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라이선스 없는 스펙트럼, 5G 구현의 열쇠?

ITU (International Telecom Union)가 5G의 핵심 목표를 언급했을 때 3GPP는 스펙트럼의 한계라는 제약하에서 현재의 무선 네트워크 기능을 확장해야 한다는 까다로운 문제에 직면했습니다. 스펙트럼은 대역폭을 나타내는 말이며, 통신 업계가 데이터 속도를 높이고 4G 이상의 다양한 이용 사례를 처리하기 위해서는 더 많은 스펙트럼이 필요합니다. 하지만 현재 남아있는 6 GHz 미만의 스펙트럼은 많지 않습니다. 따라서 3GPP는 표준화 과정 초기에 모바일 액세스 수단으로 밀리미터파(mmWave) 주파수를 사용한다는 개념을 도입했습니다.

 

5G와 밀리미터파(mmWave)는 처음부터 깊은 연관성을 가지고 있었습니다. 밀리미터파(mmWave) 스펙트럼은 오늘날의 네트워크에 비해 10배 이상의 5G 데이터 전송 속도를 실현합니다. 그러나 많은 사람들이 예상한 대로 밀리미터파(mmWave)를 모바일 액세스에 사용하기 위해서는 여러 가지 문제를 해결해야 합니다. 이러한 문제들을 비용 효율적으로 해결할 수 있는 솔루션이 도출되었는지에 대해서는 다양한 의견이 존재할 지도 모릅니다. 그러나 초기 5G 밀리미터파(mmWave) 배포는 실내 "핫스팟"과 고정 무선 액세스(FWA)의 두 가지 특정 이용 사례를 대상으로 하는 것으로, LTE 기준에서 보면 모바일 액세스라고 보기 어렵습니다. 

 

밀리미터파(mmWave)에 많은 가능성이 있기는 하지만 이 가능성을 현실로 구현하기 위해서는 해결해야 할 부분도 적지 않습니다. 따라서 3GPP는 5G 사용을 위해 더 많은 스펙트럼을 활용하도록 다른 주파수 옵션을 계속해서 조사하고 있습니다. 3GPP는 밀리미터파(mmWave) 외에도 NR-U 연구 항목으로 라이선스 없는 스펙트럼에 초점을 맞추고 있습니다. 3GPP는 LTE 또는 4G에서 라이선스 없는 대역을 사용하여 Wi-Fi 및 LTE가 공존할 수 있는 경로를 정의했습니다. 이 경우 LTE 가입자가 라이선스 없는 2.4 GHz 대역 또는 5 GHz 대역을 사용하여 데이터 처리량을 보완하게 됩니다. LAA, 즉 라이선스 지원 액세스(License Assisted Access)로 알려진 경로는 LTE와 Wi-Fi가 공존할 수 있음을 입증했지만, 현재 얼마나 많은 사용자가 이 기술을 활용하는지는 확실하지 않습니다. 3GPP의 5G NR-U 계획안은 4G에 대한 이전 연구를 넘어서며, NR-U를 채택할 추가적인 동기가 있습니다. 

 

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우연은 아니겠지만, FCC는 5G 사용을 지원할 수 있는 라이선스 없는 대역으로 5.925~7.125 GHz를 망라하는 6 GHz 대역 사용을 조사하기 위해 규칙 제정 제안 공고를 내놓았습니다. 오늘날 이 스펙트럼은 케이블 사업자가 서비스, 레이더 및 전용 마이크로파 통신 링크를 배포하는 데 사용됩니다. 이 스펙트럼을 라이선스 없는 것으로 지정함으로써 5G 사업자 및 기타 업체는 새로운 네트워크를 구축하거나 이미 배포된 네트워크를 확장하는 데 이를 활용할 수 있습니다. 2.4 GHz, 5 GHz 이제 6 GHz까지, 이 조합을 통해 잠재적으로 5G 사용을 위한 1 GHz가 넘는 스펙트럼을 생성할 수 있습니다. 

 

그러나 라이선스 없는 5G용 대역을 활용하려면 조건이 따릅니다. 라이선스 없는 스펙트럼을 사용하는 모든 5G 디바이스는 다음 기술을 수용해야 합니다.

 

  • 통신 가능 구역을 제한함으로써 신호 전파 및 대역 내 간섭을 제한하는 낮은 전력 방출 요구 사항을 준수해야 합니다.
  • 기존 사용자와 스펙트럼을 공유하고 5G 터미널에 기술적 복잡성을 추가하여 모든 디바이스가 공존할 수 있도록 해야 합니다.
  • 오늘날 Wi-Fi 디바이스와 같이 DFS(동적 주파수 선택) 및 TPC(송신 전력 제어) 기술을 활용하여 공존을 촉진해야 합니다.
  • Wi-Fi 디바이스와의 공존을 실현하기 위해 LBT(Listen Before Talk)와 같은 LTE 또는 4G 공존 기술을 채택하는 경향이 있습니다.

이 스펙트럼이 가볍게 사용되는 경우 5G NR-U를 전략적으로 배포하여 3GPP의 핵심성능 목표(즉, 빠른 데이터 속도, 높은 신뢰성, 낮은 지연 시간)를 처리하기 위해 현재 기술을 능가하는 이점을 제공하는 전용 5G NR 네트워크를 구축할 수 있습니다. 그 결과 지역화된 지역이기는 하지만 특정 이용 사례에 대해 5G 생태계를 명시적으로 확장할 수도 있습니다.   

 

처음에는 NR-U로 인해 복잡성이 추가되기 때문에 3GPP 멤버는 이 접근법의 이점, 비용 및 잠재적 단점을 비교해봐야 합니다. 다른 한편으로 NR-U는 아주 많은 스펙트럼을 제공하며, 스펙트럼은 5G가 지닌 잠재력을 실현하기 위한 열쇠에 해당합니다. 만약 3GPP가 NR-U로 성공적으로 나아간다면 밀리미터파(mmWave) 기술이 성숙되었을 때 이 작업으로부터 이점을 얻을 수 있는 라이선스 없는 밀리미터파(mmWave) 스펙트럼 또한 풍부해집니다. NR-U는 3GPP 릴리스 16 및 이후의 몇 가지 연구 항목 중 하나에 불과하지만, 많은 사람들이 처음에 생각했던 것보다 5G 이니셔티브에 훨씬 더 중요할 수 있습니다. 

 

새로운 대역, 더 넓은 대역폭 및 새로운 빔 형성 기술을 갖춘 5G NR이 혁신을 가속화하기 위해 강력한 툴을 필요로 하는 중요한 설계 및 테스트 과제를 제시하는 것은 분명한 사실입니다. 이러한 과제 해결 방법에 대한 자세한 내용은 ni.com/5g에서 확인하십시오.