초록 ▼

4. 연구 내용 및 결과
본 연구에서는 초연결사회의 개념 및 전파서비스 정립, 초연결사회에서의 전파서비스를 위한 네트워크 구축방안 수립, 초연결사회의 서비스 활성화를 위한 정책분석 및 주파수 정책분석, 초연결사회를 위한 주파수의 효율적 활용방안을 제안하였다.
초연결사회를 위한 미래이동통신망은 3 GHz 이하의 매크로셀, 3 ~ 5 GHz 대역의 소형셀, 그리고 10 GHz 이상의 밀리미터파를 이종망(heterogeneous network)으로 구축하여야 한다. 또한 매시브 머신(massive machine)형의 통신 분야

4. 연구 내용 및 결과
본 연구에서는 초연결사회의 개념 및 전파서비스 정립, 초연결사회에서의 전파서비스를 위한 네트워크 구축방안 수립, 초연결사회의 서비스 활성화를 위한 정책분석 및 주파수 정책분석, 초연결사회를 위한 주파수의 효율적 활용방안을 제안하였다.
초연결사회를 위한 미래이동통신망은 3 GHz 이하의 매크로셀, 3 ~ 5 GHz 대역의 소형셀, 그리고 10 GHz 이상의 밀리미터파를 이종망(heterogeneous network)으로 구축하여야 한다. 또한 매시브 머신(massive machine)형의 통신 분야의 기술개발과 LPWA 서비스가 매우 빠르게 진행되고 있다. 로컬지역에서의 전송기술은 이미 IEEE 802.11과 15 작업반에서 표준화를 완료하였으나 LPWA 기술은 최근에서야 관심을 갖고 sigfox, weightless, LoRa 등의 연합에서 제정한 표준을 사용하고 있다. 3GPP에서는 2016년도에 Rel.-13 표준제정을 목표로 작업을 진행하고 있다.
미국, 영국, 일본 등 세계 주요국에서는 미래 초연결사회에 대비하여 2020년을 목표로 하는 전파정책을 발표하고 장기적인 주파수 확보계획과 추진전략을 각각 추진하고 있다. 미국은 2010년 국가 광대역 플랜을 수립하고, 주파수 수요 증대에 따른 모바일 주파수 확보, 주파수 이용의 유연성 극대화(주파수 공동사용) 등 전파의 효율적 이용에 기반한 전파정책 확대에 주력하고 있다. 영국은 2014년 4월 향후 10년간의 전략적인 주파수 관리방향을 담은 새로운 ’Spectrum Management Strategy‘를 발표하고, 주파수 수요 급증에 따른 주파수 회수 및 재배치와 공동사용 필요성 등 주파수 이용환경 변화를 고려한 새로운 주파수 관리전략을 마련하여 추진하고 있다. 일본은 2014년 ICT를 기반으로 초연결사회를 구축하고 이를 기반으로 창조적인 서비스를 제공하는 Smart Japan ICT 전략을 발표하여 ICT 스마트 타운(smart town)을 조성하는 지역 활성화, 의료 및 재난방지 등 사회적 문제해결, 그리고 2020년 동경 올림픽에서 4K/8K UHD 이용 활성화 등의 전략을 포함한 전파정책을 추진하고 있다. 호주는 모바일 브로드밴드를 위하여 2011년에 발표한 모바일 주파수 관리계획에 의거 주파수 수요 증대에 따른 모바일 주파수 확보 및 시장기반의 주파수 할당체계를 정립하는 등 적극적인 정책을 추진하고 있다.
미래의 초연결사회를 실현할 중추기술로 IoT가 급부상하면서, 글로벌 IoT 시장은 현재 약 200조원 이상의 잠재적 가치를 지니고 있으며, 2020년까지 인터넷에 연결되는 장치의 수는 기하급수적으로 늘어 500억 개에 이를 것으로 Gartner는 추정하고 있다. 초연결사회의 주요 기술로 부각되고 있는 IoT 서비스에 대한 정의 및 유사개념들의 특징, 그리고 IoT의 구조 및 응용분야를 소개하였으며, 미국과 영국의 IoT 관련 주파수 정책을 조사 분석하였다. 미국 FCC는 기본전략이 IoT용 전용대역은 분배하지 않고 IoT용 대역은 모두 공동사용을 원칙으로 하고 있다. 영국 Ofcom은 IoT 투자 및 혁신을 촉진하기 위한 의견수렴 결과를 발표하였는데 주요 내용은 IoT의 미래 주파수 수요를 고려하여 서비스 범위에 따른 전용대역 지정 및 공동사용 등의 분배방식을 채택하고 검토 후보대역을 제시하였다.
UAS는 과거 군용으로 국한되어 활용되었으나, 최근 기술발전에 힘입어 점차 민간용 시장으로 확대되고 있으며, 그 시장규모가 급격히 성장할 것으로 예상된다. 특히 초연결시대의 UAS의 이용형태는 차세대 5G 시스템 아키텍처에서 하나의 가능한 기반시설로서 큰 역할을 할 것이다. UAS의 궁극적인 목표는 국가 공역 시스템으로의 통합운용이며, 이를 위한 무인 비행체 제어를 위한 비업무용(non-payload) 주파수뿐만 아니라 초연결시대의 다양한 활용분야에 대한 업무용 주파수 확보가 중요한 요소이다. 이에 면허불요 대역인 2.4 GHz나 5.8 GHz 대역의 확장, 262 ~ 264 MHz 프리밴드(free band)의 적극적인 활용, LSA (Licensed Shared Access) 또는 CR (Cognitive Radio) 기술을 활용한 주파수 공동사용을 강구해 나가야 한다.
커넥티드 카(connected car) 서비스 는 기존에는 차량 안전 중심 서비스를 바탕으로 기본 정보만을 제공하는 텔레매틱스 서비스였지만, 스마트폰과 네트워크의 발전에 따라 차량에서도 사용할 수 있는 다양한 앱 콘텐츠 활용 및 더 빠른 정보 서비스 제공이 중심이 된 인포테인먼트 서비스로 발전하고 있다. 커넥티드 카 서비스의 발전은 안전성, 편의성 및 연결성, 친환경성 등 기능향상 방향으로 발전하고 있다. 안전성을 위하여 차선이탈 경보시스템, 차선유지지원시스템, 능동형 안전시스템, 스마트쿠르즈컨트롤 등 예방 안전 기술이 진화하고 있고 편의성 및 연결성을 위하여 ICT 이용이 확대되고 4G 인터넷서비스가 제공되고 있다. 특히 WAVE (Wireless Access Vehicular Environment) 이용한 지능형 교통시스템 (ITS)과 연결하고, 고속무선통신, 모바일 앱 등 클라우드 모빌리티 서비스 제공을 위하여 클라우드 환경기반의 서비스 제공이 추진되고 있다. 또한 차량 내 기기 또는 외부망과의 연결 등 자동차에 네트워크 접속기능을 접목시켜 궁극적으로 자율주행차를 목표로 진화하고 있다. 세계 주요국에서는 커넥티드 카 서비스의 V2V (Vehicle to Vehicle) 통신시스템을 위한 주파수 및 기술 이용계획을 수립하여 추진하고 있다. 또한 미국 및 유럽에서는 차량간 통신을 의무 탑재하는 정책을 추진하고 있는바 서비스의 활성화를 위해서는 이에 적극적으로 대비할 필요가 있다. 우리도 5 GHz 대역 기술 간 공존 연구수행을 통해 차량 간 통신 정책을 빠른 시일 내에 수립할 필요가 있다.
방송기술은 디지털 전환 이후, 압축기술과 전송기술을 중심으로 발전하고 있다. 따라서 차세대 지상파 방송 서비스인 UHD 서비스 도입을 위해서는 압축기술과 전송기술의 동향파악이 중요하다. 국내 지상파 UHD 방송 서비스의 적기 공급을 위해서는 압축기술 및 전송기술의 발전 현황, 국내 방송 산업의 발전, 관련 생태계 선구축 가능성 등을 고려하여 빠른 시일 내에 관련 표준이 제정되어야 할 것이다. 주파수 측면에서 2015년 7월 미래창조과 학부는 차세대 UHD 방송을 위해서 국내 디지털 전환대역인 700 MHz 대역에서 30 MHz을 UHD 방송용도로 분배하였다. 이를 바탕으로 지상파 방송사 및 정부는 국내 지상파 UHD 서비스를 수도권을 시작으로 전국으로 확대하는 단계적 공급계획을 마련하였다. 이와 같은 단계적 주파수 공급방안은 아직 구체적으로 확정된 단계가 아닌 구상단계이다. 지상파 UHD 방송을 위한 단계적 주파수 공급 방안이 적기에 수립되지 않는 경우에는 수도권 지역과 지방간의 정보격차가 심화 될 수 있다. 따라서 UHD 방송용 주파수 단계적 공급방안을 적시에 수립을 위해서는 미래창조과학부, 방송통신위원회, 지상파방송사 및 관계기관이 유기적으로 협조하여 면밀한 검토를 진행할 필요가 있다.
국내 주파수 정책에서 전파산업의 활성화를 위해 간섭대책을 수신기 관점에서 수립해야 한다. 특히 간섭은 통계적인 기반과 측정에 의해서 무선기술의 기술적인 발전을 유도할 수 있도록 문화적이면서 경제적인 기반위에 전파간섭의 대책을 수립하여 무선통신이 활성화 될 수 있도록 해야 한다. 이에 본 연구에서는 초연결사회에서 다수의 무선통신 서비스 제공으로 인한 서비스 간 간섭 분석방법을 제시하였으며, 무선통신 서비스의 간섭원인인 비이상적인 단말기 성능 확인, 송신기의 비선형성으로 인한 인접 주파수 대역침투와 수신기 필터의 비이상적인 특성으로 인접대역 신호차단의 어려움과 그로 인한 간섭신호 증가를 확인하였다. 분석사례로 IOT 단말기와 LTE 무선통신 서비스의 간섭 시나리오 설정 및 영향 분석방법 및 결과를 제시하였다.
초연결사회에서 절실한 주파수의 확보 또는 효율적 이용방안으로 기존의 주파수회수/재배치, 대역 정리, 공동사용 면허불요대역의 확충 및 주파수 면허제도 등을 들 수 있으며, 이와 더불어 구체적인 법/제도 개선방안도 제시하였다 이로서 현재 절실한 주파수의 용도자유화 및 면허불요대역의 확충과 더불어 그 대역에서의 용도자유화가 주파수 이용자들에게 초연결사회에서의 기술개발 및 산업화에도 자극을 주는 동인이 될 것이다.
초연결사회의 작은 공간에서 초고속 통신을 위해서는 밀리미터파 대역을 사용하는 UDN과 WLAN/WPAN 등의 소출력 무선기술이 매우 중요하다. 이를 위하여 모바일 브로드밴드를 위한 밀리미터파 전용대역의 확보가 매우 필요하고, 1 GHz 이하 대역의 면허불요 대역 (unlicensed band)과 IoT 대역의 확보가 필요하다.

Abstract ▼

4. Research Results
In this study, we proposed the efficient spectrum use plans for the hyper-connectivity society by establishing the concept and the radio services, making the network deployment plans, and analysing the spectrum policy to invigorate services for the society.
In order to real

4. Research Results
In this study, we proposed the efficient spectrum use plans for the hyper-connectivity society by establishing the concept and the radio services, making the network deployment plans, and analysing the spectrum policy to invigorate services for the society.
In order to realize hyper-connectivity society, we need to build heterogeneous network, which combines macro cell, in which usually makes use of radio spectrum less than 3 GHz, small cell using between 3~5 GHz spectrum, and UDN using millimeter waves. Also massive machine type of services are growing up rapidly with emphasis on LPWA. As local area IoT standards such IEEE802.11ah, IEEE 802.15.4g, and BLE are already standardized, LPWA standardization is emerging as a new item, and several alliances such as sigfox, weightless, and LoRa are specifying their own standards and providing theiw own services. On the other hand 3GPP is preparing for Rel.-13 specifications, which will be finished in 2016.
The international developed countries such as United States, Britain and Japan pursues strategies and policies for radio frequency programs for future hyper connected society aimed at 2020. The United States established national broadband plan in 2010 and focuses on expansion of radio policies based on acquisition of mobile spectrum and flexibility(i.e. shared use of spectrum) to maximize the efficiency of spectrum use according to the increasing demand of radio frequencies. The UK has released the new ’Spectrum Management Strategy‘ which is embracing strategic directions of spectrum management for the next 10 years in April 2014. This strategy takes into account the changing environment of spectrum management methods such as refarming and shared using of spectrum by greater demand of spectrum. Japan has represented ‘Smart Japan ICT Strategy’ in the 2014 which build the hyper connected society based on ICT and provide creative communications services. She has pursuit spectrum management policies which include revitalizing local economy to build ICT smart town, solve social problems such as healthcare and disaster prevention and activating 4K/8K UHD spectrum in 2020 Olympic Games in Tokyo. Australia pursues also an active policy of market-based spectrum management plan for acquisition and allocation of mobile frequencies according to the plan which is represented in 2011.
As IoT is emerging as the dominant technology for the future hyper connected society, Gartner, Inc. estimates there will be nearly 50 billion devices on the Internet of Things by 2020. In this study, we introduced the definition , similar concepts of IoT and the most prominent application areas of IoT. IoT products can be classified broadly into five different categories: smart wearable, smart home, smart city, smart environment, and smart enterprise. Also, we investigated the IoT spectrum policy of the FCC and Ofcom. To stimulate IoT growth, the FCC focuses on the availability of unlicensed spectrum suitable to a range of PAN/LAN services and does not allow any unique allocations for IoT. On the other hand, Ofcom, which is responsible for the spectrum management policy, announced the IoT spectrum policy on both a licensed basis and a shared basis by considering the future frequency demands for IoT with a scope of IoT applications.
UAS(Unmanned Aircraft System) has been used a lot in military applications but its usage is expanding to commercial applications due to its recent technical development and its market is expected to grow rapidly on ensuring reliable spectrum for the robust CNPC(command and Non-Payload Communication) links as well as payload links for other various applications in the upcoming hyper-connectivity era. the spectrum policy for UAS such as the expand of unlicensed 2.4 GHz and 5.8 GHz, the aggressive use of 262 ~ 264 MHz free band, and the frequency sharing utilizing LSA (Licensed Shared Access) or CR (Cognitive Radio) should be derived to the hyper-connectivity society.
Connected car service is developing into Info-tainment service in the vehicle with various apps to can use contents and faster communications services by smart phones and network evolution, but it was telematics service to provide basic information based on existing central vehicle safety in the past. Connected car service has enhancement in the direction of safety, convenience and connectivity, environmental services development. It evolves into services with preventive safety technology that is Breakaway path warning systems, Lane support system, Active safety systems, Smart cruise control Kame etc. for safety. For convenience and connection, it provides 4G mobile internet services. In particular, WAVE(Wireless access vehicular environment) to connect with ITS(the Intelligent Transport Systems) and the cloud based services in order to provide high-speed wireless communications and mobile apps are being pursued. It is being evolved into the autonomous vehicle by combining of networking connections in the vehicle. Major countries establishes the radio and technology plan for V2V communications system. U.S. and Europe are pursuing its policy to mount the communication system in the vehicle with obligation also. It is essential to actively prepare a policy to establish V2V communications and research of GHz band technology for the activation of this services as soon as possible.
After DTV transition, a compression image technology and a transmission technology has been mainly leading broadcasting technologies. Therefore, it is crucial to understand the evolution trend of the compression image technology and the transmission technology in order to introduce the next generation terrestial broadcasting service, UHDTV. Furthermore, a domestic UHD standard should be instituted within short-time by considering the trends of broadcasting service, the environment of domestic broadcasting service, and the relevant eco-system in the field of broadcasting industry to timely offer UHD service. In terms of spectrum management, MSIP allocated 30 MHz bandwidth in 700 MHz band to next terrestrial broadcasting service. Based on this allocation, domestic terrestial TV broadcasters and MSIP have suggested a phase offering strategy that the terrestial UHD service will be deployed from metropolitan areas to non-metropolitan areas. However, this strategy is not under a decision stage, but under a planning stage. If this strategy is not timely established, the digital divide will be amplified between metropolitan areas and non-metropolitan areas. Thus, it is required to carefully review this strategy by cooperating among MSIP, KCC, terrestrial broadcasters, and relevant institutes.
In our spectrum policy, the receiver pointed countermeasures against interference should be introduced so as to activate our spectrum industry. Especially, some measures will be taken against interference by a statistical basis and a measurement to develop techniques as well as to activate wireless communications based on a cultural and an economic points. Toward this end, in this paper, analysis techniques are given for estimation of interferences among wireless communication services adopted for the hyper-connectivity society. Causes of interferences are examined like adjacent channel leakage due to non-ideal transmitters and insufficient rejection of nearby channel signals due to non-ideal band pass filters. Exemplary analysis of interference scenarios between IoT and LTE services. Distance margins of both services are calculated to ensure compatibility of both services.
There are many different ways to secure or use effectively the necessary frequency in hyper-connected society that are the withdrawal or reallocation of existing frequency, the frequency band arrangement, the frequency sharing, the expansion of the unlicensed frequency band and frequency licensing system. In addition, to has suggested the specific improvement means of legal system, too. And then, the use liberalization of the necessary frequency, the expansion of the unlicensed frequency and the use liberalization in this band should motivate to frequency users, technical development in hyper-connected society.
Both millimeter communications technology and low-power wireless technologies are needed for ultra high speed communications in small areas to realize hyper-connectivity society. To achieve these goals, MSIP should allocate spectrum for millimeter communications and LPWA spectrum.