5G 이동통신표준화기술및국내외동향 Korea Communications Agency 2013.12.10 개요 5G 이동통신기술의발전방향을가늠해보기위해현재국내외에서진행되고있는 5G 이동통신의표준기술동향을살펴보고자한다. 본보고서에서는우선 5G 이동통신기술이무엇인지알아보고, 표준화의필요성, 목표및기대효과. 또현재추진되고있는표준화기술의주요동향등을점검한다. 아울러 5G 이동통신시장을둘러싼정책및산업의현황을살펴보기로한다 1. 5G 이동통신기술개요 5G 이동통신은 IMT-Advanced 고도화와이후단계인 Beyond IMT-Advanced 이동통신시스템을위한단말, 접속망사이의무선인터페이스와이동통신접속망에관련된기술을일컫는다. 5G 이동통신기술의표준은중기적으로 2012년 1월 ITU-R에서승인된 ITU-R의 IMT-Advanced 서비스및시스템을위한 3GPP의 LTE-Advanced와 IEEE 802의 WMAN-Advanced 기술에대비하여폭증하는트래픽을수용하고성능및용량을개선하기위한기술을표준으로고려하고있다. 또장기적으로 2020 년까지 3GPP 및 IEEE 802에서무선전송표준이완성되어 ITU-R에 Future IMT for 2020 and beyond 기술로예상되는다양한차세대이동통신기술을대상으로하고있다. [ 그림 ] B4G 5G 이동통신의표준화대상기술 출처 : ICT 전략맵 Ver. 2014, 정보통신기술협회 2
5G 이동통신기술은구체적으로아래와같은기술적인목적을위한표준화대상 기술을포함하고있다. RF ( 또는 RRH) 모듈과기저대역기지국모듈간의분리와개방을전제로하는개방형클라우드기지국을통해기지국장비의저전력화와 CAPEX 1) /OPEX 2) 절감을실현 Advanced MIMO 3) 기술과 Higher 주파수대역무선전송기술을통해무선전송용량과무선망용량을획기적으로증대 다계층셀및소형셀협력무선전송기술을통해효율적인무선자원사용 다중무선망협력통신및이동성제어기술을통해언제어디서나사용자에게끊김없는연결과향상된체감품질을보장 무선백홀과릴레이기술을통해이동통신무선접속망의연결성및효율성증대 소형셀과이동셀을통해서비스커버리지와무선전송용량의증대 단말간직접통신기술을통해무선자원의효율성을높이고서비스의응용성을확대 그룹통신기술을통해모바일안전사회실현을위한공공안전서비스를제공 사물통신기술을통해사람과사물, 사물과사물간의실시간연결을제공 2. 5G 이동통신기술표준화노력 현재국내외에서 5G 이동통신기술의표준화가진행되고있는데 5G 이동통신 기술은시장규모및산업적파급효과가크고다른어떤통신분야보다무한경 쟁의국제환경속에있어원천기술의확보및표준기술의선점, 조기개발그리 고이에따른서비스및시장에서의주도권확보가치열하게전개되고있다. 따라서 5G 이동통신표준기술의확보와표준화에대한투자는 IMT-Advanced 진화와그이후의 Beyond IMT-Advanced 기술에서국내 ICT 기술의지속적인 발전과국제적인선도여부를결정하는요인이될것이므로적극적인표준화노력 이요구된다. 1) CAPEX(Capital expenditures) : 설비투자비용, 미래의이윤을창출하기위해지출된비용 2) OPEX(Operating Expenses) : 영업비용, 판매비및일반관리비를포함한영업비용과운영및유지보수비용등 3) MIMO ( 미모또는마이모 ) : 무선통신의용량을높이기위한스마트안테나기술. MIMO 는기지국과단말기에여러안테나를사용하여, 사용된안테나수에비례하여용량을높이는기술 3 3. 표준화목표 한편 5G 이동통신기술의표준화의구체적인목표는크게단기적목표와장기적목표로구분할수있다. 우선단기적으로는 2015년경까지 IMT-Advanced 기술에대한효율성향상및용량증대, 응용확대를위하여무선전송기술의향상, 다계층및소형셀관련기술, 다중망협력통신기술, 단말간직접통신기술, 이동통신무선망효율성증대기술을집중개발하고동시에 3GPP, IEEE 802 표준화기구에서기술표준화를추진하는것이다. 또장기적으로 2020년까지 IMT-Advanced 이후의서비스와시스템으로서, 2020년경부터는차세대모바일서비스로서 2015년이후부터본격적으로표준화가진행될것으로기대되는 Future IMT를위한차세대무선전송기술의조기확보와표준화를추진함으로서미래의기가 (Giga) 자율및실감이동통신서비스를위한시대에대비하는것이다. 4. 국내표준화동향및이슈 국내표준화와관련된주요동향및이슈사항은아래와같이정리할수있다. 2009년 TTA에서와이브로기반소형셀지원을위한휴대인터넷 ( 와이브로 ) 펨토셀네트워크구조및프로토콜표준제정 2009년방송통신위원회산하에 IoT/M2M 포럼신설 2009년 TTA PG701에서 3GPP IMT-Advanced Rel-8 규격에대응하는국내표준규격작성완료 2009년 TTA에서 IMT-Advanced 후보기술로 IEEE 802.16m 표준을 ITU-R에제안기고 2010년 TTA PG701에서 3GPP IMT-Advanced Rel-9 규격에대응하는국내표준규격작성완료 2011년 TTA 산하 IMT WiBro 프로젝트그룹 (PG702) 에서 IEEE 802.16m 휴대인터넷 ( 와이브로 ) 의무선접속규격을제정하였으며, 2012년말 IEEE 4
802.16.1-2012 휴대인터넷 ( 와이브로 ) 의무선접속규격으로개정 2011년 TTA에서 M2M 데이터구조, M2M 네트워크기능및구조, M2M 단말미들웨어플랫폼등사물지능통신표준화를추진하기위한사물지능통신프로젝트그룹 (PG708) 출범 2012년 1월 ITU-R에서 IEEE 802.16의 WMAN-Adv 표준과 3GPP의 LTE-Adv 표준을 IMT-Advanced 국제표준으로최종승인 2012년 TTA PG701에서 3GPP IMT-Advanced Rel-10 규격에대응하는국내표준규격작성완료 2012년 TTA PG702에서셀룰러기반사물간통신지원을위한 IEEE 802.16p 휴대인터넷 ( 와이브로 ) 의무선접속규격과 IEEE 802.16.1b 휴대인터넷 ( 와이브로 ) 의무선접속규격제정을위한표준화를시작하였으며, 2013 년상반기에표준제정을완료. 2012년 TTA에서 M2M 단말과 M2M 플랫폼사이의연결설정제어및 M2M 단말, 플랫폼, 응용시스템사이의인터페이스절차를기술한개방형 M2M 인터페이스표준제정 2009년 TTA에서 IMT-2000 3GPP2 cdma2000 기반펨토셀시스템지원을위한시스템요구사항을제정하였으며, 2012년관련표준제정 2010년 TTA PG706에서매체독립핸드오버프레임워크 (IEEE 802.21 MIH) 국내표준규격제정완료 2012년 TTA PG706에서 VHO의보안을제공하기위한 IEEE 802.21a와방송망의핸드오버를제공하는 IEEE 802.21b의국내표준규격제정완료 2013년 TTA PG706에서단일라디오핸드오버를최적화하는 IEEE 802.21c 의국내표준규격제정을제안하여 2014년에국내표준규격제정예정 2013년 TTA PG702에서이동통신접속망의신뢰성향상을위한 IEEE 802.16n 휴대인터넷 ( 와이브로 ) 의무선접속규격과 IEEE 802.16.1a 휴대인터넷 ( 와이브로 ) 의무선접속규격제정을위한표준화시작예정 2012년 TTA PG701에서 3GPP Rel-10 규격에대응되는국내기술표준을제정 2013년 TTA PG701에서 IMT-Advanced 관련 ITU 권고개정작업을위해 3GPP IMT-Advanced Rel-11 규격에대응하는국내표준규격작성을위한신규표준화과제를채택하여 2013년 8월관련국내표준을제정 5 5. 국제표준화동향및이슈 아울러국제적인글로벌표준화와관련하여주요동향및이슈사항은다음과같이 정리될수있다. 2010년 OBSAI (Open Base Station Architecture Initiative) 에서기지국 Baseband와 RF module 간인터페이스 OBSAI RP3 (Reference Point 3) V4.2 규격제정 2010년 IEEE 802.16에서 M2M 통신지원을위한표준화에착수하여 2012 년하반기에표준승인완료 2010년 IEEE 802.16 GRIDMAN TG에서직접통신및경로이중화를포함한망신뢰성향상기술의표준화가시작되었으며, 2013년상반기에표준승인완료 2011년 IEEE 802.16에서 IEEE 802.16m 표준이승인완료되었으며, 2012 년 IEEE 802.16-2012 표준으로개정. 2011년 CPRI (Common Public Radio Interface) Initiative에서 REC (Radio Equipment Controllers) 와 RE (Radio Equipment) 간인터페이스 CPRI V5.0 규격제정 2011년 ETSI에서 BBU (Baseband Unit) 와 RRH (Remote Radio Head) 간인터페이스 ORI (Open Radio Equipment Interface) V1.1.1 규격제정 2011년 3GPP에서 2007년부터진행해온 Home NodeB/eNodeB 펨토셀표준화를완료 2011년 3GPP에서다양한소형셀로구성되는이종망 (heterogeneous network) 에서의셀간협력기술과이동성향상기술에대한표준화진행중 2011년 IEEE 802.16에서는 IEEE 802.16m 표준의한부분으로진행되어온펨토셀표준화를확장해다양한소형셀로구성된계층적망 (hierarchical network) 에서의셀간협력에관한 study report 작성 2012년 3GPP의 LTE-Advanced (Release 10) 와 Wireless MAN-Advanced가 ITU 1월회의에서 IMT-Advanced 규격으로최종승인 2012년 3GPP Rel-12 and onwards 워크샵에서 B4G 이동통신을위한 Enhanced Small Cell for LTE, Multi-Antenna, Support for diverse 6
traffic types, D2D, MTC, SON, Interworking with WiFi/HSPA 등이 Rel-12 이후의주요후보기술로논의됨 2013년 3GPP RAN1 및 RAN2에서 SAE/LTE 시스템에서소형셀을이용한시스템성능향상 (Small Cell Enhancement) 을위한무선전송방식및네트워크 / 프로토콜구조에대한규격논의가진행중 2013년 3GPP RAN1에서 NCT(New Carrier Type), LTE TDD-FDD joint operation, 3D beamforming과 FD-MIMO를위한 3D channel model, Non-ideal backhaul에서의 CoMP등에대한규격논의가진행중 2013년 3GPP RAN2에서 LTE 시스템과 WLAN의무선망수준의연동방식및구조에대한표준화가진행중 2013년 3GPP SA1에서단말간직접통신 (D2D) 을위한 ProSe (Proximity-based Services) 서비스요구사항과시나리오정의작업표준화가완료되었으며, 3GPP SA2에서서비스시스템구조정의관련표준화진행중 2013년 3GPP RAN에서 D2D Discovery와 Direct Communication에대한표준화가진행중 2012년 IEEE 802.16에서 IEEE 802.16-2012 표준기반의다계층망 (Multi-tier Network) 지원의표준개정을위해 IEEE P802.16q 프로젝트가승인되었으며, 2015년상반기표준화완료예정 2012년 IEEE 802.16에서다양한형태의소형셀에적용가능한 IEEE 802.16-2012 표준기반무선백홀기술을지원하기위한표준개정을위해 IEEE P802.16r 프로젝트가승인되었으며, 현재표준화가진행중 2013년 3GPP SA1에서는 LTE에서의공공안전통신 (Public Safety) 지원을위한 Group Communication System Enablers for LTE (GCSE_LTE) 를위한요구사항에대한표준화가완료 2012년 ITU-R Working Party 5D (WP5D) 에서는미래 IMT 기술의진화방향을논의하기위한 Research Views on IMT Technology Evolution 주제로 internal workshop을개최함 2009년 1월이종망간의핸드오버와같은연동서비스를제공하는 IEEE 802.21 표준문서가발간 2012년 5월 IEEE 802.21a(Security), IEEE 802.21b(Broadcast Services) 7 표준문서가발간 2013년 IEEE 802.21c에서는무선인터페이스의간섭과단말의전력소모를최소화하기위한단일라디오핸드오버 (Single Radio Handover) 방법에대한표준안작성작업및 WG(Working Group) LB(Letter Ballot) 이진행중이고, 이후 SB(Sponsor Ballot) 을거쳐 2014년초에는표준문서로발간될예정 2013년 IEEE 802.21d에서는 IEEE 802.15.4의메쉬네트워크 (mesh network) 및모바일방송표준인 DVB(Digital Video Broadcasting) 와 T-DMB(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting) 를위한그룹단위의핸드오버방법에대한표준안작성작업및 WG LB이진행중이고, 2014년까지표준문서로발간될예정 2013년 IEEE 802.21 WG에서는 IEEE 802.21a, b, c, d를통합한표준안의정리를목표로하는 IEEE 802.21 Revision과기존의 IEEE 802.21 표준에서미디어독립서비스 (Media Independent Service) 를분리하는것을목표로하는 IEEE 802.21.1에대한표준화작업을착수하였으며 2016년까지표준문서로발간될예정 2013년 IEEE 802.16에서망신뢰성향상을지원하기위한 IEEE 802.16n과 IEEE 802.16.1a 개정표준이승인 2013년 ITU-R WP5D는 IMT 추가주파수확보를위한 WRC-15 의제에따라각국의의견을반영한적합대역 (Suitable Frequency Rages) 을발굴하여공유연구를위한 Joint Task Group (JTG) 4-5-6-7에전달 2013년 ITU-R WP5D는 IMT의사회적역할과기여도를포함한 2020년및그이후의미래 IMT 비전권고서를개발중 2013년 ITU-R WP5D는 2015-2020 기간에해당하는미래 IMT의기술적측면의고려사항및트렌드를기술하는보고서를개발중이며 2014년말에완료예정 6. 5G 이동통신국내외서비스및추진동향 미국의회는 2012 년美상무성산하 NTIA(National Telecommunications and 8
Information Administration) 에 FirstNet(First Responder Network Authority) 을설립하고광대역공공안전망을관리하도록의결하였으며, LTE 기반전국망으로구성하기로하였고, 중국은 2013년 2월 5G 연구를위한정부주도의 IMT-2020(5G) 프로모션그룹 을결성하였다. 유럽의경우 METIS(METIS: Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society) 프로젝트를진행하고있는데향후 "Beyond 2020 무선이동통신시스템 " 에대하여 European Consensus를이루기위해 2012년 11월 Kick-off 미팅을시작으로연구를진행하고있다. 우리나라의 SKT와 KT는 2012년 6월부터 LTE 기반펨토셀상용화서비스를시작하였으며, 특히, SKT는 2012년 5월멀티캐리어 LTE 시범서비스에이어 7월부터상용화서비스제공하고있으며 2013년부터는 SKT와 KT, 그리고 LG U+ 모두 LTE Advanced의상용서비스를제공하고있다. 미래창조과학부는 2013년 5월 5G 서비스의비전및중장기기술혁신전략, 5G 핵심기술에대한연구개발및국내외표준화활동을수행하기위해산 학 연이함께참여하는 5G 포럼 을창립하였다. 7. 표준화기대효과 5G 이동통신기술의표준화를통해 국제경쟁력강화 와 기업경쟁력강화 그리고, 통신이용자의편익증대 의효과를기대할수있다. 첫째, 국제경쟁력강화측면에서 IMT-Advanced 이후의 Beyond IMT-Advanced (5G) 를위한선행핵심기술확보와향후표준화과정에서의선점은세계이동통신기술표준화를주도할수있다. B4G 5G 이동통신핵심기술및표준 IPR을확보하고관련응용시스템개발을통해세계최고수준의지능형이동통신서비스및기술을선도함으로써 Mobile Global Leadership 위상을확보할수있으며, B4G 5G 이동통신세부기술뿐만아니라융복합기술까지고려하여표준화를주도함으로써표준기구상호간시너지를증대시킬수있는계기를마련할수있다. 또, IMT-Advanced 의응용확대를위한표준기술을개발과표준 IPR을확보는 IMT-Advanced (4G) 서비스, 망, 단말의발전과응용을선도하여이동통신인프라기반의융복합신시장을선도하고일자리를창출할수있는기회를제공한다. 9 둘째, 기업경쟁력강화측면에서, 5G 이동통신시스템 단말기산업의환경변화와新모바일생태계에대한전략적비전을제시하고표준기술동향을실시간으로제공하여글로벌이동통신시장에기업이선점할수있는토대를마련하고, 5G 이동통신기반의융복합신산업창출로중소기업의성장동력을확대견인할수있다. 특히, 중소기업의우수한기술을표준 IPR화할수있는맞춤형표준화지원사업을통해중소기업의국제표준화참여지원및표준 IPR 확보성공모델을발굴함으로서 B4G 5G 이동통신표준기술을대기업중심에서중소기업중심으로전환시켜, 중소기업의로열티부담감소뿐만아니라세계모바일시장에서의히든챔피언 (Hidden Champion) 의탄생을기대할수있다. 셋째, 통신이용자측면에서이동통신속도의혁신적인증가로이용자들이언제어디서나가치창조를위한지식정보를이용할수있는환경 (Connected Living) 을구축함으로써삶의질향상과이용자효용을증대할수있으며, 어떠한환경에서도끊김없는통신환경을보장함으로써글로벌모바일안전사회실현이기대된다. 10
ICT 전략맵 Ver. 2014, 정보통신기술협회 본보고서안에는 TTA ICT 표준화전략맵 에서인용한내용이있으며, 인용에대한 해당기관의사전승인을얻어본보고서를작성하였음을알려드립니다 11 방송통신기술시장 정책콘텐츠 발행호 2013 년제 8 호 발간물명 5G 이동통신표준화기술및국내외동향