5G 이동셀 개념 및 주요 기술

<배경>

 - 이동통신 네트워크 용량은 주파수 효율 향상 및 초광 대역 주파수 확보 등을 통해 증대 가능, 하지만 용량 향상 정도 제한적

 - 급증하는 모바일 데이터 트래픽을 수용하기 위해 소형셀을 통한 네트워크 용량 증대 고려

 - 소형셀을 통한 용량 향상 방안은 매크로와 같은 대용 량 기지국의 설치와는 달리 설치가 간단하고 거리 시설 물을 이용할 수 있기 때문에 사이트(site) 확보 및 운영 비용이 절감되는 장점이 있지만, 고밀도 환경으로 갈수 록 네트워크와의 연결을 위한 선로 설치 및 운영 부담이 증가하는 문제를 갖는다. 이를 해소하기 위해 최근에는 무선 백홀(backhaul)을 통해 네트워크와 소형셀을 연결 하는 솔루션이 제품화

 - 네트워크 패러다임이 인프라 중심에서 사용자 중심으로 전환되면서 사용자를 따라 움직이는 이동 소형셀에 대한 관심이 고조

1. 개요

 - 차량 탑재 및 휴대 등을 통해 이동이 자유롭고 (Moving Base Station/Relay), 자체 응용/Cloud 서버를 통해 서비스 직접 제공이 가능하며, 근접 이동셀들과 셀 간 직접 통신이 가능한 초소형 이동 기지국

2. 개념도

 -  자유로운 이동 중 에도 네트워크와 통신 제공을 위해 상위로는 무선 백홀 (backhaul) 링크를 통해 네트워크와 연결되고, 하위로 는 액세스(access) 링크를 통해 단말들의 접속을 제공하 며, 독자적인 셀(cell) 구성이 가능한 Moving Base Station/Mobile Relay 구조를 기반

3. 이동셀 특징

 가. Mobile Edge Cloud

   - 기존의 기지국이 주로 네트워크와 단말을 연결해 주는 중계 기능을 제공한 것과는 달리, 5G 이동셀은 사용자 중심의 서비스 제공 및 공유 모델을 실현하기 위해 자체 응용/Cloud 서버 및 GW(gateway) 기능이 탑재

   - 자체 응용/Cloud 서버는 네트워크로부터의 콘텐츠를 일 시적으로 저장하여 접속 단말에게 고품질의 액세스 링 크를 통해 전달하는 캐슁(caching) 기능도 제공하지만, 사용자에 의해 생성된 콘텐츠 및 데이터를 저장, 관리하 고 주변 사용자들과의 직접 공유도 가능한 mobile private cloud 서버 기능도 제공함

 나. Cell to Cell Direct 통신

   - 기존의 기지국 간의 통신이 모두 네트워크를 경유했 던 것과는 달리, 5G 이동셀은 사이드홀(sidehaul) 링크를 통해 주변 이동셀 간 직접 통신 기능을 제공함

   - Mobile Edge Cloud 서버를 통해 주변 이동셀 사용자들과 공유되는 콘텐츠 및 데이터를 근접 이동셀 간 고품질 직접 통신링크를 통해 전달함으로써 지연 감소 및 QoE(Quality of Experience) 향상 효과를 가질 수 있으며, 네트워크가 부하 또한 경감되는 효과를 가질 수 있음

 

 다. Multi-RAT 액세스 

   - 기존의 이동통신 기지국이 Cellular 기반의 단일 액세 스를 제공하던 것과는 달리, 5G 이동셀은 Cellular와 함 께 WiFi 및 Bluetooth 등 Non-Cellular 액세스를 제공 함으로써 접속 단말의 다양성을 향상시킬 수 있음

4. 이동셀 무선 링크 형상도

가.  Co-channel Links 

    - 이동셀을 중심으로 백홀/사이드홀/액세스 링크가 모 두 매크로 기지국이 사용하는 액세스 링크와 동일한 주 파수 자원 사용

 나.  Dedicated Backhaul/Sidehaul Links

    - 이동셀의 액세스 링크는 매크로 기지국이 사용하는 액세스 링크와 동일한 주파수 자원을 사용(3GPP HetNet(Heterogeneous Networks) 환경과 유사)하지 만, 백홀과 사이드홀은 별도의 주파수 자원 사용

 다.  Dedicated Access Links 

    - 이동셀의 백홀과 사이드홀은 매크로 기지국이 사용하는 액세스 링크와 동일한 주파수 자원을 사용하지만, 액세스 링크는 매크로 기지국과 상이한 주파수 자원을 사용

5. 5G 이동셀의 요소 기술

 - 기반 기술, 인접 통신 기술, 고밀도화 기술로 분류

 - 기반 기술은 이동셀의 구조 및 기본 기능 제공을 위해 필요한 요소 기술

 - 인접 통신기술은 주변 이동셀과의 통신을 위한 기술

 - 고밀도화 기술은 이동셀이 고밀도 환경에서 운영될 때 필요한 요소 기술을 의미

 5G 이동셀 기술 및 표준화 동향(ETRI, 2015)