[논문]모바일 핫스팟을 위한 밀리미터파 이동무선백홀 기술

김일규; 정희상; 노고산; 김준형

[국내논문] 모바일 핫스팟을 위한 밀리미터파 이동무선백홀 기술
mmWave Moving Wireless Backhaul Technologies for Mobile Hotspot Networks 원문보기

전자통신동향분석 = Electronics and telecommunications trends, v.31 no.5, 2016년, pp.31 - 40

김일규 (이동무선백홀연구실) , 정희상 (이동무선백홀연구실) , 노고산 (이동무선백홀연구실) , 김준형 (이동무선백홀연구실)

초록
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최근 전 세계적으로 5G 이동통신 표준화 및 연구개발이 시작되었다. 기존의 4세대까지의 이동통신은 주로 가정, 사무실 등 보행자 중심의 Nomadic 환경에 최적화된 형태이고 120km/h 이상의 고속환경에서는 통신접속이 끊어지지 않는 정도의 서비스에 한정되었다. 최근에는 스마트폰 중심의 모바일 데이터 서비스 사용량이 매년 가파른 증가세를 보이며 보행자 중심의 저속환경뿐만 아니라 지하철, 고속철 등 그룹이동체 내에서의 서비스도 점차 중요해지고 있다. 이동 중인 차량 내에서 일반 사용자들은 차량외부의 이동통신망을 통해 직접 서비스를 받을 수도 있고 이동무선백홀과 결합된 WLAN 혹은 펨토셀과 같은 차량내 이동 핫스팟 네트워크(MHN)형태로 서비스를 받을 수 있다. 최근 5G 이동통신에서는 고속환경(최대 500km/hr)에서도 최적의 서비스 품질을 유지하도록 요구하고 있다. 본 논문에서는 그룹이동체 내의 이동소형셀의 지원을 위한 이동무선백홀 기술의 동향을 분석하고 향후 수 Gbps급 이상의 데이터 전송속도를 지원할 수 있는 밀리미터파 기반의 MHN 이동무선백홀 기술을 소개한다.

AI 본문요약
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문제 정의

형태로 서비스를 받을 수 있다. 본 논문에서는 그룹이 동체 내의 이동소형셀 지원을 위한 이동무선백홀 기술 동향을 분석하고 향후 수 Gbps급 이상의 데이터 전송속도를 지원할 수 있는 밀리미터파 기반의 Mobile Hotspot Network(MHN) 이동무선백홀 기술을 소개한다.
있다. 현재는 주로 Global System for Mobile Communications-Railway(GSM-R) 방식을 사용하고 있는데, 열차의 고속화에 따른 안전성을 보장하고, 철도망의 신뢰성을 제고하는데 주 목적이 있다. GSM-Re 향후 LIE 기반 서비스로 대체될 것으로 예상된다⑻.
이어서 TSG RAN에서 'New Radio' 접속 기술 표준화를 시작하였고 TSG SA에서 'Next Generation' 코어 기술 표준화를 시작하였다. New Radio 접속 기술은 기존 LTE 및 LTE-A와 하위 호환성을 유지하지 않는 대신 IMI-2020에서 제시한 5G 요구사항 및 사용 사례 (Use case)를 모두 만족시키는 것을 목표로 삼고 있다[16]. Next Generation 코어 기술은 다양한 사용 사례 및 구축 시나리오와 다중 R紅 간 연동이 지원되는 새로운 구조의 정의를 목표로 한다.
본고에서는 이러한 모바일 인터넷 서비스의 중요한 요소인 지하철/고속철/버스 등의 그룹이동체를 위한 기존의 이동무선백홀 기술 및 현재 국책과제로 개발 중인 밀리미터파 기반의 Mm 이동무선백홀 기술을 소개하였다.
밀리미터파 이동무선백홀에 기반한 MHN 시스템을 선도 개발하여 국내 지하철/열차 등에서 우선 상용화하고, 이를 바탕으로 국내 중소/중견업체가 세계시장에 진출할 수 있는 발판을 조성하는 것이 MHN 기술개발의 목표이다. 개발된 MHN 시스템을 기반으로 향후 서울 지하철 및 고속열차 노선에 구축하여 시범 서비스를 보임으로써 한국의 rr 기술 위상을 국제적으로 홍보하면 향후 관련업체가 세계시장에 진출하는 데에 많은 기여할 것으로 전망한다.

제안 방법

백홀 솔루션을 제공하고 있다. 특히 고속열차의 재질이 전파가 잘 통과하지 못하여 차량 내부 신호 품질이 나쁘기 때문에 선로를 위한 전용 셀 구성을 통해 커버리지를 확보하고 신호품질을 개선하는 방식을 선택하였다. 하지만 LTE 주파수 대역은 6GHz 이하의 많은 다른 방송 및 통신 방식과 공유하고 있는 점과 규격상으로 대역폭이 20MHz X5로 제한되는 점이 백홀 용량의 한계를 규정하고 있다.
최대 400km/h에 이르는 고속열차 구간이며, 5GHz 주파수를 백홀 주파수로 이용하였고 백홀용량은 100Mbps가 가능하다. 다음으로 북미 지역에 160km/h 속도의 일반열차에 대하여 인프라를 구축하였다. 또한, 이탈리아의 MEIR。터널 구간에 인프라를 구축하였으며 육로가 아닌 해로에 네트워크 인프라를 구축한 예도 보여주었다.
또한, 이탈리아의 MEIR。터널 구간에 인프라를 구축하였으며 육로가 아닌 해로에 네트워크 인프라를 구축한 예도 보여주었다. New ¥)rk의 Hudson, East River, Upper NN Bay 등을 운행하는 Ferry의 백홀을 구성하는 프로젝트를 진행하였다. 열차 선로와 달리 Ferry가 운행하는 해로에 백홀을 제공하기 위해서는 지역의 특성에 따라서 무선 환경을 측정한 다음 매우 불규칙한 패턴으로 안테나를 설치해야만 전체 커버리지에 서비스가 가능한 특징이 있다.
일본의 게이오대학에서 제안하였으며, West Japan Railway Company와 공동연구를 통해서 130km/h 속도의 열차에 설치된 통신 탑재기와 지상에 있는 기지국 간의 광통신을 통해서 566Mbps 속도의 전송 및 100m 간격으로 설치된 기지국 간의 핸드오버까지 시연하였다. 그러나 상용서비스까지 가기에는 안정성과 시장성 측면에서 넘어야 할 장애물이 많은 것으로 보고되었다[6].
2016까지 개발 예정이다. 이를 위해서 EIE 전송기술의 개선, 망 연동 구조의 개선 등을 위한 연구를 시작하였다.

대상 데이터

Fluidmesh 사는 Europe 지역에 70km 구간에 걸쳐서 GSM-R 인프라를 활용하여 trackside 기지국을 설치하였다. 최대 400km/h에 이르는 고속열차 구간이며, 5GHz 주파수를 백홀 주파수로 이용하였고 백홀용량은 100Mbps가 가능하다.
개발 진행 중이다. 2015년 6월 세종시 국도에서 차량 2대를 이용하여 무선링크의 용량 시험 및 기술 시연을 수행하였고 2015년 12월에는 ETRI 내부에 4개의 mRU를 설치하여 버스를 이용한 시 연을 보였다.
기술을 선보였다. 시연에 사용된 주파수는 31.5~ 31.75GHz(250MHz BW) 시험 주파수를 사용하였으며 mRU는 5개를 지하철 8호선 잠실~송파 구간에 설치하였고 mDU 및 mGW는 잠실역 통신실에 설치하여 mRU와 광케이블로 연결하여 시연하였다.
본 표준화 그룹은 Interest Group(IG), Study Group (SG), Task Group(TG) 중 가장 초기 단계인 IG에 해당하고[21], 2015년 1월에 열린 첫 번째 회의를 시작으로 2016년 7월 현재까지 총 8차례의 회의를 가졌다. IEEE 802.

후속연구

Fluidmesh사의 이동무선백홀의 경우에도 6GHz 이하의 주파수를 사용하기 때문에 향후 주파수 확장에 한계가 있을 것으로 예상된다.
현재는 주로 Global System for Mobile Communications-Railway(GSM-R) 방식을 사용하고 있는데, 열차의 고속화에 따른 안전성을 보장하고, 철도망의 신뢰성을 제고하는데 주 목적이 있다. GSM-Re 향후 LIE 기반 서비스로 대체될 것으로 예상된다⑻. GSM-R 및 LTE-R시스템은 주 용도가 철도 제어용이다.
지하철을 대상으로 한 1차 상용제품은 비용측면을 고려하여 SBW 기술은 적용하지 않을 예정이다. 대신에 주파수 대역폭을 500皿를 사용하여 기가급의 백홀 전송속도를 제공할 예정이다.
MHN-E 기술의 주요 특징은 대역폭을 1GHz까지 확장하고 MIM0 기술 및 SFMF 기술을 이용하여 최대 lOGbps/train까지 백홀 전송용량을 증대시킨다. MHN-E 기술의 개발은 2018년 2월까지 완료할 예정이며 개발 완료 후 중소/중견기업에 이전하여 300km/hr 이상의 고속환경 (KTX 구간)에 적용할 수 있도록 연구개발을 진행할 예정이다.
5G 이동통신에서는 mmW前e를 셀룰라 액세스 링크로 사용할 계획이지만 mmWkve의 전파감쇄 특성상 이동체 내에 사용자 단말이 직접 외부의 기지국으로부터 mmWa?e를 수신하여 통신을 하는 것은 매우 어렵다. 결국 일반도로의 버스나 승용차 내 단말이 향후 기가급의 데이터 서비스를 받으려면 MHN 이동무선백홀 시스템 형태로 되어야 할 것이다.
이와 관련하여 2016년 4월 RANl#84bis 회의에서는 MHN 관련 High Speed 시스템 구조 및 구축 시나리오를 기고하고 발표 하였다[18]. 이어 2016년 5월 RAN₁#85 회의에서는 High Speed 기술 평가를 위한 평가 기준 설정에 참여하여 시스템 가정 및 파라미터 설정과 관련한 합의를 이끌어내었다[19] 향후 회의에서는 합의된 파라미터를 통하여 새로운 High Speed 제안 기술을 평가할 예정이며, High Speed 제공을 위한 Numerology, MIMO 기술 등에 대한 평가를 진행할 예정이다.
향후 VR/AR 서비스가 보편화될 경우 이동통신 데이터 트래픽의 폭증이 예상된다. 이러한 서비스는 가정/ 사무실 등 고정 영역뿐만 아니라 열차 혹은 버스 등 대중교통 승객들에도 확대될 것이다.
목표이다. 개발된 MHN 시스템을 기반으로 향후 서울 지하철 및 고속열차 노선에 구축하여 시범 서비스를 보임으로써 한국의 rr 기술 위상을 국제적으로 홍보하면 향후 관련업체가 세계시장에 진출하는 데에 많은 기여할 것으로 전망한다.

참고문헌 (24)

정희상 외, "모바일 핫스팟을 위한 이동무선백홀 기술 동향 분석," 전자통신동향분석, 제30권 제1호, 2015. 2.

원문보기 상세보기
Huawei Digital Railway Solution Brochure, Huawei Technologies Co., LTD, 2013
http://www.nfyg.com.cn/wifi
Maxima Telecom, "Wi-Fi in the Wubway: The Last Chance to Get Massive Mobile Data Traffic," Train Communications System, June 2015, London.
FLUIDMESH, "FLUIDITY Train to Ground Technology," Train Communications System, June 2015, London
D. T. Fokum and V. S. Frost, "A Survey on Methods for Broadband Internet Access on Trains," IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 12, no. 2, Second Quarter, 2010.

상세보기
ITU-R WP 5A, Working Document Towards a Preliminary Draft New Report ITU-R M.Rail.Link, Nov. 2014
J. Calle-Sanchez, "Long Term Evolution in High Speed Railway Environments: Feasibility and Challenges," Bell Labs Technical Journal, vol. 18, Aug. 2013, pp. 237-253.

상세보기
http://www.cstimes.com/news/articleView.html?idxno152307
김일규 외, "mmWave 기반 5G 이동통신 소개," JCCI, 2014.
J. Kim and I. Kim, "Distributed Antenna System-based Millimeter-Wave Mobile Broadband Communication System for High Speed Trains," ICTC, 2013.
TTAK.KO-06.0404, "이동무선백홀기술 (물리 채널과 물리신호의 정의 및 변조 방식)," 정보통신단체표준(TTAS), 2015. 12. 16.
TTAK.KO-06.0405, "이동무선백홀기술 (채널 코딩 방식, 다중화 방식, 그리고 물리 채널 매핑 방식)," 정보통신단체표준 (TTAS), 2015. 12. 16.
TTAK.KO-06.0406, "이동무선백홀기술 (물리계층 절차)," 정보통신단체표준(TTAS), 2015. 12. 16.
D. Flore, "RAN Workshop on 5G: Chairman Summary," RWS-150073, Sept, 2015, ftp://ftp.3gpp.org/workshop/2015-09-17_18_RAN_5G/Docs/RWS-150073.zip
3GPP TR 38.913, "Study on Scenarios and Requirements for Next Generation Access Technologies," 2016.
3GPP TR 38.802, "Study on New Radio (NR) Access Technology Physical Layer Aspects," 2016.
3GPP R1-162567, "Considerations for eMBB in the new RAT," ETRI, RAN1#84bis, Apr. 2016.
3GPP R1-165484, "WF on evaluation assumptions for high speed train scenario: Macro + relay at 30GHz," Mitsubishi Electric, ETRI, RAN1#85, May 2016.
Junhyeong Kim et al., "Mobile Wireless Backhaul for Fast Moving Cells", IEEE 802.15-14-0671-00-wng0, Nov. 2014
http://www.ieee802.org/15/
Ke Guan et al., "Mobile Channel Characterization in Typical Subway Tunnels at 30 GHz", IEEE 802.15-15-0666-02-hrrc, Sept. 2015
Ke Guan et al., "Ray-tracing based Study on Mobile Channel in Typical Urban Environment with Various Beamforming Strategies at 32 GHz," IEEE 802.15-15-0837-01-hrrc, Nov. 2015
Sung-Woo Choi et al., "Performance Evaluation of Millimeter-wave-based Communication System in Subway Tunnels," IEEE 802.15-16-0185-01-hrrc, Mar. 2016.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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