국내 연구진이 세계 최고 수준의 5G 소형 기지국, 스몰셀 상용 SW 개발에 성공했다. 대용량 고품질을 데이터 제공을 통해 국내 5G 인프라 확산과 5G 스몰셀 중소기업의 경쟁력 제고에 크게 기여할 전망이다.

한국전자통신연구원이 5G 밀리미터파 대역에서 다운링크 2.2Gbps를 제공하는 5G 스몰셀(Small Cell) 상용 SW 기술을 개발했다. 본 기술을 활용하면 인구 밀집 지역에서 5G 사용자의 체감 속도를 높이고 5G 특화망에서도 높은 전송속도로 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 

5G 통신은 그 특성상 3~30GHz의 높은 대역 주파수 ‘밀리미터파’를 이용한다. 5G는 주파수가 높은 만큼 기존의 낮은 주파수를 이용하는 3G·4G 통신보다 통신속도가 훨씬 빠르지만, 전송 거리가 짧고 조그만 장애물에도 쉽게 통신이 끊어지는 단점이 있다. 따라서 원활한 5G 통신의 이용을 위해서는 기지국을 촘촘하게, 많이 구축해야 한다는 문제가 있었다.

5G 스몰셀은 이 같은 5G 통신의 문제를 해결할 방안으로 떠오른 분야이다. 5G 스몰셀은 전파 출력이 낮고, 크기가 작은 소형 기지국을 말한다. 3.5GHz 대역 5G 스몰셀은 20cm x 20cm x 1cm의 태블릿 PC 크기로, 실외용 대형 스몰셀도 가로세로 크기가 50cm를 넘지 않는다. 인터넷 선이 있는 곳이라면 어디든 쉽게 설치할 수 있고, 구축비용도 저렴하다.

이번 기술개발로, 스몰셀 기지국을 활용한 5G 통신의 경우에도 반송파 집성(CA) 기술이 제공됨에 따라 400MHz 주파수 대역 기준 사용자당 2.2Gbps의 전송속도 제공이 가능해졌다. 또한, 5G 스몰셀 상용 SW 기술은 글로벌 통신기업 퀄컴의 플랫폼을 활용하였으며, 상용단말 접속 시험까지 완료해 즉시 상용화가 가능하다.

ETRI는 작년에 개발한 5G 스몰셀 단독모드(SA) 기지국의 성능도 크게 향상시켰다. 동시 접속 가입자 수는 64명으로 두배 늘어났다. 기지국이 제공할 수 있는 업링크 최대 성능도 2배 이상 늘어 230Mbps 까지 제공할 수 있다.

5G 단독모드 단말로 영상통화를 하면서 기지국 간을 이동할 때도 끊김 없이 서비스를 제공하는 핸드오버 기술 검증도 완료했다. 특히, 5G 특화망에 유용하게 사용될 전망이다.

연구진은 5G 스마트 폰과 연동하는 증강현실 글래스를 이용, 고화질 동영상 서비스는 물론, 화재경보 서비스, 기지국 간 핸드오버 중 끊김없는 음성·영상통화 서비스 시연에도 성공했다.

연구진은 CA기술을 지원하는 5G NR 무선 자원 스케쥴링 기술, 초고속 데이터 전송을 위한 데이터 플랜 최적화 기술, 5G 스몰셀 스케줄링 기술, 빔 관리 알고리즘, 5G NR 호제어 기술 등에 대한 노하우가 수년간 축적되어 본 성과를 낼 수 있었다고 밝혔다.

이로써 낮은 사양의 하드웨어로 매크로 기지국과 유사한 성능구현이 가능했다.

ETRI 김일규 이동통신연구본부장은“밀리미터파 주파수 대역은 반경이 작은 5G 스몰셀 기지국이 유용하다. 본 기술개발로 최대전송 속도를 2.2Gbps까지 달성해 적은 비용으로도 높은 성능을 낼 수 있는 소프트웨어 개발에 성공했다”고 말했다.

정보통신기획평가원(IITP) 최성호 PM도“본 연구개발 성과로 중소기업 5G 스몰셀 제품들이 세계적인 수준으로 인정받고 있다. 5G 상용망 뿐아니라 5G 특화망 등 다양한 서비스를 활용하는 데도 많은 도움이 될 것으로 예측된다.”고 말했다.

향후 연구진은 5G NR 단계별 표준에 따라 차세대 규격에 맞게 기술을 고도화할 예정이다.

ETRI는 본 기술과 관련하여 국내·외 특허 80건 출원과 국제 표준 기고 13건 등의 성과를 창출했다. 또한, 국내 5G 특화망 시범서비스 사업을 진행하면서 5G 스몰셀의 활용을 다각도로 진행 중이다.

본 기술은 2018년부터 과학기술정보통신부와 정보통신기술진흥센터(IITP)의 지원으로 진행된“5G NR기반 지능형 오픈 스몰셀 기술 개발”과제의 일환으로 SKT, 유캐스트, 한화시스템, 퀄컴과 함께 개발되었다.