중소기업기술로드맵 2018-2020 Technology Roadmap for SME - 5G -

CONTENTS 전략분야 5G 1. 개요 1 2. 국내외정책동향 5 3. 산업이슈및동향 10 4. 시장동향및전망 14 5. 기술동향및이슈 20 6. 중소기업시장대응전략 23 7. 주요기술개발테마 24 8. 중소기업기술개발테마 26 기술개발테마 초고속단거리무선통신부품 1. 개요 33 2. 외부환경분석 38 3. 기업분석 45 4. 기술개발현황 52 5. 연구개발네트워크 57 6. 기술로드맵기획 60 5G 무선전송및접속기술 1. 개요 75 2. 외부환경분석 80 3. 기업분석 95 4. 기술개발현황 98 5. 연구개발네트워크 107 6. 기술로드맵기획 110

5G 프론트홀 백홀기술 1. 개요 121 2. 외부환경분석 128 3. 기업분석 143 4. 기술개발현황 146 5. 연구개발네트워크 157 6. 기술로드맵기획 163 5G 코어네트워크기술 1. 개요 175 2. 외부환경분석 179 3. 기업분석 182 4. 기술개발현황 187 5. 연구개발네트워크 194 6. 기술로드맵기획 198 massive MTC 기술 1. 개요 209 2. 외부환경분석 218 3. 기업분석 231 4. 기술개발현황 234 5. 연구개발네트워크 242 6. 기술로드맵기획 247

무선접속을위한 RRH 기술 1. 개요 259 2. 외부환경분석 262 3. 기업분석 273 4. 기술개발현황 280 5. 연구개발네트워크 286 6. 기술로드맵기획 293 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 1. 개요 305 2. 외부환경분석 308 3. 기업분석 317 4. 기술개발현황 320 5. 연구개발네트워크 328 6. 기술로드맵기획 336

5G 전략분야현황분석

5G 5G 1. 개요 가. 정의 5G 이동통신은 4G 대비 20배빠른미래이동통신기술및서비스로사람 사물 정보가언제어디서나유기적으로연결될수있도록개인당 1Gbps급전송속도기술제공, 수 msec 이하지연단축기술등을통해수많은주변디바이스와소통하는차세대이통통신 5G는시장에서통용되는용어로공식용어는 IMT-2020 으로 2015년 ITU-R 전파통신총회에서승인 나. 범위및분류 5G 이동통신은고속 고품질의이동통신서비스및플랫폼, 이동통신액세스시스템, 이동통신단말및부품으로분류 이동통신서비스및플랫폼은대용량데이터전송률, 저지연, 고신뢰성, 다수연결성, 이동성지원등의 5G 이동통신네트워크요구사항을충족시키며사용자에게새로운경험을제공할수있는몰입형서비스, 자율형서비스, 지능형서비스, 편재형서비스및모바일엣지플랫폼등포함 사용자요구중심의 5G 서비스기술은초연결성, 초지능성, 초실감성, 초근접성, 초자율성이라는키워드를중심으로진화발전예상 이동통신액세스시스템은초고주파광대역데이터전송기술, 스몰셀구성을통한네트워크용량증대기술, 비직교다중접속기술, 저지연무선전송및접속기술, 초연결사물통신용무선전송및접속기술, 고속이동체를위한무선이동백홀기술등포함 이동통신액세스시스템개인당 Gbps 속도, 수 ms 저지연전송, 다수디바이스수용을위한무선액세스및전송기술중심으로발전예상됨 이동통신단말및부품은대용량다중안테나기술, 5G 빔포밍기술, 확장형융복합단말기술등포함 이동통신단말및부품은다종센서융합의웨어러블, 삽입형등의인체친화형단말과더불어입출력방식을개선한홀로그램형의단말들이나올것으로예상 1

전략분야현황분석 무선구간에서수백 us 단위로패킷을송수신하는기술및새로운 5G 신호 (Waveform) 을사용하는기술, 데이터를바로전송하는기술과무선구간에서디바이스간통신으로망을구성하거나인프라에연결하는기술을포함 사용자당 1Gbps 전송속도, 촉감인터넷서비스를위한 1ms 지연을제공하는 5G 이동통신기지국및액세스망장비기술등 2016 년 ITU-R WP5D 24 차회의에서 13 가지의 5G 성능요구사항합의 2017 년부터이에따른후보기술군을외부표준화단체로부터제안받아 2019 년기술평가후, 2020 년국제표준으로채택하는과정을가짐 [ 세대별이동통신특성 ] 구분 1 세대 2 세대 3 세대 4 세대 5 세대 상용화시기 1984 년 2000 년 2006 년 2011 년 2020 년 가능서비스 음성 음성 + 텍스트문자 음성 + 텍스트문자 + 영상통화 / 멀티문자 주요기술아날로그 GSM, CDMA WCDMA 3G + 데이터 + 실시간동영상 OFDM, 캐리어묶음기술 4G + 실감 고화질 ( 홀로그램 /IoT/ 입체영상 ) 밀리미터파, 소형셀대규모다중안테나 최고전송속도 14Kbps 144Kbps 14Mbps 75Mbps 20Gbps * 출처 : 특허청보도자료, 5G 통신특허글로벌선점경쟁뜨겁다, 2014/ 삼정 KPMG 경제연구원 Issue Monitor 제 70 호재구성 2

5G 전략제품 5G 이동통신 이동통신서비스및플랫폼 이동통신액세스 제품분류관점 몰입형서비스 자율형서비스 지능형서비스 편재형서비스 모바일엣지플랫폼 초고주파광대역데이터전송기술 스몰셀구성을통한네트워크용량증대기술 비직교다중접속기술 저지연무선전송및접속기술 초연결사물통신용무선전송및접속기술 고속이동체를위한무선이동백홀기술 [ 5G 이동통신기술범위 ] 세부기술 3D, 홀로그램등초고화질콘텐츠를통해사용자에게몰입형초실감서비스를제공하는기술 가상현실 / 증강현실서비스, 텔레프레즌스 서비스, 대용량 콘텐츠 스트리밍등 스마트자동차, 드론 등을 안정적인 저지연 통신을 통해 사용자를 도와주는서비스를제공하는기술 스마트교통서비스, 드론서비스, 로봇서비스등 5G 네트워크를통해수집된센서, 맥락정보를인식, 해석, 추론하는과정을거쳐서사용자맞춤형서비스를제공하는기술 라이프코칭서비스, 맞춤형지식서비스, 스마트헬스케어서비스등 제약된자원을활용하여많은수의단말들과접속을유지하고저전력으로데이터를주고받을수있는서비스를제공하는기술 스마트개인 IoT, 스마트빌딩 IoT, 스마트도시 IoT 서비스등 콘텐츠, 서비스및어플리케이션등사용자데이터를처리하는기능을기지국과같이사용자와보다가까운곳에위치시킴으로서응답시간과체감품질을개선하는서비스플랫폼기술 데이터수집및분석엣지플랫폼기술, 콘텐츠분산최적화기술등 센티미터파 (3GHz~30GHz), 밀리미터파 (30GHz~300GHz) 의높은주파수대역에서수백MHz 이상의광대역폭을이용한초고속의데이터전송기술 센티미터파기술, 밀리미터파기술, 주파수집성및기지국협력기술등 기존 Macro커버리지영역내에트래픽이대량으로발생하는소규모핫스팟이나빌딩내에소형기지국을다수설치하여이종네트워크기반네트워크용량을증대하는기술 소형셀선택 ( 재선택 ) 및핸드오버관리기술, 멀티밴드 ( 면허, 비면허 )/ 멀티캐리어통합기술, 5G 소형셀간의향상된간섭제어기술, 5G 소형셀에너지절감기술등 셀의용량증대를위해동일한시간, 주파수, 공간자원상에두대이상의단말에대한데이터를동시에전송하여주파수효율을향상시키는기술 NOMA(Non Orthogonal Multiple Access) 전력분배알고리즘, 상 / 하향링크아웃티지향상기술등 1ms 수준의양단간지연시간을보장하기위해서는기존의자원할당기법및동기식액세스기법을탈피하여, 비동기식접근방법을동시에사용하는기술 지연시장보장을위한자원할당기술, 공간 / 시간 / 주파수자원을활용한초저지연액세스기술등 다수의노드가존재하는초고밀도네트워크에서효과적인다중접속및전송기법연구 massive connectivity 를위한저전력, 저복잡도전송기술, collision/ congestion 완화기술등 이동통신이용자가탑승한채이동하는그룹이동체에서댁내유무선서비스와동급의통신품질을제공하기위한 Gbps급데이터전송속도를지원하는기술 밀리미터파기반의광대역무선전송기술, 분산안테나기반멀티플로우기술, 고신뢰성무손실그룹핸드오버등 3

전략분야현황분석 전략제품 5G 이동통신 이동통신단말및부품 제품분류관점 대용량다중안테나기술 5G 빔포밍기술 확장형융복합단말기술 세부기술 이동통신기지국탑재안테나의수를늘려전송속도를개선하는대용량다중안테나기술 (Massive MIMO) 사용자피드백절감기술, 고효율송 / 수신기기술등 기지국에서단말로방사하는안테나빔스트림을개별적으로분리해서최적의수신이가능하도록신호를조정하는빔포밍기술 빔패턴조정기술, 빔간간섭제어기술등 Massive connectivity를지원하는 5G 이동통신을위한 M2M/IoT, 센서및웨어러블융복합단말관련기술 M2M/IoT 융합단말, 모듈센서및웨어러블융복합단말등 4

5G 2. 국내외정책동향 가. 해외동향 EU EU 는 2016 년에 5G 이동통신을선도하기위해서 5G for Europe: An Action Plan 을 발표하여 2018 년조기 5G 네트워크도입을목표로하고, 20 년말까지상업적으로 대규모로추진계획 EU 연합연구개발사업인 horizon2020 을통해 700 만유로를 5GPPP* 투자할계획 - 5GPPP란이동통신국제표준화단체 `3GPP`의후속기관으로 5G 관련전략적 R&D와표준화활동을지휘하는연합 - 5G 핵심원천기술개발을위해 METIS 프로젝트 2,675만유로로가장많고 MCN 1,570만유로, COMBO 1,117만유로, MuWays 1,135만유로투자계획 2016년 RIPE 회의에서 18년까지일부지역에조기 5G를도입하고 20년까지모든 EU 국가에서적어도하나의주요도시에 5G 서비스를상업적으로도입하여 25년까지모든도시지역과전송경로를따라 5G 구축계획논의 영국의경우광케이블전국망과 5G 구축에 10억파운드 ( 약 1조5천억원 ) 투자유도및 5G 개발에 7억 4천파운드, 광대역광연결에 4억파운드투자계획발표 [ EU 의 5G 이동총신관련프로젝터및예산 ] 프로젝트연구기간총예산 (EU 출연, 유로 ) 코디네이터참여기관수 METIS 2012.11~2015.4 26,753,537(15,885,000) 에릭슨 28 Midwives 2014.1~2016.12 11,349.195(7,358,113) ECA-LENTO 14 MOTO 2012.11~2015.10 4,386,408(2,872,000) Thales 커뮤니케이션 11 5GLOW 2012.9~2015.2 3,526,991(249,0997) 프라운호퍼 6 join 2012.11~2015.4 5,714,635(3,689,000) IDEA Networks 12 MAHOMET 2014.1~2016.12 4,384,904(3,047,000) Technicon 8 MCN 2012.11~2015.10 15,700,000(10,400,000) SAP 18 COMBO 2013.1~2015.12 11,171,419(7,449,000) JAP Consult 16 PHYLA 2012.11~2015.10 4,066,970(2,810,186) Thales 커뮤니케이션 * 출처 : 本情報通信硏究機構, 2014.12.24. KISTEP, 2017, 국내외 5G 이동통신정책추진방향, Inside and Insight 재인용 5 5

전략분야현황분석 미국 미국의경우주파수정책을책임지는 FEC와버라이즌등이동통신사업자, 이동통신연구와진흥을목적으로운영되는 5G Americas를중심으로 5G 대응 FEC에서는 24GHz 대역이상의고대역주파수 11GHz 폭을신규무선광대역용으로공급하는정책을채택하여미국이전세계에서 5G 네트워크및기술을위해고대역주파수를할당하는첫번째국가가됨 버라이즌은 5G 기술실증시험로드맵을공개하고 2020년보다앞서 5G 기술을상용화하겠다는목표를제시하고삼성 알카텔루슨트 에릭슨 퀄컴등주요통신장비제조업체와 5G 기술연구 주파수할당을위한대응방안모색 5G 이동통신의주도권확보를위해 2016년 7월연방통신위원회 (FCC) 가 5G 통신에사용할고주파할당정책을승인하면서총 4억달러를투자계획 - 5G 전용주파수대역을세계에서가장먼저할당하여다른경쟁국보다빠른 5G 사업시작 일본 일본의경우총무성주도하에 2020년도쿄올림픽에서 5G 상용화를추진하기위해서 ICT 정책을사회전반으로확산하기위한전략을발표 5G 전략추진은 5GMF를중심으로추진체계를구성하여 5G를본격적으로추진하기위해서기획 기술 네트워크 애플리케이션등 4개위원회를두고 5G 상용화를위한기준을제시 2016년 NTT코모도 KDDI 소프트뱅크등 3대이동통신사업자를중심으로 5G 상용화를위한 5조엔투자계획발표 일본 5G 전략은 5G 서비스및비즈니스모델개발과이를위한생태계육성에초점을두고타산업과의융합을통해새로운서비스를제공할수있는근간을마련하는것이특징 구분 내용 미국 일본 중국 16.7월 5G 주파수할당계획수립 (FCC) 애틀랜타, 뉴저지등 11개도시에서연내 5G 시험망운영 ( 버라이즌 ) 20년도쿄를시작으로 23년전국망설치완료 3대통신사업자, 5G 설비에 51조원투자계획 3대통신사업자, 7년내 5G 망에 200조원투자계획 19년통신망개통후 20년상용화추진 * 출처 : 매경이코노미 ( 17.11.10) 재구성 6

5G 중국 중국의경우 2015년부터국가과학및기술주요프로젝트를추진하여아키텍처및부품, 무선기술, 네트워크및서비스로구분하여연구개발을진행 Made in China 2025 계획에서 5세대이동통신기술을포괄적으로추진제시및 열세번째 5개년계획 에서 2020년 5G 상용화목표를설정 2020년 5G 상용화목표에따라 15년부터 18년까지기술연구개발시범사업들을추진중에있으며, 18년부터 20년까지는제품연구개발시범사업들을추진 16년공업정보화부와 IMT-2020 TF팀 (5G TF팀 ) 은 3대통신사들과함께중국내 5G 망구축에관한시간표를확정하여 2017년부터 5G 네트워크시범작업에들어간뒤에 2018년에대규모테스트를진행하고, 2019년 5G 네트워크구축을거쳐, 2020년 5G 상용화에돌입 중국공업신식화부는 5G 이동통신을 2016~ 2018년 1단계, 2018~2020년 2단계로나누어상용화를추진 1단계는핵심기술개발및시험단계, 2단계는상용화제품개발및상용화 5G를차세대신흥산업으로지정하고 5,000억규모의예산투입을통해 2020년상용화계획 출처 : 5G 포럼, 5G 생태계백서 [ 중국 5G 시범사업들의단계적추진 ] 7

전략분야현황분석 마. 국내 국가신성장동력산업으로 5G 산업육성및신규일자리창출을통한해외시장선도목표 2014 년 5G 미래통신기술확보및인프라를구축을위한 미래이동통신산업발전전략 을수립을 통해 5G MASTER Strategy 전략구성 - 20 년세계최초 5G 상용서비스실현을위한시장전략 (MarketActivator), 국제공조를통한 5G 표준화선점을담은표준전략 (Standard Frontier), 5G 선도형기술개발및글로벌시장지향형 기술개발을위한기술전략 (Technology Leader), 스마트모바일新생태계조성및생태계공생 발전을위한생태계전략 (Ecosystem Renovator) 으로구성 - 5 대핵심서비스발굴및 2020 년세계최초상용서비스실현을통한글로벌 5G 선도국가로서의 위상수립 * 5 대핵심서비스 : 1 미래 SNS, 2 모바일입체영상, 3 지능서비스, 4 초고속서비스, 5UHD/ 홀로그램등 5 대핵심서비스세부실행계획을단계적으로추진 2016 년 5G 이동통신산업발전전략 발표를통해조기상용화중심의기존전략을보완하여 5G 와 他산업간융합및생태계조성을본격추진목표 출처 : 5G 생태계백서 [5G 이동통신산업발전전략신 구비교 ] 우리나라는 5G 시장을선도하고모바일강국위상을유지하기위해지속적으로 R&D 투자를 확대하고표준화추진과정에서국제적공조를강화 정부는과학기술정보부, 산업체, 연구소등이참여하는협의체로 5G 전략추진위원회 를구성 민간의경우통신 3 사, 단말및장비업체, 전문가등으로구성된 5G 포럼 설립 기술선도및시장지향형 R&D 추진 핵심기술개발을통한국제표준기술확보및세계시장경쟁력을갖춘장비, 단말, 서비스분야의 상용화지원을통한시장지향형기술및제품개발을목표로한 R&D 체계마련 8

5G 15년 미래성장동력종합실천계획안 을통해 14년부터 20년까지 7년간 6,772억투자계획발표 2020년까지 5G 사용시스템세계최초개발, 5G 필드테스트베드구축, 5G 주파수확보, 5G 국제표준화등의목표수립 - Tele-Experience Life 실현을위해개인당 1Gbps급전송속도를제공하는 5G 상용시스템세계최초개발목표 - 18년까지 5G 부품 장비 서비스등의실제시험 인증을위한개방형개발환경제공, 기술 / 시장정보제공, 인력양성등 Reference Site( 테스트베드 ) 구축 운영목표 - 23년까지 5G 글로벌시장창출을위한 ITU-R 중심의국제협력기반 5G 주파수확보목표 - 18년기술규격제안및평가검증, 19년 5G 규격계정과같은국제표준화일정에따른표준대응 중소기업 R&D 지원기반마련 국가지원 5G R&D에중소기업참여비중을확대하고중소기업의시장진입및점유율확대가능한제품화개발지원 - 이동통신 R&D사업중소기업지원비중 : 13년 25% 17년 40% 로확대 - 중소기업제품화를지원할특화 R&D 트랙을별도운영하여수요발굴및과제기획, 중소기업주관 R&D 과제지원확대추진 주요핵심기술에대한기술이전및컨설팅을통한신규시장창출지원 - 기술멘토제 및연구인력의현장파견지원을통한제품상용화확대 - 중소기업해외수출확대를위하여대기업과의컨소시엄형태인패키지형해외진출, 중소기업제품활용확대를위한수요-구매매칭형 R&D 및사업화지원 9

전략분야현황분석 3. 산업이슈및동향 가. 산업이슈 데이터사용량증가에따른통신기술혁신필요성 2020 년모바일데이터트래픽은현재대비 55% 이상증가할것으로지연현상을해소하고높은 데이터처리용량을제공하는통신기술의필요성대두 국제표준선점을통한세계시장주도권확보경쟁 ITU-R 및 3GPP 등에서표준개발을통한시장주도권확보를위한경쟁치열 3GPP는 2016년 4월부터 2017년 6월까지추진하는 릴리즈 14 에서 5G 기본요건을정의후, 2017년 7월부터는 릴리즈 15 를통해 5G 1차표준을마련하여 2018년 9월에확정할계획 2019년세계전파통신회의 (WRC) 에서국가차원으로논의되기때문에세계 40여개국, 400개이상의통신기업들은 3GPP 프로젝트에참여하여표준화주도권선점을위해경쟁 4차산업혁명을위한기본제반기술로 ICT 산업과의융합을통한산업전분야활용가능 현실세계와가상세계를 5G 네트워크로연결하여사이버물리시스템이구축되는중으로미래경쟁력확보를위해관련선진국의경우제조업분야의진화를위한플랫폼및표준화모델을계획중 5G 시장을선점할경우이동통신을기반으로하는전후방산업및융 복합사업을선도할수있어기술표준선점을위한세계각국정부및기업의투자활발 5G 이동통신은사람과사물을연결에서그치지않고, 다양한산업들간의경계를허물고산업의영역을재정의하는혁신적인플랫폼이될것으로예상 업계에서는새롭게등장하는기기및서비스를하나로통합한시스템으로관리하기위한 5G 시스템을가변적이고유연하게설계하는방법을검토 네트워크장비분야의경우기술목표를해결하기위해서서비스가상화기술을지원하는 SDN과 NFV 기술적용에대한기술개발필요성증대 해당기술적용을통해통신사업자는네트워크장비비용과전력손실절감으로 CAPEX, OPEX 감소, 네트워크구축시간단축과비용회수증대, 네트워크자원관리효율화, 소프트웨어업체의시장참여로인한산업확대등의이점 10

5G RF 장비의경우수많은스마트기기에포함되는핵심부품으로이동통신각대역마다하나씩소요될것으로전망되고있기때문에기술집약적, 고부가가치분야 이동통신용단말뿐만아니라위성및국방, 재난분야에서활용가치가높음 이동통신용통신칩중중소기업이개발한제품이스마트기기에적용되는유일한분야로중소기업의시장확대가능 스몰셀분야의경우 5G 기술개발시핵심부품이될것으로예상되어스몰셀을도입하고자하는사업체수증가 국내스몰셀시장의경우주요이동통신사에의해개발되었지만제품공급은주로중소기업이담당하고있어중소기업의시장확대를노릴수있는분야 해외스몰셀의공급이확대되면서연구개발투자나고급인력부족으로국내스몰셀의입지가좁아지는상황으로해당분야의시장점유확대를위한투자및지원필요 11

전략분야현황분석 나. 핵심플레이어동향 해외업체동향 미국및유럽 AT&T 은 16 년 5G 시범서비스를진행후 5G 네트워크테스트에들어가겠다는계획발표 - 밀리미터웨이브, 네트워크가상화 (NFV), 소프트웨어정의네트워크 (SDN: Software Defined Network) 등의기술확보및에릭슨, 인텔과협업을통해 5G 기술테스트에서초당 14GB 의 데이터속도달성 인텔은저지연및고속화뿐만아니라모든종류의통신을통합하는것을목표로요소기술을개발중 퀄컴은소형셀, 단말간직접통신 (D2D) 등의연구개발에주력및 ETRI 및국내이동통신사, 단말제조사와 5G 기술과표준화에대한논의를진행 에릭슨은모든사람과사물에게정보에대한제한없는접속을 5G 비전으로삼고 NTT 도코모, KT, SK 텔레콤, LG 유플러스등이동통신사업자들과협업진행 버라이즌은 16 년 KT 와 양사간공동 5G 규격을기반으로홀로그램국제영상통화를시연 브리티시텔레콤의경우중국의화웨이와함께 5G 모바일기술개발을선도하기위한파트너십을체결 도이치텔레콤은 SK 텔레콤과 5G 분야전략협업진행및에릭슨과세계최초로대륙간 5G 시범네트워크구축에합의 일본 NTT 도코모는 5G 기초기술을검토하여 19 년 ITU(International Telecommunication Union) 에초기 5G 기술사양을제출하고 20 년 10 월에최종적으로 5G 사양확정을목표로연구 소프트뱅크의경우 19 년 5G 상용화목표를위해퀄컴과의협업을통해 2.5GHz 5G 기술을공동개발진행 NEC 는 SDN/NFV 와 5G 이동통신기술연결을통한인프라제공을목표로초다 ( 超多 ) 소자안테나를사용해단위면적당용량을증대하는개발진행 미쓰비시전기는 15 년기지국용다소자를개발하여주파수의이용효율을더욱높여서실제 5G 서비스에서의응용기대 중국 화웨이는스몰셀기반핵심기술개발추진및 RRU 솔루션에 5세대이동통신기술탑재연구를차이나모바일과공동추진 ZTE은소프트뱅크와 5G 공동연구개발및 KT와 차세대 5G 통신기술및관련서비스모델공동개발 관련 MOU 체결을통한연구협업진행 차이나모바일은 20년 5G 상용화를목표로내년 5G 기술테스트를실시하고 2020년까지약 1 만개의 5G 기지국설립을계획 12

5G 국내업체동향 KT 2020년까지지능형기가인프라등 5G 관련분야에 13조원투자및국제표준에자사기술반영을위한활동활발 18년평창동계올림픽에서 5G 서비스를목표로삼성전자 노키아 에릭슨등글로벌기업과평창 5G 기지국및단말기테스트진행예정 차세대모바일네트워크연합 (NGMN: Next Generation Mobile Networks) 기술구성요소시험 (TTBB: Tests of Technology Building Blocks) 의장자격으로 18개 5G 기술제안 SK 향후 3년간네트워크에 6조원, AI, IoT, 자율주행차등신성장산업에 5조원투자계획을발표 국내최초로삼성전자, 노키아와의협업을통해최적주파수대역인 3.5GHz 주파수대역을활용한 5G 통신시연성공 하이게인안테나, SK텔레시스등국내통신장비업체들과함께 5G 초고주파수대역에서도안정적인통신서비스를제공할수있는신규 5G 중계기술을개발하고시험망에적용 TTA에서 CU와 DU를연결하는유선망인프런트홀 (Fronthaul) 기술을표준으로인정 LGU+ LTE 장비보다 45배 이상 대용량 데이터 트래픽을 10배 빠른 속도로 전송하는 5G용 '100G 스위치 ' 를유비쿼스와공동개발 핫스팟 ( 핵심지역 ) 위주로 5G망투자진행예정 13

전략분야현황분석 4. 시장동향및전망 가. 세계시장 5G 이동통신시장은이동통신서비스및플랫폼, 이동통신액세스시스템, 이동통신단말및 부품으로이루어져있음 세계시장은 2017년 1조 4,897억달러에서연평균 4.6% 의성장률을보이며 22년 1조 8,565억달러규모를기록할전망 세계이동통신시장은 90년대 773억달러 (2G) 에서 2000년대 5,047억달러 (3G), 2010년대 1조 5,500억달러 (4G) 규모로 20배성장 2026년 5G시장은이동통신전체 2조3,175억달러의 50% 인 1조 1,588억달러규모로성장할것으로전망 [ 세계이동통신시장현황 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 2014 2015 2016 2017 2018 서비스 1,046,453,0 1,089,625,0 1,132,699,0 1,175,859,0 1,215,855,0 단말 408,376,4 408,376,4 422,313,4 426,238,4 425,434,4 기지국장비 42,282,9 44,334,4 44,334,4 46,154,7 47,859,6 합계 1,540,284,3 14,982,029 15,552,140 16,022,991 16,414,912 * 출처 : 이동통신시장의기술동향과산업분석및 ICT 기반기술융합사례분석,2017 [ 5G 이동통신전체시장규모및전망 ] ( 단위 : 십억원, % ) 구분 2016 2017 2018 2019 2020 2021 CAGR 이동통신서비스및플랫폼 이동통신액세스시스템 이동통신단말및부품 전체 ( 합계 ) 세계 952,412.5 981,201 1,011,463 1,037,988 1,069,439 1,101,523 3.1 국내 21,682.6 21,850.7 21,860.9 21,868.3 21,874.5 22,530.7 1.0 세계 42,598.4 44,721 49,156 52,681 53,040 53,835 5.2 국내 1,478.0 1,523.5 1,572.2 1,619.4 1,667.0 1,713.7 7.8 세계 425,947.5 463,877 494,126 549,098 594,882 635,238 7.4 국내 11,335.8 11,161.0 10,968.1 10,791.2 10,626.2 10,478.2-1.6 세계 1,419,703 1,489,799 1,554,744 1,639,767 1,717,361 1,790,596 4.6 국내 34,488.4 34,535.2 34,401.2 34,278.9 34,167.7 34,722.6 0.13 * 출처 : 정보통신기술진흥센터, ICT R&D 중장기기술로드맵 2022, 2016 14

5G 세계모바일데이터트래픽은 22 년월평균 56,529PB 를기록할것으로전망 [ 세계모바일트래픽전망 ] ( 단위 : PB/ 월, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 모바일트래픽 9,931 14,934 21,708 30,564 41,873 56,529 44.6 * TB: 1,024GB(GigaByte), PB: 1,024TB(TeraByte), EB: 1,024PB(PetaByte) * 출처 : Cisco, Virtual Networking Index - Global Mobile Data Traffic Forecast, 2016. 2, 2021-2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 세계 M2M 시장은 22 년 4,250 억달러수준으로연평균 18.1% 의성장률을기록할전망 세계 M2M 통신서비스응용분야별시장은전분야의안정적인성장 (CAGR 17.4%) 이예상되며 셀룰러모듈이나솔루션시장도약 17~18% 의성장을보일것으로예상 [ 세계 M2M 관련시장전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 셀룰러모듈 3,597 4,528 5,217 5,895 6,543 7,230 17.8 통신서비스 34,864 45,112 51,969 58,725 65,185 72,030 17.4 솔루션및기타 177,805 216,539 249,453 281,882 312,889 345,742 18.2 합계 216,266 266,180 306,639 346,502 384,617 425,002 18.1 * 출처 : Infonetics, Mobile M2M Modules, 2014. 12, M2M Connections and Services by Vertical, 2014. 11, 2019 2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 15

전략분야현황분석 이동통신액세스시스템 세계이동통신액세스시스템시장은이동통신네트워크장비와무선랜시장으로구성 세계기지국장비시장은 22 년 549 억달러로연평균 5.2% 성장률을기록할전망 [ 세계이동통신네트워크장비유형별매출액전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 대형기지국 2G 1,599 1,055 723 497 478 444-24.7 3G 6,740 5,025 3,681 2,556 1,793 1,332-26.7 LTE & 4G 26,398 31,620 35,605 36,570 37,567 38,585 10.7 소계 34,737 37,699 40,009 39,623 39,838 40,360 4.0 소형기지국 5,313 6,527 7,468 7,882 8,183 8,511 13.8 교환기 4,671 4,930 5,204 5,535 5,814 6,040 4.8 합계 44,721 49,156 52,681 53,040 53,835 54,912 5.2 * 출처 : Gartner, Forecast : Communications Service Provider Operational Technology, 2016. 3. 17, 2021-2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 16

5G 이동통신단말및부품 세계이동통신단말및부품시장은단말시장, 웨어러블디바이스시장, 부품시장으로구성 세계이동통신단말시장은 22 년 6,670 억달러로연평균 7.4% 성장할전망 [ 세계이동통신단말시장전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 피쳐폰 18,555 12,353 9,884 7,139 6,352 6,670-22.2 스마트폰 445,322 481,773 539,214 587,743 628,885 660,330 8.5 합계 463,877 494,126 549,098 594,882 635,238 667,000 7.4 * 출처 : Infonetics, Smartphones and Tablets, 2015.3, Informa, Handset Economics, 2013 을바탕으로 ETRI 기술경제연구본부추정 세계이동통신단말부품시장은연평균 2.7% 성장할전망 센서사용이보편화되어대부분모바일기기의핵심부품으로자리매김해감에따라이동통신단말 부품시장에서 9.6% 의가장큰성장률을보일것으로전망 [ 세계이동통신단말부품매출액전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 베이스밴드 47,238 48,131 48,673 49,159 49,677 50,114 0.9 메모리 27,518 29,880 31,708 33,293 34,501 35,637 5.7 RF 14,272 14,745 14,989 15,214 15,613 15,814 2.4 커넥티비티 5,440 5,259 5,076 4,974 4,913 4,789-1.9 센서 1) 2,660 2,939 3,221 3,511 3,821 4,120 9.6 기타 672 678 674 679 655 891 4.9 합계 97,800 101,632 104,340 106,830 109,181 111,364 2.7 * 출처 : IDC, Forecast: Mobile Phone Semiconductor, 2015. 6, 2020-2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 1) 지식경제부, 센서산업고도화를위한첨단센서육성사업기획보고서, 2012. 12 17

전략분야현황분석 나. 국내시장 국내이동통신시장은 2018 년약 36 조원의시장규모를가질것으로예상 5G 상용화가시작되는 2020 년에는관련수요증대로시장확대예상 2020 년부터 2026 년까지국내이동통신시장은 540 억달러에서 635 억달러로성장예상 5G 시장의경우 20 년 27 억달러에서 26 년 381 억달러로이동통신전체시장의 60% 를차지할 것으로예상 [ 국내이동통신시장현황및전망 ] ( 단위 : 십억원, %) 구분 2013 2014 2015 2016 2017 2018 서비스 20,919,8 20,886,5 20,859,4 20,834,5 20,812,5 20,790,8 단말 17,600,0 15,800,0 14,500,0 13,700,0 13,000,0 12,700,0 기지국장비 3,967,9 3,773,5 3,441,2 3,225,0 3,090,1 3,022,3 합계 424,877 404,600 388,006 377,595 369,026 365,131 * 출처 : 5G 이동통신시장의기술동향과산업분석및 ICT 기반기술융합사례분석, 2019 2022 년은추정 [ 국내모바일트래픽전망 ] ( 단위 : PB/ 월, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 모바일트래픽 499 761 1,098 1,514 2,010 2,446 41.7 * TB: 1,024GB(GigaByte), PB: 1,024TB(TeraByte), EB: 1,024PB(PetaByte) * 출처 : Cisco, Virtual Networking Index - Global Mobile Data Traffic Forecast, 2016. 2, 과기정통부, 무선데이터트래픽통계, 2016. 4 자료를바탕으로 ETRI 기술경제연구본부추정 18

5G * 출처 : 한국정보통신학회지, 2013, 5 세대이동통신 (5G) R&D 현황및추진방향 [ 세계 국내이동통신시장및 5G 전망 ( 좌 : 세계, 우 : 국내 ) ] 19

전략분야현황분석 5. 기술동향및이슈 가. 기술동향 2017년 2월, ITU-R 24차회의를통해 5G 이동통신 (IMT-2020) 기술의핵심요구사항 (technical performance requirements) 을제정한보고서를발표 최대전송속도 (Peak Data Rate) : 모든통신자원이하나의장치에할당되었다고가정하여얻을수있는최대통신속도로 DL 기준 20 Gbp가최소요구사항 최대주파수효율 (Peak Spectral Efficiency): 사용가능주파수중데이터전송을위해얼마나사용되었는지를나타내는값으로통신시스템이 1Hz대역내에서 1초동안전송할수있는데이터전송률을나타냄, 4G에비해 3배이상의전속속도요구 사용자체감전송속도 (User Experience Data Rate): 서비스속도하위 5% 의사용자가체감하는속도가최소 DL 100 Mbps가되도록하여사용자의 95% 에 100 Mbps의전송속도제공 셀경계사용자주파수효율 (5th Percentile User Spectral Efficiency): 셀경계부근의주파수효율을뜻하는것으로이를통해셀경계에서의서비스품질파악 평균주파수효율 (Average Spectral Efficiency): 개별사용자의주파수효율을평균한값 면적당트래픽용량 (Area Traffic Capacity): 단위영역내에서네트워크가감당가능한최대전송용량으로 4G 대비 100배기준 지연시간 (Latency): 사용자측면과제어측면으로나누어구분하며사용자측면은지연전송, 제어측면은연결지연시간을의미 연결밀도 (Connection Density): 1km2단위면적당연결할수있는디바이스의개수를의미하는것으로최대백만대의장치가연결가능해야함 에너지효율 (Energy Efficiency): 트래픽용량증가와비례하여에너지소모가늘어나지않도록하여 4G 수준의에너지소비수준을유지하는기술로 4G 대비면적당트래픽용량이 100배증가하기때문에에너지효율의경우 1/100이되어야함 신뢰성 (Reliability): 라디오접속네트워크가사용자단말과 AP사이에서얼마나정확하게전송되는지, 코어네트워크의시스템안정성 서비스사용성 복구시간등에대해고려 이동성 (Mobility): 0~500km/h까지사용자의이동속도에따라연결을유지해야하는조건 이동성단절시간 (Mobility Interruption Time): 어떤기지국과연결되지않는시간으로핸드오버단절시간을뜻하며이동성단절시간은 0ms으로요구됨 대역폭 (Bandwidth): 시스템에할당되는전체주파수의폭 20

5G 5G 요구사항에따라국제표준마련및국내외이동통신사및관련업계의시장주도를 위한기술표준화경쟁이치열 국제표준가술특허보유시관련모든기업과기관에서로열티를받아막대한수익을올릴수있기때문에주도권선점을위한기술표준화와기술개발활발 5G 기술표준화는국제전기통신연합 (ITU) 과 3GPP를중심으로진행되며 2017년부터표준화작업이본격적으로시작되어각국의주도권경쟁치열 자국기술의국제표준화를위해기업및정부의지원 투자활발 21

전략분야현황분석 [ ITU 5G 성능요구사항 ] 성능요구사항 최대전송속도 (Peak Data Rate) 최대주파수효율 (Peak Spectral Efficiency) 사용자체감전송속도 (User Experience Data Rate) 셀경계사용자주파수효율 (5th Percentile User Spectral Efficiency) 평균주파수효율 (Average Spectral Efficiency) 지연시간 (Latency) 면적당트래픽용량 (Area Traffic Capacity) 사용자측면 (User Plane Latency) 제어측면 (Control Plane Latency) 연결밀도 (Connection Density) 에너지효율 (Energy Efficiency) 신뢰성 (Reliability) 이동성 (Mobility) 이동성단절시간 (Mobility Interruption Time) 대역폭 (Bandwidth) 핵심성능지표수치 다운링크최소 20G bit/s 업링크최소 10G bit/s 다운링크최소 30 bit/s/ Hz 업링크최소 15 bit/s/ Hz 다운링크 100M bit/s (embb 지역중밀집도심기준 ) 업링크 50M bit/s (embb 지역중밀집도심기준 ) 실내핫스팟 (bit/s/ Hz ): [ 다운링크 ]0.3, [ 업링크 ]0.21 밀집도심 (bit/s/ Hz ): [ 다운링크 ]0.225, [ 업링크 ]0.15 교외 (bit/s/ Hz ): [ 다운링크 ]0.12, [ 업링크 ]0.045 실내핫스팟 (bit/s/ Hz /TR P): [ 다운링크 ]9 [ 업링크 ]6.75 밀집도심 (bit/s/ Hz /TR P): [ 다운링크 ]7.8, [ 업링크 ]5.4 교외 (bit/s/ Hz /TR P): [ 다운링크 ]3.3, [ 업링크 ]1.6 실내핫스팟기준 10 Mbps/s/m2 embb: 4ms URLLC: 1ms 20ms 1km2당연결기계최소 100만대 High sleep ratio와 long sleep duration 지원 (Inspection으로별도기준없음 ) 최소 1-105 (URLLC 환경기준 ) 실내핫스팟 : 1.5Bit/s/Hz, 10km/h 밀집도심 : 1.12Bit/s/Hz, 30km/h 교외 : 0.8Bit/s/Hz, 120km/h / 0.45Bit/s/Hz, 500km/h 0 ms 최소 100 MHz, 최대 1GHz ( 고주파 ) 6GHz이상고대역주파수의경우 1GHz폭까지 * 출처 : 한국통신학회, ITU 및 3GPP 의 5G 시스템요구사항분석및향후표준화대응, 2017 년하계학술대회발표회집, Spectrum map Trend & Technical Report 재구성 22

5G 6. 중소기업시장대응전략 Factor 기회요인위협요인 정책 국제표준확정을위한정부지원 산업내중소기업의기술및제품개발을지원하기 위한정책제고 선진국에비교하여투입되는절대적인예산부족 산학연, 대기업 - 중소기업간기술이전및공동연구 부족 산업 주요이동통신사중심의기술개발투자활성 이동통신분야강국으로기존기반기술보유 선진기업들의전세계통신관련시장점유확대로국내기업의입지확대에어려움 초기개발시대규모연구개발투자비가소요되므로중소기업의선진연구어려움 시장 4 차산업혁명의기반마련을위한다양한통신 서비스및제품에대한수요및개발증가 생활밀착형통신제품의관심확대로 해외선진국들의신제품군에대한시장점유필요 중소기업의영세성으로글로벌경쟁에취약 기술 기존이동통신부품제작기술보유업체의경우꾸준한기술개발을통해시장점유확대가능 반도체 자동차등타산업에이동통신기술을반영하여융복합기술개발가능 수준높은해외업체의부품의국내시장비중확대로중소기업의입지축소 중소기업의경우연구개발인프라및보유한기술능력을확대할수있는시스템부족 국제표준점유를위한민관합동지원 뛰어난상품의해외진출지원방안 경쟁력있는분야를기반으로기술적용 신기술개발을위한대기업 - 중소기업협업연구 타산업분야와연계를통해다양한수요에맞춘제품개발 중소기업의시장대응전략 기존통신부품및제조산업의특장점을살려 5G 부품핵심기술확보 대기업의연구개발공유및기술이전을통해중소기업의 4차산업대응능력확대 중소기업간협업연구및제품개발을통한기술경쟁력확보 다양해지는시장수요에대응하기위한타산업과의융복합기술및제품개발 23

전략분야현황분석 7. 주요기술개발테마 가. 기술개발테마개요 기술개발테마 개요 5G 이동통신수신기술 개인당 1Gbps 급전송속도제공기술, 수 msec 이하지연단축기술등을 통해수많은주변디바이스와소통하는차세대이동통신으로초고속데이터 수신제품, 대용량다중안테나등이포함 초고속단거리무선통신부품 MMIC, RF-IC 등기존의 6GHz 미만의주파수대역에서벗어나, THz 대역까지의다양한주파수대역을활용하여수십 Gbps 대역의초고속무선 통신분야및수 mw 정도의초절전무선통신 초저지연네트워크 4G 와구별되는가장큰특징으로서비스분야별기술수준에부합하도록 사물통신에서종단간 (end-to-end) 전달시간을단축 5G 무선전송및접속기술 이동통신네트워크의용량을증대하는기술에소형셀기지국 SW 에서로다른 여러개의주파수대역을묶어하나의주파수처럼속도를끌어올리는기술을 융합하여사각지대없는데이터전송 5 G 5G 프론트홀 백홀기술 네트워크구조의유연성을증대시키고통신사업자간네트워크공유가 용이하도록통합적관리를제공함으로써, 5G 서비스제공을위해구축ㆍ증설 비용을절감할수있는새로운개념의기술 5G 코어네트워크기술 이동통신망의중심부로서유선네트워크시스템에대한기능분산화, 유무선 융합화, 가상화, 트래픽최적화기술개발 massive MTC 기술 대규모기계형통신 mmtc(massive Machine Type Communication) 은 전송속도의향상뿐만아니라다수기기접속및초저지연연동이가능한기술 개발로이동통신네트워크를기반으로하는사물통신을기술 무선접속을위한 RRH 기술 기지국설비에서일부를원격으로분리해기존중계기역할을할수있도록 한장치인 RRH(Remote Radio Head) 를활용한 5G 접속기술 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 고속이동환경에서기가 (Gbps) 급데이터서비스를제공하여고속으로 움직이는철도나자동차의데이터서비스를제공하는기술 24

5G 나. 기술개발테마동향및전망 기술개발테마 동향및전망 5G 이동통신수신기술 5G 이동통신은기존이동통신시장을점진적으로대체할전망으로국내 이동통신이글로벌시장에서의선진기술을바탕으로상대적으로타기술영역대비 5G 이동통신에서의높은 R&D 역량을보임 초고속단거리무선통신부품 모바일사용자및트래픽증가에따라관련부품시장이연평균 10% 이상의 성장을보일것으로예상 국내중소기업의통신부품기술력을활용하기용이한분야로개발지원필요 초저지연네트워크 서비스분야별기술수준에부합하도록사물통신에서종단간 (end-to-end) 전달시간을단축하는기술로 5G 의대표적인기술특징이며해당기술의 개발이필수적 5G 무선전송 및접속기술 5G 망확대를위한주요기술 중소기업에의해공급되고있는분야로출연연의기술이전이가능하여해당기술 활용을통한중소기업시장확대가능 5G 프론트홀 백홀기술 트래픽초과의대안기술로 5G 구축을위한필수기술 대기업과공동연구개발및출연연의기술이전이가능하여기술력향상을 위한지원필요 5G 코어네트워크기술 5G 상용시트래픽팽창에대응하기위해새로운네트워크기술개발필요 중소기업의산업진출및제품개발중으로중소기업경쟁력확대 massive MTC 기술 4 차산업혁명을위한기본기술로필수개발요소로일부중소기업이관련 기술시장에참여하기위한연구개발진행중 무선접속을위한 RRH 기술 5G 확대로 RRH 에대한세계적인개발경쟁심화중이나기존통신중계기기술을 활용한국내중소기업의제품개발가능성충분 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 이동수단의고속화에따라이동체최적무선통신기술의필요성대두 5G 기술중최우선상용화예정으로투자대비효과가높아중소기업의참여율이 높음 25

전략분야현황분석 8. 중소기업기술개발테마 가. 중소기업기술수요 중소기업 대기업 공기업및산학연구기관 수요조사를실시 등에대하여설문조사및방문조사를통하여기술 조사결과통신용기지국, 통신단말부품, 네트워크모듈개발, 사물인터넷연결을위한네트워크 시스템등의기술수요가있는것으로나타남 중소기업청 R&D지원사업에신청한과제를통신산업을분석한결과, 15 16 17년방송통신분야를제외한지원건수합계는총 989건 기술별로기타이동통신기기 (19.7%) 이동통신모듈및부품이 (18.9%), 이동통신서비스 (13.9%), 광통신모듈및부품 (11%), 안테나모듈및부품 (10.8%) 의합계가절반이상을차지 그뒤를이어이동통신시스템 (10.3%), 이동통신단말기 (6%), 서비스및제어 (4.4%) 순으로연구개발수요요청 기술수요는주로부품및기기등제조분야의비중이크며이동통신부품제조발전을통한차세대이동통신시장의변화에대응하고자함 주요기술분야별신청과제에대한내용을분석하여각분야별로중소기업이관심을갖는제품을파악 이동통신부품및모듈의경우사물인터넷을이용한스마트샵용융합단말기, 차량간충돌방지를위한스마트근거리감지무선 RF 시스템, 4G, 5G 이동통신기지국소형화를위한세라믹융합캐비티필터개발, 2GHz대역 LTE/WLAN AP용적응형빔형성안테나시스템개발등이동통신시장변화에대응하기위한부품연구개발수요가많은것으로나타남 이동통신서비스와관련한과제수요의경우마트사물인터넷재난안전서비스기술개발및표준화, IoT 디바이스식별값을이용한 CCTV 보안센서, IoT 기반공유주차관제및스마트주차감시시스템등사물인터넷과관련한생활밀착형제품이다수를차지 이동통신시스템의경우인빌딩및지하공간용소출력이동통신중계기의 ADC/DAC 개발, 차세대이동통신 LTE-A/5G에서의스몰셀서비스를위한 Reconfigurable 안테나일체형 MIMO RU(radio unit) 개발, LED-ID를이용한근거리무선통신시스템홈네트워크기술개발, 구내확장성을갖는 4G 원격무선기지국 (irrh) 및분산장치등과같은이동통신시스템성능향상을위한기술개발수요가많은것으로파악됨 26

5G [ 중소벤처기업부 R&D 지원사업신청과제현황 ] 주요품목 과제건수 14 15 16 합계 점유율 (%) 평균증가율 (%) 기타이동통신기기 63 55 45 163 19.76-15 서비스및제어 13 12 11 36 4.36-8 이동통신시스템 38 32 15 85 10.30-37 광통신모듈및부품 30 33 28 91 11.03-3 5 G 이동통신서비스 31 50 31 112 13.58 0 이동통신단말기 14 22 14 50 6.06 0 이동통신모듈및부품 46 63 47 156 18.91 1 전달망 4 5 8 17 2.06 41 안테나모듈및부품 22 29 38 89 10.79 31 가입자망 6 11 9 26 3.15 22 합계 267 312 246 825 100 100 27

전략분야현황분석 나. 연구개발목표설정 기술개발테마 개요 초고속단거리무선통신부품 근접거리에서초고속으로데이터를전송하는다양한서비스모델의출현으로 이에대비한초고속단거리무선통신부품기술 5G 무선전송 및접속기술 이동통신네트워크의용량을증대하는기술에소형셀기지국 SW 에서로다른 여러개의주파수대역을묶어하나의주파수처럼속도를끌어올리는기술을 융합하여사각지대없는데이터전송 5G 프론트홀 백홀기술 네트워크구조의유연성을증대시키고통신사업자간네트워크공유가 용이하도록통합적관리를제공함으로써, 5G 서비스제공을위해구축ㆍ증설 비용을절감할수있는새로운개념의기술 5G 코어네트워크기술 이동통신망의중심부로서유선네트워크시스템에대한기능분산화, 유무선 융합화, 가상화, 트래픽최적화기술개발 massive MTC 기술 대규모기계형통신 mmtc(massive Machine Type Communication) 은 전송속도의향상뿐만아니라다수기기접속및초저지연연동이가능한기술 개발로이동통신네트워크를기반으로하는사물통신을기술 무선접속을위한 RRH 기술 기지국설비에서일부를원격으로분리해기존중계기역할을할수있도록한 장치인 RRH(Remote radio head) 를활용한 5G 접속기술 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 고속이동환경에서기가 (Gbps) 급데이터서비스를제공하여고속으로 움직이는철도나자동차의데이터서비스를제공하는기술 28

기술개발테마현황분석 초고속단거리 무선통신부품

초고속단거리무선통신부품 정의및범위 초고속단거리무선통신부품기술이란근접거리에서 60GHz 주파수대역또는테라헤르츠 ( 100GHz~ 10THz 대역 ) 주파수대역의광대역을활용하여최대 100Gbps 의초고속무선통신을제공하는부품기술을의미 초고속단거리무선통신부품기술에는근접거리 ( 통상 10cm 이내 ) 에서 60GHz 주파수대역을사용하는기기간초고속 P2P(Point-to-Point) 무선근접통신기술과테라헤르츠주파수대역을사용하는가시거리에서의고속데이터통신기술이대표적임 정부지원정책 과기정통부는 K-ICT 전략을수립 (2015.3.) 하여향후 5 년간총 9 조원을투입해 ICT 산업성장률 8%, 2020 년 ICT 생산 240 조원, 수출 2,100 억불달성을목표로, ICT 산업체질의근본적개선, ICT 융합서비스확산을위한대규모투자로新수요창출, 중국 개도국등패키지형수출다변화를통한판로개척, SW 신산업분야 9 대전략산업육성등 4 대분야 17 개과제를중점추진 과기정통부는 mmw, UWB, MICS 주파수분배를고시 (2015.6.) 하여 60 GHz 대역의용도미지정주파수대역에서차세대초고속데이터통신활성화를위해서주파수추가분배함 (64GHz~66GHz) 관계부처합동으로 19 대미래성장동력실행계획을수립 (2016.3.) 하여 19 대미래성장동력별 2016 년도실행계획수립, 5G 이동통신, 착용형스마트기기등산업화속도가높은분야는민간의시장창출을촉진하기위해법 제도개선및시범사업추진등지원에중점 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) ( 환경 ) 초고속, 고품질서비스시장확대로초고속단거리분야의큰시장규모형성가능 ( 기술 ) Gbps 급이상의초고속무선전송기술확보및핵심전송기술개발및연구활성화 ( 정책 ) 산업지원주파수정책및국제표준수립 기회 (Opportunity) ( 환경 ) 스마트기기의폭발적성장과함께다양한응용서비스시장요구높음 ( 기술 ) 기술도입자관점의주도적인기술사업화수익모델기획필요 ( 정책 ) 정부와업계의높은니즈 약점 (Weakness) ( 환경 ) 저가의해외칩셋의존도심화및국내칩셋업체의경쟁력미흡 ( 기술 ) 대용량콘텐츠증가에따른초고속근거리전송필요성증가하나초고속상용칩기술경험부족 ( 정책 ) 산업계연계미흡및원천기술부족 위협 (Threat) ( 환경 ) 기존근거리통신기술의사용자대체비용발생 ( 기술 ) NFC 대비기술인지도낮으며, 국내외전략적제휴 / 공동연구개발미비 ( 정책 ) 미시적 R&D 정책 중소기업의시장대응전략 부품의저전력화, 초고속화, 고기능화수요에대응하는초고속단거리무선통신부품기술개발을통한해외시장진출 초고속단거리무선통신부품기술의선도개발을통한국내정보가전산업경쟁력강화 ICT 기술과의융복합화를통한다양한비즈니스모델발굴 차세대초고속단거리무선통신부품을위한핵심 / 원천특허 / 기술개발을위한적극적투자

핵심요소기술로드맵

초고속단거리 무선통신부품 1. 개요 가. 정의 및 필요 초고속단거리 무선통신부품 기술이란 근접거리에서 60GHz 주파수 대역 또는 테라헤르츠(100GHz~10THz 대역) 주파수 대역의 광대역을 활용하여 최대 100Gbps의 초고속 무선 통신을 제공하는 부품기술을 의미함 초고속단거리 무선통신부품 기술에는 근접거리(통상 10cm 이내)에서 60GHz 주파수 대역을 사용하는 기기 간 초고속 P2P(Point-to-Point) 무선근접통신 기술과 테라헤르츠 주파수 대역을 사용하는 가시거리에서의 고속 데이터 통신 기술이 대표적임 초고속 P2P 무선근접통신 기술 테라헤르츠 무선통신 기술 Ticket Gates Close Proximity < 10 cm * 출처 : 한국전자통신연구원 * 출처 : IEEE 802.15-14-0281-00-003d (Time-Domain Propagation Investigations for Terahertz Intra-Device) [ 초고속단거리 무선통신부품 기술 ] 근접거리에서 초고속으로 데이터를 전송하는 다양한 서비스 모델의 출현으로 이에 대비한 초고속단거리 무선통신부품 기술 확보 필요 Touch & Get 직관적 방식으로 인해 편리하고 다양한 생활밀착형서비스 확산 기가급 무선저장장치, 스마트폰을 포함한 모바일 디바이스, 태그를 내장한 스마트카드 등 새로운 근접통신 생태계 구축 필요 초고속단거리 무선통신부품 기술의 선도 개발을 통한 국내 정보가전 산업 경쟁력 강화 초고속단거리 무선통신부품 기술은 폭발적으로 증가하는 모바일 트래픽 용량으로 인한 전송시간 증가 및 네트워크의 트래픽 오프로딩을 해결하기 위해 초고속 데이터 전송이 가능한 60GHz의 밀리미터파 대역과 테라헤르츠 주파수 대역의 기술 개발이 요구됨 광대한 테라헤르츠 주파수 대역의 기술개발은 가용주파수자원이 부족한 현재 주파수 문제를 일거에 해결할 방안이며, 밀리미터파 주파수 대역의 기술은 모바일 사용자들의 미디어 용량 증가로 인해 기기간 P2P 전송시간이 증가하고 있어 WLAN보다 수십 배에서 최대 백배 빠르고 바로 연결할 수 있는 초고속단거리 무선통신 서비스 기술로 활용될 것임 33

기술개발테마현황분석 통신사업자의백홀설비비용감소또는데이터센터의서버관리비용등인프라구축및관리 비용의절감을위한초고속초광대역무선통신기술과디바이스경량화를위한칩간통신선로를 대체하는극미세무선통신기술에대한원천기술확보및표준화를통한국제경쟁력확보필요 주변의환경을포함한사물들이단계적으로정보를포함하게될것으로예측되고, 이러한시대는스마트디바이스의발전으로급속히당겨질것이므로이에대비한초고속단거리무선통신기술확보필요 주변의모바일기기및가전기기뿐만아니라, 향후장치 (Device) 나기계 (Machine) 뿐만아니라사물로부터정보를얻을필요가있으므로태그형대용량정보를실시간으로순간전송할수있는기술이요구되어짐 이를위해근접거리에서대용량데이터를송수신할수있는새로운기술개발이필요하며, 향후전원이없는무전원태그제품이확산될것이므로무선전원공급을활용한태그기술개발도필요함 근접거리에서무선전원실시간데이터전송을활용하면, 주변무선장치들과의간섭영향이거의없으므로, 주파수활용도가매우높음 태그형인경우, 필요한순간에만전원을자기유도방식으로태그에전달하여태그가부착된사물에대한전원 ( 배터리 ) 관리등의유지보수및운용이거의요구되지않음 위와같은사용개념과기술특성으로인해, 초고속단거리무선통신기술은단말간고속데이터순간전송서비스뿐만아니라, 태그용대용량콘텐츠를실시간으로전송할수있는광고및안내서비스그리고무선 USB 1) 로활용할수있는저장매체등에활용가능함 1) USB(Universal Serial Bus) : 컴퓨터와주변기기를연결하는데쓰이는입출력표준가운데하나로써현재 USB 3.0 까지표준규격이제정되어있음 34

초고속단거리무선통신부품 * 출처 : 한국전자통신연구원 [ 초고속단거리무선통신기술개념도 ] 35

기술개발테마현황분석 나. 범위 (1) 제품분류관점 초고속단거리무선통신부품기술은 60GHz 주파수대역무선통신기술과테라헤르츠주파수대역무선통신기술로구분되며각기술은요구전송속도, 제공기능, 주파수특성, 서비스형태등에따라다양한기술로분류 60GHz 주파수대역무선통신기술은근접거리에서 60GHz 주파수대역을사용하는기기간최대 10Gbps급초고속 P2P 무선통신기술로서저전력광대역송수신기술, 초고속근접통신 MAC(Medium Access Control) 기술, 60GHz 대역저전력회로및소자기술, 유무선통합통신부품기술, 초고속단거리무선통신부품기술등을포함 테라헤르츠주파수대역무선통신기술은수 m 이내의초근거리에서테라헤르츠매체를이용하여최대 100Gbps급전송속도로교육, 방송, 의료등의기가급실감형 3D/4D 양방향서비스를제공할수있는무선통신기술로서저전력광대역송수신기술, 테라헤르츠대역저전력회로및소자기술등을포함 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 저전력광대역송수신기술 근접무선데이터전송을위한저전력물리계층기술 최대 10Gbps 전송속도를제공하는근접통신에최적화된변복조기술 초고속단거리무선통신부품기술 60GHz 주파수대역무선통신기술 초고속근접통신 MAC 기술 60GHz 대역저전력회로및소자기술 60GHz 초고속단거리무선통신모듈및부품기술 근접디바이스간수 msec 이내의빠른링크설정기술 MAC 제어정보와프레임헤더정보의효율적인관리기술 초저전력기가급 RF 송신기기술 초저전력 RF LNA 및수신 RF 기술 광대역고이득안테나및패키지기술 60GHz 대역초고속단거리무선통신모듈기술 60GHz 대역초고속단거리무선통신부품기술 테라헤르츠주파수대역무선통신기술 저전력초광대역송수신기술 테라헤르츠대역저전력회로및소자기술 100Gbps 급무선전송기술 초광대역변복조기술 초광대역아날로그-디지털인터페이스기술 테라헤르츠대역 RF 송수신기술 테라헤르츠대역안테나기술 테라헤르츠대역 3차원패키지기술 36

초고속단거리무선통신부품 (2) 공급망관점 초고속단거리무선통신부품기술은제품분류관점에서의분류외에핵심칩셋을개발하는공정설계기술, 공정기술, 제품적용기술, 시험장비기술, 관련평가기술, 소재기술등이포함 60GHz 주파수대역무선통신기술에는저전력광대역송수신기술, 초고속근접통신 MAC (Medium Access Control) 기술, 60GHz 대역저전력회로및소자기술, 60GHz 초고속단거리무선통신모듈및부품기술외에관련다양한제품적용을위한공정설계기술, 시험장비기술, 공정기술, 관련평가 / 관리 / 서비스기술등포함 테라헤르츠주파수대역무선통신기술은저전력광대역송수신기술, 테라헤르츠대역저전력회로및소자기술외에관련다양한제품적용을위한공정설계기술, 시험장비기술, 공정기술, 관련평가 / 관리 / 서비스기술등포함 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 공정설계기술 초고속단거리무선통신칩셋제작을위한시뮬레이션기술, 칩제작 공정설계및제어기술, 제품별최적칩제작및제품설계기술 초고속단거리무선통신부품기술 시험장비기술 공정기술 초고속단거리무선통신칩셋을시험하기위한장비기술 초고속단거리무선통신칩셋을제작하는공정기술 평가 / 관리 / 서비스기술 평가기술, 관리기술, 서비스기술 37

기술개발테마현황분석 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 초고속단거리무선통신산업은다양한응용분야에적용할수있는전 후방산업과의연계성이높은산업으로현재상용칩셋제작초기지점에위치하며, 주로칩셋, 부품및모듈을제조하는산업으로최종제품의품질및성능을결정하는산업임 생산기반산업은일반적으로뿌리기술기업이있는반면제품공정에서의하나의공정으로도적용되는경우가많아수요의정확한예측이어렵고, 전방산업의정책적선택에의해여러가지제약을받는요인이많아독자적인성장저해 초고속단거리무선통신은다양한분야의대규모시장에접근이가능하므로소품종대량생산시장에서는단가경쟁을통한시장선도가필용하며, 다품종소량생산시장에서는고가격 / 고품질을제공하는시장을선도함으로서세계시장에서안정적으로발전할수있는전략수립이필요 초고속단거리무선통신산업은기술집약적산업으로기술노하우에대한폐쇄성이매우강하기때문에신기술에대해단기간에기술모방이어려워개방형혁신보다독자적연구개발을통한기술혁신이주로일어나는산업임 완성품의품질향상에필요한안정적인기능을제공하는칩셋기술과더불어부품 / 모듈개발시최고수준의품질을얻음과동시에그파급효과는부가가치로창출되므로원천기술확보와함께대량생산을위한상용부품제작기술중요 기술의임계성능향상, 첨단화, 융복합화를통해신성장동력산업이탄생하는특징이있으므로전방산업의고도화, 첨단화및다양화를가능하게하는산업 품질고도화는단기적으로접근하기보다는장기적인시장확보차원에서전향적으로판단하여야하고, 모바일분야, 스마트카분야의경우고급공정을적극적으로도입하여세계수준의점유율을조기에확보한다음계속적으로유지하는것이중요함 38

초고속단거리무선통신부품 (2) 산업의구조 후방산업은칩셋설계, 칩셋제작, 부품제작, 모듈제작, 시험장비및부대설비로구성되고, 대부분중소기업이접근하기가가능 칩셋 / 부품의안정성과신뢰성에따라서비스제품의품질을결정하는데영향력이높기때문에다양한분야의융합에통한국산제품을우선추진한다음세계로확산하는것이중요 전방산업으로서모바일분야, 스마트카분야뿐만아니라스마트홈, 의료기기, 웨어러블디바이스, 무선메모리분야등다양한분야에적용이가능함 전방산업의활성화를위해고객의요구에맞는비즈니스모델발굴과함께시장확산을위한에코시스템구축이요구됨 [ 초고속단거리무선통신부품기술분야산업구조 ] 후방산업 초고속단거리무선통신부품기술분야 전방산업 칩셋설계, 칩셋제작, 부품제작, 모듈제작, 시험장비및부대설비 60GHz 주파수대역무선통신, 테라헤르츠주파수대역무선통신 모바일, 스마트카, 스마트홈, 의료기기, 웨어러블디바이스, 무선메모리등 39

기술개발테마현황분석 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 초고속단거리무선통신부품은무선메모리, 디지털사이니지 / 키오스크, 의료기기뿐만아니라 커넥티드카, 스마트홈, 웨어러블디바이스등다양한산업분야에적용될수있으며, 대부분의응용시장이연평균 10% 이상의고성장률을보일것으로전망됨 [ 초고속단거리무선통신부품기술분야의세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 억달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 4) CAGR 스마트카 1) 32,333 36,000 39,667 43,333 47,000 51,885 10.4 스마트홈 2) 74,800 88,200 101,600 115,000 128,400 148,814 15.9 디지털사이니지 3) 16,900 17,700 18,500 19,400 20,200 21,164 4.8 전체 124,033 141,900 159,767 177,733 195,600 221,863 13.0 * 출처 : 1) 자료 : Connected Car Market, 2015 2) 자료 : Strategy Analytics, 2014 3) 자료 : 디지털사이니지분야중소기업육성방안. 과기정통부, 2013 4) 2021 년의경우 15 년에서 20 년의성장률로추정 디지털사이니지는 HW, SW, 콘텐츠등다양한분야의산업이연관되어막대한산업규모를형성함 시장조사기관 IHS는디지털사이니지시장규모를 2015년 160억달러에서해마다 4.8% 증가하여오는 2020년 200억달러규모로성장전망 미국의 USB 메모리총시장규모는연간수입액기준약 30억달러에달하며, 2014년기준최근 3년간수입시장규모는감소없이꾸준한증가세를보이고 2013년경우전년도에비해 28.86% 성장 최근미국경기가꾸준히회복되면서 USB 메모리제품과같은업무용, 여가용등매우다양한용도로사용이가능한전자제품 (Electronics) 에대한전반적인소비자수요가증가함 USB 메모리관련기술이다른산업에비해빠르게발전하고있어제품의성능이거의항상꾸준히개선되고있음 USB 2.0 규격이 USB 3.0 규격으로바뀌면서 USB 메모리저장장치의데이터전송속도가 10배이상빨라지는혁신적인성능개선이이루어짐. 관련기술의빠른발전이이러한제품의혁신적인개선으로이어지는경우가다수발생하고, 이는상당수제품에대한수요증가로직결됨 40

초고속단거리무선통신부품 [ 초고속단거리무선통신부품관련시장규모및성장률 ] [ 의료기기시장규모및성장률 ] 41

기술개발테마현황분석 (2) 국내시장 국내디지털사이니지시장은 2000년대초반부터시작되었으나, 주로디지털화면에광고를보여주는형태가대부분임 최근광고외에교통, 관광, 지역정보, 일반생활정보등다양한콘텐츠를제공하고사용자인터랙션이적용된좀더스마트한디지털사이니지로변화중 네트워크를활용하는디지털사이니지시장의특성상, 통신서비스기반을가진통신사가국내디지털사이니지시장을선도하고있음 디지털사이니지의많은부분을차지하는옥외광고 (OOH, Out of Home) 시장은전체광고시장의부진속에서도글로벌및국내시장모두지속적으로증가 국내옥외광고시장은모바일광고를제외한대부분광고시장의하락세에도 4.6% 성장 글로벌옥외광고시장도지속적으로성장하며, 디지털사이니지시장을이끌어갈것으로예상 국내디지털사이니지시장은 스마트미디어산업육성계획 에따르면 14 년약 8900 억원 규모에서 20 년까지 2 조규모로성장예정 [ 초고속단거리무선통신부품기술분야 ( 디지털사이니지 ) 분야의국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 * CAGR 국내시장 12,798 14,728 16,657 18,587 20,517 23,297 13.6 * 출처 : 디지털사이니지분야중소기업육성방안. 과기정통부, 2013 * 2021 년의경우 15 년에서 20 년의성장률로추정 USB 메모리제품의경우한국은해당품목의대미수출이전체 3 위에이를정도로높으며, 2013 년의경우그전년도에비해대미수출이약 28% 나증가할정도로수출호조를 보이는것으로집계됨 42

초고속단거리무선통신부품 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 전세계적으로넓은대역폭확보가가능한밀리미터파주파수대역기반의무선통신기술개발이활발히진행되고있는중 최근무선통신기술은급속도로발전하여새로운무선기기가출시됨에따라데이터소비량이기하급수적으로증가하고있어이러한모바일사용자트래픽증가에따른수요를충족하기위해서는새로운무선기술이개발되어야하는상황 기존의 6GHz 이하대역에서동작하는이동통신시스템은대역폭제한에의한전송용량에한계가있으며대용량을수용할수가없는문제점직면 60GHz 주파수대역을포함한밀리미터파대역은전파의특성상파장이짧아안테나및기기의소형, 경량화가가능하고대역폭을넓게사용할수있어정보량을대량으로전송할수있는강점보유 밀리미터파 (mm-wave) 무선통신기술은 30~300GHz의초고주파를이용하여 1GHz 이상의역폭을사용하고밀리미터 (mm) 단위의짧은파장을제어하여대량의멀티미디어정보를전송할수있는무선통신핵심기술로연구개발되고있는상황 초고속모바일정보전송을제공하기위하여밀리미터파기반광대역이동통신 RF 기술이중요하며, RF 시스템은안테나, RF 전치단 (Front End Module: FEM), RF 송수신기등으로구성 전력증폭기 (Power Amplifier: PA), 저잡음증폭기 (Low Noise Amplifier: LNA), Tx/Rx 스위치, 필터등으로구성되는 RF 전치단 (Front End Module: FEM), 상기 RF 전치단의입출력단은밀리미터파배열안테나및밀리미터파 RF 송수신기로연결되어밀리미터파대역 RF 시스템으로구성 * 출처 : 한국전자통신연구원 [ 밀리미터파기반광대역 RF 시스템구조도 ] 43

기술개발테마현황분석 밀리미터파대역 RF 전치단구현방법으로는하나의반도체기판상에전력증폭기, 저잡음증폭기, 스위치, 필터등을모두집적하여단일 Monolithic Microwave Integrated Circuit(MMIC) 로제작하는방식과각각의구성요소별로최적화된공정을이용하여개별칩형태로제작한후, 다중칩모듈 (Multi-chip Module) 형태로제작하는방식이존재 다중칩모듈방식이초기양산비용대비전치단성능요구조건을충족시키는데적합 (2) 기술환경분석 과기정통부는 K-ICT 전략을수립 (2015.3.) 하여 4대분야 17개과제를중점추진 향후 5년간총 9조원을투입해 ICT 산업성장률 8%, 2020년 ICT 생산 240조원, 수출 2,100억불달성을목표로, ICT 산업체질의근본적개선, ICT 융합서비스확산을위한대규모투자로新수요창출, 중국 개도국등패키지형수출다변화를통한판로개척, SW 신산업분야 9대전략산업육성 과기정통부는 mmw, UWB, MICS 주파수분배를고시 (2015.6.) 60 GHz 대역의용도미지정주파수대역에서차세대초고속데이터통신활성화를위해서주파수 추가분배함 (64GHz~66GHz) 관계부처합동으로 19 대미래성장동력실행계획을수립 (2016.3.) 19 대미래성장동력별 2016 년도실행계획수립, 5G 이동통신, 착용형스마트기기등산업화속도가 높은분야는민간의시장창출을촉진하기위해법 제도개선및시범사업추진등지원에중점 공공와이파이확대정책추진 (2017) LG U+ 는 2012년에와이파이 AP 8만여개를전면개방함. SKT는 2017년 5월 13만 7천여개의와이파이 AP 중 8만여개를개방할것을발표하였고점차늘려갈계획임. KT는 2017년 6월 10만여개의와이파이 AP를개방할것을발표 밀리미터파기반의초근접무선통신기술인 IEEE 802.15.3e 국제표준화완료되어상용화발판마련됨 (2017.6.) ETRI에서는 IEEE 802.15.3e 표준을준용하는 3.5Gbps급 OOK(On-Off Keying) 기반의저전력초고속근접통신기술개발완료하였고, 일본의 TransferJet 컨소시엄에서는 IEEE 802.15.3e SC(Single Carrier) 기반의 TransferJet X를발표함. 2017년테라헤르츠기반으로초근접통신을제공할수있는 802.15.3d 표준화가완료됨. IEEE 802.11 TGay에서는 20 Gbps 이상의데이터전송속도를제공하는밀리미터파기반 WLAN 표준규격인 802.11ay를개발중 44

초고속단거리무선통신부품 3. 기업분석 가. 주요기업비교 현재근접거리통신제품으로는근거리무선통신 (NFC) 기능이대표적이며최근출시되는대부분의스마트폰에 NFC 기능이탑재되고있음 NFC(Near Field Communication) 는 10cm내가까운거리서다양한무선데이터를주고받는통신기술로서, 데이터전송속도의제한 ( 일반적으로 212 424kbps) 때문에간단한텍스트정보, 교통카드등극히제한적인응용에만활용되고있음 기가급의컨텐츠를송수신할수있는초고속단거리무선통신부품분야는수년전부터기술의필요성이제기되어현재초고속근접통신관련 IEEE 802.15.3e 국제표준화가완료시점에있으며, 차츰국내외시장이형성되어가고있음 유럽에서는 ECMA라는표준단체에서 NFC 전송기술을 560 Mbps급까지높인 TransferJet 표준을 2008년표준을제정하였고, 도시바는 522 Mbps 속도를지원하는스마트폰용 TransferJet 모듈을개발하였으나속도, 주파수등의이슈로시장확산에어려움이있었음 미국 IEEE에서는상기이슈를해결하고자 60GHz 대역에서초고속근접통신관련 IEEE 802.15.3e 국제표준화를진행중에있으며, 최대 100Gbps 무선전송능력을가지고, 10cm 이내에서 2msec 이내에초기무선연결설정을가능하게하며, 1초이내에대용량미디어파일을전송할수있는 Close Proximity 무선통신표준개발을목표로함 IEEE 802.15.3e 국제표준화는최종규격에대한 Sponsor Ballot이완료되어 17년 6월규격발행함 미국 Keyssa 사는대형투자를유치하여 60GHz 대역비접촉무선통신기술 (Kiss Connectivity) 의 비표준제품을개발중에있음 일본에서는소니, 도시바, NTT, JRC 등일본업체로구성된 TransferJet 컨소시엄주도로 60GHz 대역근접통신서비스를 2020년도쿄올림픽에서모든스마트폰에탑재하여일반적서비스로제공하는것을목표로개발중에있음 도시바는근기간내에 60GHz 대역에서 2Gbps급 SDHC UHS-II 규격을지원하는 IC를출시할예정임 일본의소니와도시바는칩및모듈개발에, NTT는서버및서비스개발에주력하고있음. 2018년하반기에대용량멀티미디어파일을순간다운로딩을할수있는키오스크다운로딩서비스를개시할것으로전망임 ETRI 에서는 2005 년부터 WPAN 기반의 60GHz 주파수대역의무선통신기술을개발한바 있으며, 2017 년에는 3.5Gbps 급저전력초고속무선통신기술을개발함 45

기술개발테마현황분석 [ 제품분류별주요기업 ] 구분해외업체국내업체응용분야비고 초고속단거리무선통신칩 / 모듈 칩 / 모듈 NXP, 퀄컴, 샌디스크등 GLS, SPS, LG 이노텍, 삼성전기등 무선통신칩, 무선통신모듈, 무선통신부품 칩개발, 모듈및부품개발 초고속단거리무선통신제품 제품 제품 제품 샌디스크, 도시바등 GE, GM, 벤츠등 애플, 핏빗, 구글, 샤오미등 삼성전자, SK 하이닉스등 KT, SK 브로드밴드, LGU+, 카카오, LG 디스플레이, 삼성전자등 삼성전자, LG 전자등 무선메모리, 무선저장장치 디지털사이니지, 스마트가전, 스마트카 스마트폰, 위어러블디바이스 개발또는검토중 개발또는검토중 개발또는검토중 제품 RF Co., RF America IDS, Cristofoli, Digital DOC, Dental Spark, AMT 등 굿닥터스, Sometech 등 의료기기 개발또는검토중 46

초고속단거리무선통신부품 국내중소기업사례 이엠따블유는기술혁신을통해무선모바일통신의핵심안테나를연구개발, 안정된무선통신구현을위한제품개발, CDMA 기술로디지털기기들을무선으로연결하여음성, 영상, 데이터를선없이자유롭게주고받을수있는 ISO 국제표준무선통신기술 (WPAN) 연구 에이큐는휴대폰의 NFC 기능지원을위한 RF 기반의 NFC 안테나개발및상용화, 기업으로안테나누적생산국내 1 위, NFC 안테나를개발 생산 검증진행 NFC 전문기술 엠피디는무선통신 (RF) 관련수동부품의생산, Passive Device 분야강소기업, ISO9001,14000등품질인증을획득하여국제경쟁력갖춤 실리콘모션코리아는플레시메모리제조사, 세계유수의 OEM제조사그리고대부분의저장장치제조사대상으로 SSD, emmc같은임베디드스토리지용그리고 SD, UFD와같은확장스토리지용제품납품 에프씨아이는 2G/3G/4G의다중밴드다중모드트랜시버기술을기반으로차세대 5G 기술의국산화를통한기술표준확보를위하여정부과제인 GIGA KOREA 5G사업에참여하여 mmwave 단말용 RFIC를개발 밀리시스는 94GHz 대역의고출력증폭기모듈개발및판매 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원,%) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율 당기순이익율 R&D 집중도 주식회사이엠따블유 97,760 53,682 15.09 8.14 8.59 11.0 에이큐주식회사 30,960 17,448-41.28 6.36 5.72 6.2 밀리시스 * 339 239-51.23 9.44 10.48 8.4 ( 주 ) 엠피디 24,197 22,923 23.91 4.05 3.79 0.5 에프씨아이 27,443 45,560-20.52-0.46 1.09 18.6 *2016 년재무자료부재로 2014 년기준 47

기술개발테마현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 Sony사 Sony를 주축으로 한 일본의 TransferJet 컨소시엄에서는 IEEE 802.15.3e 표준을 준용하는 SC(Single Carrier) 기반의 TransferJet X를개발하고있음 TransferJet 컨소시엄은 60GHz 대역 초고속 근접통신 서비스를 2020년 도쿄올림픽에서 모든 스마트폰에탑재하여일반적서비스로제공하는것을목표로함 Toshiba 사 Toshiba 는 NFC 전송기술을수백 Mbps 급까지높인 TransferJet 표준을준용하는 522 Mbps 급 스마트폰용 TransferJet 모듈을개발함 Qorvo사 미국 Qorvo사는밀리미터파대역의소형전력증폭기의다양한제품군을개발하여보유 제품군은주파수 27~83GHz, 출력이약 9W 이내에서고르게분포 소자는주로 0.15μm GaAs pseudomorphic High Electron Mobility Transistor(pHEMT) 와 0.15μm GaN HEMT Qorvo사는 DC-32GHz동작대역에서 15dB의이득과 3dB의잡음지수를가지는 GaAs LNA 제품을보유하고있으며 0.9dB의삽입손실을가지며 27dB의격리도를제공하는 27~46GHz에서동작하는 GaAs SPDT 스위치제품을보유 ADI사 Hittite사를인수한 ADI에서는 27.5~31GHz에서최대 2W의전력을가지는 GaAs pseudomorphic Optocoupler Electron Mobility Transistor(pOEMT) 기반의밀리미터파전력증폭기제품을개발하였으나, 선형성이좋지못하여셀룰러통신에서요구하는 -35dBc의인접채널누설비 (Adjacent Channel Leakage Ratio: ACLR) 확보난해 최근 AD9361 광대역 RF 송수신기제품을양산중이며, Maxim에서는 MAX2580 소형셀용송수신기를발표 SiBeam사 SiBeam사는 CMOS 기반밀리미터파 RFIC를개발해송신모드에서 36개의 PA를구동시켜위상천이기를이용한빔집속에의해최대 27dBm의출력이가능한어레이송수신칩셋을시연하였으나, 다수의전력증폭기와위상천이기를구동하기위하여과다한전력소모가발생하는문제존재 48

초고속단거리무선통신부품 유럽은에릭슨주도의 Mobile and Wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society(METIS) 프로젝트를통하여밀리미터파관련하여선도적기술개발을 진행하고있는중 일본은초고주파대역활용에적극적이어서 NTTDoCoMo 사에서는 11GHz 주파수를이용한 10Gbps 급패킷송수신을시연하였으며, 후지쯔등과함께국제표준화기구인 3GPP 에서 밀리미터파기반이동통신표준화추진을제안 Analog Device사 24~28GHz 동작대역에서 25dB의이득과 2.5dB의잡음지수를가지는 HMC752 GaAs LNA 제품을보유 2.4dB의삽입손실을가지며 34dB의격리도를제공하는 DC-28GHz에서동작하는 GaAs SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치제품을보유 MACOM 사 22~38GHz 동작대역에서 19dB 의이득과 2.5dB 의잡음지수를가지는 GaAs LNA 제품을보유 26~40GHz 에서동작하는 GaAs SPDT 스위치제품을보유 미국 millitech, Fairview microwave, ServSat communications, K&L microwave, A1 microwave 등에서는도파관형태의 mmwave 필터를개발 주요특징으로는 1.5dB 이하의삽입손실, 30dB 이상의감쇄, 1~10GHz 의대역을보유 캐나다 Toronto 대학, 중국 Southeast 대학과 Shanghai 대학, 호주 Melbourne 대학, 대만 Taiwan 대학등에서도파관및 microstrip 형태의 mmwave 필터를활발히연구하고 있으며, 저삽입손실 / 고감쇄특성 / 소형화구현등을목표로개발하고있는중 Avago, Triquint 등북미업체들은 Bulk Acoustic Wave(BAW) 필터제품시장을주도하고 있으며, Keysight Tech 사도상당수의관련특허를보유 49

기술개발테마현황분석 브로드컴사 4G/LTE 마이크로웨이브 백홀을 위한 시스템 온 칩 (System on Chip: SoC) 인 BCM85620을 2011년말에발표하여업계최초로모뎀과네트워크프로세서를하나의통합칩으로발표하였으며, 1.25Gbps의처리량및기존의솔루션보다 25% 높은용량을제공 퀄컴사 소형셀도입을가속화시키고자자사의소형셀칩셋제품군을기반으로알카텔 - 루슨트의차세대소형셀 제품을공동개발하기시작하여신규솔루션을시범망에적용하여 2015 년 1 분기상용화성공 Plasma Antennas사 영국의 Plasma Antennas는실리콘기판기반의플라즈마안테나관련기술을선도하고있는기업으로주요특허 4건이상등록하였으나, 논문은미발표 플라즈마셀을 Parabolic Reflector로활용한 Guided-Wave 방식의 Antenna 기술에집중하고있으며, 5~40GHz에이르는다양한주파수대역에서연구및시제품개발완료 University of St Andrews University of St Andrews 에서는실리콘기판에빛을쬐는방식으로패턴을형성하여이를빔형성에응용하는연구를발표하고있으나, 아직실험단계이며주로 100GHz 이상의고주파영역에서응용가능 Sarnoff사 미국의 Sarnoff는 실리콘 PIN Diode를 이용하여 플라즈마 안테나의 구현 가능성을 검증하는 내용의국제저널 IEEE TMTT에발표및관련기술주요특허 3건등록하였으며, 평면형구조의 Surface PIN Diode를이용하여재구성가능한 Dipole 안테나를제작하여동작을검증 50

초고속단거리무선통신부품 (2) 국내업체동향 GLS 사 60GHz 사업화전문회사인 GLS 는키오스크, 의료기기, Phone 동글등다양한초고속근접통신제품에적용하기위한양산용근접통신칩을개발중 SPS 사 무선충전전문회사인 SPS 는전장, 교육제품에적용하기위해보유하고있는독창적인무선통신기술에초고속근접통신기술을접목한충전과통신융합모듈을개발중에있음 FCI 사 FCI 는단말 Radio Frequency Integrated Circuit(RFIC) 관련기술을축척하여삼성전자에 LTE 스마트폰용으로수천만개를공급하였으며, 상용 RF 칩셋관련해서국내에서가장우수한기술을보유 삼성전자 2013 년도에 28GHz 주파수를사용한송수신시제품을개발하여통신서비스시연까지하였으나, 상용화를위해서는지속적인연구가요구되는상황 한국전자통신연구원 (ETRI) ETRI 는근접거리 (<10cm) 의디바이스간에최대 3.5 Gbps 속도로대용량콘텐츠를순간전송하는초고속근접통신기술 (Zing) 의세계최초개발하였고, 중소기업과함께차세대 NFC 시장을개척중 - 비면허대역 (60 GHz) 을이용하여근접거리에서기가급의대용량컨텐츠를손쉽고빠르게송수신할수있는초고속근접통신및칩셋핵심기술을확보함 - 기존 NFC 기술대비 4 천배이상의에너지효율과 8 천배이상의전송속도를제공함으로써, 세계최고전송속도와에너지효율성을제공함 ETRI 는밀리미터기반 5 세대이동통신단말용으로 RF 전치단모듈을개발하고있으며, 모듈을구성하는전력증폭기등의핵심칩셋은외산칩의수입에의존하고있으므로국내기관주도의개발이필요 밀리미터파 RF 모듈을이용하여개인별기가급의 5 세대이동통신시스템의연구시제품을개발하여시연을마쳤고이를통하여시스템및모듈규격을검증하였으며, 기존의범용으로개발된밀리미터파부품을 28GHz 대역의이동통신단말에적합하도록소비전력, 성능, 그리고사이즈등을최적화할수있는기술을보유 ETRI 는 2012 년 User Defined Multi Radio(UDMR) 칩셋을통하여 LTE 단말기용다중밴드통합칩을개발하였고, MIMO 통신이가능하도록 1TX, 2RX 구조로설계한 LTE 용모뎀과연동하여데이터전송과 LTE 통신시스템에적합성시험을검증완료 51

기술개발테마현황분석 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 최신초고속단거리무선통신부품관련기술개발동향 초근접무선통신기술개발 - ETRI에서는 IEEE 802.15.3e 기반의밀리미터파대역을이용한초근접무선통신기술인 Zing을개발하였으며수 cm 이내에서최대 3.5 Gbps 전송속도를제공함 - 17년밀리미터파기반의초근접무선통신기술인 IEEE 802.15.3e 표준화가완료되었으며, 17년일본의 TransferJet 컨소시엄에서 802.15.3e SC PHY 기반의 TransferJet X를발표함 - 2017년테라헤르츠기반으로초근접통신을제공할수있는 802.15.3d 표준화가완료됨 - IEEE 802.11 TGay에서는 20 Gbps 이상의데이터전송속도를제공하는밀리미터파기반 WLAN 표준규격인 802.11ay를개발중 고효율근거리무선랜통신기술개발 - Qualcomm, Broadcom, Quantenna에서는 IEEE 802.11ax Draft 1.0 기반의칩셋을개발하였음 - Qualcomm 은 2017년 2월 QCA6290 chipset을발표하였으며, Broadcom은 2017년 8월 BCM43684, BCM43694, BCM4375 chipset을발표하였고, Quantenna는 2016년 10월 QSR10G-AX 및 QSR5G-AX를발표하였음 - ASUS에서 2017년 8월 Broadcom chipset을사용한 802.11ax 공유기인 RT-AX88U를발표하였으며, 2017년 9월 Huawei에서 Qualcomm chipset을사용한 802.11ax AP인 AP7060DN을발표하였음 초고속무선랜통신기술개발 - Qualcomm은스냅드래곤 820 칩셋부터본격적으로 IEEE 802.11ad를구현했으며최대 4.6 Gbps 속도를지원함 - Intel은 802.11ad 칩셋이내장된 Broadwell-U processors를 2015년 1월발표하였고, Broadwell-U processors를통하여 Wireless Docking과비디오전송등다양한 WiGig 응용기술을 IEEE 802.11ad를기반으로개발함 52

초고속단거리무선통신부품 나. 특허 / 논문분석 초고속단거리무선통신부품특허상주요기술 주요기술 초고속단거리 무선통신부품 기술은 60GHz 주파수 대역 무선 통신 기술, THz 주파수 대역 무선통신기술이있으며, 60GHz 주파수대역무선통신에대한기술은저전력광대역송수신기술, 초고속 근접통신 MAC 기술, 저전력 회로 및 소자 기술로 구분됨. 또한 THz 주파수 대역 무선통신에대한기술은저전력초광대역송수신기술, THz 대역저전력회로및소자기술로 구분됨 분류요소기술설명 60GHz 주파수대역무선통신기술 저전력광대역송수신기술 초고속근접통신 MAC 기술 근접거리에서 60GHz 주파수대역을이용하여최대 10Gbps 전송속도를제공하는근접통신에최적화된저전력모뎀송수신기술 근접디바이스간수 msec 이내의빠른링크를설정하고, MAC 제어정보와프레임헤더정보를효율적으로관리하는기술 THz 주파수대역무선통신기술 저전력회로및소자기술 저전력초광대역송수신기술 THz 대역저전력회로및소자기술 60GHz 주파수대역에서의전파송수신을위한초저전력기가급 RF 송수신기회로및소자기술 근접거리에서테라헤르츠주파수대역을이용하여최대 100Gbps 전송속도를제공하는초광대역무선송수신기술 테라헤르츠주파수대역에서의전파송수신을위한저전력기가급 RF 송수신기회로, 소자및패키지기술 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 초고속단거리무선통신부품에대한요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며, 최근 10 년간의특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 60GHz 주파수대역무선통신기술 THz 주파수대역무선통신기술 저전력광대역송수신기술 57 72 45 15 211 초고속근접통신 MAC 기술 70 93 34 12 247 저전력회로및소자기술 24 59 14 13 132 저전력초광대역송수신기술 20 6 11 0 40 THz 대역저전력회로및소자기술 24 12 16 0 54 합계 195 242 120 40 684 53

기술개발테마현황분석 국가별요소기술별특허동향에서는초고속근접통신 MAC 기술이다른기술들에비해특허출원건수가가장많았으며, 그다음으로는저전력광대역송수신기술, 저전력회로및소자기술이특허출원건수가많았음 초고속근접통신 MAC 기술에서는미국이가장많은출원량을보유하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음. 다른모든요소기술에서도미국이가장많은출원량을보유하고있고유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음 이에따라, 초고속근접통신 MAC에대한기술은미국에서가장활발한연구가이루어지고있음을알수있음 주요기술별출원인동향 세부분야 요소기술 기술집중도 주요출원인 국내특허동향 60GHz 주파수 대역무선 통신기술 저전력광대역송수신기술 INTEL QUALCOMM Broadcom 초고속근접통신 MAC 기술 INTEL SAMSUNG QUALCOMM 저전력회로및소자기술 INTEL QUALCOMM Seiko Epson 저전력초광대역송수신기술 한국전자통신연구원 ROHM 대기업중심의출원 대기업중심의출원 대기업중심의출원 공공연구기관및대기업중심의출원 THz 주파수 대역무선통신 기술 THz 대역저전력회로 및소자기술 TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY ROHM NIPPON TELEGR & TELEPH 대기업중심의출원 60GHz 주파수대역무선통신분야주요출원인동향 저전력광대역송수신기술, 초고속근접통신 MAC 기술및에서는 INTEL이가장많은특허를보유하고있으며, 저전력회로및소자기술에서는 INTEL이가장많은특허를보유하고있음 국내에서는공공연구기관을중심으로저전력광대역송수신기술, 초고속근접통신 MAC 기술에대한연구개발이이루어지고있음 THz 주파수대역무선통신분야주요출원인동향 저전력초광대역송수신기술에서는한국전자통신연구원이가장많은특허를보유하고있으며, THz 54

초고속단거리무선통신부품 대역저전력회로및소자기술에서는 TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY가가장많은특허를보유하고있음 국내에서는공공연구기관을중심으로저전력초광대역송수신기술에대한연구개발이이루어지고있음 초고속단거리무선통신부품분야의주요경쟁기술및공백기술 초고속단거리무선통신부품분야의주요경쟁기술은저전력광대역송수신기술, 초고속 근접통신 MAC 기술로나타남 초고속단거리무선통신부품분야에서저전력광대역송수신기술, 초고속근접통신 MAC 기술이 가장치열한분야이고, 저전력초광대역송수신기술및 THz 대역저전력회로및소자기술 분야는아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 세부분야 요소기술 기술집중도 저전력광대역송수신기술 대역무선 초고속근접통신 MAC 기술 통신기술 저전력회로및소자기술 60GHz 주파수 THz 주파수 대역무선통신 기술 저전력초광대역송수신기술 THz 대역저전력회로및소자기술 : 200 건이상, : 150~199 건, : 100~149 건, : 50~99 건, : 50 건미만 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 60GHz 주파수대역무선통신기술 THz 주파수대역무선통신기술 저전력광대역송수신기술초고속근접통신 MAC 기술저전력회로및소자기술저전력초광대역송수신기술 THz 대역저전력회로및소자기술 저전력무선네트워크에서무선송신기및수신기사이의통신프로토콜에대한기술 하나의무선통신링크들을통해둘이상의주변장치들로멀티케스팅할수있는통신기술 무선네트워크시스템을구성하여데이터를송수신기술 디바이스통신상위계층프로토콜정보기술 저전력초광대역수신기에사용되는저잡음증폭장치기술 저전력 Ghz 대역에서동작하는디바이스기술 테라헤르츠무선통신수신기및수신방법기술 테라헤르츠무선통신방법 저잡음 Thz 검출소자기술 Thz 영역에서동작하는필터디바이스기술 55

기술개발테마현황분석 최근국내에출원되는특허를통해기술동향을살펴보면, 초고속단거리무선통신부품에대한요소기술대부분은공공연구기관및대기업을중심으로연구개발이이루어지고있는것으로나타남 저전력무선네트워크에서무선송신기및수신기사이의통신프로토콜에대한기술, 무선네트워크시스템을구성하여데이터를송수신기술, 저전력초광대역수신기에사용되는저잡음증폭장치기술, 저전력 Ghz 대역에서동작하는디바이스기술이개발되고있는것으로나타남 THz 주파수대역무선통신기술에서는테라헤르츠무선통신수신기및수신방법기술, 저잡음 Thz 검출소자기술, Thz 영역에서동작하는필터디바이스에대한기술이개발되고있는것으로나타남 중소기업특허전략수립방향및시사점 초고속단거리무선통신부품분야의공백기술분야는저전력초광대역송수신기술, THz 대역저전력회로및소자기술로나타남 2020년말세계최초로상용서비스예정인 5G 이동통신시스템과접속되어초고속모바일인터넷, 지능통신등으로발전하고있으며, 이러한기술구현을통해 Giga급무선통신환경과고속이동성을갖춘지능적인무선통신서비스제공을위한무선통신기술이급부상하고있음 다만, 대부분의초고속단거리무선통신부품은공공연구기관과대기업을중심으로연구가진행되고있기때문에중소벤처기업의참여가높지는않은분야임 저전력초광대역송수신기술및 THz 대역저전력회로및소자기술은공백기술로나타났지만, 산업용으로적용되기위해기술개선과특허를확보하기위한전략이필요할것으로판단됨 향후중소기업은공공연구기관에서활발히연구개발을하고있는저전력초광대역송수신기술, THz 대역저전력회로및소자기술을이전받거나공동연구개발을진행하여제품화하는방향을우선적으로고려해볼수있을것으로사료됨 56

초고속단거리무선통신부품 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 한국전자통신연구원 - 차세대대용량코히어런트광 OFDM 기술개발 - 이동무선백홀기반고속그룹이동체모바일핫스팟 (MHN) 네트워크기술개발 - 차세대초고속대용량광통신기술개발및이더넷용핵심광전부품시장을선점할수있음또한 모바일이동무선백홀시장창출 전자부품연구원 - 지능형공간융합센싱디바이스원천기술개발 - 자동차, 건물가정등다양한공간적개념을전제로인간생활과밀접하게연되어있어현재정보가전및관련산업을견인할수있으며차세대 IT인프라기술로사용될수있음 LG 이노텍 - 무선충전과근거리무선통신을동시지원하는무선충전모듈사업추진 - 초고속대용량데이터순간전송하는사물인터넷 (IOT) 통신시대 - 공항, 일상생활, 의료용등다양한응용분야에활용가능 한국과학기술원 - 초고속데이터전송나노포토닉스집적회로기술개발로,MPU 칩, 디스플레이, 컴퓨터통신기기등전반이광전송 / 무선전송으로전환이가능하게함저소비전력데이터전송시스템에활용 한국전기연구원 - 임펄스무선통신기술을응용한실시간무선위치인식시스템을상용화단계의기술개발을위해전체시스템을단일칩으로제작 - 기술과의가격, 복잡성, 전력소모면에서비교우위를가질수있도록집적화및 SoC 수준의기술을개발 광주과학기술원 - 전기적으로재구성가능한메타물질기반테라헤르츠소자연구로컴퓨터, 영상, 음향통신장비, 의료, 정밀, 광학기기에적용가능 에어포인트 - 저전력광역 (LPWA) IoT Connectivity 를위한지능형반도체기술개발 LG 전자 - 근거리데이터전송분야에서고데이터의멀티미디어통신을가능하게하는기가비트급무선통신시스템이세계적인통신업체들의연합형태로개발 하나마이크론 - 무선충전과근거리무선통신을동시지원하는무선충전모듈사업추진했으며사물인터넷용비콘 ( 근거리무선통신장치 ) 송출기및플랫폼공급. 57

기술개발테마현황분석 나. 연구개발인력 초고속단거리무선통신부품기술분야한국전자통신연구원, 전자부품연구원에서주로 연구개발을진행하고있음 [ 초고속단거리무선통신부품기술분야연구기관 ] 기관 부서 대표전화 전자부품연구원 모빌리티플랫폼연구센터 031-789-7000 전자부품연구원 스마트네트워크연구센터 031-789-7000 한국전자통신연구원 네트워크연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 광무선융합연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 IoT연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 이동전송연구부 042-860-6114 한국과학기술연구원 - 02-958-6170 58

초고속단거리무선통신부품 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관 초고속단거리무선통신부품기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원, 전자부품연구원, 한국과학기술원등이있음 [ 초고속단거리무선통신부품요소기술연구기관및인원 ] 요소기술 기관 초고속근접통신 MAC 기술 한국전자통신연구원 저전력회로및소자기술 한국과학기술원 THz 대역저전력회로및소자기술 광주과학기술원 저전력광대역송수신기술 한국과학기술원 저전력초광대역송수신기술 한국전기연구원 RF 통합플랫폼기술 한국전자통신연구원 광대역통합망용유무선통합통신부품기술 한국전자통신연구원 60GHz 대역저전력회로및소자기술 한국과학기술원 seamless 한초고속근거리통신을위한통합기술 한국전자통신연구원 차세대초고속단거리무선통신부품기술 한국과학기술원 무선랜기반의초정밀위치정보기술 전자부품연구원 59

기술개발테마현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 초고속단거리무선통신부품분야키워드클러스터링 ] 60

초고속단거리무선통신부품 [ 초고속단거리무선통신부품분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 communicati on-device 6~8 1. Design and improving the transition-band characteristic of a stepped impedance low pass filter for communication systems 2. Recent progress in compound semiconductor electron devices 3. Wireless communication device capable of utilizing multiple radio access technologies 클러스터 02 wireless communicati on 5~6 1. A novel joint optimization of downlink transmission using physical layer security in cooperative 5G wireless networks 2. Stochastic multipath channel modeling and power delay profile analysis for terahertz-band communication 3. Method and wireless communication netwrok for providing communications between a high-speed vehicle and a base station 클러스터 03 mobile device 3~4 1. Power saving model for mobile device and virtual base station in the 5G era 2. Wireless haptic rendering for mobile platforms 3. Mobile wireless communication apparatus having a plurality of antenna elements 클러스터 04 receiver 6~7 1. Demonstration of an efficient high speed communication link based on regenerative sampling 2. Efficient Ultra-High Speed Communication with Simultaneous Phase and Amplitude Regenerative Sampling (SPARS) 3. METHOD AND APPARATUS FOR RECEIVED SIGNAL PROCESSING IN A WIRELESS COMMUNICATION RECEIVER 클러스터 05 internet protocol 3~4 1. Spectrum issues for the new communications age 2. Wireless Transceiver Design: Mastering the Design of Modern Wireless Equipment and Systems 3. Broadband communications device 클러스터 06 power control 5~7 1. Intra-minute cloud passing forecasting based on a low cost IoT sensor a solution for smoothing the output power of PV power plants 2. Power Control of Uplink Control Channels in Heterogeneous Networks 3. APPARATUSES AND METHODS FOR UPLINK POWER CONTROL IN WIRELESS COMMUNICATION 클러스터 07 low power 5~7 1. Review of Millimeter-Wave Integrated Circuits with Low Power Consumption for High Speed Wireless Communications 2. Implementation of low power error control using wireless sensor networks 3. Apparatus for opportunistic wireless mesh networks 61

기술개발테마현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 08 high frequency 3~5 1. Radio communications: Components, systems and networks 2. Compact modules for wireless communication systems in the E-band (71-76 GHz) 3. ARMED FIGHTING INTERACTIVE SYSTEM BASED ON HIGH FREQUENCY WIRELESS SCORING 클러스터 09 wireless transmission 2~4 1. Study of Wireless Power and Information Transmission Technology Based on the Triangular Current Waveform 2. Stacked array antennas for high-speed wireless communication 3. Timer poll retransmission expiry in a wireless communication system 클러스터 10 energy 3~4 1. Power saving model for mobile device and virtual base station in the 5G era 2. 5G mobile technology development trend analysis 3. High-speed low-jitter communication system 62

초고속단거리무선통신부품 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로 로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여 최종요소기술명확정 [ 초고속단거리무선통신부품분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 통신부품 광대역통합망용유무선통합통신부품기술 차세대초고속단거리무선통신부품기술 기술수요, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 저전력광대역송수신기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천 60GHz 주파수대역무선통신기술 초고속근접통신 MAC 기술 기술수요, 기술 / 시장분석, 전문가추천 60GHz 대역저전력회로및소자기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천 저전력초광대역송수신기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 테라헤르츠주파수대역무선통신기술 테라헤르츠대역저전력회로및소자기술 저전력회로기술 기술 / 시장분석, 전문가추천 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 저전력소자기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 63

기술개발테마현황분석 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심요소기술선정위원회를통하여 중소기업에적합한핵심요소기술선정 핵심요소기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업 적합성 (10) 을고려하여평가 [ 초고속단거리무선통신부품분야핵심요소기술 ] 분류핵심요소기술개요 저전력광대역송수신기술 근접거리에서 60GHz 주파수대역을이용하여최대 10Gbps 전송속도를제공하는근접통신에최적화된저전력모뎀송수신기술 60GHz 주파수대역무선통신기술 초고속근접통신 MAC 기술 근접디바이스간수 msec 이내의빠른링크를설정하고, MAC 제어정보와프레임헤더정보를효율적으로관리하는기술 60GHz 대역저전력회로및소자기술 60GHz 주파수대역에서의전파송수신을위한초저전력기가급 RF 송수신기회로및소자기술 테라헤르츠주파수대역무선통신기술 저전력초광대역송수신기술 테라헤르츠대역저전력회로및소자기술 근접거리에서테라헤르츠주파수대역을이용하여최대 100Gbps 전송속도를제공하는초광대역무선송수신기술 테라헤르츠주파수대역에서의전파송수신을위한저전력기가급 RF 송수신기회로, 소자및패키지기술 64

초고속단거리무선통신부품 나. 초고속단거리무선통신부품기술로드맵 최종중소기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 65

기술개발테마현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된 핵심요소기술을대상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 초고속단거리무선통신부품기술분야핵심요소기술연구목표 ] 분류 핵심요소기술 기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 저전력광대역송수신기술 전송속도 (Gbps) - 3.5 10 10Gbps 급전송속도달성 60GHz 주파수대역무선통신기술 초고속근접통신 MAC 기술 접속시간 (ms) - 5 2 2ms 의초기접속무선연결시간달성 60GHz 대역저전력회로및소자기술 소모전력 (mw) - - 500 500mW 이내의소모전력달성 테라헤르츠주파수대역무선통신기술 저전력초광대역송수신기술 테라헤르츠대역저전력회로및소자기술 전송속도 (Gbps) 소모전력 (mw) - 20 100 - - 1000 100Gbps 급전송속도달성 1000mW 이내의소모전력달성 66

초고속단거리무선통신부품 다. 핵심요소기술심층분석 초고속근접통신 MAC 기술 기술개발필요성 근접디바이스간수 msec 이내의빠른링크를설정하고, MAC 제어정보와프레임 헤더정보를효율적으로관리하는기술이필요함 기술개발전략 무선 네트워크 시스템을 구성하여 데이터를 송수신 기술 : 트래픽 송신들에 초래된 다운링크 / 업링크채널들에대한간섭완화및간섭정정, 무선통신매체들간의충돌방지 디바이스통신상위계층프로토콜정보기술 : 저전력 MAC 프로토콜기술, MAC 프로토콜에의한통신방법 No 명칭출원인 1 다층프로토콜무선시스템에서의 MAC QUALCOMM 2 저전력 MAC 프로토콜을이용하는센서네트워크경기대학교 관련특허현황 3 캔통신을이용한 MAC 방법및장치한국전자통신연구원 4 낮은듀티사이클로동장하는사물통신디바이스의 MAC 케이티 5 버스시스템및통신장치를위한 MAC 방법 ROBERT BOSCH 6 무선네트워크에서 MAC 프로토콜에의한통신방법삼성전자 적용가능분야 센서네트워크 ( 공장, 가정, 개인등 ) 관련기업 국내 : 삼성전자, 한국전자통신연구원, 케이티, 경기대학교산학협력단, 우리별등 해외 : QUALCOMM, INTEL, ROBERT BOSCH, FUJITSU 67

기술개발테마현황분석 저전력 GHz, THz 회로및소자기술 기술개발필요성 60GHz 주파수대역에서의전파송수신을위한초저전력기가급 RF 송수신기회로및소자기술이필요함 테라헤르츠주파수대역에서의전파송수신을위한저전력기가급 RF 송수신기회로, 소자및패키지기술이필요함 저전력초광대역수신기에사용되는저잡음증폭장치기술 ( 새로운프리앰프구조 ) 기술개발전략 저전력 Ghz 대역에서동작하는디바이스기술 RF 송수신모듈기능을활용하여구현 No 명칭출원인 1 저전력무선네트워크를통신을위한방법및장치 INTEL 2 저전력무선통신을위한상황인지형송신전력제어방법영남대학교 관련특허현황 3 저전력무선네트워크를위한방법및장치 INTEL 4 장치내의국부무선통신 BROADCOM 5 이동통신단말기용 60GHz 저전력수신기한국정보통신대학교 6 무선네트워크에서데이터를송신하는방법 PHILIPS 적용가능분야 저잡음증폭기, RF 송수신기모듈 관련기업 국내 : 영남대학교, 한국정보통신대학교 해외 : INTEL, BROADCOM, PHILIPS 68

초고속단거리무선통신부품 저전력광대역송수신기술 기술개발필요성 근접거리에서 60GHz 주파수대역을이용하여최대 10Gbps 전송속도를제공하는 근접통신에최적화된저전력모뎀송수신기술이필요함 저전력무선네트워크에서무선송신기및수신기사이의통신프로토콜에대한기술 기술개발전략 하나의무선통신링크들을통해둘이상의주변장치들로멀티케스팅할수있는통신 기술 No 명칭출원인 1 GHz 주파수대역에서동작하는방법, 무선통신국및시 스템 INTEL 2 저전력무선네트워크를위한방법및장치 INTEL 관련특허현황 3 저전력무선네트워크에서통신위한방법및장치 INTEL 4 서브 - 패킷펄스 - 기반통신 QUALCOMM 5 장치내의국부무선통신 BROADCOM 적용가능분야 무선네트워크 관련기업 국내 : 한국정보통신대학교, 팬택 해외 : INTEL, QUALCOMM, BROADCOM, PHILIPS 69

기술개발테마현황분석 저전력초광대역송수신기술 기술개발필요성 근접거리에서테라헤르츠주파수대역을이용하여최대 100Gbps 전송속도를제공하는 초광대역무선송수신기술이필요함 기술개발전략 테라헤르츠무선통신수신기및수신방법기술 테라헤르츠무선통신방법 No 명칭출원인 1 분자나노통신과테라헤르츠전자파하이브리드나노통신 인터페이싱방법및장치 인하대학교 2 저전력소모형기가비트데이터무선통신제어시스템한국과학기술원 관련특허현황 비가시거리 조건에서 밀리미터파 또는 테라헤르츠파를 3 수신하는디스플레이장치및그의디스플레이방법 한국과학기술원 4 테라헤르츠무선통신을위한수신기및수신방법 한국전자통신연구원 5 테라헤르츠검출소자 RHOM 6 테라헤르츠검출소자 TOKYO INST TECH 7 테라헤르츠무선통신방식 RHOM 적용가능분야 무선네트워크 관련기업 국내 : 인하대학교, 한국과학기술원, 한국전자통신연구원 해외 : RHOM, TOKYO INST TECH, RHOM 70

기술개발테마현황분석 5G 무선전송및 접속기술

기술개발테마현황분석 5G 무선전송및접속기술 정의및범위 5G 무선전송및접속기술이란 5G 이동통신기술에서단말과기지국간의무선송 / 수신기술로서, 국제전기통신연합 -전파통신총국 (ITU-R) 에서정의한 IMT-2020 요구사항을만족시키는기술을의미 5G 무선전송및접속기술은대용량전송 / 접속기술, 고신뢰저지연기술, 그리고지능형액세스기술로분류정부지원정책 과기정통부는 2014년 1월 5G 이동통신관련 4대 MASTER 전략 을제시하고향후 7년간 1조원을투자할수있는정책을수립 과기정통부는 2014년 3월 미래성장동력발굴 육성계획 을통해 5G 이동통신을 9대전략산업으로선정하여관련분야중소 중견기업지원 육성확대 과기정통부는 2014년 5월 사물인터넷기본계획 을기반으로사물인터넷산업의확산을위하여 20년 5G 네트워크상용화, 1GHz 이상추가주파수확보, 저전력 장거리 비면허대역통신기술개발을추진 과기정통부차세대스마트디바이스코리아 2020에서는사물인터넷, 5G이동통신발전에따른차세대디바이스경쟁력강화를위한중소 중견기업육성추진 과기정통부는 2015년 1월 5G 전략추진위원회 를상설조직화하고, 평창동계올림픽에서 5G 이동통신세계최초시범서비스구현을위한구체적상용화추진계획수립 KT는 2018년평창동계올림픽에서 5G 통신서비스를실현하기위한 KT 5G 개발포럼 을출범함중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 세계이동통신선도단말업체보유 글로벌수준의유무선통신인프라구축및운영경험보유 반도체, 디스플레이, 콘텐츠등전 후방연관산업의발달기회 (Opportunity) 모바일데이터시장지속적확대및타산업과의융합을통한모바일혁신시작 신흥국의통신산업발전을통한지속적인시장수요증가 5G 시대에대한세계적관심증대 약점 (Weakness) 서비스 / 시스템전반에관한핵심기술확보미약 모뎀, RF 등이동통신단말핵심부품의높은해외의존도 중소기업의글로벌경쟁력취약위협 (Threat) 중국, 대만등신흥국의단말 부품 서비스경쟁력강화 해외메이저업체의핵심기술주도및제품점유율확대 원천 핵심기술보유업체에대한로열티지불부담 중소기업의시장대응전략 `18년세계최초 5G 시범서비스, `20년세계최초의상용서비스제공기여를통한글로벌경쟁력확보및해외시장진출 차세대이동통신단말 / 부품핵심기술개발및관련산업육성 다양한버티컬산업과의결합을통한새로운통신융합산업의영역을개척 73

핵심요소기술로드맵

5G 무선전송및접속기술 1. 개요 가. 정의및필요성 5G 무선전송및접속기술이란국제전기통신연합-전파통신총국 (ITU-R) 에서정의한 IMT-2020 요구사항을만족시키는 5G 이동통신기술에서, 단말과기지국간의무선송 / 수신기술을의미 일반적으로 ITU-R의 WP5D에서승인된특정한요구사항을만족하는무선접속기술규격을 X세대이동통신시스템 이라고함 5세대 (5th Generation, 5G) 이동통신시스템은시장에서통용되는용어로, 5G의공식명칭은 2015년 10월 ITU-R의 WP5D( 이동통신작업반 ) 에서승인된 IMT-2020임 4G의공식명칭은 IMT-advanced 임 5G 이동통신의특징은전송속도위주의이전세대표준방향과달리전송속도를강조하는 초고속대용량 (embb, enhanced Mobile BroadBand) 외에도 초연결 (mmtc, massive Machine Type Communication) 과 고신뢰저지연 (urllc, ultra reliable and Low Latency Communication) 의중요성을함께고려 * 출처 : ITU-R M.2083-0, IMT Vision Framework and overall objective of the future development of IMT for 2020 and beyond, 2015.9. [ IMT-2020 3 대시나리오및 IMT-Adv 대비 8 대핵심성능 ] 초고속대용량기술은최대데이터전송속도 20 Gbps, 사용자체감데이터전속속도 100Mbps, 스펙트럼효율제고, 그리고면적당트래픽용량 10 Mbps/m2 이상을달성하는무선전송및접속기술로, 4G 기술대비각각 20배, 10배, 3배, 10배이상증가시키는것을요구사항으로함 주요초고속대용량달성기술은광대역폭확보밀리미터파송 / 수신기술, 공간분할이득을추구하는고밀집네트워크기술, 다수의송 / 수신안테나사용대규모다중안테나송 / 수신기술, 무선자원사용효율을극대화하는비직교다중접속기술및동일대역전이중무선전송기술등을포함 75

기술개발테마현황분석 고신뢰저지연기술은 1 밀리초이하의무선구간지연시간과 5 밀리초이내의종단간지연시간그리고 99.999% 이상의신뢰도를달성하는무선전송및접속기술로, 4G 기술대비각각 10배, 5배이상감소시키고 10배이상증가시키는것을요구사항으로함 - 4G의종단간지연및신뢰도수치는유럽 5G-PPP의 5G 비전문서를참조하여각각 25 밀리초와 99.99% 로가정함 주요고신뢰저지연달성기술은클라우드 / 포그컴퓨팅기술의모바일엣지컴퓨팅기술, 짧은 TTI(Transmission Time Interval) 및프로토콜간소화처리기술을통한무선구간레이턴시절감기술, 무선전송오류율최소화를통한고신뢰무선전송기술, 차량이동환경에서고신뢰저지연기술을적용하는 V2X(Vehicle-to-Infrastructure, Network, Vehicle, Pedestrian) 통신기술등포함 지능형액세스기술은인공지능기술을이동통신에적용하여무선전송 / 접속을지능적이며자동적으로제어하고무선자원사용을최적화함으로써사용에너지및소모비용을절감할수있음 주요지능형액세스달성기술은소프트웨어정의기술기반의 RAN 가상화기술, 인공지능기반무선네트워크기술, 다중주파수및다중무선인터페이스제공다중연결기술, 고도의에너지효율성을갖는무선송 / 수신기술등포함 매년 47% 씩모바일트래픽이증가할것으로예상되는가운데, 모바일트래픽폭증을수용하기위한초고속대용량의기술과신사업을촉발할수있는고신뢰저지연기술이함께제공될수있는비용효율적인차세대이동통신기술이요구됨 기존이동통신시장의경계를넘어다양한산업간융합까지추동하여사회전반의인프라역할을수행할수있는진정한 4차산업혁명동력으로서의이동통신기술을개발함으로써국가경쟁력을제고할필요가있음 76

5G 무선전송및접속기술 나. 범위 5G 무선전송및접속은단말과기지국간의무선송 / 수신기술로서세분화하면초고속 대용량기술, 고신뢰저지연기술, 지능형액세스기술로분류 5G 이동통신핵심기술중의하나인대규모연결기술은 massive MTC 에서다루기로함 초고속대용량기술은최대데이터전송속도, 사용자체감데이터전속속도, 스펙트럼효율, 면적당트래픽용량측면의 5G 이동통신네트워크요구사항을충족시키며, 사용자에게새로운경험을제공할수있는증강현실 / 가상현실및원격고품질화상회의등의몰입형서비스와개인맞춤형인공지능비서와같은지능형서비스를제공하면서모바일트래픽폭증을비용-효율적으로수용 대역폭, 스펙트럼, 공간차원의이득을제고하면서진화발전하지만한계에도달하고있어, 비 / 저활용되었던밀리미터파및테라헤르츠와같은초고주파수대역을개척하는시도와함께무선캐싱과같은새로운차원의기술도개발될것으로예상 고신뢰저지연기술은무선구간및종단간지연시간과신뢰도측면의 5G 이동통신네트워크요구사항을충족시키며, 사용자에게스마트교통및자율주행서비스등의자율형서비스와원격진료및재난대응등의공공형서비스를제공하면서융합신산업을촉발 무선전송오류율을최소화하여신뢰성을높이면서도빠른응답지연시간을제공함으로써스마트제조산업의생산자동화분야및안전도높은자율자동차분야등과같은 ICT 융합신산업에확산적용되어빠르게발전될것으로예상 지능형액세스기술은기계학습및딥러닝기술과같은인공지능기술을무선자원최적사용및시스템자동화제어에적용하여에너지효율및비용효율을제고하는데일조 무선송 / 수신기능의가상화및소프트웨어화를통해규모확장성과유연성을극대화하고인공지능기술을사용하여무선자원을최적화하고자동적으로시스템을구성하는기술이빠르게확산될것으로예상 77

기술개발테마현황분석 [ 5G 무선전송및접속기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 밀리미터파송 / 수신기술 넓은대역폭확보가가능한초고주파대역에서빔형성을통해송 / 수신하는기술 높은경로감쇄를극복하면서공간다중화이득을추구하기위하여아날로그 빔형성과디지털빔형성기술을결합한하이브리드빔형성기술 초고속대용량기술 고밀집네트워크기술 대규모다중안테나송 / 수신기술 비직교다중접속기술 소형셀들을밀집시켜배치하고간섭을제어함으로써단위면적당용량을증대시키는기술 기존 Macro커버리지영역내에트래픽이대량으로발생하는소규모핫스팟이나빌딩내에소형기지국을다수설치하여이종네트워크기반네트워크용량을증대하는기술 다수의송 / 수신안테나를사용하여스펙트럼효율을높이는기술 채널정보를효율적으로획득하기위한파일롯배치기술및시그널링오버헤드저감기술 셀의용량증대를위해동일한시간, 주파수, 공간자원상에두대이상의단말에대한데이터를동시에전송하여주파수효율을향상시키는기술 NOMA(Non Orthogonal Multiple Access) 전력분배알고리즘, 상 / 하향링크아웃티지향상기술등 5G 무선전송및접속 동일대역전이중무선전송기술 모바일엣지컴퓨팅기술 같은주파수를사용하여송신과수신을동시에처리하는기술 자기간섭제거기술및사용자간간섭제거기술과전이중방식에최적화된무선액세스프로토콜기술 콘텐츠를사용자에근접시켜서비스함으로써지연을절감하는기술로 Cloud 및 Fog 무선액세스기술을포함함 협력무선신호처리, 분산협력무선자원관리, 계층적에지캐싱등의기술 고신뢰저지연기술 무선구간레이턴시절감기술 고신뢰무선전송기술 V2X 기술 무선구간의전송단위를가변화하고프로토콜처리를빠르게하여응답시간을최소화할수있는기술 무선전송구간의최소시간단위단축기술을포함한확장형전송시간단위기술, 빠른채널추정및복호기술, 경쟁기반의비예약액세스기술과핸드오버레이턴시저감기술 무선전송오류율을최소화하여신뢰성을높이는기술 저지연요구사항을만족하는하이브리드자동-재송 -요구(ARQ) 기술, 공간다이버시티기술, 고신뢰파형설계기술 고신뢰저지연기술을차량통신에적용한융합기술로다른차량, 보행자단말, 신호등, 중계기, 네트워크등차량과통신할수있는모든대상들간의고신뢰저지연통신을포함 자동차와자동차간통신 (V2V) 기술, 자동차와신호등과같은도로인프라간통신 (V2I) 기술, 자동차가네트워크에연결되어인터넷을통한통신 (V2N) 기술, 자동차와보행자간통신 (V2P) 기술 78

5G 무선전송및접속기술 전략제품제품분류관점세부기술 RAN 가상화기술 무선송 / 수신기능의가상화및소프트웨어화를통해규모확장성과유연성을 극대화하는무선접속망기술 클라우드 / 포그 RAN 기술, RAN 슬라이싱기술, 소프트웨어정의무선기술 지능형액세스기술 인공지능기반무선네트워크기술 다중연결기술 인공지능기술을사용하여주변상황에자동적으로적응하여무선자원을최적화하고문제를해결하며시스템을구성하는기술 기계학습및딥러닝을통한링크적응및빔형성기술, 이종망에서자원사용최적화기술, 침입탑지를위한보안기술 다중주파수와다중무선인터페이스가동시에제공하는연결기술 매크로셀과소형셀구성기술, 면허대역 6 GHz 미만주파수와 6 GHz 이상주파수다중연결기술, 면허대역과비면허대역다중연결기술 에너지효율적무선액세스기술 고도의에너지효율성을갖는무선송 / 수신기술 에너지하베스팅, 정보및전력동시전송기술, 셀 - 탈피아키텍쳐기반에너지 절감기술등을포함 79

기술개발테마현황분석 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 5G 무선전송및접속기술은현재 5G 이동통신표준화진행중임에따라관련핵심기술들이개발중에있고세계각국은 4차산업혁명을선도할핵심인프라기술로인지하고치열한경쟁을펼치고있음 미래혁신기술확보및 ICT 융합신제품출시를통해, 5G 이동통신기반모바일산업은국가주력산업으로역할지속및 4차산업혁명선도역할요구 4G 이동통신의단말 / 부품시장은단말의경우 2강및중국계신흥벤더를제외한국내외주요업체들의영업실적부진상황이며, 핵심부품의경우퀄컴, 애플과같은독보적인기업들이해당분야의 50% 이상을점유한가운데원칩화 / 모듈화의확대로국내중소부품업체입지약화 4G 이동통신의기지국장비시장은에릭슨, 화웨이, 노키아 3강구도로재편된가운데삼성전자의점유율은 15년 4.3% 로하락및내수시장에서국산장비점유율은지속적으로하락상황이며, 소형셀 중계기 계측기등중소기업활동분야에서도대부분경영실적이좋지않음 (ETRI Insight 5G 이동통신산업생태계활성화를위한 R&D 협력방안 ) 중소기업중심의국내이동통신신산업생태계육성이필요하며, 그출발점이신규시장공략이가능하고시장판도가변동되어새로운시장이발굴될수있는 5G 이동통신이될수있음 5G 표준화일정이확정되면서국가별상용화 ( 19년/ 20년) 경쟁이심화하고, 5G 주도권확보를위해치열하게경쟁중에있음 5G 이동통신의핵심기술중의하나는 5G 무선전송및접속기술로초고속대용량, 고신뢰저지연, 지능형액세스기술로구분되며, 전세대표준방향과달리전송속도를강조하는초고속대용량외에도초연결과고신뢰저지연의중요성을함께고려하고있어다양한산업들의융합을촉발할수있음 5G 무선전송및접속기술을통해용량이증대되고다양한디바이스에접속되면서사용자의활용성이증대되어다양한모바일서비스기술의중요성도커질것으로예상되며사물인터넷의확산으로스마트폰외의다양한기기로통신서비스의영역이확대될것으로전망됨 2014년과기정통부주관으로 미래이동통신산업발전전략 (Creative 5G Mobile Strategy) 을수립하여 5대 5G 핵심서비스로미래 SNS, 모바일입체영상, 지능서비스, 초고속서비스, UHD/ 홀로그램을선정 2016년현과학기술정보통신부주관으로 5G 이동통신산업발전전략 을조기상용화중심의기존전략을보완하여 5G와타산업간융합및생태계조성을본격적으로추진하기위한전략발표 5G 이동통신이상용화되면정보전송용량과속도가증가하여콘텐츠의활용범위가넓어지면서이러한서비스가가능할것으로보임 80

5G 무선전송및접속기술 다양한모바일기기가연결되는사물인터넷 (Internet of Things) 환경에서는웨어러블기기, 차량내정보서비스, 홈네트워크등이동통신의영역이확장되어기존의유비쿼터스네트워크기술에 IT(Information Technology), NT(Nano Technology), BT(BioTechnology) 기술력이융합된다중센서기술들을기반으로한새로운서비스를창출할것으로보임 시장규모 ( 국산기술채용율고려 ) 와기술난이도 ( 파급성, 원천성 ) 을기반으로제품군을대기업, 중견기업, 중소기업, 그리고국가 R&D 공략품목으로분류하여전략적기술개발제품선정및맞춤형기술개발전략수립필요 과거통신기술공급중심구조에서서비스수요중심구조로산업주도권이옮겨갈것으로전망되어, 우리나라의 IT 서비스관련규제완화및정책지원을통해서비스산업육성이필요함 스몰셀, 초고주파 RF 부품등소규모통신망을지원하기위한장비수요가늘어날것에대비하여통신장비산업경쟁력제고가필수적임 국내통신장비시장은 4G 이동통신방식부터외국기업이잠식하고있으며 5G 분야에서도같은문제가우려되고있음 * 출처 : 5G-PPP 5G Vision [ 5G 무선전송및접속기술적용도메인 ] 81

기술개발테마현황분석 (2) 산업의구조 후방산업은 5G 무선전송및접속기술에사용되는주요핵심부품및소재인반도체 설계 / 제조기술, SoC(System-on-Chip, 여러가지기능을가진시스템을하나의칩에모아 만든비메모리반도체 ) 기술, 임베디드소프트웨어등이있음 전방산업으로서 5G 무선전송및접속기술분야는자동차산업, 스마트팩토리기반제조업, 에너지산업, 의료산업, 공공안전및공공서비스산업등으로구성 자동차산업분야는 자율자동차 및 커넥티드자동차 로통칭되는미래자동차진화방향을둘러싸고기존완성차업체와신규진입을시도하는 ICT 업체간각축이치열해짐과동시에모바일산업과자동차산업간의협력활성화또한강화 이와같은미래자동차의진화에서이동통신시스템을활용한네트워크화를통해통신사업자들도자동차관련산업으로의진입이시도되어현재는위치및응급서비스, 음성기반서비스등을중심으로이루어지고있으며, 향후에는차량유지, 보수, 운전자운전행동정보에기반한빅데이터분석, 실시간결제서비스등으로확장예상 스마트팩토리기반제조업분야는사물인터넷및사이버물리시스템을기반으로제품의기획및설계, 생산, 유통및판매등전생산과정을 ICT 기술로통합하여최소비용및시간으로고객맞춤형제품생산을가능케함 미국의대표제조기업인 GE, 독일의전기전자및제조기업지멘스, 국내의포스코 ICT 등은이미스마트공장추진을진행중이며, 향후스마트팩토리기반제조업분야는 5G 무선전송및접속기술적용을통해확장될전망임 전력과 IT 용합스마트그리드로대표되는에너지산업분야는실제전력을생산하여전달하는발전으로부터송전, 배전및고객등다양한영역에걸쳐가장경제적이고효율적인통신네트워크구축이요구됨 스마트그리드를구성하는도메인과이들을연결하는통신기술, 그리고전달되는제어및전력데이터등을통하여다양한서비스및시장창출이가능 의료산업분야에서는환자, 보호자, 헬스케어서비스제공자를위해 5G 무선전송및접속기술을통해 Always-on 상태로안전하게기기들을연결할수있고, 이와같은 ICT 융합을통해스마트헬스케어산업으로발전 2017년전세계적으로 1억 6,950만개의웨어러블기기가판매되고, 그중헬스케어관련기기가 50% 를차지할것으로전망 (ABI리서치) 하고있고, 국내헬스케어시장규모는 3조원규모에육박할것으로추산 ( 보건산업진흥원 ) 82

5G 무선전송및접속기술 5G 무선전송및접속기술은미래생태계 Key Stone으로타미래성장동력분야와전 후방산업으로유기적으로연계되어발전함으로써기존기술 / 제품의성능과서비스를첨단화하고융합신산업촉발을통한새로운부가가치를창출 초고속대용량, 고신뢰저지연, 지능형액세스기술을포함하는 5G 무선전송및접속기술을기반으로빅데이터, 실감형콘텐츠, 지능형 IoT, 맞춤형웰니스케어등이구현될전망이며, 스마트자동차, 지능형로봇등에 5G 통신모듈이탑재되어최적의연결성을제공할것임 5G 무선전송및접속기술이탑재된착용형스마트기기는스마트폰과더불어 5G 핵심단말로활용가능예상 [ 5G 무선전송및접속기술분야산업구조 ] 후방산업 반도체설계제조, SOC, 임베디드소프트웨어, 통신부품 / 모듈 5G 무선전송및접속기술분야 무선통신장비제조업, 모바일융합서비스, 광대역이동통신시스템, 무선통신시스템응용및특화시스템, 융 복합단말, 융 복합부품기, 이동통신시험 인증 전방산업 사물인터넷 (IoT) 디바이스, 모바일뱅킹, 위성통신, 방송, 전자상거래, 스마트기기, 모바일단말기, 방송통신서비스, 콘텐츠산업, 제조업, 건설, 에너지, 의료, 국방, 조선, 물류, 자동차, 공공안전및공공서비스 83

기술개발테마현황분석 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 이동통신액세스시스템 세계이동통신액세스시스템시장은이동통신네트워크장비와무선랜시장으로구성 세계기지국장비시장은 22년 549억달러로연평균 5.2% 성장률을기록할전망 [ 세계이동통신네트워크장비유형별매출액전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 2016 2017 2018 2019 2020 2021 CAGR 2G 1,994 1,599 1,055 723 497 478-24.7 대형기지국 3G 8,540 6,740 5,025 3,681 2,556 1,793-26.7 LTE & 4G 23,573 26,398 31,620 35,605 36,570 37,567 10.7 소계 33,348 34,737 37,699 40,009 39,623 39,838 4.0 소형기지국 4,580 5,313 6,527 7,468 7,882 8,183 13.8 교환기 4,447 4,671 4,930 5,204 5,535 5,814 4.8 합계 42,396 44,721 49,156 52,681 53,040 53,835 5.2 * 출처 : Gartner, Forecast : Communications Service Provider Operational Technology, 2016. 3. 17, 2021-2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 84

5G 무선전송및접속기술 (2) 국내시장 이동통신액세스시스템 국내스몰셀시장의경우세계스몰셀시장의 5% 점유로추정하였을때 2016년 3천2백만달러에서 2021년 7천8백만달러규모로연 38.6% 의성장률을보일것으로예상 국내이동통신 3사는 10년부터 LTE 등 4세대이동통신의경우기술로의이전을위해 CAPEX를지속적으로증가시켜 11년부터 15년까지연간총 7 8조원규모를투자 [ 국내스몰셀시장전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 2016 2017 2018 2019 2020 2021 CAGR 국내시장 32 53 73 101 114 196 38.6 * 출처 : MarketsandMarkets, 2017, 해외스몰셀시장의 5% 점유시로추정 [ 국내이동통신 CAPEX 현황 ] ( 단위 : 십억원, %) 구분 2010 2011 2012 2013 2014 2015 CAGR 합계 6,050 7,311 8,247 7,197 6,870 5,698-1.2 SKT 1,845 2,278 2,858 2,316 2,144 1,891 0.5 KT 3,057 3,318 3,710 3,313 2,514 2,397-4.7 LGU+ 1,148 1,715 1,679 1,568 2,212 1,410 4.2 * 출처 : 각이동통신사별 IR 자료종합, 2016. 1 월기준 85

기술개발테마현황분석 이동통신단말및부품부문 이동통신단말은연평균 -1.6% 의성장률을보이면서 22 년에는 10 조 3,427 억원규모에이를전망 [ 국내휴대폰단말시장전망 ] ( 단위 : 십억원, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 피쳐폰 87.2 86.4 85.8 85.3 84.9 84.5-0.8 스마트폰 11,073.8 10,881.7 10,705.4 10,540.9 10,393.3 10,258.2-1.6 합계 11,161.0 10,968.1 10,791.2 10,626.2 10,478.2 10,342.7-1.6 * 출처 : IDC, Korea ICT Market, 2016. 5, 2021 2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 86

5G 무선전송및접속기술 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 5G 이동통신기술은 5G의요구사항을만족하는 기존세대의시스템과호환이가능한 (backwards compatible) 진화기술 과 기존의시스템과호환성을필요로하지않는 (non-backwards compatible) 변혁적인새로운무선액세스기술 의조합으로서구성 5G 응용서비스의특성에따라초고속대용량 (enhanced Mobile Broadband: embb) 서비스, 고신뢰저지연 (ultra-high reliable and low latency: urllc) 서비스, 그리고대규모사물인터넷 (massive Internet of Things: miot) 서비스의범주로구분 * 자료 : ETRI 5G Insight 백서 [ 5G 무선전송및접속주요기술 ] 5G에서는센티미터파 (3GHz~30GHz), 밀리미터파 (30GHz~300GHz) 의높은주파수대역에서수백MHz 이상의광대역폭을이용하여고속의데이터전송을가능 기존이동통신은 3GHz 이하의낮은주파수대역에서수십 MHz 대역폭을이용하여신호를전송해야만하는제한이존재 초고주파영역에서광대역폭으로신호를전송시기존보다더빠른속도의신호전송이가능 초고주파대역에서의전파경로손실은기존의낮은주파수대역대비더많이발생하게되므로, 빔형성을통해신호를특정방향으로집중해서송신하고수신하는기술개발필요 87

기술개발테마현황분석 Coverage Cell size Below 6 GHz Up to 200 MHz Available Spectrum Macro and small cells LTE-Evolution/New RAT 6 GHz Above 6 GHz Up to 1 GHz Available Spectrum Mainly small cells New RAT Frequency Available Spectrum * 자료 : 한국통신학회 [ 주파수대역별전파특성 ] 기존 Macro 커버리지영역내에 Traffic이대량으로발생하는소규모 hot-spot이나빌딩내에pico 및 Femto 와같은소형셀기지국을다수설치하여단위면적당용량및주파수효율을증대하는기술개발진행 사용자중심가상셀형성 (UE-centric virtual cell formation) 기술, 다중송 / 수신점을활용한다중점다중계층송 / 수신 (multi-point multi-layer Tx/Rx) 기술, 이종망클라우드 (HetNet Cloud) RAN 구조및가상화기술, 그리고고밀집소형셀을자동으로구성하고최적화하는 SON (Self Organizing Network) 기술이요구됨 기존 4G에서도 HetNet이구성되었으나, 초고주파대역을활용할 5G에서는 Small Cell 구성을위한 HetNet이더확대될것으로예상 이렇게다수의 Small Cell을동일서비스영역에설치할경우 cell 간간섭이더심화될것으로예상되며향후 5G에서는이러한 Small Cell 망내에서의간섭을개선하는것이매우중요할것으로예상 * 자료 : ETRI 5G Insight 백서 [ Small Cell 기반고밀집네트워크기술 ] 88

5G 무선전송및접속기술 안테나수를늘이거나노드수를늘여서무선용량증대가가능하며이를위해서는간섭을줄이면서효과적으로용량증대를달성할수있는기술이필요 다수의단말에게별도의용량을갖는신호를안테나에서방사되는빔 Stream으로분리및전송하여, LTE의 MIMO 기술대비용량증대및간섭개선이가능 Massive MIMO 기술로기지국에고유용량을갖는신호를여러안테나의빔 Stream으로방사하더라도실제로수신받는단말은단말크기의제약으로내부에다수안테나구현의어려움이있기에소수의 Stream만수신이가능 이러한문제점을해결하기위해기지국에서단말로방사하는안테나빔 Stream을개별적으로분리해서최적의수신이가능하도록빔패턴을조정하고각빔간간섭이발생하지않도록신호를조정하는 Beamforming 기술이추가적용 * 자료 : 한국통신학회 [ 대규모다중안테나송 / 수신기술 ] 5G에서는주파수효율을제고하기위한다양한방식의신규이동통신신호처리기술이논의되고있는추세 기존 3G에서는음성신호의품질을보장하기위해디지털신호를코드기반대역확산 CDMA 방식을사용하였고, 4G에서는높은전송속도확보를위해상대적으로신호대노이즈성능이우수한직교주파수다중화방식 (OFDMA) 방식을사용 5G에서는더진보한직교주파수다중화방식과전력및코드다중화방식을추가하는다양한방식의신규이동통신신호처리기술 (New Radio Access Technology) 이논의되고있는형세 동일한무선자원을사용하여둘이상의사용자에게전송하는비직교다중접속방식도고려되고있으며이론적으로동일자원을사용하는사용자수만큼효율증대를가져올수있으나, 간섭이존재하는환경에서간섭을제어하는기술이요구됨 동일주파수대역에서송수신장치간동시에신호송수신을가능하게함으로써주파수효율을최대 2배까지향상시킬수있는전이중통신방식도고려되고있으나, 자기신호간섭및사용자간간섭을확실히제거하는기술이요구됨 89

기술개발테마현황분석 기지국 단말 1 단말 2 단말 3 전력 비직교다중접속 단말 3 단말 2 단말 1 (a) 비직교무선전송 * 자료 : ETRI 5G Insight 부반송파색인 ( 주파수 ) (b) 동일대역전이중통신 [ 혁신적인무선신호처리방식 ] 저지연서비스를제공하는서버를사용자에근접하게위치시키는구조적인변화를통해종단간구간전송지연을저감하는모바일엣지컴퓨팅기술이확산되는추세임 저지연서비스를제공하는 MEC (Mobile Edge Cloud) 서버를클라우드 RAN과같은무선구간에근접하게위치시킴으로서종단간지연시간을저감할수있음 최근에는클라우드 RAN이갖는중앙집중제어의장점과프론트홀용량및지연에따른단점을최적으로트레이드오프하기위한 Fog RAN 기술이함께연구되고있음 콘텐츠서버위치도사용자에근접하게위치시킴으로써콘텐츠전달지연을저감하는기술이고려되고있으며, 나아가콘텐츠일부를무선구간의전송장치에위치시키고무선전송방식과결합하여서비스하는무선캐싱방식도활발히연구되고있음 * 자료 : IEEE Network [ 모바일에지컴퓨팅기술의아키텍쳐진화 ] 90

5G 무선전송및접속기술 무선구간의물리계층전송시간단위를지연요구사항에맞게맞춤형으로설정하는확장형전송시간단위기술과다수의사용자단말들이빠르게상향링크접속할수있는기술을통해무선구간의레이턴시를절감할수있는기술이연구개발중에있음 물리계층오버헤드를최소화하면서보다짧은물리계층전송시간단위를제공함으로써 5G 요구사항에맞는 1ms 이하의무선구간레이턴시를제공하는기술이요구됨 또한, 저지연서비스뿐만아니라기존서비스도하나의시스템으로효율적으로제공할수있도록유연하게물리계층전송시간단위를제공할수있어야함 다수의사용자단말들이자원요청및할당과정이없이빠르게기지국으로데이터를전송할수있는빠른상향링크접속기술이요구됨 (a) 확장형전송시간단위적용기술 * 자료 : ETRI 5G Insight (b) 빠른상향링크접속기술 [ 무선구간레이턴시절감기술 ] 91

기술개발테마현황분석 (2) 기술환경분석 5G 이동통신의무선전송및접속기술관련하여국내외기술환경변화는 5G 서비스경쟁가속화, 융합기반기술고도화, 5G 국제표준본격화, 5G 산업생태계조성시급으로요약됨 세계각국은 5G 조기상용화를위해자국의이벤트 ( 국제스포츠행사 ) 및대규모 R&D 프로젝트를활용한중장기계획수립및추진을본격화 글로벌기업은 5G 3G 서비스시나리오 ( 초고속대용량, 고신뢰저지연, 초연결 ) 을바탕으로 5G와타산업과의융합서비스를발굴하여사업영역확장을모색중임 현실과가상세계의연결에기반한혁신적인신산업 ( 제4차산업혁명 ) 의등장으로미래학자, 연구기관등이미래사회변화를논의중임 세계각국은제4차산업혁명대비를위해초연결성 ( 스마트시티등 ), 고신뢰저지연성 ( 자율주행차, 드론등 ) 지원등의통신및융합기술개발본격화 공식표준화기구인 ITU는 20년표준제정을목표로 5G 비전, 기술요구사항, 서비스시나리오를포함하는비전권고를승인하고표준화진행중이며, 사실표준화기구인 3GPP는 ITU 목표비전및일정을기반으로산업체의상용화일정을고려한단계적세부기술규격표준화작업진행중 ITU는최근이동통신과他산업간의서비스분야표준제정을위한그룹을신설, 3GPP는응용서비스분야로표준화영역확장 유럽, 중국, 일본, 미국주요국가는 5G 산업생태계를활성화하기위해 5G 기술특성과타산업요구사항을접목하는융합연구와협업이활발히진행중 한편, 국내기업은 R&D, 인력등의역량이부족하여통신시장에서융합시장으로다변화되는 5G시장대응능력이상대적으로취약함 과기정통부 ( 현, 과학기술정보통신부 ) 는조기상용화중심의기존전략 ( 서비스, 기술, 표준화, 생태계 4개부문 ) 을보완하여 5G와타산업간융합및생태계조성을본격추진하는 5G 이동통신산업발전전략을수립함 ( 16년 12월 ) 5G 시범서비스를 5대분야 ( 몰입형, 지능형, 편재형, 자율형, 공공형 ) 로범위를확대하고 20년 5G서비스조기상용화를위한시범사업추진및융합서비스확대적용 5G 인프라선도구축, 상용수준단말 장비개발, 지역전략산업과연계한상용화계획등으로 20년 5G와타산업간동반성장기틀마련 5G 융합서비스지원을위한저지연 초연결성무선핵심기술개발과개방형 S/W 기반의망구조로혁신가능한유선요소기술개발로개편 5G 시장에서고부가가치창출이가능한유망품목에집중투자도모 국내 5G 이동통신산업기술의 ITU, 3GPP 등국제표준반영추진및글로벌 5G 주파수추가확보를위한국제공조강화 5G 이동통신산업과타산업간융합서비스관련핵심기술의표준화주도권확보를위한표준화체계구축 92

5G 무선전송및접속기술 5G 융합산업육성을위해 5G 산업현장밀착형기업지원체계와개방형 5G 테스트베드구축, 범부처협력강화등의계획수립 특히 5G와타산업융합의가속화를위한종합정보전달체계확립, 산업기술역량확보지원등 5G 생태계육성을위한사업확대 * 자료 : 5G 이동통신산업발전전략 (2017~2020) [ 5G 이동통신산업전략보완 ] 5G 이동통신산업은국가핵심산업으로써막대한경제적파급효과창출지속전망 국내기업은 20 26년 5G 기기 장비등의수출및내수를통해총 427조원의매출과국내통신서비스부문에서 62조원의시장창출전망 5G 이동통신산업의경제적기대효과를분석한결과, 5G 기기 장비생산을통해 20~ 26년총 87.9조원의생산유발, 총 25.7조원의부가가치유발및 26년 11만명의고용창출전망 [ 5G 이동통신산업예상시장규모및산업파급효과분석 ] ( 단위 : 십억원 ) 구분 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 합계 국내장비매출액 ( 기기 + 기지국장비 ) 562 5,145 10,258 32,712 66,709 101,101 148,458 364,945 국내통신서비스매출액 650 1,293 4,033 7,849 11,744 16,496 20,411 62,475 총예상시장규모 ( 기기 + 장비 + 통신서비스 ) 1,212 6,438 14,290 40,561 78,453 117,597 168,869 427,420 ( 단위 : 십억원, 명 ) 구분 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 합계 생산유발효과 125.5 1,170.7 2,382.0 7,725.7 15,923.4 24,476.9 36,156.5 87,960.6 부가가치유발효과 35.6 335.1 687.4 2,244.2 4,644.2 7,176.6 10,624.3 25,747.5 고용유발효과 390 3630 7430 24220 50070 77280 114340 277300 * 출처 : ETRI 기술경제연구본부 ( 16.2월 ) 93

기술개발테마현황분석 [ 5G 이동통신산업발전전략 ] 목표추진전략중점추진과제 5G 융합시장선도 조기상용화 ( 20 년 ) 융합서비스 5 종 ( 22 년 ) 5G 조기상용화기반융합시장선도 18 년상용수준 5G 시범서비스제공 20 년세계최초상용화를통한통신시장선점 22 년 5G 와他산업간융합시장선도 이동통신세계최고 단말 1 위, 장비 15% ( 현재 ) 단말 1 위, 장비 9.4% 국제표준특허 경쟁력 1 위 ( 현재 ) 1 위 (30%) 일자리창출 1.6 만개 ( 20 년 ) 15 만개 ( 26 년 ) 5G 핵심기술경쟁력확보 5G 통신표준확보및융합표준주도 5G 융합산업생태계조성 5G 유무선핵심기술개발 ( 초연결 저지연비중확대 ) 5G 유망품목육성 ( 통신및융합 10대분야 ) 5G 융합기술경쟁력확보를위한국제공동연구강화 국제표준에국내 5G 통신기술반영추진 5G와他산업간융합서비스표준화주도 글로벌 5G 주파수공조추진 개방형 5G 테스트베드구축및시험인증체계마련 5G 융합시장진출을위한강소기업육성기반마련 5G 융합생태계육성을위한관련부처 기관간협력강화 94

5G 무선전송및접속기술 3. 기업분석 가. 주요기업분석 해외업체기술동향 에릭슨은 5G 초저지연통신을이용해 50km 떨어진지역의차량을제어하고원격로봇을통해수술하는과정을시연하는등 5G 통신기술홍보 인텔은 14.6월 Real World Web (Real world web, Living within the IoT) 개념제시 초저지연분야응용을위해폭스바겐과무인자동차 Platooning 서비스, 원거리사용자간초고화질영상전송시연 5G 활용서비스와관련하여공장제어, 물류, 의료, 차량제어등다양한융합서비스에대한해외기업의활용도확대예정 Huawei는 16년 3월 Deutsche Telecom과협력하여밀리미터파대역 (73GHz 주파수 ) 을기반으로다중사용자환경에서최대 70Gbps 전송시연 NEC는 16년 2월밀리미터파대역인 'E-Band(71~86GHz)' 에서 10 Gbps 전송속도를제공하는초소형통신시스템인 ipasolink EX 출시함 NTT DoCoMo는 15년 10월화웨이와함께 MU-MIMO(Multi-User MIMO) 기술을활용하여 SU-MIMO(Single-User MIMO) 기술보다최대 10배이상빠른속도시연 유럽의 METIS를중심으로 13년부터 Moving Network 관련기술을연구중에있으며, 차량간및차량내통신을효율적으로지원하기위한차세대이동셀 / 릴레이기술이조기에시연될것으로예상 국내업체기술동향 SKT는 16년 2월 MWC에서 20.5Gbps 급 5G Radio, HDS8000 기반 N/W Slicing 5G Core, 28GHz 5G 단말 Prototype을시연하며 5G E2E Architecture 구현을가속화. 또한 16년 3월삼성전자와실외환경에서 28 GHz 기반으로한 5G 시스템성능검증수행및 SKT 5G Spec 완료를발표하고 16년 5월 Ericsson과 MU-MIMO 기반 26.9Gbps 속도시연 KT는 16년 2월 MWC 에서 글로벌 5G 리더 를주제로전시관을구성하고가상현실 (VR), 밀리미터파와 FTTA 기술, 홀로그램, 싱크뷰등 5G 네트워크기술과융합서비스를소개함 삼성전자는 16년 2월미국의버라이즌과 5G 이동통신필드테스트를진행 LG전자는 15년 10월연세대학교와다중안테나기반전이중통신기술시연 ETRI는 15년 7월밀리미터파대역을활용한 저지연빔 (beam) 스위칭기술 개발 95

기술개발테마현황분석 국내중소기업사례 에이엠텔레콤 는범용 M2M 모듈제품은우수한품질로이동통신중계기, 보안시스템, 텔레메틱스단말, 헬스케어, 스마트그리드등의다양한디바이스에활용되고있음. 무전기형단말기인 AP600 제품에대한기대로대한민국 ICT 부문에서과기정통부장관상을수상 이노와이어리스는스몰셀테스트솔루션개발, 시분할롱텀에벌루션개발을통해동남아시아시험운용, 선망최적화, 스몰셀, 빅데이터등솔루션을이동통신사와통신장비제조사에공급 콘텔라는 LTE 펨토셀등을개발, 수출 2천만불탑달성, SK텔레콤과세계최초로 LTE 소형셀상용서비스를시작하여관련기술및표준화선도 주식회사쏠리드는 2017년 1억불무역달성, 무선통신용중계기의경우북미시장 3위, 일본시장 1위등세계시장점유율 8.2% 차지 주식회사아이티엘은 LTE-A 프로와 5G 시스템기반이되는통신기술및모든단말간통신이가능한 'D2D' 기술을개발 스카이문스테크놀로지는 2017년 SK텔레콤에 RF 중계기를공급하는 13억규모계약체결 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원,%) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율 당기순이익율 R&D 집중도 에이엠텔레콤 48,353 64,375 144.53 13.42 11.88 10.9 이노와이어리스 33,108 46,258 34.84 0.82 0.66 39.9 콘텔라 272,288 168,360-2.35 10.42-37.35 11.0 쏠리드 2,729 1,580 16.1 6.62 85.19 5.6 아이티엘 48,353 64,375 144.53 13.42 11.88 - 스카이문스테크놀로지 39,006 24,547 39.07-9.78-15.98 8.6 96

5G 무선전송및접속기술 나. 주요기업기술개발동향 국제표준선점을위한세계각국의 5G 선두기업의경쟁치열 [ 이동통신관련기술개발동향 ] 기업 에릭슨 퀄컴 화웨이 NTT 도코모 노키아 미디어텍 인텔 삼성 LG 기술개요 5GHz 밴드에서이동성을지원하며, 최대 25Gbps 의전송속도를제공하는기술시연 (800 MHz, 단말당 13Gbps) 뉴저지연구소에서하향링크 500Mbps, 상향링크 100Mbps 달성 (28 GHz, 200 MHz대역폭 ) Sub 6 GHz (10.3Gbps) 와 above 6 GHz (41.3Gbps) 연동시연함 도이치텔레콤과 73 GHz밴드에서 70Gbps 전송속도달성 73 GHz대역에서 5G 이동통신 PoC 시스템시연 증강현실을통한빔포밍시각화시연 Alcatel-Lucent 합병을통해 5G 기술력강화 (73.5 GHz주파수밴드에서 Massive MIMO 기반 15Gbps 달성 ) SW 기반차세대기지국기술 Airscale Radio Access 발표 그밖에 Vertical 섹터와의다양한서비스시연 38 GHz대역에서동적빔스위칭기술시연 국내외업체와의협업강화 ( 에릭슨 :IoT, LG: 차세대자동차등 ) 5G 이동통신테스트플랫폼공개 28 GHz및 3 GHz에서동작하는최대 7Gbps 급전송속도의플랫폼시연 시속 110km/h 로이동하는차량에서최대 7.5Gbps 통신속도달성 ( 14) MWC 에서 mmwave 대역에서기지국간핸드오버기술을세계최초로시연, 핸드오버시에도 2Gbps 이상의통신속도달성 ( 16.2) MWC 에서인텔과협력하여 5G 이동통신기술을이용한텔레매틱스기술개발계획발표 ( 16.2) SKT 삼성전자, 노키아, 에릭슨, 인텔, 퀄컴등과 5G 이동통신핵심기술공동연구개발에합의 ( 15 년 ) MWC 16 에서 20Gbps 급 5G Radio, HDS8000 기반 N/W Slicing 5G Core, 28GHz 기반 5G 단말 Prototype 시연 ( 16.2) KT 5G R&D 센터 를개소하고글로벌통신사들과함께 5G 기술백서공식발간 2018 년평창동계올림픽공식후원사로서최대 25 만여대의단말이동시수용되는무선통신망구축예정 LGU+ 출처 : 과기정통부, ICT 중장기기술로드맵 2022 재구성 5G 조기상용화를목표로 IoT 기술인증센터 ( 15.10) 와 5G 이동통신기술시험센터 ( 15.12) 화웨이등협력업체들과다양한 5G 이동통신기술시연 97

기술개발테마현황분석 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 5G 이동통신무선전송및접속기술표준화현황 5G의공식표준명칭인 IMT-2020 표준의비전권고안을 15년 9월제정한 ITU-R WP5D는 17년 6월기준으로표준화절차, 기술성능요구사항과이를평가하기위한평가방법개발을완료함 ITU의 5G (IMT-2020) 표준화일정에따르면, 17년 10월부터외부기관및각주관청에서 IMT-2020 후보기술제안접수를시작하고, 접수된후보기술에대한평가를 18년 10월부터진행하여합의 / 조정과정을거친후최종적으로 2020년국제표준을승인할예정 * 자료 : http://www.itu.int/en/itu-r/study-groups/rsg5/rwp5d/imt-2020/pages/default.aspx [ ITU-R IMT-2020 표준화일정 ] 3GPP의 5G 이동통신기술표준화는 15년 2월 SA1 작업그룹에서시작해 15년 12월 RAN 기술총회에서 5G 표준화에대한전반적인일정과개념을합의해본격적으로추진하고있으며, 기존 LTE와는다른무선접속기술 (NR, New Radio) 을개발중에있음 3GPP는 16년 10월회의에서 Rel.15부터의모든기술규격을 5G 로명명하기로결정함 3GPP의 5G 표준화일정에따르면, 17년 3월 NR Phase I 표준화작업 (Rel-15) 수행시작, 18년 6월 Phase I Technical Specification(TS) 완성, 18년 6월부터 Phase II 표준화작업 (Rel-16) 수행시작하여 19년 12월 Phase II 규격완성을목표로함 - 초고속대용량및고신뢰저지연서비스에대한비단독모드 (NSA) 를 17년 12월까지먼저완료하기로결정 - 비단독모드 (NSA) 는 5G 무선접속망이 4G 핵심망과연결되어동작하고, 특히제어신호를 LTE 망을통해전달 98

5G 무선전송및접속기술 * 자료 : 통신학회 [ 3GPP 5G 표준화일정 ] 최신 5G 무선전송및접속기술개발동향 세계각국은국가차원의대형 R&D 프로젝트를통해집중투자를본격화하면서기술표준화주도를위해초기단계부터민관협력연구를추진하고있으며, 20년 5G 이동통신상용화를목표로 5G 주도권확보를위해치열하게경쟁중임 한편, 세계주요국은 5G를기반으로제4차산업혁명을선도하려는정책을핵심키워드로삼고 5G에국한된기술, 스펙트럼, 요구사항, PoC(Proof of Concept), 국제협력등에서시범서비스, 망구축계획, 타산업과의융합서비스발굴등으로확산시키는노력을경주하고있음 99

기술개발테마현황분석 [ 주요국가별 5G 무선전송및접속기술연구동향 ] 국가 주요연구개발동향 대한민국 5G 국제표준화일정확정, 4차산업혁명의도래등급변하는국내외환경을고려하여 미래이동통신산업발전전략 ( 14.1월) 을보완하는 5G이동통신산업발전전략을수립 ( 16.12월) KT와삼성전자중심으로 18년평창동계올림픽에세계최초 5G 시범서비스를제공하고이를바탕으로 19년상반기세계최초 5G 상용화위해매진중 ETRI는밀리미터파기반 10Gbps 이동무선백홀기술을개발하여서울지하철에서시연하고, 관련한초고주파기반고속이동체환경기술을 5G 후보기술규격승인위한 ITU 평가문서에반영 ( 17.6월) 중국 공업정보화부가 5G를국가프로젝트로지정, 차세대정보기술산업계획 (2016 2020 년 ) 을발표하고 52개의산 학 연관계기관을중심으로 2020년까지총 5,000억위안 ( 약 85조원 ) 의대규모자금집행계획수립 ( 16.10월) 화웨이는 5G와 VR를연동한커넥티드카체험존마련 ( 17.2월, MWC2017) ZTE와차이나모바일은저주파수 5G embb 시나리오를시연하여 100MHz 대역폭에서단일사용자속도 2Gbps달성 ( 17.6월, MWC2017 상하이 ) 일본 NTT 도코모는가상현실공장설비모델을전시하고약 600Mbps 에달하는연결속도를통해 5G 네트워크를통해산업용로봇들을원격조종하는시연 ( 17.2월, MWC2017) 총무성주도하에 5G 3대서비스시나리오에대해총 6개분야 40여개프로젝트로구성된실증과제를총 3년간추진 ( 17.5월) 주요이동통신 3사는도쿄올림픽시점에맞추어 5G 서비스개시하고점진적으로확장하여 23년까지일본전국 5G 상용화목표로하는총 5조엔규모의투자계획수립 ( 17.6월) 미국 백악관주도로설립된차세대통신기술연구추진단를중심으로자국연구재단이 7년간 4억달러규모를투자발표 ( 16.7월) 퀄컴은 28GHz대역사용하여 5Gbps 성능을제공하는 5G 모뎀칩기술을공개 ( 16.10월) 및인텔은 5G를위한 3세대모바일테스트플랫폼공개 ( 17.2월, MWC2017) Verizon은 28GHz대역에서고정서비스를위한 5G 규격을공개하고, 삼성, 인텔등과 5G 시범서비스제공 ( 17.4월) 유럽 노키아와에릭슨은 5G 네트워크를통해각각공장자동화및원격제어 ( 원거리차량실시간제어및원격로봇수술 ) 시연함 ( 17.2월, MWC2017) 유럽내 5G 상용화를위한단계적추진을계획하는 5G for Europe 액션플랜 보고서발간 ( 16.9월) 과 5GIA(5G Infrastructure Association) 를중심으로 5G Pan-European trial 로드맵발표 ( 17.5월) 5G-PPP에서는 5G 핵심기술개발추진의 1단계프로젝트에이어, 5G 네트워크의진화와운용방식에대한연구를통해 5G 기술을다양한산업군에적용하기위한 2단계프로젝트에착수 ( 17.6월, 5G Car와 5G City 등 21개의과제들로구성됨 ) 100

5G 무선전송및접속기술 국가 R&D 연계중소기업품목공략 국산기술채용률을고려한시장규모와파급성및원천성관점의기술난이도를기반으로, 제품군을분류하여전략적기술개발제품선정및맞춤형기술개발전략수립필요 이미시장이형성되어있고기술적으로성숙되어있는품목들은시장공략및유지를위해민간기업이자체적으로투자를해야하는분야 - 기술난이도가높고시장규모가큰분야는기술및제품경쟁력을갖춘국내외대기업들과의경쟁이불가피하기때문에, 민간과의중복투자가우려됨 기술난이도가높은반면시장규모가크지않아민간이투자를주저하는분야에대해국가 R&D에서전략적선도개발추진 국가 R&D에서위험을감수 (risk taking) 하는협력 R&D를진행하지않으면, 경쟁력을확보하지못한국내중소기업들의시장개척시기를놓치고이후가격경쟁력및규모의경제를무기로한해외업체들이시장을점유할것임 사업화단계에서중소기업과전략적제휴를통해틈새시장공략추진이바람직하며, 5G와타산업간의융합분야는중소기업에게다양한기회를제공할것임 * 자료 : ETRI 기술경제연구본부 [ 시장규모및기술난이도에따른국가 R&D 연계중소기업품목공략 ] 101

기술개발테마현황분석 나. 특허동향분석 5G 무선전송및접속기술특허상주요기술 주요기술 5G 무선전송및접속기술은고밀집네트워크기술, 에너지효율적무선액세스기술, 무선전송기술, 대규모다중안테나송 / 수신기술, RAN 가상화기술, 밀리미터파송수신기술, V2X 기술로구분됨 분류요소기술설명 고밀집네트워크기술 에너지효율적무선액세스기술 초단거리통신으로인한통신지연단축및경로감쇠이득, 셀반경축소로인한주파수재사용등의측면에서용량증대등을실현하는기술 정보단말이나이동환경에서코어네트워크로접속하는기술로이동성, 사용대역, 통신서비스유형, 망구성형태, 무선전송기술및지상, 위성등통신채널환경에따라다양한형태로분류 무선전송기술 5G 환경에서신호를전송하는기술 5G 무선전송및접속기술 대규모다중안테나송 / 수신기술 2 개이상의복수의안네타를사용하여신호처리를수행하는기술로 MIMO, 송신다이버시티, 빔포밍기술등이있음 RAN 가상화기술 시스템의물리적집중화및논리적유연성을가능하게하는기술로 DU-RU 분리기술, GPP 기반기저대역처리플랫폼기술, CR 기술, RU 의적층가능 H/W 설계기술등이있음 밀리미터파송수신기술 밀리미터파를통신대역으로활용하는기술 V2X 기술 유무선망을통해인프라가구축된다른사물과정보를교환하는기술 102

5G 무선전송및접속기술 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 5G 무선전송및접속기술에대한요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며, 최근 10 년간의특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 고밀집네트워크기술 195 49 67 18 357 에너지효율적무선액세스기술 40 64 64 5 199 5G 무선전송및접속기술 무선전송기술 334 182 233 39 788 대규모다중안테나송 / 수신기술 80 8 20 0 112 RAN 가상화기술 34 192 437 41 704 밀리미터파송수신기술 131 57 75 3 266 V2X 기술 106 173 65 28 372 합계 920 725 961 134 2,798 국가별요소기술별특허동향에서는무선전송기술이다른기술들에비해특허출원건수가가장많았으며, 그다음으로는 RAN 가상화기술, V2X 기술이특허출원건수가많았음 무선전송기술에서는한국이가장많은출원량을보유하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음. RAN 가상화기술에서는일본, V2X 기술에서는미국이가장많은출원량을보유하고있음 이에따라, 무선전송기술은한국에서가장활발한연구가이루어지고있음을알수있음 103

기술개발테마현황분석 주요기술별출원인동향 세부분야 요소기술 기술집중도 주 4 출원인 국내특허동향 고밀집네트워크기술 QUALCOMM NTT DOCOMO 한국전자통신연구원 대기업및공공연구기관중심의출원 에너지효율적무선액세스기술 삼성전자 한국전자통신연구원 HUAWEI 대기업및공공연구기관중심의출원 무선전송기술 한국전자통신연구원 삼성전자 SK텔레콤 대기업및공공연구기관중심의출원 5G 무선전송및접속기술 대규모다중안테나송 / 수신기술 한국전자통신연구원 삼성전자 엘지전자 대기업및공공연구기관중심의출원 RAN 가상화기술 NEC 삼성전자 엘지전자 대기업출원 밀리미터파송수신기술 삼성전자 QUALCOMM 한국전자통신연구원 대기업및공공연구기관중심의출원 V2X 기술 GM 현대자동차 LEAUTO INTELLIGENT TECHNOLOGY 대기업출원 5G 무선전송및접속기술분야주요출원인동향 무선전송기술및대규모다중안테나송 / 수신기술은한국전자통신연구원, RAN 가상화기술은 NEC, 밀리미터파송수신기술은삼성전자, V2X 기술은 GM에서가장많은특허를보유하고있음 국내에서는공공연구기관및대기업을중심으로에너지효율적무선액세스기술, 무선전송기술, 대규모다중안테나송 / 수신기술, 밀리미터파송수신기술에대한연구개발이이루어지고있음 104

5G 무선전송및접속기술 5G 무선전송및접속기술분야의주요경쟁기술및공백기술 5G 무선전송및접속기술분야의주요경쟁기술은무선전송기술, RAN 가상화기술로나타남 5G 무선전송및접속기술분야에서무선전송기술, RAN 가상화기술이가장치열한분야이고, 에너지효율적무선액세스기술, 대규모다중안테나송 / 수신기술분야는아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 세부분야요소기술기술집중도 5G 무선전송 및접속기술 고밀집네트워크기술 에너지효율적무선액세스기술 무선전송기술 대규모다중안테나송 / 수신기술 RAN 가상화기술 밀리미터파송수신기술 V2X 기술 : 550 건이상, : 400~549 건, : 250~399 건, : 100~249 건, : 100 건미만 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 5G 무선전송및 접속기술 인접셀간섭제어, 회피기술고밀집네트워크기술 액세스포인트들의네트워크에대한전력제어기술에너지효율적무선 스펙트럼확보를위해, 서로다른정보를동시중첩액세스기술전송하는방식에대한연구 다양한유무선네트워크를통합하고용량을증가시키무선전송기술는기술 신호검출및시스템에서의데이터보호방법에대한대규모다중안테나기술송 / 수신기술 간섭완화를위한장치및방법에대한기술 RAN 가상화기술 CR 시스템을활용한가상화기술 저전력소모형무선통신제어시스템기술밀리미터파송수신기술 밀리미터파통신을위한통신디바이스기술 차량간통신에서의고효율및정교한측위정확도를지 V2X 기술원하는전송네트워크기술 105

기술개발테마현황분석 최근국내에출원되는특허를통해기술동향을살펴보면, 에너지효율적무선액세스기술, 무선전송기술, 대규모다중안테나송 / 수신기술, 밀리미터파송수신기술대부분은공공연구기관및대기업을중심으로연구개발이이루어지고있는것으로나타남 에너지효율적무선액세스기술은스펙트럼확보를위해, 서로다른정보를동시중첩전송하는방식, 무선전송기술은다양한유무선네트워크를통합하고용량을증가시키는기술이개발되고있는것으로나타남 대규모다중안테나송 / 수신기술은신호검출및시스템에서의데이터보호방법에대한기술, 간섭완화를위한장치및방법에대한기술이밀리미터파송수신기기술은저전력소모형무선통신제어시스템기술, 밀리미터파통신을위한통신디바이스기술이개발되고있는것으로나타남 중소기업특허전략수립방향및시사점 5G 무선전송및접속기술분야의공백기술분야는에너지효율적무선액세스기술, 대규모다중안테나송 / 수신기술로나타남 2020년말세계최초로상용서비스예정인 5G 이동통신시스템과접속되어초고속모바일인터넷, 지능통신등으로발전하고있으며, 이러한기술구현을통해 Giga급무선통신환경과고속이동성을갖춘지능적인무선통신서비스제공을위한무선통신기술이급부상하고있음 다만, 대부분의 5G 무선전송및접속기술은공공연구기관과대기업을중심으로연구가진행되고있기때문에중소벤처기업의참여가높지는않은분야임 에너지효율적무선액세스기술및대규모다중안테나송 / 수신기술은공백기술로나타났지만, 산업에적용되기위해서는표준화에따른기술개선과특허를확보하기위한전략이필요할것으로판단됨 향후중소기업은공공연구기관에서활발히연구개발을하고있는대규모다중안테나송 / 수신기술을이전받거나공동연구개발을진행하여제품화하는방향을우선적으로고려해볼수있을것으로사료됨 106

5G 무선전송및접속기술 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 5G 무선전송및접속기술분야주요연구개발기관 한국과학기술원 - 공간스프레딩기반모바일멀티모드전송기술개발, 효율적인무선채널접속방식개발 - 기존 MIMO 기술대비동일안테나공간기준으로 10 배속도의무선전송을가능케하는변혁적인기술로서, 5 세대이동통신에서요구되는광대역, 저전력, 소형기지국 / 단말기를구현하는데적합한기술 한국전자통신연구원 - 짧은 TTI 를지원하는무선전송및접속기술, 대규모안테나시스템의하이브리드빔포밍기술, 대규모안테나시스템을통한사용자동시운용기술 ( 다중셀 JSDM) 연구 - 초연결스마트서비스를위한 5G 이동통신핵심기술개발 한국전파진흥협회전자부품연구원 - 밀리미터파대역 5G 안테나 3 차원빔측정설비기반구축 전자부품연구원 - 고속이동채널간섭보상및동기화기술개발, 고속이동채널링크억세스기법개발, 안테나다이버시티지원 RF 모듈개발, 광대역이동통신용 B/B 칩, Prototype 모뎀및테스트베드구현 울산과학기술대학교산학협력단 - 5G 실감형서비스를실현하기위한초저지연네트워크기술연구 - 유무선구간별이론적한계성능을분석함으로써, 종단간지연시간에영향을주요한미치는네트워크시스템의지연요소들기반으로종단간지연시간성능을향상 연세대학교산학협력단 - IoT 환경에서 Massive connectivity 를위한 5G 기반저전력, 저복잡도의전송및변조 부호화원천기술개발 ( 주 ) 아이앤씨테크놀로지 - 원격 AP 유지관리용관련프로토콜단말장치들의접속관리를위한모듈구현 - IEEE 802.11ac AP-STA 및 non-ap STA 의물리계층의성능평가및알고리즘최적화 - 기저대역 SoC 의개발로향후보다광대역, 초고속기술로의진화에대응할수있음 ( 주 ) 에이투유정보통신 - IoT 글로벌서비스를위한국제표준규격의 FAN 프로토콜탑재서브기가비면허대역용 100 나노미터급 SoC 통신모듈개발 ( 주 ) 모비젠 - 표준기반가상네트워크서비스를위한 Transport SDN 컨트롤러기술개발연구중 107

기술개발테마현황분석 나. 연구개발인력 5G 무선전송및접속기술분야는한국과학기술원, 한국전자통신연구원, 전자부품연구원 등에서주로연구개발을진행하고있음 [ 5G 무선전송및접속기술분야주요연구인력현황 ] 기관 부서 대표전화 한국전파진흥협회 전자파기술원 02-703-2415 한국전자통신연구원 광무선융합연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 IoT연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 이동전송연구부 042-860-6114 한국전자통신연구원 네트워크연구본부 042-860-6114 한국과학기술원 -.042-350-2114 울산과학기술대학교산학협력단 - 052-217-0114 연세대학교산학협력단 - 02-2123-8618 한국과학기술연구원 - 02-958-6170 108

5G 무선전송및접속기술 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관 5G 무선전송및접속기술과관련한기술이전이가능한기관은한국전파진흥협회, 한국전자통신연구원, 전자부품연구원, 한국과학기술연구원이있음 [ 5G 무선전송및접속기술분야주요연구인력현황 ] 요소기술 기관 밀리미터파송 / 수신기술 한국전파진흥협회 고밀집네트워크기술 한국과학기술원 대규모다중안테나송 / 수신기술 울산과학기술대학교산학협력단 비직교다중접속기술 (Non-OMA) 연세대학교산학협력단 동일대역전이중무선전송기술 한국전자통신연구원 모바일엣지컴퓨팅기술 한국과학기술원 무선구간레이턴지절감기술 한국전자통신연구원 고신뢰무선전송기술 한국전자통신연구원 V2X 기술 한국철도기술연구원 RAN 가상화기술 한국전자통신연구원 인공지능기반무선네트워크기술 한국과학기술연구원 다중연결기술 한국전자통신연구원 109

기술개발테마현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 5G 무선전송및접속기술분야키워드클러스터링 ] 110

5G 무선전송및접속기술 [ 5G 무선전송및접속기술분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 SDR terminal 6~8 1. System scenarios-based architecture level exploration of SDR application using a network-on-chip simulation framework 2. SDR terminal and reconfiguration method 3. Method and apparatus for performing vertical handover in SDR terminal 클러스터 02 smart antenna 5~6 1. Next generation communication towards open wireless standard and software defined radio 2. The impact of novel RF MEMS and SDCs on smart antenna technologies 3. SMART ANTENNA SOFTWARE DEFINITION RADIO TERMINAL DEVICE AND METHOD OF DISTRIBUTING AND INSTALLING SOFTWARE DEFINITION RADIO TERMINAL APPLICATION 클러스터 03 multiple access 3~4 1. Performance flexibility upon multi-level quality of service, based on communications systems reconfigurability 2. A simulation environment for multi-antenna software defined radio 3. Remote control, cellular, WiFi, WiLAN, mobile communication and position finder systems 클러스터 04 transmission method 6~7 1. Modulation recognition techniques for improving communication efficiency in SDR networks 2. Radio communication transmission system and method based on software defined radio 3. TRANSMISSION METHOD, RECEPTION METHOD, TRANSMITTING DEVICE, AND RECEIVING DEVICE 클러스터 05 클러스터 06 클러스터 07 클러스터 08 transmitted signal software defined radio wireless network 3~4 5~7 5~7 access 3~5 1. A/D and D/A data conversion for wireless communications transceivers 2. A practical step forward toward software-defined radio transmitters 3. A receiver for recovering universal services in a spot beam satellite transmission system and method 1. A practical step forward toward software-defined radio transmitters 2. Cross layer performance evaluation of a software defined radio UWB receiver using turbo decoding 3. RADIO COMMUNICATION TRANSMISSION SYSTEM AND METHOD BASED ON SOFT DEFINED RADIO 1. Optimal power control for multi-hop software defined radio networks 2. SDR-Based Resilient Wireless Communications 3. DAISY-CHAINED RING OF REMOTE UNITS FOR A DISTRIBUTED ANTENNA SYSTEM 1. SDR-Based Resilient Wireless Communications 2. Joint multiuser admission control and downlink beamforming for green cloud-rans Via semidefinite relaxation 3. LOCATION INTEGRATION IN SOFTWARE DEFINED RADIO 111

기술개발테마현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 09 sdr 2~4 1. A dual-band wireless power transfer and backscatter comm -unication approach for implantable neuroprosthetic devices 2. An SDR-based reconfigurable multicarrier transceiver for terrestrial and satellite communications 3. SOFTWARE DEFINED RADIO 클러스터 10 wireless device 3~4 1. Neural networks and SDR modulation schemes for wireless mobile nodes: A synergic approach 2. Design and implementation of SDR based QPSK modulator on FPGA 3. Policy enforcement for multi-radio transmission and reception 112

5G 무선전송및접속기술 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로 로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여 최종요소기술명확정 [ 5G 무선전송및접속기술분야요소기술도출 ] 분류핵심요소기술출처 대용량전송 / 접속기술고신뢰저지연기술 밀리미터파송 / 수신기술고밀집네트워크기술대규모다중안테나송 / 수신기술비직교다중접속기술동일대역전이중무선전송기술모바일엣지컴퓨팅기술무선구간레이턴시절감기술고신뢰무선전송기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술수요, 전문가추천 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술수요, 전문가추천 지능형 액세스 기술 V2X 기술 RAN 가상화기술인공지능기반무선네트워크기술다중연결기술에너지효율적무선액세스기술 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 113

기술개발테마현황분석 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심요소기술선정위원회를통하여 중소기업에적합한핵심요소기술선정 핵심요소기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업 적합성 (10) 을고려하여평가 [ 5G 무선전송및접속기술분야핵심요소기술 ] 분류 핵심요소기술 밀리미터파송 / 수신기술 고밀집네트워크기술 초고속대용량기술 대규모다중안테나송 / 수신기술 비직교다중접속기술 (Non-OMA) 동일대역전이중무선전송기술 모바일엣지컴퓨팅기술 고신뢰저지연기술 무선구간레이턴지절감기술 고신뢰무선전송기술 V2X 기술 RAN 가상화기술 지능형액세스기술 인공지능기반무선네트워크기술 다중연결기술 에너지효율적무선액세스기술 114

5G 무선전송및접속기술 나. 5G 무선전송및접속기술로드맵 최종중소기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 115

다. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된 핵심요소기술을대상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [5G 무선전송및접속분야핵심요소기술연구목표 ] 분류핵심요소기술기술요구사항 초고속대용량기술 고신뢰저지연기술 밀리미터파송 / 수신기술 고밀집네트워크기술 대규모다중안테나송 / 수신기술 비직교다중접속기술 (Non-OMA) 동일대역전이중무선전송기술 모바일엣지컴퓨팅기술 무선구간레이턴지절감기술 고신뢰무선전송기술 V2X 기술 최대데이터전송속도 (Gbps) 면적용량 (Mbps/m2) 하향 / 상향스펙트럼효율 (bps/hz) 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 10 15 20 5 7.5 10 10 / 7.5 20 / 11 30 / 15 배수 1.2 1.5 1.8 자기간섭제거이득 (db) 서비스요청응답지연 (msec) 무선구간전송지연시간 (msec) 무선전송오류율 고신뢰저지연기술의 V2X 적용 110dB ( 이론 ) - 110dB ( 구현 ) 25 10 5 5 2 1 1 5x10-5 1 2x10-5 1 10-5 - - - RAN 가상화기술적용여부 - - 적용 최종목표 4G 대비최대 20배이상의데이터전송속도향상소형셀활용을통한단위면적당용량향상실제안테나구현을통한성능검증같은환경에서의 OMA 대비하향링크데이터전송률향상률전송신호의전력대비잔존자기간섭신호의전력의비 4G대비서비스요청응답지연시간 5배단축 4G 대비무선구간전송지연시간 10배단축 4G 대비무선전송신뢰도 10배증대 고신뢰저지연기술의 V2X 적용 RAN 가상화기술적용 지능형액세스기술 인공지능기반무선네트워크기술 적용여부 - - 적용 다중연결기술적용여부 - - 적용 에너지효율적무선액세스기술 배수 10 50 100 인공지능기반무선네트워크기술적용 다중연결기술적용 4G 대비네트워크에너지효율 100 배증대

기술개발테마현황분석 5G 프론트홀 백홀기술

5G 프론트홀 백홀기술 정의및범위 5G 이동통신프론트홀 / 백홀기술이란 4G 대비고속광대역, 1ms 이하의저지연, 초연결, 고신뢰도의 5G 서비스를지원하는 C-RAN 구조의차세대이동통신기술로서 BBU와 RRH 간의전송및네크워킹기술을의미 5G 이동통신프론트홀 / 백홀기술은고속 고품질의 5G 프론트홀 / 백홀플랫폼, 프론트홀 / 백홀전송기술, 프론트홀 / 백홀시스템으로분류 정부지원정책 과기정통부차세대스마트디바이스코리아 2020 에서는사물인터넷, 5G 이동통신발전에따른차세대디바이스경쟁력강화를위한중소 중견기업육성추진 과기정통부는 2015 년 1 월 5G 전략추진위원회 를상설조직화하고, 평창동계올림픽에서 5G 이동통신세계최초시범서비스구현을위한구체적상용화추진계획수립 KT 는 2018 년평창동계올림픽에서 5G 통신서비스를실현하기위한 KT 5G 개발포럼 을출범함 평창올림픽규격제정 [2016.5] 및세계최초로 5G 규격기반데이터통신 (First Call) 성공 환경변화에대응하여, 조기상용화중심기존전략 ( 미래이동통신산업바라전전략, 2014 년 1 월 ) 을보완해타산업과융합확산을위한 5G 이동통신산업발전전략 수립 [2016.12] 4 차산업혁명에대응한중장기주파수종합계획인 K-ICT 스펙트럼플랜 수립 [2017.] 과기정통부 5G 이동통신산업발전전략 의일환으로 2022sus 5G 와타산업융합서비스의다양화 * 보편화를위해서시나리오개발계획수립 [2017.7] 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) ( 환경 ) 평창올림픽지원을위한글로벌수준의 5G 유무선통신인프라구축 ( 기술 ) 이동통신국제선도단말업체 ( 정책 ) 국가적 5G 지원정책수립 기회 (Opportunity) ( 환경 ) 5G 마켓신규창출가능, 산업융합을통한모바일서비스파라다임변혁 ( 기술 ) 5G 에대한원천 핵심기술미비로선도가능 ( 정책 ) 국가적 5G 주도및 업계의높은니즈 약점 (Weakness) ( 환경 ) 영세한산업구조 ( 기술 ) 모바일산업원천 핵심기술미흡 ( 정책 ) 장비업체지원및산업계연계정책미흡위협 (Threat) ( 환경 ) 중국의단말, 장비업체경쟁력강화 ( 기술 ) 글로벌업체와의핵심기술주도및제품점유율확대 ( 정책 ) 통신장비업체육성산업부재 중소기업의시장대응전략 2018 년세계최초 5G 시범서비스참여를통한 5G 유무선통신인프라구축및장비개발, 원천 핵심기술선점 `20 년세계최초의상용서비스제공기여를통한및해외시장진출 5G 유무선네트워크소자및장비개발및운영경험보유를통한글로벌경쟁력확보및시장개척 4 차산업혁명의산업융합을통한산업영역확대및시장창출

핵심요소기술로드맵

5G 프론트홀 백홀기술 1. 개요 가. 정의및필요성 5G 이동통신프론트홀 / 백홀기술이란 4G 대비고속광대역, 1ms 이하의저지연, 초연결다기종, 고신뢰도의 5G 서비스를지원하는 C-RAN 구조의차세대이동통신기술로서 BBU(Baseband Unit) 와 RRH(Remote Radio Head) 간의전송및네크워킹기술을의미 5G 이동통신프론트홀 / 백홀기술은고속 고품질저지연전송을위한 5G 프론트홀 / 백홀플랫폼, 프론트홀 / 백홀전송기술, 프론트홀 / 백홀시스템으로분류 5G 네트워크는전송속도및네트워크용량증대, 용량증대를위한소형셀화, 초연결다기종네트워크, 저지연및지능형클라우드의형태로진화중임 [ 5G 무선액세스시스템의진화 ] 초연결다기종초다수단말이 5G 네트워크를통해지능형의클라우드에연결되어, 증강 가상현실등초실감형서비스, 무인자율형서비스를제공하는초연결사회가출현할전망임 5G 네트워크용량증대를위한소형셀추세에따라기존의 D-RAN(Distributed RAN) 구조에선 ISP 사업자들의 CAPEX/OPEX 등비용증가가발생하므로 C-RAN(Centralized/Cloud Radio Access network) 구조로발전하고있음. C-RAN 구조에있어원격지에 RRH(Remote Radio Head) 만설치하고 BBU(Baseband Unit) 는 CO(Central Office) 에모아서, RRH와 BBU 사이를 dedicated fiber로연결한프론트홀네트워크가등장 5G 이동통신프론트홀 / 백홀기술은안테나당 10Gbps급전송속도용량증대기술, 수 msec이하저지연기술, 네트워크유연화기술, 무선프론트홀 / 백홀기술, 아날로그광라디오파신호전송기술, 이더넷기반패킷네트워크기술등을포함 네트워크유연화기술은프론트홀에서네트워킹요소들의유연성있는제어를위해가상화, SDN 컨트롤러등을사용하여소프트웨어정의된재구성을가능하게하는기술임 주요네트워크유연화기술로 NFV/SDN (Network Function Virtualization/Software Defined Network) xhaul 기술등을포함 121

기술개발테마현황분석 네트워크기능분할기술은차세대프론트홀인터페이스하에 BBU와 RRH간의기능을분할하여로드균형 (load balancing) 을구현하는기술 주요네트워크기능분할기술로 NGFI (Next Generation Fronthaul Interface) 기반 Network Slicing, Function split 기술등을포함 다층셀및이기종셀지원전송제어기술은대규모다기종초연결환경에서다계층셀에서의이동성제어및트래픽분산기술과다기종네트워크의연동기술임 주요다층셀및이기종셀지원전송제어기술은 NGFI 기반기술, Multi-RAT 셀연동 (Interworking) 및다중연결 (Multi-Connectivity) 기술, 비단독형 (Non-Standalone) 네트워크기술, LTE와 5G 간연동기술등을포함 용량증대 (Capacity Enhancement) 기술은 5G에서급증하는무선인터넷트래픽에대처하기위한용량증대기술로서다수안테나 / 전이중다층셀고밀도네트워크기술과 IQ 데이터압축기술등을사용하여전송용량을 4ㅎ대비 1000배가까이획기적으로증대시키는전송기술임 주요용량증대기술은 IQ 데이터압축기술, 멀티밴드 ( 면허, 비면허 )/ 멀티캐리어통합기술, 소형셀에너지절감기술등을포함 5G 광대역아날로그데이터전송기술은센티미터파 (3GHz~30GHz), 밀리미터파 (30GHz~300GHz) 의높은주파수대역신호를광-전변환소자와광섬유의광대역폭을이용해이동통신아날로그신호형태로 xhaul 상에전송하는대역폭초고효율의전송기술 주요광대역아날로그데이터전송기술은 RoF 기반의 xhaul 전송기술, 센티미터파및밀리미터파생성및전송기술, 주파수집성및프론트홀협력기술등포함 저지연 (Low Latency) 프론트홀기술은 5G 시간민감성네트워크를구현하여시간지연, 지터등을감소시키는기술로서비동기식접근방법과결정적네트워킹기법등을사용하여 1ms 수준의양단간지연시간을보장하는기술 주요저지연기술은저지연보장을위한 TSN (Time Sensitive Network) 기술, DetNet 기술, 공간 / 시간 / 주파수자원을활용한초저지연액세스기술, 저지연, 고신뢰연결보장을위한채널추정 / 피드백을고려링크기술등포함 프론트홀인터페이싱기술은 5G의증가된요구사항과다기종대규모네트워크접속을충족시키는 5G 프론트홀지원인터페이싱기술임 주요프론트홀인터페이싱기술은단말의최적화된상태를위한셀선택 ( 재선택 ) 및핸드오버관리기술, 멀티밴드 ( 면허, 비면허 )/ 멀티캐리어통합기술, 5G 소형셀 (Dense, Ultra-dense 환경 ), 대규모사물디바이스수용 (106개/km2) 을위한인터페이스기술등을포함 무선백홀및 MXN (Mobile xhaul Network) 기술은기존유선기반의프론트홀, 미드홀, 백홀을무선화하여통합적으로운용할수있는, 고정 / 이동체에고신뢰도서비스를제공하기위한멀티홉릴레이기반의무선네트워크기술임 주요무선백홀기술은 mobile xhaul 지원 MXN기술, Gbps급데이터전송을위한밀리미터파기반의광대역무선신호전송기술, 분산안테나시스템기반멀티플로우기술, 고신뢰성무손실그룹핸드오버를위한동기신호전송기술등을포함 122

5G 프론트홀 백홀기술 WDM 기반 xhaul 시스템기술은 WDM 기반의링토폴로지및 PON ( 수동광네트워크 ) 토폴로지를수용하여전송하는프로트홀기술 주요 WDM 기반 xhaul 시스템기술은 WDM 링시스템, CoO (CPRIover OTN), CoW(,CPRIover WDM) 고효율광트랜시버광소자기술등을포함 이더넷기반 xhaul 시스템기술은이더넷기반의프론트홀링크와백홀확장기능을수행하는이더넷기반링크및패킷스위칭기술 주요이더넷기반 xhaul 시스템기술은 RoE (Radio over Ethernet) 시스템, TSN지원패킹스위힝기술등을포함 [ 프론트홀 / 백홀네트워크의범주 ] 123

기술개발테마현황분석 나. 범위 (1) 제품분류관점 5G 이동통신프론트홀 / 백홀기술은고속 고품질의서비스제공을위한 5G 프론트홀 / 백홀플랫폼, 프론트홀 / 백홀전송, 프론트홀 / 백홀시스템으로분류 5G 이동통신프론트홀 / 백홀플랫폼은대용량데이터전송률, 저지연, 고신뢰성, 다수연결성, 이동성지원등의 5G 이동통신네트워크요구사항을충족시키며네트워크의유연성과제어편이성을제공하는기술로 NFV/SDN (Network Function Virtualization Software Defined Network) xhaul 기술, 네트워크기능분할기술, 다층셀및이기종셀지원전송제어기술등포함 5G 프론트홀플랫폼기술은초연결성, 초지능성, 초자율성, 가상화, 다기종화를중심으로발전예상 5G 이동통신프론트홀 / 백홀전송기술은네트워크고용량고효율및데이터압축기술, 광대역아날로그데이터전송기술, 저지연을위한시간민감성네트워크기술, 무선백홀 MXN 기술, 프론트홀인터페이싱기술등포함 5G 이동통신프론트홀 / 백홀이동통신액세스시스템개인당 Gbps 속도, 수 ms 저지연전송, 다기종네트워크수용을위한무선액세스및전송기술중심으로발전예상됨 5G 이동통신 등이포함 프론트홀 / 백홀시스템은 WDM 기반 xhaul 시스템, 이더넷기반 xhaul 시스템기술 5G 이동통신프론트홀 / 백홀시스템은프론트홀링크와백홀확장기능을수행과 WDM 기반의 보호절체기술, 이더넷기반의저지연성의패킷스위칭개발등으로발전예상됨 124

5G 프론트홀 백홀기술 전략제품제품분류관점세부기술 5G 이동통신프론트 / 백홀플랫폼 네트워크유연성향상기술 네트워크기능분할기술 다층셀및이기종셀지원전송제어기술 [ 5G 이동통신프론트 / 백홀기술범위 ] 프론트홀에서네트워킹요소들의유연성있는제어를위해가상화, SDN 컨트롤러등을사용하여소프트웨어정의된재구성을가능하게하는기술 NFV/SDN (Software Defined Network) xhaul 기술등 BBU와 RRH간의기능을분할하여 load balancing 을구현하는기술 Network Slicing, Function split 기술 다기종초연결환경에서다계층셀에서의이동성제어및트래픽분산 기술과다기종네트워크의연동기술 NGFI 기반기술, Multi-RAT 셀연동 (Interworking) 및다중연결 (Multi- Connectivity) 기술, 비단독형 (Non-Standalone) 네트워크기술, LTE 와 5G 간연동기술 네트워크고용량고효율및데이터압축기술 대량으로발생하는트래픽을지원하기위한네트워크용량을증대, 데이터압축기술 이종소형셀네트워크기반 IQ 데이터압축기술, 멀티밴드 ( 면허, 비면허 )/ 멀티캐리어통합기술, 5G 소형셀에너지절감기술등 광대역아날로그데이터전송기술 센티미터파 (3GHz~30GHz), 밀리미터파 (30GHz~300GHz) 의높은주파수대역신호를광 - 전변환소자와광섬유의광대역폭을이용해이동통신아날로그신호형태로 xhaul 상에전송하는대역폭초고효율의전송기술 RoF 기반의 xhaul 전송기술, 센티미터파및밀리미터파생성및전송기술, 주파수집성및프론트홀협력기술등 5G 이동통신프론트 / 백홀 5G 이동통신프론트 / 백홀전송 저지연을위한시간민감성네트워크기술 5G 시간민감성네트워크를구현하여시간지연, 지터등을감소시키는기술로서비동기식접근방법과결정적네트워킹기법등을사용하여 1ms 수준의양단간지연시간을보장하는기술 저지연보장을위한 TSN 기술, DetNet 기술, 공간 / 시간 / 주파수자원을활용한초저지연액세스기술등 무선백홀 MXN 기술 기존유선기반의프론트홀, 미드홀, 백홀을무선화하여통합적으로운용할수있는, 이동체에고신뢰도서비스를제공을포함한멀티홉릴레이기반의무선네트워크기술 mobile xhaul network (MXN) 기술, 분산안테나기반멀티플로우기술, 고신뢰성무손실그룹핸드오버등 프론트홀인터페이싱기술 5G 의증가된요구사항과다기종네트워크접속을충족시키는 5G 프론트홀지원인터페이싱기술 ecpri, OBSAI, 등의인터페이스기술, 5G Dense, Ultra-dense 소형셀환경, 대규모사물디바이스수용을위한인터페이스기술등 5G 이동통신프론트 / 백홀시스템 WDM 기반 xhaul 시스템 이더넷기반 xhaul 시스템 WDM 기반의링토폴로지및 PON ( 수동광네트워크 ) 토폴로지를수용하여전송하는프로트홀시스템 WDM 링시스템, CoO (CPRIover OTN), CoW(,CPRIover WDM) 고효율광트랜시버광소자기술등 이더넷기반의프론트홀링크와백홀확장기능을수행하는이더넷기반링크및패킷스위칭기술 RoE (Radio over Ethernet) 시스템등 125

기술개발테마현황분석 (2) 공급망관점 5G 프론트홀기술은 IT 융합과초연결시대의다기종네트워킹의핵심기반기술로적용범위가점점확대되고있음 실감형데이터서비스, 초실시간서비스, 증강현실서비스, 초연결통신서비스등을인프라로하여초고용량영상콘텐츠와홀로그램서비스등이 5G 네트워크를기반으로급속하게일반화되고다양한응용산업에적용되어발전하고있음 5G는동작방식, 구현기술등에따라다양하게분류되며, 스마트기기의폭발적인증가와웨어러블디바이스등다양한데이터중심적단말기들의대중화와가상현실시장성장과사물인터넷기술발전과더불어적용범위가점점확대되고있어공급망이다양화됨 저지연 (Low Latency) 프론트홀기술은초고속이동음성통신망, 실감서비스, 스마트팩토리및다기종대규모머신망, 의료원격제어, 차량망및자동운전 V2X 통신기술등에적용 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 저지연통신지원기술로지연시간에민감한긴급데이터전송이 가능한 puncturing 기술 - Self-contained subframe 구조지원기술 URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 망 - 동기또는자원할당을위한절차, 핸드오버로인한서비스중단구간을생략한 fast ccess기술 초고신뢰통신지원기술 - Advanced 채널코딩기술 - 복수의시간 / 주파수자원또는다중전송지점 (TP) 등을이용하여동일한데이터들의중복전송방식을활용하는시간 / 주파수 / 공간다이버시티기술 5G 이동통신프론트 / 백홀 - 중복 PDCP 패킷데이터전송을지원하기위한 PDCP / RLC / MAC 계층기술 캐리어집성및센싱, 이중연결에기반한면허 / 비면허대역셀룰러 협력제어기술 비면허대역셀룰러기술및 Multi-RAT 연동 이종접속 (WiFi/LTE/New RAT) 간공존기술 - LTE 및 New RAT 과 WIF 통합을위한이중연결프로토콜및 트래픽분산기술 - 이종사업자간공존및간섭제어기술 - 다중무선망지원단말의이동성제어기술 126

5G 프론트홀 백홀기술 전략제품공급망관점세부기술 스마트팩토리및 massive machine type communication 망 스마트팩토리내의다종디바이스정보수집, 분석을통하여이벤트를처리하고, 가상시스템설계를통한시뮬레이션환경구축, 고장예지보전, 실시간모니터링이가능한스마트팩토리구축에필요한산업체망핵심관련기술 사물통신접속및전송망기술 - ( 대량이기종사물접속및네트워크용량확장기술 - 대규모접속관리및시스템과단말의에너지효율관리기술 - 하향링크브로드캐스트 / 멀티캐스트기술 - MTC/M2M/IoT 통신을위한초협대역운용기술 - Cellular IoT에서 Non-IP 데이터전송기술 - New wave form/modulaton 을통한저전력전송기술 사물통신위치측위기술 - Cellular IoT에서 Cell-id 혹은 positioning signal을이용한위치측위기술및 Wearable device를위한 relay 기술 - MTC/M2M/IoT 서비스지원플랫폼활용기술 차량밀리미터파통신기술 자동차및 Enhanced V2X(vehicle-to-everyth ing) - 차량통신에적합한밀리미터파통신시스템과밀리미터파신호설계전송기술 인프라-차량간통신기술 - 인프라가저지연고신뢰성멀티캐스트및브로드캐스트전송을수행하는기술 - 멀티액세스엣지장비를통해네트워크에서낮은지연으로정보를처리하여차량에게전달하는기술 - 사물통신기반의저비용프론트홀인프라장치가 / 백홀및차량과통신하는기술 차량정밀측위기술 - 차량과인프라장치사이의통신을이용한높은거리분해능력을가지는차량의절대위치측정기술 차량내네트워크로카메라 ADAS 시스템및멀티미디어, 시간민감섬네트워크설게기술 모바일 / 게임망 스마트모바일기기와백홀망간의인터페이싱기술 멀티미디어대용량데이터와실시간초민감서비스지원을위한 시간민감성네트워크기술 의료망 원격생체정보인식, 실시간센싱, 동작센싱등의정보를유무선 통신망을통해전달하는 보안및고신회저지연전송기술 127

기술개발테마현황분석 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 이동통신트래픽이급증하면서네트워크용량이증대되고다기종네트워크에접속되면서사업자의 CAPEX, OPEX를절감하는클라우드 RAN 시스템과프론트홀의중요성이커질것으로예상 2022년에는모바일가입건수가 90억에이를것으로전망 5G NR(New Radio) 표준화일정이앞당겨지면서 2019년에는 5G의대규모시험및상용화가능하게될것으로전망되며 2022년말에는가입건수가 5억을넘어설것 모바일데이터트래픽은지속적으로증가하고있으며전분기대비약 12% 전년동기대비 70% 가증가함 (2017년 1분기 ) 5G 이동통신이상용화되면정보전송용량과속도가증가하여콘텐츠의활용범위가넓어지면서대용량이기종, 시간민감형서비스가가능할것으로보임 출처 : Ericsson Mobility Report,2017.6 [ 모바일트래픽의증가동향 ] 5G 이동통신은사물인터넷의확산으로스마트폰외의다양한기기로통신서비스의영역이 확대될것으로전망되고다기종네트워크의접속프로트홀시스템이필요함 2022 년에는약 290 억개의커넥티드디바이스가예상되며이중 180 억개는 IoT 와관련될전망 128

5G 프론트홀 백홀기술 IoT디바이스는새로운사용사례에의해 2016년부터 2022년까지연평균성장률 21% 로증가할것으로전망 사물인터넷과대용량콘텐츠서비스가 5G 이동통신의주요서비스플랫폼으로떠오르면서관련산업구조변화, 시장규모확대등이예상되고있음 무선프론트홀적용영역이확장되어기존의유비쿼터스네트워크기술에 IT(Information Technology), NT(Nano Technology), BT(BioTechnology) 기술력이융합된다중다기종네트워크기술들이등장할것으로보임 출처 : Ericsson Mobility Report, 2017.6 [ IoT 산업의수익성전망 ] 5G 프론트홀 / 백홀기술은현재연구개발및표준화단계이며현재 4G 자원상용화상태이고 5G 2020 년상용화목표임 5G NR(New Radio) 표준화일정이앞당겨지면서 2018 년에는시범사업으로 5G 의대규모시험및구현이가능하게될것으로전망 프론트홀의표준화는 IEEE 1914.1 과 1914.3, ITU-T SG15 등에서진행중이며프론트홀적용 TSN 기술의표준화는 IEEE 802.1 TSN 그룹에서진행중임 이러한 5G 이동통신기술이적용되면통신용량증대, 다수디바이스수용, 모바일서비스등기존이동통신에비해서비스개념에서차이가있을것으로보임 프론트홀, 스몰셀등소규모통신망을지원하기위한장비수요가늘어날것에대비하여통신장비산업경쟁력제고가필수적임 국내통신장비시장은 4G 이동통신방식부터외국기업이잠식하고있으며 5G 분야에서도같은문제가우려되고있음 5G 프론트홀 / 백홀전송핵심기술은용량증대기술, 다기종네트워크수용기술, 저지연 고신뢰기술로서프론트홀뿐아니라차세대네트워크기반기술로서활용성이크므로원천기술확보와선점이필요함 129

기술개발테마현황분석 (2) 산업의구조 후방산업은네트워크유연화, 시스템소자개발에사용되는주요핵심기술인반도체, 광소자및 SoC(System-on-Chip) 기술, 임베디드소프트웨어등이있음 전방산업으로서 5G 프론트홀 / 백홀분야는 URLLC망, 비면허대역셀룰러기술및 Multi-RAT 연동망, 자동차내부망, 헬스케어, 모바일 / 게임망, 스마트팩토리및다기구망등으로구성 자동차망분야에서는내부멀티미디어전송의인포테인먼트시스템이나카메라 ADAS 시스템에프론트홀시간민감형망을활용하여저지연, 고효율, 고신뢰도의네트워크를구현하고자동차나이동체와인프라간의통신네트워크를구축해제어및실시간정보제공이가능하게함 모바일 / 게임분야는시간민감성서비스를프론트홀을통해제공받아모바일핸드폰, 자동차자세제어, 로봇, 군수 ( 미사일 ), 우주항공등에응용되고있으며최근게임, 스마트폰등에서폭발적으로수량이급증하고있고, 특히 2013년부터자동차에 ESC( 자세제어 ) 가의무장착됨에따라시장확대 ( 국내 1,000만대 / 년 ) 헬스케어분야는원격생체정보인식, 환자상태실시간센싱전송등에활동되고있으며, 최근국내대기업과스타트업은스마트헬스케어의성장성에기대를걸고관련기술개발과서비스에집중하고있음. 2017년전세계적으로 1억 6,950만개의웨어러블기기가판매되고, 그중헬스케어관련기기가 50% 를차지할것으로전망 (ABI리서치) 하고있고, 국내헬스케어시장규모는 3조원규모에육박할것으로추산 ( 보건산업진흥원 ) 스마트팩토리분야에있어서는다양한디바이스들을통해수집되는대량의데이터를처리분석하고, 정보들의데이터전송및연결기술등을활용하여스마트팩토리제어공정의신뢰성향상및결합내성을향상시킴. 네트워크기능가상화를사용하고스마트팩토리자원관리, 공정자동제어기술을활용하여생산환경의지능적원격진단이가능하게함 프론트홀 / 백홀의무선액세스망산업은타산업에적용되어기술들간융합의매개체역할을 함으로써기존제품의성능과서비스를첨단화하고부가가치를창출 후방산업 5G 프론트홀 / 백홀기술분야전방산업 SoC 및반도체설계제조, 이를기반으로한광소자, 임베디드소프트웨어 [ 기술분야산업구조 ] 이더넷기반링크, WDM 링크, 시간민감성네트워크지원스위칭, 광트랜시버등광소자, SDN 컨트롤로 자동차내부망헬스케어 URLLC 망모바일 / 게임망스마트팩토리및다기구망 130

5G 프론트홀 백홀기술 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 5G 비즈니스잠재력전망 2026년까지모바일사업자들은 5G에의한산업디지털화로 34% 의추가수익을누릴수있을것으로전망 8개의산업군인에너지, 제조, 공공안전, 금융, 자동차, 대중교통, 미디어, 및엔터테인먼트, 의료에대한디지털화에따라 2026년까지 3조 3천억달러의시장가치가새롭게발생될것으로예측되며이중조천억달러는고용량고신뢰대규모사물통신등 5G 기술에의해창출될것으로예상 모바일사업자들의모바일서비스수익은 2016년부터 2026년까지 1.5% 의연평균증가율이예상되며 5G 산업디지털화에따라 5,800억달러의추가수익기회가창출될것으로전망 출처 : 5G Buiness Potential, Ericsson and Arthur D, Little, 2017.2 [5G 네트워크관련예상수익 ] 131

기술개발테마현황분석 5G 프론트홀 / 백홀플랫폼 세계모바일데이터트래픽은 22년월평균 56,529PB를기록할것으로전망 세계이동통신서비스시장은 22년 1조 1,346억달러수준으로연평균 3.1% 성장할전망이며 IoT 연동으로시장을확대중으로 IoT 시장은 22년 4,250억달러수준으로연평균 18.1% 의성장률을기록할전망 [ 세계모바일트래픽전망 ] ( 단위 : PB/ 월, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 모바일트래픽 9,931 14,934 21,708 30,564 41,873 56,529 44.6 * TB: 1,024GB(GigaByte), PB: 1,024TB(TeraByte), EB: 1,024PB(PetaByte) * 출처 : Cisco, Virtual Networking Index - Global Mobile Data Traffic Forecast, 2016. 2, 2021-2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 [ 세계이동통신음성 / 데이터서비스및 IoT 관련시장전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 음성 411,278 391,724 374,176 361,916 341,472 312,006-5.2 서비스 * 데이터 569,923 619,739 663,812 707,523 760,051 822,562 8.1 합계 981,201 1,011,463 1,037,988 1,069,439 1,101,523 1,134,568 3.1 IoT** ARPU( 달러 ) 셀룰러모듈 통신서비스 솔루션및기타 124.2 123.9 123.8 124.8 126.0 127.3 0.3 3,597 4,528 5,217 5,895 6,543 7,230 17.8 34,864 45,112 51,969 58,725 65,185 72,030 17.4 177,805 216,539 249,453 281,882 312,889 345,742 18.2 합계 216,266 266,180 306,639 346,502 384,617 425,002 18.1 * 출처 : Gartner, Communications Services, 2016. 3, 2021-2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 ** 출처 : Infonetics, Mobile M2M Modules, 2014. 12, M2M Connections and Services by Vertical, 2014. 11, 2019 2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 132

5G 프론트홀 백홀기술 5G 프론트홀 / 백홀시스템 세계이동통신액세스시스템시장은이동통신네트워크장비와무선랜시장으로구성 세계기지국장비시장은 22년 549억달러로연평균 5.2% 성장률을기록할전망 IoT 등다기종네트워크와의연동프론트홀에대해무선랜 (WiFi) 은 IoT 망에활용되어범위확장중 [ 세계이동통신네트워크장비유형별매출액전망 ] 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ( 16~ 22) 2G 1,599 1,055 723 497 478 444-24.7 대형기지국 3G 6,740 5,025 3,681 2,556 1,793 1,332-26.7 LTE & 4G 26,398 31,620 35,605 36,570 37,567 38,585 10.7 소계 34,737 37,699 40,009 39,623 39,838 40,360 4.0 소형기지국 5,313 6,527 7,468 7,882 8,183 8,511 13.8 교환기 4,671 4,930 5,204 5,535 5,814 6,040 4.8 합계 44,721 49,156 52,681 53,040 53,835 54,912 5.2 * 출처 : Gartner, Forecast : Communications Service Provider Operational Technology, 2016. 3. 17, 2021-2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 ( 단위 : 백만대, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 802.11a/b/g 12.1 10.1 7.2 5.7 4.0 2.1-24.7 802.11 n 235.2 113.3 56.2 38.1 20.2 8.5-50.8 802.11a c [ 세계기술표준별무선랜칩셋탑재량전망 ] ac 1.6 1.8 2.2 1.7 1.2 0.9-15.8 n/ac 2,363.8 2,201.2 1,784.9 1,331.5 821.8 344.2-25.7 802.11ax 0.0 199.0 583.6 961.7 1,416.9 1,708.4-802.11ad 26.5 44.0 66.4 84.9 105.3 128.1 43.4 802.11n/ac/ad 441.6 560.8 526.1 470.6 404.8 341.7 13.2 802.11ax/ad 0.0 192.3 548.0 911.5 1,255.0 1,708.4-802.11ah 2.1 5.6 8.5 13.4 19.0 28.6 169.3 합계 3,083.0 3,328.1 3,583.0 3,819.1 4,048.2 4,270.9 7.1 * 출처 : ABI Research, Wi-Fi, 2015. 12. 2, 2021-2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 133

기술개발테마현황분석 해외국가들은 5G 프론트홀을포함한 5G 상용화에박차를가하고있어 2020년에는 5G 프론트홀 / 백홀시장이활성화될것으로전망 - NTT Docomo는 2020년도쿄올림픽을기점으로 5G 서비스상용화를목표로기술개발중. 핵심기술은펨토셀및대용량 MIMO 기술에기반을두고있으며, 삼성, Ericsson, Nokia, ALU 및 Huawei 등이참여하여 15GHz와 72GHz 대역을활용한고속무선전송기술을시연 - 중국의 Huawei는러시아이동통신사메가폰과함께 5G 네트워크를개발하여 2018년러시아월드컵에서 5G 네트워크시범서비스를실시할예정 - 2012년 ALU와 Orange Lab. 은 FSAN에서프론트홀의증대되는대역폭절감시도로기존의 CPRI구조를변경한새로운기지국 BBU-RRH구조를제시하였으며, 차세대분리형기지국운용기술로써 CPRI/OBSAI의구현과관련된솔루션보유 WDM 기반의프론트홀시스템에대해서는기존인프라를최대한활용하기위한 Ring-Mux 및 CWDM, DWDM 기술고도화를진행중으로시스템시장은기존시장에활성화를가져올것으로예측 대용량트래픽을수용할수있는기술로서 CPRI option 10(24.33Gbps) 기반의대용량 multi-sub channel CWDM 기반의구현방안들을검토중 유럽, 일본및중국은 5G 프론트홀로서기존의 PON구조나 NG-PON2를고려하고있으며, 파장당 25Gbps급이상의확장을위하여 TWDM-PON을고려중이며 NTT는차세대무선기지국용무선통신기술로 WDM-PON 망에서 RoF 기술을적용하여 Wi-Fi 2GHz, 5GHz 듀얼밴드 2 2 MIMO RF신호를광섬유증폭기를사용하는 40km 전송구조를개발 [ 프론트홀시스템의수익성 ] 134

5G 프론트홀 백홀기술 5G 프론트홀 / 백홀시스템 소자 이더넷기반의프론트홀시스템에대해서는이더넷스위치시장에는 L2-3와 ADC 가있으며각각 2~3% 대의연평균성장률을기록할전망이며, 2020년에는각각 273 억달러및 20억달러의규모를형성할것으로예상 L2-3 시장은 1G에서 10G로전환될것이며하이엔드및하이퍼스케일의증가추세에따라점차 40G 및 100G은물론등의 2.5G, 5G, 25G, 50G 등장과함께시장확대발전가능성이높음 이더넷스위치시장 (L2~L3) 은시스코의 ACI와 SDN의출현으로인한새로운패러다임을형성하고있으며, SDN은네트워킹을소프트웨어방식으로컨트롤할수있어더높은민첩성과프로그래밍을지원해전세계시장의주목받고있음동시에소프트웨어정의플랫폼을통한내재화로프로그래밍자동화기능을지원하는 UC & C 기술도점차네트워킹시장의발전을견인할것으로예상 WDM 기반의프론트홀시스템에대해서는현재 4G 진화망을위한 10Gbps급파장고정형광부품을 10Gbps급파장가변형광부품으로진화하기위해준비중. DWDM-PON의경우저가형파장무의존광부품이개발되고있고광부품시장이활성화될것으로보임 2017년기준프론트홀및백홀등무선가입자망와관련된광트랜시버시장규모는약 8.6억달러로추정되며, 향후 2018년에는약 10억달러로성장할것으로전망 프론트홀관련광트랜시버시장규모는연평균 8.7% 로성장하여 2019년에는약 9.5억달러에이를것으로예상 [ 세계모바일액세스프론트홀 / 백홀광트랜시버시장현황및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 프론트홀 797 873 923 956 1,039 1,129 8.7 백홀 72 78 80 80 86 92 7.5 합계 869 951 1,003 1,026 1,036 1,207 6.7 * 출처 : SNS Research, 2016., 20~21 년도는성장률로추정 135

기술개발테마현황분석 (2) 국내시장 5G 프론트홀 / 백홀플랫폼 국내이동통신서비스시장은음성 / 데이터대역폭이대상이며다기종 IoT 연동으로시장을확장하고있음. 22년 23조 2,070억원규모로연평균 1.0% 성장할전망 국내모바일트래픽의경우연간 41% 로급격히증가할것으로예상되어이를관리할수있는 5G 기술개발이필수 [ 국내이동통신음성 / 데이터서비스및 IoT 관련시장전망 ] ( 단위 : 십억원, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 음성 6,583 5,924 5,283 4,691 4,281 3,945-9.7 서비스 * 데이터 15,268 15,937 16,585 17,183 18,250 19,262 4.7 합계 21,851 21,861 21,868 21,875 22,531 23,207 1.0 IoT** ARPU ( 원 ) 셀룰러모듈통신서비스솔루션및기타 334,210 321,034 312,890 305,437 308,490.9 311,575.8-1.9 87 101 103 105 108 112 8.0 776 975 1,095 1,201 1,333 1,473 15.1 4,119 4,743 5,079 5,400 5,780 6,217 12.2 합계 4,982 5,819 6,276 6,707 7,222 7,802 12.6 * 출처 : IDC, Korea ICT Market, 2016. 5, 2021 2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 ** 출처 : Infonetics, Mobile M2M Modules, M2M Connections and Services by Vertical, 2014. 12 를바탕으로 ETRI 기술경제연구본부추정 [ 국내모바일트래픽전망 ] ( 단위 : PB/ 월, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 모바일트래픽 499 761 1,098 1,514 2,010 2,446 41.7 * TB: 1,024GB(GigaByte), PB: 1,024TB(TeraByte), EB: 1,024PB(PetaByte) * 출처 : Cisco, Virtual Networking Index - Global Mobile Data Traffic Forecast, 2016. 2, 과기정통부, 무선데이터트래픽통계, 2016. 4 자료를바탕으로 ETRI 기술경제연구본부추정 136

5G 프론트홀 백홀기술 5G 프론트홀 / 백홀시스템및소자 국내백홀시장전망의경우세계시장점유 5% 를기준으로했을때 2016 년 6 백 7 십만달러에서 2021 년 1 천만 9 백십만달러로연평균 22.7% 성장예정 [ 국내백홀시장전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 2016 2017 2018 2019 2020 2021 CAGR 국내시장 6.7 8.7 10.6 13.1 16.1 19.1 22.7 * 출처 : MK wood reserch, 2017, 15~20 년도성장률을바탕으로해외백홀시장의 5% 점유시로추정 5G 프론트홀 / 백홀망구축과관련해서삼성은 2015년 8월에기지국당 32안테나를사용하는 20MHz LTE FD-MIMO기술을기반으로 400Mbps 무선데이터전송 KT와 SKT는 2015년 6월에 3CA LTE와 GiGa WiFi를하나의통신망처럼묶어기존 LTE보다 15배빠르고 3CA보다 4배빠른최대 1.17Gbps의속도를낼수있는멀티패스 TCP 서비스를상용화함 KT는 5G 프론트홀장비를포함한 RoF 기반의프론트홀실내 DAS 장비, embms 기술, 밀리미터파전송기술등 5G 테스트베드에서개발되는기술을바탕으로 2018년평창동계올림픽에서세계최초로 5G 시범서비스를제공할계획 SKT는 4G망을국내의부품및장비제조사간의생태계를기반으로구축하였으며, 5G 서비스에대한전달망대역폭증가및다양한인터페이스에대한개발중으로국내의광부품제조사인오이솔루션, 빛과전자, 포벨, 코셋및엘디스등에서광소자부품을장착하여 HFR, SOLID 등의장비제작사에서국내기술로 SKT의 4G 망용프론트홀장비를제작 국내의광부품제조사의광부품을장착한프론트홀 / 백홀장비를국내 HFR, SOLID 등에서북미시장에판매중으로국내통신장비업체의수출기여도가높은분야임 137

기술개발테마현황분석 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 광대역, 대용량네트워크를활용한고효율데이터전송기술 5G 프론트홀 / 백홀망에서는전송용량증대를위해소형셀기반의클라우드 RAN 으로진화 클라우드및분산 RAN 기술을프론트홀에적용하여, BBU 와 RRH간의네트워크슬라이싱기능분할을이용하여트래픽처리로드의밸런싱을통해전송처리속도를높일것으로예상 이를통해전체네트워크품질향상및사업자의 CAPEX/OPEX 네트워크운용비용절감이가능할것으로예상 마이크로파뿐만아니라밀리미터파 (30GHz) 의높은주파수대역에서수백MHz 이상의광대역폭을이용하여고속의데이터전송을가능. 더욱광대역전송을위해아날로그무선광신호를이용하여전송하는시스템도가능 IQ 데이터압축률향상기술을개발하여프론트홀상의전송효율을높이는방향도병행추진될것임. 5G에서는더진보한신규이동통신신호처리기술 (New Radio Access Technology) 이논의되고있음 * 자료 : 한국통신학회 [ 5G 네트워크구조와주요기술 ] 138

5G 프론트홀 백홀기술 네트워크유연성을위한 5G 네트워크운용기술 5G 프론트홀 / 백홀네트워크운용기술은이동통신망을구성하는장비의구성과운용에 NFV/SDN 기법을적용하여네트워크의최적화와제어운용이가능하도록하는기술 NFV/SDN 적용기술들을활발히개발중이고이에따라관련솔루션인 SDN-xhaul의상용화가더활발해질것으로예상 네트워크가상화를통해장비의소프트웨어적구현이가능해지고자원의동적할당이가능해지면서설치운영비용절감가능 기존시스템은실시간, 서비스단위정보에기반을둔운용이어려웠으나최근 SKT 등주요사업자및장비업체를중심으로 Big Data Analytics 등을활용하여네트워크에서발생하는실시간로그나이벤트정보를분석하고운용기술을고도화하려는움직임도진행되고있는중 향후 5G 네트워크에서는가입자, 서비스단위실시간정보제공이가능하도록설계되어운용기술이더욱진화할것으로기대 [ SDN 기반프론트홀시스템테스트베드 ] 139

기술개발테마현황분석 Small Cell 기반의다기종네트워크연동기술 기존 Macro 커버리지영역내에더세분화한다수의소형셀 HetNet(Heterogeneous Network) 기반다기종네트워크용량을증대하고연동하는기술 기존 4G HetNet보다전송용량과이종성이증대하고초고주파대역을활용할 5G에서는 Small Cell 구성을위한HetNet이더확대될것으로예상 다기종초연결환경에서 연동구조로진화할것임 다계층셀에서의이동성제어및트래픽분산기술과다기종네트워크의 캐리어집성및센싱, 이중연결에기반한면허 / 비면허대역셀룰러협력제어기술이등장하여 LTE 및 New RAT과 WIF 통합을위한이중연결프로토콜및트래픽분산기술, 이종사업자간공존및간섭제어기술이활발히진행중임 기존유선기반의프론트홀, 백홀을무선화하여통합적으로운용할수있는, 멀티홉릴레이기반의무선네트워크진행되어다중무선망지원단말의이동성제어도가능할것으로예상 [ C-RAN 구조의프론트홀 RoE 시스템및 multi-rat 시스템 ] 140

5G 프론트홀 백홀기술 * 자료 : 전자통신동향분석 32.2017 [ 밀리미터파기반이동 xhaul 시스템 ] 141

기술개발테마현황분석 (2) 기술환경분석 기술지원및정책환경분석 과기정통부차세대스마트디바이스코리아 2020에서는사물인터넷, 5G이동통신발전에따른차세대디바이스경쟁력강화를위한중소 중견기업육성추진 과기정통부는 2015년 1월 5G 전략추진위원회 를상설조직화하고, 평창동계올림픽에서 5G 이동통신세계최초시범서비스구현을위한구체적상용화추진계획수립 KT는 2018년평창동계올림픽에서 5G 통신서비스를실현하기위한 KT 5G 개발포럼 을출범함 평창올림픽규격제정 [2016.5] 및세계최초로 5G 규격기반데이터통신 (First Call) 성공 세계의 5G 상용화경쟁, 4차산업혁명의도래등국내외환경변화에대응하여, 조기상용화중심기존전략 ( 미래이동통신산업바라전전략, 2014년 1월 ) 을보완해타산업과융합확산을위한 5G 이동통신산업발전전략 수립 [2016.12] 4차산업혁명에대응한중장기주파수종합계획인 K-ICT 스펙트럼플랜 수립 [2017.1] - 세계최초 5G 세상구현을위하여 2018년까지 28GHz대역최소 1,000MHz폭, 3.5GHz 대역 300MHz폭등최소 1,300MHz폭의신규주파수를확보하고, 5G 주파수할당계획수립을위한 5G 주파수정책방향과로드맵제시 - 2018년까지 28GHz 좌우인접대역 2,000MHz폭의장비 * 단말생태계가조기형성되어공급여건이갖추어질경우, 동대역을추가확보 ( 총 3,000MHz폭 ) 과기정통부 5G 이동통신산업발전전략 의일환으로 2022sus 5G와타산업융합서비스의다양화 보편화를위해서시나리오개발계획수립 [2017.7] 지능정보산업과 5G를포함한기존 9대전략산업간연계를통해새로운성장체계를마련한 K-ICT 전략 206 확정 [2016.5] 2018년평창동계올림픽에서실감미디어및실시간제어서비스제공을위한 K-ICT 평창올림픽실현전략 수립 [2016.5] 2018년 5G 시법서비스제공및 2020년 5G 상용화를위한정부 R&D 성과를점검하고, 이를홍보하여우리나라의 5G 선도의지표명하기위한 5G 기술시연 - 이동무선백홀을이용한지하철 8호선몽촌토성-송파구간 5G 기술시연 [2016.1] - 5G 저지연요구사항을만족하는핵심기술시연 [2016.6] 142

5G 프론트홀 백홀기술 3. 기업분석 가. 주요기업분석 무선백홀 / 미드홀 / 프론트홀관련선행연구진행중 유무선융합네트워크시스템개발을위하여 C-RAN 기반프론트홀네트워크기술, 인빌딩 네트워크기술, 광 - 무선응용시스템기술개발활발 무선트래픽증가와 4G/5G 신호수용을위해이동통신기지국을연결하는프론트홀기술 (ROF, ROE) 및빌딩, 스타디움, 지하철등실내공간에모바일트래픽을제공하는인빌딩 / 인도어네트워킹기술에대한관심증대 미국은전장에서대용량 / 보안통신수단확보를위한 FSO(Free Space Optics) 기술개발 일본의경우재난에대비한재난망및항공장애물탐지를위하여 FOD(Foreign Object Detection) 를위해광-무선융합시스템기술을연구 / 개발중 C-RAN(cloud radio access network) 기반이동통신기지국에서전화국장비와실외안테나사이를연결하는프론트홀관련세계시장규모는 2016년 16억불수준이며, 2020년까지연평균 14.9% 의높은성장률로증가하여약 28억달러에달할전망으로이동통신선진기업의관심확대 유럽의경우 EU-FP7 program을통해개별 10G, aggregate 100G급 OFDMA 기술기반액세스네트워크개발프로그램 (ACCORDANCE STREP project) 추진 국내중소기업사례 주식회사이노와이어리스는전파환경을수집분석하여불량및음영지역을찾아내는테스트베드및 LTE 스몰셀및무선장비생산시험솔루션개발 이노넷주식회사는음영지역을저비용으로해소하고서비스범위를확대하기위한 RF 중계장치및 TDD RF 스위칭동기모듈솔루션및방송과통신을융합한 TV White Space에 CR(cognitive radio) 기술을활용한무선인터넷및방송서비스솔루션개발 주식회사에세텔은통신시스템및산업기기제어분야에활용할수있는모듈개발, 네트워크융합산업, 국방산업과같은프로젝트진행 주니코리아는개인휴대가가능한재난안전용이동기지국개발및현지차이나모바일계열시스템통합 (SI) 업체와합작법인을만들어중국에서자사스몰셀제품을생산 안리쓰는다양한통신시스템의개발, 제조및유지관리에필요한제품과서비스제공, IP네트워크장비및검사장비활용을통한통신네트워크관리 우리넷은유선통신기술및광인터넷접속장비및기술을보유하고있으며, 광인터넷음성 / 데이터통합및이더넷접속기술개발 143

기술개발테마현황분석 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원,%) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율 당기순이익율 R&D 집중도 이노와이어리스 77,202,718 38,664,485-2.67-7.63-20.1 39.9 이노넷 1,717,856 1,054,042 22.72 6.34 5.3 20.5 에세텔 8,859,892 8,399,743 19.66 5.5 5.16 3.6 ( 주 ) 주니코리아 9,280,673 662,366 368.66-437.07-610.07 447.5 안리쓰 38,594,928 27,477,422-17.48 3.29 3.6 - 우리넷 65,271,309 43,401,496-12.53 5.09 6.27 12.7 144

5G 프론트홀 백홀기술 나. 주요기업기술개발동향 5G 프론트홀 / 백홀망구축을위해 25G/50G 급고속디지털광전송기술과 10 GHz 이상의 광대역을지원하는아날로그광전송기술이주요이슈로부상하고, 구내망등단거리전송을 위한다양한기술들이나타날것으로전망 IEEE 에서는 2015 년프론트홀구간의모바일신호전송을위한 NGFI(next generation fronthaul interface) 규격제정을위한 PAR(project authorization request) 를 제출하였고, 2018 년하반기표준화완료를목표로진행 ITU-T 에서는 2015 년 7 월모바일신호수용을위한아날로그광전송시스템에대한국제 표준작업을시작하여 2017 년상반기에표준화를완료할예정이며, 아날로그프론트홀및 DAS 구내망시스템의일반요구사항및물리계층요구사항논의 5G 프론트홀 / 백홀망구축을위해 25G/50G 급고속디지털광전송기술과 10 GHz 이상의 광대역을지원하는아날로그광전송기술이주요이슈로부상하고, 구내망등단거리전송을 위한다양한기술들이나타날것으로전망 다산네트웍스는 국내 통신 3사를 비롯해 미국, 일본, 유럽, 아시아 등의 주요통신사에 통신장비를공급 5G 관련장비는초저지연스위치와모바일백홀및프론트홀솔루션으로무선기지국의데이터 트래픽을유선망으로연결하는장비 삼성 에릭슨등이포함된컨소시엄인 mmmagic 에서 mmmagic은 6GHz ~100GHz대역을이용한새로운방식의무선접속네트워크협업연구 프론트홀과백홀의용량을예측하고, 이를통하여향후 UHDTV 및영상스트리밍, 가상현실, 클라우드서비스등의수요를충족시키는확장가능하고경제적으로실현가능한 5G 솔루션개발 145

기술개발테마현황분석 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 최신 5G 네트워크개발동향 KT는 5G 프론트홀장비를포함한 RoF 기반의프론트홀실내 DAS 장비, embms 기술, 밀리미터파전송기술등포함한 5G end-to-end 테스트베드구축하여 2018년평창동계올림픽에서세계최초로 5G 시범서비스를제공 SKT는 4G C-RAN용 Dual sub-channel CWDM 프론트홀을상용화한바있고 (2011) 5G 서비스에대한전달망대역폭증가및다양한인터페이스에대한개발중으로국내제조사의광소자부품을장착하여 HFR, SOLID 등의장비제작사에서국내기술로 SKT 프론트홀장비제작 15년 5G 망구축과관련해서삼성은기지국당 32 안테나를사용하는 20MHz LTE FD-MIMO 기술을기반으로 400Mbps 무선데이터전송하였고, KT와 SKT는 3CA LTE와 GiGa WiFi를하나의통신망처럼묶어기존 LTE보다 15배빠르고 3CA보다 4배빠른최대 1.17Gbps의속도를낼수있는멀티패스 TCP 서비스를상용화함 NTT Docomo는 2020년도쿄올림픽 5G 서비스상용화를목표로인텔, 파나소닉등과협력기술개발중으로, 핵심기술은펨토셀및대용량 MIMO 기술에기반을두고있으며, 삼성, Ericsson, Nokia, ALU 및 Huawei 등이참여하여 15GHz와 72GHz 대역을활용한고속무선전송기술을시연 17년 AT&T 텍사스주에서시범 5G 이동통신서비스를실시하고자사 DirecTV now 가입자를대상으로 5G네트워크동영상스트리밍서비스를제공 중국의 Huawei는러시아이동통신사메가폰과함께 5G 네트워크를개발하여 2018년러시아월드컵에서 5G 네트워크시범서비스를실시할예정 2012년 ALU와 Orange Lab. 은 FSAN에서프론트홀의증대되는대역폭절감시도로기존의 CPRI구조를변경한새로운기지국 BBU-RRH구조를제시하였으며, 차세대분리형기지국운용기술로써 CPRI/OBSAI의구현과관련된솔루션을제안 용량증대와고효율을위한클라우드 RAN 프론트홀시스템 글로벌장비제조사들은스몰셀향상기술, Multi-RAT 셀간연동기술클라우드및분산 RAN 기술, 네트워크슬라이싱, NFV 적용기술들을활발히개발중이고이에따라관련솔루션의상용화가더활발해질것으로예상 16년에릭슨은유연하고확장가능한하이퍼스케일클라우드 RAN 기반무선시스템을출시 - 17년네트워크슬라이스기반의 5G 활용사례를지원하는 5G 코어시스템발표. 5G 플랫폼은디지털지원시스템및트랜스포메이션서비스, 보안과더불어 5G 코어및라디오전송망관련포트폴리오로구성 17 년노키아는 5G 네트워크에서도사용될클라우드 RAN 기술시연 퀄컴은 16 년에소형셀도입을가속화시키고자자사의소형셀칩셋제품군을기반으로 Alcatel- Lucent 의차세대소형셀제품을공동개발하여상용 146

5G 프론트홀 백홀기술 화웨이는 MWC 2015에서스몰셀에 5세대통신기술을적용해셀룰러간섭을데이터송수신대역으로사용하는기술시연 SKT - 에릭슨과 5G 선행기술의하나로개인화셀 (Elastic Cell) 을시연및노키아와 5G 네트워크구현을위한가상화기술을개발 [2014] - 노키아와함께차세대주파수간섭제어기술을상용화하였으며인텔과함께 5G 선행기술인 앵커부스터셀 을공개, 15년에릭슨과함께 5G 핵심기술인 초저간섭스몰셀 을시연 LG U+ - 15년화웨이와함께기지국경계지역에서 LTE 주파수묶음기술 (CA) 과협력통신기술 (CoMP) 을지원하는 클라우드 DU(Digital Unit) 상용화 - 17년별도의유선케이블이필요없어구축비용이저렴한무선백홀기지국을노키아와공동개발 ETRI - 15년통신의음영사각지대를줄일수있는소규모이동통신기지국인스몰셀의핵심소프트웨어 (SW) 와기반기술개발 - 17년도심이나빌딩, 가정에서두루활용이가능한 TLE 기반의소형셀기지국 SW기술을개발및국산화 - 17년유선, 5G, WiFi 및미래의무선접속기술을단일 5G 코어네트워크로수용하기위한분산형융합게이트웨이및동종액세스또는이종액세스간의실시간이동성제공을위한 Anchor-free IP Mobility제어기술개발 네트워크유연성향상의 NFV/SDN 기반프론트홀 / 백홀 백홀 Transport-SDN 기술은 3단계개발로구분할수있음 : (1) 통신사업자만이네트워크를제어하여사용자에게전용선서비스 (2) 제공통신사업자가 SDN 가상네트워크를생성하여사용자에게제공 (3) 사용자가직접실시간으로 SDN 가상네트워크구성 - 현재는국내통신사업자의경우첫번째단계를상용화하고있음 ZTE는 17년인텔과공동으로 SDN/NFV 기술에기반을둔 5G RAN 솔루션시연 14년주니퍼네트웍스는모바일통신사업자들이 SDN을구축하고, 즉각 SDN의이점까지누릴수있도록지원하는소프트웨어및서비스발표 14년시트릭스사는단일멀티테넌트혹은 NFV용가상어플라이언스로활용가능하며주요오픈소스오케스트레이션시스템과통신사중심기능을모두대체할수있는캐리어급 ADC인넷스케일러개발 차이나유니콤그룹은 14년중국청두에세계최초의상용 SDN 기반 IP무선접속망 (SDN IPRAN) 을구축 147

기술개발테마현황분석 SKT - 에릭슨과 5G 개인화셀 (Elastic Cell) 시연및노키아와 5G 네트워크구현을위한가상화기술을개발 - 유무선네트워크장비에 IT 가상화기술을적용해하드웨어와소프트웨어를분리하는새로도입한네트워크기능가상화솔루션을개발하여음성롱텀에볼루션 (VoLETE) HD보이스서비스를대상으로 NFV 기술을적용했으며, 상용망에서시범운영을시작 - 이동통신기지국에클라우드기술을적용기지국기능을범용 IT 서버내에서가상화소프트웨어 (SW) 로구현한소프트웨어기반차세대가상화기지국 (SDRAN) 기술을시연 KT - 노키아, 에릭슨과 LTE 데이터업로드속도를향상시키는 업링크콤프 기술을공동개발해상용화에릭슨엘지와네트워크기능가상화 (NFV) 기반의차세대네트워크기술개발을위한 5G 스몰셀주파수묶음핵심기술을개발 - 에릭슨과함께트래픽과밀지역속도개선을위한동적간섭제어기술과기지국간상호연동기술인듀얼커넥티비티 (Dual Connectivity) 기술을시연 - 알카텔루스트와함께상용통신망에서기지국가상화기반의차세대집중형기지국 (C-RAN) 기술을시연 - 서비스에따라구분된네트워크장비를하나의플랫폼에수용하는네트워크가상화 (NFV) 기술을국내통신사중처음으로상용망에적용 LG U+ - LTE 트래픽의효율적수용을위해범용하드웨어플랫폼기술인 NFV 기반의 TLE 데이터장비를구축해망연동시연에성공 - 노키아와함께가상화기지국과상용단말연동 CA 및풀링기술시연 ETRI에서는 SDN 기반기존보안솔루션제공망목적으로고신뢰성네트워크가개발되고있으며 SDN 응용을통한 Firewall 구현, 서비스체이닝기술을활용한 SDN 보안연구, SDN 제어기의보안성강화를위한기술개발 (Rosemary 등 ) 이추진 기능분할을위한 Network Slicing 기술동향 SKT는 5G 핵심기술중하나인네트워크슬라이싱을세계최초로개발 - 대표적인 5G 서비스로논의되고있는초다시점, 증강 / 가상현실등대용량콘텐츠를저지연으로지원하는광대역모바일서비스, Massive IoT기반서비스, 기업용솔루션등에특화된가상의전용네트워크를실시간으로분리하고운용하는데성공 차이나모바일는 5G 지향미래네트워크아키텍처디자인컨셉과네트워크슬라이스 시스템을공동시연 다층셀및이기종셀전송제어기술동향 다기종 IoT망에대하여 SKT는비면허대역의 LoRa 표준방식으로 IoT 전용망구축을완료했으며, LGU+ 및 KT는면허대역의 NB-IoT 표준방식으로구축완료함 SKT는 4/5G 주파수병합등 LTE-A 프로적용과함께 WiFi 이종망결합기술을적용하여초고속서비스제공계획발표 [ 148

5G 프론트홀 백홀기술 KT 는노키아와차세대 LTE 기술로주목받는 LTE- 와이파이집성 (LWA, LTE-WiFi Aggregation) 기술기반스몰셀초소형기지국을시연 저지연을위한시간민감성네트워크 (TSN) 기술 시간민감성네트워크 (TSN) 기술은 AVB 개발업체와프론트홀시스템업체를중심으로추진될것으로예상됨. 인터엠, HFR 등이 AVB 시제품을개발하였으나 TSN은아직시작하지않은단계임. 국내연구소 ETRI는초저지연무손실 TSN 핵심기술개발 (HW, SW 모듈 ) 을목표로시간-확정형패킷전달기술, 무손실전달기술, 시간정보기반제어 / 관리기술에대한기초연구를수행중 국외는 National Instrument, Bosch, Cisco, Intel, KUKA, Schneider, TTTech 등은 AVnu/IIC 함께 IIoT 및인더스트리 4.0을지원하는네트워크인프라를목표로엔드스테이션스위치등으로구성된 TSN 테스트베드를구축및시험중 WDM 기반프론트홀 / 백홀시스템개발동향 WDM 기반프론트홀 / 백홀시스템에대해서는기존인프라를최대한활용하기위한 Ring-Mux 및 CWDM, DWDM 기술고도화를진행 대용량트래픽을수용할수있는기술로서 CPRI option 1024.33Gbps) 기반의대용량 multi-sub channel CWDM 기반의구현 유럽, 일본및중국은 5G 프론트홀로서기존의 PON구조나 NG-PON2를고려하고있으며, 파장당 25Gbps급이상의확장을위하여 TWDM-PON을고려중 NTT는차세대무선기지국용무선통신기술로 WDM-PON 망에서 RoF 기술을적용하여 Wi-Fi 2GHz, 5GHz 듀얼밴드 2 2 MIMO RF신호를광섬유증폭기를사용하는 40km 전송구조를연구중 5G 진화망을위해 10Gbps급파장고정형광부품에서 10Gbps급파장가변형광부품으로진화 DWDM-PON의경우저가형파장무의존광부품기술이연구되고있으며, NG-PON3 이후의표준화는 5G및지속적인무선가입자망의트래픽수용이주요현안으로인식됨 ETRI - 유무선광액세스망기술로채널당 25G급기반으로최대 100G까지확장이가능한 100G-EPON 기술을개발중 - 핵심기술로써 MAC, 광트랜시버, 광모듈, SDN 을통한광액세스망오픈인터페이스제어기술을개발 - 유무선광액세스망기술을 indoor 환경의커버리지확대와밀리미터파기반 5G 신호음영지역을해소에적용하기위해 RoF 기반의 DAS (disributed antenna system) 기술개발 - 아날로그기반광전송방식을적용하여 5G 모바일테스트베드구축 149

기술개발테마현황분석 5G 프론트홀 / 백홀시스템소자개발동향 국내는 Multi sub-channel CWDM 기술로세계최초로 CPRI option 6(6.144 Gbps) 프론트홀시스템을상용화하였고, 10Gbps급고속망구축및재고관리비용저감을위해 10Gbps급저가형파장가변광원개발 국외에서는 2014년부터 Orange, BT 등유럽통신사업자들이국내에서개발된 Dual sub-channel CWDM 기술에대한광모듈및시스템시험을진행하고있으며, Lumemtum에서도 Dual sub-channel CWDM용 SFP를공급하고있음 일본은광대역 (1000-1360nm) 파장가변광원개발하였고, 대만은 Optical Spectrum Reshaping을통해직접변조로 25Gbps를 20km까지전송 5G 이동통신핵심성능 ( 최고전송속도 : 20Gbps( 하향 )/10Gbps( 상향 )) 광링크와함께 25Gbps (CPRI option 10) 변조속도, 20km 전송거리의광원개발이진행 Multi sub-channel CWDM 기술은하나의 CWDM 채널내에 1.6nm 파장간격의 6개의서브채널을사용하고, 1271nm 부터 1611nm 파장내의 18개 CWDM 채널중 1400nm 근처의 2채널을제외한 16개의 CWDM 채널을활용하므로총 96(=16 6) 개의파장고정변조광원이요구되므로시장성이매우큼 직접변조방식 (DML) 은 DFB 레이저의주입전류를변조시켜광변조신호를출력하며제작과동작이간단해서저가격화에장점이있으나, 변조시발생하는파장선폭의처핑 (chirping) 으로인한분산때문에전송거리가제한됨 간접변조방식 (EML) 은 DFB 레이저와외부변조기인 EAM이단일집적된형태이며, EML은낮은처핑특성으로인해고속장거리전송이가능한반면제작이상대적으로복잡하며, 광흡수로인해광출력이낮은단점이있음 CWDM 채널중 O-band(1271-1360nm) 는 C/L-band(1531-1611nm) 에비하여신호의분산이적으므로 25Gbps급 DML이광원으로서사용될가능성이높음. 25Gbps의고속변조특성과 20km 이상의전송거리확보를위해서는광원내의전기적기생성분최소화와높은광출력특성이필수적 분산특성이신호전달의제한요건으로작용하는 C/L-band용광원은 5Gbps급 EML이유력하며, 고속변조및낮은처핑특성의소자개발이요구됨 150

5G 프론트홀 백홀기술 나. 특허동향분석 5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술특허상주요기술 주요기술 5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술은 NGFI(Next Generation Fronthaul Interface) 기술, Network Slicing/Function split ( 기능분할 ) 기술, SDN(Software Defined Network) xhaul 기술, WDM 기반 xhaul 시스템기술, 이더넷기반 RoE(Radio over Ethernet) 시스템기술, mobile xhaul network(mxn) 기술, TSN(Time Sensitive Network) 적용기술로구분됨 분류요소기술설명 NGFI (Next Generation Fronthaul Interface) NGIF 하에서 RRU 와 BBU 간에전달되는트래픽을감소시켜프론트홀전송부담을줄이는기술 Network Slicing/Function split ( 기능분할 ) 기술 물리적으로하나의네트워크를통해 Device, Access, Transport, Core 를포함하여 End-to-End 로논리적으로분리된네트워크를만들어주는기술 5G 프론트홀 백홀 (fr onthaul backhaul 5g) 기술 SDN(Software Defined Network) xhaul WDM 기반 xhaul 시스템 이더넷기반 RoE (Radio over Ethernet) 시스템 소형셀들과코어네트워크를저비용으로유연한연결을위한통합형유무선네트워크기술 WDM 을기반으로하는모바일엑스홀기술 프론트홀의이더넷기반패킷망화기술 mobile xhaul network (MXN) 기술 기존유선기반의프론트홀, 미드홀, 백홀을단일전송프로토콜로무선화하여통합적으로운용할수있는이동멀티홉릴레이기반의무선네트워크기술 TSN (Time Sensitive Network) 적용기술 산업네트워크기술을이더넷기반의범용인터페이스로통일하고저지연, 무손실의시간제어네트워크로구현하는기술 151

기술개발테마현황분석 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 S5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술에대한요소기술별주요국가별특허정보데이터 입수하였으며, 최근 10 년간의특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 NGFI (Next Generation Fronthaul Interface) Network Slicing/Function split ( 기능분할 ) 기술 30 106 29 10 175 6 79 7 12 104 5G 프론트홀 백홀 (front haul backhaul 5g) 기술 SDN(Software Defined Network) xhaul 29 38 91 2 160 WDM 기반 xhaul 시스템 16 35 13 14 78 이더넷기반 RoE (Radio over Ethernet) 시스템 25 232 24 22 303 RoF 기반 xhaul 전송기술 17 10 13 10 50 mobile xhaul network (MXN) 기술 24 198 32 46 300 TSN (Time Sensitive Network) 적용기술 99 8 36 7 150 합계 246 706 245 123 1,320 국가별요소기술별특허동향에서는이더넷기반 RoE(Radio over Ethernet) 시스템기술이다른기술들에비해특허출원건수가가장많았으며, 그다음으로는 mobile xhaul network(mxn) 기술, NGFI(Next Generation Fronthaul Interface) 기술이특허출원건수가많았음 이더넷기반 RoE(Radio over Ethernet) 시스템기술에서는미국이가장많은출원량을보유하고있으며, 한국, 일본, 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음. mobile xhaul network(mxn) 기술, NGFI(Next Generation Fronthaul Interface) 기술에서는미국이가장많은출원량을보유하고있음 이에따라, 5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술은미국에서가장발한연구가이루어지고있음을알수있음 152

5G 프론트홀 백홀기술 주요기술별출원인동향 세부분야 5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술 요소기술 NGFI (Next Generation Fronthaul Interface) Network Slicing/Function split ( 기능분할 ) 기술 SDN(Software Defined Network) xhaul WDM 기반 xhaul 시스템 이더넷기반 RoE (Radio over Ethernet) 시스템 RoF 기반 xhaul 전송기술 기술집중도 주 4 출원인 QUALCOMM AT&T INTELLECTUAL PROPERTY ERICSSON IBM HUAWEI 한국전자통신연구원 한국전자통신연구원 ERICSSON QUALCOMM NEXTG NETWORKS ERICSSON 한국전자통신연구원 SKYLINE PARTNERS TECHNOLOGY STRIX SYSTEMS QUALCOMM 한국전자통신연구원 Nippon Telegraph and Telephone mobile xhaul network (MXN) 기술 NEC ERICSSON QUALCOMM TSN (Time Sensitive Network) 적용기술 VOXER IP SK AVAGO TECHNOLOGIE S GENERAL IP 국내특허동향 대기업및공공연구기관중심의출원 대기업및공공연구기관중심의출원 대기업및공공연구기관중심의출원 대기업및공공연구기관중심의출원 대기업중심의출원 대기업및공공연구기관중심의출원 대기업중심의출원 대기업중심의출원 153

기술개발테마현황분석 5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술분야주요출원인동향 이더넷기반 RoE(Radio over Ethernet) 시스템기술은 SKYLINE PARTNERS TECHNOLOGY, mobile xhaul network(mxn) 기술은 NEC, NGFI(Next Generation Fronthaul Interface) 기술은 QUALCOMM이가장많은특허를보유하고있음 국내에서는 Network Slicing/Function split( 기능분할 ) 기술, SDN(Software Defined Network) xhaul 기술, WDM 기반 xhaul 시스템기술, RoF 기반 xhaul 전송기술에대한연구개발이이루어지고있음 5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술분야의주요경쟁기술및공백기술 5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술분야의주요경쟁기술은이더넷기반 RoE(Radio over Ethernet) 시스템기술, mobile xhaul network(mxn) 기술로나타남 5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술분야에서이더넷기반 RoE(Radio over Ethernet) 시스템기술, mobile xhaul network(mxn) 기술이가장치열한분야이고, WDM 기반 xhaul 시스템, RoF 기반 xhaul 전송기술분야는아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 세부분야요소기술기술집중도 NGFI (Next Generation Fronthaul Interface) Network Slicing/Function split ( 기능분할 ) 기술 SDN(Software Defined Network) xhaul 프론트홀. 백홀 WDM 기반 xhaul 시스템이더넷기반 RoE (Radio over Ethernet) 시스템 RoF 기반 xhaul 전송기술 mobile xhaul network (MXN) 기술 TSN (Time Sensitive Network) 적용기술 : 200 건이상, : 150~199 건, : 100~149 건, : 50~99 건, : 50 건미만 154

5G 프론트홀 백홀기술 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 NGFI (Next Generation Fronthaul Interface) Network Slicing/Function split ( 기능분할 ) 기술 5G 를효율적이고확장성있는프론트홀전달망을목표로하는패킷기반프로트홀전달망기술 RRU 와 BBU 간에전달되는트래픽을감소시켜프론트홀의전송부담을절감하는기술 네트워크기능가상화기술및 SDN 설정기술 네트워크슬라이스를통한통신방법기술 SDN(Software Network) xhaul Defined 기존네트워크에 SDN, NFV, 스마트노등등의기술을접목하여네트워크자원의가상화와지능을제공하는기술 프론트홀. 백홀 WDM 기반 xhaul 시스템이더넷기반 RoE (Radio over Ethernet) 시스템 RoF 기반 xhaul 전송기술 mobile xhaul network (MXN) 기술 TSN (Time Sensitive Network) 적용기술 소형셀들과코어네트워크를유연하게연결할수있는통합형유무선네트워크기술 고용량광전송기술및 60GHz 및 sun-6ghz 의무선전송기술을통합하여지원하는네트워크구조기술 무선신호지연방지및동기화기술 전송거리제한및 EVM 성능열화를감소시키는기술 아날로그광송수신기술및광링크기술 비용효율성과구축용이성을증대시키는기술 전송프로토콜을무선화하고접속네트워크의이동성을제공하는기술 패킷스위칭방법이갖는품질보장한계를극복하기위한기술 최근국내에출원되는특허를통해기술동향을살펴보면, Network Slicing/Function split( 기능분할 ) 기술, SDN(Software Defined Network) xhaul 기술, WDM 기반 xhaul 시스템기술, RoF 기반 xhaul 전송기술대부분은공공연구기관을중심으로연구개발이이루어지고있는것으로나타남 Network Slicing/Function split ( 기능분할 ) 기술은네트워크기능가상화기술및 SDN 설정기술, 네트워크슬라이스를통한통신방법기술이개발되고있는것으로나타남 SDN(Software Defined Network) xhaul 기술은기존네트워크에 SDN, NFV, 스마트노등등의기술을접목하여네트워크자원의가상화와지능을제공하는기술이개발되고있는것으로나타남 WDM 기반 xhaul 시스템기술은소형셀들과코어네트워크를유연하게연결할수있는통합형유무선네트워크기술, 고용량광전송기술및 60GHz 및 sun-6ghz의무선전송기술을통합하여지원하는네트워크구조기술이개발되고있는것으로나타남 RoF 기반 xhaul 전송기술은전송거리제한및 EVM 성능열화를감소시키는기술, 아날로그광송수신기술및광링크기술이개발되고있는것으로나타남 155

기술개발테마현황분석 중소기업특허전략수립방향및시사점 5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술분야의공백기술분야는 WDM 기반 xhaul 시스템기술, RoF 기반 xhaul 전송기술로나타남 5G 이동통신액세스네트워크를통해고석 / 저지연무선전송및대량의디바이스동시접속서비스의원활한제공을위해서서비스커버리지확대및음영지역해소가필수적이며, 대안기술로서유무선백홀, 미드홀및프론트홀에대한연구가활발히이루어지고있음 밀리미터파기반의 5G 이동통신네트워크를효과적으로구축하기위해프론트홀 / 미드홀기술도입요구가증가할것으로예상되고있음 다만, 대부분의 5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술은공공연구기관과대기업을중심으로연구가진행되고있기때문에중소벤처기업의참여가높지는않은분야임 WDM 기반 xhaul 시스템기술, RoF 기반 xhaul 전송기술은공백기술로나타났지만, 산업에적용되기위해서는표준화에따른기술개선과특허를확보하기위한전략이필요할것으로판단됨 향후중소기업은공공연구기관에서활발히연구개발을하고있는 5G 프론트홀 백홀 (fronthaul backhaul 5g) 기술을이전받거나공동연구개발을진행하여제품화하는방향을우선적으로고려해볼수있을것으로사료됨 156

5G 프론트홀 백홀기술 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 (1) 연구개발기관 5G 프론트홀 백홀기술분야주요연구개발기관 ( 주 ) 에치에프알 - 이기종고용량 RAN을지원하는프론트홀및백홀통합기술개발 - 상용화기술개발및프로토타입제작 - 상용화수준경제성확보를위한핵심소자의저가화방안연구및조기상용화를위한프로토타입제작및검증 - 국가적 5G 인프라구축비용절감, 2020년 5G 상용화시막대한국가적인프라구축비용이예상, 프론트홀과백홀을통합하여동일한광선으로전송하여구축비용을절감 한국전자통신연구원 - 5G CHAMPION( 평창동계올림픽 5G 통신서비스지원을위한차세대통신네트워크기술개발 ) - 기존이동통신시스템대체및신규시장창출이가능하고국내자체기술력으로 5G 이동통신시스템개발에따른수입대체효과가가능할뿐만아니라, 기술선도로전세계기지국시스템에활용이가능하여해외시장진출가능 ( 주 ) 케이엠더블유 - 60GHz 대역안테나핵심기술개발및구현 - 밀리미터파대역에서의이동통신장비개발활성화로인한관련기업의매출증대및고용창출이가능하며, 밀리미터파대역활용을통한주파수자원확장은추후다양한형태의부가적인서비스개발을가능하게함 세종대학교산학협력단 - 고가광스위치대신저비용, 고용량의 Ethernet 기반프론트홀스위칭기술에대한차세대망장비사업화검증 - 유무선결합네트워크를위한기반기술로표준기술을선점하고국내기업에기술이전을통해상용장비에적용가능 아토리서치코리아 - SDN/OpenFlow 기반의 Enterprise Network Controller 설계및개발 - SDN/OpenFlow 기반유 / 무선네트워크의동적구성기술설계및구현 - 기업용네트워크컨트롤러개발및상용화로 SDN 원천기술지적재산권확보, 국내 SDN 시장을외산제품으로부터방어, 혁신제품조기상용화로세계시장선점 가람전자 ( 주 ) - 다층셀을지원하는기저대역기반기술개발과다양한무선액세스기술과다중대역 (Multi-Band) 을지원하며운용환경에따른망구축이유연한초소형친환경 RU(Radio Unit) 기반기술개발및 RU-DU간 I/Q 데이터압축기술개발 157

기술개발테마현황분석 나. 연구개발인력 5G 프론트홀백홀기술분야는한국전자통신연구원주로연구개발을진행하고있음 [ 5G 프론트홀백홀기술분야연구기관 ] 기관 부서 대표전화 한국전자통신연구원 네트워크연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 광무선융합연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 IoT연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 이동전송연구부 042-860-6114 한국전자통신연구원 초연결원천연구본부 042-860-6114 세종대학교산학협력단 02-3408-4175 한국항공대학교산학협력단 02-300-0391 158

5G 프론트홀 백홀기술 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관 5G 프론트홀백홀기술분야요소기술기술이전이가능한기관은연구기관은한국전자통신연구원, 아토리서치코리아있음 [ 5G 프론트홀백홀기술분야요소기술기술이전이가능한기관 ] 요소기술 기관 SDN(Software Defined Network) xhaul 한국전자통신연구원 WDM 기반 xhaul 시스템 한국전자통신연구원 이더넷기반 RoE (Radio over Ethernet) 시스템 한국전자통신연구원 RoF 기반 xhaul 전송기술 한국전자통신연구원 mobile xhaul network (MXN) 기술 한국전자통신연구원 Network Slicing/Function split ( 기능분할 ) 기술 아토리서치코리아 IQ 데이터압축기술가람전자 ( 주 ) TSN (Time Sensitive Network) 적용기술 한국항공대학교산학협력단 프론트홀인터페이싱 SK 텔레콤 159

기술개발테마현황분석 (2) 이전기술에대한세부내용 [ 5G 프론트홀백홀관련이전가능기술 ] 분류 세부내용 기술명 기술개요 MHN 이동무선백홀무선전송기술 본기술의개념은열차 ( 지하철 / 고속철 ) 내부모바일핫스팟네트워크 (MHN) 이용객들에게초고속데이터서비스제공을위한밀리미터파기반이동무선백홀무선전송기술이다. 밀리미터파 MHN 이동무선백홀시스템의일반구조는아래와같다. MHN 이동무선백홀시스템은기지국기저대역장치 (mdu), 선로를따라 500m~1Km 간격으로설치되는기지국 RF 장치 (mru), 이동성제어및인터넷망과연결을담당하는게이트웨이 (mgw), 열차전면및후면기관실창문안쪽에장착되는차량용단말 (mte), 그리고객차에설치되는 Giga Wi-Fi AP로구성된다. 기술이전목적및필요성 MHN 이동무선백홀기술은 2012년 3월부터 4년간정부출연금으로 ETRI가주관기관으로개발해온기술이다. 밀리미터파이동무선백홀기술은해외타기관이개발전에 ETRI가최초로개발하여 2016년 1월지하철 8호선에서세계최초로기술시연성공한바있다. 본기술을국내중소 / 중견기업에기술이전하여지하철에서상용화성공한다면기술이전업체가향후해외에진출하는데많은도움이될수있을것이라판단한다. 기술의특징및장점 밀리미터파이용 ( 주파수범위 : 20 ~ 40 GHz) : 2015년과기정통부에서무료인 FACS (Flexible Access Common Spectrum) 주파수로공시한 24~26.5 GHz 이용가능 대역폭 : 125 MHz 의정수배로최대대역폭 500 MHz까지지원 Gbps 급백홀전송속도지원 핸드오버지원할수있는구조 0~400 km/hr의속도지원 QPSK, 16QAM, 64QAM 지원 2x2 Diversity 지원하여링크품질향상 기술성숙도 (TRL) 단계 : 7 활용방안및기대성과 본기술은서울시지하철와이파이를위한이동무선백홀의가장강력한후보기술로서향후서울시뿐만아니라경부선, 호남선 KTX 및전국의철도 / 지하철에도적용가능할것으로판단함. 본기술은 5G 이동통신기술의한부분즉, HST(High Speed Train) 부분으로발전가능하며 ETRI에서는개발한 MHN 이동무선백홀기술을기반으로이분야에국제표준화추진중임. 2017년경서울시에서시범서비스에성공한다면전세계적으로주목을받을수있고관련기업들의해외진출에매우유리한고지를점령할수있음. 이외에기대효과는아래와같음. ( 이동통신서비스품질혁신 ) 고속이동중에도초고속인터넷서비스를제공하여 ICT 최강국대한민국의이미지확립이가능하고, 전국민이고속이동환경에서초고속데이터서비스를제공받을수있도록하는이동통신품질혁신의기회 160

5G 프론트홀 백홀기술 분류 세부내용 ( 미래부가가치창출의초석 ) 밀리미터파 (mmwave) 기반이동무선백홀기술의홍보를통해국내중소? 중견기업의세계시장진출기회확대및해외시장진출을통한부가가치창출가능 ( 관광한류붐업으로창조경제견인 ) 최근일본오사카외국인관광객급증원인중하나로분석되는무료공공와이파이를통한관광객편의증대사례를토대로인천공항 전국 KTX 구간에서한류스타, 관광명소등콘텐츠를세계에서가장빠른무료와이파이서비스로즐길수있도록하여관광객유치에활용 MHN 이동무선백홀무선전송기술 - MHN 이동무선백홀무선전송물리계층규격 - MHN 이동무선백홀기지국 / 단말모뎀설계기술 - MHN 이동무선백홀 Baseband 하드웨어플랫폼 - MHN 이동무선백홀링크레벨시뮬레이터 - MHN 이동무선백홀기지국 / 단말모뎀 RTL 소스 MHN 이동무선백홀시스템 IPR 통상실시권 - MHN 시스템개념특허및무선전송핵심기술특허 58 건에대한통상실시권 MHN 이동무선백홀물리계층규격서 : 상세내용기술자료참조 기술이전내용및범위 MHN 이동무선백홀상위설계서 : 상세내용기술자료참조 MHN 시스템링크레벨시뮬레이터 : 상세내용기술자료참조 MHN 기지국 / 단말하드웨어플랫폼, RTL 소스및설계서 : 상세내용기술자료참조 MHN 무선전송및시스템기술관련 IPR ( 통상실시권 ) : 상세내용지적재산권참조 생체신호센싱을위한플랫폼모듈 Micro Controller 기반의초소형다중센서인터페이스, 신호처리및전송플랫폼 온도, 습도등의이종의센서인터페이스회로 무선단말기반의정보분석을위한 NFC프로토콜소프트웨어 특허 36 건 관련지적재산권 1) 고속이동체의무선통신을위한핸드오버및전력제어시스템, 그방법 출원번호 : 2012-0143537 외 35 건 161

기술개발테마현황분석 분류 세부내용 실시권허용범위 계약기간 비독점적통상실시권 계약체결일로부터 5 년간 기술이전조건 기술료조건 ( 부가세별도 ) 경상기술료구분 중소기업 중견기업 대기업 착수기본료 ( 천원 ) 100,000 200,000 200,000 매출정률사용료 (%) 1.25 3.75 5 기술전수교육 6 개월 / 3,000 천원정 ( 부가세별도 ) 기타특기사항 - 세부문의 기술관련 계약관련 기술개발발표당시 현재 기술개발발표당시 현재 이동무선백홀연구실김일규 042-860-5490 igkim@etri.re.kr 이동무선백홀연구실김일규 042-860-5490 igkim@etri.re.kr 기술이전실김호민 042-860-1804 hominkim@etri.re.kr 기술이전실서규현 042-860-5858 hyuns@etri.re.kr 162

5G 프론트홀 백홀기술 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 5G 프론트홀 백홀기술 (fronthaul backhaul 5g) 분야키워드클러스터링 ] 163

기술개발테마현황분석 [ 5G 프론트홀 백홀기술 (fronthaul backhaul 5g) 분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 backhaul radio 5~7 1. ROGER: Robust and rapidly deployable GSM base station and Backhaul for emergency response 2. The world's fastest wireless backhaul radio A case study in industry-research collaboration 3. Self organizing backhaul radio 클러스터 02 backhaul network 5~6 1. Highly efficient multi channel packet forwarding with round robin intermittent periodic transmit for multihop wireless backhaul networks 2. Wireless-optical network convergence: Enabling the 5G architecture to support operational and end-user services 3. System and method for an agile wireless access network 클러스터 03 millimeter wave 3~4 1. Performance of Dynamic and Static TDD in Self-Backhauled Millimeter Wave Cellular Networks 2. Discrete Power Control and Transmission Duration Allocation for Self-Backhauling Dense mmwave Cellular Networks 3. Antenna-integrated radio with wireless fronthaul 클러스터 04 antenna array 6~7 1. Joint Load Balancing and Interference Mitigation in 5G Heterogeneous Networks 2. Interference coordination in full-duplex HetNet with large-scale antenna arrays 3. APPARATUS, SYSTEM AND METHOD OF WIRELESS BACKHAUL AND ACCESS COMMUNICATION VIA A COMMON ANTENNA ARRAY 클러스터 05 wireless network 3~4 1. Joint millimeter-wave fronthaul and OFDMA resource allocation in ultra-dense CRAN 2. An SDN-Based Architecture for Next-Generation Wireless Networks 3. HIGH CAPACITY WIRELESS COMMUNICATIONS SYSTEMS AND METHODS 클러스터 06 wireless backhaul 5~7 1. High reliability using virtual MIMO based mesh network for maritime wireless communication 2. Cooperative downlink resource allocation in 5G wireless backhaul network 3. Optimizing packet/frame forwarding or routing in a wireless backhaul transport system 클러스터 07 wireless mesh 3~4 1. Fair queueing for mmwave WMN backhaul 2. Multipath routing for mmwave WMN backhaul 3. AUTOMATED MESH POINT SURVEY AND GUIDED INSTALLATION FOR A WIRELESS MESH NETWORK 클러스터 08 wireless transmission 3~5 1. Towards 5G: A Photonic Based Millimeter Wave Signal Generation for Applying in 5G Access Fronthaul 2. High-capacity wireless backhaul network using seamless convergence of radio-over-fiber and 90-GHz millimeter-wave 3. BASE STATION SYSTEM 164

5G 프론트홀 백홀기술 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 09 network entity 5~7 1. A flexible backhaul architecture for small cell networks 2. POINT-TO-MULTIPOINT BROADCAST ASSISTED VEHICLE-TO-X BROADCAST 3. METHODS AND APPARATUS FOR BACKHAUL SHARING BY FEMTOCELLS 클러스터 10 core network 3~4 1. Self-Sustaining Caching Stations: Toward Cost-Effective 5G-Enabled Vehicular Networks 2. User association in 5G heterogeneous networks with mesh millimeter wave backhaul links 3. Transmit co-channel spectrum sharing 165

기술개발테마현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로 로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여 최종요소기술명확정 [ 5G 이동통신프론트홀 / 백홀요소기술도출 ] 분류요소기술출처 5G 프론트홀 / 백홀플랫폼 NFVSDN(Software Defined Network) xhaul NGFI (Next Generation Fronthaul Interface) 및 Network Slicing 기술 / 시장분석, 전문가추천, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 RoF 기반 xhaul 전송기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 5G 프론트홀 / 백홀전송기술 mobile xhaul network (MXN) 기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 IQ 데이터압축기술 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 5G 프론트홀 / 백홀시스템 WDM 기반 xhaul 시스템 이더넷기반 RoE (Radio over Ethernet) 시스템 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 166

5G 프론트홀 백홀기술 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심요소기술선정위원회를통하여 중소기업에적합한핵심요소기술선정 핵심요소기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업 적합성 (10) 을고려하여평가 [ 5G 이동통신프론트홀 / 백홀핵심요소기술도출 ] 분류핵심요소기술개요 5G 프론트홀 / 백홀플랫폼 NFV/SDN(Software Defined Network) xhaul NGFI (Next Generation Fronthaul Interface) 및 Network Slicing 프론트홀에서 SDN 및 NFV 컨트롤러를사용하여네트워킹요소들의유연하면서소프트웨어정의된재구성을가능하게하는기술 NGFI 를기반으로 RRH 와 BBU 간에기능을분할하여전송효율을향상시키는기술 RoF 기반 xhaul 전송기술 광 - 전변환소자와광섬유를이용해이동통신아날로그신호형태로 xhaul 상에전송하는기술 5G 프론트홀 / 백홀전송기술 mobile xhaul network (MXN) 기술 기존유선기반의프론트홀, 미드홀, 백홀을무선화하여통합적으로운용할수있는이동멀티홉릴레이기반의무선네트워크기술 5G 프론트홀 / 백홀시스템 WDM 기반 xhaul 시스템 이더넷기반 RoE (Radio over Ethernet) 시스템 WDM 기반의링토폴로지및 PON ( 수동광네트워크 ) 토폴로지를수용하여전송하는프로트홀시스템 이더넷기반의프론트홀링크와백홀확장기능을수행하는이더넷기반링크및패킷스위칭기술 167

기술개발테마현황분석 나. 5G 프론트홀 백홀기술로드맵 최종중소기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 168

5G 프론트홀 백홀기술 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된 핵심요소기술을대상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 5G 프론트홀 / 백홀기술분야핵심요소기술연구목표 ] 분류 핵심요소기술 기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 5G 프론트홀 / 백홀플랫폼 5G 프론트홀 / 백홀전송기술 5G 프론트홀 / 백홀시스템 NFV/SDN xhaul 기술 NGFI 및 Network Slicing RoF 기반 xhaul 전송기술 mobile xhaul network (MXN) 기술 WDM 기반 xhaul 시스템 이더넷기반 RoE (Radio over Ethernet) 시스템 서비스요청응답지연 (sec) NGFI option 별지연 ( sec) 비선형성향상률 멀티홉데이터처리성공률 (%) 토폴로지구현, 요구 EVM 충족율 (%) 데이터전송률 100ms 50ms 25ms option 2 100usec option 5 10msec 50% 이상 IEEE 802.11ad WiGig 기반 95% 이상 링토폴로지 95% 이상 2.5Gbps/R RH 이상 30% 향상 80% 이상 60GHz 밀리미터하대역기반 99% 이상 NG2 PON 토폴로지 95% 이상 10Gbps 이상 80% 향상 링과 NG2 PON 의융합토폴로지 95% 이상 10Gbps 이상 서비스요청응답지연시간 4 배단축 기능분할오하여전송효율을향상시키는기술 4G 대비 100배이상의데이터전송률향상 5G 아날로그신호전송기술 멀티홉릴레이기반의이동체서비스향상 WDM 기반의고전송효율, 저지연절체보호전송구현 이더넷기반링크및패킷스위칭기술구현으로 4G 대비최대 15 배이상의데이터전송률향상 169

기술개발테마현황분석 5G 코어네트워크 기술

5G 코어네트워크기술 정의및범위 5G 무선기술, WiFi, Fixed Access 등이종액세스를수용하여초광대역멀티미디어서비스, 대규모 IoT 서비스, 저지연서비스등의제공이가능하도록하는기술 네트워크의다양한기능을제어하는제어계층과데이터 ( 사용자트래픽 ) 전달을담당하는데이터계층으로크게나뉠수있으며제어계층은접속, 이동성등의제어신호처리기능, 사용자인증및정책제어기능수행 정부지원정책 가상화기반 5G 이동통신엑세스플랫폼기술에대해 16 년부터 20 년까지총 60 억투자및유무선엑세스에비종속적인 5G 코어핵심기술개발에대한 150 억투자를 15 년부터 5 년간진행 K-ICT 네트워크발전전략을통해 2020 년까지세계최고수준의초연결망구축을통한네트워크신기술선도와네트워크기반서비스및산업활성화추진 14 년네트워크산업생생발전실천방안을통해네트워크산업의균형발전및기술경쟁력향상을위한국가기간산업제시 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 약점 (Weakness) ( 환경 ) 세계최고수준의통신인프라보유 ( 기술 ) 필수요소기술에대한업계진출및관심도상승 ( 정책 ) 4 차산업혁명대응을위한정부및민간의적극적인노력 ( 환경 ) 내수시장의규모협소및전문인력부족 ( 기술 ) 국내제안 개발표준핵심기술개발미흡 ( 정책 ) 체계적인연구를관리할기관의부재 기회 (Opportunity) ( 환경 ) 데이터트래픽증가로인해네트워크기술및장비에대한수요증가 ( 기술 ) 이동통신사를중심으로활발한코어네트워크연구진행중 ( 정책 ) 15 년부터산학연컨소시엄구성을통한실용화대비추진 위협 (Threat) ( 환경 ) 소수이동통신업체의시장독점으로인한진입장벽존재 ( 기술 ) 선진기술국과의기술격차확대로인한외산증가 ( 정책 ) 분야별 기업별융합연구를위한실제적인활용방안미미 중소기업의시장대응전략 대기업 중소기업간공동연구를통해핵심네트워크기술개발및시장진출방안모색 수요자의요구에맞춘특화상품및기술개발을통해시장점유율확보

핵심요소기술로드맵

5G 코어네트워크기술 1. 개요 가. 정의및필요성 5G무선기술, WiFi, Fixed Access 등이종액세스를수용하여초광대역멀티미디어서비스, 대규모 IoT 서비스, 저지연서비스등의제공이가능한 5세대이동통신코어네트워크 트래픽집중도가심한 4G 모바일코어구조는현재대비 1,000배의트래픽을수용해야하는 5G의코어네트워크구조로부적합 사용자대역폭의확대를위하여이용가능한모든무선자원 (5G+WiFi 등 ) 을동시에이용할수있는환경이필요하나이종무선액세스기술별로별도망을구축 / 운용하고있는현재망구조로는이종액세스자원의효율적이용이불가능한상태 현재의이동망에서의이동성제공구조에서는 PGW와같은 Mobility Anchor Point가필요하며, 이로인하여핸드오버후트래픽에대한경로최적화가이루어지지못함 현재의이동통신망은 2G/3G/4G 등액세스방식이새롭게출현할때마다새로운코어망이필요한고비용구조이며, 이로인하여 WiFi 등과의서비스연동한계존재 현재 5G 코어네트워크는기존의이동망과달리 WiFi, Fixed 액세스등을 5G 코어네트워크의액세스기술로정의하고표준개발중 4G까지는 WiFi, Fixed 액세스에대하여는이종망간연동형태로정의되었음 [ 5G 코어네트워크주요기능 ] 기능명 AUSF (Authentication Server Function ) AMF (Access and Mobility Management Function) DN (Data network) NSSF (Network Slice Selection Function) PCF (Policy Control Function) SMF (Session Management Function) UDM (Unified Data Management) UPF (User plane Function) AF (Application Function) RAN (Radio Access Network) UE (User Equipment) 기능 사용자인증기능수행 단말의망접속제어및단말위치관리수행 Internet 서비스등을제공하는제 3 자네트워크 단말의망접속시서비스형태에따른슬라이스선택기능수행 인증정보에따른서비스정책제어수행 사용자트래픽의경로설정기능수행 사용자인증을위한가입자정보관리기능 IP 및 non-ip 트래픽의전달기능수행 사업자망내 / 외의응용서비스 무선액세스네트워크 사용자단말 175

기술개발테마현황분석 다양한액세스기술의수용, NFV/Slicing 등네트워크가상화기술의적용, 클라우드환경을 전제로장비기반이아닌기능요소기반으로표준작업중 액세스기술에대한종속성최소화, 제어 / 데이터계층의분리, 사용자단말 (Hand Held Terminal)/ IoT 단말등에대한차별화된이동성제공, 시그널링오버헤드및시그널링지연최소화, 가상화 기술의적용등의요구사항을기반으로 3GPP 에서표준화진행중 4G 코어네트워크구조는 MME(Mobility Management Entity), SGW(Serving Gateway), PGW(PDN Gateway) 등물리적인노드 ( 장비 ) 중심으로정의 [ 3GPP 5G 코어네트워크구조 (3GPP TS 23.501, Phase I) ] 한편, Non-3GPP 액세스 (WiFi, Fixed 등 ) 의수용을위한 N3IWF(N3 Interworking Function) 을정의하였고, 현재 WiFi 액세스와관련한표준화작업이진행중에있으며, 2018년부터 Fixed Access 수용과관련된이슈에대하여논의예정 [ Non-3GPP 액세스수용구조 (3GPP TS23.501) ] 176

5G 코어네트워크기술 현재 5G 코어네트워크관련표준화는 3GPP SA2에서표준작업진행중 (TS23.501, TS23.502) 에있으며, 2017년말 Phase I 규격작업이종료되었고, 2019년까지 Phase II 작업을마무리할예정임 그러나, 현재 Phase I 규격은이동성제어를위한상세규격등이정의되지않은상태에서종료된바, 아직까지는 Phase I 규격하의기능및장비개발이불가능한상황임 현재국내에서는 ETRI에서 5G 코어네트워크주요기능들을개발중에있으며, 이동성제어기술분야등일부기술에서는 3GPP Phase I 규격보다앞서개발되었으며이결과를기반으로 Phase II 규격작업에참여할예정임 177

기술개발테마현황분석 나. 범위 5G 코어네트워크는네트워크의다양한기능을제어하는제어계층과데이터 ( 사용자트래픽 ) 전달을담당하는데이터계층으로크게나뉠수있으며제어계층은접속, 이동성등의제어신호처리기능, 사용자인증및정책제어기능을포함함 네트워크제어신호처리기능은접속제어기능 (AMF), 세션및이동성제어기능 (SMF) 등을포함네트워크연결성제공을위한전반적인네트워크제어기능을담당하며개별기능을통합한서버플랫폼형태로출시될것으로예상 사용자인증및정책제어기능은제어계층에포함되는기능으로사용자 ( 또는단말 ) 의망접속인증과이에따른 QoS 등의서비스정책제어등의기능을담당 데이터전달기능은 NIC 기반의화이트박스기반또는 DPDK 기반의서버기반으로구현될수있으며 IP 및 non-ip 기반의트래픽전달기능을담당 이러한네트워크기능들은기본적으로서비스형태및등급에따라네트워크자원의슬라이싱이가능한네트워크기능가상화기술이적용될것으로예상됨 NFV MANO, 인증 / 정책제어기능분야는사업자의서비스, 네트워크운용정책과관련되어있어, 개발초기부터통신사업자와밀결합하여통신사업자별요구사항에따른개발이이루어져야할것으로예상 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 제어계층 네트워크제어기능 인증 / 정책제어기능 5G 무선, WiFi, Fixed Access 등을공통된체계하에서제어가능한공통신호처리기술 이종망간끊김없는이동성제어기술 접속제어 (AMF), 사용자트래픽경로제어 / 이동성제어 (SMF) 등 5G 무선, WiFi, Fixed Access 등의접속제어를위한단일인증 / 정책제어프레임워크기술 UDM(User Data Management), AUSF(Authentication Server Function), PCF(Policy Control Function) 등 5G 코어네트워크 데이터전달기능 IP 트래픽, Non-IP 트래픽에대한동시처리가가능한데이터전달기술 UPF(User Plane Function) 데이터계층 유무선융합기술 Non-3GPP 액세스수용을위한공통인증 / 접속제어기술 Trusted/Untrusted Non-3GPP 액세스를단일인증 / 접속체계에서수용가능한공통신호처리기술 N3IWF(N3 Interworking Function) 제어계층 / 데이터계층의네트워크기능가상화기술 네트워크기능가상화 가상화된기능요소들의관리및서비스오케스트레이션 (NFV MANO; NFV Management and Orchestration) 프레임워크기술 서비스등급, 형태등에따른네트워크자원슬라이싱기술 178

5G 코어네트워크기술 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 5G 코어와같은유선네트워크기술분야의표준화는 3GPP 외에도, 최근 ITU-T, ETSI, IETF, IEEE 등여러표준화기구에서각각의표준화계획선언및준비 5G의경우 4G까지의기술개발방식과는달리네트워크기술에대한기술개발및표준화의선행이병행 5G 네트워크의주요기술적목표중하나인네트워크운용편의성, 신규서비스수용용이성, CAPEX/OPEX 절감등을지원 전통적인네트워크장비산업계와 NFV, SDN 등을비롯한컴퓨팅소프트웨어산업계가생각하는시스템구조에는커다란인식차존재 네트워크장비산업과컴퓨티소프트웨어산업간의협력기반이되어야 5G 코어네트워크의핵심기술개발및세계시장선점기술확보가능 출처 : ETRI, Insinght 표준화동향 2016-2 [ 5 세대이동통신을위한표준화범위 ] 179

기술개발테마현황분석 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 코어네트워크가상화를위해필요한 SDN 및 NFV 의시장규모는 2017 년 36 백만달러에서 2022 년 540 백만달러로연 72% 의급속한성장세를나타낼예정 2020 년 5G 의상용화가본격적으로시작되면성장이더욱급속하게선장할것으로전망 [ SDN 및 NFV 의시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 세계시장 10.15 36 61.87 106.35 182.79 314.17 71.8% * 출처 : MarketsandMarkets, 2017( 18~21 년의경우 17 년과 22 년의성장치로추정 (2) 국내시장 코어네트워크내데이터센터의효율적운영을위한 SDN 도입이증가하면서국내 SDN 시장이향후 5년간연평균 (CAGR) 56.6% 로성장해오는 2019년약 1,390억원규모에이를것으로예상 출처 : IDC, Korea SDN Forecast 2015-2019, 2015 [ 국내 SDN 시장전망 ] 180

5G 코어네트워크기술 다. 기술환경분석 5G 네트워크는소프트웨어를통한가상화를활용하여다양한네트워크슬라이스구성및 관리개념도입등이가장중요한특징 무선접속 (RAN: Radio AccessNetwork) 부분에서는여러가지후보기술을도출하는등나름대로표준화방향이제시되고있지만, 코어네트워크 (CN: Core Net) 부분에서는그활동이미미한실정 코어네트워크의경우트래픽처리부하를경감할수있는네트워크구조가되어야하며이를위해대량의트래픽이코어네트워크로유입되지않고분산되도록하는기술이필요함 미래 5G 네트워크는대용량의트래픽처리와다수단말지원등을위해효율성, 자율성, 경제성등이강조된구조가될것으로예측 네트워크가상화를통한저비용네트워크운용및네트워크분리를통한전체시스템운용관리효율성제고기술필요 증가하는트래픽처리및수월한서비스제공을위한네트워킹매커니즘개발필요 네트워크가상화기술의경우네트워크개방화및지능화를촉진시키는개념으로 SDN과 NFV(Network Function Virtualization) 가네트워크가상화를실현하기위한가장핵심적인기술 SDN은제어평면을네트워크의데이터평면과분리하고, 이사이에표준화된인터페이스를제공하여네트워크운영자가제어평면을프로그래밍하는등데이터평면에서이루어지는통신기능을다양하게제어하고관리하는기술로제어와데이터의분리, 제어기능의중앙집중화및네트워크의프로그래밍을목적으로함 NFV는네트워크통신망구성에필요한장비 ( 하드웨어 ) 를소프트웨어화하여서버에원하는기능을모아사용자에게필요한네트워크서버를구성하는기술로네트워크기능을전용기기나범용서버에재배치할목적을가짐 SDN은네트워크추상화가목적이며 NFV는비용및공간 에너지절감을위한기술로상호보완적인성격을가짐 181

기술개발테마현황분석 3. 기업분석 가. 주요기업비교 SDN/NFV 기술의경우네트워크제공업체, 수요업체별각기다른전략을통한기술개발 및신기술적용중 [ SDN/NFV 특성별주요기업 ] 구분업체주요동향 Cisco 기존의네트워크장비운영을유지하면서 3rd party의소프트웨어를 통합하여사용할수있는전략채택 SDN/NFV 전략의성공을 위해 Composite Software, Meraki 인수합병 장비벤더 Juniper Networks Alcatel-Lucent & Nuage Networks 기존하드웨어엔지니어링기반기술개발에서 HW-SW 아키텍처개발로방향을전환 Open Contrail Project 를통해고객과개발자들이 Juniper의 SDN 기술을적용한혁신적기술실험을통한 Juniper 중심의생태계를형성목표 클라우드및가상화전문벤처인 Nuage Networks을설립 클라우드를통한비즈니스혁신, 비용절감, 고객의비즈니스환경에빠른대응을목표로범용하드웨어에서구동되는다양한엔터프라이즈및캐리어급가상화솔루션을출시 공급 Brocade VMWare OpenFlow 기술을채택하여, 플로우특성에따라오픈플로우기술을선택할수있는 SDN-Ready 제품군을제공 Vyatta 제품을통합한플랫폼을제공하여고객의특정데이터센터요구사항에부합하는제품및솔루션을선택가능 서버가상화, 스토리지가상화, 네트워크가상화등의가상화플랫폼통합적으로제공함으로써고객의 IT 혁신과생산성향상목표 VMWare 는 pure-sdn을표방하여 SW기반의가상화플랫폼중심의제품포트폴리오를구성 IT 기업 Dell HP NEC 서버, 네트워킹, 스토리지, 데스크탑 PC등기존비즈니스포트폴리오를최대한이용한 SDN/NFV 하드웨어플랫폼에집중 네트워크가상화시장에자사의전통적인비즈니스영역인컴퓨팅, 스토리지, 네트워킹을활용할수있는방안을모색 서버, 스토리지, 컴퓨팅, 서비스부문의역량에 SDN/NFV 부문역량을가진 3rd party의기술을더하여 SDN/NFV 시장을확대 HP 얼라이이언스원 프로그램을통해하드웨어, 소프트웨어벤더, OEM 및시스템통합자들을지원하고, 동시에자사 SDN생태계참여유도 SDN 아키텍처및 OpenFlow 프로토콜의연구개발을주도하는기업 오픈스탠다드를지향하고있으며, 다양한 SDN/NFV 협력기구참여를통한 R&D 부문역량강화 182

5G 코어네트워크기술 구분업체주요동향 AT&T 비용절감및이용자맞춤형서비스를신속히제공하기위해네트워크 서비스와인프라를클라우드기반으로전환함과동시에 SDN 과 NFV 전면도입진행중 이동통신 Deutch Telekom NTT 트래픽의폭증과 IT 인프라자원의통합에따른복잡성문제에대응할수있는새로운네트워크아키텍처를도입하기위해 12년 TeraStream 출범 SDN의구현을위한기반기술요소로서 OpenFlow를고려 새로운네트워크기술을데이터센터이외에최초로상용망에적용하기위한계획수립 SDN/NFV 를활용한혁신적서비스로대내외평을받고있는 Multi-cloud, Asset Light, Multi-client 서비스를세계최초출시 수요 Telefonica 네트워크가상화기술의도입을위해자사네트워크장비의점진적 업그레이드진행방안마련 Verizon 고객에게네트워크기반의혁신적서비스를제공하기위해 core 및 access network 를클라우드환경으로전환하는계획을발표 제품수명으로교체해야하는네트워크장비를 SDN/NFV 장비로교체예정 Hyper scale 데이터센터 Google Facebook Amazon Web Service 데이터센터의효율적제어와자원의효율적사용을위해데이터센터 backbone 을 SDN기반라우터, 스위치로구축하여중앙집중형으로제어하는 GScale 프로젝트를실시 텍스트, 사진, 동영상등을업로드하면서발생하는트래픽의효율적처리와점증하는인프라구축비용절감을위해 SDN을도입 클라우드서비스를제공하는최대사업자로, 클라우드서비스제공에따른대규모데이터센터의효율적운용이필수 IT자원을추상화하고, 자원 pool로활용하는데 SDN 기술을활용등을통해네트워크효율성을 15~20% 제고 출처 : ETRI, SDN/NFV 공급및수요시장동향, 2016, 재구성 183

기술개발테마현황분석 국내중소기업사례 에치에프알은미국통신사업자에클라우드기지국용장비를공급, SK텔레콤과함께세계최초로액티브파장분할다중화 (WDM) 방식클라우드기지국장비를상용화 아토리서치는 SDN부터 NFV 플랫폼과서비스까지다양한네트워크가상화솔루션개발 파이오링크는 SDN/NFV 전문벤처기업으로서 SDN 기술의핵심이라고할수있는컨트롤러 오벨 (OBelle) 을순수국산기술로개발해 2013년출시했으며, 2014년에는 KOREN망시범도입등공공분야에서의성과와함께통신사, 엔터프라이즈및대학 연구소등과다양한 PoC를통해국내 SDN 시장의활성화 콘텔라는소프트웨어정의네트워킹 (SDN) 과네트워크기능가상화 (NFV) 기술을적용한차세대이동통신코어망 EPC(Evolved Packet Core) 상용제품개발 스맥은 IMS, 4G LTE 용유무선핵심통신시스템개발및 5G, IOT 등미래신성장동력분야연구개발과 ICT 기반융합솔루션및군위성통신솔루션등다양한응용분야연구개발 에프알텍은 3세대, 4세대 LTE 서비스용중계기와 TDD 방식의 TD-LTE 서비스용중계기까지최적화시스템솔루션보유, 5G 서비스에대한연구도활발히진행중 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원,%) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율 당기순이익율 R&D 집중도 ( 주 ) 에치에프알 88,049 93,881 56.27 6.22 4.93 2.8 아토리서치 6,429 2,563 23.26-2.17-2.02 - 파이오링크 46,426 28,675 34.89 5.37-10.03 19.1 콘텔라 33,108 46,258 34.84 0.82 0.66 11.0 스맥 208,858 122,369 0.27 3.2 1.51 4.1 에프알텍 55,287 21,926-48.75-18.47-13.42 11.5 184

5G 코어네트워크기술 나. 주요업체별기술개발동향 해외기업 AT&T - 2020년까지전체네트워크인프라의 75% 를가상화목표 - SDN과 NFV 기술이적용된클라우드 vcpe 솔루션인브로케이드 v라우터 5600(Brocade vrouter 5600) 을이용해 AT&T의코어네트워크에가상액세스라우터의구축및제어자동화 에릭슨 - LGU+ 와협업을진행하여 5G 핵심개방형 SDN 개발을통한네트워크운영관리의자동화및체계화목표 - SKT와 5G 네트워크슬라이싱 기술을포함한코어네트워크혁신기술및계최초로클라우드전용인프라인 Hyperscale Datacenter System(HDS) 의설계및구축협업 - 2017년네트워크슬라이스기반의 5G 활용사례를지원하는첫 5G 코어시스템출시 NTT docomo - Ericsson, Fujitsu, NEC와 vepc(virtualized evolved packet core) 구축을위한협력연구, Ericsson은가상하드웨어를제어하기위한시스템설계를담당하며 Fujitsu와 NEC는 vepc 소프트웨어를개발예정 국내기업 이루온 - 이동통신코어네트워크의 EPC(Evolved Packet Core) 장비컨트롤플레인을데이터플레인과분리해분산구조를구현하는연구를수행 - P-게이트웨이 (GW) 에집중되는현재의계층구조를분산구조로전환하고서비스중간에 P-GW 변경이가능하도록구현 유엔젤 - 국책과제를통해 SDN 기반가상화 (NFV) EPC 내에있는핵심기능인 DRA(Diameter Routing Agent) 기능개발중 KT - 네트워크슬라이스를효율적으로관리할수있는 5G 네트워크슬라이스오케스트레이션 을개발하여 ITU-T IMT-2020에서 ITU 표준 Y.3110 이라는국제공식표준승인 SKT - 2016년노키아와협업을통해 2016년 분산코어네트워크 5G 기술 시연성공 - 2016년삼성전자와 SK텔레콤은 25일소프트웨어정의네트워킹 (SDN) 기반네트워크코어장비 (EPC) 공동개발및시연성공 185

기술개발테마현황분석 LGU+ - 데이터를수집해빠르게전송할수있는대규모망인 ' 인터넷백본 (Backbone) 망 ' 에개방형 SDN 장비를구축해모든네트워크인프라를중앙에서집중으로관리해효율적으로운영할수있는기술개발 - 소프트웨어정의네트워크 (SDN) 를개발할수있는소프트웨어개발도구 (SDK) 플랫폼화를위해 HFR과 SDN용 SDK를개발 186

5G 코어네트워크기술 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 네트워크슬라이싱 (Network Slicing) 5G를대표하는특징인네트워크슬라이싱은공통으로사용되는물리적인인프라에서다수의논리적인네트워크들의운영을가능하게하는기술 물리적으로하나의네트워크를통해 End-to-End로논리적으로분리된네트워크를만들어서로다른특성을갖는다양한서비스들에대해그서비스에특화된전용네트워크를제공 5G에서요구되는광대한서비스시나리오의범위를만족시킬수있는유연성제공 네트워크슬라이싱에서요구되는고려사항 - 인프라자원의효율적인공유및재사용 - 서비스및트래픽특성에따른슬라이스구성 - 5G 네트워크구성요소로서의슬라이스정의 - 슬라이스들간의분리및독립성 - 슬라이스에특화된관리 하나의물리적망에여러개의논리적인망을만들기때문에비용절감가능 출처 : NGMN, 5G White Paper, 2015 [ 동일인프라에서동시운영되는네트워크슬라이스구조 ] 187

기술개발테마현황분석 네트워크가상화 (Network Functions Virtualization, NFV) 와소프트웨어정의네트워킹 (Software Defined Networking, SDN) 에대한개발확대 NFV(Network Functions Virtualization) - 통신망구성에필요한하드웨어를소프트웨어화해서서버단에서구현하는기술 - 사업자통신망장비기능의가상화를통해네트워크의유연성을높여하드웨어장비를줄이고이를통해설비투자 (CAPEX) 와운용비 (OPEX), 설치면적, 에너지소비량등을감소시킬수있는기술 SDN(Software Defined Networking, SDN) - 소프트웨어프로그래밍을통해네트워크경로설정과제어및복잡한운용관리를편리하게처리할수있는차세대네트워킹기술 - 사용자가소프트웨어로네트워크를제어할수있는기술로네트워크제어기능이물리적네트워크와분리 - 데이터센터의효율적운영을위한 SDN 도입이증가하면서국내 SDN 시장이향후 5년간연평균 (CAGR) 56.6% 로성장해오는 2019년 1,390억원규모에이를것으로예상 클라우드기반의 C-RAN C-RAN이란기존기지국의디지털장치 (DU: Digital Unit) 와 RF 장치를분리하여여러기지국의 DU를중앙에모아서처리하고, RF 장치는서비스지역에분산시키는무선접속망 디지털장치 (DU) 가클라우드데이터센터형태로한곳에집중되어있기때문에셀간의간섭조정이용이하고협력통신등의고품질서비스가가능하며디지털장치 (DU) 를한곳에모아운용함으로써망운용에있어임대비용과전력비용을절감하고, 유지보수가용이한장점 전세계통신서비스제공업체에서대부분인 94% 가부분적으로또는전체적으로 5G 네트워크에서클라우드 RAN(Cloud RAN) 아키텍처를배치할의향을보임 188

5G 코어네트워크기술 나. 특허동향분석 5G 코어네트워크기술특허상주요기술 주요기술 5G 코어네트워크기술은네트워크가상화기술, 기능분산화기술, 유무선융합화기술, 트래픽최적화기술이있으며, 네트워크가상화기술은 SDN 기술, NFV(Network Function Virtualization) 기술, 기능분산화기술은 UFA 기술, DMM 기술, Cloud 기술로구분됨 또한유무선융합화기술은유무선융합화 (FMC) 기술, 트래픽최적화기술은트래픽분산, 동적경로분산, 전송률향상로구분됨 분류요소기술설명 네트워크가상화기술 기능분산화기술 유무선융합화기술 SDN 기술 NFV(Network Function Virtualization) 기술 UFA 기술 DMM 기술 Cloud 기술 유무선융합화 (FMC) 기술 트래픽분산 제어와데이터의분리, 제어기능의중앙집중화및네트워크의프로그래밍을목적으로하는기술 네트워크기능을전용기기나범용서버에재배치할목적으로하는기술 기존의계층적인구조를단순한구조로변경하여트래픽을분산수용하는기술 중앙집중형이동성관리기술의문제점을해결하기위한기술 네트워크상에각종프로그램, 데이터등을분산하여저장하고언제어디서나접속하여언제어디서나상용할수있게한기술 유선, WiFi, 3G, 4G, 5G 등다양한접속기술을수용할단일코어네트워크구조를개발하는기술 UFA 등의개념을적용하여, 제어신호로부터트래픽을분리하고대량의트래픽을여러노드로분산수용시키는기술 트래픽최적화기술 동적경로분산 DMM 등의개념을적용하여, 라우팅 (Routing) 과전송 (Forwarding) 을분리하고, 동적경로설정과트래픽분산전송을적용하는기술 전송률향상 Best-effort 유형의대용량트래픽의재전송률을줄이기위한기술 189

기술개발테마현황분석 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 5G 코어네트워크기술에대한요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며, 최근 10 년간의특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 네트워크가상화기술 SDN 기술 56 68 5 5 134 NFV(Network Function Virtualization) 기술 12 15 1 3 31 기능분산화기술 UFA 기술 DMM 기술 Cloud 기술 27 159 44 21 251 유무선융합화기술 유무선융합화 (FMC) 기술 68 94 33 25 220 트래픽최적화기술 트래픽분산 동적경로분산 전송률향상 23 48 18 5 94 합계 186 384 101 59 730 국가별요소기술별특허동향에서는기능분산화기술이다른기술들에비해특허출원건수가가장많았으며, 그다음으로는유무선융합화 (FMC) 기술, SDN 기술이특허출원건수가많았음 기능분산화기술에서는미국이가장많은출원량을보유하고있으며, 한국, 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음. 유무선융합화 (FMC) 기술, SDN에서는미국이가장많은출원량을보유하고있음 이에따라, 5G 코어네트워크기술은미국에서가장활발한연구가이루어지고있음을알수있음 190

5G 코어네트워크기술 주요기술별출원인동향 세부분야 요소기술 기술집중도 주 4 출원인 국내특허동향 네트워크가상화기술 SDN 기술 한국전자통신연구원 HUAWEI TECHNOLOGIES SK 대기업및공공연구기관중심의출원 NFV(Network Function Virtualization) 기술 Sprint Communications SK NOKIA 대기업및공공연구기관중심의출원 기능분산화기술 UFA 기술 DMM 기술 Cloud 기술 QUALCOMM TracBeam 삼성전자 대기업중심의출원 유무선융합화기술 유무선융합화 (FMC) 기술 한국전자통신연구원 KT SK 대기업및공공연구기관중심의출원 트래픽최적화기술 트래픽분산 동적경로분산 전송률향상 TANTIVY COMM SEVEN NETWORKS INTEL 대기업중심의출원 5G 코어네트워크기술분야주요출원인동향 네트워크가상화기술의 SDN 기술은한국전자통신연구원, NFV(Network Function Virtualization) 기술은 Sprint Communications이가장많은특허를보유하고있으며, 기능분산화기술은 QUALCOMM, 유무선융합화 (FMC) 기술은한국전자통신연구원, 트래픽최적화기술은 TANTIVY COMM이가장많은특허를보유하고있음 국내에서는 SDN 기술, 기능분산화기술, 유무선융합화 (FMC) 기술에대한연구개발이이루어지고있음 191

기술개발테마현황분석 5G 코어네트워크기술분야의주요경쟁기술및공백기술 5G 코어네트워크기술분야의주요경쟁기술은기능분산화기술, 유무선융합화기술로나타남 5G 코어네트워크기술분야에서기능분산화기술, 유무선융합화기술이가장치열한분야이고, NFV(Network Function Virtualization) 기술, 트래픽최적화기술분야는아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 세부분야요소기술기술집중도 네트워크가상화기술 기능분산화기술 유무선융합화기술 트래픽최적화기술 SDN 기술 NFV(Network Function Virtualization) 기술 UFA 기술 DMM 기술 Cloud 기술 유무선융합화 (FMC) 기술 트래픽분산 동적경로분산 전송률향상 : 200 건이상, : 150~199 건, : 100~149 건, : 50~99 건, : 50 건미만 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 네트워크가상화기술 기능분산화기술 유무선융합화기술 트래픽최적화기술 SDN 기술 NFV(Network Function Virtualization) 기술 이동통신코어망에서의시그널링기술 SDN 를이용한망자원관리및운용기술 복수의네트워크기능가상화장치를효율적으로운영하는기술 무선통신네트워크에서네트워크기능가상화장치구성방법 UFA 기술 시그널링부하의폭증을감소시키기위한네트워크 DMM 기술 Cloud 기술 분산구조및이동성제어기술 이동단말이 IP 주소를변경하여 GW를이동할때서비스연속성을제공하는기술 유무선융합화 (FMC) 기술 유무선통합네트워크에서의데이터전송기술 유무선융합망의분리형기지국구조및동작방법 트래픽분산 지능화를통해서비스를파악하고트래픽을예측하는기술 동적경로분산전송률향상 트래픽급증등의요인을사전에예측하여최적화하는기술 192

5G 코어네트워크기술 최근국내에출원되는특허를통해기술동향을살펴보면, SDN 기술, 기능분산화기술, 유무선융합화 (FMC) 기술대부분은공공연구기관을중심으로연구개발이이루어지고있는것으로나타남` SDN 기술은이동통신코어망에서의시그널링기술, SDN를이용한망자원관리및운용기술이개발되고있는것으로나타남 기능분산화기술은시그널링부하의폭증을감소시키기위한네트워크분산구조및이동성제어기술, 이동단말이 IP 주소를변경하여 GW를이동할때서비스연속성을제공하는기술이개발되고있는것으로나타남 트래픽최적화기술은지능화를통해서비스를파악하고트래픽을예측하는기술, 트래픽급증등의요인을사전에예측하여최적화하는기술이개발되고있는것으로나타남 중소기업특허전략수립방향및시사점 5G 코어네트워크기술분야의공백기술분야는 NFV(Network Function Virtualization) 기술, 트래픽최적화기술로나타남 5G 시대는현재까지의단순데이터전달중심서비스와는다르게 IoT, Mobile Cloud, V2X 등다양한액세스를통한, 다양한형태의서비스가전개될것으로예상되고, 이를위해천배의트래픽수용, 천배의디바이스수용, ms 단위의저지연등을달성하는것이기술적목표로설정되어있으며, 이에따라활발한연구가진행되고있음 다만, 대부분의 5G 코어네트워크기술은공공연구기관과대기업을중심으로연구가진행되고있기때문에중소벤처기업의참여가높지는않은분야임 NFV(Network Function Virtualization) 기술, 트래픽최적화기술은공백기술로나타났지만, 산업에적용되기위해서는기술개선과특허를확보하기위한전략이필요할것으로판단됨 향후중소기업은공공연구기관에서활발히연구개발을하고있는 5G 코어네트워크기술을이전받거나공동연구개발을진행하여제품화하는방향을우선적으로고려해볼수있을것으로사료됨 193

기술개발테마현황분석 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 SDN/NFV 포럼 - 기술동향에기반한프레임워크발굴 - 효율적인트래픽유통구조확립을위한지능화된네크워크플랫홈에대한연구필요 - 국내하드웨어소프트웨어개발기술과연계하여소프트웨어기반의네트워크인프라비전제시 정보화진흥원 - 초연결네트워크를선도적으로대비하기위해상용망에적용하기어려운미래네트워크기술에대한시험검증과실증시험을지원 - 국내 6개지역접속점과 TEIN/APII 등을통해미국, 유럽, 아시아등해외 55개국의연구망들과연동한선도연구시험망 (KOREN, KOreaadvanced REsearch Network) 을구성 한국과학기술정보연구원 - 전국적으로 16개지역, 16개지역망센터 (GigaPoP) 로구성한국가 R&D 연구망을통해다양한연구를수행할수있는네트워크인프라를구축하여고성능네트워킹서비스를제공 네트워크산업상생발전실천방안 ( 14년) - 네트워크핵심장비국산화및풀라인업확보로제품역량강화 - 전략사업선도로글로벌신시장창출 에 정부지원 R&D를기반으로 POTN을조기사업화하고국산캐리어이더넷라인업구축 을명시하고 2018년까지 10테라급 POTN장비개발및상용화로드맵제시 나. 연구개발인력 코어네트워크기술분야한국전자통신연구원, 전자부품연구원에서주로연구개발을진행하고있음 [ 5G 코어네트워크기술분야연구기관 ] 기관부서대표전화 전자부품연구원 스마트네트워크연구센터 031-789-7000 한국전자통신연구원 네트워크연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 광무선융합연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 초연결원천연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 무선네트워크연구실 042-860-6114 한국과학기술정보연구원 첨단연구망센터 042-869-1004 194

5G 코어네트워크기술 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관 5G 코어네트워크관련기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원, 전자부품연구원, 한국과학기술원등이있음 [ 5G 코어네트워크기술분야기술이전가능기관 ] 분류핵심요소기술기관 이동성제공기술 Flow 기반이종망간이동성제공기술 충북대학교경희대학교 네트워크가상화기술 NFV(Network Function Virtualization) 기술 한국전자통신연구원 (2) 이전기술에대한세부내용 [ 5G 코어네트워크관련이전가능기술 ] 분류 세부내용 기술명 SDN 기반클라우드네트워킹관리기술 기술개요 SDN 기반클라우드네트워킹관리기술 ( 이하 IRIS-VIM) 은단일및다중도메인클라우드의 SDN 네트워크가상 / 물리자원에대한통합관리기능을제공하는시스템으로서물리및가상인프라의상황을효과적으로모니터링하고통합적으로관리하는 SDN 네트워크통합관리기술을제공하는것을목표로하며이전체기술중일부인본이전기술은 SDN 기반단일도메인클라우드네트워크가상 / 물리자원 inventory 구성관리와모니터링, 분석및시각화기능을제공 목적 : SDN 기반단일도메인클라우드네트워크물리 / 가상자원 inventory 구성관리와모니터링, 분석및시각화기능지원을위한핵심기술의제공 기술이전목적및필요성 필요성 : SDN 기반단일클라우드네트워크의자원을실시간효율적으로모니터링하고분석함으로써품질, 장애처리, 과금등다양한클라우드사용자요구에즉각적으로대응할수있는클라우드서비스관리의유연성, 민첩성및정확성을확보함으로써클라우드서비스의품질을높이고경제성및효율성을제공할수있는클라우드네트워크트래픽모니터링및분석관리상용솔루션의 Time-to-Market의요구에맞는신속한개발을지원 195

기술개발테마현황분석 분류 세부내용 단일클라우드네트워크트래픽플루우별통계정보상세수집 수집된플로우별통계정보의물리가상자원간의관계기반다양한분석 기술의특징및장점 물리및가상네트워크트래픽정보및관계시각화 SDN 기반트래픽제어및관리트래픽정보상세분석및시각화 캐리어네트워크규모용확장성및정확성을보장하는트래픽모니터링기술제공 네트워크사용자트래픽및제어 / 관리트래픽의통합적모니터링기술제공 기술성숙도 (TRL) 단계 : 5 적용분야 SDN기반클라우드 / 데이터센터물리 & 가상네트워크의트래픽품질관리 SDN기반클라우드 / 데이터센터물리 & 가상네트워크의트래픽장애 / 보안관리 SDN기반클라우드 / 데이터센터물리 & 가상네트워크과금관리 정책기반물리및가상네트워크의통합적제어관리시스템기대효과 활용방안및기대성과 클라우드네트워크트래픽상황실시간모니터링을통한서비스품질향상 클라우드네트워크트래픽상황상세모니터링을통한장애 / 보안실시간대응 클라우드컨트롤러와연동한 SDN 기반네트워크통합제어를통해다양한부가서비스개발촉진 트래픽정보제공을통한정책기반사용자별맞춤서비스지원및부가가치창출 상기활용분야적용제품과다양한 SDN 통합관리기술의향상에의한글로벌경쟁력강화 단일클라우드네트워크트래픽플루우별통계정보상세수집기술 수집된플로우별통계정보의물리가상자원간의관계기반분석기술 물리및가상네트워크트래픽정보및관계시각화기술 SDN 기반트래픽제어및관리트래픽정보상세분석및시각화기술 캐리어네트워크규모용확장성및정확성을보장하는트래픽모니터링기술 단일클라우드네트워크트래픽플루우별통계정보상세수집응용소스코드 기술이전내용및범위 수집된플로우별통계정보의물리가상자원간의관계기반분석응용소스코드 물리및가상네트워크트래픽정보및관계시각화 GUI 응용소스코드 SDN 기반 트래픽 제어 및 관리 트래픽 정보 상세 분석 및 시각화 응용 소스코드 캐리어네트워크 규모용 확장성 및 정확성을 보장하는 트래픽 모니터링 알고리즘및소스코드 소프트웨어정의네트워크의모니터링기능자원자율스케일링장치및방법 외 2건의기술및지적재산권의비독점적사용권리 196

5G 코어네트워크기술 분류 세부내용 특허 2 건 1) 소프트웨어정의네트워크의모니터링기능자원자율스케일링장치및방법 관련지적재산권 ( 출원번호 : 2015-0027432) 2) 정확성및성능보장을지원하는캐리어네트워크용적응형플로우통계데이터수집및실행방법 ( 출원번호 : 2015-0114909) 실시권허용범위 비독점적통상실시권 계약기간 계약체결일로부터 5 년간 기술이전조건 기술료조건 ( 부가세별도 ) 경상기술료구분 중소기업 중견기업 대기업 정액기술료 ( 천원 ) 40,000 22,000 163,000 기술전수교육 1 개월 / 1,000 천원정 ( 부가세별도 ) 기타특기사항 세부기술기술이전가능 SDN 기술연구실 기술개발발표당시 최태상 (042-860-5628, choits@etri.re.kr ) 기술관련 세부문의 현재 네트워크연구본부 최태상 ( 042-860-5628, choits@etri.re.kr ) 계약관련 기술개발발표당시 현재 기술이전팀신현두 (042-860-3856, hdshin@etri.re.kr) 기술이전실서교웅 (042-860-4981, kwseo@etri.re.kr 197

기술개발테마현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 5G 코어네트워크기술분야키워드클러스터링 ] 198

5G 코어네트워크기술 [ 5G 코어네트워크기술분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 클러스터 02 클러스터 03 클러스터 04 클러스터 05 클러스터 06 클러스터 07 클러스터 08 network access wireless access 3~4 3~4 traffic flow 5~6 dual connectivity mesh network network node network element traffic volume 6~7 4~5 4~5 3~4 4~5 1. The use of resource list servers in IMS presence for developing networks 2. Wired core network for local and premises wireless networks 3. System, arrangements and methods relating to access handling 1. End-to-end design principles for broadband cellular mesh networks 2. Narrowband Wireless Access for Low-Power Massive Internet of Things: A Bandwidth Perspective 3. Methods of incorporating an ad hoc cellular network into a fixed cellular network 1. Proceedings - 2016 5th IEEE International Conference on Cloud Networking, CloudNet 2016 2. Enhancement for content delivery with proximity communications in caching enabled wireless networks: Architecture and challenges 3. Traffic detection function with an external enforcement device 1. Analysis of K-tier 5G heterogeneous cellular network with dual-connectivity and uplink downlink decoupled access 2. WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM, BASE STATION DEVICE, AND WIRELESS TERMINAL 3. Security Activation for Dual Connectivity 1. User association in 5G heterogeneous networks with mesh millimeter wave backhaul links 2. Capacity enhancement of RF wireless mesh networks through FSO links 3. MIGRATION OF LOCAL ANCHORS IN A WIRELESS MESH NETWORK 1. Energy-Efficient Mobile Network Design and Planning 2. Lightweight mobile core networks for machine type communications 3. CORE NETWORK NODE, RADIO ACCESS NETWORK NODE AND METHODS THEREIN FOR CONTROLLING OVERLOAD IN CORE NETWORK 1. Challenges in self organizing networks for wireless telecommunications 2. SYSTEMS, METHODS, AND DEVICES FOR CONGESTION CONTROL ON A MOBILE NETWORK 3. Charging Method, Access Network Device, and Gateway Device 1. Energy-efficient multiperiod planning of optical core network to support 5G networks 2. Mobile low latency services in 5G 3. Techniques for determining traffic volumes served over multiple cells of a wireless communication network 199

기술개발테마현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 09 core network 5~6 1. A signaling compression method for MCPTT trunking communication system based on carrier aggregated broadband system 2. Poster - RECO: A Reconfigurable Core Network for Future 5G Communication Systems 3. Techniques for determining traffic volumes served over multiple cells of a wireless communication network 클러스터 10 gateway 3~4 1. Efficient traffic engineering for 5g core and backhaul networks 2. A comprehensive survey on offload techniques and management in wireless access and core networks 3. Mobile communication system, base station, gateway apparatus, core network apparatus, and communication method 200

5G 코어네트워크기술 (2) 요소기술도출 산업 / 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로 로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 5G 코어네트워크기술분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 이동성제공기술 Flow 기반이종망간이동성제공기술 Dynamic Anchoring(Anchor-free Mobility) 기술 : 동적경로설정 / 트래픽분산 기술수요, 기술 / 시장분석 기술수요, 기술 / 시장분석 공통신호체계기술 기술수요, 기술 / 시장분석 유무선융합화기술 이종액세스자원통합관리기술 기술수요, 기술 / 시장분석 Non-3GPP 수용기술 기술수요, 기술 / 시장분석 네트워크가상화기술 NFV(Network Function Virtualization) 기술 Network Slice Management 기술 기술수요, 기술 / 시장분석 기술수요, 기술 / 시장분석 201

기술개발테마현황분석 (3) 핵심요소기술선정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된 핵심요소기술을대상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 5G 코어네트워크핵심요소기술도출 ] 분류핵심요소기술개요 이동성제공기술 Flow 기반이종망간이동성제공기술 Dynamic Anchoring(Anchor-free Mobility) 기술 : 동적경로설정 / 트래픽분산 다중액세스 (5G, WiFi, 유선 ) 환경하에서사용자의특정트래픽 Flow 를액세스자원상태, QoS 정책등에따라이종망간끊김없는이동성제공을가능하게하는기술 이동성제공시특정노드에사용자트래픽이 Anchoring 되는기존 4G 까지의이동성제공구조에서탈피, 사용자 ( 단말 ) 이동에따라트래픽경로상의 Anchoring 위치가동적으로변환되어최적경로제공이가능한기술 202

5G 코어네트워크기술 나. 5G 코어네트워크기술로드맵 최종중소기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 5G 코어네트워크에대한 3GPP SA2 규격이 2019 년중에완료예정으로규격기반의 상용제품개발은 2019 년하반기혹은 2020 년부터시작가능할것으로예상 203

기술개발테마현황분석 다. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된 핵심요소기술을대상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 5G 코어네트워크기술분야핵심요소기술연구목표 ] 분류 핵심요소기술 기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 이종망간이동성제공기술 지연시간 (ms) <=100 <=50 3GPP 5G 규격에만족 이동성제공기술 Dynamic Anchoring 기술 지연시간 (ms) <=100 <=50 3GPP 5G 규격에만족 하드웨어박스형태의네트워크장비개발시기에는장비단위의가입자수용용량 / 트래픽 처리용량등이성능목표로서의의미를가졌으나가상화된소프트웨어기반환경에서는 상황에자유로운용량증감이가능하여이러한목표치가무의미함 신호처리의경우현재 3GPP 규격상에 지연의최소화 가되어야한다는언급만되어있을뿐, 이에대한구체적인성능목표치는없는상황으로이는개발주체인기업차원에서성능을 얼마나끌어올릴수있는가에달려있음 204

기술개발테마현황분석 massive MTC 기술

massive MTC 기술 정의및범위 massive MTC/M2M (Machine Type Communication/Machine to Machine) 이란다수의디바이스 ( 예를들어 1km2당백만개의디바이스 ) 들이 5G 셀룰러통신시스템에한꺼번에접속할수있게하는기술 저비용및저전력을요구하는디바이스에서소량의데이터전송을요구하는서비스그룹 (massive MTC) 과높은신뢰성과낮은지연시간, 높은가용성을요구하는서비스그룹 (critical MTC) 을지원하기위한기술개발필요정부지원정책 2014년과학기술정보통신부는유럽연합과함께 5G 공동연구을위한 ICT협력공동선언문을발표하여 15년 10월 5G 무선아키텍처및핵심알고리즘개발, IoT 플랫폼간연동기술, 클라우드리소스중개플랫폼기술 등 3개분야연구주제를도출 관계부처합동으로 15년미래성장동력을통해 Massive MIMO 기술이포함된 5G 무선전송용량증대기술 을핵심기술로선정하여집중투자결정 M2M 및 IoT 통신칩등 5G 인프라확대에대비하여중소 중견기업의특화칩에대한지원확대중소기업시장대응전략 강점 (Strength) ( 환경 ) 세계최고수준의네트워크인프라보유 ( 기술 ) 이동통신강국으로통신네트워크기술경쟁력확보 ( 정책 ) 시장진출을위한 R&D 지원확대방안마련 기회 (Opportunity) ( 환경 ) 다분야연계가가능한분야로다양한상품개발및시장진출가능 ( 기술 ) 핵심부품인센서의경우세계시장경쟁력보유 ( 정책 ) M2M/IoT 융합형서비스제공에필요한네트워크인프라구축및테스트베드확대 약점 (Weakness) ( 환경 ) 범세계대형통신업체의산업분야확대로인한시장점유확대어려움 ( 기술 ) 핵심기술확보부족 ( 정책 ) 기술이전및산학연네트워크부족 위협 (Threat) ( 환경 ) 해외의경우신기술개발을위한기업간연계공조활발 ( 기술 ) 선진국의높은기술력기반제품과후발주자의저가격부품공급사이에서입지협소 ( 정책 ) 미시적 R&D 정책 중소기업의시장대응전략 기존부품개발의강점을살려대기업과의연계를통한해외시장진출 ICT기술및타산업분야와의융복합연구를통한다양한제품개발 4차산업혁명에대응할수있는핵심기반기술마련필요

핵심요소기술로드맵

massive MTC 기술 1. 개요 가. 정의및필요성 massive MTC/M2M (Machine Type Communication/Machine to Machine) 이란다수의디바이스 ( 예를들어 1km2당백만개의디바이스 ) 들이 5G 셀룰러통신시스템에한꺼번에접속할수있게하는기술 특히 IoT (Internet of Things) 디바이스 ( 단말 ) 들을중심으로 5G 시스템에서는지금보다훨씬많은수의디바이스접속을지원해야할것으로예상 무수히많은디바이스들이 5G 네트워크에접속하게됨에따라급증하게되는트래픽을 지원할수있는무선접속용량이확보되어야하며데이터의용량이작고발생빈도가 간헐적인 MTC 트래픽의특성을효율적으로지원할수있는기술이요구됨 * 출처 : IEEE Comm. Mag. [3GPP 네트워크에서의 MTC] massive MTC는 e-헬스케어 ( 스마트헬스케어 ), 재난상황에서의긴급통신, ITS(Intelligent Transport System), 스마트홈, 스마트팜 (farm), 스마트팩토리, 에너지분배시스템등의서비스를제공하는데핵심기술 - 이러한다양한서비스지원을위한 massive MTC는기존의 HTC/H2H (Human Type Communication/ Human to Human) 와달리상향링크에서트래픽이주로발행하며주기적또는간헐적으로전송이수행 - 또한전송메시지의크기가작으며, 디바이스들은이동성이적거나없고, 낮은가격 ( 저비용 ) 및낮은전력소모 ( 저전력 ) 가요구되는특성을가짐. 뿐만아니라서비스타입에따라낮은지연시간 (latency) 과높은신뢰성 (reliability) 에대한요구사항을가짐 209

기술개발테마현황분석 massive MTC는요구사항을기준으로크게두가지서비스그룹으로나눠짐 - 첫번째는저비용및저전력을요구하는디바이스에서소량의데이터전송을요구하는서비스그룹 (massive MTC) - 두번째는높은신뢰성과낮은지연시간, 높은가용성을요구하는서비스그룹 (critical MTC) - 이에따라시장에서는서로다른요구사항을가진서비스그룹들을지원하기위하여우선첫번째서비스그룹에대한기술개발요구가높아지고있음 * 출처 : Qualcomm [HTC 와 MTC 비교 ] 산업현장에서는 5G 표준화진행상황을 (3GPP 에서는 2018 년 9 월까지 Rel-15 (5G Phase 1) 논의완료예정 ) 기반으로 massive MTC 에대한연구개발이활발히진행되고있음 [3GPP 단말타입 ] 3GPP 단말 Cat-1 Cat-0 Cat-M 표준화 3GPP Rel-8 3GPP Rel-12 3GPP Rel-13 대역폭 20MHz 20MHz 1.4MHz 전송률 하향최대 10Mbps 최대 1Mbps 최대 1Mbps 상향최대 5Mbps 최대 1Mbps 최대 1Mbps 최대전송파워 23dBm 23dBm 20dBm 배터리수명 - 최대 10 년최대 10 년 3GPP Rel-12 (2015년 3월 ) 에서는기존의 HTC를위한 Cat-1 (Category 1) 이상의단말과달리, Cat-0 (Category 0) 단말을규격화함. - 모뎀구현복잡도를낮추고 PSM (Power Saving Mode) 지원, 단일안테나기술적용을통하여저비용및저전력 MTC 단말정의 210

massive MTC 기술 - 3GPP Rel-13 (emtc-enhancement MTC) 에서는단말의대역폭을줄이고저속전송률을지원하여기존단말보다넓은커버리지를제공하기위한 Cat-M (Category M) 규격정의 - 또한기존디바이스의 idle mode 설정주기를증가시키는 edrx (extended Discontinuous Reception) 을이용하여전력소모량을감소시킴. 다양한트래픽프로파일과 RF 상황을고려한다중의운용모드를제공 - 3GPP Rel-13 (2016년 3월 ) & Rel-14 (2017년 6월 ) 에서새롭게정의된 NB-IoT (Narrow Band IoT)/eNB-IoT (enhanced NB-IoT) 를위한 Cat-NB (Category NB) 정의 - 낮은대역폭과지연시간에민감하지않은 IoT 서비스를위한단말임. 이상과같이저전력저비용모듈을개발하기위한개발이활발히진행 * 출처 : Qualcomm [3GPP 단말특징비교 ] 3GPP Rel-13에서는저전력장거리통신기술 (LPWA, Low-Power, Wide-Area) 로 LTE MTC Cat-M, NB-IoT, EC-GSM-IoT 합의 - EC-GSM-IoT는 extended coverage for GSM의약어로기존의 GSM규격을최소한으로수정해서넓은커버리지제공과낮은복잡도기반의저비용디바이스를위한규격임 3GPP Rel-10 (2011년 6월 ) 과 Rel-11 (2013년 3월 ) 에서는기지국에서 MTC 디바이스들의접속을통제할수있도록하는접속제어기법정의 - 다수의 MTC 디바이스들이동시에통신망에접속을시도하는경우, 무선채널에혼잡이발생 - 이는지연시간의증가, 데이터패킷의손실, 무선자원의낭비, 전력소모증가등의문제를해결할수있는기법에대한연구개발이활발히진행되고있음 211

기술개발테마현황분석 기존의 HTC 디바이스들과 MTC들과의공존을위하여간섭을최소화하는기법에대한고려 - IoT 서비스는종류가많고요구사항이다양하므로 MTC 디바이스에클래스를부여하여우선순위를할당함으로써 HTC와 MTC 디바이스간, 또는 MTC 디바이스간간섭을줄이는방법에대한연구개발이활발히진행 OFDMA 방식에서의접속은상향링크데이터전송을위하여하향링크와상향링크의동기화를요구 - 소량데이터의하향전송위주인 MTC 디바이스들에게기존의자원할당및상향링크동기화절차는큰부담으로작용 - 부담경감을위하여소량의간헐적인데이터전송에적합한새로운전송방식에대한연구개발이활발히진행되고있음 IoT 서비스는 5G 이동통신생태계구축에중요한역할을수행할것으로기대되며많은사업자들과전문가들은 IoT 서비스를이동통신산업의지속가능한성장을견인하는데핵심적인역할을담당할것으로예측 IoT 서비스의제공을위해서대량의디바이스접속기술이중요한이슈로거론되고있음 다양한 IoT 서비스제공을위해서는 massive MTC 기술이핵심적 - 저전력소모설계, 긴배터리수명, 저가의장비및단말기개발, 안정적이고확장된커버리지제공, 대규모접속구현등이성공적인 massive MTC를이끌어낼수있는견인차가될것으로예상됨 저가의 MTC 디바이스를대량생산하기위해서는구현복잡도를줄이고불필요한기능의축소를통한저가모듈생산이필수 - 이를위하여원천기술및핵심부품에대한지적재산권확보를통하여라이센싱비용부담을최소화해야함 MTC 디바이스는여러 IoT 산업부문에활용될수있는가능성이넓고그시장의전망또한매우밝은사업 212

massive MTC 기술 나. 범위 (1) 제품분류관점 2020년까지약 250억개의스마트디바이스들이통신망에연결되어다양한 IoT 서비스를창출및구현할것으로예상 무수한디바이스들을연결하는광대역기술로 5G 통신시스템의 massive MTC 기술이많은주목 기존의 WPAN (Wireless Personal Area Network) 나 WLAN (Wireless Local Area Network) 에비해전송범위가넓고신뢰성이높기때문에안정적인 WWAN (Wireless Wide Area Network) 으로써차별성 3GPP에서최근몇년간 massive MTC 지원을위한표준화활동이활발하게이루어지고있음 * 출처 : electronicsweekly [IoT 서비스를위한통신기술 ] MTC 비즈니스모델은주로네단계로이루어짐 저가격, 긴배터리수명을가지는 MTC 디바이스개발단계 대량의 MTC 디바이스를식별하기위한식별체계표준화및대량접속을지원하기위한접속기법개발단계 MTC 디바이스들에대한과금체계및실시간분석및진단기능을제공하기위한관리시스템개발단계 응용서비스개발을위한 MTC API (Application Programming Interface) 및패키징된인프라개발단계 213

기술개발테마현황분석 * 출처 : Qualcomm [MTC 비즈니스모델 ] 현재 MTC 디바이스의배터리수명을증가시키기위한기술개발이활발히이루어지고있음 향상된 PSM 기능개발 - 보다효율적으로 on/off가가능한모뎀구현, 간헐적인또는정기적인데이터전송패턴에최적화된모뎀구현 확장된 DRX 기능개발 - 지연시간에민감한또는민감하지않는응용서비스에따라서로다른최적화된 DRX 주기를조절할수있는기능구현 비연결형 RACH (Random Access Channel) 개발 - 소용량의데이터전송을위하여다단계의연결과정을거치지않는효율적인무선자원할당기능구현 동적인 TAU (Tracking Area Update) 설정기능개발 - HTC 응용에비하여상대적으로이동성이거의없어나적은 MTC 응용의이동성특징을기반으로 TAU 주기를동적으로늘릴수있는기능구현 214

massive MTC 기술 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 PSM 향상기술 동적으로스위칭 on/off 가가능한모뎀기술 MTC 데이터전송패턴에최적화된모뎀기술 배터리수명연장기술 DRX 향상기술 RACH 기술 동적으로 DRX 주기조절이가능한기술 MTC 응용서비스에최적화된 DRX 설정기술 MTC의소용량데이터전송에최적화된자원할당기술 MTC 디바이스의접속오버헤드최소화기술 massive MTC 기술 TAU 향상기술 TAU 동적설정기술 저가격기술 저가의모뎀, 단일안테나기술 보안기술 MTC 디바이스인증, 암호화등의보안기술 커버리지확장기술 건물내또는지하에위치한 MTC 디바이스들에대한커버리지확장기술 (deep coverage) 빔포밍 (beam forming) 기술 단위셀을소형화해전체적인용량을늘리는소형기지국 (small cell) 기술 215

기술개발테마현황분석 (2) 서비스관점 massive MTC는 IoT 서비스제공을위한 5G 핵심기반기술로주목 미래 IoT 산업, 초연결시대를열어갈기반핵심기술로써 e-헬스케어, 코넥티드자동차, 웨어러블기기, 미터링 / 모니터링, 보안 / 감시등다양한응용서비스산업에적용이예상 대규모연결성제공을위하여여러기술들이비면허대역에서개발되어짐 (LoRa, NWave, OnRamp, SigFox, Telensa, Wireless-N, Wireless-P, Amber Wireless 등 ). 그러나전국단위, 세계단위의광대역서비스를지원하는기술은 5G기반 massive MTC 기술이독보적 [ 서비스관점기술범위 ] 전략제품서비스관점세부기술 스마트시티 스마트시티는도시내각종정보를수집하고이를기반으로도시정책및계획을수립하며, 효율적인도시운영을제공 도시라는넓은규모를대상으로데이터수집을위해서는 massive MTC 기술의구현이필수적 massive MTC 기술 스마트팩토리 스마트빌딩 스마트미터링 스마트헬스케어 (e- 헬스케어 ) 스마트팩토리는제품의기획, 설계, 생산, 유통, 서비스등제품수명주기의전과정을효율적으로관리하기위한미래형공장 공장의특성상지하나구획이나뉘어져있는실내깊숙한곳에까지통신망커버리지가제공되어야하는관점에서 massive MTC 기술의구현이필수적 스마트빌딩은관리범위가상대적으로넓은대형빌딩등에서위치와장소의제약없이건물전체에대한모니터링및제어를가능토록함으로써에너지절약과함께화재, 방범, 방재상황대응등을더욱효율적으로관리하기위한빌딩통합관제시스템임. 대형빌딩의특성상, 여러층과방으로나뉘어져있는복잡한실내구조에도구석까지통신망커버리지가제공되어야하는관점에서 massive MTC 기술의구현이필수적 상하수도 / 가스 / 전기등을이용하는가정에스마트미터기를설치하여사용정보를수집하고, 수집된정보를기반으로정책개선및고객에게보다효율적인서비스를제공하고자하는시스템임. 광역단위의데이터수집을위해서 massive MTC기술의구현이필수적 언제어디서나질병의예방, 상태파악, 진단, 치료, 건강및생활관리등의맞춤형보건의료서비스제공을위하여관련정보를측정, 문석, 관리하는시스템 해당서비스의특징은저지연, 고신뢰성의통신망시스템의지원이필수적이다는점에서 massive MTC기술의구현이필수적 216

massive MTC 기술 현재 massive MTC 지원을위한인프라구축은주요통신 3사 (SKT, KT, LGU+) 를중심으로구축중이거나시범서비스제공 KT와 LGU+ 는 IoT 서비스를위한전용망기술로 3GPP의 NB-IoT 기술을채택후 2017년 11월 NB-IoT 사업협력을공식화 - KT와 LGU+ 는 2017년 4월에서울과수도권일대에 NB-IoT 상용화와시범서비스진행을발표하였고, 이후 7월세계최초로 NB-IoT 전국망구축완료를발표 SKT는유럽중심의비면허대역을기반으로정의한 LoRa 기술채택 - SKT도향후 LoRa와 NB-IoT 기술의병용에대한기술적검토 LGU+ 의경우 사물인터넷 (IoT) 융복합시범단지 조성사업자로 2016년에선정 - LGU+ 와경기고양시컨소시엄을중심으로 IoT로안전, 환경, 에너지, 교통, 치안등도시문제를해결하기위한사업으로 LGU+ 의 NB-IoT 전국망을근간으로불법주 정차감지, 주변주차장안내, 쓰레기통적재량모니터링, 스마트쓰레기수거관리등을위한시스템개발중 KT와 LGU+ 는경기도성남시분당구판교와서울마포구상암동에운영하는 NB-IoT 오픈랩 을공유 - 중소개발사가두센터어느곳에서도양사연동시험을가능하게하여중소개발사에게편의성제공뿐만아니라양사를대상으로단말을모두제공해시장확대기회에의의 - 공동인증규격서개발및상호인증체계를운영할예정 - 칩셋, 모듈등핵심모듈에대한공동규격서를개발함으로써중소개발사에게기준을제공할수있을것으로예상 [ 5G 수혜가예상되는기업 ] 구분관련업체 ( 국내상장업체 ) 통신서비스 SKT, KT, LGU+ 무선장비 기지국장비인빌딩중계기계측기소형기지국 KMW, 에이스테크쏠리드이노와이어리스이노와이어리스 유선장비 모바일백홀 백본 다산네트웍스, 유비쿼스 코워버, 쏠리드 기지국 / 중계기부품 TR RFHIC * 출처 : 하나금융투자 217

기술개발테마현황분석 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 massive MTC 기술은광대역 IoT 서비스를위한필수통신기술로 MTC 단말과기지국에활용되는모듈개발이핵심적으로 IoT 서비스의경우저가의수많은단말들이연결되는서비스이므로저비용, 저전력의 MTC 단말공급을위한핵심기술확보를통하여 MTC 생태계구축이시급함 기기와기기간정보전송요구가증가함에따라모든기기가통신망에연결되고있으며, 이에따라기기간통신을지원하기위한기술에대한요구가증가하고있음 MTC 통신의경우기존의 HTC 통신에비해전송주기가길고간헐적이며, 전송되는데이터량또한소량임. 이에 MTC 단말의저전력화와저비용화가많이요구되고있음 그간국내기술은 3G나 LTE 부분에서세계적으로기술적인우위를점유했었으나, 현재중국을필두로하는많은주요국가들이 5G 기술개발에공격적으로뛰어들고있음 MTC 기술은향후광대역 IoT 시장의핵심기술로인식되어여러나라와글로벌기업들에서앞다투어서비스를출시중으로국내정부 / 산업계에서도그동안의노하우를기반으로보다적극적인전략수립이필요함 massive MTC 기술중에서현재 NB-IoT 규격에대한개발및서비스가가장적극적으로이루어짐 NB-IoT는보다폰과화웨이의공동제안으로 3GPP에서규격이정해였으며, 2015년 11월에는보다폰, 화웨이, 에릭슨, 노키아등이 NB-IoT 추진을위한단체 (NB-IoT forum) 를설립 - 현재 29개사가 NB-IoT 표준을지원하여있으며, 국내에서는 LG전자와삼성전자가참여중 NB-IoT는스마트미터링, 스마트팩토리, 스마트빌딩등을제공하기위해주로건물내또는건물지하에서운용되는서비스를중점적으로지원하는것이목표로실내또는지하에서도신뢰성있는전송기술이지원되어야함 NB-IoT 단말은저가의센서들과함께대량으로사용될가능성이높음. 이에 NB-IoT 저가모듈의개발에대한필요성이증가하고있음 IoT 단말의특성상적은용량의배터리로동작하며, 배터리재충전이용이하지않은환경에서도오랫동안동작하게하기위한저전력소모모듈개발에대한요구도높아저비용, 저전력모듈의개발은 NB-IoT 단말개발에핵심요소 218

massive MTC 기술 향후 5G 시스템에서 massive MTC 기술은그활용범위가상당히넓을것으로판단되며 국내통신사업자뿐만아니라대기업 / 중소기업제조사들이 massive MTC 관련표준기술을 확보하고, 이를기반으로차별화된제품및비즈니스모델개발이요구됨 * 출처 : Qualcomm [ massive MTC 적용도메인 ] 219

기술개발테마현황분석 (2) 산업의구조 후방산업은 MTC 단말과기지국에사용되는주요핵심기술로는모뎀기술, SoC (System-on-Chip) 기술, 프로토콜스택기술등이있음 RF 모듈, 모뎀, MCU등의반도체회로와결합한형태로개발 저전력기술과반도체회로, 모뎀등의결합을통해활용 대규모접속을위한혼잡제어, 자원관리등을위한프로토콜개발 전방산업으로서 massive MTC 분야는스마트헬스케어, 스마트팩토리, 스마트시티, 스마트 빌딩, 스마트미터링등으로구성 스마트시티는 massive MTC 기술을기반으로도시내각종정보를수집하여, 이를기반으로도시정책및계획을수립하고, 효율적인도시운영을제공하는것으로이를위하여도시내각종대규모 MTC 단말로부터의데이터를실시간으로전송하기위한광대역전송기술에대한요구확대 스마트미터링은상하수도 / 가스 / 전기등을이용하는가정에스마트미터기를설치하여사용정보를수집하고, 수집된정보를기반으로정책개선및고객에게보다효율적인서비스를제공하고자하는시스템으로현재국내에서 NB-IoT 기술을기반으로검침및측정서비스제공을위한준비를하고있어향후시장확대가예상됨 최근국내대기업과스타트업은스마트헬스케어의성장성에기대를걸고관련기술개발과서비스에집중하고있음. 2017 년전세계적으로판매된웨어러블디바이스중에서헬스케어관련기기가약 50% 를차지할것으로전망됨. - 국내헬스케어시장규모는 3 조원규모에육박할것으로추산됨. 이에스마트헬스케어산업의 활성화에발맞추어헬스케어관련기기들에장착될 MTC 모듈에대한수요도급증할것으로예상됨 스마트빌딩은관리범위가상대적으로넓은대형빌딩등에서위치와장소의제약없이건물전체에대한모니터링및제어를가능토록함으로써에너지절약과함께화재, 방범, 방재상황대응등을더욱효율적으로관리하기위한빌딩통합관제시스템 - 국내주요통신사들을중심으로센싱서비스 ( 화재, 가스등모니터링, 건축물균열감지 ) 에대한시범 서비스가준비중이므로향후시장확대가예상됨 스마트팩토리분야에있어서는다양한 MTC 디바이스들을통해수집되는대량의데이터를처리및분석하여이를기반으로제품의기획, 설계, 생산, 유통, 서비스등제품수명주기의전과정을효율적으로관리하기위한미래형공장 - 공장내부구조특성상, 지하나구획이나뉘어져있는실내깊숙한곳에까지통신망커버리지의 확대가요구되고신뢰성있는전송에대한필요성높음 [ massive MTC 기술분야산업구조 ] 후방산업 반도체회로, 저전력모뎀, RF 모듈, 프로토콜 ( 접속제어, 혼잡제어, 자원관리 ), 전송기술 ( 저지연전송, 고신뢰성전송 ) 전방산업 스마트시티, 스마트미터링, 스마트헬스케어, 스마트빌딩, 스마트팩토리구축 220

massive MTC 기술 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 CDMA 글로벌표준을주도하면서우리나라휴대폰과네트워크장비가세계주도권을잡았던과거와는달리, 5G 통신망의폭발력을일찍인식한중국, 유럽, 미국등에서표준화를주도하기위한적극적인움직임이나타남 유럽연합 (EU) 은 2020년 5G 모바일기술개발완료를목표로올해 5000만유로 ( 약 712억원 ) 를 R&D에투자발표. 영국은저전력 5G 기술개발을목표로 2015년 `5G 혁신센터` 설립. 중국은 2013년 2월정부주도로 `IMT-2020(5G) 프로모션그룹`을결성 * 출처 : Yole [ 5G 생태계 ] 5G 생태계를구성하는주된세가지요소중하나가 massive MTC 임 - 2018 년 1 월평창동계올림픽과 2020 년 7 월도쿄하계올림픽을활용해 5G 시스템을시연하고 이를통하여 5G 시장의주도권을장악할수있는절호의기회로활용하고자한국과일본계획중 221

기술개발테마현황분석 전세계모바일디바이스시장에서 MTC 디바이스가차지하는부분은약 16.5% 정보이며, 증가속도는다른모바일디바이스 ( 스마트폰, 태블릿, 랩탑등 ) 들에비해현저하게나타남 * 출처 : Cisco [ 모바일디바이스시장에서 MTC 디바이스규모 ] 통신망에연결되는디바이스들중에서 IoT 디바이스의비중은 2018 년부터핸드폰을앞설것으로 전망됨. 또한 IoT 디바이스들중에서셀룰라시스템을기반으로하는 IoT 디바이스의연평균성장률 (CAGR) 은 2021 년까지약 27% 에육박할것으로전망 * 출처 : Nokia [ 셀룰라시스템기반 IoT 디바이스의성장률 ] 222

massive MTC 기술 시장조사업체가트너는 2020 년세계산업규모가 1 조 2000 억달러, 한화약 1400 조원에 달할것으로예상했으며, 그중 massive MTC 와같은 LPWA 통신으로인한산업규모만 2100 억달러, 한화약 253 조원이넘을것으로전망 [2020 년 IoT 연결기술분포예측 ] 글로벌 MTC/IoT 연결분포에대한 2020 년예측치 10% 카테고리연결성시장 10Mbps 이상의고속데이터전송율 ( 서비스예 : CCTV, 스마트헬스등 ) 3G: HSPA/EVDO/TDS 4G: LTE/LTE-A WiFi: 802.11 기술 자동차네비게이션, 게임 30% 60% 1Mbps 이하의중속데이터전송율 ( 서비스예 : 스마트홈, MTC 백홀등 ) 100Kbps 이하의저속데이터전송율 ( 서비스예 : 스마트미터, 스마트주차등 ) 2G: GPRS/CDMA2K1X MTC/eMTC NB-IoT SigFox LoRa 단거리무선연결기술 ( 예 : ZigBee) LPWA 기반으로하는응용분야들 출처 : IEEE Access [ARM Cordio-N 구성도 ] 223

기술개발테마현황분석 중국의화웨이는 2015년말스페인의보다폰과함께세계에서첫번째로 NB-IoT 상업서비스를개시 - 중국의화웨이, 차이나유니콤, 상하이브랜치가연합하여 2015년 MWC (Mobile World Congress) 에서스마트주차서비스를선보였고 NB-IoT를기반으로스마트미터링, 스마트쓰레기수거관리, 스마트주차서비스를제공중 - 중국뿐만아니라독일, 스페인, 아랍에미레이트등의다른국가의통신사업자들도현재준비중이거나시험서비스를제공중 중국의화웨이와차이나유니콤은현재상하이디즈니리조트에서저전력고신뢰성 NB-IoT 시스템을기반으로주차위치를찾아주고예약해주는스마트주차서비스를제공 중국의차이나모바일, 에릭슨, 인텔사는서로협력하여환경모니터링을위한서비스를준비중 ARM은 2017년 6월 NB-IoT용 SoC로 Cordio-N을출시함. 이를사용하여디바이스업체들이자사의디바이스에 IoT 연결성을신속하게결합할수있도록지원 224

massive MTC 기술 (2) 국내시장 산업영역전반에걸쳐다양한 IoT 서비스구현환경을제공하기위해서는 MTC 기술의구현 및검증을거쳐단기간내에상품화가요구됨 IoT 를제 4 차 ICT 모멘텀이될것으로간주하고있음 * 출처 : 매일경제 [ 국내 ICT 산업의모멘텀 ] ETRI는 2017년 3월 IoT 디바이스를위한네트워크보안기술 PANA를개발함. PANA는지능형원격검침서비스에적용가능할것으로예상됨. ( 주 ) 누리텔레콤의원격검침상용제품에탑재 2016년10월국내주요통신 3사의 IoT 회선수는약 457만회선임. KT와 LGU+ 는 IoT 서비스를위한전용망기술로 3GPP의 NB-IoT 기술을채택후 2017년 11월 NB-IoT 사업협력을시작으로현재서비스중 - 두회사의 IoT 서비스확대와맞물려향후국내 MTC 산업관련중소기업의제품수요가증가할것으로예상 * 출처 : 과기정통부 [ 국내주요통신 3 사 IoT 회선수 ] 225

기술개발테마현황분석 NB-IoT 국내외시장규모는 2020년이후연간 500억원이상달성될전망임. - 글로벌업체인화웨이, 노키아, 삼성등은국내사업자와연계하여 NB-IoT를연구개발중이며, 특히노키아는 SW로업그레이드가가능한기지국을연구개발중이고, 단말은인텔과협력하여연구개발중 ETRI는 3GPP Rel-13 기반의 NB-IoT 단말및기지국을개발하는중으로 NB-IoT 모뎀및프로토콜스택기술을사업화유망기술로선정함 ETRI는 2017년 2월 NB-IoT기반단말시제품개발에성공 - ETRI, ( 주 ) 네스랩, ( 주 ) 네스원, ( 주 ) 파이칩스와공동으로시스템설계, 모뎀과프로토콜개발, 디바이스개발, 무선주파수칩개발을진행함 ETRI는향후중소기업과의협력을통해단말칩국산화를지속적으로추진할예정. 또한이동통신사업자와함께다양한 IoT 서비스를조기발굴하여국내 IoT 산업생태계를활성화할예정 ( 단위 : 백만달러, 억원, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 세계시장 3,386,816 4,095,304 4,952,000 5,648,000 7,065,000 8,000,000 17.3 귝내시장 28,184 35,613 45,000 50,000 70,000 80,000 20.86 * 출처 : ETRI, 16~ 17 년도의경우성장률로추정 [NB-IoT 단말모뎀의국내외시장규모 ] 향후 IoT 시장의광대역서비스부분을담당할셀룰러기반의저전력 MTC 단말기와전용 기지국개발은국내중소기업육성을위한핵심성장동력원으로기대됨 226

massive MTC 기술 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 연구개발동향 5G 기술은 IoT 서비스를구현하기위한기반기술로인식되고있으며, IoT 기술은한국의제 4차 ICT 모멘텀으로여겨지는만큼 5G의 massive MTC 개발에대하여많은글로벌업체들의주도로세계적인주목을받고있는분야 글로벌업체들은각기그들의 MTC 생태계구축을위하여자신들의 MTC 인프라위에서동작할수있는 MTC 디바이스와기지국모듈들에대하여중소기업의적극적인참여를유도하기위한연동시험장제공이나인증규정서발급을시급 최근국내 3 대통신사가 2016 년부터 IoT 통신인프라구축을위해적극적으로나서고 있으며, 그중에서도 KT 와 LGU+ 는광대역 IoT 통신기술로가장많은관심을받고있는 3GPP NB-IoT 기술을채택하여적극적인인프라구축및시법사업진행 [ 10 대 massive MTC 분야요소기술 ] 요소기술 내용 대규모접속기술 대규모 MTC 디바이스들의접속을지원하기위한자원의효율적할당기술 소량의데이터전송기술 소량의데이터에대한효율적인전송을위한자원관리기술 저지연전송기술 저지연을요구하는서비스지원을위한전송기술 고신뢰성전송기술 고신뢰성을요구하는서비스지원을위한전송기술 이종트래픽과의공존기술 H2H/H2M 트래픽과의공존을위한간섭감소기술 채널용량증대기술 대규모 MTC 디바이스들을지원할수있는무선채널용량증대기술 커버리지확장기술 다양한환경에존재하는 MTC 디바이스들에대한지리적커버리지향상기술 저비용기술 저비용모듈개발을통한저가의 MTC 모듈개발기술 저전력기술 효율적인소비전력관리를통한배터리수명증대기술 보안기술 MTC 단말인증및데이터전송보안기술 227

기술개발테마현황분석 massive MTC 기술을구성하는 10대요소기술들중에서대규모접속기술관련프로토콜기술, 무선채널용량증대기술, 저가의모듈개발기술, 저전력소모기술, 커버리지확장기술등이현재가장큰주목을받고있는분야 특히 MTC 단말개발의경우, 저가의모뎀개발기술과프로토콜스택개발기술은단말의가격을하락시킬수있는핵심기술 또한저전력 MTC 단말을지원하기위한전송기술, 안테나기술, 프로토콜기술들에대한중소기업들의관심도높아짐 우리나라의 massive MTC 기술수준은세계선진기업들의수준과는차이를보임 중국을필두로세계의글로벌기업들은이미상호협약을체결하고공동으로기술개발및서비스사업을시작 - 우리나라는 2016년부터국내주요통신사들이적극적으로기술개발을시작하고있으나, 아직까지는국내기업들간의협력체구축수준에머물러있음 massive MTC 기술의개발단계는도입기 ( 대규모접속기술, 소량의데이터전송기술, 저지연 / 고신뢰성전송기술, 이종트래픽과의공존기술, 보안기술 ), 성장기 ( 저비용, 저전력기술, 커버리지확장기술, 무선채널용량증대기술 ) 로분류 미래 IoT 산업의경쟁력저하는물론, 국내주력 IoT 산업성장이 massive MTC 단말수입을부추기는부작용으로나타날가능성이높은것으로예상 미래 IoT 신산업수요에필수적인 MTC 단말및기지국시장변화에대응할수있는체계마련및 R&D 투자강화필요 228

massive MTC 기술 (2) 기술환경분석 2014 년 1 월부터과기정통부는 미래이동통신산업발전전략 을수립하여 5G 조기상용화 등을위한정책추진 2015년 1월부터정부는정부, 이동통신사, 제조사, 중소기업, 5G 포럼등산. 학. 연. 관의전문가로 5G 전략추진위원회 를구성및운영하여 5G 준비상황을점검하고정책방향을논의 2016년 12월 4차산업혁명의도래등국내외환경변화에대응하여타산업과융합확산을위한 5G 이동통신산업발전전략 수립 2017년 1월부터정부는 K-ICT스펙트럼플랜 을수립하여세계최초 5G 상용화를위하여 3.5GHz 및 28GHz대역등총 4,300MHz폭의주파수를확보하고 2018년까지주파수할당계획을수립할예정 NB-IoT 기술개발에있어서네트워크장비, 단말, 기지국등관련산업으로의파급효과를극대화하면서글로벌시장을선도할수있는방안이필요함 기존서비스와신규서비스간에동등한경쟁이가능하도록규제틀을마련하는것이필요함. 신규 IoT 서비스로의전환여부및연착륙방안등에대한정책방향마련이필요함 또한 2017 년 3 월과기정통부는세계최초 NB-IoT 기술을적용한전국망구축이가능하도록 기술기준개정을완료함 ( 전기통신사업용무선설비의기술기준 개정. 2017 년 1 월 31 일 시행 ) [NB-IoT 국내기술기준 ] 항목 주파수할당 NB-IoT 과 LTE 간주파수간섭방지 안테나공급전력 800MHz 1.8GHz 800MHz 1.8GHz 규격상향 829-849MHz 하향 874-894MHz 상향 1735-1755MHz 하향 1830-1850MHz 225kHz 이격 245kHz 이격 340 mw 이하 * 2018 년이후반납예정인공공 / 사업용 TRS 주파수 803 819 MHz및 849 864 MHz중일부를수요발생시배타적면허주파수로할당고려가능 과기정통부와국립전파연구원은이동통신사, 기지국단말기제조사, 학계, 연구기관등으로전문가연구반을구성하여기술방식, 사물인터넷이용자보호방안등을검토함 NB-IoT 기술을적용하는경우인접대역에전파간섭이없는지여부를실측을통해확인함. 간섭여부측정결과인접대역에근접하여 NB-IoT 기술을적용하는경우에도일정한이격거리와불요발사기준을충족하면전파간섭영향이없음을확인하고, 그기준을 전기통신사업용무선설비의기술기준 에반영함 229

기술개발테마현황분석 KT 와 LGU+ 는 NB-IoT 전국망을이용해검침및측정서비스 ( 수도 / 가스 / 전기검침, 대기수질측정 ), 위치추적서비스 ( 노약자위치추적, 애완동물관리, 자전거분실방지 ), 센싱서비스 ( 화재, 유해물질, 가스등모니터링, 건축물균열감지 ), 제어서비스 ( 빌딩자동화, 홈자동화, 놀이동산관리 ) 등을제공계획 [ 국내외 IoT 주파수및출력기준비교 ] 구분주파수유럽미국일본한국 저속 / 중장거리 ( 검침, 위치추적 ) 900 MHz대역 분배폭 ( MHz ) 19 26 23 6.5( 12.5) 최대출력 (W) 0.025 4 0.02 0.01( 0.2) 고속 / 근거리 ( 스마트홈 ) 1.7 GHz /2.4 GHz /5 GHz대역 분배폭 ( MHz ) 538.5 663.5 538.5 563.5( 667.5) 최대출력 (W) 0.1 4 0.6 1 총분배폭 ( MHz ) 557.5 689.5 561.5 570.0( 680.0) * 출처 : 과기정통부 [ 주요국가별신산업주파수이용현환및국내주파수공급현황 ( 단위 : MHz)] 구분유럽미국일본한국 IoT 557.5 689.5 561.5 570 680 무인기 294.5 320.5 149.5 244.5 2,923.5 자율주행차 7,670 8,050 10,034 4,000 8,070 * 출처 : 과기정통부 230

massive MTC 기술 3. 기업분석 가. 주요기업분석 3GPP 는 LTE 시스템을대상으로낮은가격, 넓은커버리지, 저전력을제공하는 MTC 무선전송장치를위한규격개발지속 화웨이는영국 ICT 플랫폼회사늘 (Neul) 인수를통해 NB-IoT 기술에대한실시간사용정보 및고장관리지원방식소개 IoT 시장창출및플랫폼주도권확보를위한경쟁 협업강화 오픈커넥티비티재단 (The Open Connectivity Foundation, OCF): MS, 시스코, 일렉트로룩스, GE, 인텔, 퀄컴, 삼성전자, 아리스, 케이블랩스등 9개기업및기창립멤버로반도체, SW, 플랫폼, 제조사의결합 버라이즌은 15년 10월 ThingSpace 플랫폼발표, 에릭슨, 노키아와협력하여스케일러블 IoT 코어네트워크구축하여전세계확장 [IoT 시장에서가장영향력있는기업순위 (IoT Analytics,2015)] 순위 1 위 2 위 3 위 4 위 5 위 기업명인텔 IBM 마이크로소프트구글 Cisco 순위 6 위 7 위 8 위 9 위 10 위 기업명 HP Apple SAP 삼성오라클 출처 : 과기정통부, ICT R&D 중장기기술로드맵 국내중소기업사례 엔텔스는 OSS/BSS 솔루션을접목하여네트워크에서발생하는데이터를수집분석하고, 모든서비스에매출과분석까지가능한통합솔루션을제공 라임아이주식회사는사고의발생을미연에차단하는것을목적으로하는 IoT 기반플랫폼및국내최초스마트건설시스템을시공현장에도입 웨이브일렉트로닉스는이동통신기지국및중계기용전력증폭기와원격무선장비, 무선통신시스템 RF 송신부의핵심모듈을공급, 국내이동통신대기업에전력증폭기공급이력 주식회사모다는국제표준 onem2m과기반 IoT Platform 및세계최초로 onem2m과 AllJoyn Platform 연동기술을개발하여 Smart IoT 분야전문업체 바인테크는산업용사물인터넷 (Industrial IoT) 플랫폼및 IoT 및빅데이터분야솔루션개발, 사물인터넷환경을안정적으로관리할수있는솔루션및서비스상품개발공급 231

기술개발테마현황분석 테크플렉스는 custom logic 및유선 / 무선의각종모뎀을설계할수있는반도체 IP 설계능력을 보유하고있으며 LTE Cat-1 IoT 용모듈및 IoT 응용디바이스개발가능 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원,%) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율 당기순이익율 R&D 집중도 주식회사티모넷 15,833 14,713,414 7.51 0.81 1.67 11.6 ( 주 ) 엔텔스 53,798 56,334 24.39 0.47 1.44 4.5 라임아이주식회사 184,494 12,061 34.56-27.65-80.34 18.2 웨이브일렉트로닉스 77,590 29,470 13.37-13.05-15.83 46.4 주식회사모다 107,587 47,055 111.81 6.33-0.75 8.4 ( 주 ) 바인테크 15,644 19,721 23.88 18.31 17.2 - 테크플렉스 846 1,568-9.71-10.63-10.6 15.9 232

massive MTC 기술 나. 주요기업기술개발동향 글로벌기업및국가들은 IoT 를통해저성장, 고령화, 에너지고갈등사회현안을해결하기 위한다양한프로젝트추진 인텔은 IoT 플랫폼아키텍처 쿼크 (Quark) 프로세서1) 를기반으로윈드리버의클라우드서비스 스위트 와사용하기쉬운무료 OS, 다양한분석기능등을포함한새로운제품군공개 퀄컴은프로세서 무선통신 메모리 SW를결합한 IoT 기기용칩솔루션을기반으로지능형차세대기기개발에일조하며 IoT를신수종사업으로육성 노키아는미래기술연구소를설립해 5G와 IoT지원을위한 LTE-M, 공공안전 LTE 등기술을연구하고협력사장비테스트를통해 IoT에코시스템구축예정 중국의차이나모바일, 에릭슨, 인텔사는서로협력하여환경모니터링을위한서비스를준비중임. 인텔의 NB-IoT 칩인 XMM7115를사용하여기온, 습도등의실시간환경모니터링을할수있는서비스를준비중 중국의화웨이는 2015년말스페인의보다폰과함께세계에서첫번째로 NB-IoT 상업서비스를개시함. 중국의화웨이, 차이나유니콤, 상하이브랜치가연합하여 2015년 MWC (Mobile World Congress) 에서스마트주차서비스를선보임 SKT는 16년 2월 MWC에서 LoRa 및 NB-IoT 기반기지국, 단말및관련서비스시연과 LoRa기반 IoT 전국망상용화계획발표 KT는 15년 2월 MWC에서노키아와 IoT 네트워크기술인 LTE-M 시연및 KT는 16년 5월 KT 과천지사사옥에 IoT( 사물인터넷 ) 서비스를모니터링하고, 플랫폼을제어하는 기가 (GiGA) IoT 스마트센터 를개소 LGU+ 는 15년 11월화웨이, 에릭슨, 인텔, 노키아, 퀄컴, 차이나모바일, 텔레포니카, 보다폰, 세계이동통신사업자협회 (GSMA), 차이나유니콤등글로벌통신장비사와산업용사물인터넷 (IoT) 에최적화된 협대역 IoT(NB IoT) 포럼 을설립 233

기술개발테마현황분석 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 현재 emtc 보다는 NB-IoT 기반으로하는 massive MTC 기술개발에많은관심증대 [NB-IoT 와 emtc 기술비교 ] NB-IoT LTE FDD emtc LTE TDD emtc 캐리어대역폭 200kHz 1.4MHz 1.4MHz 피크전송율 상향 하향 66.7kbps 32.4kbps 375kbps( 반이중식 ) /1Mbps( 전이중식 ) 반이중식 : 300kbps / 전이중식 : 800kbps 200kbps 750kbps 커버리지 (GSM 대비 ) 20dB 증가 11dB 증가 전력소모약 10 년약 10 년 모듈가격 $5 이하 $10 이하 연결 5 만개 / 셀 NB-IoT 에비해적음 이동성 idle 단계에서셀재선택기술 연결단계에서셀스위칭기술 * 출처 : IEEE Access 저전력기술개발 NB-IoT에서는주파수대역폭을기존의 1.4MHz에서 200kHz로줄여효율적인전력활용이예상됨. 전송속도또한 kbps 수준으로크게낮추어디바이스의전력소모를줄임. 다중안테나 (MIMO) 기술대신단일안테나기술을적용하여소비전력을최소화함 (PSM 기술개발 ) 소모전력절감을위하여기존 HTC 디바이스보다오랜시간동안 sleep mode로유지될수있도록하는기술 - PSM 기술은 3GPP Rel-12에서 massive MTC 지원을위해새롭게추가된기능임 (edrx 기술개발 ) idle mode에서디바이스의 sleep cycle을증가시킴으로써불필요한정보수신을위한저력소모를줄이는기술 - edrx 기술은 3GPP Rel-13에서 massive MTC 지원을위해새롭게추가된기능임 - PSM 기술에비하여하향접속성을상당히증대시킬수있음 MTC 디바이스제조사들도저전력기술탑재를통하여배터리수명을증대시키는것에대한관심과중요도가증대되고있음 234

massive MTC 기술 커버리지향상기술및저전력전송기술개발 [NB-IoT 주요전송기술 ] 계층 주요기술 BPSK 또는 QPSK 변조기술 물리계층 상향 SC-FDMA 싱글캐리어기술 다중캐리어기술 QPSK 변조기술 하향 OFDMA 기술 상위계층 LTE 프로토콜기술 코어망 S1 인터페이스관련기술 BPSK NB-IoT QPSK * 출처 : IEEE Access LTE OFDMA SC-FDMA 협대역변조기술과 sub-ghz 적용으로수신감도를증가시켜결과적으로커버리지향상가능 ( 빔포밍기술개발 ) 신호를원하는방향으로정확히전송함으로써안테나이득을높여전력소모감소 ( 소형기지국기술개발 ) 셀반경이줄어들면전파전송손실이줄어들어출력을줄여도동일한성능 저가모듈기술개발 3GPP에서는 Rel-12에서기존의디바이스와는다른저비용저전력소모의특징을가지는 Cat-0 디바이스규격화 - 기존의 LTE 디바이스에비하여가격이평균 50% 이상저렴하게설계됨. Cat-0을시작으로더욱다양한디바이스 (Cat-M, Cat-NB) 들이규격화됨 ( 저가모뎀기술개발 ) 기존 LTE 모뎀에비하여, MTC 트래픽특성에맞는최적화된모뎀을설계하고, 또한구현을단순화함으로써모뎀가격을낮출수있음 ( 협대역 RF 기술개발 ) 좁은대역폭, 낮은데이터전송율, 적은전송파워를기반으로디바이스구현기술을단순화하여가격을낮춤 235

기술개발테마현황분석 대규모접속기술개발 MTC 디바이스의밀도가높아지면서 RACH 자원에대한효율적인할당및관리기법이요구됨. 기존의 LTE 자원할당방법은소량의 MTC 트래픽을위한자원할당에적용하기에는절차가복잡하고오버헤드가높음. 이에대규모접속기술개발에관심과중요도가증대되고있음 3GPP Rel-11에서대규모 MTC 디바이스의접속을제어하기위한접속제어기법및부하조절기법이규정됨. Rel-12에서는응용서비스의타입에따라다른수준의접속제어기법에대하여규정됨 ( 비연결형 RACH 기술개발 ) 다단계의연결과정을거치지않는효율적인무선자원할당기능구현을위한비연결형 RACH 기법이요구됨 * 출처 : Information Technology Journal [MTC 게이트웨이시나리오 ] (Group aggregation 기술개발 ) 대규모접속을지원하는기술중하나로게이트웨이를사용하는기법도고려 - 게이트웨이는다른 MTC디바이스의데이터를수집한뒤하나의큰데이터로합쳐기지국에전달하는형태 ( 타트래픽과의간섭감소기술개발 ) 셀룰러시스템내 H2H/H2M 트래픽과의공존을위한간섭감소기술필요 - NB-IoT의경우 LTE 주파수밴드와겹치지않는독립적인주파수를사용하는방법 (stand-alone mode), LTE 주파수밴드의가드대역내사용되지않는자원블럭을이용하는방법 (guard-band mode), LTE 주파수밴드내자원블럭을이용하는방법 (in-band mode) 의 3가지운용모드를지원 236

massive MTC 기술 massive MTC 기술은광대역 IoT 응용서비스를구현하기위한핵심기술중하나 5G 통신인프라위에서사물들이접속되는 IoT 환경에서는동적으로변화하는상황에대한인지와 지능적이고최적화된결정, 그리고실시간제어등을기반으로새로운 IoT 응용서비스의구현가능 * 출처 : IEEE Software Defined Networks [IoT 응용서비스프레임워크 ] 237

기술개발테마현황분석 나. 특허동향분석 massive MTC(machine-type communication) 기술특허상주요기술 주요기술 massive MTC(machine-type communication) 기술은 접속기술, 확장기술, 저소비전력기술, 데이터전송기술. 보안기술이있으며, 확장기술은 coverage 확장기술, 용량증대기술, 데이터 전송기술은고신뢰성전송기술, 저지연전송기술, 소량의데이터전송기술로구분됨 분류요소기술설명 접속기술대규모접속기술대규모로접속하는기술 확장기술 coverage 확장기술 용량증대기술 coverage 확장기술 전송용량을증대하는기술 저소비전력기술저소비전력기술저소비전력기술 고신뢰성전송기술 low-latency 를가지는고신뢰성기술 데이터전송기술 저지연전송기술저지연전송기술 ( 실시간전송 ) 소량의데이터전송기술 소량의데이터를전송하는기술 보안기술보안기술고수준의보안기술 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 massive MTC(machine-type communication) 기술에대한요소기술별주요국가별특허정보 데이터입수하였으며, 최근 10 년간의특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 접속기술대규모접속기술 99 234 46 65 444 확장기술 coverage 확장기술 용량증대기술 13 43 28 17 101 저소비전력기술저소비전력기술 19 32 13 12 76 데이터전송기술 고신뢰성전송기술 저지연전송기술 소량의데이터전송기술 173 320 75 76 644 보안기술보안기술 116 132 22 65 335 합계 420 761 184 235 1,600 238

massive MTC 기술 국가별요소기술별특허동향에서는데이터전송기술이다른기술들에비해특허출원건수가가장많았으며, 그다음으로는접속기술, 보안기술이특허출원건수가많았음 데이터전송기술에서는미국이가장많은출원량을보유하고있으며, 일본, 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음. 접속기술, 보안기술에서는미국이가장많은출원량을보유하고있음 이에따라, massive MTC(machine-type communication) 기술은미국에서가장활발한연구가이루어지고있음을알수있음 주요기술별출원인동향 세부분야 요소기술 기술집중도 주 4 출원인 접속기술대규모접속기술 QUALCOMM 엘지전자 삼성전자 국내특허동향 대기업중심의출원 확장기술 coverage 확장기술 용량증대기술 QUALCOMM 엘지전자 삼성전자 대기업중심의출원 저소비전력기술저소비전력기술 QUALCOMM 삼성전자 Huawei 대기업중심의출원 데이터전송기술 고신뢰성전송기술 저지연전송기술 소량의데이터전송기술 QUALCOMM 엘지전자 삼성전자 대기업중심의출원 보안기술보안기술 삼성전자 NEC Huawei 대기업중심의출원 massive MTC(machine-type communication) 기술분야주요출원인동향 대규모접속기술, 확장기술, 데이터전송기술은 QUALCOMM 이가장많은특허를보유하고있으며, 보안기술은삼성전자가가장많은특허를보유하고있음 국내에서는대규모접속기술, 확장기술, 데이터전송기술, 보안기술에대한연구개발이이루어지고있음 239

기술개발테마현황분석 massive MTC(machine-type communication) 기술분야의주요경쟁기술및공백기술 massive MTC(machine-type communication) 기술분야의주요경쟁기술은대규모접속기술, 데이터전송기술, 보안기술로나타남 massive MTC(machine-type communication) 기술분야에서접속기술, 데이터전송기술, 보안기술이가장치열한분야이고, 확장기술, 저소비전력기술분야는아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 세부분야 요소기술 기술집중도 접속기술 대규모접속기술 확장기술 coverage 확장기술 용량증대기술 저소비전력기술저소비전력기술 데이터전송기술 고신뢰성전송기술 저지연전송기술 소량의데이터전송기술 보안기술보안기술 : 350 건이상, : 250~349 건, : 150~249 건, : 50~149 건, : 50 건미만 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 접속기술대규모접속기술 랜덤액세스채널 (RACH) 구성방법기술 확장기술 coverage 확장기술 machine type communication 에서커버리지확장에 따른통신방법기술 용량증대기술 확장커버리지모등에서동작하기위한장치및기술 저소비전력기술 데이터전송기술 저소비전력기술고신뢰성전송기술저지연전송기술소량의데이터전송기술 무선디바이스들에의한셀포착시간을감소하는기술 extended connected discontinuous reception 모드동작기술 무선통신시스템에서 MTC 를위한신호를전송하고수신하기위한방법기술 데이터를중첩전송하는기술 보안기술보안기술 보안프로토콜설계기술 240

massive MTC 기술 최근국내에출원되는특허를통해기술동향을살펴보면, 접속기술, 확장기술, 저소비전력기술, 데이터전송기술, 보안기술대부분은대기업을중심으로연구개발이이루어지고있는것으로나타남 접속기술은랜덤액세스채널 (RACH) 구성방법기술이개발되고있는것으로나타남 확장기술은 machine type communication에서커버리지확장에따른통신방법기술, 확장커버리지모등에서동작하기위한장치및기술이개발되고있는것으로나타남 저소비전력기술은무선디바이스들에의한셀포착시간을감소하는기술, extended connected discontinuous reception 모드동작기술이개발되고있는것으로나타남 데이터전송기술은무선통신시스템에서 MTC를위한신호를전송하고수신하기위한방법기술, 데이터를중첩전송하는기술이보안기술은보안프로토콜설계기술이개발되고있는것으로나타남 중소기업특허전략수립방향및시사점 massive MTC(machine-type communication) 기술분야의공백기술분야는확장기술, 저소비전력기술로나타남 5G 이동통신시스템을위한표준화및기술개발이본격화되면서, 사람이휴대하는단말기뿐만아니라생활속모든사물을네트워크에연결하여정보를생성하고공유하는초연결네트워크 (Internet of Things: IoT) 구축이주목받고있음. 전세계적으로약 500억개의디바이스가네트워크에연결되는등사물디바이스의폭발적증가가예상되며, 이에따라 massive MTC 기술분야의활발한연구가진행되고있음 다만, 대부분의 massive MTC(machine-type communication) 은대기업과일부공공연구기관을중심으로연구가진행되고있기때문에중소벤처기업의참여가높지는않은분야임 확장기술, 저소비전력기술은공백기술로나타났지만, 산업에적용되기위해서는기술개선과특허를확보하기위한전략이필요할것으로판단됨 향후중소기업은공공연구기관에서활발히연구개발을하고있는 massive MTC(machine-type communication) 기술을이전받거나공동연구개발을진행하여제품화하는방향을우선적으로고려해볼수있을것으로사료됨 241

기술개발테마현황분석 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 massive MTC 기술분야주요연구개발기관 한국전자통신연구원 - 세대이동통신고도화기술개발 - 중첩셀환경에서의이동성관리기술표준화연구 - 스마트폰대증화 / 방통융합활성화에따른모바일트래픽급증형성을저비용으로처리 ( 주 ) 클레버로직 - LTE cat1 단말기저대역통신모뎀 SOC RTL 설계, - TDD/FDD 듀얼모드를지원하는 cat1 M2M용단말모뎀 SoC 개발 M2M 및 MTC용 RF transceiver 칩설계및성능확보 연세대학교산학협력단 - 다양한 IoT 서비스를위한액세스네트워크제어기술로출판, 영상, 방송통신및정보서비스업에영향 고려대학교산학협력단 - 고효율무선송수신기술, 고성능분산형프로토콜등차세대 WiFi원천기술을개발 - 차세대무선랜시스템뿐만아니라 5세대이동통신과의연계가능성및개발된기술의이동통신시스템으로의확장 ( 주 ) 아이티엘 - NB-IoT 기반의 D2D 근접서비스를지원하기위한표준기술개발 - NB-IoT 기반의저비용및낮은복잡도를제공하는 D2D 기술개발 한국과학기술원 - 전자조향을갖는초지향성나노소자를활용한대용량배열안테나소형경량화연구 광주과학기술원 - 물리계층장치인식에기반한간결한 IoT 통신연구 ( 주 ) 세이퍼존 - 무선통신을통한센서와센서간, 그리고데이터센터와데이터교환에암호화통신적용, 센서들간의융합및매쉬업 (mashup) 을통해새로운의미정보추출 - NFC 보안 MicroSD 기반빅데이터수집모듈개발 LG전자의협력기관으로써기술공유 - 공장, 장비자동화를위한 MES 및제어솔루션을보유 242

massive MTC 기술 나. 연구개발인력 massive MTC 관련기술은한국전자통신연구원, 전자부품연구원에서주로연구개발을 진행하고있음 [ massive MTC 기술기술분야주요연구인력현황 ] 기관 부서 대표전화 한국전자통신연구원 네트워크연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 광무선융합연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 IoT연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 이동전송연구부 042-860-6114 한국과학기술연구원 - 02-958-6170 광주과학기술원 - 062-715-2114 고려대학교산학협력단 - :02-2286-1097 연세대학교산학협력단 - 02-2123-8618 243

기술개발테마현황분석 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관 massive MTC 관련기술의기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원, 한국과학기술원, 아이티엘등이있음 [ massive MTC 요소기술연구기관및인원 ] 요소기술 기관 대규모접속기술 한국전자통신연구원 저전력기술 연세대학교산학협력단 용량증대기술 고려대학교산학협력단 저비용기술 ( 주 ) 아이티엘 커버리지확장기술 ( 주 ) 클레버로직 소량의데이터전송기술 ( 주 ) 아이티엘 이종트래픽과의공존기술 한국전자통신연구원 고신뢰성전송기술 한국전자통신연구원 저지연전송기술 한국과학기술원 보안기술 ( 주 ) 세이퍼존 244

massive MTC 기술 (2) 이전기술에대한세부내용 [ massive MTC 관련이전가능기술 ] 분류 세부내용 기술명 저전력무선센싱시스템을위한 Advanced IEEE 802.15.4 물리및 MAC 계층기술 본이전기술은고속열차환경에서열차진동에너지원을사용하는저전력자가발전 기술개요 전원으로 구동되는 저전력 센싱통신에 사용되는 Advanced IEEE 802.15.4 기반의변복조기술및 MAC 계층기술에관한것임. 저전력기반센서통신서비스플랫폼의독자개발을고려중인업체는본기술 이전 결과물인 Advanced IEEE 802.15.4 프레임 변복조 및 MAC 기술을 이용하여보다빠른시간안에 IEEE 802.15.4 ( 또는 ZigBee, 지그비 ) 표준 규격과호환되는센서통신서비스플랫폼을개발할수있음 기술이전목적및필요성 본이전기술은 IoT(Internet of Things) 서비스의주요응용분야인센서통신 시스템에서사용되는대표적인 IEEE 802.15.4 무선전송기술규격과호환되며 성능이 개선된 무선 전송 기술로서 다른 무선 전송 기술 대비 낮은 전력 소모량으로도무선통신이가능하여배터리와같은독립전원을사용하는통신 시스템에적합한기술임 DSSS 기반 Advanced IEEE 802.15.4 프레임변복조기능 비동기기반의구조설계로간단한하드웨어구조및낮은전력소모 기술의특징및장점 효율적인무선자원운용을위한전용채널기반의 MAC 기술 FPGA기반의저전력변복조및 MAC 구현기술 기술성숙도 (TRL) 단계 : 4 고속철도, 선박, 플랜트 등과 같은 산업 분야에서 센서를 이용하여 저전력 활용방안및기대성과 기반으로주요구조물의안전상태를감시하는안전관리시스템 센반영구적인에너지하베스터전원으로구동되는센싱시스템을통한유지보수절감 저전력센서통신을위한 Advanced IEEE 802.15.4 프레임변복조구조 기술이전내용및범위 저전력센서통신을위한 Advanced IEEE 802.15.4 프레임변복조기기능및제어기술 저전력센서통신을위한 Advanced IEEE 802.15.4 MAC 기술 저전력센서통신을위한 HDL 모델및 Test vector 구현 저전력센서통신을위한 Advanced IEEE 802.15.4 프레임변복조기술요구사항정의서 저전력센서통신을위한 Advanced IEEE 802.15.4 프레임변복조기구조설계기술 저전력센서통신을위한 Advanced IEEE 802.15.4 프레임변복조기기능설계및구현기술 (HDL 모델 ) 저저력센서통신을위한 Advanced IEEE 802.15.4 프레임변복조기기능및성능시험기술 저전력센서통신을위한 Advanced IEEE 802.15.4 MAC 기능설계및구현기술 저저력센서통신을위한 Advanced IEEE 802.15.4 MAC 기능및성능시험기술 245

기술개발테마현황분석 기술이전조건 분류 관련지적재산권 실시권허용범위계약기간 기술료조건 ( 부가세별도 ) 특허 4 건 세부내용 1) 열차주행감시를위한무선센서중계망동적구성장치및방법 ( 출원번호 : 2016-0141344) 2) 클럭제어를이용한통신시스템소모전력제어장치및그방법 ( 출원번호 : 2016-0169780) 3) 센서네트워크에서의다수의노드수용을위한채널할당장치및그방법 ( 출원번호 : 2016-0169799) 4) 통신네트워크에서동적정보의할당방법및장치 ( 출원번호 : 2017-0042882) 철도무선센서통신펌웨어 / 응용프로그램등프로그램 4 건 High MAC 상세설계서 (v2.0) 등기술문서 13건 비독점적통상실시권 계약체결일로부터 5 년간 경상기술료 구분중소기업중견기업대기업 착수기본료 ( 천원 ) 매출정률사용료 (%) 60,000 12,000 12,000 1.25 3.75 5 세부문의 기술전수교육 1 개월 / 1,000 천원정 ( 부가세별도 ) 기타특기사항 기술관련 계약관련 기술개발발표당시 현재 기술개발발표당시 현재 IOT연구본부김영일 042-860-5399 yikim@etri.re.kr IOT연구본부김영일 042-860-5399 yikim@etri.re.kr 기술이전실서교웅 042-860-4981 kwseo@etri.re.kr 기술이전실서교웅 042-860-4981 kwseo@etri.re.kr 246

massive MTC 기술 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ massive MTC 기술분야키워드클러스터링 ] 247

기술개발테마현황분석 [ massive MTC(machine-type communication) 기술분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 synchroniza tion 4~5 1. Preamble design for collision detection and channel estimation in machine-type communication 2. Comprehensive grant-free random access for massive & low latency communication 3. Synchronization and ordering of multiple accessess in a distributed system 클러스터 02 environme nt 3~4 1. Overload control of massive random access for machine-type communications 2. Robust Synchronization Waveform Design for Massive Low-Power IoT 3. Cross cell beam persistence in a massive multiple-input, multiple output (MIMO) environment 클러스터 03 wireless network 5~6 1. Polar Code: The Channel Code contender for 5G scenarios 2. Big data aided aggregation coding multiple access for machine type communications 3. MULTICHANNEL CONTENTION METHOD, COMMUNICATIONS DEVICE, AND WIRELESS NETWORK SYSTEM 클러스터 04 massive mimo 3~4 1. Full duplex system in massive MIMO 2. SIGNALING AND FRAME STRUCTURE FOR MASSIVE MIMO CELLULAR TELECOMMUNICATION SYSTEMS 3. Random access protocols for massive MIMO 클러스터 05 transmissio n 4~5 1. Resource allocation for massive M2M communications in SCMA network 2. Random access protocols for massive MIMO 3. METHOD FOR DETECTING EAVESDROPPERS IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM 클러스터 06 massive multiple input 3~4 1. Massive MIMO (M-MIMO) support for heterogeneous networks (HetNets) 2. Split control and payload via cooperative massive MIMO (M-MIMO) and non-m-mimo infrastructure 3. A comprehensive survey on 5G: The prospect of future communications 클러스터 07 synchronizati on signal 3~4 1. Robust Synchronization Waveform Design for Massive Low-Power IoT 2. Synchronization method for long-term evolution-based machine-type communication in low-power cellular Internet of Things 3. SYNCHRONIZATION METHOD, MOBILE STATION DEVICE, AND BASE STATION DEVICE 클러스터 08 wireless communicati on 4~5 1. 5G technology requirements and related test environments for evaluation 2. Trillions of nodes for 5G!? 3. METHOD AND DEVICE FOR ENERGY EFFICIENT SIGNAL TRANSMISSION IN MASSIVE MULTI-ANTENNA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM 248

massive MTC 기술 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 09 mobile device 4~5 1. Robust Header Compression version 2 power consumption on Android devices via tunnelling 2. Simplified Wireless Connectivity for 5G Machine Type Communication 3. BILLING A SUBSET OF MOBILE DEVICES ASSOCIATED WITH AN ONLINE GAMING ENVIRONMENT RENDERED ON THE SUBSET OF MOBILE DEVICES 클러스터 10 communica tion system 5~6 1. 5G technology requirements and related test environments for evaluation 2. D2D communication assisted traffic offloading for massive connections in HetNets 3. METHOD AND DEVICE FOR TRANSMITTING CHANNEL STATE INFORMATION REFERENCE SIGNAL, HYBRID SPATIAL DIVISION MULTIPLEXING, AND SPACE DIVISION MULTIPLE ACCESS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM USING TWO-DIMENSIONAL PLANAR ARRAY ANTENNA 249

기술개발테마현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로 로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여 최종요소기술명확정 [ massive MTC 분야요소기술도출 ] 요소기술대량디바이스지원기술소량의데이터기술보안기술 출처 기술수요, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천 이종트래픽과의공존기술 특허 / 논문클러스터링, 기술수요 고신뢰성기술 기술수요, 기술 / 시장분석, 전문가추천 저소비전력기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천 보안기술 기술수요, 기술 / 시장분석 low cost devices 기술 coverage 확장기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 전문가추천 250

massive MTC 기술 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심요소기술선정위원회를통하여 중소기업에적합한핵심요소기술선정 핵심요소기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업 적합성 (10) 을고려하여평가 [ massive MTC 분야핵심요소기술 ] 분류핵심요소기술개요 저비용기술 low cost devices 기술 비용감소 저전력기술 저소비전력기술 자원관리대규모접속기술대량의 MTC 디바이스지원기술 용량증대기술 무선채널용량증대기술 서비스확장 커버리지확장기술 coverage 확장기술 251

기술개발테마현황분석 나. massive MTC 기술로드맵 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된 핵심요소기술을대상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 252

massive MTC 기술 다. 연구개발목표설정 [ massive MTC 기술분야핵심요소기술연구목표 ] 분류 핵심요소기술 기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 저비용기술 모듈당단가 ($) $7 이하 $5 이하 $4 이하 저비용모듈개발기술 비용감소 저전력기술 배터리수명 ( 년 ) 7 년이상 10 년이상 15 년이상 배터리수명증대를위한소비전력감소기술개발 용량증대기술 LTE 대비향상된주파수효율 (%) 20% 30% 40% 무선채널의용량증대기술개발 서비스확장 커버리지확장기술 LTE 대비확장된커버리지율 (%) 300% 400% 500% 다양한환경에위치해있는디바이스에대한커버리지향상기술 자원관리 대규모접속기술 셀당접속디바이스개수 ( 개 ) 4 만개 5 만개 6 만개 대규모접속을시도하는디바이스에게효율적인접속제공기술 253

기술개발테마현황분석 무선접속을위한 RRH 기술

무선접속을위한 RRH 기술 정의및범위 5G 이동통신기술이란 4G LTE 대비 1,000배빠른전송속도, 1ms 이하의낮은전송지연, 1,000배이상의다수장치들을연결할수있는차세대이동통신기술을의미 5G 이동통신은고속 고품질의이동통신서비스및플랫폼, 이동통신액세스시스템, 이동통신단말기시스템및중계기시스템과그부품으로분류 정부지원정책 과기정통부는 2014년 1월과 3월에각각 5G 이동통신관련 4대 MASTER 전략 과향후 7년간 1조원투자정책을제시하고 미래성장동력발굴 육성계획 을통해 5G 이동통신을 9대전략산업으로선정하여관련분야중소 중견기업지원 육성확대 과기정통부는 2014년 5월 사물인터넷기본계획 기반 IoT 산업의확산목적의 20년 5G 네트워크상용화, 1GHz 이상추가주파수확보, 저전력 장거리 비면허대역통신기술개발추진 과기정통부차세대스마트디바이스코리아 2020에서는 IoT, 5G이동통신발전에따른차세대디바이스경쟁력강화를위한중소 중견기업육성추진 과기정통부는 2015년 1월 5G 전략추진위원회 를상설조직화하고, 평창동계올림픽에서 5G 이동통신세계최초시범, 서비스구현을위한구체적상용화추진계획수립중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 세계이동통신선도단말업체와 RF장치기술보유 글로벌수준의무선통신인프라구축및운영 반도체, 디스플레이등전 후방연관산업의발달기회 (Opportunity) 모바일시장지속적확장및타산업과의융합확대 미래의먹거리로인식됨 5G 시대에대한세계적관심증대 약점 (Weakness) 서비스 / 시스템전반에관한핵심기술확보미약 모뎀, RF용칩제작핵심기술의높은대기업의존도 중소기업의글로벌경쟁력취약위협 (Threat) 중국의단말 부품 서비스경쟁력강화 국내외대기업의기술주도및제품점유율확대 원천 핵심기술보유업체에대한로열티지불부담 중소기업의시장대응전략 `18년세계최초 5G 시범서비스, `20년세계최초의상용서비스제공기여를통한글로벌경쟁력확보및해외시장진출 차세대이동통신단말 / 부품핵심기술개발및관련산업과의융합을통한응용분야의확장

핵심요소기술로드맵

무선접속을위한 RRH 기술 1. 개요 가. 정의및필요성 무선접속을위한 RRH(Remote Radio Head) 기술이란, 4G LTE 대비 1,000배빠른전송속도, 1ms 이하의낮은전송지연, 1,000배이상의다수장치들을연결할수있는 5G 이동통신용저전력소모, 간섭저감, 다수사용자연결다중통신용중계기기술을의미 사용자주변의초다수단말이 5G 네트워크를통해초지능성의클라우드에연결되어, 증강 가상현실등초실감형서비스, 무인초자율형서비스를제공하는초연결사회의출현이전망됨 5G 이동통신기술은개인당 1Gbps급전송속도용량증대기술, 수 msec이하저지연기술, 수많은주변디바이스와소통하는대규모연결성기술, 네트워크용량증대를위한소형셀기술, 그룹이동체에서기가급전송속도를제공하기위한이동무선백홀중계기술을포함 용량증대 (Capacity Enhancement) 기술은대규모안테나 / 전이중기술과다층셀고밀도네트워크기술을사용하여전송용량을획기적으로증대 (LTE 대비 1000 배 ) 시키는무선전송및접속기술임 - 주요용량증대기술은대규모안테나시스템의하이브리드빔포밍기술, 비면허대역에서셀룰러협력및셀룰러방식의공존기술, 초광역무선백홀망의세밀빔포밍및하향 / 상향링크주파수효율향상, 무선백홀스위치의이동성지원기술, 자원관리기반간섭회피등포함 저지연 (Low Latency) 기술은밀리초이하의종단간지연시간을요구하는촉감 (tactile) 인터넷, 의료및산업용로봇의원격제어, 자동운전 (autonomous driving) 으로대표되는 V2X (vehicle-to-everything) 통신기술임 - 주요저지연기술은짧은 TTI(Transmission Time Interval) 를지원하는무선전송 ( 프레임및채널 ) 및제어기술, 서로다른 TTI를갖는캐리어집성및이중연결성지원기술, 차량이동환경에서저지연, 고신뢰 V2V(Vehicle-to-Vehicle) 통신기술, 안정적연결보장을위한채널추정 / 피드백을고려한 V2X 링크기술등포함 대규모연결성 (Massive Connectivity) 기술은산발적데이터전송특성을가진대규모사물디바이스수용 (106개/km2) 을위한중계기를통한무선전송및접속기술임 - 주요대규모연결성기술은산발적데이터특성기반혼잡완화기술, 저활성 / 초다수디바이스속성기반접속제어성능개선기술, 비연결형데이터전송을위한충돌극복기술, 연결형데이터전송을위한최소오버헤드연결 / 해지기술, 사물디바이스를위한커버리지향상및에너지효율향상기술등포함 소형셀기술은 5G에서급증하는무선인터넷트래픽에대처하기위한용량증대기술로서이동통신시스템에너지절감에도기여하면서, 가정, 빌딩, 도심내핫스팟및음영지역, 교외지역등에서사용되는기술임 - 주요소형셀기술은단말및중계기의최적화된상태를위한셀선택 ( 재선택 ) 및핸드오버관리기술, 멀티밴드 ( 면허, 비면허 )/ 멀티캐리어통합기술, 5G 소형셀 (Dense, Ultra-dense 환경 ) 간의향상된간섭제어기술, 5G 소형셀에너지절감기술등포함 259

기술개발테마현황분석 이동무선백홀기술은이동통신이용자가이동체에서댁내유무선서비스와동급의통신품질을제공하기위한 Gbps급데이터전송속도지원을위해밀리미터파기반의광대역무선전송기술, 분산안테나시스템기반멀티플로우기술, 고신뢰성무손실그룹핸드오버를위한동기신호구조및탐색기술등포함 - 용량증대기술, 저지연기술, 이동무선백홀기술은밀리미터파기반의광대역다중연결가능한 RRH를통해이뤄짐 260

무선접속을위한 RRH 기술 나. 범위 5G 이동통신은고속 고품질의이동통신서비스및플랫폼, 이동통신액세스시스템, 이동통신단말및부품으로분류되며, 5G 무선접속을위한 RRH는저손실, 저전력소모 RRH, 밀리미터파빔포밍 / 빔조향기능 RRH, Massive MIMO 기능 RRH로분류됨 이동통신서비스및플랫폼은대용량데이터전송률, 저지연, 고신뢰성, 다수연결성, 이동성지원등의 5G 이동통신네트워크요구사항을충족시켜야함 사용자요구중심의 5G 서비스기술은초연결성, 초지능성, 초실감성, 초근접성, 초자율성이라는키워드를중심으로진화발전예상 이동통신액세스시스템은초고주파광대역데이터전송기술, 스몰셀구성을통한네트워크용량증대기술, 비직교다중접속기술, 저지연무선전송및접속기술, 초연결사물통신용무선전송및접속기술, 고속이동체를위한무선이동백홀기술등포함 이동통신액세스시스템개인당 Gbps 속도, 수 ms 저지연전송, 다수디바이스수용을위한무선액세스및전송기술중심으로발전예상됨 이동통신단말및부품은대용량다중안테나기술, 5G 빔포밍기술, 확장형융복합단말기술등포함 이동통신단말및부품은다종센서융합의웨어러블, 삽입형등의인체친화형단말과더불어입출력방식을개선한홀로그램형의단말들이나올것으로예상 저손실, 저전력소모 RRH는밀리미터파용 GaN 기반저전력소모 HPA등의능동소자개발기술, 밀리미터파용저전력손실소재 (ex.) 메타재질 ) 기반수동소자및케이블개발기술로대표됨 밀리미터파빔포밍 / 빔조향기능 RRH는하이브리드빔포밍용 ADC/DAC 기술, 위상변위기 / 이득조절칩과밀리미터파안테나인터페이싱, TX/RX 경로간섭저감기반 Full Duplexing 기술을필요로함 Massive MIMO 기능 RRH는 6 GHz 이하및밀리미터파 Massive MIMO TX/RX 기술및공존기법, IoT와사용자단말기의센서네트워크용중계기기술을포함 [ 무선접속을위한 RRH 기술 ] 전략제품제품분류관점세부기술 밀리미터파용 GaN 기반저전력소모 HPA 등의능동소자개발기술 5G 무선접속을위한 RRH 기술 저손실, 저전력소모 RRH 밀리미터파빔포밍 / 빔조향기능 RRH Massive MIMO 기능 RRH 밀리미터파용저전력손실소재 (ex.) 메타재질 ) 기반수동소자및케이블개발기술 하이브리드빔포밍용 ADC/DAC 기술 위상변위기 / 이득조절칩과밀리미터파안테나인터페이싱 TX/RX 경로간섭저감기반 Full Duplexing 기술 6 GHz 이하및밀리미터파 Massive MIMO TX/RX 기술및공존기법 IoT 와사용자단말기의센서네트워크용중계기기술 261

기술개발테마현황분석 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 5G이동통신기술은현재연구개발및표준화가진행중이며 2020년상용화를목표임 사물인터넷과대용량콘텐츠서비스가 5G 이동통신의주요서비스플랫폼으로떠오르면서관련산업구조변화, 시장규모확대등이예상되고있음 이러한 5G 이동통신기술이적용되면통신용량증대, 다수디바이스수용, 모바일서비스등기존이동통신에비해서비스개념에서차이가있을것으로보임 5G 이동통신의핵심기술은용량증대기술, 이동네트워크기술, 저지연 고신뢰기술및다수디바이스수용기술, 5G 소형셀기술, 콘텐츠서비스플랫폼기술로구분되며, 이동통신주파수대역을뛰어넘는초고주파와광대역을활용하는기술인 mmwave, 많은안테나배열을사용하여네트워크용량을늘리고송신에너지를최소화하는단말기와이것에결합되는 Massive MIMO 지원용중계기가 5G 기술구현에핵심임 용량이증대되고다양한디바이스에접속되면서사용자의활용성이증대되어다양한모바일서비스기술의중요성도커질것으로예상 2014년과기정통부주관으로 미래이동통신산업발전전략 (Creative 5G Mobile Strategy) 을수립하여 5대 5G 핵심서비스로미래 SNS, 모바일입체영상, 지능서비스, 초고속서비스, UHD/ 홀로그램을선정 5G 이동통신이상용화되면정보전송용량과속도가증가하여콘텐츠의활용범위가넓어지면서이러한서비스가가능할것으로보임 다양한모바일기기가연결되는사물인터넷 (Internet of Things) 환경에서는웨어러블기기, 차량내정보서비스, 홈네트워크등이동통신의영역이확장되어기존의유비쿼터스네트워크기술에 IT(Information Technology), NT(Nano Technology), BT(BioTechnology) 기술력이융합된다중센서기술들을기반으로한새로운서비스를창출할것으로보임 5G 이동통신은사물인터넷의확산으로스마트폰외의다양한기기로통신서비스의영역이확대될것으로전망됨 과거의셀룰러개념이아닌사용자각각에통신링크가연결되는빔포밍기술과 IoT 서비스수요중심구조가형성될것으로전망되어, 우리나라의 IT 서비스관련규제완화및정책지원을통해서비스산업육성이필요함 소형셀등소규모통신망을지원하기위한중계기에대한수요가늘어날것에대비하여통신장비산업경쟁력제고가필수적임 국내통신장비부품공급자와시스템공급자가다양한 4G 이동통신시대와달리, 5G 이동통신은대기업중심의칩형고주파부품과칩형안테나의집적화방향으로쏠려기존 RF 하드웨어전문중소기업들이설자리를잃고있음 262

무선접속을위한 RRH 기술 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 이동통신액세스시스템 세계이동통신액세스시스템시장은이동통신네트워크장비와무선랜시장으로구성 세계기지국장비시장은 22 년 549 억달러로연평균 5.2% 성장률을기록할전망 [ 세계이동통신네트워크장비유형별매출액전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) CAGR 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 ( 16~ 22) 대형기지국 2G 1,599 1,055 723 497 478 444-24.7 3G 6,740 5,025 3,681 2,556 1,793 1,332-26.7 LTE & 4G 26,398 31,620 35,605 36,570 37,567 38,585 10.7 소계 34,737 37,699 40,009 39,623 39,838 40,360 4.0 소형기지국 5,313 6,527 7,468 7,882 8,183 8,511 13.8 교환기 4,671 4,930 5,204 5,535 5,814 6,040 4.8 합계 44,721 49,156 52,681 53,040 53,835 54,912 5.2 * 출처 : Gartner, Forecast : Communications Service Provider Operational Technology, 2016. 3. 17, 2021-2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 무선랜 (WiFi) 은무선통신기기이외에정보통신全분야로그활용성이확장되고있음 [ 세계기술표준별무선랜칩셋탑재량전망 ] 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 ( 단위 : 백만대, %) CAGR ( 16~ 22) 802.11a/b/g 12.1 10.1 7.2 5.7 4.0 2.1-24.7 802.11 n 235.2 113.3 56.2 38.1 20.2 8.5-50.8 802.11a c ac 1.6 1.8 2.2 1.7 1.2 0.9-15.8 n/ac 2,363.8 2,201.2 1,784.9 1,331.5 821.8 344.2-25.7 802.11ax 0.0 199.0 583.6 961.7 1,416.9 1,708.4-802.11ad 26.5 44.0 66.4 84.9 105.3 128.1 43.4 802.11n/ac/ad 441.6 560.8 526.1 470.6 404.8 341.7 13.2 802.11ax/ad 0.0 192.3 548.0 911.5 1,255.0 1,708.4-802.11ah 2.1 5.6 8.5 13.4 19.0 28.6 169.3 합계 3,083.0 3,328.1 3,583.0 3,819.1 4,048.2 4,270.9 7.1 * 출처 : ABI Research, Wi-Fi, 2015. 12. 2, 2021-2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 263

기술개발테마현황분석 이동통신단말및부품 세계이동통신단말및부품시장은단말시장, 웨어러블디바이스시장, 부품시장으로구성 세계이동통신단말시장은 22 년 6,670 억달러로연평균 7.4% 성장할전망 [ 세계이동통신단말시장전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 피쳐폰 18,555 12,353 9,884 7,139 6,352 6,670-22.2 스마트폰 445,322 481,773 539,214 587,743 628,885 660,330 8.5 합계 463,877 494,126 549,098 594,882 635,238 667,000 7.4 * 출처 : Infonetics, Smartphones and Tablets, 2015.3, Informa, Handset Economics, 2013 을바탕으로 ETRI 기술경제연구본부추정 [ 세계이동통신단말부품매출액전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 베이스밴드 47,238 48,131 48,673 49,159 49,677 50,114 0.9 메모리 27,518 29,880 31,708 33,293 34,501 35,637 5.7 RF 14,272 14,745 14,989 15,214 15,613 15,814 2.4 커넥티비티 5,440 5,259 5,076 4,974 4,913 4,789-1.9 센서 1) 2,660 2,939 3,221 3,511 3,821 4,120 9.6 기타 672 678 674 679 655 891 4.9 합계 97,800 101,632 104,340 106,830 109,181 111,364 2.7 * 출처 : IDC, Forecast: Mobile Phone Semiconductor, 2015. 6, 2020-2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 1) 지식경제부, 센서산업고도화를위한첨단센서육성사업기획보고서, 2012. 12 264

무선접속을위한 RRH 기술 EJL Wireless Research 발표 자료로 안테나 일체형 RRH 시장에 대한 전망을 보여주는 표로 안테나일체형 RRH 시장은 2015년이후증가세를보임 [ 안테나일체형 RRH 시장에대한산업적추세 ] ( 단위 : 개 ) 안테나종류 2012 2013E 2014E 2015E 2016E 2017E Passive to BTS via feeder run 677,649 537,551 433,305 376,892 353,703 249,837 Passive to RRH 2,565,447 2,350,202 2,239,578 2,087,498 2,078,323 2,053,354 Semi-Active Antenna Integrated Active Antenna 60,759 60,404 67,815 71,572 86,891 164,102 130 100 130 1,000 4,000 13,000 합계 3,303,985 2,948,257 2,740,828 2,536,962 2,522,917 2,480,293 * 출처 : EJL Wireless Research 및 NET MANIAS TECH-BLOG 의 안테나일체형 RRH (Remote Radio Antenna, RRA) 의필요성, 2015 2 월 18 일, KMW (2) 국내시장 이동통신단말및부품부문 이동통신단말은연평균 -1.6% 의성장률을보이면서 22년에는 10조 3,427억원규모에이를전망 [ 국내휴대폰시장전망 ] ( 단위 : 십억원, %) 구분 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR 피쳐폰 87.2 86.4 85.8 85.3 84.9 84.5-0.8 스마트폰 11,073.8 10,881.7 10,705.4 10,540.9 10,393.3 10,258.2-1.6 합계 11,161.0 10,968.1 10,791.2 10,626.2 10,478.2 10,342.7-1.6 * 출처 : IDC, Korea ICT Market, 2016. 5, 2021 2022 년은 ETRI 기술경제연구본부추정 265

기술개발테마현황분석 다. 기술환경분석 초고주파광대역폭을활용한초고속데이터전송기술 5G에서는센티미터파 (3GHz~30GHz), 밀리미터파 (30GHz~300GHz) 의높은주파수대역에서수백MHz 이상의광대역폭을이용하여고속의데이터전송을가능 기존이동통신은 3GHz 이하의낮은주파수대역에서수십 MHz 대역폭을이용하여신호를전송해야만하는제한이존재 초고주파영역에서광대역폭으로신호를전송시기존보다더빠른속도의신호전송이가능 전파의경로손실이기존대비더많이발생하게되게되는이를감소시킬수있는기술개발필요 * 자료 : 한국전자통신연구원 [ 5G 이동통신기술의다양한활용 ] 대용량다중안테나기술 (Massive MIMO) 안테나수를늘이거나노드수를늘여서무선용량증대가가능하며이를위해서는간섭을줄이면서효과적으로용량증대를달성할수있는기술이필요 다수의단말에게별도의용량을갖는신호를안테나에서방사되는빔 Stream으로분리및전송하여, LTE의 MIMO 기술대비용량증대및간섭개선이가능 Massive MIMO 기술로기지국에고유용량을갖는신호를여러안테나의빔 Stream으로방사하더라도실제로수신받는단말은단말크기의제약으로내부에다수안테나구현의어려움이있기에소수의 Stream만수신이가능 이러한문제점을해결하기위해기지국에서단말로방사하는안테나빔 Stream을개별적으로분리해서최적의수신이가능하도록빔패턴을조정하고각빔간간섭이발생하지않도록신호를조정하는 Beamforming 기술이추가적용 266

무선접속을위한 RRH 기술 * 자료 : 한국전자통신연구원 [ 대용량다중안테나기술 ] Small Cell 구성을통한네트워크용량증대기술 기존 Macro커버리지영역내에 Traffic이대량으로발생하는소규모 hot-spot이나빌딩내에pico 및 Femto 와같은소형기지국을다수설치하여 HetNet(Heterogeneous Network) 기반네트워크용량을증대하는기술 기존 4G에서도 HetNet이구성되었으나, 초고주파대역을활용할 5G에서는 Small Cell 구성을위한HetNet이더확대될것으로예상 이렇게다수의 Small Cell을동일서비스영역에설치할경우 cell 간간섭이더심화될것으로예상되며향후 5G에서는이러한 Small Cell 망내에서의간섭을개선하는것이매우중요할것으로예상 267

기술개발테마현황분석 * 자료 : 한국전자통신연구원 [ 통신용량증대를위한 Small Cell 의운용 ] 혁신적인이동통신신호처리기술 5G에서는다양한방식의신규이동통신신호처리기술 (New Radio Access Technology) 이논의되고있는추세 기존 3G에서는음성신호의품질을보장하기위해디지털신호를코드기반대역확산 CDMA 방식을사용하였고, 4G에서는높은전송속도확보를위해상대적으로신호대노이즈성능이우수한직교주파수다중화방식 (OFDMA) 방식을사용 5G에서는더진보한직교주파수다중화방식과전력및코드다중화방식을추가하는다양한방식의신규이동통신신호처리기술 (New Radio Access Technology) 이논의되고있는형세 * 자료 : 한국통신학회 [ 혁신적인무선신호처리방식 ] 268

무선접속을위한 RRH 기술 5G 네트워크운용기술 (5G Operation & Management) 5G 네트워크운용기술은이동통신망을구성하는장비 ( 기지국, RRU 등 ) 의운용에필요한주요기능을자동화하여네트워크스스로최적의초기설정및운용, 자율적인유지 / 보수등을수행하도록만들어진차세대네트워크운용기술 기존 4G Network 에서는 LTE기반자동운용기술 SON (Self Organizing Network) 이도입되었고자동구성 (Self Configuration), 자동최적화 (Self-Optimization), 자동복구 (Self-Healing) 지원가능 SON 기술을통해이전세대네트워크대비운용효율성은크게향상되었으나장비에서실시간통계제공및처리가어렵고, 장비단위통계는가능하나가입자, 서비스단위통계수집이난해 최근 SK Telecom 등주요사업자및장비업체를중심으로 LTE/LTE-A 네트워크에서 Big Data Analytics 등 IT 기술을활용하여네트워크에서발생하는실시간로그나이벤트정보를가입자, 서비스단위로분석하여운용기술을고도화하려는움직임이활발히진행되고있는중 향후 5G 네트워크에서는가입자, 서비스단위실시간통계제공이가능하도록설계되어운용기술이더욱진화할것으로기대 이를통해전체네트워크품질향상및네트워크운용비용절감이가능할것으로예상 다중단말기, 사용자, 이동체, IoT 노드를이어주는 MU-MIMO 용 RRH 중계기기술 저손실, 저전력소모 RRH 역할 밀리미터파용 GaN 기반저전력소모 HPA 등의능동소자개발기술 * 자료 : ( 주 ) 강폴 - 에이스테크놀로지워크샵밮표자료와 IAF Fraunhofer 가개발한 5G GaN 전력증폭기 [ RRH 시스템내부, 앰프 / 능동소자의위치와개발사례 ] 밀리미터파용저전력손실소재 (ex.) 메타재질 ) 기반수동소자및케이블개발기술 269

기술개발테마현황분석 * 자료 : ( 주 ) 강폴-에이스테크놀로지워크샵밮표자료 [ RRH 빔포밍구현용메타재질급전시스템 ] 밀리미터파빔포밍 / 빔조향기능 RRH 역할 하이브리드빔포밍용 ADC/DAC 기술 (a) (b) * 자료 : (a)xilinx : 16nm FinFET multi-processing SoC 에구현될직접형 RF 샘플링데이터컨버터 (b) Analog Devices : 듀얼 RF 트랜시버기능을포함한 AD9371 [ 5G 용 ADC 와 DAC 스키메틱 ] 270

무선접속을위한 RRH 기술 위상변위기 / 이득조절칩과밀리미터파안테나인터페이싱 * 자료 : Anoki wave : 5G 안테나결합용칩형위상변위기와이득조절기 [ 5G 용위상변위기와이득조절용칩, 그리고안테나와의결합 ] TX/RX 경로간섭저감기반 Full Duplexing 기술 * 자료 : Andrea Goldsmith s article [ 5G 용 Full-duplexing 구현용디지털및 RF 간섭저감요소 ] 271

기술개발테마현황분석 Massive MIMO 기능 RRH 역할 6GHz 이하및밀리미터파 Massive MIMO TX/RX 기술및공존기법 * 자료 : Qualcomm Wireless [ 5G 와 LTE-A 기능겸비한 RRH 중계기스키메틱 ] IoT 와사용자단말기의센서네트워크용중계기기술 * 자료 : 정보통신기술동향및인천대학교 MiEMI-Sol. [ 5G 와 LTE-A 기능겸비한 RRH 중계기스키메틱 ] 272

무선접속을위한 RRH 기술 3. 기업분석 가. 주요기업분석 노키아는 LGU+ 와 4G RRH(Remote Radio Head) 와 5G RRH를연결하여사용할수있는기술시연 차세대가상화기지국기술 (vran; virtualized Radio Access Network) 로국내최초범용 IT 서버에상용기지국소프트웨어를적용한후상용단말로주파수묶음기술 (CA, Carrier Aggregation) 최대속도확인및기지국의가상화된기능들이자원사용률에따라자유롭게변경및구성되는기능을검증 시스코의경우경우소형기지국벤처회사인 Ubiquisys 인수및관련기업투자를통해 이동통신기지국핵심기술개발을위한노력진행 오라클역시통신장비회사인 Acme Packet 을 $1.7B ( 약 1.9 조원 ) 에인수하면서통신장비시장 까지사업영역확대 인텔의경우기지국확대를위하여 x86 아키텍처하드웨어 ( 서버 ) 를가상화하여기지국 건설을위해사용되는비용을축소하고자하는계획발표 국내중소기업사례 주식회사이엠따블유는기술혁신을통해무선모바일통신의핵심안테나를연구개발, 안정된무선통신구현을위한제품개발, CDMA 기술로디지털기기들을무선으로연결하여음성, 영상, 데이터를선없이자유롭게주고받을수있는 ISO 국제표준무선통신기술 (WPAN) 연구 주식회사이노와이어리스는스몰셀테스트솔루션개발, 시분할롱텀에벌루션개발을통해동남아시아시험운용, 선망최적화, 스몰셀, 빅데이터등솔루션을이동통신사와통신장비제조사에공급 하이게인안테나는위성통신, 방송통신, 이동통신, 장거리무선통신에서첨단군통신까지관련안테나전문제조업체. 위성지구국안테나시스템외에도단파, 초단파, 극초단파그리고 TV 및 FM 방송의마이크로웨이브및다양한종류의안테나제작 에프알텍은 3세대, 4세대 LTE 서비스용중계기와 TDD 방식의 TD-LTE 서비스용중계기까지최적화시스템솔루션보유, 5G 서비스에대한연구도활발히진행중 주식회사쏠리드는 2017년 1억불무역달성, 무선통신용중계기의경우북미시장 3위, 일본시장 1위등세계시장점유율 8.2% 차지 주식회사에이디알에프코리아는파 (RF) 방식아날로그제품의단점을보완한디지털중계기인 SDMR(Software Defind Modular Repeater) 을중소기업과제를통해개발. 이를활용해이동통신사업자의모든서비스신호와주파수대역을지원가능 지에스인스텍은무선원거리통신과같은목적을위해제조하는 RF장비, 시험장비에있는안테나위치또는정비등을측정하는장비및무선통신환경분석시스템제품판매 273

기술개발테마현황분석 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원,%) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율 당기순이익율 R&D 집중도 이엠따블유 97,760 53,682 15.09 8.14 8.59 11.0 이노와이어리스 77,202 38,664-2.67-7.63-20.1 39.9 ( 주 ) 하이게인안테나 64,044 55,418 6.71 4.3-4.97 4.4 ( 주 ) 에프알텍 55,287 21,926-48.75-18.47-13.42 11.5 쏠리드 272,288 168,360-2.35 10.42-37.35 5.6 에이디알에프코리아 * 9,310 16,775 72.82 14.95 15.71 2.3 지에스인스텍 9,926 6,511 - -2.11 4.24 - *2016 년재무자료부재로 2015 년도기준 274

무선접속을위한 RRH 기술 나. 주요업체별동향 (1) 해외업체동향 ALU Bell Lab 매우많은수의안테나를장착한기지국을이용함으로써현재의시스템보다매우큰용량을얻을수 있음을이론적으로제시 스위스취리히의 ETH 연구소 하나의단말형태로안테나개수를획기적으로증가시킬수없다는점을해결하기위해, 인접단말들로클러스터를만듦으로써 MIMO 효과를얻기위한분산형 MIMO(Distributed MIMO) 기술을제안 Antonio Forenza 동일한주파수를사용하면서사용자간간섭을제거함으로써, 사용자들이증가하더라도 사용자들에게최대의전송용량을제공할수있는 MU-MIMO 개발 * 자료 : 한국전자통신연구원 [ 통신용량증대를위한 Small Cell 의운용 ] 미국 Bell Lab 과 Harvard 대학 2001 년 Nature 지에 6 차원전자기장의전송이가능하다는내용의논문출판이후다양한안테나 구조에대한연구수행 275

기술개발테마현황분석 미국 CMU 전기장 / 자기장듀얼모드 Far-Field 통신을통해무선채널용량 2 배달성안테나모듈개발 기존의전기장통신에자기장통신을결합하여전송용량극대화하는안테나모듈개발 Alcatel-Lucent lightradio 안테나와증폭기가내장된작은육면체 (cube) 모양으로다양한규모의기지국구축가능 총소요비용 50% 절감효과기대 ( 사이트비용 66% 절감, 현장설치비용 60% 절감, 전력소모량 51% 절감 ) 되고있음 미국 Verizon, 영국 Orange, 중국 China Mobile이도입예정및검토중 Ericsson AIR 안테나와각종기지국장비를통합시킨 1m 크기의기지국솔루션 에너지손실과냉각과정이축소되면서기지국전체에너지소비량의 42% 감소가예상 * 자료 : Ericsson [ 5G용 MIMO 중계기 ] PoliMetrix Systems 1.25 ~ 10 Gbps 용량의 point-to point 전송기술을통해 storage access, wireless backhual 등의서비스제공을목표로기술개발중 미국 TI C&ES 27.5GHz~31.3GHz 의주파수를이용한광대역폭통신시스템을 TI(Texas Instruments) C&ES 의 Multipoint system 으로개발 276

무선접속을위한 RRH 기술 이탈리아템버리니연구팀의 OAM 기술 기존의 parabolic 안테나의반지름을쪼개고쪼개진하나의신호를다른쪽끝에올림으로써궤도를 다양하게분리시켜이론상무한대의분리된신호송수신이가능 미국 Ubidyne 안테나임베디드기술을바탕으로네트워크운용사업자에게 CAPEX와 OPEX를낮추고최적의성능과 QoS를제공하고, 독자적인빔패턴제어기술을바탕으로터미널의배터리소모를획기적으로개선 미국 Alcatel-lucent 집적가능한 light-radio cube 를이용한 active array antenna 구현기술을개발 * 자료 : Alcatel-lucent [ 소형경량 RRH 중계기 ] 277

기술개발테마현황분석 (2) 국내업체동향 인천대학교-( 주 )Kangpole RAPA 전자파기술원의밀리미터파안테나측정기반시설구축에필수적인안테나의물리적및전기적특성데이터기준을도출하는국책과제를수행하여, 밀리미터파광대역저비용저손실안테나를구현및대한민국자체적인특허를확보하였고, 이를기반으로단말기와포터블장치에이식화작업중임. 또한 MU-MIMO용중계기의유닛으로적용중 과학기술정보통신부방송통신위원회 5G 무선백홀안테나고집적화과제 (11-911-04-001) 를받은 KAIST의 ITC 연구소로부터온 Below 6 GHz 5G이동통신용 MU-MIMO 플랫폼탑재용다중안테나고집적화프로젝트를통해손바닥크기보다작은공간에안테나요소간높은격리도와좋은이득의 8 8, 16 16, 32 32 MIMO 안테나들을개발함. KAIST의 ITC BDMA( 빔분할다중접속 ) 실제측정에서 SISO 대비 400배이상의산출량을확보함 과학기술정보통신부하이브리드전파매질을이용한미래전파서비스용안테나개발과제를통해메타물질구조형전손실필터, 전력분배기, 결합기, 위상천이기, 전자파방사체및빔포밍빔조향안테나를개발함. 특히협력기업인에이스테크놀로지는 V2X용수요기업의요청에따라인천대학교 MiEMI 연구실기술을차량탑재안테나상용화를추진해옴 KMW RRA 와 RRH 용소형 RF Filter(Black-hole) 및안테나기술보유 LED 조명용저전력소모장치에 RRH 통신모듈접적화에성공 * 자료 : KMW [ 이중대역소형 RRH 중계기 ] 278

무선접속을위한 RRH 기술 KAIST 전기장과자기장편파의결합구조를제작하기위한연구와추가적인다양한방사패턴을통한새로운안테나집적방법에대한연구수행 수직한빔을통해다중접속을지원하는 BDMA의개념을제안하고관련된연구가활발히진행 SKT 4G LTE femtocell 고속이동체용 5G 커넥티비티를위한중계기개발및시연 LTE Femto 를사용한효율적인 Hot Zone 의구축을추진 삼성전자 28GHz/72GHz에서 1GHz의대역폭을통하여최대 2.7Gbps(28GHz) 의전송속도를제공하는 MMB(Millimeter wave Mobile Broadband) 개발 삼성수원연구소외부환경, 뉴욕, 캐리포니아등에서 28GHz 전파전파및채널특성을분석하고밀리미터파가시영역및비가시영역전파특성기반중계기설치안을세움 * 자료 : 삼성전자 [ 다양한 5G 용중계기 ] 279

기술개발테마현황분석 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 융복합다기능 RF 안테나에대한기술개발필요 밀리미터파 RF 및안테나부품, 차세대 WLAN/WPAN용 RF 및안테나부품, 고속광대역주파수분석 RFIC/RF부품 / 안테나, 테라헤르츠파대역초고속통신용 RFIC/ 안테나등에대한기술수요시작확대전망 개발장비에대한시험계측및인증장비개발도함께이루어질전망 주요연구동향 퀄컴은 16년세계최초로 40MHz Envelope를트랙할수있는 QET4100, 광대역안테나튜너인 QAT2514와안테나스위치 QAT2522, 광대역 PAM인 QPA4373이들어간통합 RF 솔류션인 RF360 을공개 ADI는 300MHz~6GHz의광대역튜닝범위를가지며, 다양한 Application에서범용성을가지는 RF SoC 칩인 AD9371를발표 스마트폰의높은시장점유율에도불구하고핵심인 RF 및안테나부품의경쟁력은미약 PAM, PMIC, RFIC의경우국산제품의탑재가시작되어세계시장경쟁력유망 ETRI와 KETI는공동으로 14년부터, 3Gbps, 60 pj/bit의초고속초저전력차세대 NFC인 Zing 무선통신모뎀및 RF 칩개발을진행 멀티모드 / 멀티밴드동시지원, 초저전력구현, 주파수효율증대에관한기술경쟁이치열한 가운데, 웨어러블환경에최적화된연구도진행중 ADI 는다양한 Application 에서범용성을가지는 RF SoC 칩개발 5G 단말 기지국핵심 RF 및안테나부품개발을통한 5G 상용화시장선점및 IoT 환경을 지원하는다양한 RF 부품개발확대 280

무선접속을위한 RRH 기술 나. 특허동향분석 무선접속을위한 RRH 기술특허상주요기술 주요기술 무선접속을위한 RRH 기술은소자개발기술, 운용기술이있으며, 소자개발기술은능동소자개발기술, 수동소자및케이블개발기술로, 운용기술은 ADC/DAC 기술, Full Duplexing 기술, Massive MIMO TX/RX 기술, 센서네트워크용중계기기술로구분됨 분류요소기술설명 소자개발기술 운용기술 능동소자개발기술 수동소자및케이블개발기술 ADC/DAC 기술 Full Duplexing 기술 Massive MIMO TX/RX 기술 센서네트워크용중계기기술 밀리미터파용 GaN 기반저전력소모 HPA 등의능동소자개발기술 밀리미터파용저전력손실소재 (ex.) 메타재질 ) 기반수동소자및케이블개발기술 하이브리드빔포밍용 ADC/DAC 기술 TX/RX 경로간섭저감기반 Full Duplexing 기술 6 GHz 이하및밀리미터파 Massive MIMO TX/RX 기술및공존기법 IoT 와사용자단말기의센서네트워크용중계기기술 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 무선접속을위한 RRH 기술에대한요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며, 최근 10 년간의특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 소자개발기술 능동소자개발기술 수동소자및케이블개발기술 14 50 16 4 84 ADC/DAC 기술 17 58 9 10 94 Full Duplexing 기술 7 23 5 0 35 운용기술 Massive MIMO TX/RX 기술 18 59 15 12 104 센서네트워크용중계기기술 46 29 18 4 97 합계 102 219 63 30 414 281

기술개발테마현황분석 국가별요소기술별특허동향에서는 Massive MIMO TX/RX 기술이다른기술들에비해특허출원건수가가장많았으며, 그다음으로는센서네트워크용중계기기술, ADC/DAC 기술이특허출원건수가많았음 Massive MIMO TX/RX 기술에서는미국이가장많은출원량을보유하고있으며, 일본, 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음. 센서네트워크용중계기기술에서는한국이, ADC/DAC 기술은미국이가장많은출원량을보유하고있음 이에따라, 무선접속을위한 RRH 기술은미국에서가장활발한연구가이루어지고있음을알수있음 주요기술별출원인동향 세부분야 요소기술 기술집중도 주 4 출원인 국내특허동향 소자개발기술 능동소자개발기술 수동소자및케이블개발기술 RAYTHEON Cree 전북대학교산학협력단 대기업및공공연구기관중심의출원 ADC/DAC 기술 CommScope Technologies ADC Telecommunic ations IBM 대기업중심의출원 Full Duplexing 기술 INTEL ADC Telecommunic ations 한밭대학교산학협력단 대기업및공공연구기관중심의출원 운용기술 Massive MIMO TX/RX 기술 Industrial Technology Research Institute ADC Telecommunic ations Intel 대기업중심의출원 센서네트워크용중계기기술 MEGA CHIPS Sensoria Corporation 한국전자통신연구원 대기업및공공연구기관중심의출원 282

무선접속을위한 RRH 기술 무선접속을위한 RRH 기술분야주요출원인동향 ADC/DAC 기술은 CommScope Technologies, Full Duplexing 기술은 INTEL, Massive MIMO TX/RX 기술은 Industrial Technology Research Institute, 센서네트워크용중계기기술은 MEGA CHIPS가가장많은특허를보유하고있음 국내에서는 Full Duplexing 기술, 센서네트워크용중계기기술에대한연구개발이이루어지고있음 무선접속을위한 RRH 기술분야의주요경쟁기술및공백기술 무선접속을위한 RRH 기술분야의주요경쟁기술은능동소자개발기술, 수동소자및케이블개발기술, ADC/DAC 기술, Massive MIMO TX/RX 기술, 센서네트워크용중계기기술로나타남 무선접속을위한 RRH 기술분야에서능동소자개발기술, 수동소자및케이블개발기술, ADC/DAC 기술, Massive MIMO TX/RX 기술, 센서네트워크용중계기기술이가장치열한분야이고 Full Duplexing 기술분야는아직까지출원이활발하지않은공백기술로나타남 세부분야요소기술기술집중도 소자개발기술 운용기술 능동소자개발기술 수동소자및케이블개발기술 ADC/DAC 기술 Full Duplexing 기술 Massive MIMO TX/RX 기술 센서네트워크용중계기기술 : 100 건이상, : 80~99 건, : 60~79 건, : 40~59 건, : 40 건미만 283

기술개발테마현황분석 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 소자개발기술 능동소자개발기술 수동소자및케이블개발기술 ADC/DAC 기술 과잉운반자의드레인효율을높인이종접합반도체 소자기술 밀리미터파동작을위해설계된광밴드갭의트랜지 스터기술 고일렉트론 이동성 트랜지스터 (HEMT) 를 포함하는 RF 증폭칩을장착하는증폭기기술 필터링된 IF 신호를 RF 대역채널주파수로업컨버팅하는기술 AFE 로부터무선신호를수신하고, 무선신호를디지털화하도록구성되는컨버터기술 Full Duplexing 기술 RRH 와 BBU 를전이중방식으로연결하는기술 운용기술 Massive MIMO TX/RX 기술 센서네트워크용중계기기술 기지국안테나가상황에맞게자동으로빔을형성해최적의통신환경을구현하는기술 데이터전송에있어이용자별로데이터를나눠전송해안정성을높이는기술 수신된데이터에서증폭할데이터인지를판별하여데이터를증폭하는기술 센서에정보를선택적으로증폭하여전송하는기술 최근국내에출원되는특허를통해기술동향을살펴보면, Full Duplexing 기술, 센서네트워크용중계기기술대부분은대기업및공공연구기관을중심으로연구개발이이루어지고있는것으로나타남 소자개발기술은과잉운반자의드레인효율을높인이종접합반도체소자기술, 밀리미터파동작을위해설계된광밴드갭의트랜지스터기술, 고일렉트론이동성트랜지스터 (HEMT) 를포함하는 RF 증폭칩을장착하는증폭기기술이개발되고있는것으로나타남 ADC/DAC 기술은필터링된 IF 신호를 RF 대역채널주파수로업컨버팅하는기술, AFE로부터무선신호를수신하고, 무선신호를디지털화하도록구성되는컨버터기술이개발되고있는것으로나타남 Full Duplexing 기술은 RRH와 BBU를전이중방식으로연결하는기술이개발되고있는것으로나타남 Massive MIMO TX/RX 기술은기지국안테나가상황에맞게자동으로빔을형성해최적의통신환경을구현하는기술, 데이터전송에있어이용자별로데이터를나눠전송해안정성을높이는기술이개발되고있는것으로나타남 센서네트워크용중계기기술은수신된데이터에서증폭할데이터인지를판별하여데이터를증폭하는기술, 센서에정보를선택적으로증폭하여전송하는기술이개발되고있는것으로나타남 284

무선접속을위한 RRH 기술 중소기업특허전략수립방향및시사점 무선접속을위한 RRH 기술분야의공백기술분야는 Full Duplexing 기술로나타남 2020년말세계최초로상용서비스예정인 5G 이동통신시스템과접속되어초고속모바일인터넷, 지능통신등으로발전하고있으며, 이러한기술구현을통해 Giga급무선통신환경과고속이동성을갖춘지능적인무선통신서비스제공을위한무선통신기술이급부상하고있음. 다만, 대부분의 5G 무선접속을위한 RRH 기술은대기업과일부공공연구기관을중심으로연구가진행되고있기때문에중소벤처기업의참여가높지는않은분야임 Full Duplexing 기술은공백기술로나타났지만, 산업에적용되기위해서는기술개선과특허를확보하기위한전략이필요할것으로판단됨 향후중소기업은공공연구기관에서활발히연구개발을하고있는 5G 무선접속을위한 RRH 기술을이전받거나공동연구개발을진행하여제품화하는방향을우선적으로고려해볼수있을것으로사료됨 285

기술개발테마현황분석 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 한국전자통신연구원에서는 ICT장비산업의신뢰성기반구축사업을통해차세대네트워킹기술을검증할수있는기반을구축하고이를토대로클라우드응용서빗, 네트워크신기술등의성능시험인프라를제공 한국전자통신연구원은기업들에게클라우드컴퓨팅시스템구축에필요한통신기기, 네트워크, 컴퓨팅등을대상으로 KOKAS 시험, ONF 인증시험등을제공 결과물로 KOLAS 시험성적서, ETRI 시험성적서를발급하여주며, 통신인터넷연구소네트워크품질연구실에서담당 전파진흥협회 (RAPA) 전자파기술원 (EMTI) 안테나측정센터에서는산업체의전자파관련문제해소를위한전자파기술지원과안테나측정, 기술교육, 정책및표준기술개발등을추진하여전자파분야산업활성화및안전한전파환경마련에기여하고있음 밀리미터파안테나시스템측정서비스 : 소형, 중형 ( 중계기 ), 대형 ( 기지국 ) 전자파간섭량및차폐 [ 5G용 ICT 장비산업의신뢰성기반구축사업신청절차 ] 량측정서비스 : 단말기 SAR, 케이블 EMC, SE 등 한국표준과학연구원에서는창업공작지원사업을통해센서, 측정, 신뢰성기반기계기구중심으로예비창업자의우수아이디어가사업화및창업으로이어질수있도록설계, 가동, 및시제품제작지원 창업공작소기본지원방향 : 창업공작소운영의효율성및활성화를위한탄력적운영 ( 창업공작소시설및공간이용희망자는사전에담당자와협의필요 ) 지원분야 : 측정기술개발을위해축적한 KRISS의정밀기계가공설비및전문인력을활용하여지원, 설계전문가멘토링을통한아이디어업그레이드및시제품제작 지원비용 : 설계, 멘토링, 창업공작소에서처리가능한가공등은무료로지원하나, 재료비및창업공작소에서처리불가능한외주가공비등은본인부담을원칙 한국전기연구원에서는전기기기시험사업을통해국제공인시험기관으로서전기기기시험, 전기용스위치및전기용품보호용부품안전인증시험, 고효율인증 KOLAS 시험서비스를제공 한국전기연구원은저압보호기기류 ( 차단기, 개폐기, 퓨즈, 서지보호기 ), 도전체, 저항기, 절연재료, 조명기기, 절연변압기, 전기기기용스위치, 고효율에너지기자재등을대상으로형식시험, 검수시험서비스를제공 제품시험처리기간은 30일을원칙으로하고, 제품별장시간소요되는시험항목은추가산정하여운영할수있으며, 결과물로시험성적서를발급하여주고전기기기평가본부에서담당 286

무선접속을위한 RRH 기술 또한한국전기연구원에서는법정인증 / 시험사업을통해계량기형식승인및검정 ( 법정의무인증 ), KS마크 ( 법정임의인증 ) 인증 / 시험서비스를제공 한국전기연구원은 전력량계 형식승인, 전기 분야 20종에 대한 KS제품인증 ( 공장심사 / 제품심사 ) 서비스를제공 결과물로인증서를발급하여주고전기기기평가본부에서담당 한국에너지기술연구원은국내유일에너지전문국제공인시험기관으로인정받아전자재료및부품등에대한 KOLAS 시험을수행 담당부서는품질시험인증실로, 이차전지, 슈퍼캐패시터등전자재료및부품에대한 KOLAS 시험대행을지원 KOLAS 지정전자재료및부품, 에너지효율, 에너지이용기기관련시험을지원하고있으며, KOLAS 시험성적서를결과물로제공 분야세부분야시험항목 전자재료및부품 에너지효율 에너지이용기기 이차전지슈퍼캐패시터 LED 교통신호등보행신호등보조장치자동차연비및배출가스건축물창세트태양열집열기태양열온수기태양광발전용인버터박막형태양전지모듈결정질태양전지모듈고분자연료전지시스템소형및중대형풍력발전시스템 이차전지및커패시터시험 LED 교통신호등및보행신호등보조장치시험자동차공인연비및배출가스시험창세트기밀성, 단열성시험태양열집열기및태양열온수기시험태양광발전용인버터시험태양전지모듈시험고분자연료전지시스템시험풍력발전시스템 한국생산기술연구원은공동장비활용및애로기술지원사업을통해구축된고급인프라를활용중소기업의설계-제작-가공시험-시제품제작등전방위적기술지원을수행 담당부서는기술지원총괄실이고보유장비를활용하여화학, 음향, 주물, 표면분석, 재료, 정밀금형등분야의시험분석을지원 KOLAS 시험및일반시험분석을지원하고있으며, 시험성적서를결과물로제공 287

기술개발테마현황분석 나. 연구개발인력 무선접속을위한 RRH 기술분야는전자부품연구원, 한국전자통신연구원, 한국과학기술연구원등에서주로연구개발을진행하고있음 [ 무선접속을위한 RRH 기술분야주요연구인력현황 ] 기관 부서 대표전화 전자부품연구원 모빌리티플랫폼연구센터 031-789-7000 전자부품연구원 스마트네트워크연구센터 031-789-7000 한국전자통신연구원 네트워크연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 광무선융합연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 IoT연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 이동전송연구부 042-860-6114 한국과학기술연구원 02-958-6170 288

무선접속을위한 RRH 기술 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관 기술이전이가능한기관은전자부품연구원, 전자통신연구원, 한국과학기술원등이있음 [ 무선접속을위한 RRH 요소기술관련이전가능기관 ] 요소기술 밀리미터파용 GaN 기반저전력소모 HPA 등의능동소자개발기술 기관 전자부품연구원 하이브리드빔포밍용 ADC/DAC 기술 ( 주 ) 아이앤씨테크놀로지 위상변위기 / 이득조절칩과밀리미터파안테나인터페이싱 한국전자통신연구원 6 GHz 이하및밀리미터파 Massive MIMO TX/RX 기술및공존기법한국전자통신연구원 IoT 와사용자단말기의센서네트워크용중계기기술인터로젠 ( 주 ) TX/RX 경로간섭저감기반 Full Duplexing 기술 밀리미터파용저전력손실소재 (ex.) 메타재질 ) 기반수동소자및케이블개발기술 한국과학기술원 한국전자통신연구원 289

기술개발테마현황분석 (2) 이전기술에대한세부내용 [ 무선접속을위한 RRH 기술분야요소기술이전가능기술 ] 분류 기술명 세부내용 이동엑스홀 L1 링크레벨시뮬레이터기술 기술개요 밀리미터파 (28GHz) 기반광대역 ( 최대 10Gbps) 무선전송을제공하는이동 엑스홀시스템 L1 모뎀링크레벨시뮬레이터기술 기술이전목적및필요성 이동엑스홀네트워크 는기존네트워크를변혁적으로바꾸는네트워크로서, EU 5GPP에서추진중인 5G Crosshaul 기술에서도시도하지못한네트워크의이동성을제공함 - 본이전기술은이동엑스홀네트워크를위한기반기술로서, 이동성을제공하는밀리미터파기반광대역 ( 최대 10Gbps) 무선전송모뎀시뮬레이터기술임 - 밀리미터파의광대역성, 높은자유공간손실등의특징으로인해, 사용자단말에 Gbps급의높은데이터전송을제공하기위해서는허브와터미널 L1 모뎀이기존 LTE와는다른무선전송기술 ( 무선전송프레임, 빔포밍지원등 ) 을제공해야함. - 현재삼성전자, 에릭슨, 노키아, 퀄컴, 화웨이등세계유수기관에서밀리미터파기반 5G 이동통신기술및시스템개발을진행하고있음 - 유럽의 5G-Xhaul 프로젝트및 5G Crosshaul 프로젝트에서는다양한형태의유무선네트워크기술이연구되고있음 - 본기술은이동엑스홀시스템 ( 허브및터미널 ) 의 L1 모뎀링크레벨시뮬레이터기술임. L1 모뎀의상? 하향데이터및제어채널을제공하고, 10Gbps 전송율달성을위한 MIMO 기술을지원함으로써, 국내중소 중견기업의밀리미터파기반광대역무선전송장비시장진입장벽을낮출수있음 기술의특징및장점 광대역폭활용이용이한밀리미터파주파수대역을활용한광대역 (10Gbps) 무선전송기술인이동엑스홀기술 이동엑스홀허브-터미널간광대역링크성능및 L1 모뎀하드웨어검증을위한링크레벨시뮬레이터 밀리미터파기반이동엑스홀 L1 모뎀의상 / 하향제어채널 / 데이터채널처리및동기기능지원 기술성숙도 (TRL) 단계 : 5 ( 적용분야 ) 차세대이동통신 활용방안및기대성과 - ( 기대효과 ) 전송기술측면에서유사한밀리미터파기반 5G 이동통신용시험장비및이동통신망품질측정장비등의개발에활용함으로써, 2020년상용화가예상되는 5G 이동통신시장진입가능하며, 4G/5G 이동통신을위한광대역백홀 / 미드홀 / 프론트홀장비개발에활용가능함. 290

무선접속을위한 RRH 기술 분류 기술이전내용및범위 세부내용 이동엑스홀 L1 링크레벨시뮬레이터기술 - 이동엑스홀시스템물리계층규격서 - 이동엑스홀시스템 L1모뎀상위 / 상세설계서 - 이동엑스홀 L1 링크레벨시뮬레이터요구사항정의서 - 이동엑스홀 L1 링크레벨시뮬레이터시험절차서및결과서 - 이동엑스홀 L1 링크레벨시뮬레이터프로그램소스코드 (C언어) 이동엑스홀시스템 IPR 통상실시권 - 밀리미터파 5G 이동통신이동엑스홀무선전송핵심기술특허 11건에대한통상실시권 이동엑스홀시스템물리계층규격서 : 상세내용은기술자료참조 이동엑스홀시스템 L1모뎀상위 / 상세설계서 : 상세내용은기술자료참조 이동엑스홀 L1 링크레벨시뮬레이터요구사항정의서, 시험절차서, 시험결과서및소스코드 : 상세내용은기술자료참조 이동엑스홀시스템 IPR( 통상실시권 ) : 상세내용은지적재산권참조 특허 5건 1) 독립적인 HARQ 방법및장치 ( 출원번호 : 2017-0024850) 2) 통신시스템에서제어정보의송수신방법및장치 ( 출원번호 : 2017-0032429) 3) 송신신호처리방법및장치 관련지적재산권 실시권허용범위 계약기간 ( 출원번호 : 2017-0032715) 4) 통신시스템에서피드백정보의송수신방법및장치 ( 출원번호 : 2017-0032415) 5) 무선통신시스템에서랜덤액세스채널의멀티슬롯구성과신호송수신방법 ( 출원번호 : 2016-0162932) 이동엑스홀엘1모뎀링크레벨시뮬레이터등프로그램 1건 이동엑스홀터미널 L1 모뎀상위설계서등기술문서 17건 비독점적통상실시권 계약체결일로부터 5 년간 기술이전조건 기술료조건 ( 부가세별도 ) 경상기술료구분 중소기업 중견기업 대기업 착수기본료 ( 천원 ) 18,000 55,000 73,000 매출정률사용료 (%) 1.25 3.75 5 기술전수교육 개월 / 0 천원정 ( 부가세별도 ) 291

기술개발테마현황분석 세부문의 분류기타특기사항기술관련계약관련 세부내용 위기술료에는시제품 2종이모두포함 ( 필요시 A 또는 B 중 1개이상필수선택해야함 ) A. 온도및습도센서를위한플랫폼모듈시제품 1개중소기업 : 2,500 중견 / 대기업 : 5,000 B. 가속도센서신호처리를위한플랫폼모듈시제품 1개중소기업 : 2,500 중견 / 대기업 : 5,000 기가모뎀연구실이훈 기술개발발표당시 042-860-1319 hlee@etri.re.kr 기가모뎀연구실이훈 현재 042-860-1319 hlee@etri.re.kr 기술이전실서규현 기술개발발표당시 042-860-5858 hyuns@etri.re.kr 기술이전실서규현 현재 042-860-5858 hyuns@etri.re.kr 292

무선접속을위한 RRH 기술 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 5G 무선접속을위한 RRH 기술분야키워드클러스터링 ] 293

기술개발테마현황분석 [ 5G 무선접속을위한 RRH 기술분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 security 5~6 1. Secrecy and Energy Efficiency in Massive MIMO Aided Heterogeneous C-RAN: A New Look at Interference 2. Security-Constrained Power Allocation in MU-Massive-MIMO with Distributed Antennas 3. Distributed antennas aided secure communication in MU-massive-MIMO with QoS guarantee 클러스터 02 core network 3~4 1. Xhaul: Toward an integrated fronthaul/backhaul architecture in 5G networks 2. Energy efficient network function virtualization in 5G networks 3. Method for concurrent bandwidth aggregation using a second path on a second wireless network that utilizes the packet core network of a first path on a first wireless network 클러스터 03 access network 5~6 1. Energy efficient network function virtualization in 5G networks 2. Joint decoding and adaptive compression with QoS constraint for uplinks in cloud radio access networks 3. Terrestrial based high speed data communications mesh network 클러스터 04 wireless access 5~6 1. Integrated fiber-wireless access architecture for mobile backhaul and fronthaul in 5G wireless data networks 2. Enabling multimode wireless access networks using remote radio heads 3. Comprehensive registration method for wireless communication system 클러스터 05 network access 4~5 1. Experimental evaluation of functional splits for 5G cloud-rans 2. Combinatorial mobile hotspot device and network service provision method thereof, network access device and wireless service power supply device 3. Modem apparatus for a modular wireless communication system 클러스터 06 mobile router 3~4 1. Extended mobile IPv6 route optimization in nested mobile networks 2. HCoP-B: A hierarchical care-of prefix with BUT scheme for nested mobile networks 3. Mobile router with session proxy 클러스터 07 high speed 3~4 1. 400VDC remote powering as an alternative for power needs in new fixed and radio access networks 2. Two-level modulation scheme to reduce latency for optical mobile fronthaul networks 3. Cellular communication system with high speed content distribution 클러스터 08 access router 4~5 1. Secured access router mesh of mobile networks with path selection and fast handover support 2. Fast handover method and system using network-based localized mobility management 3. Handover method, mobile node and anchor point device 294

무선접속을위한 RRH 기술 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 09 network controller 3~4 1. Dynamic strict fractional frequency reuse for software-defined 5G networks 2. Mobile router device 3. Radio telecommunications network management 클러스터 10 manageme nt 5~6 1. Dynamic resource allocation for Cloud-RAN in LTE with real-time BBU/RRH assignment 2. Radio resource management for cloud-ran networks with computing capability constraints 3. PEAK LOAD MANAGEMENT OF A WIRELESS DATA CHANNEL 295

기술개발테마현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로 로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여 최종요소기술명확정 [ 무선접속을위한 RRH 기술요소기술도출 ] 분류요소기술출처 저손실, 저전력소모 RRH 밀리미터파빔포밍 / 빔조향기능 RRH Massive MIMO 기능 RRH 밀리미터파용 GaN 기반저전력소모 HPA 등의능동소자개발기술 밀리미터파용저전력손실소재 (ex.) 메타재질 ) 기반수동소자및케이블개발기술 하이브리드빔포밍용 ADC/DAC 기술 위상변위기 / 이득조절칩과밀리미터파안테나인터페이싱 TX/RX 경로간섭저감기반 Full Duplexing 기술 6 GHz 이하및밀리미터파 Massive MIMO TX/RX 기술및공존기법 IoT 와사용자단말기의센서네트워크용중계기기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 296

무선접속을위한 RRH 기술 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심요소기술선정위원회를통하여 중소기업에적합한핵심요소기술선정 핵심요소기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업 적합성 (10) 을고려하여평가 [ 무선접속을위한 RRH 기술핵심요소기술 ] 분류핵심요소기술개요 저손실, 저전력소모 RRH 밀리미터파용 GaN 기반저전력소모 HPA 등의능동소자개발기술 밀리미터파용저전력손실소재 (ex.) 메타재질 ) 기반수동소자및케이블개발기술 효율높은 5G 통신을위해서는저손실, 저전력소모능동증폭기 HPA 설계시 GaN 소재를사용하고이를기반으로하는 RRH 기술을구현해야함 효율높은 5G통신을위해서는저손실, 저전력소모수동부품 (Filter, 전력분배기, 결합기, 멀티플렉서, 선로와케이블 ) 를메타재질과같은초소형소자또는신소재를이용하여설계해야하고이를기반으로하는 RRH 기술을구현해야함 하이브리드빔포밍용 ADC/DAC 기술 안테나의빔을형성한후, 사용자의이동상황이나수신환경변화에적응형으로대처하기위해필요한하이브리드빔포밍알고리듬의개발비용을낮추기위한효율높은 AD 컨버터와 DA 컨버터가요구됨 밀리미터파빔포밍 / 빔조향기능 RRH 위상변위기 / 이득조절칩과밀리미터파안테나인터페이싱 안테나의빔을형성한후, 사용자의이동상황이나수신환경변화에적응형으로대처하기위해필요한하이브리드빔포밍알고리듬을실행하는위상변위기와이득조절기내장된칩과패키지를독자적으로설계된밀리미터파안테나와전기적 / 전자기적 / 기구적으로결합하는기술임 TX/RX 경로간섭저감기반 Full Duplexing 기술 기존의안테나를중심으로나눠져있는 TX 경로와 RX 경로는부품들을독립적으로가지고있어, 구현비용이증가하므로, 두경로를하나로만들면서부품들을공유하려는목적인데, TX 신호와 RX 신호의심각한간섭을저감하는기저대역과 RF 기술임 Massive MIMO 기능 RRH 6 GHz 이하및밀리미터파 Massive MIMO TX/RX 기술및공존기법 IoT 와사용자단말기의센서네트워크용중계기기술 5G 이동통신에서 RRH 중계기가여러사용자들각각에밀리미터파빔을보낸기능을가질뿐만아니라, 6 GHz 이하의 LTE-A 서비스사용자에도무선링크를만드는기능을겸비하고있어야함 5G 이동통신에서표방하는스마트기기들과사용자들을품는네트워크에서다중통신이가능하게하는 RRH 중계기가필요함 297

기술개발테마현황분석 나. 5G 이동통신수신기술기술로드맵 최종중소기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 298

무선접속을위한 RRH 기술 다. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된 핵심요소기술을대상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [5G 무선접속을위한 RRH 기술분야핵심요소기술연구목표 ] 분류핵심요소기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 저손실, 저전력소모 RRH 밀리미터파용 GaN 기반저전력소모 HPA 등의능동소자개발기술 밀리미터파용저전력손실소재 (ex.) 메타재질 ) 기반수동소자및케이블개발기술 증폭기효율 (%) 70 75 80 서비스요청응답지연시간 4 배단축 삽입손실 (db) 2.0 1.5 1.0 저손실, 저전력 하이브리드빔포밍용 ADC/DAC 기술 서비스요청응답지연 (sec) 100ms 50ms 25ms 4G 대비최대 15 배이상의데이터전송률향상 밀리미터파빔포밍 / 빔조향기능 RRH 위상변위기 / 이득조절칩과밀리미터파안테나인터페이싱 데이터전송률 (Gbps) 5 10 15 소형셀활용을통한단위면적당데이터전송률향상 (1Tbps/km2 = 1Gbps/1,000m2) TX/RX 경로간섭저감기반 Full Duplexing 기술 배수 1.2 1.5 1.8 같은환경에서의 OMA 대비하향링크데이터전송률향상률 Massive MIMO 기능 RRH 6 GHz 이하및밀리미터파 Massive MIMO TX/RX 기술및공존기법 IoT 와사용자단말기의센서네트워크용중계기기술 스펙트럼효율 (bps/hz) 면적용량 (Tbps/km2) 5 10 20 5 10 15 실제안테나구현을통한성능검증 실제안테나구현을통한성능검증 299

기술개발테마현황분석 고속이동체를위한 초고속인터넷 제공기술

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 정의및범위 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술은지하철 / 열차 / 버스등많은승객들이탑승하여이동하는대중교통수단에초고속이동무선백홀을통한초고속인터넷제공기술을의미 차량과기지국시스템과는기가급백홀링크로연결되고차량내부에서는 Wi-Fi AP로변환하여일반사용자들은본인들이사용하고있는휴대폰으로댁내유무선과동급의초고속와이파이서비스를제공받을수있음정부지원정책 과학기술정보통신부에서는 2017년 11월 22~23.6 GHz의대역을 지하철와이파이를위한백홀 등신기술도입을촉진하기위해 허가를받지아니하고사용할수있는주파수 (FACS 2) ) 로행정예고 서울시에서는지하철환경에서와이파이등통신서비스품질향상을위해 2017년 8월 서울지하철통신서비스품질향상사업 RFP 발송 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) ( 환경 ) 대중교통에서초고속인터넷수요증대 ( 기술 ) mmwave 이동무선백홀기술보유 ( 정책 ) FACS 주파수활용가능기회 (Opportunity) ( 환경 ) 이동통신서비스패러다임의변화 ( 기술 ) 기반기술연구 개발 ( 정책 ) 4차산업활성화 약점 (Weakness) ( 환경 ) 영세한산업구조 ( 기술 ) 중소기업의인적자원부족 ( 정책 ) 산업계연계미흡위협 (Threat) ( 환경 ) 생산지원인프라부족 ( 기술 ) 대량생산의한계 ( 정책 ) 미시적 R&D 정책 중소기업의시장대응전략 mmwave 기반이동무선백홀기술은아직해외대기업들이확보하지못한기술임, First Mover 개념으로선도개발하여상대적으로니즈가많은 ( 서울지하철과같은 ) 국내대중교통환경에우선상용화하고이를참조모델로해외에진출가능 2) FACS: Flexible Access Commom Spectrum

핵심요소기술로드맵

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 1. 개요 가. 정의및필요성 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술이란지하철 / 고속철, 버스등많은승객들이탑승하여고속으로이동하는그룹이동체내사용자들에게초고속인터넷서비스를제공하는기술을의미함. 차량외부이동무선백홀시스템과차량내부통신시스템 ( 펨토셀, 와이파이 AP) 로구성됨 [ 고속이동체 ( 열차 ) 내초고속인터넷서비스제공을위한이동무선백홀시스템개념도 ] [ 고속이동체 ( 버스 ) 내초고속인터넷서비스제공을위한이동무선백홀시스템개념도 ] 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술은밀리미터파 (10GHz 이상 ) 의광대역주파수스펙트럼을활용하여고속이동환경에서 Gbps 급데이터서비스제공을가능하게하는기술로서, 속도 400km/h 이상에서도 Gbps 급의이동무선백홀제공 상기그림과같이, 이동무선백홀시스템은기본적으로밀리미터파를사용하는차량외부의이동무선백홀링크와 6 GHz 이하주파수를사용하는 Wi-Fi 혹은펨토셀을이용하는차량내부의액세스링크로이루어짐 305

기술개발테마현황분석 나. 범위 (1) 일반 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술은기본적으로이동무선백홀기술에기반함 무선백홀은 6 GHz 이하의주파수를사용할수도있으나사용할수있는대역폭의한계로인해 mmwave 의광대역을사용하는것이이동체내에서초고속인터넷서비스를제공하는데에적합 시스템구성요소 이동무선백홀 시스템은 차량에 탑재되는 밀리미터파 백홀 송수신 단말인 mte(mhn Terminal Equipment), 기지국 RF/ 안테나를포함하는 mru(mhn Radio Unit), 기지국모뎀을포함하는 mdu(mhn Digital Unit), 그리고 mgw (MHN Gateway) 로이루어지고한개의 mgw에는 여러개의 mdu가광케이블로연결되며, 마찬가지로각 mdu에는여러개의 mru가광케이블로 연결됨 [ 기술분류관점범위 ] 기술명기술분류관점세부기술 mmwave 무선전송기술 OFDM 기술, 동기기술, MIMO 기술 Beamforming 기술, 랜덤엑세스기술 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 기반기술 기가급모뎀기술 기가급상위프로토콜기술 mmwave RF 기술 기가급변복조기술 기가급채널코덱기술, 셀참색기술 무선자원제어, 핸드오버기능 mmwave 광대역을지원하는 RF 및안테나기술 mgw Pulbic 인터넷망과이동무선백홀시스템간인터페이스기능, 핸드오버지원등 시스템구성요소 mdu mte 기지국모뎀탑재 차량용단말, 모뎀및 RF 탑재 mru 기지국 RF, mu 와는광으로연결됨 306

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 (2) 응용분야관점 이동무선백홀의주요용도로는지하철및고속철과같은철도환경에우선사용될수있으며 향후에는고속도로및시내도로와같은환경에서버스및일반승용차에서활동되어 그룹이동체에서초고속데이터서비스가가능하도록함 [ 응용분야관점기술범위 ] 전략제품응용분야관점세부기술 지하철 열차내수천명의이용자에게초고속인터넷을제공하기위한 초고속이동무선백홀기술 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 고속철 고속도로 열차내수천명의이용자에게초고속인터넷을제공하기위한초고속이동무선백홀기술 최고 300 Km/hr 이상에서도끊김없이데이터서비스가가능한핸드오버기술 하나의기지국 (mru) 가여러대의고속버스를지원하기위한 Multiple Access 기술 시내도로 하나의기지국 (mru) 가여러대의시내버스를지원하기위한 Multiple Access 기술 307

기술개발테마현황분석 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 최근전세계적으로 5G 이동통신표준화및연구개발이시작됨 기존의 4 세대까지의이동통신은주로가정, 사무실등보행자중심의 Nomadic 환경에최적화된 형태이고 120 km/h 이상의고속환경에서는통신접속이끊어지지않는정도의서비스에한정 최근에는스마트폰중심의모바일데이터서비스사용량이매년가파른증가세를보이고 있으며보행자중심의저속환경뿐만아니라지하철, 고속철, 고속버스등그룹이동체 내에서의서비스도점차중요 이동중인차량내에서일반사용자들은차량외부의이동통신망을통해직접서비스를받을수도있고이동무선백홀과결합된 WLAN 혹은펨토셀과같은차량내이동핫스팟네트워크 (MHN) 형태로서비스를받을수있으며최근 5G 이동통신에서는고속환경 ( 최대 500 km/hr) 에서도최적의서비스품질을유지하도록요구 한편전세계적으로 6 GHz 주파수대의포화로인해 mmwave 의광대역주파수를 이동통신에적용하기위한움직임이활발히진행 삼성의경우 KT 와 28 GHz 대의 mmwave 기반 5G 프로토타입시스템을개발하여평창 동계올림픽에시범서비스를선보일예정이며에릭슨, 노키아등세계유수기업들도 mmwave 를 5G 에활용하려고한창개발중 3GPP에서는 mmwave 기반 5G 이동통신기술의표준화가진행중이며 17년 12월말에확정될 NSA (non-standalone) 기반의 Phase I 규격은기지국과단말간 direct access 링크를주로고려하고있으나, 배치에앞서 mmwave 특성상커버리지확보및음영지역해소가선행되어야함 3GPP 의 Phase I 규격에기반한 mmwave 기반의새로운 5G 무선링크기술의경우, 초기에는주로실외핫스팟지역을대상으로하는소형셀이나실내소형셀을대상으로하는 인빌딩솔루션을위해적용될전망 한편차량의경우 mmwave 특성상차량내에서직접 5G 기지국에서전송되는신호를 수신하는것은매우어려울것으로예측 과학기술정보통신부에서는 2017 년 11 월 22~23.6 GHz 의대역을 지하철와이파이를위한 백홀 등신기술도입을촉진하기위해 허가를받지아니하고사용할수있는주파수 로 행정예고 308

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 나. 시장환경분석 5G 이동통신은크게 6 GHz 이하의주파수를사용하는시스템과 mmwave 의광대역을 사용하는시스템으로이루어질예정 6GHz 이하의주파수는기존의 LTE-A 에서진화한 NR 방식이사용될것으로보이며 mmwave 의경우현재 3GPP 에서표준화진행중인 mmwave NR 방식이사용될것으로 예상 mmwave 기반의 5G 시스템의경우앞에서도언급했듯이 mmwave 의특성상실내 소형셀과같은환경혹은 LOS 가보장되는열차환경혹은도로환경에서자동차용 백홀 (relay) 형태로사용될것으로전망 5G의경우허가주파수 (licensed frequency) 뿐만아니라비허가 (unlicensed frequency) 도다양하게사용하는구조가될것으로보이며기존의셀룰라이동통신사업자뿐만아니라공공와이파이서비스, Local 임대서비스등별정통신사업자등다양한형태의사업자들이공존할것으로전망 본절에서는 5G 전체시장중차량용 mmwave 백홀 (relay) 만따로분리할수가없어서 5G 전체시장에대해제시 5G 이동통신은 20 년상용서비스가개시되어, 기존이동통신시장을점진적으로대체하며 성장 ( 26 년 1 조 3,686 억달러 ) 할전망 [ 세계 국내이동통신및 5G 시장전망 ] < 세계시장 > < 국내시장 > 주 1) 5G 이동통신비중 : 과거 3G 4G 시장전이비율고려, '20 년부터 5G 로시장전이가정주 2) 전체막대크기 : 전체이동통신시장, 내부막대크기 : 5G 이동통신시장 * 출처 : ETRI 기술경제연구본부 ( 16.2 월 ) 309

기술개발테마현황분석 [ 세계 5G 이동통신시장전망 ] 구분 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 서비스 3,717 33,925 67,402 210,874 410,858 615,408 865,369 단말 1,824 16,650 33,102 105,312 207,513 313,852 446,069 기지국장비 187 1,786 3,717 12,159 24,788 38,848 57,155 합계 5,729 52,361 104,221 328,345 643,159 968,108 1,368,594 [ 국내 5G 이동통신시장전망 ] 구분 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 서비스 649.6 1,292.7 4,032.7 7,849.0 11,744.3 16,495.6 20,411.2 단말 305.1 607.1 1,899.7 3,681.9 5,506.5 7,727.6 9,552.1 기지국장비 87.4 175.9 554.7 1,089.7 1,646.9 2,336.5 2,919.9 합계 1,042.0 2,075.7 6,487.1 12,620.5 18,897.6 26,559.6 32,883.2 주 ) 5G 이동통신비율 : 과거 3G 4G 시장전이비율고려, '20 년부터 5G 로시장전이가정 * 출처 : ETRI 기술경제연구본부추정 (2016. 2) 국가성장동력산업으로써막대한경제적파급효과창출 국내기업은 20 26년 5G 기기 장비의수출및내수를통해총 427조원의매출과국내통신서비스부문에서 62조원의시장창출전망 5G 기기 장비생산을통해 20 26년총 87.9조원의생산유발, 총 25.7조원의부가가치유발및 26년 11만명의고용창출전망 [ 5G 이동통신예상시장규모및산업파급효과분석 ( 단위 : 십억원 ) ] 구분 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 합계 국내장비매출액 ( 기기 + 기지국장비 ) 562 5,145 10,258 32,712 66,709 101,101 148,458 364,945 국내통신서비스매출액 650 1,293 4,033 7,849 11,744 16,496 20,411 62,475 총예상시장규모 ( 기기 + 장비 + 통신서비스 ) 1,212 6,438 14,290 40,561 78,453 117,597 168,869 427,420 * 출처 : ETRI 기술경제연구본부 ( 16.2 월 ) 310

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 다. 기술환경분석 관련기술의국제표준화동향 5세대 (5G) 이동통신의요구사항을만족시키는 IMT-2020 시스템의개발을위해 3GPP에서는 5G NR(New Radio) 표준규격개발진행 3GPP에서는 2015년 9월에 RAN 5G 워크샵을개최하여 5G 표준의 RAT(Radio Access Technology) 규격개발을위한기본사항들을정의함 5G NR 시스템은기존 LTE와 Backward compatibility를유지하지않는새로운시스템으로개발하기로결정하였으며 2017년 6월까지 Study를진행하며 (Rel. 14) 2018년 6월까지 Phase 1 (Rel. 15) 개발을마치고이어서 2019년 12월까지 Phase 2 (Rel. 16) 개발예정 5G NR 규격개발범위는 NSA(Non-standalone) 과 SA(Standalone) 의두단계로나눠어진행 - 기존 LTE 를 Control plane anchor 로사용하는 NSA 규격을 2017 년 12 월까지완성하고이어서 User plane 과 Control plane 모두 5G 규격을적용하는 SA 규격을 2018 년 6 월까지완성하기로함 5G NR 에서는기존에이동통신규격에서사용하지않았던 6GHz 이상의고주파대역의사용가능 - 이를위해 mmwave 대역을포함하는새로운주파수대역에대한채널모델개발 5G 의세가지 Use case 인 embb(enhanced Mobile Broadband), URLLC(Ultra-Reliable Low-Latency Communications), MMTC(Massive Machine Type Communications) 에대하여시나리오및요구사항을정의하기위한 Study 진행 - 기존에포함하지않았던새로운시나리오로는고속열차지원을위한 High Speed 시나리오, V2X 지원을위한 Highway 및 Urban Grid 시나리오, 항공기통신을위한 Commercial Air to 311

기술개발테마현황분석 Ground 및 Light aircraft 시나리오등이있음 5G NR Study Item은 2016년 3월에승인이이루어져각 WG 별로약 1년간진행됨. 이어서 5G NR Work Item이 2017년 3월에승인되어규격작성작업이진행되어 2017년 12월에 NSA 규격및 TS 문서가승인예정 고속열차지원을위한 High Speed 시나리오는 5G NR에처음으로포함되었으며 Below 6GHz 및 Above 6GHz를주파수대역모두포함 High Speed 시나리오의 Layout 옵션은기지국에서열차내부의단말에직접접속하는 Macro only layout과열차에설치된 Onboard relay가기지국으로부터신호를받아열차내부의단말에전달하는 Macro+relay layout을모두포함함 - 4GHz Macro only 시나리오 - 30GHz Macro+relay 시나리오 3GPP 에서의최초로 V2X 를지원하는규격은 LTE 를기반으로하였으며 Rel. 14 에포함되며 Sidelink 에해당하는 V2V 에포커스를맞춤. 해당 V2V 통신은 D2D 통신방식을기반으로개발 V2X 에이어서 Enhancement of V2X(eV2X) 에대한표준화가진행되어 Rel. 15 에완료예정 312

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 3GPP 5G NR 에서 V2X 지원을위하여 Highway 시나리오와 Urban grid 시나리오정의 - Highway 시나리오 - Urban grid 시나리오 3GPP 5G NR 기반 V2X Study Item 이승인되어우선 Evaluation methodology 에대한논의를 진행중 313

기술개발테마현황분석 고속이동체를위한초고속인터넷서비스동향 최근중국의 Galaxy Valley 유한기술회사는 2016년상하이를포함하여중국내주요도시에지하철 Wi-Fi 서비스시작 - 2.4 GHz 와 5GHz 대의 ISM 대역중일부대역은열차와외부기지국시스템간백홀링크로나머지대역은열차내 AP와스마트폰간 Wi-Fi 액세스링크이용 - 이동환경에서백홀링크용량은최대 300 Mbps 정도이며이를열차내 AP에전달하여 Wi-Fi 서비스제공 - 백홀링크의무선전송기술은 IEEE 802.11ac 에기반하며이를이동환경에적용한것이특징 - 열차내 user data rate는 2 Mbps 이상은제공하지않도록제한한것이특징이으로 6 GHz 이하의 ISM 대역을사용하기때문에대역폭등의한계로 Gbps 급이상으로백홀링크용량을늘리는것은어려울것으로판단 러시아에서는최근모스크바지하철에서 Wi-Fi 서비스제공 - 5 GHz 주파수대를사용하여채널당 40 MHz를지원하며열차에 80 Mbps 제공 - Track line에설치되는안테나간격은 900m 정도이며열차위에 2개의안테나를설치하여 2x2 MIMO 지원 일본의 NTT는고속열차와지상의무선구간에서 LCX (Leakage Coaxial Cable) 을이용하고차량내부에서는 WLAN을통해서 AP 제공 - NTT Series N700은 2009년부터상용서비스를시작하여현재일본의신간센에적용되었으며, 270km/h의고속철도이동속도에서 2 Mbps 데이터전송속도제공 - LCX는동축케이블의외부도체에슬롯이있어안정된특성을가진전파를누설시키며, 전파도달이어려운터널에도서비스제공 - 가장큰단점은백홀전송속도가 WiBro, LTE 백홀과비교하여매우낮은점 - 일본에서는무선광통신을신간센고속열차에서고속데이터전송으로이용하고자하는연구진행 - 일본의게이오대학과West Japan Railway Company와공동연구를통해서 130km/h 속도의열차에설치된통신탑재기와지상에있는기지국간의광통신을통해서 566Mbps 속도의전송및 100m 간격으로설치된기지국간의핸드오버까지시언 - 그러나상용서비스까지가기에는안정성과시장성측면에서넘어야할장애물이많은것으로보고 - 나리타공항에서도쿄까지나리타익스프레스열차에 WiMAX 백홀을이용한 Wi-Fi 서비스를제공 - 40 GHz 주파수를백홀로사용하기위해터널등열차환경에대한전파특성측정등연구가진행중이며관련결과를 ITU-R WP5A에기고 유럽은철도망을관리하기위한이동무선백홀이사용 - 현재는주로 GSM-R(Global System for Mobile Communications Railway) 방식을사용하고있으나향후 LTE 기반서비스로대체될것으로예상 - Alcatel-Lucent는열차내에서의인터넷서비스를위해기존의 GSM-R 기술을개선하기위한 LTE-R 기술개발 - 데모를통해서운행중인열차에서찍은영상을실시간으로보여줌으로써, LTE를사용한네트워크기술의가능성부각 - Nokia는 GSM-R을이용한솔루션의시장주도업체이며, 2014년에도폴란드에 GSM-R 기반철도 314

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 네트워크제공 - 한편 Nokia는철도통신의광대역화를추진하고있으며, GSM-R 수출 19개국의철도시스템의개혁을추진중으로 FDD-LTE방식으로시속 350km에서최대 20Mbps의성능보고 한국의통신사업자 KT와 SKT는 WiBro 백홀망을국내주요도시의지하철에설치하고지하철각차량에 WiBro to Wi-Fi 변환장치를두어차량내에서는 Wi-Fi 서비스제공 - 국내지하철에서상용화된 WiBro 백홀망은최대 20 Mbps ( 평균 10 Mbps 이하 ) 의전송속도를제공하는데서비스품질이매우저하되어지하철내 Wi-Fi 서비스에대한불만상승 - 최근에 LGU+ 는 LTE 셀룰라망의액세스링크중일부를열차용백홀로활용하여열차에 LTE 라우터를설치하고전국지하철에서 Wi-Fi 서비스를제공하고있지만셀룰라망에사용하는 LTE 사용자를위한액세스링크와 LTE 라우터를위한백홀링크가제한된셀룰라주파수대역폭을공유하여야하기때문에 WiBro 백홀을사용하는 KT와 SKT의지하철와이파이서비스대비효율이그렇게높지않음 한국전자통신연구원은상기와같은열차내와이파이서비스의한계를극복하기위해밀리미터파를지하철이동무선백홀로사용하는 MHN 시스템을개발하여 2017년 6월세계최초로달리는지하철에서 MHN 시스템을활용하여열차내에서초고속기가급와이파이서비스를시연하였고관련기업들이서울시지하철 1~9호선상용화추진중 미래커넥티드카, 자율자동차를위한통신기술환경 커넥티드카는 4 차산업혁명의 Testbed, 커넥티트카기반선제적빅데이터구축및활용필요 - 세계커넥티드카시장은 19 년 1000 억달러, 20 년엔전체차량의 55% 가연결될전망 ( 17 년, 산업연구원 ) - 스마트홈, IoT, VR/AR/MR, 스마트오피스, 유통 / 거래 / 금융등다양한서비스가커넥티드카내에서발생 4 차산업생태계는승자독식의구조, 애플 구글은막강한플랫폼을활용해연결된자율주행차도개발중 - 승자독식사례 : 애플은 2013 년스마트폰시장에서 62% 영업이익이 2014 년 78%, 2015 년 88% 로급증 - 美 AI 이용 IoT 나 5G 기반광역네트워크플랫폼에연결하여 2020 년에완전자율차 상용화추진 자율주행차, 로봇, 드론등을포함한대규모 IoT 장치들의초연결로인하여양질의대용량트래픽발생예상 - 25 년에는모바일트래픽이매월 49 EB 를초과할전망 ( 16 년, CISCO) - 차량간통신 (V2V), 차량과인프라 (V2I) 에서대용량정보가오가는것은물론운전자를포함한 탑승자를위한카인터테인먼트활성화로막대한콘텐츠가소비될전망임. 일부에서자동차를 제 2 의스마트폰 " 으로부르는이유가여기에있음 차량운행시도로인프라및다른차량과지속적으로상호통신하며교통상황등각종유용한정보를교환및공유하는것을의미하는 V2X 의중요성증대 315

기술개발테마현황분석 자동차끼리직접또는거리에설치되어있는인프라와전방교통정보, 차량접근, 추돌가능성예측등으로사고를사전에방지할수있는장치및기술에대한수요급증을의미 차량의정밀제어를위한센서의고성능화와새로운서비스적용을위해 Gbps 급의통신성능을요구되고있으며, 이를위해차세대 V2X 가밀리미터파대역의 Killer Application 으로대두 한편기존의 6GHz 이하의 V2X 기술은저지연기술과접목하여자동차추돌방지등자동차제어용으로사용될것으로전망. 사용대역폭의한계로막대한콘텐츠의전송이필요한자동차용 embb 서비스에는부적합. 자동차용 mmbb 서비스를위해서는향후 mmwave 의광대역스펙트럼을활용할것으로전망 316

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 3. 기업분석 가. 주요기업분석 국내주요기업동향 유블럭스도지난 6월 IEEE 802.11p 표준을준수하는차세대 V2X 모듈 VERA-P1 시리즈공개. VERA-P1은가시선이확보될때약 1km까지통신할수있고미국과유럽시장을타깃으로 WAVE, DSRC, ETSI ITS G5를완벽히준수해설계. 클레버로직의경우현재최대 5Gbps의전송률을지원하는 MHN Enhancement (MHN-E) 시스템관련기술을 ETRI에서이전받아상용화를위해공동연구진행 - MHN 기술의공동연구기관인 KMW와에스넷이각각 MHN RF 시스템및 MHN GW를개발하여모뎀을개발한클레버로직과함께서울지하철초고속와이파이를위한 MHN 이동무선백홀상용화추진중 국내벤처기업라닉스가올해 2017년 6월자율주행자동차용통신칩 G-WAVE( 지웨이브 ) 칩셋공개하였고 G-WAVE는웨이브 (WAVE) 규격인 IEEE 802.11p(5.9GHz밴드 ) 와 IEEE 1609.X 표준을지원 삼성은 28 GHz 대역의 5G 프로토타입시스템개발하여 MWC2017에서시연. 부스내에서 4Gbps 이상의전송률시연. 자체규격으로 NTT DoCoMo와이동차량을이용하여 150 km/hr에서달리는차량에서최대 2.5 Gbps 시연 SKT는올해 8월국내통신장비업체 KMW와함께무선 5G 중계기 (relay) 를국내최초로개발해서울강남구에위치한 '5G 시험망 ' 에적용 SKT는 HFR와협력하여최대 4Gbps 속도를지원하는 28GHz 대역인빌딩중계기개발 국내통신3사 (SKT, KT, LGU+) 는와이브로 (IEEE 802.16m) 백홀망을서울지하철에설치하고열차내 WiFi에 10Mbps 급무선백홀을제공함으로써 WiFi 서비스를제공하고있음 KTX에서 LTE 기반의무선백홀을이용하여 WiFi 서비스를제공하고있음 LG전자가국내최초로 LTE 이동통신기반 V2X(Vehicle to Everything, 차량과모든개체간통신 ) 단말과이를활용한자율주행안전기술개발에성공하였고최근경기도화성시에위치한교통안전공단자동차안전연구원주행시험장과경기도과천시의일반도로에서자체개발한 V2X 안전기술시연을통한성능검증완료 LG이노텍은 2015년 1세대 V2X 풀모듈출시에이어지난 9월 2세대 V2X 풀모듈개발에성공. LG이노텍의 2세대 V2X 풀모듈 은통신프로토콜을제어하는 HCI모듈과하드웨어보안모듈 (HSM), 애플리케이션프로세서 (AP) 등 3종의 V2X 핵심부품을 1개로통합한초소형제품 317

기술개발테마현황분석 국내중소기업사례 주식회사에어텍시스템은유무선정보통신전문회사로 ETRI 텔레메틱스차량간통신시스템공동연구개발완료, 중국화웨이와통신장비개발 주식회사이너트론은이동통신기기, 기지국, 단말기, 중계기, 광통신, 일반산업용관련부품공급업체로이동통신기지국이나중계기, 디지털방송장비분야에들어가는, 신호를필터링해주는제품을위주로기술개발과수출진행 피앤피플러스은한국전자통신연구원과이동핫스팟네트워크 (MHN) 기술을이용해철도및지하철등고속이동환경에서초고속인터넷접속을제공하는사업을공동으로추진 주식회사에어텍시스템은이동통신용 module system과기지국용중계시스템개발및생산, 대기업과협업을통한제품개발및수출 네오슈테른테크놀로지는이동통신용 module, system 개발및생산, 기지국용중계시스템개발및생산, In-building system 개발및생산 에어포인트는디지털간섭신호제거 (ICS) 중계기, 단거리전용통신 (DSRC) 모뎀및고주파 (RF) 칩, 자동요금징수 (ETC) 용단말기개발을통한고속체통신관련연구진행 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원,%) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율 당기순이익율 R&D 집중도 에어텍시스템 28,964 20,948,113 4.31 1.09 0.54 11.1 이너트론 41,790 31,734,089 18.97 3.91 3.16 9.7 피앤피플러스 30,032 22,631,296 28.77-8.2-20.89 - 네오슈테른테크놀로지 60-100 - ( 주 ) 에어포인트 15,519,169 12,384 7.4 5.19 1.78 7.6 318

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 나. 주요기업기술개발동향 주요해외기업개발동향 퀄컴은 MWC2017에서 2G부터 5G까지하나의칩으로구현가능한 X50 칩셋군을공개하였고 28GHz 기반고정빔방식으로옥외빔스위칭기술을시연결과를공개하였으며 2019년 5세대 (5G) New Radio (NR) 표준기술상용화를목적으로내년에 5G 기술테스트를실시할예정 ZTE는 MWC2017에서밀리미터파와 6GHz 이하를지원하는상용화전기지국전체라인출시및 1Gbps 속도를구현한스마트폰시제품공개 NEC에서개발한 ipasolink EX Advanced는 FDD 기반의무선백홀시스템으로서 71~76GHz 혹은 81~86GHz 대역의주파수를사용하고최대 2GHz의대역폭과 256-QAM 변조방식을지원함으로써최대 10Gbps의 P2P 무선링크제공가능 SKT, Ericsson, BMW는밀리미터파기반프로토타입시스템개발후인천영종도자동차시험장에서 170 km/hr 로달리는자동차에서최대 3.6 Gbps 시연하고 MWC2017에서도공개 Huawei는 massive MIMO 기반밀리미터파프로토타입시스템 ( 대역폭 1 GHz) 을이용하여최대 Cell throughput 40 Gbps 시연및 MWC2017에서소개 Fluidmesh가자체개발해판매중인제품 FM4200 MOBI는 5GHz 대역에서최대 40MHz의대역폭을활용함으로써최대 362km/h로운행하는열차에 300 Mbps의무선링크를제공할수있음. 해당시스템은 OFDM 전송방식을기반으로최대 64-QAM 변조방식을지원하고 seamless 핸드오버 (make before break) 방식을적용함 Huawei가 LTE FDD 기반의고속열차통신시스템을개발하였고 20MHz의대역폭과 2x2 MIMO 전송기술을활용하여최대 430km/h로운행하는 Shanghai maglev 열차에서 50Mbps의하향링크전송률을시연함 일본연구진 (Keio 대학, 일본 Railway Technical Research Institute) 은 free-space optic communication 기술을적용한열차통신시스템을개발하였고 130km/h 열차에최대 566Mbps의전송률을시연함 Continental과 Huawei는최근중국상하이에서 Cellular V2X 통신표준검증을위한필드시험을수행하였고차량간평균 11ms의 latency 시연 NXP 반도체 (NXP Semiconductors) 가차세대 RoadLINK 솔루션을출시. 새로출시된 NXP SAF5400은세계최초의자동차급, 고성능싱글칩 DSRC 모뎀 퀄컴자회사퀄컴테크놀로지는셀룰러-V2X(C-V2X) 솔루션인퀄컴 9150 C-V2X 칩셋 (Qualcomm 9150 C-V2X) 을올해 9월에공개. 9150 C-V2X는 3GPP Rel-14의단말들간인터페이스인 PC5에기반한 C-V2X 솔루션으로 2018년하반기상용화샘플링으로제공될예정 319

기술개발테마현황분석 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 지하철 / 열차를위한초고속인터넷제공기술 현재국내지하철와이파이서비스는 WiBro 백홀방식에기반하여서비스를제공하고있으나제공할수있는대역폭의한계로열차편성당 10 Mbps 내외의백홀용량을여러개의객차에설치된 Wi-Fi AP 에분산할당하여수백명혹은수천명의지하철탑승자가나누어사용하기때문에실제체감품질은매우떨어짐 최근에는 LTE 셀룰라대역폭일부를지하철 Wi-Fi 백홀로사용하는방식도도입되었지만이동통신사업자의셀룰라 (LTE) 면허주파수의아주일부만사용하기때문에 WiBro 백홀에비해많은용량증대를기대하기힘듬 이러한문제점을해결하기위해한국전자통신연구원에서는 mmwave 의광대역을이용한기가급 MHN(Mobile Hotspot Network) 이동무선백홀기술을선도개발하여 2017 년 2 월세계최초로달리는열차환경 ( 서울지하철 8 호선 ) 에서 3 개역사에걸쳐 mru 장비를 5 개설치하여 1.25 Gbps 급이동무선백홀기술을시연하였고 6 월에는세계최초로지하철내부에초고속와이파이 AP 와연동하여서비스시연수행 [ 달리는열차내부시연장면 ] [ 열차내와이파이속도시연 ] 본기술은밀리미터파를지하철이동통신에활용한세계최초 / 최고기술 - 현재지하철에서사용되고있는 WiBro 백홀대비 100 배이며지하철에서 500 명이상이 HD 급 (2 Mbps) 동영상을동시에시청가능수준 - 기저대역모뎀기술은 2016 년에상용화를희망하는중소기업에기술이전을하였으며기술이전 받은기업은서울지하철공공와이파이사업에승용한사업화준비 - 공동연구로참여한 RF 개발업체및 Gateway 개발업체도사업화추진중으로 MHN 이동무선 백홀기술은 TTA 에국내표준으로반영되어있으며과제수행중에수십건의특허를출원하였고 본기술의개념을국제표준회의에제안했으며열차환경성능평가방법등을반영 한편, 과학기술정보통신부에서는 2017 년 11 월 22~23.6 GHz 의대역을 지하철와이파이를위한백홀 등신기술도입을촉진하기위해 허가를받지아니하고사용할수있는주파수 (FACS 3) ) 로행정예고 서울지하철에서시연시사용한주파수는 24~26.5 GHz 대역의 500 MHz 대역폭주파수를시험주파수로허가받아시연하였으며향후국내상용화를원하는기업은과기부에서신규지정한새주파수에맞추어상용시스템개발 3) FACS: Flexible Access Common Spectrum 320

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 기술시연시에는 MIMO 기술및 SFMF(Single Frequency Multi-flow) 기술은사용하지않았고향후이기술들을도입하여백홀데이터전송속도향상가능 버스 / 승용차를위한초고속인터넷제공기술 [ 무선인터넷실태조사, 한국인터넷진흥원 (2015) ] 지하철과마찬가지로버스와같은도로상의대중교통수단내에서초고속인터넷제공은현재제한적으로지원 과기부에서새로지정한 FACS 를최대한활용하여전국의모든대중교통수단 ( 지하철, 고속철, 버스 ) 에초고속이동무선백홀을제공하므로서이동체내에서초고속무료와이파이서비스를제공하여서민통신비절감가능 기술적으로지하철 / 고속철환경과고속도로환경이다른점은열차의경우기지국 RF 장비커버리지내 ( 일반적으로 1 Km 이내 ) 에서는열차가하나만존재 ( 상행과하행은 RF 장비를따로설치하며서로다른주파수사용 ) 하기때문에 Point-Point 통신만하면문제가없는데고속도로의하나의 RF 장비가커버하는영역에여러대의버스가존재할수있기때문에기본적으로셀룰라이동통신과같은 Multiple Access 기술도입필수 한편최근국내외적으로많은자동차회사가자율주행자개발에박차를가하고있으며통신사업자가보유한빅데이터, 클라우드, 인공지능 (AI) 기술이자율주행차에접목되면서정보통신과자율주행차협력모델구체화 자율주행차는막대한통신트래픽을유발할것으로예상 기존의 6GHz 이하의 V2X 기술은저지연기술과접목하여자동차추돌방지등자동차제어용으로사용될것으로전망되나사용대역폭의한계로위와같은막대한콘텐츠의전송이필요한자동차용 embb 서비스에는적합하지않으며자동차용 mmbb 서비스를위해서는향후 mmwave 의광대역스펙트럼을활용할것으로전망 현재 3GPP 에서 mmwave 기반 5G 이동통신기술의표준화가진행중이며 Phase I 규격은기지국과단말간 direct access 링크만고려 - Phase I 규격에기반한 mmwave 기반의 5G new radio link 기술은초기에는주로 Indoor 혹은 밀집지역의 Outdoor 소형셀에적용될것으로예상 321

기술개발테마현황분석 자동차내의사용자단말이직접외부의기지국으로부터 mmwave를수신하여서비스를받는것은매우제한적일것으로전망 - LOS가보장이되지않은차량이동환경에서는 mmwave 송수신이쉽지않고선탠차량의경우 mmwave의신호의감쇠가커서직접외부기지국으로부터 mmwave를수신하여기가급데이터서비스받기어려움 자동차의경우 mmwave 5G의액세스링크를앞에서소개한일종의이동무선백홀형태로차량과기지국간통신기술로사용할것으로전망되며전체용량중일부는차체내부구조물을이용한대용량서비스 ( 유리 desplay, 의자뒤평면 desplay 등 ) 로사용되고일부는차량내부에있는스마트폰 user에게 Wi-Fi, LAA 혹은차량내 mmwave 링크등으로변환하여사용자가사용하는형태가될가능성이큼 모든영역에서 LOS를보장하기위해길가에매우많은 Radio Unit을설치해야하는문제점이발생하여이동통신사업자에게매우많은비용발생의문제야기 - 이러한비용문제를해결할수있는방안은아래그림에서와같은 Moving Multi-hop Relay (MMR) 기술활용 [ Non-LOS 환경을극복하기위한 MMR(Moving Multi-hop Relay) 개념도 ] MMR를실현하기위해서는인접한 relay (access링크포함 ) 링크간다양한형태의 duplexing 기술의연구가필요하며고속동기획득기술, Advanced Beamforming 기술등의연구필요 전체 Multi-hop relay 네트워크의주파수효율최적화를위한 radio resource management 및효율적인토폴로지제어, 링크간간섭제어기술및 moving vehicle cell을위한 Advanced SON 기술등의연구필요 MMR 기술은 Access 링크가없을경우에도차량간 V2V (D2D) 형태의통신으로도활용가능하며드론이나무인비행체간 Multi-hop relay기술로도사용가능히며 mmwave 기반의 MMR 기술은 3GPP의 5G Phase II 혹은그이상의표준화단계에서표준화가진행될것으로전망 322

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 나. 특허 / 논문분석 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술특허상주요기술 주요기술 초고속 인터넷 제공기술, 고속이동체용 디바이스 기술이 있으며, 초고속 인터넷 제공기술은 멀티플로우기술, 멀티홉릴레이기술, mmw 채널모델링기술, 멀티플엑세스기술, mmwave 편파 MIMO 기술, mmwave 무선전송기술로, 고속이동체용디바이스기술은기지국기저대역 장치 (mdu), 게이트웨이 (mgw), 기지국 RF 장치 (mru), 차량용단말 (mte), 기가급모뎀기술로 구분됨 분류요소기술설명 멀티플로우기술 동일주파수멀티플로우기술 멀티홉릴레이기술 커버리지확장용멀티홉릴레이기술 mmw 채널모델링기술 차체를고려한도로환경 mmw 채널모델링기술 초고속인터넷제공기술 멀티플엑세스기술 주어진시간, 주파수, 공간, 코드등을여러사용자가공동으로사용하는전송기술 mmwave 편파 MIMO 기술 mmwave 편파 MIMO 기술 mmwave 무선전송기술 mmwave 무선전송기술 기지국기저대역장치 (mdu) 주파수를변경하지않고기저대역신호를사용하여그대로전압이나빛의강도를변환하여전송하는장치 고속이동체용디바이스기술 게이트웨이 (mgw) 기지국 RF 장치 (mru) 차량용단말 (mte) 이동성제어및인터넷망과연결을담당하는기술 이동체경로에 500m~1Km 간격으로설치 이동체에장착되는이동체용단말 기가급모뎀기술 기가급모뎀기술 323

기술개발테마현황분석 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술에대한요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며, 최근 10년간의특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 멀티플로우기술 0 0 0 0 0 멀티홉릴레이기술 37 54 21 31 143 초고속인터넷제공기술 mmw 채널모델링기술 0 0 0 0 0 멀티플엑세스기술 6 15 1 2 24 mmwave 편파 MIMO 기술 32 51 14 5 102 mmwave 무선전송기술 17 78 53 15 163 기지국기저대역장치 (mdu) 고속이동체용디바이스기술 게이트웨이 (mgw) 기지국 RF 장치 (mru) 차량용단말 (mte) 기가급모뎀기술 1 0 0 0 1 합계 93 198 89 53 433 국가별요소기술별특허동향에서는 mmwave 무선전송기술이다른기술들에비해특허출원건수가가장많았으며, 그다음으로는멀티홉릴레이기술, mmwave 편파 MIMO 기술이특허출원건수가많았음 mmwave 무선전송기술에서는미국이가장많은출원량을보유하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음. 센멀티홉릴레이기술, mmwave 편파 MIMO 기술에서는미국이가장많은출원량을보유하고있음 이에따라, 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술은미국에서가장활발한연구가이루어지고있음을알수있음 324

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 주요기술별출원인동향 세부분야 초고속인터넷제공기술 고속이동체용디바이스기술 요소기술 기술집중도 주 4 출원인 국내특허동향 멀티플로우기술 - - 멀티홉릴레이기술 삼성전자 한국전자통신 연구원 Qualcomm mmw 채널모델링기술 멀티플엑세스기술 mmwave 편파 MIMO 기술 mmwave 무선전송기술 기지국기저대역장치 (mdu) 게이트웨이 (mgw) 기지국 RF 장치 (mru) 차량용단말 (mte) 기가급모뎀기술 한국전자통신연구원 삼성전자 INTEL 한국전자통신연구원 INTEL Broadcom Corporation SONY SHARP MASPRO DENKOH 한국전자통신연구원 대기업및공공연구기관중심의출원 대기업및공공연구기관중심의출원 대기업중심의출원 대기업및공공연구기관중심의출원 공공연구기관중심의출원 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술분야주요출원인동향 멀티홉릴레이기술은삼성전자, 멀티플엑세스기술, mmwave 편파 MIMO 기술은한국전자통신연구원, mmwave 무선전송기술은 SONY에서가장많은특허를보유하고있으며, 고속이동체용디바이스기술은한국전자통신연구원에서특허를보유하고있음 국내에서는멀티홉릴레이기술, 멀티플엑세스기술, mmwave 편파 MIMO 기술에대한연구개발이이루어지고있음 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술분야의주요경쟁기술및공백기술 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술분야의주요경쟁기술은멀티홉릴레이기술, mmwave 편파 MIMO 기술, mmwave 무선전송기술로나타남 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술분야에서멀티홉릴레이기술, mmwave 편파 MIMO 기술, mmwave 무선전송기술이가장치열한분야이고멀티플로우기술, mmw 채널모델링기술, 멀티플엑세스기술, 고속이동체용디바이스기술분야는아직까지출원이활발하지않은공백기술로나타남 325

기술개발테마현황분석 세부분야요소기술기술집중도 초고속인터넷제공기술 멀티플로우기술 멀티홉릴레이기술 mmw 채널모델링기술 멀티플엑세스기술 mmwave 편파 MIMO 기술 mmwave 무선전송기술 기지국기저대역장치 (mdu) 고속이동체용디바이스기술 게이트웨이 (mgw) 기지국 RF 장치 (mru) 차량용단말 (mte) 기가급모뎀기술 : 120 건이상, : 90~119 건, : 60~89 건, : 30~59 건, : 30 건미만 최신국내특허기술동향 분류 요소기술 최근핵심기술동향 멀티플로우기술 - 멀티홉릴레이기술 통신거리를확장하기위한기술 mmw 채널모델링기술 초고속인터넷제공기술 멀티플엑세스기술 주파수효율개선기술 mmwave 편파 MIMO 기술 mmwave 무선전송기술 기지국안테나가상황에맞게자동으로빔을형성해최적의통신환경을구현하는기술 전송대상을밀리피터파신호로변환하여전송하는기술 전파간섭을억제하여보안성을향상시키고통신하는기술 고속이동체용디바이스기술 기지국기저대역장치 (mdu) 게이트웨이 (mgw) 기지국 RF 장치 (mru) 차량용단말 (mte) 기가급모뎀기술 신호수신장치에대한기술 326

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 최근국내에출원되는특허를통해기술동향을살펴보면, 멀티홉릴레이기술, 멀티플엑세스기술, mmwave 편파 MIMO 기술대부분은대기업및공공연구기관을중심으로연구개발이이루어지고있는것으로나타남` 멀티홉릴레이기술은통신거리를확장하기위한기술이개발되고있는것으로나타남 멀티플엑세스기술은주파수효율개선기술이개발되고있는것으로나타남 mmwave 편파 MIMO 기술은기지국안테나가상황에맞게자동으로빔을형성해최적의통신환경을구현하는기술이개발되고있는것으로나타남 mmwave 무선전송기술전송대상을밀리피터파신호로변환하여전송하는기술, 전파간섭을억제하여보안성을향상시키고통신하는기술이개발되고있는것으로나타남 고속이동체용디바이스기술은신호수신장치에대한기술이개발되고있는것으로나타남 중소기업특허전략수립방향및시사점 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술기술분야의공백기술분야는멀티플로우기술, mmw 채널모델링기술, 멀티플엑세스기술, 고속이동체용디바이스기술로나타남 기존 4세대까지의이동통신은주로가정, 사무실등보행자중심의 Nomadic 환경에최적화된형태이고 120Km/h 이상의고속환경에서는통신접속이끊어지지않는정도의서비스에한정 최근모바일데이터서비스사용량이가파른증가세를보이며보행자중심의저속환경뿐만아니라지하철, 고속철등그룹이동체내에서의서비스도점차중요해지고있으며 5G 이동통신에서는고속환경에서최적의서비스품질을유지하도록요구 다만, 대부분의고속이동체를위한초고속인터넷제공기술기술은대기업과일부공공연구기관을중심으로연구가진행되고있기때문에중소벤처기업의참여가높지는않은분야 멀티플로우기술, mmw 채널모델링기술, 멀티플엑세스기술, 고속이동체용디바이스기술로나타났지만, 산업에적용되기위해서는기술개선과특허를확보하기위한전략이필요할것으로판단됨 향후중소기업은공공연구기관에서활발히연구개발을하고있는고속이동체를위한초고속인터넷제공기술기술을이전받거나공동연구개발을진행하여제품화하는방향을우선적으로고려해볼수있을것으로사료됨 327

기술개발테마현황분석 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 (1) 연구개발기관 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술분야주요연구개발기관 한국전자통신연구원 - 고속이동체인터넷위성ㆍ무선연동단말플랫폼상위설계, 상세설계, 제작및시험 - 고속열차를포함한고속이동체에탑재하여끊김없는무선초고속인터넷접속, 디지털위성방송, IPTV, 이동 VoIP 등의제공차세대유비쿼터스유무선통방융합의통합망으로활용 한국과학기술원 - 멀티홉시스템의성능을개선하고새로운알고리즘을제안 - 차세대이동통신시스템의핵심기반기술을획득, 선점하는효과를얻을것으로기대. 전자부품연구원 - 자율협력형무인이동체를위한 N-N 멀티캐스팅및 Flying Ad hoc 네트워크기술개발 - 차세대무인이동체원천기술개발 와이젯 - 외부디스플레이장치로무선으로전달하는고속저전력 mmw 무선송신, 수신제품개발을목표로하며, 사용자편의를위하여 Plug&Play 방식으로무지연연결을가능. 광주과학기술원 - 물리계층장치인식에기반한간결한 IoT 통신연구 - 교통, 정보통신, 기타기반시설적용 연세대학교산학협력단 ( 연구책임자윤영중 ) - 직교코드를이용한시간 - 주파수영역 mmwave Massive MIMO 안테나시스템의성능평가 삼성전자 - 여러개안테나를사용해목표로한단말기들에게일종의전파로이뤄진빔을쏘는방식으로효율성을개선한 ' 빔포밍 (beamforming)' 기술을더욱진전시킴 한국전파진흥협회 - 밀리미터파대역 5G 안테나 3 차원빔측정설비기반구축 프리스케일 - 다양한주파수변조형식을지원하면서넓은대역폭을보장하고, 칩크기는줄어드는추세를반영 328

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 나. 연구개발인력 고속이동체를위한초고속인터넷제공분야는전자부품연구원, 한국전자통신연구원등에서 주로연구개발을진행하고있음 [ 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술주요연구기관 ] 기관 부서 대표전화 전자부품연구원 모빌리티플랫폼연구센터 031-789-7000 전자부품연구원 스마트네트워크연구센터 031-789-7000 한국전자통신연구원 네트워크연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 광무선융합연구본부 042-860-6114 한국전자통신연구원 IoT연구본부 042-860-6114 한국과학기술연구원 02-958-6170 광주과학기술원 062-715-2114 한국전파진흥협회 전자파기술원 02-703-2415 329

기술개발테마현황분석 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관 고속이동체를위한초고속인터넷제공관련기술은크게이동무선백홀통신기술, 이동 무선백홀시스템기술, 고속도로환경핵심기술, 열차환경성능향상기술로나눌수있음 기술이전이가능한기관은전자통신연구원, 전파진흥협회, 전자부품연구원등이있음 [ 초고속단거리무선통신부품요소기술연구기관및인원 ] 분류요소기술기관 이동무선백홀통신기술 mmwave 무선전송기술 기가급상위프로토콜기술 mmwave RF 기술 한국전자통신연구원 ( 주 ) 엠씨티 한국전자파진흥협회 기지국기저대역장치 (mdu) 전자부품연구원 이동무선백홀시스템기술 게이트웨이 (mgw) 단말장치 (mte) 한국전자통신연구원 이큐브랩 커버리지확장용멀티홉릴레이기술 한국과학기술원 고속도로환경핵심기술 차체를고려한도로환경 mmw 채널모델링기술 멀티플엑세스기술 한국전자통신연구원 광주과학기술원 열차환경성능향상기술 mmwave 편파 MIMO 기술 한국전자통신연구원 330

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 지하철 / 열차를위한초고속인터넷제공기술 mmwave 기반 MHN-E(Mobile Hotspot Network Enhancement) 이동무선백홀전송기술 - 상하향링크무선전송기술 ( 최대백홀데이터전송율 : 5 Gbps) 한국전자통신연구원은 MHN 기술 ( 대역폭 500 MHz) 의개발이후대역폭을 2배 (1 GHz) 로늘리고편파 MIMO까지포함하는 MHN-E 기술을개발 mmwave 기반광대역전송기술 ( 최대대역폭 1 GHz) OFDM/ 편파 MIMO/ 셀탐색 / 변복조 /RACH 등 [ MHN 이동무선백홀최대대역폭 ] [ MHN 이동무선백홀듀플렉싱방식도 ] 331

기술개발테마현황분석 - 기지국 / 단말무선프로토콜기술 L2/L3 프로토콜 SW Mobility management (Handover) [ 기술이전가능한 MHN 이동무선백홀기술개념도 ] 332

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 (2) 이전기술에대한세부내용 [ 고속이동체를위한인터넷제공기술관련연결기술 ] 분류 세부내용 기술명 mmwave 5G L1 모뎀검증용프로그램기술 기술개요 밀리미터파 (10~40GHz) 5G 이동통신시스템 L1 모뎀검증용프로그램기술 기술이전목적및필요성 밀리미터파 5G 이동통신기술 은 GHz급의광대역폭활용이가능한밀리미터파를이용하여사용자단말에 Gbps급데이터를전송할수있는차세대이동통신기술임 사밀리미터파의광대역성, 높은자유공간손실등의특징으로인해, 사용자단말에 Gbps급의높은데이터전송을제공하기위해서는기지국과단말 L1 모뎀이기존 LTE와는다른무선전송기술 ( 무선전송프레임, 빔포밍지원등 ) 을제공해야함. 현재삼성전자, 에릭슨, 노키아, 퀄컴, 화웨이등세계유수기관에서밀리미터파기반 5G 이동통신기술및시스템개발을진행하고있음 본기술은밀리미터파 5G 이동통신시스템의 L1 모뎀신호생성 / 분석을위한모뎀검증용프로그램기술임. L1 모뎀의상? 하향데이터및제어채널을제공하고, 하드웨어로구현된 L1 모뎀의기능검증을할수있도록인터페이스를제공함으로써, 국내중소? 중견기업의 5G 이동통신장비시장진입장벽을낮출수있음 기술의특징및장점 광대역폭활용이용이한밀리미터파주파수대역을활용하는 5G 이동통신 L1 모뎀검증용프로그램 하드웨어검증을위한송신신호생성 / 전달및모뎀하드웨어수신신호분석기능제공 밀리미터파 5G 이동통신 L1 모뎀의상 / 하향제어채널 / 데이터채널처리및동기기능지원 기술성숙도 (TRL) 단계 : 5 ( 적용분야 ) 차세대이동통신 활용방안및기대성과 ( 기대효과 ) 이전기술을밀리미터파기반 5G 이동통신용시험장비및 이동통신망품질측정장비등의개발에활용함으로써, 2020 년상용화가 예상되는 5G 이동통신시장진입가능 333

기술개발테마현황분석 분류 세부내용 1) 밀리미터파 5G 이동통신시스템 L1 모뎀검증용프로그램기술 밀리미터파 5G 이동통신시스템물리계층규격서 밀리미터파 5G 이동통신시스템 L1 모뎀상세설계서 기술이전내용및범위 mmwave 5G L1 모뎀검증용프로그램요구사항정의서 mmwave 5G L1 모뎀검증용프로그램시험절차서및결과서 mmwave 5G L1 모뎀검증용프로그램소스코드 (matlab) 2) 밀리미터파 5G 이동통신시스템 IPR 통상실시권 밀리미터파 5G 이동통신무선전송핵심기술특허 27건에대한통상실시권 특허 5건 1) 채널추정기 ( 출원번호 : 2016-0038581) 2) 밀리미터대역채널의채널추정방법및장치 ( 출원번호 : 2016-0171978) 3) 단말의이동성에따라서채널품질지시자를측정하는단말 관련지적재산권 ( 출원번호 : 2016-0171980) 4) 상향링크신호수신방법및장치 ( 출원번호 : 2016-0171981) 5) 무선통신시스템에서랜덤액세스채널의멀티슬롯구성과신호송수신방법 ( 출원번호 : 2016-0162932) 엠엠웨이브 5지엘1모뎀검증용프로그램등프로그램 1건 GK-5G 기지국복조기상세설계서 v1.0 등기술문서 9건 실시권허용범위 비독점적통상실시권 계약기간 계약체결일로부터 5 년간 기술 이전 조건 기술료조건 ( 부가세별도 ) 경상기술료구분 중소기업 중견기업 대기업 착수기본료 ( 천원 ) 20,000 62,000 83,000 매출정률사용료 (%) 1.25 3.75 5 기술전수교육개월 / 0 천원정 ( 부가세별도 ) 334

고속이동체를위한초고속인터넷제공기술 분류 세부내용 기가모뎀연구실이훈 세부 문의 기술관련 계약관련 기술개발발표당시현재기술개발발표당시현재 042-860-1319 hlee@etri.re.kr 기가모뎀연구실이훈 042-860-1319 hlee@etri.re.kr 기술이전실서규현 042-860-5858 hyuns@etri.re.kr 기술이전실서규현 042-860-5858 hyuns@etri.re.kr 335

기술개발테마현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 고속이동체를위한초고속인터넷제공기술분야키워드클러스터링 ] 336