5G(세대) 이동통신 시대는 바야흐로 원격 로봇 제어, 차량 자율주행, 드론제어, 원격진료 등의 서비스가 개화됨에 따라, 빠른 전송속도와 초다수 장치의 연결 뿐만 아니라 낮은 전송 지연이 필수적이다.

국내 연구진이 현재 4G 이동통신에서 0.02초(20ms, 밀리초) 이상 걸리던 서비스 지연을 0.002초(2ms)인 1/10로 줄이는 5G 이동통신 핵심기술 개발에 성공했다. 인간이 시청각을 통해 사물을 인지하는 속도가 대략 50ms임을 감안하면 최대 25배 빠른 셈이다.

ETRI(한국전자통신연구원)는 SK텔레콤 등과 역진자 장치를 활용한 시험을 통해, 2ms 내외의 서비스 지연을 갖는 5G 저지연 이동통신 기술 검증에 성공했다고 30일 밝혔다.

이동통신망에서 ‘서비스 지연’이란 스마트폰과 같은 단말기에서 통신을 위해 보낸 데이터가 기지국과 서버를 거쳐 다시 단말기까지 되돌아 오는데 걸리는 시간을 의미한다.

5G시대에는 순간적으로 변화하는 상황에 맞춰 기기가 신속하게 동작되야 하므로 통신의 반응속도 또한 굉장히 빨라야 한다. 초저지연(超低遲延) 시대로 가야하는 이유다.

ETRI에서 개발된 5G 저지연 이동통신 기술은 다양한 분야에 사용될 수 있다. 예컨대 앞차가 사고가 나면 뒤따르는 차량에 순식간에 전달해야 하는 차량간 충돌방지 시스템(V2X)에 적용이 가능하다.

또한 수술 중 환자 상태 파악과 수술장비의 실시간 제어가 필요한 원격 진료 시스템 등과 같이 사람의 생명과 직결되는 서비스에 저지연 기술은 필수적이다. 이와함께 스마트 팩토리, 드론 제어, 실시간 원격 로봇 정밀제어, 증강현실 등에서도 저지연 기술은 유용하게 쓰일 전망이다.

ETRI가 개발에 성공한 5G 저지연 이동통신기술의 핵심은 단말에서 기지국까지의 무선구간에서 1ms 주기로 데이터를 보낼 수 있는 기존 4G 방식에서 탈피, 4G 대비 1/7 수준으로 주기를 단축시켜 신속하게 데이터를 전송하는 기술이다.

또한 기존 4G용 단말과 5G용 단말을 동시에 수용 할 수 있는 구조, 수신 데이터의 인식 시간을 최소화하는 기술, 제어신호와 참조신호를 최적으로 배치하는 기술 등이 핵심이다.

ETRI는 이러한 핵심 기술을 사용, 5G 국제 통신표준 제정기관인 ITU-R에서 정의한 “1ms 이내의 단방향 무선전송지연” 요구사항을 만족시켰고, 응용서버를 기지국과 바로 연결할 수 있는 모바일 엣지 클라우드 (Mobile Edge Cloud) 개념을 적용, 서비스 지연을 2ms 내외로 단축시켰다고 밝혔다.

ETRI는 5G 저지연 이동통신 핵심기술을 검증하기 위해 단말, 기지국, 응용서버로 구성되는 테스트베드를 개발 완료했다. 향후 본 기술은 스마트폰과 같은 단말내 통신모뎀칩으로 내장되며 기지국에도 칩이나 SW형태로 들어갈 계획이다.

또한 ETRI는 5G에서는 보다 고신뢰•저지연 데이터 전송을 가능케 함으로써 인간의 감각 중 가장 빠르게 인지할 수 있는 촉각 민감도 수준(1ms)의 지연 시간이 요구되는 촉각 인터넷(Tactile Internet) 서비스도 가능할 것으로 내다보고 있다.

본 기술은 미래창조과학부와 정보통신기술진흥센터(IITP)의“초연결 스마트 서비스를 위한 5G 이동통신 핵심기술 개발”과제의 일환으로 개발되었다.

ETRI는 공동연구를 통해 SK텔레콤㈜과 함께 기술요구사항 정의, 핵심기술 개발 및 국제 표준화를 진행 하였고, ㈜네스랩, ㈜모비안 등과 함께 저지연기술 테스트베드를 개발하였다.

ETRI는 본 기술개발과 관련, 지난 2014년부터 국내•외 특허 50여건을 출원했다. 또한, 논문 10여편과 국제표준화 추진을 위해 국제표준화기구인 3GPP에 기고서도 10여편 제안한 바 있다.

저지연 기술을 포함한 5G 이동통신기술은 현재 3GPP에 의해 올해부터 표준화가 본격 진행되고 있어, 우리나라가 5G 저지연 기술을 선도하기 위한 유리한 고지에 섰다고 볼 수 있다.

연구책임자인 ETRI 정현규 5G기가통신연구본부장은 “본 기술은 5G 핵심기술로, 이동통신망을 통해 극히 짧은 전송지연을 요구하는 새로운 응용 서비스 및 비즈니스 모델 발굴을 가능케 할 것이다”고 밝혔다.

공동연구기관 SK텔레콤 박진효 네트워크기술원장도 “ETRI와 개발한 5G 저지연 이동통신 기술과 같은 네트워크 혁신을 통해 고객들에게 차별화된 5G 서비스를 통한 경험의 혁신을 이룰 것으로 기대한다”고 말했다.

ETRI는 5G 저지연 이동통신기술과 더불어 대용량 무선전송기술과 초다수 장치 접속기술에 대한 선행연구 및 표준화를 지속적으로 추진해 오고 있으며, 국내•외 연구협력 강화를 통하여 5G 이동통신기술을 선도해 간다는 입장이다.

ETRI는 5G 관련 핵심원천기술 개발을 통해 기술선점에 노력중이다. 연구진이 그동안 개발한 기술로는 모바일 핫스팟 네트워크(MHN) 기술, 밀리미터파 빔스위칭 기술, 징(Zing)기술, 전이중통신(IFD) 기술,  매시브(Massive) 미모(MIMO) 기술, 컴팩트(Compact) 미모(MIMO) 기술 등이 있으며, 지속적인 핵심원천 기술 개발로 5G를 준비 중이다.