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RoF 광트랜시버 기술

전수책임자
정환석
참여자
강태규, 고제수, 김선미, 성민규, 윤지욱, 이종현, 정현규, 정환석, 조승현, 한찬교
기술이전수
1
이전연도
2015
협약과제
15ZI1300, 광 기반 Compact Radio & Dense Digital 이동통신 기지국 핵심기술 개발, 이종현
- 이동통신망은 디지털유닛(DU)와 무선 유닛(RU)으로 분리되는 CPRI 기반 클라우드 기지국으로 빠르게 전환하고 있으나, LTE-Adv., 5G에서 기존의 광 전송 기술 활용 시, 망 구축 비용이 과다하여 상용망 구축에 어려움이 예상됨
- 모바일 프론트홀에서 RoF 기반 아날로그 광 전송기술을 이용함으로써, 분리형 기지국 RU는 단순화 및 저가화하고 DU는 대용량화하여, 현재 대비 1/15 비용으로 LTE-Adv. 기지국 구축이 가능함
- RoF 기술은 광-전 변환 소자(Light Source & Photo Detector)와 광섬유를 이용해 모바일 신호를 부가적인 처리 과정 없이 원하는 곳까지 전송 가능한 기술임
- 따라서 RoF 기술을 적용하기 위해서는 아날로그 광 변복조 및 광선로 전송시 신호 왜곡을 최소화하여 전송 특성을 극대화하는 RoF 기반의 아날로그 광트랜시버 기술이 필요함
- 전세계 모바일 네트워크 평균 속도는 2012년 0.5 Mbps에서 2017년 3.9 Mbps로 7배 가량 증가할 전망. 한편 한국의 경우 2012년 2Mbps에서 17.4Mbps로 9배 가량 증가할 것으로 예상
- 현재의 CPRI 기반 클라우드 기지국의 경우 구조가 복잡하고 운영 비용이 고가이므로 차세대 클라우드 이동통신 기지국 구현 기술로는 부적합
- 기존 매크로 셀의 스몰 셀 화로 인한 백홀/프론트 홀 관련 인프라의 추가 구현 및 운용 비용이 증가
- 따라서, 보다 단순하고 경제적인 무선 프론트홀 구축을 위한 새로운 형태의 광통신 기술이 요구되고 있음
- 현재 상용 LTE 서비스는 하나의 RU 당 2.5Gbps(CPRI Option 3) 1채널이 필요하며, 광 파장 절감을 위해 CPRI MUX(2.5G x 4채널)를 사용
- LTE-Adv. 적용 시 하나의 Antenna에 20.65Gbps의 대역폭이 필요하므로, 2.46G(CPRI Option 3)급 12채널이 소요되어, 현재 인프라(CWDM core 망)로는 단 1개의 RU만 서비스 가능
- 기존 기술로 16 RU 수용 시 광섬유 16심이 필요하며, 이때 소요되는 금액은 장비 비용 2.0억원 + 광섬유 비용 128억원 (= 총 130억원) 소요
- 본 이전기술 적용 시 하나의 RU 당 하나의 파장(광 송수신기 모듈, IF=24)가 소요되어, 현재 인프라(CWDM core 망) 로 RU 16개 수용 가능
- DML (directly modulated laser diode) 사용, RF link gain variation 범위 개선 10~30 dB (기존 방식은 고정)
- 20km 전송 후 36개의 IF 채널에서 8%이하의 EVM 성능 달성
- 10 MHz 대역 주파수 동기 신호 + 링크 제어 신호 전송을 위한 경로 제공
- 광 송수신기 모듈 자체 성능 감시를 위한 인터페이스 제공 (GUI)
- 비선형 왜곡에 의한 전송 성능 보상을 위한 등화기 인터페이스 제공
기술명 : RoF 광트랜시버 기술
A. RoF 광트랜시버 PCB 설계, 제작 기술
B. RoF 광트랜시버 광송수신 기술
C. RoF 광트랜시버 운용, 제어 기술
A. RoF 광트랜시버 PCB 설계, 제작 기술
- DU형 RoF 광트랜시버 PCB 설계 및 제작 기술
- RU형 RoF 광트랜시버 PCB 설계 및 제작 기술

B. RoF 광트랜시버용 광송수신기 기술
- 광송신기 구동 회로 기술
- 광출력 및 온도 안정화 기술
- 광변조 지수 제어 기술
- 광수신기 구동 회로 기술
- 광학적/전기적 신호접속 기술

C. RoF 광트랜시버 운용 및 제어 기술
- 마이크로 컨트롤러(MCU) 기능 설계 및 구현 기술
- DU/RU형 RoF 광트랜시버 감시제어 기술
- RoF 광트랜시버 evaluation board 운용 기술
- GUI 설계 및 구현 기술
o 적용분야
- 본 이전기술은 LTE-Adv/5G 이동통신을 위한 기지국에 적용함
- LTE-Adv/5G, WiBro, WCDMA, GSM 복합신호 수용 기지국 기술로 활용함
- LTE-Adv Rel12에서 논의 중인 Macro와 Small Cell을 결합하여 가상화하는 Super Cell 기지국(대규모 스몰셀 구축)에 활용 가능함
- 본 기술의 주요 수요처는 이동통신 기지국 장비 제조업체, 통신 장비/모듈 개발업체 등임

o 기대효과
- 모바일 프론트홀 링크 및 디지털 처리부의 대용량화를 통한 모바일 트래픽 빅뱅 해결
- 기지국의 소형화를 통한 CAPEX/OPEX 절감으로 모바일 프론트홀 구축과 운용 비용 절감
- 모바일 신호 처리부의 단순화로 고속, 저지연 특성을 갖는 차세대 이동통신 서비스 활성화에 기여