[기고] 6G는 차세대 무선 기술과 측정에 어떠한 영향 미칠까
  • 2021-01-05
  • 글/ 로저 니콜스(Roger Nichols) 6G 프로그램 매니저, 키사이트테크놀로지스


5G는 초기에 사용자와 사회 중심 관점을 기반으로 하는 기술 개발의 토대를 마련했는데, 6G 작업도 이 사례를 따르고 있다. 새로운 KPI는 타이밍의 정밀도와 정확도(“in time” 및 “on time” 통신), 그리고 센티미터 단위까지 위치를 정확히 찾아내는 기능을 포함한다. 여기서는 6G가 설계와 테스트 및 측정에 미치는 영향에 초점을 맞춘다.



2020년 말에는 전 세계 80억 모바일 가입자 중 2%만이 5G를 사용할 것으로 예측됩니다. 아직 5G 비전이 실현되려면 멀었지만 6G에 대한 작업은 이미 시작되었습니다. 차세대 무선 기술을 개발하는 데 필요한 시간으로 미루어 봤을 때 사실 6G 관련 작업은 이미 몇 년 전에 시작되었다고 보면 될 것입니다.

5G는 초기에 사용자와 사회 중심 관점을 기반으로 하는 기술 개발의 토대를 마련했는데, 6G 작업도 이 사례를 따르고 있습니다. ITU, Samsung, Docomo 및 오울루대학교의 백서는 촉각 홀로그램 통신, 정밀 디지털 트윈, 클라우드 내 산업용 IoT, 소셜 IoT, 통신 및 컴퓨팅을 사회와 병합하기 위한 AI 사용 확산 등 초현대적인 사용 사례와 네트워크 속성에 대해 설명합니다. 전통적인 핵심 성능 지표(KPI)는 최대 1Tbps의 데이터 전송속도, 1000 kmph의 이동성, 0.1ms의 지연 시간을 포함합니다.

새로운 KPI는 타이밍의 정밀도와 정확도(“in time” 및 “on time” 통신), 그리고 센티미터 단위까지 위치를 정확히 찾아내는 기능을 포함합니다. 백서 발행 기관의 홈페이지에 들어가면 관련 비전과 KPI 분석에 대한 자세한 내용을 확인할 수 있으므로, 여기서는 6G가 설계와 테스트 및 측정에 미치는 영향에 초점을 맞추겠습니다.

6G에서는 설계와 테스트가 어떻게 바뀔지에 대한 질문을 종종 받곤 하는데, 앞선 다섯 세대가 아이디어부터 메인스트림까지 발전하는 과정을 지켜본 제가 예측하건데 다음과 같은 변화가 있을 것 같습니다.

1) 테스트가 전통적인 영역과 새로운 영역에서 모두 진행될 것입니다.
2) 테스트 기술과 솔루션은 시간이 지나면서 발전할 것입니다.
3) 전체 시스템에 대한 복잡한 시스템 수준 검증이 가지는 중요성이 이전 세대보다 훨씬 커지게 될 것입니다.


이전 세대를 돌이켜 봤을 때 여기에는 약간의 시간이 소요된다고 보는 것이 좋습니다. 운영자나 PTT(push-to-talk) 기능이 필요하지 않던 자동화된 모바일 무선 시스템은 1940년대 후반 벨 연구소가 특허를 획득한 주파수 재사용 개념을 토대로 1970년대 초에 구상되었습니다. NTT가 1979년에 첫 상용 시스템을 출시했으며, 이후 1981년 사우디아라비아와 북유럽이 NMT를 출범했고, 1983년에는 미국에서 AT&T가 AMPS를 개시했습니다. 각 후속 세대는 10년 간격으로 등장했습니다(그림 1 참조).



모바일 무선 기술을 통해 처음으로 장소에 구애받지 않고 전화기를 들고 다닐 수 있게 되었으며, 이제 어디서든 업무와 교육, 엔터테인먼트가 가능해졌습니다. 다음 단계는 6G가 사회의 일부가 되는 것입니다. 그 과정에서 해당 업계는 경제적인 최첨단 기술에 대한 압박을 끊임없이 가하고 있습니다. 우리에게 익숙한 예시를 몇 가지 들어 보겠습니다. 1G를 가능하게 만들어 준 것은 마이크로프로세서이고 2G와 3G의 경우 디지털 무선 트랜시버를 혁신적으로 탈바꿈해야 했으며 4G는 리튬 이온 배터리가 없었다면 불가능했을 것입니다.

키사이트 주력 분야

이와 같은 압박이 테스트 및 측정 요건의 진화를 주도했습니다. 키사이트는 전력, 민감도 및 간섭 문제와 같은 무선 요소를 측정하는 데 주력하기 시작했습니다. 각 후속 세대는 1) 이러한 측정을 수행하는 방법, 2) 종종 더 높은 시스템 성능 계층에 속하는 새로운 검증 요건 등 두 가지 축의 변화를 주도했습니다. 신호 대 노이즈 기반 민감도 측정이 비트 오류율(BER)을 거쳐 블록 오류율(BLER)로 진화했으며 이제는 노이즈와 간섭을 고려해야 합니다.

변조 정확도의 경우 변조 깊이 에러에서 에러 벡터 크기(EVM)로 바뀌었습니다. 키사이트는 음성 코덱, 데이터 처리량, 배터리 드레인 및 핸드오버에 대한 테스트를 추가했습니다. 이제 스케줄러 효율성, 심지어 “서비스 품질”(QoS)까지 측정할 수 있게 되었습니다. 5G는 보안, 신뢰성, 지연 시간 및 시스템 전력 소비량에 대한 요건과 관련된 시스템 수준 문제를 대두시킵니다. 산업과 사회의 요구가 커지면서 시뮬레이션, 설계, 측정, 검증이 음성 및 데이터 성능 중심에서 시스템 성능 중심으로 진화해야 했습니다.

각국의 사회 및 정부는 공공 안전, 정보 보안, 국가 권익에 각별한 관심을 가지고 5G에 주목하고 있습니다. 이는 시간 정밀도 및 지터와 같은 새로운 물리적 속성뿐 아니라 서비스 수준 계약(SLA) 준수, “경험 품질”(QoE) 같은 시스템 단위 속성에 대한 설계 및 검증 요건도 주목받고 있다는 것을 뜻합니다. 6G에서는 시스템 수준 성능에 대한 정책 중심 요건까지도 예상할 수 있습니다.

모두가 알 만한 예를 하나 들어 보자면 정부의 6G 네트워크 슬라이스 사용 사례가 있습니다. 반면 많이 알려지지 않은 한 가지 예로는 자율주행 또는 의료 부문에 6G가 통합되는 것을 들 수 있습니다. 이러한 요소로 인해 각국 정부는 엄격한 안전, 보안, 신뢰성 요건을 시행해야 합니다.



이러한 변화 중 일부는 5G 기술로 고객을 지원하면서 현재 실현되고 있습니다. 물론 그들은 모두 광섬유 시스템 및 데이터 센터의 속도 또는 무선 기술을 측정하고자 합니다. 하지만 이와 동시에 SLA에서 제공하고 있는 내용을 고객과 검증하는 방법, 음성 품질 문제를 유발하는 원인, 네트워크와 특정 모바일 디바이스에서 모바일 게임의 원활한 실행을 보장하는 방법, 보장 가능한 보안 수준 등에 대한 질문도 많이 받습니다.

6G는 다음 다섯 가지 주요 영역에서 새로운 기술적 요구를 대두시킬 것입니다.

• 차세대 무선 - 100GHz 이상을 포함하는 주파수 대역의 모든 밴드. 스펙트럼 및 에너지 효율성을 개선하는 새로운 기술(<8GHz), 20-70GHz mmWave의 세대간 개선, 통신과 감지 및 이미징을 위한 Sub-THz(100-1000 GHz) 추가를 포함합니다.
• 통합형 이종 다중 무선 액세스 기술(RAT) 시스템 - 비지상파 네트워크를 비롯하여 레거시 무선 시스템, 개인 네트워크, 근거리 통신(NFC)을 활용한 6G 무선 시스템의 원활하고 지능적인 사용.
• 네트워크상의 시간 엔지니어링 - 정밀 시간 어플리케이션을 위해 지연 시간을 더 줄이고 예측과 프로그래밍이 가능한 지연 시간 추가.
• AI 기반 네트워킹 - 인공지능(AI) 사용으로 실시간 네트워크 운영과 성능 최적화. 폭넓게 분산된 AI 데이터, 모델 및 지식의 연결과 공유.
• 고급 보안 - 제로 트러스트 환경에서 개인정보 보호, 공격 방지, 공격 감지, 공격 대응 및 복구를 위한 보안 기술의 폭넓은 적용.

첫 번째 영역을 제외하고 모두 물리적 수준부터 시스템 수준까지의 검증이 필요합니다. 때때로 제 동료들은 몇 가지 시스템 수준 테스트가 정책 요건에 따라 이행될 것이라는 제 예상을 그다지 귀기울여 듣지 않습니다. 앞서 언급한 것처럼, 전 세계 정부는 보안 및 국가 권익과 관련이 있는 5G에 대한 논의에 적극적으로 참여하고 있습니다. 각국의 정부는 모바일 디바이스 사용, 셀 시팅(cell siting) 및 전자기 노출과 관련된 현지 법령을 마련하고 있습니다. 또한 5G의 경우 이전 세대보다 더 초기에 각국 국방부가 필요에 맞는 5G 사용 방안을 모색하고 있습니다.

정책이 미치는 영향에 대해 여전히 의구심을 가지고 있다면, 초기 무선의 역사를 고려해 보십시오. 보편적인 조난 신호 S-O-S(모르스 부호 …---…)가 항상 표준인 것은 아니었습니다. 단순성과 식별의 용이성을 이유로 선택된 이 세 가지 기호는 1906년 베를린 국제무선전신조약에서 표준화 되었습니다. 1912년에 발생한 타이타닉호 침몰 사고는 일반적인 조난 무선 채널(500KHz (λ=600m)) 뿐만 아니라 선상의 모든 무선 전신 사무소에는 항상 직원을 배치해야 한다고 명시한 국제 해상법의 표준화를 이끌어 냈습니다.

우리는 1) 메시지 유형, 2) 무선 채널, 3) 동작을 규정하는 초기 정책을 이미 보유하고 있습니다. 그 이후 많은 사례가 더해졌으며, 사회를 구성하는 토대 중 하나인 무선 시스템을 통해 앞으로 더 많은 발전이 일어날 것입니다.

키사이트와 6G에 대해 자세히 알아보기:

• 6G Summit 2020에서 Roger Nichols의 기조 연설 (https://youtu.be/o9wKY-dIz10)
• 6G Wireless Summit 2020에서 Roger Nichols의 프레젠테이션(http://www.6gsummit.com/keynotes/keynote4_public/)
• 키사이트와 6G 기술(https://www.keysight.com/kr/ko/solutions/emerging-technologies/6g-technology.html)
 



 

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