개념은기술적관점에서어떤형태로정의를내릴수있는가? 또한, Mission-critical 특성을보장하기위한기술은현재어떠한것이있으며, 앞으로는어떠한기술들이필요한가? 우리는우선 Mission-critical 특성을요구하는분야들의서비스시나리오부터검토해보기로한다. 4

기획시리즈 5G < 자료 > G. Romano, Preparing the ground for IMT-2020, Oct. 5, 2017. [ 그림 2] 3GPP 의 5G 표준제정계획 II.

4 기획시리즈 5G < 자료 > G. Romano, Preparing the ground for IMT-2020, Oct. 5, [ 그림 2] 3GPP 의 5G 표준제정계획 II. 철도 재난분야와 5G 신규서비스의 Mission-critical 서비스요구사항 현재철도 재난분야는무선통신서비스제공을목적으로 LTE를가장적극적으로도입하고있다고해도과언은아니다. 이두분야에서고려하는무선통신서비스시나리오를재조명하는형태로 Mission-critical 서비스요구사항에대한분석을하고자한다. 또한, 5G의신규서비스를바탕으로미래 Mission-critical 서비스의잠재요구사항을도출한 3GPP의연구결과를소개하고자한다. 1. 재난재난분야는 Mission-critical이라는개념을주로사용하고있는만큼, Mission-critical 특성을가장많이요구한다. 재난관련통신기술요구사항은 TTA에서제정한 재난안전무선통신망 : 일반적요구사항 표준에의하면 [ 표 1] 과같이 63개로정리될수있다 [9]. 우선우리가주목해야할점은재난분야에서가장빈번하게쓰이는서비스형태는그룹통화라는점이다. 상용서비스에도포함되는개별통화나비상통화도재난분야에서중요하지만, 보통 3명이상이재난관련임무를수행하므로그룹통화가가장주된서비스라볼수있다. 기본적으로그룹통화를포함한모든서비스는다양한상황에서원활하게제공되는것을요구하고있다. 또한, 여기서상용서비스와두드러지게상이한점은생존 신뢰성에대한부분이다. 호폭주와같은인위적인상황과더불어천재지변에의해망인프라가붕괴되는상황에서도직접통신이나단말기중계등의기술을활용하여무선통신서비스가제공되어야한다. 정보통신기술진흥센터 5

5 주간기술동향 [ 표 1] 재난안전무선통신망의 63 개요구사항 구분설명필수기능부가기능 생존 신뢰성 ( 필수 : 3, 부가 : 4) 극한상황 ( 낙뢰, 정전등 ) 에서통신기능을유지해야하고, 장애시응급복구가신속하고용이해야하는기능 - 직접통화 / 단말기중계 - 단말기이동성 - 호폭주대처 - 단독기지국운용모드 - 이중화 / 전송매체운영 - 통화품질 - 백업 / 복원 재난대응성 ( 필수 : 7, 부가 : 3) 재난의다양한상황에도대응할수있는통신기능 - 개별통화 - 그룹통화 - 지역선택호출 - 통화그룹편성 - 가로채기 - 비상통화 - 단말기위치확인 - 영상통화 - 주변음청취 - 복수통합그룹수신 상호운용성 ( 부가 : 3) 같은기종또는다른기종의시스템상호간에통신할수있는기능 - - 개방형표준준수 - 호연결 - 망연동 운용 효율성 ( 필수 : 2, 부가 : 10) 통신망의운영이용이하도록지원할수있어야하고, 충분한사용자수용용량을확보할수있는기능 - 상황전파메시지 - 사용자용량확보 - 다자간전이중통화 - 데이터통신 - 통화내용녹음 / 녹화 - 발신번호표시 - 원격망관리 - 보고서생성 - 통화음량확장 - 광역통화권 - 주파수다중화 보안성 ( 필수 : 5) 통화내용의도ㆍ감청방지및승인된사용자에게만의미있는정보가전달되는기능 - 단말기사용허가 - 암호화인증 - 보안규격 - 통합보안관제 - < 자료 > TTA Standard, 재난안전무선통신망 (PS-LTE) 기능적요구사항, TTAK.KO R1, 이러한사항들을종합할때, 재난에서요구하는가장핵심적인 Mission-critical 특성은그룹통화서비스에대한생존성및신속성향상이라볼수있다. 그룹통화는여러사람들이한음성호에참여한상태에서발언권제어를통해한사람이발언권을획득하여발언을하고, 나머지사람들은발언을듣게된다. 따라서그룹통화서비스가 Mission-critical 특성을가지려면기본적으로다양한무선신호환경에서그룹호설정이나발언권제어, 그리고발언전달과정이항상정상적으로성공해야한다. 또한, 이러한과정들이재난의다양한상황에서도원활하게이루어지려면일정기준 6

179에서는이런 Mission-critical 특성에대한성능요구사항기준을정량적으로정의하고있다 [3].

6 기획시리즈 5G < 자료 > c 한국철도기술연구원 [ 그림 3] Mission-critical 특성을가진 PTT(Push-To-Talk) 시스템 이상으로신속하게이루어질필요가있다. 가령발언이정상적으로전달되어도그지연시간이큰상황에서는그룹통화서비스를통해재난임무를수행하는사람들간에원활한그룹소통이어렵다. 3GPP MCPTT 요구사항표준인 TS 에서는이런 Mission-critical 특성에대한성능요구사항기준을정량적으로정의하고있다 [3]. 특히, 발언권전환시간을정의한 KPI(Key Performance Index) 1과 Mouth-to-Ear 발언전달시간을뜻하는 KPI 3에대해서는 95% 의확률로 300ms 이하로정의하고있다. 3GPP에서는 Mission-critical 특성을 5% 수준으로최악의경우에도두가지과정의지연시간이 300ms 이하로규정하고있다. 여기서 300ms는사람이 < 자료 > c 한국철도기술연구원 [ 그림 4] 3GPP MCPTT 성능기준 정보통신기술진흥센터 7

주간기술동향 2018. 4. 11. 특정행위를하였을때, 이에대한반응시간을사람이느낄수있는최소시간에해당된다. 즉, 사람은보통 300ms 이상소요되면특정행위에대한반응이뒤늦게나오는것으로감지하게되고, 300ms 이하소요되면특정행위에대한반응이곧바로나오는것으로감지하게된다. 2. 철도철도서비스는차량과인프라내의다양한요소들이맞물려하나의시스템을구성하면서비로소이루어진다.

7 주간기술동향 특정행위를하였을때, 이에대한반응시간을사람이느낄수있는최소시간에해당된다. 즉, 사람은보통 300ms 이상소요되면특정행위에대한반응이뒤늦게나오는것으로감지하게되고, 300ms 이하소요되면특정행위에대한반응이곧바로나오는것으로감지하게된다. 2. 철도철도서비스는차량과인프라내의다양한요소들이맞물려하나의시스템을구성하면서비로소이루어진다. 따라서차량및인프라내의요소들간에서로정보교환을하는것이반드시필요하며, 이에대한수단으로무선통신이활용된다. [ 그림 5] 와같이철도분야내에서는다양한무선통신서비스를필요로한다 [8]. < 자료 > c 한국철도기술연구원 [ 그림 5] 무선통신기반철도서비스 이런다양한서비스들은크게열차제어서비스, 철도무선서비스, 그리고각종모니터링서비스이렇게세가지로분류될수있다. 우선열차제어서비스는무인운전개념에서차량을제어하기위해필요한정보를차량과지상간에무선으로주고받는것을포함한다. 철도무선서비스는역무원및승무원, 기관사, 유지보수자등사람들간에서로소통을하기위한음성및영상서비스를포함한다. 그리고모니터링서비스는차량및인프라내다양한요소의상태를모니터링하고원격에서제어를하기위한정보전달서비스를포함한다. 8

8 기획시리즈 5G 기존의철도에서활용된통신시스템은 2세대이동통신기술을기반으로하고있었으며, 시스템별로한두가지서비스제공을목적으로하였다. 하지만 4세대이동통신기술을기반으로하는 LTE-R 시스템은 All-IP 개념을통해위의다양한철도분야무선통신서비스를통합적으로제공하는것을목표로한다. 철도사업자관점에서는이런다양한서비스에대해우선순위에대한요구가존재하므로, 이들서비스간 QoS(Quality of Service) 보장을하는것이 LTE-R 시스템설계시중요한고려사항중하나이다. 특히, 철도운영측면에서어떠한경우에도반드시정상동작을해야하는서비스가존재하며, 이들서비스는 LTE-R 시스템차원에서 Mission-critical 특성을가질수있도록특별하게다룰필요가있다. 철도통신측면에서는단절이되면치명적인피해를야기할수있는정보를바이탈정보로규정하고있다. 가장대표적으로바이탈정보를생성하는서비스로는철도긴급통화와열차제어서비스가있다. 철도긴급통화는열차사고등문제가발생하였거나, 문제를야기할만한요소가발생한긴급한상황에서관제로통화를하는서비스를뜻한다. 당시호가폭주하거나혹은데이터송수신양이많아지는등의요인에의해서철도긴급통화서비스가제대로이루어지지않으면치명적인인명피해를야기할수있으므로철도통신시스템에서는철도긴급통화에대한호설정이반드시이루어지도록해야하며, 호설정이후에어떠한경우에도발언전달이원활하게이루어지도록요구된다. 관련성능요구사항으로, GSM-R에서는 Functional Requirement Specification 문서를통해 2초이내에무조건호설정이이루어져야된다고규정하고있으며, LTE-R에서는 TTAK.KO 표준문서를통해 1초이내에무조건호설정이이루어져야된다고규정하고있다 [4],[8]. 또다른바이탈정보생성서비스인열차제어서비스는열차의운행에대한정보가단절이되면열차의오동작으로인해추돌 충돌및탈선등의대형사고를불러올수있으므로, 마찬가지로열차제어서비스는 Mission-critical 특성을보장해야한다. 물론열차제어응용계층에서의안전성보장프로토콜이통상적으로존재하므로, 전송단에서정보단절이발생해도열차를급제동 (Emergency break) 시키는등의조치를통해인명피해가발생하지는않는경우가많다. 다만열차는급제동이후곧바로재가동이보통어려우며, 이로인해열차지연으로인한고객환불로이어질수있으므로, 철도사업자입장에서는금전적손실최소화를위해서도열차제어서비스에대한 Mission-critical 특성이반드시필요하다. 관련성능요구사항으로, 도시철도무인운전방식인 CBTC(Communication Based Train Control) 시스템은 IEEE 표준문서를통해 train-wayside간단대단지연시간이 500ms 이하가되도록규정하고있다 [7]. 정보통신기술진흥센터 9

9 주간기술동향 G 신규서비스 5G NR표준에서는미래서비스를예측하여서비스요구사항을도출하였다. 해당작업은 3GPP SA WG1(service and system aspects working group 1) 에서수행하였으며, 향후 5G의 Mission-critical 서비스의 use case를요구사항에따라다음과같이분류하였다 [1]. - 고신뢰저지연 (Higher reliability and lower latency): 공장자동화 (industrial factory automation), 공정자동화 (industrial process automation), 고신뢰통신 (ultra-reliable communications), 가상현실및증강현실의음성및영상전송, 무인비행체군집주행 - 고신뢰, 고가용성및저지연 (Higher reliability, higher availability and lower latency): 산업제어 (industrial control), 응급의료서비스 - 저지연 (Very low latency): 촉감인터넷 (tactile internet) - 고정밀측위 (Higher accuracy positioning): V2X(vehicle to everything) 통신적용차량제어, 무인비행체제어, Massive IoT 서비스 - 고가용성 (Higher availability): 2차연결확보, 재난및응급반응 - 높은우선순위의 Mission critical 서비스 : 다른종류의서비스를중단시키고해당서비스를전송하는것이필요한높은우선순위의서비스를의미상기의 Mission-critical 서비스들을제공하기위해서는 4G LTE의 Mission-critical 서비스보다높은요구사항이필요하다. 3GPP에서는상기서비스별요구사항과함께다양한 Missioncritica l서비스를고려하여무선구간에서의 URLLC 요구사항을도출하였다. 3GPP에서도출한무선구간의패킷전송요구시간은 0.5ms 이하이고, 신뢰도는 32byte의패킷을 1ms 내에 % 이상의확률로전송하는것이다 [2]. ev2x(enhanced vehicle to everything) 통신에서는보다큰사이즈의패킷을필요로하기때문에 300byte의패킷을 3~10ms 이내에 % 이상의신뢰도로보내는것을목표로하였다 [2]. III. Mission-critical 특성을보장하기위한기술 3GPP에서는 Mission-critical 특성을보장하는문제가 release 12부터논의가시작되었다. 대부분의 work item들은 LTE 기반에서 Mission-critical 특성을가지기위한추가기능을표준화하는형태로논의가되었다. 반면, 2016년부터표준화가시작된 3GPP의 5G NR에서는프레임워크단계부터 Mission-critical 특성보장을고려하는형태로논의되고있다. 일례로, 2017년 12월 10

기획시리즈 5G 에승인된 Non-standalone NR 표준에서는저지연을고려하여프레임을설계하였기때문에 0.5ms의저지연달성이가능하다. 1. LTE 기반기술 Mission-critical 특성의구현과관련하여 LTE 표준화에서 release 12~13에걸쳐서논의된기술은아래와같다.

10 기획시리즈 5G 에승인된 Non-standalone NR 표준에서는저지연을고려하여프레임을설계하였기때문에 0.5ms의저지연달성이가능하다. 1. LTE 기반기술 Mission-critical 특성의구현과관련하여 LTE 표준화에서 release 12~13에걸쳐서논의된기술은아래와같다. - ProSe(Proximity Service): 망의도움없이거리가가까운인접단말끼리직접통신채널 (sidelink) 을통해그룹통신을수행하는무선접속기능으로, 재난상황에서망이붕괴되거나기지국의커버리지가도달하지않는시나리오에서재난그룹통화서비스를제공하는것을목적으로함 < 자료 > c 한국철도기술연구원 [ 그림 6] MCPTT 필드성능검증환경및지연성능측정결과 정보통신기술진흥센터 11

11 주간기술동향 GCSE(Group Communication System Enabler): 여러사람이하나의발언을수신하는그룹통신을효율적으로수행하기위한시스템구조및인터페이스규격을정의하였으며, Uu를통한 unicasting과 embms를통한멀티캐스팅전송을동시에활용하는것이그특징임 - MCPTT(Mission-Critical Push-To-Talk): 그룹통신을위한애플리케이션수준의프로토콜규격으로, 기지국및서버가존재하는 on-network 환경과기지국및서버가없는 offnetwork 환경에서의그룹호설정과그룹관리, 발언권제어등을정의 - IOPS(Isolated E-UTRAN Operation for Public Safety): 망이붕괴된재난상황에서특정기지국이단독으로재난기능을제공할수있도록정의하는것을목적으로함현재 LTE 시스템은재난이나철도에서요구하는 Mission-critical 특성을만족하고있다. [ 그림 6] 에나타난필드상에서의성능검증결과를보면, TS 에서정의한그룹통화성능기준을모두만족하는것을볼수있다. 한편, Mission-critical 특성과관련된표준기술들의공통적인특징은표준화시점상 LTE의프레임워크변경을반영하고있지않고기존 LTE에대한기능추가형태로정의가되었다는점이다. 따라서에어인터페이스상에서의지연성능향상이나직접통신의커버리지확장, 그리고링크성능의신뢰성향상등 LTE의기본프레임과깊은연관성이있는성능관점에서는한계점이존재한다. 2. 5G 기반기술 5G NR에서는 Mission-critical 서비스구현을위해다양한기술이제안되었다. 현시점에표준반영된대표적인기술은다음과같다. - Grant-free UL(Uplink) 전송 : 단말이기지국으로부터 UL grant를수신하지않고 UL 전송을수행하는기술이다. 통상적으로 UL 전송을원하는단말은기지국에 SR(Scheduling Request) 을전송하여 UL 자원스케줄링을요청한다. 기지국은이에대한응답으로 UL 스케줄링정보를포함한 UL grant를단말에게전송한다. 이를수신한단말은 UL grant의지시에따라상향링크전송을수행한다. 하지만상기방식을적용하면단말이 UL 데이터전송전에 SR 전송과 UL grant 수신동작을수행해야하므로, 이에따라지연이발생하는단점이있다. Grant-free UL 전송은이러한단점을극복하기위해제안된기술로단말이사전에기지국으로부터자원을할당받고, UL 데이터가발생하면단말이이중하나의자원에서 UL 전송을수행하는기술이다. [ 그림 7] 은 SR적용 UL 전송과 Grant-free UL 전송의전송시간을비교한것이다. Grantfree UL 전송에서는 Grant-free UL 자원의대기시간이발생하지만, SR 전송및 UL grant 수신과정이없기때문에 UL 전송시간이감소함을알수있다. 12

12 기획시리즈 5G (a) SR 적용 UL 전송 (b) Grant-free UL 전송 < 자료 > c 변일무 [ 그림 7] SR 적용 UL 전송과 Grant-free UL 전송의전송시간비교 Grant-free UL 전송은전송지연을감소시키지만, 사전에단말에게자원을할당하기때문에무선자원이낭비되는단점이있다. 만약, 단말이주기적으로데이터를전송한다면주기에맞추어자원을할당함으로써문제를해결할수있지만, 단말이비주기적으로데이터를전송하는경우에는자원낭비가발생하게된다. 이러한문제를극복하기위해서 5G NR에서기지국은복수의단말에게동일한무선자원을할당하는것이허용된다. 만약, 단말이동일시점에동일무선자원에서신호를전송하게되면기지국이해당신호의복호에실패할확률이높아지므로, grant-free UL 전송은단말이 UL 신호를보내는빈도가낮은경우에적합하다. - embb-urllc 다중화 (enhanced Mobile BroadBand and Ultra Reliable and Low Latency Multiplexing) 기술 : URLLC 트래픽은비주기적, 간헐적으로발생하고패킷사이즈가작은경우가빈번하다. 그러므로특정대역을 URLLC용도로만사용하면주파수자원낭비가발생한다. embb-urllc 다중화기술은이를극복하기위한기술로써, 일반적인상황에서는특정대역을모바일브로드밴드서비스로사용하다가 URLLC 트래픽이발생하면해당대역에서 URLLC 신호를전송하는기술이다. URLLC 데이터는짧은지연을요구하므로 embb-urllc 다중화를적용하게되면전송하던 embb 신호를중단하고 URLLC 신호를전송해야한다. 이를위해기지국은단말에게 embb 신호가중단되었음을알리는지시자를전송한다. 해당지시자를수신한 embb 단말은해당자원에서수신한신호는복호하지않고재전송된신호와결합하지않는다. 일반적으로 embb 신호가 URLLC 신호전송을위해서중단된경우, 기지국은재전송절차를통해 embb 신호를재전송하게된다. 만약, 단말이해당자원의 URLLC 신호를저장하고있다가재전송한 embb 정보통신기술진흥센터 13

13 주간기술동향 신호랑결합하면단말은여전히 embb 신호를복호하지못할확률이매우높다. 그러므로이경우에는 embb 단말이초기수신신호를재전송신호와결합하지않는것이데이터복호확률이높다. 현재까지 5G NR 표준은표준제정시간의문제로지연감소에초점을맞춰표준화가제정되었지만, 향후 5G NR phase 2에서는지연감소기술의보강과함께고신뢰기술의제정도진행될것으로예상된다. IV. 결론및시사점 본고에서는다양한 Mission-critical 서비스를소개하고서비스들을제공하기위한통신망의요구사항에대해서술하였다. 철도와재난상황에서의 Mission-critical 서비스요구사항은 4G LTE를이용하여만족시킬수있기때문에, 현재국내에서상용화가진행중이다. 일례로원주 ~ 강릉고속철도에서 LTE-R이상용화되었으며한국철도시설공단은 LTE-R을순차적으로전국철도망에적용할계획이다. 또한, 재난망도강원도의평창, 강릉, 정선지역에서올림픽기간에시범을보였다. 3GPP에서는 5G 통신시대에는철도와재난상황외에도공장자동화, 원격제어, 자율주행차용 V2X통신, IoT 등에도 Mission-critical 서비스가적용될것으로예상하고있다. 이러한미래 Mission-critical 서비스를제공하기위해서는통신망에서 1ms 내에 % 이상의신뢰도로무선구간전송을수행하는것이필요하지만, 현재의 4G LTE로는달성이어렵다. 그러므로 3GPP 에서는 5G NR표준이해당요구사항을달성할수있도록표준화를제정중이다. 2017년 12월에승인된 non-standalone NR phase 1 표준에는저지연요구조건을달성하는기술까지표준에제정되어있으며, 늦어도 2019년에표준제정이완료되는 NR phase 2에서는고신뢰달성기술이제정될것으로예상된다. [ 참고문헌 ] [1] 3GPP TR v14.1.0, Feasibility Study on New Services and Markets Technology Enablers for Critical Communications; Stage 1, Sep [2] 3GPP TR v14.3.0, Study on Scenarios and Requirements for Next Generation Access Technologies, June [3] 3GPP TS v14.3.0, Mission Critical Push To Talk(MCPTT) over LTE; Stage 1, Dec [4] EIRENE UIC CODE950 v7.3.0, Funcitonal Requirements Specification, Mar

14 기획시리즈 5G [5] EPNC, KT, 국가재난안전통신망시범사업 본격 진행, [6] G. Romano, Preparing the ground for IMT-2020, Oct. 5, [7] IEEE , IEEE Standard for Communications-Based Train Control(CBTC) Performance and Functional Requirements, Feb [8] TTA Standard, LTE 기반철도통신기능요구사항, TTAK.KO , [9] TTA Standard, 재난안전무선통신망 (PS-LTE) 기능적요구사항, TTAK.KO R1, [10] 더뉴스21, 제2의세월호참사막을 국가재난안전망 주파수분배결정, [11] 전자신문, 김포도시철도 LTE-R 사업 SK텔레콤품으로, [12] 지디넷코리아, SKT, 부산지하철에 LTE-R 구축완료, 정보통신기술진흥센터 15

<4D6963726F736F667420576F7264202D2032303133303330385FB1E2BCFAB5BFC7E2BAD0BCAE2DB8F0B9D9C0CF20B3D7C6AEBFF6C5A92DC3D6BFCF2E646F6378>

<4D6963726F736F667420576F7264202D2032303133303330385FB1E2BCFAB5BFC7E2BAD0BCAE2DB8F0B9D9C0CF20B3D7C6AEBFF6C5A92DC3D6BFCF2E646F6378> 2013-03-08 모바일 네트워크 기술 동향 모바일 네트워크의 개념과 기본적인 배경 지식에 대해 소개하고, 최근 업계 동향을 살펴봄 목차 1. 모바일 네트워크 개요...2 2. 3G 네트워크 기술 소개...4 3. LTE-A 최신 동향...7 최완, wanne@etri.re.kr ETRI 차세대콘텐츠연구소 콘텐츠서비스연구실 ETRI 차세대콘텐츠연구소 콘텐츠서비스연구실