본 기술은 5G NR 기반의 스몰셀 기지국에서 사용가능한 5G 스몰셀 기지국 통신 프로토콜 SW (L2/L3) 기술에 관한 것으로 3GPP Rel.15 기반의 MAC, RLC, PDCP, SDAP, GTP, RRC, NGAP, X2AP 프로토콜을 지원하도록 설계되었으며, 무선자원의 효율적인 사용을 위한 RRM (Radio Resorce Management) 와 자체 구동을 위한 OAM Emulator 기술을 포합한다. 본기술은 밀리미터파 기반의 5G NR 스몰셀 칩셋인 퀄컴과의 인터페이스 검증을 완료한 것으로 미국에서 상용화된 상용단말을 통한 검증을 완료하여 mmWave 기반의 5G 스몰셀 시스템에 적용 가능
- (모바일 대용량 트래픽 처리를 위한 소형셀 필요성 증대) 모바일 트래픽 오프로딩에 Wi-Fi 역할은 지속될 것이나, 비면허대역 간섭 문제, QoS 보장형 등 한계가 있으므로, 안테나당 10W급 이하까지 소형셀로 개념으로 확장된 소형셀은 망 용량 확보 기술로 주목
- (5G주파수 중 mmWave 주파수는 소형셀 기지국에 적합) 5G 주파수의 특징이 도입으로 급증한 모바일 트래픽과 서비스 품질 향상을 위한 대응책으로 소형셀이 주요 기술로 떠오름
- (중소기업이 개발하기 어려은 5G스몰셀 SW 제공) 5G스몰셀을 위한 5G칩셋은 현재는 퀄컴이 유일하며, SW솔루션은 아직 전세계적으로 제공되지 않은 상태로 중소기업이 5G스몰셀 기지국을 만들기 어려운 실정
- (중소기업의 기술자립화 기여) 태동기단계에 있는 소형셀 시장에서 소형셀 기지국 L2/L3 SW 는 L1 Chip 출시 후 최소 1년 후 제공되어야 하는 국내외 이동통신 시장 환경에서 국내 소형셀 기지국 제조업체들은 기지국 SW를 해외업체에 의존함으로써 외산 SW 테스트베드 역할로 전락 국내 중소업체의 경쟁력 강화와 수익률 증대를 위한 기술 독립 방안 필요
- (글로벌 시장 경쟁력 확보) 3GPP 이동통신 표준을 최초로 상용화하는 국내 이동통신 시장에서 확보한 소형셀 기지국 SW 상용화 기술로 글로벌 시장 개척의 발판 마련
- (5G 소형셀 기술 개발로 확대) 5G NSA접속 지원을 위한 기술로는 이전에 개발한 LTE 스몰셀 기지국 SW기술을 활용하고 5G NSA상용단말 접속을 통한 mmWave 기반의 5G스몰셀 SW 완성도 제고
- 본 기술은 상기의 문제점을 해결하고자 5G 스몰셀 L1 업계 1인자인 퀄컴과의 공동연구를 통하여 빠른 상용 퀄컴 칩과 연동이 가능한 5G 스몰셀 SW 조기 제공
- 본 기술은 소형셀 기지국 SW가 공통으로 사용할 수 있는 HW 종속성을 최소화 한 SW Framework을 포함하고 있으며 L1 모뎀의 변경시에도 쉽게 변경이 가능하도록 설계되어, 소형셀 기지국 제조업체에게 기술이전 되었을 때 소형셀 제조업체가 갖는 모뎀과의 인터페이스를 쉽게 변경할 수 있도록 함.
- (mmWave 지원) 5G 주파수는 FR1, FR2로 구분되며, 우리나라에서 아직 상용화되지 않은 FR2 (mmWave, 28GHz)를 지원하는 5G 스몰셀 SW
- (하드웨어 독립구조을 위한 SWFramework 제공) 소형셀 기지국 시스템의 특징이 L1 Chip회사와 L2 이상 SW 제공회사가 분리됨에 따라 다양한 L1 Chip 및 HW를 지원할 수 있는 SW Framework 도입하였고, 현재 유일하게 상용화되고 있는 퀄컴 칩셋과의 인터페이스 검증 완료
- (퀄컴 FAPI지원에 의한 개발 시간 단축 )5G 스몰셀 기지국 L1 과의 인터페이스로 Small Cell Forum에서 정의하는 FAPI를 기반으로 한 퀄컴 FAPI지원
- (5G NSA 상용단말 검증 완료) LTE와 mmWave를 지원하는 5G상용단말과의 인터페이스 검증 시험 완료로
- (5G NR 기반 소형셀 기지국 L2/L3+ Protocol Stack 특징)
● 5G NR의 FR2 (Above 6GHz, mmWave) 지원
● MAC-RLC-PDCP-GTP간 Data Plan은 메모리 복사를 최소화 하여 CPU Processing Time 최적화
● 무선 오류 상황에 적응하는 Adaptive MCS선택 기능, 사용자의 QoS를 고려하여 Packet Drop율은 낮추고 성능을 최적화 하는 MAC 스케쥴러 알고리즘
● 여러 대의 상용단말 접속시 최대 성능 DDDSU 형상에서 DL 550Mbps/ UL 65 Mbps 제공
● 8 대의 상용단말 호접속율 99% 이상 제공
● 소형셀의 저 사양 HW환경에서 사용자의 QoS를 만족하며, 성능을 극대화하는 MAC Scheduler, 무선자원 알고리즘 기술 포함
● mmWave 주파수 대역 지원을 위한 빔포밍 기법 지원
- 5G NSA 기능 검증을 위한 시험 환경 제공
● 5G NSA기능을 지원하는 NR-PDCP 기능을 갖는 3GPP Rel.15 기반의 LTE스몰셀 기지국 애뮬레이터 SW
● 5G NSA기능을 지원하는 EPC Emulator
<기술이전 내용>
3GPP Rel.15 5G NSA스몰셀 SW기술은 SW 기술은 3GPP Rel.15 5G NR NSA (Non-Standalone) 기술 지원을 특징으로 하며 mmWave를 지원하는 5G NR스몰셀 SW기술 (L2/L3/L3+), MeNB역할을 하는 LTE 기지국 계층2 이상 프로토콜 스택 기술로 이루어짐.
ㅇ 1세부 기술 : 3GPP Rel.15 5G NR NSA 기지국 계층2 이상 프로토콜 스택 기술
- 3GPP Rel.15 기반 5G NR NSA 소형셀 기지국 L2/L3 Protocol Stacks
● 2계층 프로토콜 : NR MAC, NR RLC, NR PDCP
● 3계층 프로토콜 : NR RRC, GTP, S1AP, X2AP, NGAP,
● 응용 SW: RRM(Radio Resource Management), 사용자 QoS 보장 MAC Scheduler 알고리즘, RRM 알고리즘, OAM 에뮬레이터
- SW Framework
● Multi-Task 관리, Task간 통신, 공통 Utility
● Zero Copy를 위한 Memory 관리
● Debug, Log Message 처리, Timer 관리
- 5G NR 스몰셀 SW 상태 관리 모니터링 툴 (SODAM)
● 5G 스몰셀의 상태를 Ethernet으로 연결하여 감시 가능하면 바이너리로 제공
ㅇ 2세부 기술 : 3GPP Rel.15 5G NR NSA 스몰셀 기지국 시험을 위한 개발/시험 환경 기술
- 3GPP Rel.15 5G NSA스몰셀 이중연결을 위한 MeNB 에뮬레이터
● 2계층 프로토콜 : LTE MAC, LTE RLC, LTE PDCP、NR PDCP
● 3계층 프로토콜 : LTE RRC, GTP, S1AP, X2AP, NGAP,
● 응용 SW: RRM(Radio Resource Management) 에뮬레이터, OAM 에뮬레이터
<기술이전 범위>
ㅇ 1세부 기술 : 3GPP Rel.15 5G NR NSA 기지국 계층2 이상 프로토콜 스택 기술
- 5G NR 스몰셀 SW 요구사항 정의서
- 5G NR 스몰셀 SW 상위/상세 설계서
- 5G NR스몰셀 SW 시험 절차서/소형셀 기지국 SW 시험 결과서
- 5G NR 스몰셀 SW 자체시험 결과서 15 종
- 3GPP Rel.15 5G NSA 스몰셀 기지국 L2/L3 소프트웨어 (쓰리지피피 릴리즈 15 5세대 뉴 라디오 기반 비독립형 스몰셀 기지국 소프트웨어)
ㅇ 2세부 기술 : 3GPP Rel.15 5G NR NSA 스몰셀 기지국 시험을 위한 개발/시험 환경 기술
- 3GPP Rel.15 5G NSA스몰셀 이중연결을 위한 MeNB 에뮬레이터 SW (쓰리지피피 릴리즈 15 5세대 뉴 라디오 기반 비독립형 스몰셀 이중연결을 위한 주 기지국 에뮬레이터)
- (5G 스몰셀 기지국에 활용) 본 이전기술은 5G NR 기반의 3GPP Rel.15 규격을 사용하는 기지국 SW (L2 이상) 로 주거용 펨토, 엔터프라이즈용 펨토, 도심/시골 야외용 펨토인 소형셀 기지국에 활용
- (5G 기지국 통신 프로토콜 시험 검증 시스템에 활용) 기지국 기능을 수행하는 계측장비, 기지국 기능을 필요로 하는 각종 융합 플랫폼에 활용
? 이전기술은 3GPP규격에 정의된 Protocol Stack들에 대한 결과물로 다양한 활용처가 있을 수 음.
- (시장 선점에 따른 기대효과) 소형셀 기지국 제조업체에게 기술이전 되어 해외 업체보다 앞선 검증된 5G 스몰셀 SW를 지원할 수 있어서 차별화된 제품 개발로 세계 시장 선점 가능
- (국산화에 따른 기대효과) LTE 시절 전량 수입에 의존하는 소형셀 기지국 SW 솔루션을 국산화로 가격 및 제품 경쟁력을 높이고 외국기업보다 제품의 조기출시할 수 있는 기반을 마련하여 내수 시장뿐만 아니라 해외 신규시장 공략
- (경제적 기대효과) 소형셀 기지국 솔루션 국산화로 중계기 시장 침체로 어려움을 겪는 관련 중소기업이 소형셀 기지국의 新 생태계 진입시 장비수입 대체효과 및 기술료 유출을 절감하고 세계 시장으로 진입으로 수출 증대 효과