초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
- 대도시 혼잡한 시내도로에서도 버스 당 평균 1Gbps 공공 와이파이 서비스 제공 가능한 이동 네트워크 시스템 (Moving Network System) 개발
- End Product (TRL 6~7)
⦁ 버스 공공 와이파이 기지국 시스템 (HW, SW)
⦁ 버스 공공 와이파이 차량용 단말 (HW, SW)
⦁ 버스 공공 와이파이 차량용 Relay (HW, SW)

◼ 전체 내용
< 요구사항 정의 >
- 버스 공공 와이파이 시스템의

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
- 대도시 혼잡한 시내도로에서도 버스 당 평균 1Gbps 공공 와이파이 서비스 제공 가능한 이동 네트워크 시스템 (Moving Network System) 개발
- End Product (TRL 6~7)
⦁ 버스 공공 와이파이 기지국 시스템 (HW, SW)
⦁ 버스 공공 와이파이 차량용 단말 (HW, SW)
⦁ 버스 공공 와이파이 차량용 Relay (HW, SW)

◼ 전체 내용
< 요구사항 정의 >
- 버스 공공 와이파이 시스템의 요구사항
※ 정부부처, 통신사업자, 공공 와이파이 사업자, 학계, 통신 및 교통 관련 연구소, 산업체 등으로 구성된 자문위원들의 요구사항 반영
< 핵심기술 개발 >
- 점 대 다 (P2MP: Point-to-Multi-point) 이동무선백홀 기술
⦁ 도로를 따라 설치될 기지국에서 다수의 버스를 지원하는 다중접속 기술
⦁ 도로상의 다수의 버스를 지원하기 위한 대용량 네트워크 가상화 기술
⦁ 차량 단말의 채널 환경과 서비스 요구조건에 최적화되며, 특히 차량 단말 간 자원할당 공정성을 고려한 자원할당 및 스케줄링 기술
⦁ 점 대 다 통신환경에서 높은 신뢰성 (Reliability), 효율적 간섭제어를 위한 상향링크 전력제어 기술
- 시내 환경의 NLOS(Non-Line-Of-Sight) 채널 극복을 위한 멀티홉 릴레이(Multi-hop Relay) 기술
⦁ V2I (Vehicle-to-Infrastructure) 링크와 Relay 링크 호환성을 제공하는 무선전송 및 무선접속 기술 연구
⦁ 멀티홉 환경에서 인접한 Hop 간 주파수 효율 최대화를 고려한 Duplexing 기술
⦁ 멀티홉 환경에서 최적의 Mobility Control을 위한 Relay 링크 동기 채널 구조 설계, Relay 링크 탐색 및 동기화 알고리즘
⦁ 차량통신 네트워크 환경에서 低복잡도 高효율 Relay Node 선택 방법 연구
⦁ 차량통신 링크(V2V: Vehicle-to-Vehicle, V2P: Vehicle-to-Pedestrian)를 고려한 Relay 무선전송 핵심 기술개발
⦁ 차량통신 링크 간의 간섭 회피 및 간섭 제어 기술개발
⦁ 3GPP 5G NR phase II eV2X(eV2X: enhanced Vehicle-to-Everything) 핵심 기술 표준화
- 고속 빔스위칭 Baseband, RF/Antenna 기술
⦁ 고속 빔스위칭을 가능하게 하는 효율적인 Baseband, RF/Antenna 구조 설계
⦁ 40m 이상의 도로 폭과 곡선도로를 효율적으로 커버하도록 차량 단말에서 제공할 수 있는 스위칭 빔 측정 (Measurement) 알고리즘 기술개발
⦁ 도로 환경 및 차량 구조물에 최적화되며, 용도자유대역 (22-23.6GHz, FACS: Flexible Access Common Spectrum)을 사용하는 광대역 하드웨어 플랫폼, RF/Antenna 기술
- 버스 이동 경로에 최적화된 고속 핸드오버 기술
⦁ 도로 환경에 최적화된 효율적인 핸드오버 알고리즘
⦁ Zero 핸드오버 interruption time을 추구하는 Make-Before-Break (MBB) 핸드오버 기술
⦁ 동기화된 기지국 구조를 활용한 단일 연결 (Single Connectivity) 구조 기반의 단말 핸드오버 절차
⦁ 차량단말의 스위칭 빔 구조와 결합한 효율적인 이웃 (Neighbor) 셀 탐색 알고리즘
- 고속 이동성 (Mobility) 지원 C-RAN (Cloud Radio Access Network) 최적화 기술
⦁ 5G C-RAN 구조에서 mmWave의 광대역 시스템은 초광대역의 프론트홀이 요구되므로, 이를 지원하며 동시에 Seamless Handover를 지원할 수 있는 아키텍처 설계
- 용도자유대역에서 시스템 간 간섭 제어 및 완화를 위한 주파수 공유 기술
- 복잡한 시내도로 환경에서 차량 구조물 및 안테나 위치에 따른 이동무선 채널 모델링 기술
< 시스템 개발 >
- 구현 규격 개발
⦁ 이동 네트워크 환경에 최적화된 P2MP 링크 및 Relay 링크 구현 규격서 개발
- 시스템 개발
⦁ P2MP 및 고속 빔스위칭 지원 기지국 및 단말 Baseband 모뎀 개발
⦁ P2MP 및 고속 빔스위칭 지원 기지국 및 단말 L2/L3 소프트웨어 개발
⦁ P2MP 및 고속 빔스위칭 지원 기지국 및 단말 Baseband 플랫폼 개발
⦁ P2MP 및 고속 빔스위칭 지원 기지국 및 단말 L2/L3 플랫폼 개발
⦁ P2MP 및 고속 빔스위칭 지원 기지국 및 단말 RF/Antenna 개발
⦁ 다수의 버스를 지원하기 위한 코어 네트워크 시스템 개발
⦁ NLOS 환경 극복을 위한 밀리미터파 기반 Relay 모듈 개발
< 서비스 시연 >
- 1단계 시연 (2020): P2MP 이동무선백홀 시스템 기반 초고속 와이파이 서비스 시연
- 2단계 시연 (2022): P2MP+Multi-hop Relay 시스템 기반 다양한 서비스(초고속 와이파이, VR/AR VR: Virtual Reality, AR: Augmented Reality 등) 시연

□ 연구개발성과
< 정성적 연구개발 성과 요약 >
- Moving Network (MN) 시스템의 핵심기술 개발 관련하여 41건의 기술문서 작성
- MN 시스템 개발 관련하여 빔 포밍, 빔 스위칭, 핸드오버, 릴레이 등의 핵심기술이 반영된 MN 시스템의 5G 코어 네트워크, 기지국 (HW, SW), 차량단말 (HW, SW), 차량 릴레이 (HW, SW) 시제품 제작 및 검증
- 개발 시제품을 기반으로 시내 도로, 고속 도로, 공항 도로 등의 다양한 도로 환경에서 버스 와이파이 서비스 시연회를 개최하여 현장검증단에 체감품질 개선에 대한 체험 기회 제공
- MN 시스템 설계 기술을 국내 중소기업인 ㈜클레버로직, ㈜에스넷아이씨티에 기술이전하여 개발기술에 대한 사업화 발판 마련
- ㈜에스넷아이씨티의 사업화 지원을 위해 MN 시스템 기반으로 필드 시험 지원(‘21-22)
- 과제수행 4차년도에 연구개발에 대한 우수성을 인정받아 ‘2021 국가연구개발 우수성과 100선’에 선정되었으며, 2021.12월 대한민국 과학기술대전 전시회에 참가함
< 정량적 연구개발 성과 요약 >
- 핵심기술 관련하여 14편의 SCIE 학술논문 게재 (기여율 고려시 9.6편)
- 국내외 학술대회에서 30회 학술 발표
- 주요 핵심기술과 시스템 기술에 대하여 58건의 국내특허 출원, 16건의 국제특허 출원
- 국제 표준화 관련하여 29건의 표준 기고서 제출 (채택 1건 포함)
- 16건의 프로그램 저작권 등록
- 개발기술에 대해 2건의 기술이전 (착수료 총액 99백만원)
- 3건의 언론 홍보 및 1건의 전시 홍보
- 핵심기술 및 시스템 기술에 대하여 총 75건의 기술문서 작성

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
< 연구개발 성과의 활용계획 >
o 버스 공공 와이파이 분야
- 본 과제에서 개발한 밀리미터파 5G 기반의 버스 와이파이 기술은 다양한 도로 환경에서 기술 검증 및 시연을 통해 현장검증단의 체험 기회를 제공
- 이를 통해 밀리미터파 5G 기반의 공공 와이파이 서비스가 현재의 LTE (Long-Term Evolution), 3.5GHz 5G 기반의 서비스와 비교하여 체감품질 향상됨을 증명하였고, 미래의 버스 공공 와이파이 서비스에 대한 로드맵에 포함될 것으로 판단
- 기술이전을 받은 중소기업을 통해 향후 밀리미터파 5G 기반의 버스 공공 와이파이 서비스에 활용할 수 있을 것으로 전망
o 5G 특화망 분야
- 이동통신사가 제공하는 5G 상용망 이외에도 수요기업에 맞춤형으로 제공하는 5G 특화망에 대한 관심이 증가되고 있고, 정부의 계획 발표 이후 1년 만에 9개의 특화망 사업자가 생겨났음
- 이들 특화망 사업자들은 4.7GHz 대역의 주파수와 함께 밀리미터파 대역 주파수도 할당을 받아 사업을 진행하거나 준비하고 있으므로, 본 과제에서 개발한 밀리미터파 기반의 5G 기술을 적용할 수 있는 기회로 판단
- 5G 상용망과는 달리 제한된 장소에서 특화망을 설치하고 적용하므로 고용량 데이터 사용을 위한 밀리미터파 적용 측면에서는 유리함
- 사업장에 따라서는 초기 시범 서비스를 위한 시제품이 필요한 경우가 있을 것으로 보이며, 본 과제의 개발 시제품과 핵심기술을 활용할 기회가 될 것으로 기대
< 연구개발 성과의 기대 효과 >
- 개발기술을 국내 중소 기업에 기술이전하였고, 해당 기업들은 이전 기술을 내재화하여 사업화 기회를 모색하고 있으므로 향후 상용화에 대한 기대
- 사업화 참여 기업에 지속적인 기술 지원을 함으로써 버스 공공 와이파이 서비스 고도화 및 공공 와이파이 서비스 확산 등을 기대
- 밀리미터파 RF/Antenna, 모뎀 등의 5G 관련 부품 및 장비 산업 활성화 기대

(출처 : 요약문 11p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 11
• 목차 ... 15
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 16
• 1) 연구추진 배경 및 연구개발의 필요성 ... 16
• 2) 연구개발의 목적 및 범위 ... 17
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 19
• 1) 연차 별 수행 과정 및 내용 ... 19
• 2) 리빙랩 운영 계획 ... 23
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 27
• 1) 연구수행 결과 ... 27
• 2) 목표 달성 수준 ... 87
• 4. 목표 미달 또는 미흡한 사항에 대한 원인분석 ... 89
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 89
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 90
• 1) 향후 5년간 성과활용·확산 활용방안 및 계획(활동계획) ... 93
• 2) 주요 성과활용 (기대)성과목표 ... 94
• 3) 성과활용·관리 추진체계 ... 94
• 4) 기타 ... 94
• 7. 연구개발성과에 대한 후속연구 및 추가 개발 계획 ... 95
• 8. 연구개발비 사용실적 ... 98
• 1) 연구개발비 사용명세서 ... 98
• 2) 발생이자 사용명세서 ... 98
• 3) 반납액 명세서 ... 98
• 끝페이지 ... 106