ETRI, 5G 단독모드(SA) 스몰셀 SW 개발 성공-퀄컴 플랫폼에 ETRI SW 탑재, 스몰셀 장비 국산화 기여

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2021. 11. 26.

ETRI, 5G 단독모드(SA) 스몰셀 SW 개발 성공-퀄컴 플랫폼에 ETRI SW 탑재, 스몰셀 장비 국산화 기여

 

배포일2021.11.25담당자이동통신연구본부 지능형스몰셀연구실장

 ETRI사진자료1~2

- ETRI 연구진이 개발한 스몰셀용 SW을 퀄컴 5G RAN 플랫폼에 적용해 5G 단독모드(SA) 통신을 시연하고 있는 모습

 

ETRI사진자료3

- ETRI 연구진이 3.5GHZ 대역의 스마트폰 32대를 5G 스몰셀 기지국에 동시접속하여 기지국 최대 성능을 확인하고 기지국에 접속한 단말의 상태정보를 확인하는 모습

 

ETRI사진자료4

- ETRI 연구진이 5G 단독모드 통신을 시연하기 위한 5G 스몰셀, 5G Core Emulator, 단말 진단장치를 운용하는 모습

 

ETRI사진자료5

- ETRI 연구진이 mmWave 5G 스몰셀을 5G NSA (Non-Standalone) 으로 구축하여 16대의 미국단말 동시 접속 및 기가급의 최대성능을 확인하는 모습

 

ETRI사진자료6

- 5G 스몰셀이 활용될 수 있는 분야를 알려주는 CG 모습

 

ETRI사진자료7

- 5G 스몰셀이 사람이 밀집된 곳에서 도움을 줄 수 분야를 알려주는 CG 모습

 

ETRI사진자료8

- 5G 스몰셀을 활용해 VR, AR 서비스 등 대용량 고화질 서비스를 체험하는 예시를 보여주는 CG모습

 

ETRI사진자료9

- 5G 스몰셀을 활용해 원격 의료 등 대용량 고화질 서비스를 체험하는 예시를 보여주는 CG모습

 

ETRI사진자료10

- 주파수 특성상 5G는 4G 보다 커버리지가 작아 스몰셀 기술이 필요함을 보여주는 CG 모습

 

 

ETRI, 5G 단독모드(SA) 스몰셀 SW 개발 성공

- 퀄컴 플랫폼에 ETRI SW 탑재, 스몰셀 장비 국산화 기여

- 체감 통신속도↑, 5G 커버리지 확산, 특화망 활용 기대

 

국내 연구진이 소형 기지국에서 LTE 도움 없이도 5G를 구현할 수 있는 기술을 개발했다. 덕분에 사용자에게 대용량 고품질 데이터를 제공하거나 5G 특화망 서비스를 제공하는 데 많은 활용이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 25일, 5G SA Stand Alone.

 스몰셀(Small Cell 일반 매크로 기지국보다 작은 이동통신 기지국. 커버리지가 적지만 설치가 쉬워 가정, 빌딩, 실외용 등 다양한 종류로 설치가 가능.

)’SW 기술을 개발했다고 밝혔다. 본 기술을 활용하면 건물 내부, 인구 밀집 지역, 음영 지역 등에서 5G 기술만으로 접속이 가능하다. 덕분에 트래픽을 분산하며 체감 통신 속도를 높이고 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 

5G 서비스는 4G망과 5G망을 같이 쓰는 비단독모드(NSA Non Stand Alone. 

)와 5G망만을 쓰는 단독모드(SA)로 구분된다. 기술 개발 속도와 국가·통신사업자별 투자 계획 사정을 반영하여 5G 표준이 나뉘어 제정되었기 때문이다.

5G 상용화 이후 그간 비단독모드로 서비스가 이뤄졌으나 최근 단독모드 서비스도 시작되고 있다. 세계이동통신공급자협회(GSA)가 38개국 68개 사업자 조사 결과, 5개 국가·지역 7개 통신사가 서비스를 개시한 것으로 파악

 이에 매크로 기지국과 동일한 기능을 제공하면서 전송 용량과 서비스 영역을 저렴한 비용으로 늘릴 수 있는 스몰셀을 단독모드로 구현할 기술이 필요했다.

ETRI는 5G 단독모드 스몰셀을 위한 통신 소프트웨어 5G 무선 접속 제어, 무선 자원 관리, 이동성 관리, 무선 액세스 전송 기술 등 5G NR 기반 통신 프로토콜(MAC/RLC/PDCP/RRC/SDAP 등)

를 개발하고, 이를 퀄컴(Qualcomm Technologies Inc.)의 FSM100 5G RAN 플랫폼(Qualcomm® FSM100 5G RAN Platform)에 올려서 5G 스몰셀 단독모드 기지국을 구축하였다. 이를 통해 만들어진 시제품과 단독모드 기능을 탑재한 상용 단말 스마트폰 간 통신을 하면서 기능을 검증했다. <참고 1>

연구진은 AR글래스를 이용한 교육 서비스, 재난안전문자, VoNR Voice Over NR. 5G SA 시스템에서 5G 코어망을 통해 음성, 영상통화 서비스 제공

 등을 시연하였다. 5G를 이용해 대용량 콘텐츠를 주고받고 LTE 기반 기술보다 정교하게 위치, 방향을 구분해 서비스를 제공할 수 있음을 선보인 것이다.

ETRI가 개발한 스몰셀 SW는 5G에 할당된 주파수 중 3.5GHz 중대역을 사용하며 현재 개발된 최신 기지국용 칩셋과 주어진 하드웨어 환경에 최적화를 이뤘다. 실제로 시연에서는 5G 상용 단말 32대를 동시에 접속하면서 이론상 낼 수 있는 최대 성능 3.5GHz 대역의 100MHz 대역폭, 2X2 MIMO, TDD 형상=DDDSU 조건하에서 다운링크 성능 800Mbps, 상향링크 75Mbps 동시 달성

을 선보였다. 

연구진은 수년간 기가급 고속 데이터 처리, 다양한 프레임 구조를 지원하는 5G 스몰셀 스케줄링 기술, 빔 관리 알고리즘 등 관련 노하우를 축적하면서 본 성과를 낼 수 있었다고 밝혔다. 

ETRI 김일규 이동통신연구본부장은“작년 밀리미터파(mmWave) NSA 스몰셀 SW 개발에 이어 5G SA 스몰셀 기지국 SW 기술 확보로 다양한 5G 스몰셀 제품을 국산화할 원천기술 확보에 성공했다.”고 말했다. 

실제로 연구진은 작년에 개발한 28GHz 대역에서 동작하는 NSA 스몰셀 기술도 기존 전송속도가 550Mbps였던 것을 1Gbps 이상 낼 수 있게 고도화 작년에는 100MHz 대역폭 기준, 올해는 100MHz x2로 1기가 이상 성능 달성 

하였다. 

퀄컴테크날러지 제랄도 지아레타 제품관리담당 시니어 디렉터는“ETRI 5G 단독모드(SA) 스몰셀 SW의 성공적인 개발에 퀄컴이 함께 하게 되어 기쁘다. 앞으로도 ETRI와 차세대 5G 스몰셀 기술 개발 3GPP Rel.16 규격을 지원하는 5G 스몰셀 기술 협력

 을 이끌고 5G의 전 세계 획산을 앞당길 것이다”고 밝혔다.

IITP 최성호 PM은“스몰셀 중소기업 제품들을 경쟁력 있게 상용화하고 5G 인프라를 구축하거나 5G 특화망 등 다양한 서비스를 활용하는 데도 많은 도움이 될 것으로 예측된다.”고 말했다. <참고 2>

향후 연구진은 5G 단계별 표준에 따라 차세대 규격 3GPP Rel.16 규격

에 맞게 기술을 고도화하는 한편, 스몰셀의 기능 분할, 셀 배치, 동적인 무선자원관리 알고리즘, 자가구성네크워크(Self-Organiznig Network), 다중연결기술 등 성능 개선을 위한 5G 핵심 기술 후속 연구를 진행할 예정이다.

ETRI는 본 기술 개발을 통해 국내·외 특허 60건, 국제 표준 기고 10건을 출원하였다. 또한, 지난해 개발한 28GHz NSA 스몰셀 SW 기술을 두 기업에 기술을 이전하였고 이번에 개발한 3.5GHz SA 스몰셀 SW 기술도 기술이전 작업을 진행하고 있다.

본 기술은 2018년부터 과학기술정보통신부와 정보통신기술진흥센터(IITP)의 지원으로 진행된“5G NR기반 지능형 오픈 스몰셀 기술 개발”과제의 일환으로 SKT, 유캐스트, 한화시스템, 퀄컴과 함께 개발되었다. <보도자료 본문 끝>

 

참고1

 

 5G 단독모드 (SA) 스몰셀 시연 모습

 

 

 

< 5G SA 스몰셀 시연 형상 >

 

 

 

 

< 5G 스몰셀 실험실 >

 

참고2

 

 5G 특화망

 

올해 과기정통부는 기업이 4.7㎓와 28㎓ 5G 주파수를 매우 저렴하게 사용하도록 허용하고 기업 환경에 적합하게 기술기준을 개정하였음. 

기업은 '기간통신사업자'로 등록해 주파수를 사용할 수 있음. 기간통신사업자로 등록하면 주파수 할당대가 부가 대상이 되고 자가망 용도로만 사용하면 사용료를 내지 않고 주파수 관리비용에 해당하는 세금 명목인 '전파사용료'만 납부하면 됨. 

덕분에 이동통신사에 의존할 필요 없이 다양한 기업이 5G 기업간거래(B2B) 시장에 진입해 혁신 인프라 경쟁을 펼칠 수 있은 환경이 마련됨. 

기업들은 토지, 건물 등 제한된 구역에서 소규모 네트워크를 구축해 일반 업무 환경은 물론이고 스마트공장, 물류 등 수요에 맞게 5G 특화망을 적용할 수 있음. 소규모 투자로도 초저지연의 특성을 지닌 5G 네트워크 통신 서비스를 구현할 수 있어 5G 서비스 활성화와 산업 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 기대됨.

올해 연구원 과제에 신규 공동 연구기관으로 참여한 한화시스템은 군용이나 특수망에서 본 스몰셀 기술을 이동형, 차량형, 선박용 기지국 등으로 사용처를 확장될 수 있을 것으로 기대 중임.

이외에도 한전, 네이버, 삼성 SDS 등에서는 5G 특화망으로 기업의 인프라를 전환하거나 관련 응용 서비스를 개발하는 다양한 계획들을 발표하기도 함.

 

참고3

 

 5G 스몰셀 활용 예시 및 시연 모습

 

ETRI 스몰셀 SW는 5G 스몰셀의 상태를 AR 글래스를 착용하고 모니터링하거나 스몰셀 존 기반의 학교서비스를 제공 할 수 있도록 5G 스몰셀 오픈 API를 제공해 다양한 서비스가 가능함을 보임.

 

 

 

<5G 스몰셀 상태뷰서비스 활용 예시>

 

 

 

 

<5G 스몰셀 존 기반의 학교 서비스>