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[5G 이동통신의 핵심 프론트홀 기술②] 주파수 처리 · 데이터 수신 분리 기술 연구 중

[뉴스비전e 박준상 기자] 5G는 언제 어디서나 환경의 제약 없이 사람과 사물을 포함한 모든 사용자에게 지연 없이 기가 바이트급 속도를 제공하는 통신서비스이다.

최근 KT와 SK텔레콤이 자율주행차의 저지연 협업운행에 있어, 국내 최초의 성공사례 주인공이 서로 자사(自社)라고 목소리를 높이는 이면에는 이 기술에 대한 기업의 민감함이 베어 있다.  

이처럼 목소리를 높여 강조하는 빠른 속도의 서비스를 제공하기 위해선 서비스 커버리지 확대와 음영지역 해소가 필수적인데 이를 위한 기술 중 하나가 바로 프론트홀(Fronthaul)이다.

현재 데이터 전송율, 지연, 경제성, 유연성, 효율성 등을 만족시키기 위해 다양한 형태의 프론트홀 구조가 연구되고 있다.

2019년 상용화가 예상되는 5G의 핵심 기술인 프론트홀에 대해 심층 분석해 본다. [편집자 주]

< 5G 이동통신 / The Tech >

[② 주파수 처리  · 데이터 수신 분리 기술 연구 중 ]

5G에서는 현재의 클라우드 무선 접속망인 C-RAN 구조로는 데이터 속도 등의 프론트홀 요구사항을 감당할 수가 없다.

이를 극복하기 위해 기지국의 주파수 대역 처리 기기인 BBU와 디지털유닛과 필요한 데이터를 수신해 해독하는 장치인 RRH의 기능을 지금과 다르게 분리하는 방안이 국내외에서 검토되고 있다.

현재 여러 가지 기능 분리 방안들이 제시되고 있고, 각 방안별로 프론트홀 대역폭 감소, 다지점 협력 통신인 CoMP(Coordinated multi-point transmission and reception) 효과, 랜(RAN) 가상화 등에서 장단점이 있다.

유럽과 일본의 주도로 결성된 표준화 단체인 3GPP에서는 8개의 분할 옵션이 논의되고 있다. 

각각의 옵션은 대역폭, 지터 및 동기화 측면에서 서로 다른 요구 사항을 갖는다.

디지털화된 파형을 전송하는 공공 무선 접속기인 CPRI와 같은 현재의 프론트홀 구현은 중앙화된 분할방식(Centralized split)을 통해 가능하다.

최근엔 무선신호처리부 RU(Radio Unit)에 대한 처리 방법 등 여러 연구가 진행되고 있다.

< 5G 이동통신의 기대 성능 / Quora >

하향링크에서 매체접근 방식인 MAC(Media access layer)와 통신 매체에 맞게 신호를 변환하는 PHY 간 분리의 경우, 인터페이스 전송율을 줄이는데 있어서 가장 적합하고, MAC 및 무선제어링크 RLC(Radio Link Control) 사이 또는 패킷데이터수렴프로토콜 PDCP(Packet Data Convergence Protocol)와 RLC 계층 사이와 같이 상위 계층에서의 분할은 지연시간 측면에서 더 관심을 가져야 한다.

결과적으로 유연한 분리 포인트가 5G 이동통신에서 가장 흥미로운 구현 · 표준화 이슈가 될 것으로 보이지만, 5G 이동통신에서 요구되는 다양한 시나리오 및 요구사항을 만족하는 최적의 분할은 쉽지 않을 것으로 예상된다.

개선된 프론트홀은 적어도 100Gbps에서 최대 400Gbps까지의 데이터 속도를 지원할 수 있어야 한다는 결론을 내리고 있다.

데이터 속도와 유사하게 프론트홀의 지연시간 수치는 기능분할의 위치에 따라 다르게 된다.

현재 지연에 대한 요구사항으로 440μs(CoMP가 구현되지 않은 경우) 및 150μs(CoMP가 구현되는 경우)의 왕복 지연이 논의되고 있다.

주파수 정확도에 있어서, 무선 인터페이스에 대한 제약으로 차이나모바일(China Mobile)은 ±4.6ppm으로 잠정적으로 설정했다.

주파수 정확도 기준에 관해서도 가능성 분석 및 향후 성능 평가를 위한 참고 자료로 사용하는 방법 등 다양한 기술들이 검토되고 있다.

박준상 기자  newsvision-e@hanmail.net

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