국내 연구진, 5G 핵심 '빔 스위칭' 기술 개발 성공

ETRI(한국전자통신연구원)은 10일 밀리미터파 대역을 활용한'저지연 빔(beam)스위칭 빔 기술개발'에 성공했다고 밝혔다.(사진=ETRI)

[아시아경제 강희종 기자]5세대(G) 이동통신 서비스를 위해서는 30~300㎓ 대역의 밀리미터파(mmWave)를 이용해야 한다. 이 주파수 대역은 현재 비어 있기 때문에 사용할 수 있는 대역폭이 1㎓ 이상으로 넓어 기존 4G보다 데이터 전송 속드를 크게 높일 수 있다. 하지만 밀리미터파는 통신 범위가 좁다는 점이 문제로 지적돼 왔다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 10일 밀리미터파 대역을 활용한 저지연 빔(beam) 스위칭 빔 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

밀리미터파를 활용해 통신을 하기 위해선 몇가지 풀어야할 문제들이 있다. 밀리미터파는 고주파 주파수이다 보니 직진성이 강하고 전파가 줄어들어 없어지는 특성(감쇄)이 강하다. 따라서 밀리미터파를 쓰기위해 송출하는 전력을 기지국에서 특정방향으로 모아서 마치 빔(beam)처럼 만들어 사용해야 한다.

기존 4G 통신 방식은 기지국에서 안테나를 중심으로 원형으로 전파가 퍼지지만 5G에서 사용하는 밀리미터파는 빔을 여러개 만들어 파워를 몰아줘야 통신이 가능하다. 4G에서는 넓은 대역이라도 한 두번의 기지국을 거치면 통신이 가능하지만, 밀리미터파에서는 여러번의 빔을 거쳐야 하므로 잦은 핸드오버가 발생된다.

이번에 ETRI는 핸드오버로 인해 데이터가 뚝뚝 끊기는 현상을 없애기 위해 빔 스위칭을 빨리해 손실을 막는 기술 개발에 성공한 것이다.

ETRI 연구진은 하나의 기지국에서 여러개의 빔을 효율적으로 관리하는 방식으로 연구를 진행했다. 즉, 단말이 빔에서 빔으로 이동할 때 실시간으로 최적의 빔을 선택, 변경해줌으로써, 데이터 손실 및 지연을 최소화한 것이다.

ETRI는 "이번 기술은 4G의 핸드오버보다 약 10배 이상 빠른 속도로 최적 빔 선택이 가능하며, 이로써, 밀리미터파의 좁은 통신범위 개선이 가능해지게 되고, 통신 사각지대가 해결된다"고 설명했다.

이번 ETRI 자체시연에서는 3D 고정 빔형성 기술을 기반으로 복수의 빔을 복수의 단말에 사용했으며 4G 핸드오버 절차의 시간 지연효과와 비교를 통해 실시간 빔스위칭의 우수성도 확인했다고 강조했다.

또한, 특정 방향으로 전파를 송신하는 여러 개의 빔들을 수신하는 상태에서 단말이 최적의 통신 채널을 실시간으로 선택함으로써, 밀리미터파의 음영 문제도 해소함을 선보였다.

ETRI는 실시간 빔스위칭 기술을 향후 예상되는 다양한 망 구성 방식에 적용될 수 있도록 개선, 데이터 전송속도 및 채널 품질을 향상시킬 예정이다. 또한, 이번 시연에서 보여준 고속 빔스위칭 기술을 다양한 빔형성 기술에도 적용토록 개선한다는 계획이다.

아울러 연구진은 올해 말부터 국제표준화단체인 3GPP에서 5G관련 기술들에 대해 표준화가 진행됨에 따라 관련기술을 표준화하는 노력을 계획중이라고 말했다.

이 기술은 미래창조과학부 기가코리아 사업의 '밀리미터파 5G 이동통신 시스템 개발' 과제로 수행중이며, ETRI 주관으로 13개 참여기관이 공동개발을 진행 중에 있다.

ETRI는 오는 2017년경에 개발중인 모든 핵심 기술을 반영한 5G 이동통신 시스템을 완벽히 갖춰 시연할 계획이다.

현재 차세대 이동통신이라 불리는 5G 기술은 최대전송속도 20Gbps, 단말수신 100Mbps 등 최소 요구사항이 지난 5월 제시됐다. 따라서 차세대 이동통신 선점을 위한 각국의 기술 확보와 노력이 치열하게 진행중인 상황이다. 국제표준화단체인 ITU-R의 경우 오는 2017년말부터 5G이동통신 규격을 진행할 계획중이다.

강희종 기자 mindle@asiae.co.kr