5세대 개방형 기지국, 중앙 유닛, 기능 분할, 5세대 프론트홀, 3차원 공간 이동통신, 무선전송, 천음속 이동 지원, 네트워크, 3D Spatial Mobile Communication, Wireless Transmission, Transonic Mobility, Network
Funding Org.
과학기술정보통신부
Research Org.
한국전자통신연구원
Project Code
23HH2100, Development of Open gNB Distributed Unit Supporting Dynamic Function Splits,
Moon-Sik Lee
Abstract
※ 연구개발 목표 및 내용 □ 최종 목표 o 5G 이동통신 기지국의 다양한 기능분할을 유연하게 지원하고, 이동통신 서비스 커버리지를 빈틈없이 보장할 수 있는 동적 기능분할 기반 개방형 기지국 분산 유닛 기술 개발 - 동적 기능분할 기반 5G 개방형 기지국 기능분할 분산 유닛(DU) 기술 개발 * 중앙 유닛(CU: Central Unit) 및 분산 유닛(DU: Distributed Unit)간의 개방형 인터페이스를 통해 다양한 이동통신 기지국의 기능분할을 동적으로 지원하고 다양한 환경에서 5G 서비스를 효율적으로 제공 * 이동통신 표준에서 제시하는 다양한 기지국 기능분할 방식을 기반으로 중소기업에서 상용화 가능한 5G 기지국 분산 유닛 기술 제공 * 이동통신 사업자의 요구사항을 고려하여 여러 형태의 기지국 기능분할을 효율적으로 지원할 수 있는 개방형 CU(Central Unit)/DU(Distributed Unit) 정합기능 제공
- 저복잡도 통합 액세스/백홀 기반 5G 확장형 기지국 기능분할 분산 유닛(확장형 DU) 핵심기술 및 PoC 개발 * 개방형 기지국 분산 유닛 기능 확장 및 활용기술 연구 * 저복잡도 통합 액세스/백홀 기반의 5G 확장형 기지국 분산 유닛을 효율적으로 활용하여 이동통신 커버리지 홀을 최소화하고 저비용으로 5G 이동통신 서비스망을 구축 가능
o 주요 기능 - CU/DU 기능분할에 따른 5G 개방형 기지국 기능분할 분산 유닛(DU) 모뎀 기능 - CU/DU 기능분할을 지원하는 5G 개방형 기지국 분산 유닛(DU) RF/안테나 기능 - 5G 개방형 CU/DU 인터페이스 기능 (개방형 5G 프론트홀 인터페이스 기능) - 저복잡도 통합 액세스/백홀 기반 5G 확장형 기지국 분산 유닛(확장형 DU) PoC 모뎀 기능 - 저복잡도 통합 액세스/백홀 기반 5G 확장형 기지국 분산 유닛(확장형 DU) PoC RF/안테나 기능
o 주요 성능치 - CU-DU 간 인터페이스 요구 용량: 20Gbps 이상 - 지원 주파수 대역: 28GHz(DU 및 확장형 DU), 3.5GHz(DU) - 최대 지원 주파수 대역폭: 800MHz(for 28GHz), 100MHz(for 3.5GHz) - 기지국 기능분할 옵션 수: 3개 이상 - 최대 전송 속도: 5Gbps 이상(DU), 1Gbps 이상(확장형 DU) - 커버리지 보장 전송율: 95%
□ 전체 내용 o 동적 기능분할 기반 5G 개방형 기지국 기능분할 분산 유닛(DU) 기술 개발 - CU/DU 기능분할에 따른 5G 개방형 분산 유닛(DU) 모뎀 개발 * 5G CU/DU 기능분할에 따른 5G NR 기반 DU 규격 및 무선전송 기능 개발 * 5G 개방형 기지국 DU 모뎀 HW 개발 * 5G 개방형 기지국 DU 모뎀 제어용 SW 개발 - CU/DU 기능분할을 지원하는 5G 개방형 분산 유닛(DU) RF/안테나 개발 * 3.5GHz 및 28GHz의 5G 주파수 대역을 지원하는 DU RF/안테나 개발 - 5G 개방형 CU/DU 인터페이스 기능 개발 * 5G CU/DU 인터페이스 규격에 기반한 정합기능 개발 * 다양한 기능분할을 지원하는 CU/DU 정합용 개방형 API 개발 - 5G 개방형 기지국 기능분할 분산 유닛 표준화
o 저복잡도 통합 액세스/백홀 기반 5G 확장형 기지국 기능분할 분산 유닛(확장형 DU) 핵심기술 및 PoC 개발 - 저복잡도 통합 액세스/백홀 기반 5G 확장형 기지국 분산 유닛(확장형 DU) 핵심기술 연구 * 복수의 기지국 분산 유닛의 연동을 통한 가변 토폴로지 기술 개발 * 기지국 분산 유닛 액세스/백홀 듀플렉싱 및 간섭관리 기술 개발 - 저복잡도 통합 액세스/백홀 기반 5G 확장형 기지국 분산 유닛(확장형 DU) PoC 개발 * 저복잡도 통합 액세스/백홀 기반 확장형 DU 모뎀 개발 * 저복잡도 통합 액세스/백홀 기반 확장형 DU RF/안테나 개발 - 통합 액세스/백홀 기반 5G 확장형 기지국 분산 유닛 표준화
※ 연구개발성과 o 연구개발 성과(계획) - 동적 기능분할 기반 5G 개방형 기지국 분산 유닛(DU) 모뎀 (HW, TRL 6) - 28GHz 대역 기반 5G 기지국 분산 유닛(DU) RF/안테나 (HW, TRL 6) - 3.5GHz 대역 기반 5G 기지국 분산 유닛(DU) RF/안테나 (HW, TRL 6) - 28GHz 대역 기반 5G 기지국 기능분할 분산 유닛(DU) (SYS: HW+SW, TRL 6) - 3.5GHz 대역 기반 5G 기지국 기능분할 분산 유닛(DU) (SYS: HW+SW, TRL 6) - 저복잡도 통합 액세스/백홀 기반 5G 확장형 기지국 분산 유닛(확장형 DU) 모뎀 PoC (HW, TRL 5) - 28GHz 대역 기반 5G 확장형 기지국 분산 유닛(확장형 DU) RF/안테나 PoC (HW, TRL 5) - 28GHz 대역 기반 5G 확장형 기지국 분산 유닛(확장형 DU) PoC (SYS: HW+SW, TRL 5) - 기지국 기능분할 분산 유닛 및 확장형 기지국 기능분할 분산 유닛 핵심 IPR 3건 - 기지국 기능분할 분산 유닛 및 확장형 기지국 기능분할 분산 유닛 관련 표준 기고서 31건
o 과제수행방법 - 본 과제를 통해 기지국 분산 유닛 기술 개발을 성공적으로 수행하여 5G 산업 활성화 및 중소·중견기업 경쟁력 강화 · 5G 이동통신 상용화에서 중소·중견기업의 역할 및 아이템에 부합하는 기지국 분산 유닛 기술 개발을 통한 국내 이동통신 기업의 역할 확대 및 글로벌 5G 시장을 조기에 준비 - 경쟁력 있는 컨소시엄 구성 및 기술 수요자 요구와 부합하는 개방형 기지국 분산 유닛 기술 개발 추진 · 주관연구개발기관(한국전자통신연구원)은 기지국 분산 유닛(DU) 모뎀 개발, 개방형 CU/DU 인터페이스 기능 개발, 기지국 분산 유닛(DU) 규격 개발 및 표준화를 담당함 · 공동연구개발기관 1((주)테크플렉스)은 기지국 분산 유닛(DU) 플랫폼 개발, 25G 이더넷 인터페이스 및 PTP 개발을 담당함 · 공동연구개발기관 2((주)에프알텍)는 28GHz 대역 지원 기지국 분산 유닛(DU) RF/안테나 개발을 담당함 · 공동연구개발기관 3((주)쏠리드)은 3.5GHz 대역 지원 기지국 분산 유닛(DU) RF/안테나 개발을 담당함 · 공동연구개발기관 4((주)케이티)는 기지국 분산 유닛(DU) 요구사항 정의, DU 검증용 CU 시험환경 제공을 담당함 - 1단계(3년)에는 DU 개발, 2단계(2년)에는 확장형 DU 개발의 단계별 개발을 추진함 · 1단계 3년간(1차년도~3차년도)은 5G 개방형 기지국 기능분할 분산 유닛(DU) 기술을 개발하고, 2단계 2년간(4차년도~5차년도)은 저복잡도 통합 액세스/백홀 기반 5G 확장형 기지국 기능분할 분산 유닛(DU) 핵심기술 및 PoC 개발을 수행함 · 1단계에는 5G 장비 시장의 조기 진입을 위해 시장 요구사항을 면밀히 파악하고, 이를 반영한 28GHz DU, 3.5GHz DU를 개발함 · 2단계에는 밀리미터파 기반 이동통신 기지국의 소형화 및 밀집화에 따른 서비스 커버리지를 확보를 목표로 28GHz에 초점을 둔 확장형 DU를 개발함. 2단계에는 1단계에서 개발한 DU 장비의 상용화를 병행하여 추진함
※ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 o 활용계획 - 이동통신사업자가 제공하는 CU 시험환경에 적용하여 개발한 기술의 경쟁력 제고 - 개발한 기지국 분산 유닛 기술을 여러 기업에 기술 이전하고 상용화를 통해 중소·중견기업의 경쟁력 강화 및 국내 5G 이동통신 산업 활성화에 기여 - 스마트 빌딩, 도심 핫스팟 등 사용자 밀집 지역에서 대용량 데이터를 필요로 하는 다양한 융합 서비스에 활용 - 5G 이동통신망의 커버리지 확대 및 음영지역 해소를 위한 장비로 활용 - 국내에서 5G 개방형 기지국 분산 유닛 상용화를 통해 제품의 기술력을 확보한 후 해외시장에 진출
o 기대효과 - 기술적 측면 · 이동통신 기지국의 소형화 및 밀집화에 따른 서비스 커버리지를 확보하고 다양한 기지국 기능분할 구조를 동적으로 유연하게 지원 · 요구사항에 따른 다양한 기능분할을 지원하기 위한 개방형 인터페이스 도입을 통해 차별화된 경쟁력 확보 · 개방형 기지국 분산 유닛의 유연한 배치 및 활용을 통해 이동통신 무선접속망의 물리적/비용적 한계를 극복하고 빈틈없는 통신 커버리지 확보
- 경제적, 산업적 측면 · 다양한 셀들이 다층적/고밀집으로 배치될 이동통신 시스템에서 중앙 유닛(CU) 및 분산 유닛(DU)의 분할을 통해 통신 사업자의 비용을 줄이면서 서비스 커버리지를 확보하는 이동통신 장비제조 업체시장 확장 · 중계기 위주의 중소기업들이 5G/B5G 분산 유닛 시장에 진입할 수 있는 기회 제공 및 5G 이동통신 서비스의 도입에 따른 이동통신 시장 생태계 조성 · 5G RAN에서의 상위계층의 중앙집중화와 하위계층의 분산화 레벨을 동적으로 운용함으로써 다양한 5G 서비스를 수용할 수 있는 유연한 액세스 망 구축 용이 · 셀 크기가 소형화되고 분산화된 5G RAN구조에서 저비용으로 가변적인 사용자 트래픽을 수용이 가능한 무선접속망 구축 · 무선액세스 링크 및 무선백홀 링크가 단일화된 무선전송/접속 기술을 사용함으로써 이동통신 네트워크의 단순화, 구축/운용 비용 저감
- 사회적 측면 · 기지국 분산 유닛 기술을 통해 스마트 빌딩 등 사용자가 밀집한 환경에 초고속 인터넷 서비스를 제공할 수 있게 되어 국민 삶의 질 향상에 기여 · 인구밀도가 낮은 도서/산간 지역 및 해상과 같은 통신 인프라 구축이 어려운 지역에도 신속하고 용이하게 이동통신 인프라를 구축하여 공공 서비스 제공 가능
(출처 : 요약문 8p)
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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