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| NW094 | LTE 기반기술 |
| 기반기술 | MIMO, OFDM, CA(Carrier Aggregation), MC(Multi-Carrier), LA(Link aggregation), LTE-U, LTE-H |
| MC | 서로 다른 멀티 주파수를 이동하며 사용 - 특징 : 주파수 변경없음, Load Balancing, 주파수간 핸드오버, LTE통신 표준기술, 다중 주파수 |
| CA | 서로 다른 주파수 통합으로 대역폭 확장해 속도향상 - 특징 : 다중 주파수, LTE-A 표준 |
| NW | 캐리어어그리게이션 (Carrier Aggregation, CA) |
| 정의 | 여러 개 주파수 대역을 통합하여 전송률을 증대하는 주파수 확장 기술 (3GPP) |
| 특징 | - 방식 : 대역폭 통합, 대역폭 확장통한 속도향상 - 주파수 : 단일주파수 - 속도 : 대역폭 비례로 증가 - 표준규격 : LTE-A - 종류 : Intra-band Contiguous (인접대역 통합), Intra-band non-contiguous (비인접대역 통합) , Inter-band (이기종 주파수대역간 통합) |
| 제약 | 표준규격내 20MHz 주파수 채널을 5개까지 묶어 최대 5배 속도증가 |
| NW | LTE-A 표준사양 |
| 정의 | Multi Carrier기술기반, 두 가지 주파수를 하나로 묶는 캐리어 어그레이션(CA) 이용하여 통신 속도를 끌어 올리기 위한 기술 |
| 특징 | 전송속도/주파수 효율성 향상, 3GPP의한 표준화, 전용단말 및 펌웨어 다운로드 필요, 트래픽 처리 |
| 사양 | - Max 전송속도 : 하향 1Gbps / 상향 500Mbps - Max 전송효율 : 하향 30bps/Hz, 상향 15bps/Hz - 채널 대역 : 최대 100MHz - 이동성 : 거리 350km/h 이하 - 전송지연 시간 : 제어영역 5ms, 데이터영역 4.9ns |
| 기술 | - MC, CA, Adavanced MIMO(멀티 안테나 적용기술), CoMP(Coordinated Multi-Point), Relay, eICIC(enhanced Inter-Cell Interference Coordinatoin), Small Cell |
| NW | OFDM, SC-FDMA (Single Carrier - Frequency Division Multiple Access) |
| OFDM | 단일 반송파(Single Carrier)로 보내지 않고, 직교성이 있는 여러 부반송파에 (Multicarrier) 나누어 병렬전송하는 방식 |
| OFDM 문제 | 전류소모 과다, 배터리 기술발전 필요 |
| SC-FDMA | OFDM 비해 피크파워가 덜 발생되는 LTE에서 제안한 역채널 기술 - 저전력, 2-3dB 성능저하 발생 - 데이터 속도와 용량 저하 |
| 연계 | 휴대폰 통화시, 다운링크시 OFDM 적용(기지국기준), 업링크시 SC-FDMA 사용(휴대폰 기준) |
| NW | LTE-TDD(Time Division) vs LTE-FDD(Frequency Division) |
| LTE-TDD | UL(상향링크)와 DL(하향링크)를 하나의 스펙트럼 통해서 전송하는 기술 - 풀 듀플렉스 불가능 - 하나의 링크에서 짧은 시간적인 간격으로 UL과 DL 지속 전환 > 풀 듀플렉스 '모방' - UL과 DL이 전환되는 사이의 짧은 간격 필수 : 간섭방지로 "Guard period" - DL->UL : 간격 프레임 필요 - UL->DL : 간격 프레임 필요없음. 전환시 자동으로 딜레이 발생해 간격생성 |
| LTE-FDD | UL(상향링크)와 DL(하향링크)를 서로 다른 주파수 채널에 전송하는 기술 - 각 주파수대역마다 UL, DL가 짝을 이룸 ex) DL의 대역폭이 60MHz라면 UL의 대역폭도 똑같이 60MHz임 > DL과 UL 사이에 Duplex Spacing 존재 > UL,DL간 간섭방지 |
| 공통점 | 물리계층의 매커니즘만 상이, 나머지는 완전히 동일한 표준 |
| NW | CoMP(Coordinate Multi-point) |
| 정의 | (리) LTE-A 간섭제어기술 인접한 기지국 간의 협력을 통해 기지국 간의 간섭을 제어하여 기지국 경계 지역의 속도향상하는 기술 |
| 구성요소 | Coordinated scheduling : 신호를 전송하는 시간, 주파수를 전송지점 간 조절. 서로 다른 주파수 할당하는 방식 Coordinated beamforming : 신호를 전송하는 빔 방향을 전송지점 간 조절 Joint processing : 복수의 전송지점들이 한 개의 단말에게 동시 전송 또는 단말의 채널상태를 고려하여 동적으로 전송지점 변경 DPS (Dynamic Point Selection) : 다른 전송지점에 미치는 간섭을 감소함으로써 경계지역의 네트웍 속도향상 |
| 원리 | 기지국이 중첩되는 구간에서는 간섭을 제어하는 기술 |
| NW | eIMTA(envolved Interference Management and Traffic Adaptation) |
| 정의 | (리) 동적 TDD 운영 - 소형셀에서 단말 수 따라 송수신 트래픽 양이 시간과 장소따라 변화가능 > TDD UL-DL 설정을 동적으로 변화시킴으로서 송수신 트래픽 양의 상/하 양을 조절가능한 기술 - LTE Rel-8에서 정의된 TDD UL-DL 설정 기반으로 10ms~8ms 주기로 변경신호 전송 > 동적 변경가능 - 송수신 단말의 트래픽양 변화가 크지않은 매크로 셀인 경우, 고정된 TDD UL-DL 설정이 문제없이 동작 |
| 부각배경 | 급증하는 무선 트래픽과 한정된 주파수 자원 고려시, 주파수 자원 효율적 사용기술 > LTE Release 12에서 eIMTA 기술개발 |
| 적용시나리오 | 1. 매크로 기지국과 서로 다른 주파수에서 운영되는 피코 기지국간에 동적TDD 운영 적용 2. 매크로 기지국의 커버리지내 없는 피코 기지국들이 모여서 클러스터를 형성, 각 클러스터가 동적TDD 운영적용 |
| NW | eICIC(enhanced Inter-Cell Interface Coordination) |
| 정의 | (리) LTE-A 의 커버리지 확대 기술 커버리지가 큰 매크로 기지국과 커버리지가 작은 소형 기지국들이 협력해 소형 기지국의 커버리지를 확대하는 기술 |
| 기술설명 | - ABS(Almost Blank Subframe): 무선 자원을 시간 영역에서 나누어 사용함으로써 셀 경계에 있는 Small 셀 단말들이 macro 셀로부터의 간섭을 피하는 기술 - CRE(Cell Range Expansion): 셀 경계에 있는 단말이 small 셀로 접속하도록 small 셀 커버리지 확대하는 기술 * 셀간의 간섭을 줄임: small 셀 전송 중에 macro 셀은 낮은 파워의 컨트롤 신호만 송수신 |
| 장점 | 큰 macro 기지국을 세우기보다는 경제적, 공간적인 이점 존재 |
| NW | eMBMS(Evolved Multimedia Broadcasting Multicast Service) |
| 정의 | 방송과 같이 다수의 수신자들에게 고화질 HD 영상 콘텐츠를 효율적으로 전송해주는 기술로 기지국 범위 내 수천 명이상이 HD급 동영상을 전달 받을 수 있는 멀티미디어 통신 기술 (촛불집회) - OFDM 기술 기반으로 Release-9(LTE/SAE)에서 규격화 |
| 특징 | 브로드캐스트, LTE 스펙트럼 재사용, 광범위한 커버리지, 비용 효율적 구조 |
| MBMFN 네트워크 | - 기지국들을 묶어 MBMFN Area라는 구역을 만들어 동일 구역에 동일한 방송을 전달이 가능한 네트워크 - eMBMS 콘텐츠를 동기화하여 전송할 수 있는 eNB의 Area |
| NW | Relay |
| 정의 | (리) 커버리지 확장기술 인접 기지국의 통화 용량이 여유로우면 남는 통화 용량을 신설되는 기지국의 광케이블로 대치하는 무선 전용선처럼 동작시키는 기술 |
| 유형 | Fixed Infrastructure RS Mode In-Building Coverage RS Model Temporary Coverage RS Model Vehicle Mounted RS Model |
| NW | Diversity |
| 정의 | 전송시 채널 환경이 좋지 않은 경우, 다수의 안테나를 통해 같은 데이터를 동시 전송함으로써, BER(bit error rate)를 줄여 전송의 안전성을 높이는 기술 - 일명 Antenna diversity라 불림 |
| 원리 | 1) 수신 안테나를 약 10~20λ 이격 2) 이격된 안테나로부터 수신되는 신호들이 서로 다른 위상 변화를 겪음 3) 한 신호가 깊은 페이딩에 빠질 때 다른 신호는 페이딩에 빠질 확률이 적어지는 원리 |
| 목적 | 다이버시티 이득에 의한 전 신뢰도 제고 기술 |
| 장점 | 전송 오류 낮아짐 |
| 단점 | 전송 효율 낮음, 용량 증가 불가 |
| 구성방법 | [공주각편시] - 공간 다이버시티, 주파수 다이버시티, 각도 다이버시티, 편파 다이버시티, 시간 다이버시티 |
| 참고) 용어 | 페이딩 : 전파의 위상과 진폭이 시간에 따라 변하는 현상 |
| NW | LTE-U, LTE-H(Hetnet), LTE-R, VoLTE |
| LTE-U | 모바일 트래픽 분산을 위해 LTE 장점을 ISM 대역과 같은 비면허 대역(Unlicensed Band) 으로 확장하여 향상된 이동성, 보안상 및 통신 품질을 제공하는 서비스 (LTE 주파수 면허대역과 ISM 비면허 대역을 연결) |
| LTE-H | 높은 전송 효율을 위한 LTE와 WiFi간 병합 기술로 서로 다른 통신망을 하나의 전송 기술로 묶는 LA(서로 다른 방식 통합)을 적용한 4G와 5G망의 융합을 위한 핵심 기술 |
| LTE-R | 열차제어 및 철도의 음성 및 영상 서비스를 제공을 위해 LTE 기반의 철도용 차세대 통합 무선망 |
| VoLTE | IP를 기반으로 하는 LTE망에서 VoIP 기술을 사용하여 음성 및 데이터 서비스를 지원, 서킷망 수준의 음성 통화 품질과 영상, 문자등을 패킷 단위로 제공하는 차세대 무선 네트워크 기술 |
| NW | LTE-U(Unlicensed) , LAA(Licensed Assisted Access), LTE-U vs Wifi |
| LTE-U | - 트래픽 분산위해 LTE 장점을 ISM 대역과 같은 비면허 대역(Unlicensed Band)으로 확장하여 향상된 이동성, 보안상 및 통신 품질을 제공하는 서비스 - 무선속도 향상을 위해 캐리어 어그리게이션 , 빔포밍, 기지국 간의 협력기술(CoMP), 간섭제거기술(ICIC, eICIC, FeICIC 등)의 기술을 주파수 자원의 증설 없이 ISM대역 활용 |
| LTE-U 특징 | - 무료사용 - 3GPP Release 13연구. 표준화 아이템으로 선정 - 실외 지역은 3밴드 CA로 서비스를 제공하고 실내에서는 펨토셀로 서비스를 제공 |
| LAA | 주파수 대역으로 기존 면허 대역에 비면허 대역인 5GHz 대역 이용해 사용자 대역폭 확장 기술 -Listen before talk 이라고 하여 사전에 대역이 사용되고 있는지 체크하는 기능 |
| LAA의 발전 | LAA 가 비 면허 대역을 이용할 수 있지만 단말과 스몰 셀에 새로운 5GHz LTE 하드웨어가 탑재되어야만 서비스가 가능하기에, 기존 단말과 기지국을 활용할 수 있는 대안으로 LWA 가 나타남 |
| LTE-U vs Wifi | - LTE-U : 3GPP LAA (Licensed-Assisted Access using LTE) - WiFi : IEEE 802.11.x (미국전기전자학회) |
| NW | LTE-H |
| 정의 | 높은 전송 효율위한 LTE와 WiFi간 병합 기술로 서로 다른 통신망을 하나의 전송 기술로 묶는 Link Aggregation을 적용한 4G와 5G망의 융합을 위한 핵심 기술 |
| 특징 | - LTE 기지국에서 WiFi 접속을 제어하여 높은 전송 효율 및 사용자 편의성 제공 - LTE 기지국이 사용자 단말과 WiFi AP간 수호 수신감도를 감지하여 자동으로 WiFi 접속을 On/Off 기능을 제어하여 기존 WiFi의 불편해소 - 광대역 LTE 속도 150Mbps와 Giga WiFi 속도 450Mbps가 합쳐진 최고 600Mbps 속도 제공 가능 |
| 참고)CA Level | Link level (PDCP layer) * PDCP : Packet Data Convergence Protocol |
| 참고) RAT | Multiple RAT (LTE and Wifi) |
| 참고)용어 | RRH : Remote Radio Head EPC : Evolved Packet Core |
| NW | LTE - D2D(Device-to-Device) |
| D2D 정의 | 네트워크를 거치지 않고 서로 다른 기기간의 통신하는 방법으로 인프라를 직접 이용하지 않고 인접한 단말 간 트래픽을 직접 전달하는 분산형 통신 기술 |
| 통신유형 | - 단말위치: Intra-Cell, Inter-Cell - 기지국 제어방법 : Basic Mode D2D, Relay Mode D2D - 디바이스 네트워크 구성 : 1:1 D2D, Group D2D, Coordination D2D |
| LTE-D2D 정의 | 동일 eNB의 커버리지에서 인접한 두 단말간이 직접적인 링크 연결을 통해 기지국 중계 없이 데이터를 송수신 |
| 주요기능 | 단말간 탐색과 직접 통신, D2D와 셀룰러 동시 접속, D2D와 셀룰러 간 서비스 연속성 |
| 연계 | NFC, Bluetooth, LTE-D2D, Wifi-Direct |
| NW | IMT-2020 (5G) |
| 정의 | (리) ICT 패러다임의 전환 기존의 4G-LTE 시스템 대비 20배 빠른 전송속도 구현 및 10배 많은 다양한 디지털 디바이스 수용, Real 3D 입체 영상 서비스 기술구현을 목표로 한 차세대 이동통신 기술 |
| 4G와 비교 | [단지속에-이주] 단말접속(10^6 / 제곱km), 전송지연(1ms), 속도(20Gbps), 에너지효율(4G 대비 100배), 이동성(500km/h), 주파수효율성(4G 대비 3배) |
| 주요기술 | - 전송용량확대[고미와] : NW 고밀도화 (Network Densification), Massive MIMO, Super Wide Band - 자원 효율성[인노스] : In-band Full Duplex, 비직교 다중접속(NOMA : Non-Orthogonal Multiple Access), Small Cell - 성능향상[저단네] : 저지연 무선통신(1ms 이하), 단말 네트워킹(Device Networking), NW Slicing |
| 유무선기술 | - 유선기술 : NFV, SDN, NW Slicing, C-RAN - 무선전송기술 : NOMA, Massive-MIMO, MHN(Mobile Hotspot Network), FBMC(Filter BAnk Multi Carrier), IBFD(In-Band Full Duplex radio), MEC(Mobile Edge Cloud) |
| 영역별 서비스 | - 몰입형 통신 / 초 실시간 / 증강현실 / 사물인터넷 / 빅데이터 |
| NW | NW 고밀도화 (Network Densification) |
| 개념 | - 셀 하나가 사용할 수 있는 트래픽 양을 증가시키는 반면 셀 크기를 줄임으로써 트래픽 요구 수용 - 트래픽 양이 많은 hot spot지역에 소형 셀을 집중시켜 트래픽 요구 수용 |
| 기술 | Small Cell |
| NW | MIMO(Multiple Input Multiple Output) |
| 정의 | 무선 통신의 용량을 높이기 위하여 기지국과 단말기에 여러 안테나를 사용하여, 사용된 안테나 수에 비례 하여 용량을 높이는 다중 안테나 기술 (4G LTE, IEEE 802.11n Wi-Fi의 기술) |
| 전송기술 분류 (동일 데이터 전송여부) |
- 공간 다이버시티 기법 : 전송시에 채널 환경이 좋지 않은 경우 다수의 안테나를 통해 같은 데이터를 동시에 전송함으로써, BER(biterror rate)를 줄여 전송 안전성 제고 기술 - 공간 다중화 기법 : 하나의 큰 데이터 스트림을 작은 여러 개의 데이터 스트림으로 쪼개어 다수의 안타나를 통해 전송함으로써, 높은 전송속도를 얻고자 하는 기술 |
| 핵심기술 | - 다중안테나 : 송신단과 수신단에 M, N개의 안테나를 사용하여 신호 전송 - SD (Space Diversity) : 안테나의 위치가 다르면 수신 전계의 페이딩 상태가 달라짐을 이용 - STC (Space Time Coding) : 안테나에 해당하는 공간 축과 시간 축으로 부호화를 적용, SNR 향상 - SM (Spatial Multiplexing) : 서로 다른 송신 안테나에 서로 다른 데이터를 동시에 전송, 용량증대 |
| 활용 | - IEEE 802.11 g/n, IEEE 802.16.m WIMAX Evolution, 3GPP의 LTE 사용 - 전송속도(대역폭), 도달거리, 음영지역, SNR(Signal to Noise Ratio)향상 * MIMO사용위해 충분한 반사파 필요, 시골은 반사파 부족 |
| NW | Massive-MIMO |
| 정의 | 기지국에 수십 혹은 수백 개의 안테나를 장착하여 동일 자원으로 수십 명의 사용자를 동시에 지원함으로 인해 높은 용량과 에너지 효율 증대 기술 |
| 핵심기술 | - Massive Antenna : 다수의 송수신 안테나 이용하여 공간 자유도 극대화, 다수의 사용자에게 동시에 정보 송신 - 3D Beam Forming : 빔형성 기술을 통하여 특정 사용자들에게 매우 높은 전송 용량 제공 |
| 해결과제 | - 파일럿 오염 : 기지국의 안테나 수를 증가시켜도 간섭이 사라지지 않는 현상 - 수신기 복잡도 문제 : 사용자의 독립적인 신호를 수신하기 위해 복잡한 수신기가 필수적 - 높은 PAR : LTE에 적용중인 OFDM 방식은 다수의 부반송파들의 합으로 PAR(Peak to average power ratio: 평균 대비 최대 전력) 높아짐 |
| NW | In-band Full-duplex |
| 개념 | - 주파수 대역과 같은 시간대에 송수신을 동시에 수행해 주파수 효율과 속도를 높이는 기술 - 링크 전송량 증가를 위해서 송신 무선 자원과 수신 무선 자원을 공유하여 무선 자원의 양을 높이는 기술 - 전송용량 2배 증대 |
| NW | NOMA(Non-Orthogonal Multiple Access), 비직교다중접속 |
| 개념 | 기존 접속방식처럼 주파수/시간/공간영역을 구분하거나 할당하는 방식이 아닌 동일한 주파수/시간/공간영역을 공유하는 비직교 다중접속 방식 * 별도의 자원을 할당하지 않고 모든 사용자가 동일한 스케줄링(시간/주파수)을 사용하는 개념 |
| 핵심기술 | - 중첩코딩(Superposition Coding) : 단말 신호들을 동일한 스케줄링으로 송신하기 위해 각각 코딩하여 동시에 중첩 전송하는 기술 - 순차적 간섭제거(SIC : Successive Interference Cancellation) : 중첩 코딩된 수신신호들을 순차적으로 제거하여 자기 신호를 복원하는 기술 |
| 효과 | - 같은 주파수 자원상에 두대 이상의 단말을 동시에 중첩 할당하여 자원효율 샹상 - 높은 시스템 처리량 / 낮은 대기 시간 / 대규모 연결성 |
| NW | 스몰셀(Small Cell) 개념, 기술, 동향 |
| 정의 | - 안테나당 10W 급 이하의 소 출력 장비로, 낮은 전송파워와 좁은 커버리지를 가지는 소형 기지국 - 피코 셀, 펨토 셀 등 통칭 |
| 특징 | - 커버리지 증대 : 기존의 매크로 셀과 다양한 스몰 셀 (피코 셀, 펨토 셀 등) 및 Wi-Fi 등으로 구성된 네트워크로 사용자수와 트래픽 수요에 따라 스몰 셀을 배치하여 셀 용량과 커버리지 증대에 활용 - HetNet 구성 : 급증하는 트래픽 처리 위해 매크로 셀의 용량을 늘리는 대신 투자/운영 비용을 낮추기 위해 스몰 셀을 증설하여 HetNet 구성에 활용 |
| 역할 | 통신품질 향상 및 음영지역 해소, 단말기 전력소모 감소, MIMO 장점 극대화, CAPEX/OPEX 감소 |
| 연계 | eICIC 기술이 스몰셀 활용 기술임 |
| NW | 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) |
| 개념 | - 물리적으로 하나의 네트워크를 통해 End-to-End로 논리적으로 분리된 네트워크를 만들어 서로 다른 특성을 갖는 특화된 전용 네트워크를 제공 |
| 기술 | SDN, NFV |
| NW | C-RAN(Cloud Ratio Access Network) |
| 개념 | - 기지국의 베이스밴드 처리를 가상화/집중화를 통해 비용 절감 기술을 제공 - 기존에 하나의 셀 사이트에 있던 데이터처리부(DU : Digital Unit)와 무선송수신부(RU : Radio Unit)를 분리하고, 각 셀 사이트에 있던 DU들은 한곳에 모아 집중화/가상화를 통해 비용을 절감하는 기술 |
| NW | 밀리미터파, RF(Radio Frequency) |
| 개념 | 일반적으로 EHF(Extremely High Frequency) 대역으로 불리는 30~300GHz 대역 주파수로 그 파장 길이가 1cm ~ 1mm를 갖는 대역 |
| 장점 | - 넓은 주파수 스펙트럼 사용이 가능 - 송수신장치의 소형화/경량화가 가능 - 기본적으로 저전력(수십 mW)을 사용 |
| 단점 | - 물방울에 의한 감쇠를 받기 쉬움 - 장거리 전송에 불리 - 사용 부품이 대체로 고가임 |
| RF 기술 | - RF 전치단 기술 : 밀리미터파 전력 증폭기(PA), 밀리미터파 저잡음 증폭기(LNA), 밀리미터파 Tx/Rx 스위치, 밀리미터파 필터, - RF 송수신기 : 단일 칩으로 2~3개 이상의 멀티밴드를 지원할 수 있는 고성능 다기능 집적회로 기술 - 배열 안테나 : 반도체 플라즈마 기반의 빔포밍 안테나 기술 |
| 표준화 동향 |
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