- 본 기술이전은 범부처 기가코리아 사업의 일환으로 광네트워크연구그룹에서 수행중인 “5G 이동통신을 위한 아날로그 IFoF 기반 Indoor DAS 기술 개발” 연구 과제의 수행 결과물인 “아날로그 IFoF 기반 Indoor DAS용 6GHz급 RoF 광트랜시버”에 관한 것임
- 아날로그 IFoF (intermediate frequency over fiber)기반 Indoor DAS(distributed antenna system) 기술은 모바일 신호를 디지털로 변환하지 않고 중간 주파수 기반의 아날로그 파형으로 전송함으로써 디지털 샘플링에 의한 전송용량 증가 없이 빌딩 내와 같은 실내 환경에서 음영지역 없이 5G 서비스를 경제적으로 제공할 수 있음
- 인도어 환경의 분산 안테나 시스템에서 IFoF 기반 아날로그 광 전송기술을 이용함으로써, 분산 안테나 시스템을 구성하는 호스트 및 라디오 장치의 광 인터페이스 구축 및 운용 비용을 획기적으로 절감하여 5G 서비스를 비용-효율적으로 제공가능 함
- IFoF 기술은 광-전 변환 소자(Light Source & Photo Detector)와 광섬유를 이용해 기저대역 모바일 신호를 중간 주파수에 매핑 및 다중화하여 전송함으로써 부가적인 디지털/아날로그 변환 및 디지털 프레이밍 처리 과정 없이 원하는 곳까지 경제적으로 전송 가능한 기술임
- IFoF 기술을 인도어 환경의 분산안테나 시스템에 적용하기 위해서는 아날로그 광 변복조 및 광선로 전송시 신호 왜곡을 최소화하여 전송 성능을 극대화하는 RoF 광트랜시버 기술이 반드시 필요함
- 디지털 방식의 Indoor DAS는 호스트와 Radio 장치간에 디지털 샘플링된 데이터를 전송하며, 최대 20Gbps 데이터 전달을 위해 약 336Gbps 트래픽을 유발
- 국내 모바일 데이터의 80% 이상이 Indoor 트래픽이므로, 국가차원에서 경제적인 아날로그 IFoF 기반 Indoor DAS 망의 구축 및 운용기술 확보는 매우 중요함
- 5G의 후보 주파수인 mmWave의 전파특성상 감쇄가 심하여 Indoor 전용의 DAS 기술 필요
- 5G 서비스 상용화 예상 시점이 2020년이고 사업화 준비 기간이 1~2년 소요됨을 고려할 때 향후 3년내 Indoor DAS 기술 개발이 시급
- 인도어 DAS 시스템을 구축하는 핵심 구성 요소인 호스트 및 Radio 장치 간을 광학적으로 연결해주는 RoF 광트랜시버 기술의 조기 상용화를 통해 시스템 제조사의 RoF 광트랜시버 및 광링크 관련 추가 개발 부담을 경감
- 4G 망 구축시 시장에서 소외되었던 광중계기 및 RoF 광트랜시버 관련 업계에 새로운 시장 창출 기회를 제공
- TO-CAN packaged DML (directly modulated laser diode, uncooled DFB-LD)을 사용, 구현 비용의 저가화 달성
- Optical Gain Compensation (OGC) 기능 제공을 통해 광전송 손실을 보상
- 단일 파장내에 2 Beam (1 beam =8 FA로 구성)의 동시 전송을 위해 주파수 상/하향 변환기를 내장
- 단일 RoF 광트랜시버가 4×4 MIMO 구성을 지원
- 상향 전송시 OBI (optical beat interference) 잡음 제거를 위하여 ROU별 상향 파장을 별도호 할당
- 5km 전송 후 100 MHz급 대역폭을 갖는 5G 신호 16FA (8FA×2) 동시 전송시 FA별로 5%이하의 EVM 성능 달성
- 광학적 특성 및 RF 특성에 대한 H/W 적인 성능 감시 인터페이스 제공
- 광 송수신기 모듈 자체 성능 감시를 위한 S/W 기반의 인터페이스 제공 (GUI)
Indoor DAS용 6GHz급 RoF 광트랜시버
A. Indoor DAS용 6GHz급 RoF 광트랜시버 PCB/Case 설계, 제작 기술
B. Indoor DAS용 6GHz급 RoF 광트랜시버 광송수신 기술
C. Indoor DAS용 6GHz급 RoF 광트랜시버 운용, 제어 및 성능 평가 기술
A. Indoor DAS용 6GHz급 RoF 광트랜시버 PCB/Case 설계, 제작 기술
- MHU형 6GHz급 RoF 광트랜시버 (MDAT) PCB/Case 설계, 제작 기술
- ROU형 6GHz급 RoF 광트랜시버 (RDAT) PCB/Case 설계, 제작 기술
B. Indoor DAS용 6GHz급 RoF 광트랜시버 광송수신 기술
- 광송신기 구동 회로 기술
- 광출력 및 온도 안정화 기술
- 광변조 지수 제어 기술
- 광수신기 구동 회로 기술
- 광학적/전기적 신호접속 기술
- 광학적/전기적 성능 감시 기술
- 광손실 보상을 위한 RF 이득 제어 기술
- 주파수 상/하향 변환 기술
C. Indoor DAS용 6GHz급 RoF 광트랜시버 운용, 제어 및 성능 평가 기술
- 마이크로 컨트롤러(MCU) 기능 설계 및 구현 기술
- MHU/ROU형 Indoor DAS용 6GHz급 RoF 광트랜시버 운용 및 제어 기술
- Indoor DAS용 6GHz급 RoF 광트랜시버 성능 평가 기술
o 적용분야
- 본 이전기술은 5G 이동통신을 위한 인도어용 분산형 안테나 시스템에 적용함
- 분산형 안테나 시스템을 구성하는 호스트 및 라디오 장치의 광인터페이스에 적용
- 4G/5G용 RoF 기반 모바일 프론트홀 시스템에 적용 가능
- 본 기술의 주요 수요처는 이동통신용 광중계기 제조업체, 광모듈 개발업체 등임
o 기대효과
- 세계최고 수준의 ‘IFoF기반 Indoor DAS용’ 핵심요소기술 개발로 5G 이동통신, 차세대 이동 통신, IoT 서비스를 위한 인프라 구축 비용 절감을 통해 서비스 활성화에 기여
- 차세대 이동통신 기지국(5G, B5G) 구축 비용을 기존 기술대비 1/10 이하로 감소
- 저지연 특성을 요구하는 5G용 Indoor 인프라 제공으로 차세대 모바일 서비스 활성화
- IoT, D2D, Massive MIMO, 5G 인프라로 활용되어 신규 서비스 활성화 기여