| 초록 |
1. 서언 다양한 스마트 미디어기기의 대중화와 더불어 모바일 사물인터넷 및 웨어러블 기기 등 다양한 단말들이 출시되고 있다. 이로 인한 무선데이터 트래픽의 폭증은 초고속/대용량/고품질 미디어에 대한 새로운 수요 니즈를 발생시켰다. 그러나 3G~4G 시스템 시기에 가장 많은 확산지수를 보인 WLAN(Wireless Local Area Networks)과 같은 모바일 네트워킹 기술로는 대용량 멀티미디어 트래픽을 수용하기 위한 가용주파수 확보, 투자비 및 운용비 측면에서 효과적이지 못하다는 결론에 이르게 되었다. 이에 광대역/초고속 전송속도를 실현할 수 있는 5G 시스템으로의 획기적인 전환을 통해 개방형 생태계 중심의 모바일 빅뱅(mobile big-bang)을 예고하고 있다. 5G 이동통신 시스템은 ICT 산업 전반을 혁신하는 핵심 인프라로서 무선통신(이동통신, 모바일 통신) 기술의 결정판이라고 할 수 있을 정도로 획기적인 대변혁을 예고하면서 2020년 세계 최초로 국내 기술력으로 상용 서비스를 준비하고 있다. 이 연구에서는 사람/사물/정보가 언제 어디서나 연결될 수 있는 차세대 초고속 무선통신 기술로 정의할 수 있는 5G 이동통신 시스템의 목표 및 핵심기술에 대해 설명한다. 아울러 5G 시스템의 기술적 검토사항 및 요구사항(네트워크 측면/유무선 융합 및 서비스 측면)에 대해 설명한다. 끝으로 5G 이동통신 시장성분석 정보를 제시한다. 2. 5G 이동통신 기술 개요 2.1. 5G 이동통신 시스템의 목표 5G 이동통신 시스템은 4G-LTE(Long Term Evolution)보다 1,000배 빠른 사용자당 1Gbps급, 기지국당 100Gbps의 초고속 전송률과 1ms의 빠른 접속속도, 최대 500km/h의 이동성 보장, 사용자당 1000분의 1의 에너지효율성 향상, 사용자와 인터랙션을 통한 감성 만족 등을 추구하고 있다. 이를 통해 사람/사물/정보가 언제 어디서나 연결될 수 있는 차세대 초고속 무선통신 기술로 정의할 수 있다. 아울러 스마트 디바이스의 폭발적인 증가(2010년 90억 개에서 2020년 7조 개 예상)와, 스마트 단말의 대중화에 따른 데이터 트래픽의 폭발적인 증가(2011년 2ZB rarr; 2020년 35ZB 예상, 전 세계 스마트단말 보급률 10년 내 3.5배 증가, 단말당 트래픽 약 20~120배 증가, 전 세계 M2M 단말 보급률 10년 내 500배 증가) 등에 따라 고품질 매체에 대한 요구가 급증하면서 이동통신 사업자 중심의 폐쇄적인 생태계에서 개방형 생태계로의 전환을 목표로 하고 있다[1, 2]. 이러한 새로운 이동통신 환경 및 비즈니스 모델 변화에 선제적으로 대응하기 위해서는 ⅰ) IT/NT/BT 기술력이 융합된 다중센서 기반의 노드 에너지 하베스팅 기술, ⅱ) 지능적인 정보수집을 통해 각 노드 간 다양한 통신, ⅲ) 이 기종 연동 기술을 이용한 실시간 응용서비스 등 다양한 융합 센서 네트워킹 기술이 필요하다[3, 4](그림 1 참조). * 자료: 한국전자통신연구원(2016.01.) [그림 1] 5G 이동통신 시스템의 네트워킹 구조 2.2. 5G 이동통신 시스템의 핵심기술 새로운 이동통신 환경에 선제적으로 대응할 수 있는 융합 센서 네트워크를 구현하기 위해서는 다음과 같은 핵심기술이 필요하다[3, 5~7]. ― 안테나, RF MODEM(변복조기)을 수용하는 물리계층 및 무선네트워크용 MAC(Media Access Control) 기술로 이루어진 무선 노드 전송 기술들을 기반으로 저전력 무선네트워크 노드 운영체제, 하드웨어 및 소프트웨어 기술 및 무선통신 융합 센서 노드 설계 기술이 필요하다. ― USN(Ubiquitous Sensor Network), WLAN, BcN(Broadband convergence Networks), Smart grid 등 센서네트워크 보안 및 미들웨어(middleware) 기술이 필요하다. ― 초연결(hyper-connectivity) 및 초실감 지식(지능)의 속성을 만족할 수 있는 광대역통신 서비스 기술과, 아울러 다양한 무선 표준을 단일 기기에 수용할 수 있는 멀티모드 초고속 무선통신 시스템 기술이 필요하다. ― 기타 WCDMA 기반 셀룰러 및 핸드오프 기술, 캐리어 묶음 기술, 스몰 셀 기술, 밀리미터파 기술, 다중안테나 기술, ㎜Wave를 이용한 빔 형성 기술(적응형 빔 형성 기술/ 중추 네트워킹 기술/개인 셀 기술) 등 요소기술이 필요하다. 3. 5G 시스템의 기술적 검토사항 및 요구사항 3.1. 기술적 검토사항 이동통신 네트워크와 인터넷 네트워크 기술은 서로 다른 설계 원칙하에 설계되었으며, 이로 인해 현재의 All-IP 이동통신 네트워크에서 기존의 TCP/IP 기반 네트워킹과 이에 기반한 응용서비스들은 많은 한계점을 나타내고 있다. 따라서 5G 이동통신 네트워크의 기술적 이슈를 도출하기 위해서는 가장 핵심적인 무선(wireless)과 이동성(mobility)의 관점에서 현재의 TCP/IP 서비스 구조에 대한 다음과 같은 기술적 검토가 필요하다. 아울러 ⅰ) 제한된 식별자 구조, ⅱ) 부가적이고 중앙집중형 방식의 이동성 지원, ⅲ) 무선링크, ⅳ) 제한된 성능의 이동 호스트, ⅴ) 종단 호스트 기반 프로토콜 등 기술적 요구사항을 만족할 수 있는 기술개발 로드맵(TRM)이 필요하다[8]. 5G 시스템의 기술적 목표는 각 사용자당 1Gbps급 이상의 데이터 전송률과, 다양한 기기 간 초연결성을 보장하는 것이다. 이를 위해 획기적인 전송용량 증대와 아울러 기기의 에너지효율성을 향상시켜야 한다. 이를 통해 신규 서비스를 창출하고 복지인프라를 구축하고 세계화를 추진하는 것이다. 한국이 지속 가능한 First-mover가 될 수 있는 국가정책 수립, R BD 활성화, 모바일 신 서비스 창출 등 5G 상용화 전략이 필요하다. 이를 구현하기 위해 정부 주도로 lsquo;5G포럼 rsquo;을 결성하여 5G 비전과 서비스 개발, 5G 주파수 대역 및 스펙트럼 요구량에 대한 연구, 5G 핵심기술에 대한 정의, 글로벌 화합(harmoni-zation)을 위한 협력 활동, 5G에 대한 산업체 전략과 정부 정책 방향에 대한 조율 등 다양한 사업을 전개하고 있다[9]. 3.2. 기술적 요구사항 5G 이동통신 시스템은 CPND(Contents/Platform/Network/Device) 기반의 네트워크 측면, 유무선 융합 측면, 서비스 측면에서 다음과 같은 다양한 기술적 특성이 요구된다[10]. 3.2.1. 네트워크 측면의 요구사항 IP 기반 고정형 네트워크 구조에서 SDN(Software Defined Network)과 같은 유연한 구조로 전환하여 콘텐츠 기반의 상황인지 응용 네트워크를 구축할 수 있는 기술적 특성이 요구된다. 이동 액세스의 경우에는 기존의 셀룰러 대역이 비 허가대역과 공존할 것으로 예상되는바, Giga급 신규 주파수대역이 확보된 네트워킹 기술이 요구된다. 아울러 육감적인 센싱을 이용한 제스처 인식 단말, 보이지 않는(invisible) 단말, 플렉시블 단말 등을 수용할 수 있는 네트워킹 기술이 요구된다. 궁극적으로 5G 단말은 4G 시스템에 비해 실감 및 감성교류가 가능한 사용자 중심의 서비스 허브가 될 것으로 예상된다. 3.2.2. 유무선 융합 및 서비스 측면의 요구사항 5G 시스템은 셀룰러 기반의 유무선 융합 전송 기술과 다양한 무선 액세스 수요를 수용하여 사용자에게 1Gbps급의 서비스를 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 이에 광 기반 분산 네트워킹 및 분산 트래픽 처리 기술, 트래픽 제어 및 이동성 제어 등의 제어 메커니즘 단일화 기술, 효율적인 자원할당 기술, 네트워크 동적 가상화 기술 등 유무선 융합 네트워킹 기술이 요구된다. 초연결 인프라, 실감형 디스플레이, 지능형 제어 기능이 결합된 Giga급 멀티미디어 콘텐츠 기반의 개인화된 지식응용서비스를 구현할 수 있는 분산 모바일 클라우드, 지식 기반 상황인지, 바이오센싱 기능 등 서비스를 제공할 수 있어야 한다. 아울러 FMC(Fixed Mobile Convergence) 기술, WLAN 연동 기술, 3GPP와 BBF 연동 기술 등 유무선 융합 네트워킹을 위한 기술적 요구사항이 있다[11~13]. 4. 5G 이동통신 시장성분석 4.1. 글로벌 CPND 시장규모 전망 2020년이 되면 전 세계적으로 약 500억 대의 스 |
