5G 국제 표준의 이해 3GPP 5G NR 표준의 핵심 기술과 삼성전자의 3GPP 의장단 인터뷰
5G NR (New Radio) 표준이해하기 이동통신표준은무엇이며왜필요한가? 해외에나갔는데전원콘센트규격이달라급히어댑터를찾거나스마트폰충전이필요해서충전기를빌리고보니제조사가달 라충전을못하는경험을해본적이있을것이다. 이는국가나제조사별로서로다른규격 (specification) 을따라제품을만들 고설치했기때문에벌어진일이다. 만약이러한규격들에대하여국제적으로표준화 (standardization) 가이루어졌다면제품간상호교환이나대체가가능해지면서전세계에걸쳐수준높은기술경쟁이발생하게되고고객은가격과성능면에서더좋은제품을향유할수있게될것이다. 또한제품을개발및생산하는제조사의입장에서도특정국가나사업자에게만특화된제품이아니라전세계에서통용되는제품을생산할수있게되어더큰세계시장에서의성공을목표로삼을수있다. 이동통신업계에서도과거에는국가별, 제조사별, 표준화단체별로서로다른규격을만들어각각의제품을개발했고시장을 많이점유한기술이사실상 (De-facto) 국제표준이되는역사가있었으나최근에는이러한규격들을표준화하여국제적으로 합의된국제표준을사용하고있다. 특히이동통신산업은다른분야와달리국제기술표준이매우중요한부분을차지하고있다. 앞서예를든것과같이전원콘센트나충전기등은회사마다다른제품을사용하더라도중간에어댑터등을사용하는방법으로해결해볼수있지만, 내가사용하는스마트폰의무선통신방식과내가속한지역을서비스하는기지국의무선통신방식이서로다르다면무선연결자체가이루어지지않아통화나인터넷사용등이모두불가능하게된다. 과거에는해외출장이나여행시해당국가나지역사업자의통신규격을따르는전화기를대여해가거나현지에서선불폰을따로구하여사용해야했으나현재는국제표준화의결과로본인의전화기를그대로들고나가도대부분의지역에서사용할수있는글로벌로밍이가능해졌다. 국제표준화가산업에끼치는영향을요약하면국제표준을통한제품간의상호호환성, 상호운용성등이확보되어단말기, 기지국, 네트워크등각통신기능주체간에정보교환및신호처리가가능해진다. 이에따라제조사는대량생산이가능해져규모의경제가실현되고, 중복투자방지, 기술이전가능등 R&D 비용절감을도모할수있다. 통신사업자나소비자는제조사간의경쟁을통해가성비높은제품을확보할수있게된다. 표준을말할때 G 는무엇인가? 이동통신에서는 1G, 2G, 3G 등과같이몇세대 (Generation) 라고이름을붙인다. 현재우리는 4G, 4 세대라고불리는 LTE 기술을사용해서스마트폰으로통화를하거나화상전화를하거나, 비디오를보기도한다. 그림 1 : 이동통신의세대발전 01
과거 1G 는아날로그통신방식으로음성통화서비스를제공하였고, 2G 는디지털방식으로음성통화와문자서비스가가능 해졌다. 3G 는화상통화와무선인터넷이가능해졌고, 카메라와 MP3 같은멀티미디어기능이통합된스마트폰이출현하게되 었다. 4G 는본격적인스마트폰기반인터넷데이터서비스가가능해졌다. 그러나실제각세대를구분짓는것은새로운서비스가아니라, 그런서비스를가능하게한 기술적혁신 이다. 이동통신기술이다음세대로발전할때마다새로운주파수와무선접속 (Radio Access) 기술, 그리고신규네트워크기술이도입되었다. 그결과더빠른통신속도와새로운서비스가등장하였고, 그세대를대표하는서비스가되어왔다. 이러한새로운이동통신기술혁신들은바로각세대의 표준 에의해정의되어왔다. 예를들어스마트폰은 3G 시대에이미세상에나왔으나, 4G 시대에보편화되었다. 스마트폰은사용자의모바일인터넷, 모바일 TV와화상통화와같이데이터사용폭증을가져왔으며, 사업자는이를감당하고나은품질의서비스를제공하기위해그다음세대의기술인 4G를서둘러도입하기시작했다. 즉, 3G 기술에투자를한다고해도스마트폰이촉발한데이터폭증을해결할수없었고, 결국더넓은주파수대역과차세대의새로운기술을도입해야근본적인대책이될수있었다. 그리고이러한새로운기술을지원하는기술표준이국제표준기술단체인 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 가만든 LTE (Long Term Evolution) 표준이었다. 즉, 새로운 세대 (G) 라는것은사실새로운 표준 을의미하는것이며, 우리에게 4G로익숙한 LTE라는이름도사실국제기술표준의이름으로서그만큼이동통신산업에있어서국제표준이중요한위치를차지하고있는셈이다. 5G 표준은누가정하는건가? 국제전기통신연합 (ITU) 에서비전및목표를제시하고국제표준화단체 (3GPP) 에서기술표준개발 이제막 4G LTE 가설치되기시작할무렵인 2010 년대초반, 이미 2020 년대에는데이터폭증이현재기술로는감당이안될것이 라는예측이대두되며전세계적으로 4G 다음세대를미리부터준비해야한다는분위기가조성되었다. 학계, 각종단체와선 도기업에서차세대기술에대한연구를시작하였고, 삼성전자역시 2011 년차세대기술연구를시작하였다. 이에맞추어 UN 산하의국제기구인 ITU ( 국제전기통신연합, International Telecommunication Union) 에서집중적논의를거쳐 2015 년 9월에 IMT-2020 에대한기술적인비전을공표하였다. ITU에서는 5G를 IMT-2020 으로부르며, 5G가지향하는서비스의방향과 IMT-Advanced (4G) 대비 5G가갖춰야할기술적우위등을제시하고있다. ITU의비전과목표를따라제조사, 이동통신사업자, 각종연구기관, 각국정부표준기관등이참여하는국제이동통신기술표준단체가표준을개발하여 ITU에그결과를제출하면 ITU에서국제적논의를거쳐국제표준으로최종승인하게된다. 과거에는이동통신표준을만드는단체가여럿있었지만, 오늘날에는이동통신표준담당세계최대기술표준단체인 3GPP 에주요회사나단체가모두모여국제 5G 표준을개발하고있다. 그림 2 : ITU 와 3GPP 관계도 02
3GPP는전세계이동통신사업자, 장비제조사, 단말제조사, 칩제조사및세계각국의표준화단체와연구기관등약 500여개업체가참여하는최대국제이동통신표준화단체로각이동통신기술세대에걸쳐서 WCDMA, HSPA, LTE, LTE-Advanced 등전세계적으로통용되는중요한국제표준들을제정해왔다. 사실상현재최대의이동통신표준화단체로가장영향력이있는주체들이모여있고, 또한목표와기한을정해집중논의를거쳐결과물을내는방식을따르기때문에빠른기술발전과빠른상용화를도모할수있다. 3GPP 는크게무선접속기술을다루는 RAN (Radio Access Network) 그룹, 서비스와시스템구조를다루는 SA (Service & Systems Aspects) 그룹, 코어네트워크와단말을다루는 CT (Core Network & Terminals) 그룹으로나뉘어표준을논의하며각 그룹아래에는좀더세분화된 WG (Working Group) 들이있다. 그림 3 : 3GPP 조직도 5G 표준은어떤특징이있나? 5G 이동통신기술은크게세가지기술진화방향을목표로삼고있다. (1) 초광대역서비스 (embb: enhanced Mobile Broadband), (2) 고신뢰 / 초저지연통신 (URLLC: Ultra Reliable & Low Latency Communications), (3) 대량연결 (mmtc: Machine-Type Communications) 그림 4 : 5G Vision 03
(1) 초광대역서비스 (embb: enhanced Mobile Broadband) UHD 기반 AR/VR 및홀로그램등대용량전송이필요한서비스를감당하기위해더큰주파수대역폭을사용하고더많은안테나를사용하여사용자당 100Mbps 에서최대 20Gbps 까지훨씬빠른데이터전송속도제공을목표로한다. 15GB (Giga-Byte) 사이즈의고화질영화 1편을다운로드할때 500 Mbps 속도의최신 4G는 240초소요되는반면 20 Gbps 속도의 5G에서는 6 초가소요된다. 특히기지국근처에신호가센지역뿐만아니라신호가약한지역 (Cell Edge) 에서도 100Mbps 급의속도를제공하는것을목표로하고있다. 이렇게되면한장소에수만명이오가는번화가나, 주요경기가열리는경기장같이사용자가밀집된장소에서도끊김없는고화질스트리밍서비스가능할것이다. (2) 고신뢰 / 초저지연통신 (URLLC: Ultra Reliable & Low Latency Communications) 로봇원격제어, 주변교통상황을통신을통해공유하는자율주행차량, 실시간 interactive 게임등실시간반응속도가필요한서비스를대비하기위한것으로서, 기존수십밀리세컨드 (1ms = 1/1000 초 ) 걸리던지연시간을 1ms 수준으로최소화하는것을목표로하고있다. 이를위해무선자원관리분야나네트워크설계등의최적화를진행하고있다. 시속 100Km/h 자율주행차량이긴급제동명령을수신하는데걸리는시간을예로들면 4G에서 50ms 지연가정시 1.4 m 차량진행후정지신호수신하는반면 5G에서 1ms 지연가정시 2.8 cm 차량진행후정지신호수신하게된다. ( 주의 : 이것은실제차량의제동거리가아니며, 5G 환경에서위거리차이만큼더먼저제동을 시작 할수있다고해석해야함 ) (3) 대량연결 (mmtc: massive Machine-Type Communications) mmtc 는수많은각종가정용, 산업용 IoT 기기들이상호연결되어동작할미래환경을대비하기위한것으로 1 km 2 면적당 1 백만개의연결 (connection) 을지원하는것을목표로기술개발및표준화가진행중이다. 그림 5 : 4G 와 5G 의비교사례 04
이러한방향성을 ITU 에서구체적으로정리한것이하기그림과표이며, 4G 와 5G 에대한요구사항차이를한눈에비교할수 있다. 참고로 4G LTE 도초기상용화시점 (2010 년경 ) 당시에는최대속도가 75Mbps 에불과하여 4G의최종목표인 1Gbps 대비 1/10 도안되는수준이었고 (=7.5% 수준 ) 최근에야 1Gbps 를지원하는단말칩이출시되어 2018 년에 1Gbps 상용이가능했다. 즉각세대별최고속도를달성하기위해서수년이상의시간이필요했으며, 5G도이와유사하게상용화초기에는목표속도인 20Gbps 보다낮은속도의서비스가시작할것으로예상된다. 그림 6 : 4G 와 5G 요구사항비교 더넓은주파수대역과초고주파대역까지사용 5G 표준은빠른속도와새로운서비스가가능하도록, 4G 보다더넓은주파수대역을정의하고있다. 3.5GHz 등 6GHz 이하 주파수 ( Below 6GHz ) 대역은물론 28GHz 와 39GHz 등밀리미터파 ( mm Wave) 로불리는초고주파대역 ( Above 6GHz ) 까지함 께사용하는것과비면허대역과의연동까지도고려하고있다. 향후 5G 시대에 28GHz 와같은초고주파주파수대역은대부분의나라에서사용빈도가낮은대역으로새롭게경작할텅빈영토와같다. 국가별주파수정책에따라다르겠으나, 향후수백 MHz ~ 약1GHz 정도의초광대역폭이할당될수있을것이다. 이는오밀조밀복잡한기존저주파대역과달리, 향후대용량데이터를가능하게하고, 새로운 5G 서비스가출현할수있는환경을조성하는것과같다. 그림 7 : 5G 에서의고려하는주파수대역 05
초고주파수를활용하기위한 5G 표준기술 - 빔포밍기술 초고주파는이전에국제적으로사용빈도가크지않았었기때문에각국가별로광대역확보가상대적으로용이하지만물리 적특성상낮은주파수에비해서멀리까지전파되지못하고장애물등을통과하는투과력이상대적으로약한특성이있다. 이러한초고주파의물리적특성을극복하기위해수십개이상의많은안테나를활용하는빔포밍 (beamforming) 기술을 5G 표준기술로도입하였다. 빔포밍기술은많은수의안테나에실리는신호를각각정밀하게제어하여특정방향으로에너지를집중시키거나, 또는반대로특정방향으로에너지가나가지않도록조절이가능한기술로서전파의에너지를집중시켜거리를늘리고빔 (Beam) 간에는간섭을최소화시킬수가있다. 안테나를많이사용할수록빔의모양이예리 (sharp) 해져서에너지를더집중시킬수있으나단말이빠르게이동하는경우이렇게예리한빔을계속정확하게추적 (tracking) 해야하는것이기술적관건이된다. 그림 8 : 빔포밍기술개념도 주파수효율을높이기위한기술 - Massive MIMO 또한수많은안테나배열 (Massive Antenna Array) 을활용하여같은무선자원을여러명이동시에사용하는 Massive MIMO (Multi-Input Multi-Output) 도 5G 표준에도입되었다. 4G 에서도 MIMO 기술이사용되었으나적은수의안테나를사용하여빔이예리하지못해사용자구분에한계가있었고 1 차원 (1D) 안테나배열을사용하였기때문에자유도 (degree of freedom) 가낮아수평방향 (horizontal) 사용자만구분하는데그쳤다. 그러나 5G 에서는수십개이상의안테나를 2 차원 (2D) 으로배치해수직 - 수평 (horizontal & vertical) 방향모두사용자를구분 할수있어더많은다중사용자를동시에지원할수있는규격을제공한다. 그림 9 : Massive MIMO 기술개념도 06
유연한네트워크구조를지원 - Network Slicing 그리고 5G 표준에서는네트워크슬라이싱 (Network Slicing) 기능과품질 (QoS: Quality-of-Service) 보장기능을통해서서비 스별차별화를제공한다. 4G에서는 Voice와 Data 서비스로구분해서 Voice에대해서만별도의 QoS를제공했고, Data 서비스내에서는모든서비스들이하나의자원을공유하므로개별서비스간의품질 (QoS) 차별화가불가능했다. 그러나 5G에서는네트워크슬라이싱을통해, 각각의 Data 서비스들도독립적인네트워크자원할당이가능하고따라서각서비스별로다른서비스의영향을받지않으면서품질을보장할수있다. 특히, 이러한독립적인네트워크자원할당을통해시간지연에민감한서비스 (Mission Critical Service) 들의품질을보장할수 있게되어이동통신사업자는특화서비스에대한별도의과금체계도도입할수있다. 그림 10 : Network Slicing 기술개념도 5G NR 표준의 NSA 와 SA 는무엇인가? 5G 표준에서는 4G 에서 5G 로의진화를위한코어네트워크를 NSA (Non-Standalone) 구조와 SA (Standalone) 구조를모두 고려한다. NSA 는초기상용망에구현될것으로예상되는구조로, 단말의이동성 (mobility) 관리등을담당하는제어플레인 (control plane) 의동작은 4G LTE 망을활용하면서사용자플레인 (User plane/data plane) 에해당하는데이터트래픽은 5G 망으로주고받는다. SA 구조는제어채널이나데이터채널모두 5G의자체구조를사용하는구조이다. 두가지구조모두에서단말은 4G, 5G 두무선접속을동시에지원하는형태로진화하게된다. 그림 11 : NSA / SA 기술개념도 07
표준에서 Release 는무엇인가? 이동통신국제표준은단기간에 1 회성으로정해지는것이아니며장기간에걸쳐수차례업그레이드된다. 심지어다음세대가 나오더라도수년정도는이전세대기술이계속보완하여발표 (Release) 한다. 3GPP 스케줄을보면, 각시기별로발표하는것을 Release 라고하며순서대로번호를매긴다. Relase-14 까지는 4G LTE를업그레이드해왔으며최초의국제 5G 표준은 2018 년 6월에 Release-15 시기에발표된다. 물론 Release-15 에는 Release-14 에서계속발전시킨 LTE 진화기술도포함된다. 즉, Release 는 3GPP의시간스케줄이며, 각 Release 안에 4G LTE의진화표준과신규 5G 표준등여러가지가포함된다. Releae-15 에서나온 5G 표준을 5G phase 1 표준으로부르며이후 Release-16 에서나올 5G 표준은 5G phase 2 라고부른다. 그림 12 : 3GPP 표준화일정 08
5G 표준전문가인터뷰 삼성전자를대표해 3GPP 표준의장단으로활동중인임직원 ERIK GUTTMAN / 삼성전자영국연구소 (3GPP SA 의장 ) Q1 / 3GPP 의역할이무엇인지? 3GPP는북미, 유럽, 중국, 한국, 일본, 인도등세계각지에있는표준기구들을대신하여이동통신표준을개발, 향상및유지하는단체이며 3GPP에서완료된표준이각지에위치한표준개발기구 (SDO: Standards Development Organization) 들을통해공식적으로발표된다. 3GPP와같은국제표준단체가국제통신연합 (ITU) 과협력하여표준을개발하고, ITU의공식승인을통해국제표준으로공표된다. 또한 3GPP는 3G, 4G와같은과거의표준들을계속발전시키는일을하고있으며, 5G와같은새로운기술과시스템을대략 10년마다개발하고있다. Q2 / TSG SA 의역할과의장으로서의역할이무엇인지? TSG SA (Technical Specification Group/Service and System Aspects) 는 SA 실무그룹에대한감독기능을가지고있다. 각실무그룹의예를들면, SA안에있는 WG 1(Working Group 1) 에서는서비스요구사항을개발하고신규서비스가기존표준과어떻게연결이될지연구하고 WG 2는 E2E와코어네트워크가포함된시스템설계표준을개발하는등분야를나누어작업하고있다. SA는 SA내의각 WG의업무를총괄관리하여각 WG에서개발한표준들에대해서승인여부를검토하며, 프로그램관리측면 ( 목표, 마감일등 ) 에검토하고이를조정하여각작업그룹의작업전반을조정하는역할을맡고있다. 이뿐만아니라 SA는 3GPP 내의 RAN(Radio Access Network), CT(Core Network and Terminals) 분야까지아울러조율하는리더역할을수행하고있다. SA 의장으로서의본인의역할은 3GPP 내에서 SA 워킹그룹및모든 TSG들의모든활동에대한관리감독이다. 또한 SDO와다른조직간에발생하는다양한협의에도관여한다. SA 의장은 통신사업의성장 을추구하는 5G 프로그램에서필수적인 3GPP에새로운가입자들을환영하고안내하는역할도하고있다 Q3 / 5G NR 이란? 5G NR(New Radio) 는 TSG RAN 및 RAN 워킹그룹이개발한새로운규격이다. 이는다양한측면에서과거의무선네트워크표준보다중요한진보인데그이유는첫째, 5G에서는과거기술보다초고주파및기타새로운주파수영역을지원하고더넓은범위의주파수에서작동한다. 둘째로향후표준이진화하면서다른어플리케이션을추가하는것이매우용이한 순방향호환성 을제공한다는것이다. 5G에서는초광대역서비스, 초저지연서비스, 수많은 IoT 기기의연결성지원등을지원할것이며, 또한 LTE에비해주파수효율을향상시키고더높은에너지효율을제공하여광범위한비즈니스모델에적용될것이다. Q4 / 5G NR 표준화가어떻게진행되고있고지금까지달성된것은무엇인지? 향후숙제는무엇인지? 5G NR 표준은 Release-15 라고불리는 Phase 1 단계와 Release-16 이라는 Phase 2 단계로구분된다. 다시 Phase 1 단계는 early drop ( 17년 12 월 ), freeze ( 18 년 6월 ) 및 late drop ( 18 년 12월 ) 으로세분화된다. 지금까지의주요성과는 NR(New Radio) 의표준화이다. NR표준은이미 early drop 에서정의된비독립형 (non-standalone, NSA) 방식으로상용개발이가능하며, NSA 방식은 4G의코어네트워크인 EPC(Evolved Packet Core) 를사용하면서 5G NR이 4G LTE을보조하는형태이다. LTE 없이 5G 코어 (5GC) 로동작하는독립형 (standalone, SA) 방식은 18년 6월에완료된다. 구체적인 Phase 2표준의방향은아직결정되지않았지만 5GC 및 NR의성능과기능을향상시키고 3GPP에서 버티컬 (Vertical) 이라고불리는새로운비즈니스부문에필요한기능을제공하기위한표준이개발될것이다. 이런버티컬에포함되는잠재적신규산업에는자율주행, 스마트공장, 방송, 뉴미디어, IoT 등다양한것들이포함된다. 09
XUTAO ZHOU / 삼성전자중국연구소 (3GPP RAN WG4 의장 ) Q1 / RAN 4 그룹과그룹의의장역할에대해설명해달라 3GPP RAN WG4에서는통신사업자및업계요구사항에따라주파수대역을정의하며단말기및기지국에대한성능요구사항및테스트항목을정의한다. 3GPP RAN 4에정의된요구사항은각종인증기관및각국의규제기관에서참고하여기준을만들게된다. 일반적으로 RAN 4 위원장은회의를주재하고참여자들의의견합의에도달하도록안내하는역할을하며다른 WG 및본회의의장들과함께 3GPP 작업계획을개발해야한다. 또한 RAN4 위원장은특히매회의의의제및조직적측면을기획해야한다. Q2 / RAN4 그룹에서이뤄낸 Release-15 의주목할만한업적에대해설명해달라. 17 년 12 월까지 RAN4는 UE 무선주파수 (UE RF), 기지국무선주파수 (BS RF), RRM (Radio Resource Management), 단말 (User Equipment) 전자기호환성 (EMC) 및 BS 전자기호환성 (BS EMC) 에대한 NR 규격 v15.0.0 의첫번째버전을성공적으로완성했다. 18년에 RAN4는첫번째표준을통합하고, SA 특정최소요구사항에대한규격을 6월에발표할예정이다. NR 에서는 RAN는전파방사요구조건을규격화했고, Release-15 RAN4 규격의 Over The Air (OTA) 테스트방법도규격화했다. Q3 / 업계에서초고주파에대한관심이커지고있는것으로보이는데현장에서는어떤가? 정확한지적이다. 주파수를보유한통신사업자뿐아니라단말기및기지국제조사들의초고주파 (mmwave) 에대한관심이크다. RAN 4 Release-15 규격에서 n257 (26500-29500 MHz), n258 (24250 27500 MHz), n260 (37000 40000 MHz), n261 (27500 28350 MHz) 과같이총 4 개의 mmwave 대역이정의되었다. Q4 / 5G 가지원할첫번째주파수대역은무엇이라예상하는가? Release-15 규격에포함된주파수대역은운영자의요청에의한것으로이대역은모두 5G 장비와단말에서지원할가능성이높다. LTE 주파수를재배치하여 5G용도로사용하는것은긴시간이필요할것이므로새로운 NR 주파수중 3.5GHz 와초고주파수 (mmwave) 대역이 5G가초기에지원하는주파수대역범위가될것으로본다. 또한같은 3.5GHz 및초고주파수 (mmwave) 대역범위안에서도주파수할당상황은국가마다다르므로국가별로서로다른주파수대역이사용될수있는데, 미국같은경우는 28GHz 로알려진 n261 및 39GHz 로알려진 n260 등의초고주파대역에서최초 5G 서비스가될것이다. 10
김윤선 / 삼성리서치표준리서치팀 (3GPP RAN WG1 부의장 ) Q1 / RAN 1 그룹의역할과본인의역할이무엇인지? 3GPP RAN WG1 은 4G LTE 및 5G NR 물리계층 (Physical Layer) 규격을다루며무선채널에서신호전송방식을설계한다. 부의장으로서는 LTE 및 NR의핵심주제에관한여러회의를주관하며최근 NR표준에서다중입력다중출력안테나기술 (MIMO), 전력제어및비지상 (non-terrestrial) 네트워크등을담당하고있다. LTE 표준의경우 LTE Vehicle-to-Everything (V2X) 책임자이다. Q2 / 2017 년 2 월, 업계에서 5G NR 표준화를가속화하기로결정했는데, 이것이어떤영향을미쳤는가? NR표준완성에필요한시간이기존에고려되었던기간보다약 6 개월만큼단축된셈이다. 매우도전적인과제가떨어진것이었지만이목표를달성하기위해삼성 RAN1 팀의모든사람들이더욱몰입하게된계기가되었다. 통상적으로 1년에 6개의 RAN1 미팅이있지만 2017 년에만 9개의 RAN 1 미팅을하는등표준을조기에완료하는데최선을다했다. RAN1 Working group 에있는삼성임직원모두 NR 표준을적기에완성하기위해많은시간과노력을쏟았다. 그과정은비록힘들었지만당사가많은부분기여한표준을기반으로제품이만들어지는모습을보니보람을느낀다. Q3 / Release-15 에서주목할만한업적이무엇인가? 첫째, 삼성전자가 2009 년경부터연구해왔던초고주파 (mmwave) 에대한지원이었다. 삼성전자이전에는초고주파대역을이동통신용으로사용하려는회사가없었으나이제 Release-15 표준은최대 52.6GHz까지주파수를고려하게되었다. 이에비해 LTE에서다루는가장높은주파수약 6GHz이다. 둘째, 다중안테나기술 ( 또는 NR-MIMO) 을사용하여데이터통신속도를크게향상시킨것이다. NR-MIMO는기지국이동일한무선자원을사용하여여러단말기에동시에전송할수있도록하는기술이다. 우리는 NR-MIMO 기술을활용한 5G 기술이 LTE에비해데이터통신속도를약 3 배향상시킬수있을것으로기대한다. 세번째는지연시간감소이다. NR에는지연시간을개선하기위한많은방법이있는데 LTE 대비무선구간지연시간을 3 ~ 5 배줄일수있다. Q4 / Release-16 에서기대할수있는것이무엇인지? NR Release-15로는전체 5G 비전의일부분만실현했을뿐이다. 5G 비전은크게두부분으로나뉘는데하나는초광대역 (embb: enhanced mobile broadband) 이고다른하나는무선기술로다양한비즈니스모델을수행가능하게만드는것이다. 초광대역서비스를위한개선은초고주파및 NR-MIMO 기술을통해 NR Release-15 에서지원할수있게되었고앞으로도기술진화가수년동안계속될것으로예상된다. 향후몇년간 RAN 1 뿐만아니라 3GPP의다른워킹그룹에서 5G 관련신규비즈니스모델에대한지원을집중적으로연구하게될것이다. 11
RICKY KAURA / 삼성전자영국연구소 (3GPP CT WG1 부의장 ) Q1 / CT WG1 Group 의역할과이그룹의부의장역할이무엇인지? 3GPP는기술표준개발을위해단계적으로운영하는데 stage 1 는요구사항을정의하고 stage 2 는네트워크설계표준을정의하며 stage 3 는요구사항및설계표준을사용하여보다상세한절차와프로토콜을만든다. 3GPP CT WG1 (CT1) 은모든 SDO 파트너를대표하는이동통신사업자, 단말기제조사및네트워크제조사로구성된 stage 3 워킹그룹이다. 3GPP 코어및단말기의개발을담당하며, NAS (Non-Access Stratum) 계층및 IP 멀티미디어서브시스템 (IMS) 계층에서단말과코어네트워크간의프로토콜개발을담당한다. 여기에는모바일네트워크와고정네트워크에공통 IMS가포함되어있다. CT1의업무핵심은서비스측면에서의프로토콜을개발하는주요실무그룹이기도하다. 5G 시대에서예상되는신규비즈니스모델의등장에따라 CT1은 End-to-End 프로토콜도정의하게된다. Q2 / 5G 코어네트워크에도입된내용이무엇인지? 주어진시간내네트워크기능을구성, 연결, 배치및확장하기위해서는코어네트워크설계를이전과는다르게고려해야했는데그이유는클라우드기반컴퓨팅및네트워크가상화의출현으로인해서비스가제공되는방식을다시살펴볼필요가있었기때문이다. 이전코어네트워크에비해 5G 코어네트워크의주요변경사항중하나는서비스기반구조라는것이다. 각네트워크요소는네트워크기능으로정의되며공통프레임워크의인터페이스를통해서비스를제공하기때문에보다유연하게신규서비스를발굴하고적용할수있다. 5G 코어네트워크는서로다른액세스네트워크와도함께동작할수있다. 예를들면 NG-RAN과 3GPP가정의한 untrusted WLAN 접속등을모두지원한다. 이전대비한가지중요한변화는 3GPP 및 3GPP가아닌접속네트워크모두를위한공통 NAS 프로토콜스택의개발을꼽을수있다. 또한 CT1 표준에서는이동성관리 (mobility management) 기능과세션관리기능을서로다른개체인 AMF (Access & Mobility Management Function) 와 SMF (Session Management Function) 로분리한것이다. 그리고네트워크슬라이싱은 5G 시스템설계상중요한핵심기능이다. 비록 LTE 가전용코어네트워크를지원하지만, 네트워크슬라이스는획기적인개념이라 NAS 표준의개발에큰영향을미쳤다. 이에따라무선자원을효율적으로사용하면서차별화된데이터서비스가가능하고다양한애플리케이션요구사항을지원할수있는새로운 QoS 모델이개발되었다. 12
삼성전자네트워크사업부인터뷰 김우준전무 / 삼성전자네트워크사업부 ( 미주 BM 및상품전략 ) 2018 년 1 월버라이즌이 5G FWA 사업에삼성을택한이유? 삼성은 2009년 CDMA Femto 를시작으로, 2015 년 LTE Femto 도입및 Verizon 의초기 5G FWA 규격인 5G Technical Forum (5G TF) 에적극참여해왔다. 지난 10년간의파트너십과, 삼성의 mmwave (28GHz) 대역의 5G 혁신성을 Verizon 에서높게평가한결과라고라고생각한다. 삼성은 28GHz 주파수대역의 5G FWA End to End 솔루션 ( 기지국과단말에사용되는 RFIC/ 모뎀칩셋, 기지국, 코어, 가입자단말기인 Indoor/Outdoor CPE) 를세계최초로상용화에성공했다. 또한 18 년 2월과 5월에미국정부 FCC로부터승인을받은세계최초 5G 제품이라는데큰의미가있다. 삼성은 5G NR 표준관련어떤기여를하고있는가? 통신표준은업계의공동노력으로향후 5G 생태계를조성하는중요한약속, 기반이다. 삼성전자는전체시스템구조를다루는 SA 전체의장과단말과장비를모두다루는 RAN4 의장직등총 5개분야의장 / 부의장을맡으며, 적극표준활동에기여하고있다. 뿐만아니라, 유럽통신표준화기구 (ETSI) 는기업들이 5G 표준과관련한필수특허를등재토록하고있는데, 삼성전자는 5월현재최다인 1,254 건으로 18년 5G 기술과표준화에서리더십을입증하고있다. 삼성의 5G 사업전략과향후계획은? 18 년 6 월 3GPP 5G NR 표준완성후, 5G 네트워크장비와단말개발이가속화된다. 삼성은 18 년 ~ 20 년까지한국, 미 국, 일본等 5G 상용이먼저진행될 5G 초도시장에서우위를확보하는것에집중할계획이다. 이것은 Below 6GHz 와 mmwave 대역을모두아우르는것이다. 이통업계는 5G 상용화초기에는 4G 기존망에 5G 가병행설치되는시나리오가예상되는데 (NSA), 삼성전자는어떻 게준비하고있는가? 17 년 9월당사는 SK Telecom 과세계최초로 4G-5G 연동시험에성공했다. 특히 3.5GHz 와 28GHz 대역의 5G와 2.6GHz 대역의 4G LTE를모두이용한결과로실제도심환경에서 4G와 5G를동시에지원하는통합단말기를차량에설치해주행중에도끊김없는통신서비스를성공했다. 5G 제품개발과함께 4G LTE와의연동 (Multi-RAT Interworking) 을착실히준비하고있다. 13
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