5G 통신 동향

Trends on 5G Communications

저자
김근영, 이상호, 김영진 / 5G사업전략팀
권호
30권 1호 (통권 151)
논문구분
차세대 네트워크 기술 특집
페이지
1-11
발행일자
2015.02.01
DOI
10.22648/ETRI.2015.J.300101
초록
10년 단위의 진화를 거듭해오던 이동통신은 2020년경 5세대 통신이 상용화될 것으로 예상된다. 5G 통신은 4세대 이동통신에서 추구했던 서비스와 성능 목표를 넘어, 유무선의 장점을 수용하여 기존 서비스의 향상, 새로운 서비스 실현과 특수환경에서의 서비스 제공 등 사회 전반에 영향을 미칠 것이며, 5세대 통신으로 촉발된 사회 변화는 우리에게 위기이자 새로운 기회로 다가올 것이다. 세계는 5G 통신에 대한 비전, 요구사항 및 주요 요소 기술을 개발 중이다. 본고에서는 5세대 통신의 시장, 사용자, 트래픽 및 서비스 동향과 더불어 세계 각국 및 각 기관의 비전, 요구사항 및 기술동향을 소개한다. 현재 전 세계는 5세대 통신에 대한 다양한 의견을 제시하고 있으며, 협력과 경쟁이 심화되고 있다. 5G 기술 주도권 확보를 위해 세계 각국 및 각 기관의 동향 파악을 통한 대비가 필요하다.
   9963 Downloaded 11374 Viewed
목록

I. 서론

스마트폰 도입 이래 이동통신은 음성뿐 아니라 어디에서나 연결되는 인터넷서비스로 인해 사람과 사람, 인간과 기계 및 기계와 기계 간의 거리가 좁혀지고 있다. 5세대 통신은 더 나아가 주변의 모든 단말이 인터넷에 연결되어 주변의 다양한 상황을 감지하여 유용한 정보를 제공하고, 홀로그램과 같은 현실과 가상의 경계를 넘나드는 서비스를 제공할 것으로 예상된다.

통신은 사회의 다양한 면에서 영향을 미치는 중요한 축으로 자리잡으면서, 5G 통신기술 주도권을 잡기 위한 세계 각국의 협력과 경쟁이 심화되고 있다. 본고에서는 세계 각국과 기관에서 제시하고 있는 5세대 통신에 대한 다양한 비전, 요구사항 및 주요 기술을 소개한다.

Ⅱ. 이동통신 시장 및 서비스 동향

한국전자통신연구원 산업전략연구부에 따르면, <표 1>과 같이 세계 이동통신 시장은 2013년 1조 4,448억 달러에서 연평균 3.2%의 성장률을 기록했고 2018년에는 1조 6,891억 달러 수준에 이를 전망이며, <표 2>와 같이 국내 이동통신 시장은 2013년∼2018년 동안 37∼42조원의 시장규모 형성할 전망이다.

<표 1>

세계 이동통신 시장 현황 및 전망(단위: 백만달러)

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t001.jpg
<표 2>

국내 이동통신 시장 현황 및 전망(단위: 십억원)

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t002.jpg

또한 2014년 5월 기준 5,641만명(가입률 111.5%)인 이동통신 가입자 수는 1인 다회선 이용자 수의 확대로 2018년경에 6,830만명(가입률 130%)으로 증가할 전망이다.

국내 LTE(Long Term Evolution) 스마트폰 가입자는 <표 3>과 같이 2014년 10월 기준 월평균 3.3GB 트래픽을 사용하고 있다[1].

<표 3>

국내 이동통신 단말별 1 가입자당 트래픽 현황(단위: MB)

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t003.jpg

매년 5년 후 트래픽 예측 결과를 발표하는 Cisco는 세계 모바일 데이터 트래픽이 2013년 1.5EB/ 월에서 2018년 15.9EB(Exbyte)/ 월 CAGR 61%로 약 11배 증가할 것으로 예측하고 아래 9개의 주요 동향을 제시하고 있다[2].

  • •  Smarter 모바일 단말로 전이: 스마트 단말 및 접속수가 2013년 21%에서 2018년 54%로 예측되며, 모바일 데이터 트래픽은 2013년 88%에서 2018년 96%로 예측
  • •  IoE(Internet of Everything): M2M 접속과 웨어러블 단말의 성장
  • •  비디오 트래픽 우세: 2013년 CAGR 69%로 성장하여, 2018년 전체 모바일 트래픽의 69.1% 차지
  • •  단말별 데이터 소요: 2013년 기준 기본 피처폰 대비 M2M 모듈은 6배, 웨어러블 단말은 7배, 스마트폰은 49배, 타블렛은 127배, 랩탑은 227배 트래픽 유발
  • •  모바일 트래픽 오프로드: 2013년 45%(1.2EB/월)에서 2018년 52%(17.3EB/월)로 증가
  • •  모바일 네트워크 속도 비교: 2018년 단말당 2G는 92kbps, 3G는 5Mbps, 4G는 14Mbps 속도 제공 예상
  • •  단계별 요금제: 단계별 요금제로 사용량이 효과적으로 제어되어 상위 1%의 월간 트래픽 지분이 2010년 1월 52%에서 2013년 9월 10%로 감소
  • •  IPv6 도입: 2018년 40% 트래픽을 점유할 것으로 예상
  • •  일간 모바일 트래픽 사용: 최대 사용량 대 평균 사용량 비율이 2013년 66%에서 2018년 83%로 증가
모바일 사업자의 이익을 대변하는 GSMA(Group Speciale Mobile Association)는 사업자의 수익 동향으로 지난 5년간 연간 5%의 성장을 하고 있으며, 이는 2002년 이후 6년 동안의 절반 정도에 해당하며 경제 위기 이후 어느 정도 회복되었지만 매우 낮은 수준이라고 제시하고 있다[3].

Ⅲ. 5G 통신 요구사항 및 기술동향

1. ITU-R

이동통신기술 표준의 요구사항 및 승인 등을 담당하고 있는 ITU-R WP 5D는 2020년경 상용화가 예상되는 5세대 이동통신의 큰 그림을 제시하는 비전권고를 2015년 6월 완료 목표로 작업 중이다[4]. 여기에서 사용자 및 서비스 동향, 핵심성능 등을 논의하고 있다. 5G 이동통신의 사용례로 무제한의 멀티미디어 서비스를 위한 모바일 광대역 서비스, 신뢰성 높고 저지연 통신 및 대규모 기계 형태의 통신 3가지를 제시하고 있으며, 5G 이동통신의 핵심성능으로 <표 4>의 8가지를 제시하고 있다.

비전권고 작업과 더불어, 기술동향보고서(Report ITU-R M.2320) 작업 및 2020년 주파수 소요량 예측보고서(Report ITU-R M.2290) 작업을 완료하였다.

<표 4>

ITU-R WP5D의 8대 핵심성능

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t004.jpg

기술동향 보고서에서는 무선 인터페이스 기술, 새로운 서비스 기술, 사용자 경험 향상 기술, 에너지 효율 향상 기술, 단말 기술, 네트워크 기술, 사생활/보안 기술 및 전송속도 향상 기술 등으로 구분하여 이동통신 기술동향을 다루고 있다.

  • •  무선 인터페이스 기술: Advanced waveforms, modulation and coding, FTN(Faster Than Nyquist), FBMC(Filter Bank Multicarrier), advanced coding schemes with non-binary symbols, Joint designs of waveform/modulation and channel coding, Advanced antenna technologies(3D-beamforming, active antenna system, massive MIMO(Multiple Input Multiple Output), Network MIMO), small cell에서 간섭처리, Flexible spectrum usage, full-duplex radio, Flexible backhaul, Dynamic Radio Access
  • •  새로운 서비스 관련 기술: D2D(Device to Device), M2M, 재난용 Group 통신
  • •  사용자 경험 향상 기술: Relay based multi-hop network 구조, DU-RU 구조, small-cell, eMBMS (enhanced Multicast Broadcast Service), Positioning, reliability and latency 향상 기술, WLAN interworking, context-aware 기술
  • •  에너지 효율 향상 기술: 전송전력 및 회로 전력 감소 기술, multi RAT(Radio Access Technology) 간 traffic balancing, traffic 변화 특성 이용 기술, DTX(Discontinuous Transmission)
  • •  단말 기술: wearable smart 단말
  • •  네트워크 기술: multi-RAT/multi-layer network, advanced SON 기술, soft and green network, 대용량 트래픽 수용, SDN(Software Defined Network) 및 NFV(Network Function Virtual-ization), 셀 간 협력 기술, cloud RAN 기술, 트래픽 부하 동적 대응
  • •  사생활/보안 기술
  • •  전송속도 향상 기술: 높은 주파수 대역 활용 기술, 캐리어 집성 기술, MIMO 기술 등 물리계층 기술, 네트워크 고밀도화 기술

2020년 주파수 소요량은 최소 1,340~1,960MHz 정도로 예측했으며, 2020년 이후 수요량에 대한 예측 작업 중에 있다.

ITU-R(International Telecommunications Union-Radiocommunication Sector)에서는 4세대 이동통신 표준화 경험을 바탕으로, 5세대 이동통신 표준화 작업을 (그림 1)과 같은 일정으로 진행할 예정이다.

(그림 1)

ITU-R 5세대 이동통신 표준화 일정[5]

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_f001.jpg

2. 미래창조과학부

미래부에서는 5G 이동통신을 ICT 산업을 혁신하는 지식/정보 유통의 기반이며, 산업 전후방 효과가 큰 국가 핵심 산업으로 인식하고, 2014년 2월 '미래 이동통신 산업발전전략'을 발표하였다. 이 발전 전략에서 2020년까지 이동통신 단말 1위, 장비 20% 점유, 국제 표준 특허 경쟁력 1위 및 일자리 1.6만개(2026년까지 58만개) 창출을 목표로 내세웠다. 그리고, 5G 네트워크의 4대 기술 목표로 1천배 빠른 전송속도, 1천배 많은 디바이스 수용, 1천분의 1초 서비스 지연 단축, 1천배 에너지 효율 4가지를 제시하였으며, <표 5>와 같이 추진 방안으로 Market activator, Standard frontier, Technology leader 및 ecosystem renovator의 5G MASTER 전략을 제시하였다.
<표 5>

5G MASTER 전략

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t005.jpg

3. 5G 포럼

차세대 통신기술 선도와 ICT 산업 발전을 위해 산·학·연 등 다양한 주체가 참여하고 있는 5G 포럼은 '5G를 통한 창조지식사회 실현'이라는 비전 아래, 지식창출 서비스 고도화, 개인 모바일 편의성 극대화, 5G 네트워크 인프라 구축을 목표로 하고 있다. 5G 포럼이 제시하는 5G 요구사항은 <표 6>과 같다[6].
<표 6>

5G 포럼의 5G 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t006.jpg

5G 무선전송 기술로 mmWave 대역 등 광대역 시스템과 3D-Beamforming, FQAM(Frequency, Qua-drature Amplitude Modulation), NOMA(Nonor-thogonal Multiple Access) 등 Advanced Multiple Access, 이동 무선 백홀, Advanced Small Cell, In-band Full Duplex Radio, Advanced Spectrum Sharing, Integrated TX/RX with WLAN/WPAN, Fully Distributed Network을 제시하고 있다.

4. 한국전자통신연구원

한국전자통신연구원에서는 5G 통신을 `언제 어디서나 환경의 제약 없이 사람과 사물을 포함한 모든 사용자에게 지연 없이 Gbps급 서비스를 비용/에너지 효율적으로 제공하는 통신´으로 정의하였다. 그리고 5G 통신은 현재 서비스되고 있는 4G 이동통신의 서비스와 성능 목표를 넘어, 기존의 서비스를 향상시키고 새로운 서비스를 실현하게 될 것으로 보고 있다. 5G 통신은 유무선 공통적으로 요구되는 것이며, 일부 서비스는 `장소에 제한 없는´ 무선 특유의 장점을 기반으로 하지만 대부분의 서비스들은 유무선 기술 각각의 장점 간 적절한 조화를 통해서 실현될 것을 예상하고 있다. 5G 통신에 대한 요구사항은 <표 7>과 같이 제시하고 있으며, 내부 검토를 통해 지속적으로 업데이트할 예정이다.
<표 7>

한국전자통신연구원의 5G 핵심 성능

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t007.jpg

한국전자통신연구원에서는 5G 핵심기술 확보를 위해 5G 연구개발 사업으로 5G 통합사업과 기가코리아 5G 사업을 수행하고 있다. 5G 통합사업은 기존 10개의 소형과제를 통합하여 1개의 대형사업으로 재구성한 것으로, LTE 매크로셀 대비 단위면적당 전송용량 1000배 증대 및 수 msec 이하의 지연 단축 기술을 제공하는 미래 이동통신 핵심 원천기술 및 시스템 개발이 연구목표이다. C–P–N–D 연계형 기가코리아 사업 중 네트워크 부분에 해당하는 기가코리아 5G 사업은 개인별 1기기급 모바일 서비스 제공을 위한 밀리미터파(10~40GHz) 기반 광대역 이동통신 핵심 원천기술 및 실용시스템 개발이 연구목표이다.

5. 삼성

삼성은 5G 비전으로 다음 4가지를 제시한다[7].
  • •  Everything on Cloud(이동 중 데스크톱과 같은 경험): 전송지연 50ms, HD video(1.2GB) 다운로드 20분 → E2E(End to End) 네트워크 전송지연 5ms, 전송률 1Gbps 이상
  • •  Immersive Experience(Lifelike media everywhere): 720p HD, 12명 → 8K UHD, 100명 이상(720p HD는 5Mbps, 8K UHD는 85Mbps 전송률 필요, 셀 수율 10Gbps 이상)
  • •  Ubiquitous Connectivity: 사람 중심, 제한적 제어 → An intelligent web of connected things
  • •  Intuitive Remote Access(실시간 원거리 기계 제어): 단거리, 제한적 제어 → 원거리, 실시간 전체 제어 5G 요구사항으로는 무지개에 비유하여, <표 8>과 같이 7가지를 제시하고 있다.
<표 8>

삼성의 5G 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t008.jpg

RAN 관련 Enabling technologies로 6GHz 이상 기술, FQAM/FBMC 등의 coding/modulation 및 multiple access 기술, advanced MIMO 및 beamforming, En-hanced D2D, Advanced small cell(Wireless backhaul, Increased density, No cell boundary), interference management(Interference alignment) 기술을 제시하고 있다.

특히 삼성은 2013년 5월 500MHz 이상 광대역을 확보할 수 있는 6GHz 이상 대역(27.925GHz)에서 800MHz 대역폭을 이용하여, 2.48Gbps 전송에 성공하였다(최대 전송 전력 37dBm, beam-width(Half power) 10̊, Channel coding은 LDPC, MIMO configuration은 2×2 MU-MIMO mode). 이와 더불어 mmWave 대역에 대한 채널 특성 시험, 인체에 대한 영향 시뮬레이션 분석, 안테나 단말 도입 가능성, 다중 셀 환경 시험 등을 수행하였다. 또한, 2014년 10월에는 시속 100km 이상 고속주행 중에 기가급 이동통신기술 시연에 성공하였다.

Network 관련 Enabling technologies로 Flat network(E2E latency/OPEX/Backhaul bottleneck 감소), Multi-RAT interworking(무선자원 효율 향상, 일관된 서비스 경험 제공, 전력 소비 감소), Mobile SDN(자원 효율 최대화, 네트워크 서비스 확장, CAPEX/OPEX 감소)를 제시하고 있다.

삼성은 우리나라의 미래부, 기가코리아, 5G 포럼, 중국의 IMT-2020, FuTURE MOBILE COMMUNI-CATOIN FORUM, HTRDP 863, 일본의 ARIB 2020 and Beyond AH, 유럽의 5G PPP 등 Horizon 2020, 영국 Surrey 대학의 5G IC, 미국의 NYU와 연구 협력 중이다.

5G 일정에 대해서는 3GPP Rel-14/15에서 표준화, WRC-19에서 주파수 할당, 2020년 ITU 승인될 것으로 기대하고 있다.

6. 5G PPP

5G PPP(Public-Private Partnership)는 범유럽 연구개발 프로그램인 Horizon 2020 중에서 5G 관련 연구개발을 수행하기 위한 프로그램이다. 5G PPP는 운용상 요구사항(KPI: Key Performance Index)으로 <표 9>와 같이 6가지를 제시하고 있다[8].

<표 9>

5G PPP의 운용관련 KPI

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t009.jpg

이 외에도 사업 관련 요구사항으로 ‘5~10배의 민간 투자’, ‘총 공적자금의 20% 중소기업 참여’, ‘2011년 수준인 43% 보다 많은 세계 시장 점유’, 성능 요구사항으로 ‘2010년 대비 1000배 많은 면적당 용량’, ‘평균 서비스 생성 주기를 90시간에서 90분으로 단축’, ‘70억명에게 7조개의 무선 단말 연결을 위한 망 구축’, ‘서비스 제공시 지연 없는 신뢰할 수 있는 인터넷’, 사회 관련 요구사항으로 ‘향상된 프라이버시’, 2010년 대비 서비스 당 90% 에너지 소모 감축’, ‘5G 기술에 대한 유럽의 경쟁력 확보’, ‘U-HDTV 및 M2M과 같은 새로운 서비스’, ‘5G 기술 양성과정 설립’을 제시하고 있다.

5G PPP는 ‘무선 네트워크 구조 및 기술’, ‘last mile 이상의 융합’, ‘네트워크 관리’의 3가지 Research & Innovation 분야와 ‘네트워크 가상화와 소프트웨어 네트워크’의 Innovation 분야로 구성되어 있다. Research & Innovation 분야는 새로운 기술 분야로 100% EC(European Commission)의 자금 지원을 받으며, Innovation 분야는 시장에 가까운 기술분야로 영리기관은 70%까지 자금지원을 하는 분야이다.

5G PPP는 (그림 2)와 같이 무선에 한정된 기술이 아닌 2020년경 통신 인프라스트럭처 구성을 위해 16개 분야에 걸친 프로젝트 제안을 요청하고 있다.

(그림 2)

5G PPP의 Pre-Structuring Model[8]

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_f002.jpg

7. METIS

METIS 2020(Mobile and wireless communications Enablers for Twenty-twenty Information Society)은 5G 이동통신 관련 전 세계의 개념 및 합의 형성을 위한 FP7(FP7 Seventh Framework Programme) 프로젝트의 하나로, 2012년 11월부터 2015년 4월까지 진행된다. 5G 시나리오로 ‘Amazingly fast’, ‘Great service in a crowd’, ‘Best experience follows you’, ‘Super real-time and reliable connections’, ‘Ubiquitous tings communicating’ 5가지를 제시하고 있다[9]. 그리고 시나리오와 연계하여 test case 12가지를 발굴하였다[10].

기술적인 요구사항으로 <표 10>을 제시하고 있다. 그 외 <표 11>과 같은 요구사항도 제시하고 있다. METIS는 전반적인 시스템 관점에서의 주제를 ‘Direct Device-to-Device Communication', ‘Massive Machine Com-munication', ‘Moving Networks', ‘Ultra-Dense Net-works', ‘Ultra-Reliable Communication' 5가지로 분류하고 있다[11].

그리고 요소기술로 New spectrum bands and access methods, Dense and moving networks, Multi-hop wireless backhaul, Massive multi-antenna systems, Context aware interference and mobility management, Air interfaces for new applications and reduced signaling, Device to device을 제시하고 있다[9].

<표 10>

METIS 기술 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t010.jpg
<표 11>

METIS 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t011.jpg

8. 에릭슨

이동통신시스템 업계의 최강자인 에릭슨은 5G 비전으로 ‘모든 사람과 사물에게 정보에 대한 제한없는 접속’을 제시하고 있다[12]. 이러한 비전을 달성하기 위해 5G를 2세대를 포함한 기존 규격의 진화와 새로운 무선 기술의 조합으로 보고 있다. 이는 기존의 이동통신기술 세대가 이전 세대와 단절적으로 이루어진 것과 차이를 보이는 관점이다. 에릭슨이 5G를 기존 규격의 진화와 새로운 무선 기술로 보는 이유는 하나의 기술로 모든 상황에 맞추는 것이 효율이지 않다고 보기 때문이다. 에릭슨은 METIS을 주도적으로 이끄는 업체로 5G 요구사항은 METIS의 기술 요구사항과 같다. 5G의 비전을 실현하기 위해 다음의 사항을 기술하고 있다.

  • - 어디서나 고속의 서비스

  • - 매우 높은 트래픽 용량 및 전송속도

  • - 매우 많은 수의 저전력 기계 형태 단말

  • - 근접 통신

  • - 매우 높은 신뢰성을 제공하는 통신

  • - 에너지 효율

  • - 새로운 주파수 할당

무선 기술 요소로는 멀티 안테나 기술, 액세스/백홀 결합, 높은 주파수로 확장, 스펙트럼 유연성, Ultra-lean 디자인, Device-to-device 통신, 다점(multi-site) 연결성 등을 제시하고 있다[13].

에릭슨은 5G 기술 시연으로 2014년 6월 15GHz 대역 400MHz 대역폭을 이용하여 5.8Gbps 시연에 성공하였다.

9. 노키아

노키아는 ‘지연없는 기가급 경험 형성’이라는 비전을 제시하고 있다[14]. 노키아도 에릭슨과 같이 5G를 단일 무선 접속 기술이 아닌 면허/비면허 대역에서 기존 무선 기술 및 새로운 무선전송 기술을 5G로 보고 있다. 노키아는 <표 12>의 5G 요구사항을 제시하고 있다.

노키아는 5G 기술 요소로 Massive MIMO 기술, cmWave/mmWave 기술, 진전된 변복조 기술, 다수 RAT 통합 기술, 무선 가상화 기술, 고속 이동성 제공 기술 등을 제시하고 있다[15].

10. 일본

일본은 'ARIB 2020 and Beyond Ad Hoc group'을 구성하여 5G 백서를 2014년 10월 작성하였다[16]. 또한, 2014년 9월 30일 '5GMF(The Fifth Generation Mobile Communications Promotion Forum)'를 구성하여, 5G 기술연구, 5G 표준, 정보수집, 국제 협력 및 5G 홍보를 할 예정이다[16].

일본은 5G의 Framework로 일반 사용자 수율(Typical User Throughput)이라는 다양한 사용자 밀도에 따른 사용자 경험을 표현하는 단위를 사용하였다. 일반 사용자 수율은 무선 환경, 사용자 밀도 등을 고려한 일반적인 운용환경에서의 수율로 정의된다. ITU-R이 4G 비전 문서에서 제시한 것과 비슷한 밴다이어그램의 Framework에서 사용자 밀도가 낮은 지역에서는 커버리지 확장, 일반적인 사용자 밀도에서는 IMT-Advanced 대비 100배의 전송속도, 고밀도 지역에서는 간섭제어를 통한 용량 증가가 필요함을 제시하고 있다.

5G 요구사항으로는<표 13>을 제시하고 있다.

<표 12>

노키아 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t012.jpg
<표 13>

일본의 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t013.jpg

백서에서 5G를 4세대에서 진화한 기술과 새로운 무선 접속 기술로 정의하였으며, 무선랜 및 다른 무선 접속 기술과의 연동도 언급하였다. 5G 기술로 네트워크 구조로는 SDN/NFV 기반의 구조를 제시하고 있으며, 무선 접속 기술로 비직교 다중 접속 기술, 진전된 변복조 및 코딩 기술, 새로운 무선 프레임 구조, 진전된 간섭 제거 및 억제 기술, 진전된 안테나 기술, mmWave 등 높은 주파수 대역 기술, 유연한 스펙트럼 관리 기술, 가상화 RAN(Radio Access Network) 기술, 자기 구성/최적화 기술, 고밀집 셀 제어 기술, 다수 RAT 간 연동, D2D 통신, M2M 통신, 제어/사용자 평면 분리, 가상화 기지국 기술, Multi-RAT/Multi-band/Multi-layer 협력 기술 등을 제시하고 있다.

11. 중국

중국은 5G 기술 개발과 국제 공조를 위해 2013년 2월 정부의 3개 부처가 설립한 IMT-2020 Promotion group을 중심으로 5G 요구사항과 기술을 개발하고 있다[18]. 중국은 ITU-R WP5D(Working Party 5D)에서 작업 중인 비전 문서에서 <표 14>와 같은 요구사항을 제시하고 있다[18].

또한, 주파수 효율 5~15배, bit당 비용 효율 100배, 에너지 효율 100배를 제시하고 있다.

무선 전송을 위한 주요 요소기술로 Massive MIMO 기술, Full Duplex 기술, 비직교 다중 접속, FBMC 등 향상된 Mulit-carrier, 진전된 변복조 및 코딩 기술을 제시하고 있으며, 무선 네트워킹을 위한 주요 요소기술로 C-RAN, SDN, NFV, Mobile CDN 등을 제시하고 있다.

주파수 관점에서는 장기적으로 6GHz 이상 대역을 활용하는 것을 제시하고 있다.

<표 14>

중국의 5G 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t014.jpg

12. WWRF

4세대 이동통신기술의 공유 및 국제협력 강화를 위해 2001년 설립된 WWRF(Wireless World Research Fo-rum)는 5세대 이동통신 비전 및 요구사항 작업을 지속적으로 진행하고 있다. WWRF는 '만들기 쉽고, 공유하기 쉽고, 사용하기 쉬운 서비스를 사용하는 7조개의 디바이스'라는 서비스 비전을 제안하고 있다[19]. WWRF는 5G의 주요 차별점으로 다음을 제시하고 있다.

  • - 사용자 요구에 따른 성능 조정

  • - 수직적 시장에서의 새로운 비즈니스 모델

  • - 인간의 감각 속도로 통신

  • - 여러 학문분야에 걸친 연구 혁신

  • - 국제 협력

5G의 새로운 시스템 개념으로 ‘네트워크의 고밀도화’와 ‘2 계층 접속의 근접통신’을 제시하고 있다. 주요 요소 기술로 초고밀도 네트워크, 단말 간 통신, Massive MIMO 기술, Full Duplex 기술, 무선 백홀, mmWave, 비면허 대역 접속 및 면허 대역 공유 접속, NFV/SDN 및 RAN 가상화 등을 제시하고 있다.

IV. 결론

통신이 사회 발전의 중요한 축으로 자리잡으며, 세계 각국의 주도권을 잡기 위한 협력과 경쟁이 심화되고 있다. 본고에서는 5세대 통신의 시장, 사용자, 트래픽 및 서비스 동향과 더불어 세계 각국 및 각 기관의 비전, 요구사항 및 기술 동향을 제공하였다. 현재 전 세계는 5세대 통신에 대한 다양한 의견을 제시하고 있다. 5세대 통신으로 촉발된 사회 변화는 우리에게 위기이자 새로운 기회로 다가올 것이다.

약어 정리

D2D

Device to Device

DTX

Discontinuous Transmission

E2E

End to End

EB

Exabyte(10의 18제곱 바이트)

EC

European Commission

eMBMS

enhanced Multcast Broadcast Service

FBMC

Filter Bank Multicarrier

FP7

Seventh Framework Programme

FQAM

Frequency, Quadrature Amplitude Modulation

FTN

Faster Than Nyquist

GSMA

Groupe Speciale Mobile Association

IoE

Internet of Everything

ITS

Intelligent Transport Systems

ITU-R

International Telecommunications Union-Radiocommunication Sector

KPI

Key Performance Index

LTE

Long Term Evolution

MIMO

Multiple Input Multiple Output

NOMA

Nonorthogonal Multiple Access

NFV

Network Function Virtualization

NSPS

National Security and Public Safety

PPP

Public-Private Partnership

RAN

Radio Access Network

RAT

Radio Access Technology

SDN

Software Defined Network

WP5D

Working Party 5D

WWRF

Wireless World Research Forum

[1] 

미래창조과학부, “무선데이터 트래픽 통계('14. 10월말 기준),” 2014. 12. 1.

[2] 

Cisco, “Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2013-2018,”Feb. 5th, 2014.

[3] 

GSMA, “The Mobile Economy 2014,” 2014.

[4] 

ITU-R WP5D, “Working document toward preliminary draft new Recommendation ITU-R M. [IMT.VISION] - IMT Vision -Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond,” 2014.

[5] 

ITU-R WP5D, “Chapter 2 ITU-R Working Party 5D Structure and Workplan,” Oct. 22th, 2014.

[6] 

한영남, “ Enabling Technologies for 5G,” International workshop on 5G ICT Technologies-2014, 2014. 11. 6.

[7] 

삼성, “5G Mobile Communications for 2020 and Beyond - Vision and Key Enabling Technologies,” EUCNC 2014, 2014. 6.

[8] 

5G PPP, http://5g-ppp.eu/

[9] 

A. Osseiran, “Mobile and Wireless Communications system for 2020 and beyond (5G),”ITU-R 2020 Vision Workshop, Feb. 12th, 2014

[10] 

METIS, “Scenarios, requirements and KPIs for 5G mobile and wireless system,” Apr. 30th, 2013. https://www.metis2020.com/documents/deliverables/

[11] 

METIS, “Initial report on horizontal topics, first results and 5G system concept,” Mar. 31th, 2014. https://www.metis2020.com/documents/deliverables/

[12] 

Ericsson White Paper, “5G Radio Access,” June 2013.

[13] 

M. Frodigh, “A Pathway to 5G,” International workshop on 5G ICT Technologies-2014, Nov. 6th, 2014

[14] 

NSN White Paper, “Looking ahead to 5G,” Dec. 2013.

[15] 

K. Kettunen, “Moving towards 5G,” International workshop on 5G ICT Technologies-2014, Nov. 7th, 2014.

[16] 

ARIB White Paper, “Mobile Communications Systems for 2020 and beyond,” Oct. 8th, 2014.

[17] 

T. Nakamura, “Activities of ARIB 2020 and Beyond Ad Hoc,” International workshop on 5G ICT Technologies-2014, Nov. 6th, 2014.

[18] 

IMT-2020 PG, “IMT Vision towards 2020 and beyond,” ITU-R WP5D ITU-R 2020 Vision Workshop, Feb. 12th, 2014.

[19] 

N. Jefferies, “5G Around the World,” International workshop on 5G ICT Technologies-2014, Nov. 7th, 2014.

(그림 1)

ITU-R 5세대 이동통신 표준화 일정[5]

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_f001.jpg
(그림 2)

5G PPP의 Pre-Structuring Model[8]

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_f002.jpg
<표 1>

세계 이동통신 시장 현황 및 전망(단위: 백만달러)

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t001.jpg
<표 2>

국내 이동통신 시장 현황 및 전망(단위: 십억원)

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t002.jpg
<표 3>

국내 이동통신 단말별 1 가입자당 트래픽 현황(단위: MB)

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t003.jpg
<표 4>

ITU-R WP5D의 8대 핵심성능

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t004.jpg
<표 5>

5G MASTER 전략

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t005.jpg
<표 6>

5G 포럼의 5G 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t006.jpg
<표 7>

한국전자통신연구원의 5G 핵심 성능

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t007.jpg
<표 8>

삼성의 5G 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t008.jpg
<표 9>

5G PPP의 운용관련 KPI

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t009.jpg
<표 10>

METIS 기술 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t010.jpg
<표 11>

METIS 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t011.jpg
<표 12>

노키아 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t012.jpg
<표 13>

일본의 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t013.jpg
<표 14>

중국의 5G 요구사항

images_1/2015/v30n1/ETRI_J003_2015_v30n1_1_t014.jpg
Sign Up
전자통신동향분석 이메일 전자저널 구독을 원하시는 경우 정확한 이메일 주소를 입력하시기 바랍니다.