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상세정보

28GHz 아날로그 광부품 기술

전수책임자
박미란
참여자
권오균, 김남제, 김태수, 박미란, 이승철
기술이전수
1
이전연도
2022
협약과제
20HB3800, 5G 이동통신 RoF 시스템을 위한 28GHz 아날로그 광모듈 개발, 박미란
21HB2600, 5G 이동통신 RoF 시스템을 위한 28GHz 아날로그 광모듈 개발, 박미란
? “5G 이동통신 RoF 시스템을 위한 28GHz 아날로그 광모듈 개발 과제 (과학기술정보통신부 공고 제 2019-0667호, ICT R&D 혁신 바우처 지원사업, 과제번호: 2020-0-01063)사업의 결과물인 “28GHz 아날로그 광부품 기술“을 기술 이전 하고자 함.
? 기술이전내용은 5G-28GHz mmWave 이동통신 주파수 대역에서 RoF 아날로그 동작이 가능한 광소자 부품 구현과 관련된 기술을 포함함.
○ 5G-28GHz mmWave 이동통신 주파수의 사용 확대에 따른 아날로그 RoF 광소자 부품 개발 필요성
- 국내 모바일 데이터의 80% 이상이 Indoor에서 발생되는 트래픽이므로, 국가차원에서 경제적인 Indoor DAS 망의 구축 및 전송 기술 확보는 매우 중요함
- 5G (28 GHz) 이동통신 시스템에서 신호의 NLOS(Non line of Sight) 특성으로 인하여 In-door/In-building 환경 지원을 위한 DAS(Distributed antena system)기술과 같은 광 연결 기술 요구

○ 28GHz mmWave의 NLOS특성 및 디지털/아날로그 전송을위한 광소자 부품 개발 기술적 이슈
- 현재까지 5G (28 GHz)의 광대역 신호 전송을 디지털 기반으로 개발된 내용은 없으나 5G (3.5 GHz) 이동통신 시스템 장비는 모바일 신호를 디지털로 변환하여 빌딩내와 같은 실내 환경에서 5G 서비스를 제공하였다. 이는 전송 대역(100 MHz)폭이 28 GHz 보다 상대적으로 8배가 적어 가능 했으나 5G (28GHz) 대역의 경우 디지털 기반의 전송 기술은 광대역 신호처리 회로로 인한 물리적 비효율과 다양한(비용/전력/회로구현 난이도등) 복잡성이 존재하기 때문에 기술 구현 및 경제적 측면에서 어려움이 예상됨
- 28 GHz 대역의 디지털 전송 방식은 이동통신 신호를 디지털 처리하고 다시 중간 주파수(IF) 신호로 변화하게 된다. 그리고 이를 다시 디지털 처리하여 전송하는 구조로 이 과정에서 신호의 왜곡이 발생하며, 디지털 신호를 전송받은 RU단에서 다시 디지털 신호처리 및 중간주파수(IF)변환 및 원 신호(28 GHz)로 up-convert하는 과정에서 또다시 신호의 왜곡이 발생하게 된다. 이러한 과정에서 신호의 왜곡과 지연이 발생하고, 복잡성에 따른 비경제적인 구조가 되는 단점이 있음
- 28GHz RoF 아날로그 광모듈 적용이 예상되는 제품은 5G(28 GHz) 다양한 Indoor 장비 개발이 가능하며, 5G(28 GHz) 기지국으로부터 28 GHz 신호를 다양한 인터페이스로 수신하여 빌딩내 이동통신 서비스가 가능한 장비로 구현될 예정이다. 또한 빌딩내 외에도 전파의 수신이 어려운 터널 등에서 장비의 운용이 가능함
○ cost-effective 아날로그 RoF 광소자 부품 기술
- EML (External modulated lasers) 소자의 특징
: 외부 전압 변조 방식으로 소자 구조
: C-band, O-band 동작 특성을 In-door/In-building을 위한 1km 적용거리에 적합
: 외부 변조에 따른 변조 신호의 파장 떨림 (chirp)이 상대적으로 적어 아날로그 RoF적용에 장점

○ 본 기술이전을 통해 제공된 “28GHz 아날로그 광부품 기술” 을 활용하여 5G-28GHz mmWave 이동통신 주파수에서 In-door/In-building 광링크용 광모듈을 개발함으로써 업체의 광부품/모듈 개발 시간과 비용을 절감하여, 국산화 달성 및 시장 선점의 기회를 확보하고자 함.

○ ETRI 보유 지적 재산 기술을 활용하여, “28GHz 아날로그 광부품 기술”과 관련된 feasibility test 환경 (칩을 활용한 구도 테스트, 교육 등) 제공
○ 기술명: 28GHz 아날로그 광부품 기술
; c-band 대역 (1532 nm ~ 1539 nm)
; 35GHz 이상의 f3dB 응답특성
; ±3dB 이하의 In-band flatness 특성
; 신호 광세기 > 2dBm
; SMSR > 45dB
; -135dB/Hz 이하의 광세기 신호 잡음 특성

1) ETRI 개발 28GHz 아날로그 광부품 기술 관련 지재권 제공
- 특허 통상 실시권 제공
; “레이저 다이오드 소자”, 출원번호 2021-0142697, 특허 실시권

- 기술문서 제공
- 28GHz 아날로그 광부품 기술 (ETRI 자체개발 구조) 이전 기술 성능 규격 데모

2) 28GHz 아날로그 광부품 기술 관련 후속 지원
(1) 기술적 측면
- 5G-28GHz mmWave 주파수기반의 광링크 기술적용
- 아날로그 RoF를 통한 직접 아날로그 광전송기술
- In-door/In-buiding 및 터널 등의 통신 네트워크 시스템의 광연결

(2) 경제적, 산업적 측면
- 5G-28GHz mmWave 주파수용 핵심 광원 확보: 국내 산업 경쟁력 확보
- 아날로그 소자/부품 국산화에 따른 해외 수입 의존 탈피

(3) 사회적 측면
- 5세대 무선 통신망에 도입에 따른 4차 산업 활성화
- 유비쿼터스 통신망 구현으로 정보 통신 사업의 활성화
- 국가적 정보 인프라 업그레이드