1. 5세대 이동통신 (5G) : IMT-2020
ㅇ 비전 요약
- 초 고용량 : 4G 대비 100 ~ 1000배의 데이터 처리 용량
- 초 연결성 : 500 km/h 이동중에도 많은 수의 지속성 있는 연결 가능
- 초 반응성 : 수 ms 이내 연결 수립 가능 (저 지연)
- 초 저전력 : 단위 용량 당 소비전력이 1/1000 ~ 1/100 이하
ㅇ 서비스 방향 (ITU-T 요구사항, 2015) : (major usage scenarios, use case classes)
- eMBB (Enhanced Mobile Broadband) : 향상된 초 광대역 이동통신 기술 기반
. 더 빨리, 편리하게, 쾌적하게
- mMTC (Massive Machine Type Communication) : 대규모 기기 연결 기반
. 더 많이 (저 비용, 낮은 에너지 소모의 무선단말 지원)
. MIoT (Massive Internet of Things), Critical Machine Type Communication 등
- URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication) : 초 고 신뢰성, 초 저 지연
. 더 확실하고, 안전하게 (例 : 교통 안전, 공장 자동화 등)
ㅇ 특징
- 특정 무선 액세스 기술 뿐만 아니라,
다양한 유즈 케이스(사용 형태)들에 대한 지원이 강조됨
. 초 고용량 실감형 데이터 서비스
. 초 실시간 양방향 서비스
. AR,VR 등 실감 환경 서비스
. IoT(Internet of Things)),자율자동차 등 실시간 통신 제어 서비스 등
- 기존 4G가 B2C 시장에 무선 광대역 서비스로 큰 성공을 거두었으나,
5G는, B2C 뿐 만 아니라 B2B,B2G 모두에 목표를 둠
. (사설 5G 망 구축, 초 광대역, 초 저 지연, 대규모 기기 연결 통신 등)
2. 3GPP 5G 및 NR (New Radio : 무선 접속 기술)
ㅇ 요구사항(목표) (3GPP TS 22.104)
- 초 저 지연 : 1 ㎳ 이하
- 고 신뢰성 : 99.999% 이상
- 고 가용성 : 99.999999% 이상
- 대규모 단말 : 106 [1/㎢]
- 저 소비전력 : 10년 사용 배터리
- 높은 전송속도 : 최대 20 Gbps
- 큰 트래픽량 : 기존 대비 1,000배
ㅇ 기술 규격 진화 (3GPP Release)
- R14 : NR study
- R15 : non-stand-alone NR (NSA NR)
. eMBB 기본 지원 중점, URLLC 일부 지원 등으로, 이후 릴리즈들에 기초를 다짐
. 기존 LTE의 구조와 기능의 상당 부분을 재사용함
- R16 : stand-alone NR (SA NR)
- R17 : 5G enhancement
ㅇ 기술적 특징
- 주파수대역 : 높은 주파수 대역도 활용
. 기존 6 GHz 이하 뿐 만 아니라, 밀리파 대역 (24.25 ~ 52.6 GHz)도 사용 가능
. 한국 : 3.5 GHz 대역 (3.4 ~ 3.7 GHz) ☞ 전파누리 (이동통신 주파수 할당현황) 참조
- 대역폭 : 100 MHz ~ 1 GH
. (4G LTE : 20 MHz 이내 대역폭을 기본으로, 여러개 묶어 사용도 가능 : 반송파 묶음)
. (5G NR : 최대 400 MHz 대역폭으로 묶고, 이를 최대 16개까지 모을 수 있음)
- 주파수이용효율 : 4G의 3배
- 이동성 : 500 km/h 에서도 지속성있는 통신 연결
- 접속 지연 : 4G, 20 msec => 5G, 1 msec
- 전송 속도 : 20 Gbps (이론적 최대 전송속도에 대한 최소 요구사항)
- 연결 수 : 1 ㎢ 당 100만대 단말 수용 가능
- 전력 효율 : 4G 대비 100배 이상
ㅇ 5G 특화된 기술
- 유연한 주파수 이용 (Higher-frequency operation, Spectrum Flexibility)
. 더 높은 주파수대역 동작 가능, 주파수 이용의 유연성 증대
- 군살 없는 트래픽 설계 (ultra-lean)
. 브로드캐스팅 시스템 정보, 항상 켜있는 기준신호 등을 최소화 또는 필요시만 사용
- 선행 호환성 (Forward Compatibility)
. 미래 지향적 호환성 도모 (과거 개발 경험에 의한 예측)
- 유연한 전송 구조 (Flexible Numerology, Multiple Numerology) ☞ Numerology 참조
. 여러 다른 전송 구조 (부반송파 간격,OFDM 심볼 길이,CP 길이 등) 가능
.. 부반송파 간격 : 15 ~ 240 kHz (LTE는 15 kHz 고정)
. 상향,하향 대칭적 전송 구조 : 상하향 동일 OFDMA 방식
.. 상향 사용자 데이터 전송에서, DFT-precoded OFDM (DFTS-OFDM)이 필수 아닌 선택
- 유연한 듀플렉스 (Flexible Duplex)
. 낮은 주파수대역에서는 paired, 높은 주파수대역에서는 unpaired
. (송신/수신,상향/하향 링크의 구분)
- 저 지연 (Low Latency)
. 전송 프레임 선두에 제어 신호,기준 신호들을 배치하여 즉시 decoding 가능토록 하는 등
- 빔포밍 등
※ [참고] ☞ 5G 용어 참조