지금 이 순간

1. 개요

2. 5G 이동통신서비스의 요구 조건

3. 5G를 위한, 현재 4G 네트워크가 가지는 한계점

4. 현재 이동통신망과 5G 이동통신망

5. 5G와 네트워크 슬라이싱

6. 결론

1. 개요

 - 5G 이동통신서비스는 차세대 이동통신 서비스로 초당 20Gbps(최대 전송률) 이상 속도를 내는 통신서비스임

 - 현재 사용하는 4G LTE보다 270배에 달하는 서비스 속도를 제공하려면, 현재 4G 네트워크가 가지는 한계를 극복하기 위한 여러 대책이 필요

 - 4G 네트워크의 한계점은 네트워크의 가용성 증대에 따른 Traffic 집중현상과 이에 따른 기술적 해결이 핵심

2. 5G 이동통신서비스의 요구 조건

3. 5G를 위한, 현재 4G 네트워크가 가지는 한계점

  가. 고속 통신서비스의 한계점

     - 현재의 4G 네트워크에서 개인당 느끼는 체감속도는 10Mbps 미만임

     - 대용량 트래픽을 유발하는 멀티미디어 서비스 수용증가

     - 5G 이동통신서비스에서는 이러한 저속 통신의 문제를 해결해야 함

  나. 다양한 단말 수용의 한계점

     - 다양한 단말 수용문제는 모바일 기기, 의료/보건 통신기기, 차량통신 기기, TV 단말, 쇼핑, 물류서비스의 기기 등 다양한 분야에서 사용되는 기기를 수용하는 것을 말함

     - 현재의 4G 이동통신에서는 스마트 폰 및 태블릿 PC 등, 휴대용 모바일 통신기기의 서비스를 위한 시스템이 주요 구성임

  다. 네트워크 가용성 향상의 한계점

     - 네트워크 가용성이란 언제 어디서나 서비스를 제공해 줄 수 있는 시스템의 능력

     - 오류가 발생해서 시스템이 더 이상 서비스나 자원을 제공하지 못하는 장애상태에 빠지면 가용성이 낮아진다

     - 현재 4G 이동통신망은 PDN-GW로 Traffic이 집중되는 구조

     - Traffic 분산 및 저지연 패킷 전송에 유리한 Flat한 구조로 진화할 것임

     - SDN과 NFV기술 도입을 통한 네트워크 가용성 향상

  라. 네트워크 증설의 한계점

     - 컴퓨팅 능력이 향상되고, 개인의 휴대용 기기의 성능에 따른 빅데이터 중요성이 이슈화되고 있는 상황에서 저장장치 증설의 문제가 해결되어야 함

     - 물리적 증설은 효율성이 떨어지므로 소프트웨어적인 가상화기술을 통한 클라우드 시스템이 5G 이동통신 환경에 적용되어야 함

4. 현재 이동통신망과 5G 이동통신망

<출처 http://www.netmanias.com/ko/post/operator_news/7827>

5. 5G와 네트워크 슬라이싱

  - 네트워크 슬라이싱이란 물리적으로 하나의 네트워크를 논리적으로 분리된(마치, HDD를 C와 D로 파티셔닝해서 쓰는 것처럼) 네트워크를 만들어 서로 다른 특성을 갖는 다양한 서비스들에 대해 그 서비스에 특화된 전용 네트워크를 제공해주는 것

  - 하나의 물리적인 망상에 여러 개의 논리적인 망을 만들어 비용을 절감해주는 것이 네트워크 슬라이싱

  - 5G의 주요 Use case와 특성

 - 네트워크 슬라이싱 개념도

  - 네트워크 슬라이스 만들기

<출처 http://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=blog&no=8292>

5. 결론

  - 4G 네트워크의 한계점은 이용자 체감속도 10Mbps의 속도문제, 다양한 단말수용 문제, 네트워크 가용성 증대에 따른 문제, 네트워크 증설의 한계가 있음

  - 이른 개선하기 위한 방향으로 5G 네트워크는 진화할 것으로 보임

  - 5G 네트워트에서는 ① Flat네트워 크 구조, ② S/W의 가상화 (Virtualization)  및 모듈화(Modularization), 

③ 개방형 (Open) 네트워크로의 진 화로의 혁신이 기대되고 있음

  - SDN, NFV, 네트워크 슬라이싱 기술등이 관련 기술로 떠오르고 있음

1. 개요

 - 4세대 LTE를 응용하여 철도에 특화시킨 기술이 LTE-R(Railway)

 - LTE-R은 초고속 무선통신기술 LTE를 기반으로 하는 철도전용 무선통신망

 - KTCS(Korea Train Control System)는 LTE를 기반으로 하는 차세대 무선열차제어시스템

2. 철도전용 무선통신망 동향

 가. 국외

    - 현재 3G 기술을 기반으로 하는 GSM-R이라는 기술을 철도무선 통신망등으로 활용

    - LTE는 세계주요국가 대부분에서 상용화 또는 상용화 준비 중으로 이미 무선통신기술의 대세

    - 고속철도를 운영 중인 국가들을 중심으로 LTE-R의 상용화를 목표로 연구 진행 중

  나. 국내 

    - 우리나라의 경우 LTE 기술력은 세계 최고수준

    - 도시철도용 무선 열차제어시스템의 기술은 선진국 수준에 진입하였으나 일반 및 고속철도용 무선열차 제어시스템은 연구단계로 기술 확보가 필요한 상황

     - LTE기반의 철도 무선통신망은 700MHz, 1.8GHz, 2.6GHz 등이 후보대역으로 거론되었으나 현재는 700MHz 대역에서 국가재난안전통신망함께 통합·연계하는 것으로 결정

     - 국토교통부는 일반 및 350km/h 이상의 고속 열차에서 안정적인 철도 통신 서비스를 제공하는 것을 목표로 열차 제어시스템을 포함하는 철도통합무선망 구축을 추진

3. LTE-R 기대효과

 - 현재 국내 철도무선방식은 VHF2)(일반철도), TRS3)-ASTRO(고속1단계), TRS-TETRA(고속2단계)등으로 복잡하고 다양하게 구성

  - 국내 철도통신기술에 적용하는 무선통신기술 은 150MHz 대역의 VHF망을 음성통신 용도로, 800MHz 대역의 TRS(주파수공용통신)망을 음성 및 데이터 통신 용도로 지역별 혹은 노선별로 서로 다르게 사용

 - 운영과 유지보수의 효율성이 떨어지는 문제

 - 현재 사용 중인 기술은 초고속데이터 전송이 불가

 - LTE-R은 기존의 무선통신방식을 일원화하여「운영과 유지보수 효율성 증대」와 더불어 초고속데이터 전송을 통한「다양한 융합 서비스 구현」이 가능

4. LTE 기반 철도통신시스템 구조

5. KTCS

  가. 개요

     - KTCS는 국내기술로 개발하는 최첨단 차세대 무선열차제어시스템

     - 무선을 이용하여 실시간 열차 위치, 속도 파악, 충/추돌 방지 등이 가능한 시스템

     - KTCS는 무선기반의 시스템 인만큼, 무선 초고속데이터 전송이 가능한 LTE-R은 KTCS의 핵심기술

  나. 구성도    

6. 맺음말

  - 현재 LTE기반의 철도 무선통신망은 700MHz 대역에서 국가재난안전통신망과 함께 통합·연계 하는 것으로 결정

  - 철도 무선통신망 중에서도 열차제어를 위한 무선 데이터 통신은 높은 안정성과 신뢰성이 요구되기 때문에 철도망과 재난망이 같은 주파수 대역에서 공존하기 위해서는 주파수 간섭문제를 해결하는 기술적 과제와 정책적 조율이 요구

  - 350km/h의 속도로 달리는 고속열차의 빈번한 핸드오버 환경에서도 안정적이고 연속적인 LTE 기반의 무선 열차제어 기술은 향후 국제적인 철도 기술을 선도할 수 있는 핵심 기술이 될 것

<참조>

4_LTE-R과_KTCS_철도운영기관합동회의_150519(설명자료).pdf

<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

 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)

1. 개요

 - 능동 안테나 시스템 (Active Antenna System; AAS)은 기지국용 안테나의 각 소자마다 RF 능동 모듈이 결합되어 배열

 - 능동 안테나 시스템 (AAS)은 안테나 소자마다 능동형 모듈이 장착되어 소자간 진폭과 위상을 원하는 대로 조정할 수 있는 시스템

 - 디지털 빔포밍 (Beamforming)을 통해 셀 환경에 적합한 다양한 빔 패턴을 구현

 - 수직적 섹터구분 (Vertical Sectorization)을 통해 주파수 효율을 증대

2. 배경

 - LTE 가입자, connected device 및 mobile video 사용량의 증가와 네트워크 기술의 진화로 모바일 트래픽은 기하급수적으로 증가

 - 이를 극복하기 위해 무선환경 효율성 및 셀 분할을 증대하기 위한 기술이 연구/개발

 - 이러한 일환으로 나온 안테나 기술이 AAA(Active Antenna System)

3. 특징

http://www.netmanias.com/ko/

1. 개요

 - 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 다다른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술

 - 다중안테나 방식은 빔포밍(간섭제어), 공간다중화, 다이버시티 이득을 얻을 수 있어 4G 및 5G 시스템의 핵심기술임

2. MIMO 검파방식

 가. MRC(Maximum Ratio Combining)

    - 수신안테나 다이버시티 사용

    - 두개의 수신안테나로부터 수신한 신호를 적절히 조합하여 양질의 신호를 얻음

 나. 알라무티 코드(Alamouti code)

   - 2개의 송신안테나를 이용한 공간(송신) 다이버시티 기법으로 수신 다이버시티 이득을 얻을 수 있음

   - 수신 다이버시티 기법보다 복잡도가 낮음

   - STBC(Space-Time Block Code)의 일종인 알라무티 코디가 가장 대표적

   - 알라무티 코드기술을 이용하여 직교관계가 성립되는 송신 데이터를 두 개의 안테나로 각각 전송함

   - 송신 전력을 분배해 사용하므로 전력이 3dB 낮아지는 단점이 있음

 다. V-Blast

     - 각각의 안테나로 각기 다른 데이터를 전송하는 공간다중화 기법임

     - 채널이 안테나수에 비례해 증가하므로, 채널 용량을 향상시킬 수 있음

     - 복잡도가 증가하는 문제점

1. 개요

 - 5G와 IoT로 인한 무선 트래픽 급증에 대응하기 위해

                       무선망 성능 개선

                       주파수 효율 향상

                       신규 주파수 할당

                       주파수 공동 사용 기술 개발  

    등이 복합적으로 적용되어야 달성 가능

 - 그의 일환으로 LTE를 비면허 대역에 사용하려는 LTE-U라는 주파수 공동 사용 기술을 이동통신에 적용

 - 별도의 허가나 사용료 없이 사용가능한 Wi-Fi용 주파수를 이용하여 LTE방식으로 Access하는 기술

 - LTE-A의 주파수 집성기술을 활용하여 1차 캐리어를 면허대역 LTE 기반으로 하고, 2차 캐리어를 비면허 대역 LTE로 묶어서 고속으로 데이터를 전송하는 기술

 - 우선적으로 5GHz 비면허대역에 적용을 검토

 - 현재 사용 중인 LTE 주파수는 700MHz, 900MHz, 1800MHz, 1900MHz, 2100MHz가 있으며, LTE-U 주파수는 Wi-Fi 대역 중 5.8GHz 대역임

 - 주파수를 확보하기 위해 Unlicensed 대역을 함께 사용하는 기술임

2. LTE-A의 CA 기술의 진화

  - LTE CA는 여러 LTE 채널들을 결합하여 총 주파수 대역폭을 넓히고 사용자 속도를 높이는 기술

  - LTE CA에서 묶여진 채널들은 하나의 primary 채널과 하나 이상의 secondary 채널(들)로 구분

  - CA 제어는 primary 채널만이 처리하며, primary 채널을 anchor로 하여 secondary 채널(들)을 결합/해제

  - LTE-A에서는 5개까지 LTE-Pro에서는 32개까지 LTE 채널을 결합할 수 있고 그 결과 수백 Mbps에서 수 Gbps까지의 속도를 제공

  - LTE CA는 채널을 결합할수록 속도가 증가하나 가용 면허 주파수의 부족, 엄청난 주파수 비용으로 인해 이동통신사업자는 면허 주파수를 제 때 확보하는데 어려움을 겪고 있음

  - 2013년 6월 세계 최초로 2-band CA (총 20 MHz, 150 Mbps)를 상용화한 이래 2014년 6월에는 광대역폭을 이용한 2band CA (총 30 MHz, 225 Mbps), 2015년 1월에는 3사 모두 3-band CA (총 40 MHz, 300 Mbps)를 상용화

  - 추가 면허 대역 확보에 어려움을 겪는 모바일 사업자들이 비면허 대역인 WiFi 대역 활용을 적극적으로 시도

3. Aggregation technology

<출처> Netmanias, LTE-WiFi Aggregation 기술 분석

가. LTE-U/LAA

   1) 개념도

    - LTE-CA를 그대로 비면허 대역으로 확장하는 기술

    - LTE-A의 주파수 집성기술을 활용하여 1차 캐리어를 면허대역 LTE 기반으로 하고, 2차 캐리어를 비면허 대역 LTE로 묶어서 고속으로 데이터를 전송하는 기술

  2) LTE-U의 Access 망

 3) LTE-U의 장점

   - 주파수 대역폭 확장으로 채널용량 개선

   - 기존 Wi-Fi 인프라를 그대로 수용하여 옥내커버리지 확보

   - LTE와 LTE-U 서비스에 스케줄링을 통한 트래픽 분산가능

   - QOS 확보

 4) LTE-U의 제약사항

    - LTE와 Wi-Fi의 채널 액세스 방법이 다르게 때문에 발생하는 fair access 이슈

        --->LTE와 WiFi가 같은 채널에서 전송을 시도하면 LTE가 채널을 점유해 버려 WiFi에 불공정

    - 나라별로 다른 5GHz 주파수 정책

    - 기존 LTE 망에 신규 LTEU/LAA 스몰 셀 (예, Small RRH, Pico)을 도입해야 하므로 상당한 액세스 망 비용이 필요

    - 단말 역시 5 GHz LTE 하드웨어가 필요

 5) LTE 서비스간 비교

  나. LTE-WiFi Link Aggregation(LWA)

      1) 개념도

       - LTE-U/LAA가 비면허 대역을 이용할 수 있지만 단말과 스몰셀에 새로운 5GHz LTE 하드웨어가 답재되어야만 함

       - 기존 단말과 기지국을 활용할 수 있는 대안으로 LWA가 등장

       -  LTE용 5 GHz 하드웨어 없이 WiFi AP들을 활용하여 LTE 트래픽을 전달

      2) LWA access망

      3) 특징

        - LWA에서 LTE는 LTE 대역을 WiFi는 WiFi 대역을 이용하므로 LTE-U/LAA와 달리 기존 WiFi와의 fairness나 regulation 문제가 없음

        - LTE 데이터가 eNB에서 분리된 후 단말에서 다시 결합되어야 하므로 eNB, WiFi AP, 단말 모두에 LWA 기능이 추가되어야 하고, LWA 구조, 프로토콜, 동작이 정의

        - LAA와는 달리 새로운 하드웨어를 필요로 하지 않고 기존 기지국과 WiFi AP를 소프트웨어 업그레이드하여 이용

        - 단말에서는 소프트웨어 업그레이드 필요

        - WiFi로 전송된 LTE 트래픽에 대한 과금 정보를 수집하는 방법과 과금 정책이 필요

  다. MPTCP path aggregation

    1) 개념도

      - 3GPP에서 주도하는 LWA는 LTE와 WiFi를 radio link 레벨에서 결합

      - IETF MPTCP WG에서 주도하는 MPTCP는 LTE와 WiFi를 TCP 레벨에서 결합

      - 전송 계층 프로토콜인 TCP 프로토콜을 MPTCP로 확장

      - 기존 TCP가 단말과 서버 간에 하나의 TCP 경로만 설정하던 것에 비해 MPTCP는 단말과 서버 간에 여러 TCP 경로를 구성하여 동시에 데이터를 전송

    2) access망 구조

   3) 특징

     - LTE 사업자는 기존 망 인프라 (LTE 망, WiFi 망 and IP infrastructure)를 교체/변경하지 않고 MPTCP Proxy 추가와 단말의 소프트웨어 업그레이드 만으로 LTE 와 WiFi를 결합할수 있음

     - 인프라 투자비용을 최소화하고 즉각적으로 상용망에 적용 가능 

     - MPTCP 기술이 기존망에서 최소의 비용으로 즉각 상용화하여 서비스할 수 있는 가장 현실적인 기술

4. Aggregation technologies 비교

  - LTE-U/LAA/LWA는 radio 레벨에서 LTE와 WiFi를 결합하므로 추가적인 core 망 기능이 필요 없는 반면 새로운/업그레이드된 RAN 장비와 단말이 필요하다. 

  - LTE-U/LAA는 WiFi와 채널 액세스 메카니즘이 다른 LTE가 비면허 대역을 WiFi와 같이 사용하므로 fair access 솔루션이 주요 이슈이다.  

  - LWA는 비면허 대역을 WiFi만 사용하므로 fair access 이슈는 없는 대신 LTE 트래픽을 PDCP 계층에서 결합하기 위한 프로토콜의 변화와 과금 방법이 이슈이다. 기존 장비와 단말의 업그레이드 가능 여부가 LWA의 비용 효율성에 영향을 미친다.   

  - MPTCP Proxy는 기존 망 위에서 결합하므로, RAN 기술/종류에 무관하고 기존 망의 교체/변경이 필요없다. 

  - MPTCP Proxy는 LTE 망과 WiFi 망으로 나눠지는 subflow들에 대한 관리/제어, 사업자 서버와의 연동, 기존에 무료로 이용하던 WiFi 트래픽에 대한 과금 정책이 이슈가 된다. 

http://www.tta.or.kr/data/weekly_view.jsp?news_id=4180

152-5-3.pdf

1. 개요

2. 기존 직교 전송 기법

3. FTN 전송 원리

1. 개요

 - 데이터 트래픽의 폭발적인 증가에 대응하기 위해 5G 이동통신에서는 주어진 주파수 대역내에서 최대한 많은 정보를 전송할 수 있는 주파수 사용효율 극대화를 목표로 함

 - 이러한 목표를 달성하기 위한 방법 중의 하나로 심볼간 직교성을 만족시킬 수 있는 속도인 나이퀴스트율보다 더 빠르게 정보 심볼을 전송하는 FTN(Faster Than Nyquist) 전송 기법이 대두되고 있음

<참조>

- 최근 모바일 기기의 보급과 모바일 서비스의 발달로 인해 모바일 트래픽의 폭발적인 수요 증가가 예상된다

 - 트래픽이 폭증하는 반면 무선 통신용으로 사용 가능한 주파수 자원은 한정되어 있기 때문에 확보한 주파수
자원을 최대한 효율적으로 사용하려는 필요성이 제기

 - 주파수 사용 효율성 증대를 위해 다중 안테나(Multiantenna), 주파수 공유(Spectrum sharing), 소형셀(Small cell) 등의 기술에 대한 연구가 시도

2. 기존 직교 전송 기법

 - Nyquist 전송률은 무잡음채널에서 심볼간 간섭(ISI : InterSymbol Interference)이 없다고 가정할 때 전송할 수 있는 이론적인 최대 전송률

 - 대역폭이 제한된 채널에 신호를 전송할 경우 인접 심볼 간 직교성(Orthogonality)을 유지하여 심볼 간 간섭을 방지하
면서 전송할 수 있는 최대 전송률을 나이퀴스트율이라고 한다.

- 대역폭 W를 가지는 이상적인 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널에서 2W 이하의 심볼 전송률률을 가져야 한다

- 나이퀴스트 전송률은 최대로 전송할 수 있는 심볼수는 RS=2W, 여기선 W는 채널의 대역폭(Hz)을 나타낸다. 이를 초당 비트수로 나타내면 Rb= RS×log22k

- 만약 심볼을 나이퀴스트율(Nyquist rate)보다 더 빠르게 전송하면 전송률은 늘어나지만 심볼 간 직교성이 깨져 심볼 간 간섭(ISI: Inter-Symbol Interference)이 발생하게 된다

3. FTN 전송 원리

  - FTN 전송은 펄스 성형된 심볼 간 직교성을 유지하는 심볼 주기인 나이퀴스트율보다 빠르게 전송함으로써 고속의 데이터 전송을 가능하게 하는 전송방식

  - 심볼 주기를 인위적으로 줄인 결과 ISI의 발생으로 인해 수신 심볼의 에러 성능이 열화

  - 입력된 디지털 신호는 Sinc 또는 Raised-Cosine 송신 필터를 거쳐서 전송되며 채널을 거쳐 수신 필터를 통해 신호를 복원한다.

  - 이 때 신호 주기는 1보다 작은 값을 가지는 τ를 적용한 τT로 정해줌으로써 FTN 전송을 가능하게 한다.

  - ISI를 제거하기 위한 수신기에서의 등화기(Equalizer) 처리가 필요

  - FTN 전송신호의 복원을 위해서 MLSD(MLSD: Maximum Likelihood Sequence Detection) 방식의 수신기를 사용하는 것이 최적임이 알려져 있음

  - FTN 전송에 의해 발생하는 ISI를 효율적으로 극복하는 다양한 코딩 및 등화 방법을 포함한 전송기술이 연구 중에 있음

FTN_-_Etri.pdf

1. 기술 개요

2. 5G에서 FBMC의 사용목적

3. FBMC 송신기 구조 및 주파수 응답

4. FBMC의 장단점

1. 개요

 - 기존 디지털 방송 및 이동통신 시스템(4G)은 OFDM 기반

 - 시간이 지나고 수요가 증가함에 따라 OFDM 기술에서는 대역 외 스펙트럼 재성장 (spectrum regrowth) 때문에 사이드 로브가 높아져 스펙트럼 효율성이 떨어진다는 문제가 발생

 - 이러한 OFDM의 단점을 해결하기 위해 GFDM (generalized frequency division multiplexing), FBMC (filter bank multi- carrier), UFDM (universal filter multi- carrier) 등의 다른 방법에 대한 연구가 진행

 - FBMC는 반송파별 필터를 사용하여 스펙트럼 효율을 높인 차세대 다중 반송파 전송기술

2. 5G에서 FBMC의 사용목적

 - OFDM 기술은 부반송파 간의 효율성을 높일 수는 있으나 밴드 간에는 Side-lobe의 누출전력을 발생 시키므로 채널 간 간섭을 막기 위한 Guard band로 인한 주파수 낭비 발생

 - 부반송파간 간섭(ICI : Inter Carrier Interference)을 제거하기 위하여 사용하는 CP(Cyclic Prefix)로 인한 대역 손실도 발생

 - FBMC는 밴드 간 Side-lobe를 거의 발생시키지 않으며, CP를 사용하지 않아도 되는 장점으로 OFDM 기술 대비 더 높은 주파수 효율을 얻을 수 있다.

3. FBMC 송신기 구조 및 주파수 응답

 - FBMC 송신기 구조

   - FBMC 서브채널 주파수 응답

4. FBMC 장, 단점

 - OFDM은 낮은 복잡도를 가지지만, FBMC는 구현복잡도가 높다

 - OFDM 대비 높은 주파수 대역 효율성을 갖는다

 - OFDM은 심볼 간 CP(Cyclic Preficx) 구간을 두어 손실이 발생하나 FBMC는 간섭제거 방식이 필요 없으며, 엄격한 동기가 필요없다.

 - 누출전력을 완벽하게 줄일 수 있다

5G_5가지 화두.pdf

Day2_sp2_hw_01.pdf

5G기술 FBMC (Filter Bank Multicarrier) 의 이.docx

fbmc.pdf

 http://webzine.crmo.go.kr/50/trands/04.html

1. 5G의 정의

- 이동통신시스템은 2G(CDMA), 3G(WCDMA), 4G(LTE-A), 5G 방식으로 표준화됨

- 현재시점은 4G 로 3GPP표준의 Release-11정도를 따르고 있음

- 기존의 유선네트워크는 없어지고, 무선네크워크와 무선단말기로 모든 통신인프라가 변화될 것임

2. 5G의 기술적 목표

1) 데이타 트레픽의 수용 - 4G대비 1000배

2) 사용자당 평균전송율 - 1Gbps

3) 연결 디바이스 - 4G대비 1000배

4) 1:1지연 (Latency) - 1ms 이내

5) 에너지 효율 - 4G대비 1000배

3. 5G로의 진화

  가. eLTE RAT

    -  eLTE RAT은 3GPP Release 12/13 이후 정해지는 3GPP 규격들 (예, Release 14/15)을 반영한 LTE 진화 기술로 현재 이동통신 시스템이 사용하고 있는 cellular 대역에서 동작

  나. New RAT

    - 반면에 new RAT은 WRC-15 (2015년)와 WRC-18 (2018년)에서 할당될 새로운 주파수 대역을 target으로 개발되는 새로운 기술로, 높은 용량을 얻기 위해 고주파 대역 (예, >10GHz)에서 동작하나 일부 기능은 저주파 대역에서도 적용가능

 다. Interworking

   - 5G에서는 저주파 대역과 고주파 대역이 같이 사용되므로 두 대역이 효율적으로 연동/결합되어야 한다.    

   - 고주파 대역의 small 셀로부터 충분한 용량을 얻으면서 동시에 저주파 대역의 macro 셀로부터 안정적으로 mobility를 지원받는 macro-assisted small cell enhancement 기술을 3GPP Release 12의 work item으로 제안하였고, 표준화가 진행 중이다. 이를 3GPP 표준 용어로 dual connectivity라 함

4. 5G 구현을 위한 무선통신 후보기술

1) 네트워크 고밀도화

- 소형셀 기술

- 매크로 셀 과 소형셀에 대한 단말의 이중연결

2) Massive MIMO

- 수백 개의 안테나를 장착하여 동일자원으로 수입명에게 동시전송(스마트안테나)

3) 전이중 TDD 방식

- 송수신 분리없은 TDD방식 사용으로 대역폭 확장

4) NOMA(비직교 다중접속)

- 직교분할(OFDM)은 서브케리어(주파수)를 분리

- NOMA는 송신전력과 서브케리어(주파수)를 중첩해서 분리

5) 초광대역 자원 사용

- 60GHz대역으로 주파수 확장

6) 단말간 네트워킹

- 단말 스스로 네트워크를 구성할 수 있으며, 단말간 DMO(Direct Mode Opertion) 직접통신

7) FBMC

- 하드웨어적인 필터를 사용해 주파수를 효율적으로 이용하기 위함 (104회 기출문제)

8) FTN

- 나이퀴스트 최소대역폭 이상의 전송속도가 가능하다는 이론 (105회 기출문제)    

5. 이동통신기술 동향

- 이동통신은 유선통신의 전송속도를 넘어 사용자가 Anywhere, Anytime 원하는 서비스를 받을수 있는 기술로 발전하고 있음

- 4G(LTE-A)는 이동시 100Mbps,  고정시 1Gbps를 지향함

- 5G는 평균속도를 1Gbps를 지향함

- 현재 5G는 표준화 단계에 있으며, 국내 이동통신사업자들의 목표는 2020년 구현이 가능토록 하는 것을 목표로 하고 있음

- 끝 -   

<참조>

http://cafe.daum.net/impeak/Pthm/1?q=%C1%A4%BA%B8%C5%EB%BD%C5%B1%E2%BC%FA%BB%E7&re=1

5G무선기술_-_TTA.pdf

5G_5가지 화두.pdf

1. Background

2. CoMP(Coordinated Multiple Point)

3. eICIC(enhanced Inter-Cell Interferece Coordination)

1. Background

  - LTE는 스펙트럼 효율을 높이기 위해 인접 기지국 간에 동일한 주파수 사용

  - 모든 기지국이 같은 주파수를 사용하므로 인접 셀간에 동일 채널 간섭 발생

  - 동일 채널 간섭을 줄이기 위한 대책 필요

http://3gppltee.blogspot.kr/2012/09/what-is-icic-inter-cell-interference.html

2. CoMP(Coordinated Multiple Point)

  - OFDM을 무선 접속방식으로 사용하는 LTE-Advanced 이동통신 기술에서 셀 경계지역에 위치한 이동 단말은 동일 주파수 대역을 사용하는 주변 셀로부터 간섭 영향으로 서비스 품질이 저하됨

  - CoMP(Coordinated Multi-Point Tx/Rx) 기술은 셀 경계지역에 위치한 단말에 영향을 미치는 주변 셀들 간 협력을 통해 정보를 공유하고, 스케줄링을 통해 간섭을 최소화 함으로써 셀경계지역 단말 서비스 품질을 개선하고 시스템 성능을 향상하는 기술

  - 매크로 기지국 경계 지역에서 기지국의 주파수 세기를 제어해 데이터 속도가 떨어지거나 끊기는 일 없이 원활한 통신이 이뤄지도록 하는 기술

http://3gppltee.blogspot.kr/2012/09/what-is-icic-inter-cell-interference.html

  - CoMP 기술은 하향전송과 상향전송 기술에 대해 정의되고 있으며, 현재 3GPP는 데이터 하향전송에 대해 JP(Joint Processing)기술과 CS/CB(Coordinated Scheduling/Beamforming) 기술을 논의 중

      가. JP(Joint Processing)

         - 지리적으로 떨어져 있는 다수개의 전송 점에서 단말에 전송할 데이터를 공유하며 전송하는 방법

         1) JT(Joint Transmission)

         2) DPS(Dynamic Point Selection)

      나. CS/CB(Coordinated Scheduling/Beamforming) 방식

         - CoMP 협력 셀에 포함된 2개 이상의 주변 셀에서 협력을 통해 수집된 정보를 활용하여 선택된 한 개의 셀에서 스켈줄링을 통해 주변 셀들과 간섭을 최소화하면서 경계에 위치한 단말로 데이터를 전송하며, 이때 주변 CoMP 협력 셀에서는 간섭을 회피하기 위해서는 동일한 자원을 사용하지 않는다.

         1) CS

         2) CB

  3. eICIC(enhanced Inter-Cell Interference Coordination)

http://blog.sktworld.co.kr/4213

   - eICIC는 커버리지가 큰 매크로 기지국과 커버리지가 작은 소형 기지국들이 혼재된 상황에서 양 기지국 간의 간섭 현상을 조정해주는 기술

   - Pico cell에 연결되어 있는 UE는 ABS(Almost Blank Subframe)동안 데이터를 주고 받음, Macro cell은 이 기간동안 낮은 파워의 컨트롤 신호만 송수신하므로써 간섭을 피함 

http://3gppltee.blogspot.kr/2012/09/what-is-icic-inter-cell-interference.html

http://blog.sktworld.co.kr/4213

http://3gppltee.blogspot.kr/2012/09/what-is-icic-inter-cell-interference.html

http://www.netmanias.com/ko/post/blog/6477/comp-lte-a/comp-1-comp-categories-cs-cb-jt-and-dps