5G   IMT-2020   5세대 이동통신

(2024-12-10)

NR, New Radio


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

[5G]1. 5G (IMT-2020)   2. 5G 용어   3. 5G 코어망   4. 5G 스케줄링   5. Numerology   6. 네트워크 슬라이싱  

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